模锻应用实例优化方案

∗轿车左右横臂的锤上模锻工艺∗

左右横臂是轿车转向系统中的一个重要零件，其技术规范要求必须采用模锻件调质处理，然后机加工使用。锻造毛坯如图10-63所示，锻件重1.8kg，材料40Cr。

（1）工艺分析 左右横臂属结构较复杂的、锻造难度较大的双头弯轴类锻件，两个头部用料较多，但易于成形，可以在原坯料上直接成形；中心盲孔II-II处用料较少，但连皮较薄（仅4mm），成形难度大，必须高温一次成形，否则极易产生充不满、折叠等缺陷，另外此处金属流动剧烈，极易造成模具损坏；从截面I-I到II-II杆部较细长，但截面突变不大、形状简单，易于成形，可以采用拔长制坯后直接终锻成形；从截面II-II到III-III杆部虽较短，但杆部与头部的截面突变较大，如制坯不合理，极易产生折叠，为便于工件成形和锻造操作，此处可采用毛坯压扁再经卡压制坯后终锻成形。考虑到工件轴线为非直线，分模面为空间曲面，在调质处理后应安排冷校正工序，并同时完成精压和校正。由于锻件在成形过程中，锥孔II-II处金属流动剧烈，模具磨损严重，必然造成该处连皮厚度超差，如在锻造成形后就安排冲孔，必然造成精压之后孔ϕ17的减小和锥孔底部因冲孔毛刺产生的折叠等，为确保锻件的质量，特将冲孔工序安排在精压之后进行。这样制定出如下工艺流程：下料→加热（中频感应炉）→模锻（2t模锻锤）→切边（2500kN切边压力机）→正火→调质→冷校正、精压（1600kN摩擦压力机）→冲孔（1000kN压力机）。

图10-63 横臂锻件图

（2）模锻工步及其型腔设计 根据图10-63计算并绘制出计算坯料图，毛坯重2.3kg，毛坯尺寸ϕ45mm，因截面II-II成形难度大，易产生折叠、充不满等缺陷，此处采用坯料压扁后直接成形；从截面I-I到II-II杆部细而长，截面形状简单，易成形，采用拔长制坯。考虑到工件轴线为复杂折线，分模面为复杂空间曲面，为简化模具结构，两处的压扁工步，可用拔长型腔的拔长坎来进行，即在距坯料端部约40mm处不翻转连续送进单向拔长，然后在距离端部约130mm处翻转90°进行拔长。由于工件杆部变形较大，考虑到拔长坎兼作压扁台使用，在拔长型腔的设计中，拔长坎的尺寸取值应稍大些，故取长度65mm、高度25mm，如图10-64所示。图10-64拔长型腔设计

为使偏转的头部III-III处易于成形，在拔长之后需要再增设一卡压型腔，使坯料在经过卡压型腔后与工件外形基本趋于一致。由于分模面为曲面，卡压型腔的尾部上模部分深度大于下模部分，为避免在卡压时上模将坯料端部挤切而形成端面毛刺，影响工件质量，将该处的上模型腔尾部倒成大斜角或大圆角，如图10-65所示。

图10-65 卡压型腔设计

为使坯料在卡压之后理想成形，终锻型腔除按一般的设计程序设计之外，还需要再作一些必要的修改，在II-II截面ϕ30不通孔处坯料较多、毛边较大，所以应将该处的毛边槽深度加深，如图10-66所示；在截面II-II到III-III之间的R5处，因下模型腔深度大于上模型腔，此处坯料流动剧烈，毛边槽型腔结构应按图10-67修正。(www.xing528.com)

图10-66 毛边槽

图10-67 修正毛边槽

图10-68 II-II截面 精压型腔

为减小锻件错模，减轻设备的偏击负荷，终锻型腔与锻模中心应尽量重合，将偏移量减到最小，为确保锻件精度和平衡分模面的水平分力，在锻模后侧增设两个锁扣。

（3）校正、精压工序型腔的设计 考虑到锤上模锻时厚度尺寸波动较大，在设计校正精压模时，型腔各部分取名义尺寸、负公差；为确保精压后便于出模，工件与型腔的水平间隙取0.8～1.2mm，在截面II-II中心不通孔ϕ30锥孔处，模锻时金属流动剧烈，模具磨损较大，为确保连皮厚度尺寸4mm，特将此处精压型腔设计为图10-68所示，以便该处金属在受到精压力作用后，向中心内凹处流动，从而确保连皮厚度。