压杆模锻件的表面缺陷分析及解决方案研究

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摘要：文章研究的核心，是解决压杆成形过程中的错移问题。在研制的过程中，提出了三种模锻方案，经过认真分析研究，最终选用了锁扣式方镶块开式模锻法，解决了横向错移的问题。该研究结果，为今后类似锻造模具的设计工作提供了有力的技术支持。

关键词：工艺方案；错移；锻模；成形

引言

随着科学技术的不断发展，在汽车、火车和轮船等产业的制造中，有许多尺寸较小、形状较复杂且需要较高机械性能的金属零件。要想达到这些零件的使用要求，就必须采用锻造模具来成型这些零件。但是在模具锻造的过程中，压杆零件出现了错移缺陷【1】，如何消除模锻件的错移缺陷，才是该论文的重中之重。

（1）压杆模锻件的缺陷

由于压杆件的结构特点（如图1-1），导致该零件在锻造过程中会产生错移现象，具体的错移位置是在锻件的分型面处（如图1-2）。

在模锻的过程中，由于受到F1、F2横向错移力的作用，使得锻造好的压杆件会产生2毫米左右的错移量。具体错移现象的解决方案，见后续的研究结果。

图1-1 压杆三维立体效果图 图1-2 压杆错移后效果图

（2）国内现状

中国的锻造历史悠久，但仍然算不上锻造强国。作为发展中的国家，我们的锻造行业无论是在设备和技术上都落后于西方的发达国家【2】。要想改变落后的局面，就必须要学习发达国家的先进技术和管理模式，促使我国的锻造企业又好又快地发展。

对于模锻过程中，产生的错移现象，国内的技术研究人员也有一些自己的解决方

案。具体的方案有：①改变锻件的结构；②改变分型面的位置；③改变锻造模具的结构等等。

1压杆模锻的工艺分析

1.1压杆零件的工艺分析

压杆零件的外形看似简单，但其机械性能和表面质量要求较高。在生产过程中，制造出合格的模具，是生产合格模锻件的关键要素。在产品锻打过程中，由于锻件受到锤击力作用，在分模面方向容易发生横向错移，文章旨在探讨如何避免这些生产缺陷的发生。通过不断地改进和探索，最终锻打出符合要求的压杆锻件【3】。

1.2压杆锻件的工艺分析

由于压杆锻件的质量轻（0.2Kg），形状复杂。该锻件只能用车间现有的0.5吨模锻锤【4】来生产，模锻锤的吨位过大，在生产过程中较难控制模锻锤的打击力，且无法消除产品的横向错移。因为普通的镶块式模具的上下模块之间没有导向定位装置，仅靠模锻锤的导轨来导向，将无法消除错移现象。而且锻打产品时，产生的横向力对模锻锤设备的损伤较大。

1.3压杆锻造工艺过程分析

目前，生产压杆锻件采用开式模锻成形的方式，其成形工艺为：锯床下料（Φ28mm×42mm）―煤气加热炉加热（炉温1200℃）―预热模具250℃～300℃―预锻―加热―终锻―切边―磨毛刺―检验―转热处理（正火）―转机加车间【5】。

2锻造模具制造方案

压杆的锻件工艺和成形工艺过程已经确定，要制造出合格的锻件，就需要设计出结构合理的模具，并严格控制锻件的生产过程【6】，这是锻造出合格锻件的关键所在。下面提出了三种模锻方案，具体方案如下：

2.1方案一

按照图3-1所示的分模线设计锻造模具。由于锻件的结构原因，在锻模上下模合模的过程中，下模会受到力F的作用，下模就会发生向右的偏移，直接导致压杆锻件发生错移，因此方案一不可取。

2.2方案二

为了防止方案一的错移现象，此处采用改变锻造模具分模线的方法，来改变模具的总体结构。分模线的具体改变情况如图3-1所示，把压杆旋转一个角度，改变模具型腔的结构，在锻打过程中，使上模部分横向力F1与下模部分横向力F2相互抵消，从而消除锻件的横向错移，只要横向力消除了，锻打出的压杆锻件就会符合图纸要求。但是，当模具由设计阶段进入加工阶段时，发现模具的型腔尺寸太小，压杆锻件的杆部厚度尺寸只有4mm，最大的尺寸也只有22mm，用数控铣床加工压杆模具的型腔难度相当大，只能用电脉冲加工压杆模具的型腔，而用图3-1所示的形状来加工电脉冲的阳极难度很大，因此方案二也不可取。

2.3方案三

采用合模的导向锁扣来设计压杆的锻造模具（如图3-2），上模和下模锁扣可以控制模具横向错移，采用方案一的水平分模法来锻造该产品。这样既能消除压杆的横向错移，又解决了电脉冲阳极凸模制造的难度问题。因此采用合模导向锁扣机构，可以彻底解决了压杆锻造过程中的错移问题。因此，方案三是合理的锻模加工方案。

图3-1 压杆在模具中的位置 图3-2 锤锻模

总之，通过三种模锻方案的分析研究，得知横向错移力对锻件的影响较大，只有采用合模的导向锁扣来设计压杆的锻造模具，才能消除横向错移力，因此方案三的设计较合理。

3结论

本论文采用了列举不同的解决方案，并通过逐一分析法，排除不合理的方案，最终得到较合理的锻造模具设计方法，解决了压杆模锻件的错移问题。这一研究成果，为今后类似的锻造模具设计提供了有力的技术支持。

这种列举不同方案的研究方法，虽然能够直观而快速地得到较合理的锻造模具设计方案，但是仍存在着列举方案不全面的缺陷，有时，甚至找不到解决问题的方案，使研究方案进入绝境。

参考文献：

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[2]刘智冲，勾春宇，常海平.锻造铝车轮的生产工艺简介及其运用现状，研究与开发，2012，8：97-101

[3]张翼，严文超，佘昌全，王华.一种复杂异形牵引钩的锻造工艺研究[J].科技与创新，2014，16：4-4

[4]许发樾.模具设计与制造实用手册.机械工业出版社，2005：840-850

[5]王黎.结合齿预锻件的精密度锻造成形工艺探讨，锻压技术，2015，40（4）：9-13

[6]龙威，侯文峰，刘科研，王庆亮，穆永明.弧形模锻件的模具设计及其锻压工艺简析，轻合金加工技术，2013，41（12）：40-41