【正文】 飛邊的連桿鍛造的熱鍛加工。在現(xiàn)在的生產(chǎn)條件下5%的材料浪費(fèi)是合理的。從而，這種加工用于大批量生產(chǎn)會(huì)足夠簡(jiǎn)單。提出的加工概念包括三個(gè)不同部分(圖14)：（1）沖頭，（2）外模，（3）底模。加工工作如下：● 階段1：雛形鍛模嵌插入底模?！? 階段2：沖頭下降并關(guān)閉型腔。外模與底模接觸。在這階段雛形鍛模與外模壁布接觸。在這一階段也沒(méi)有工件的變形?！? 階段3：沖頭繼續(xù)下降，變形開(kāi)始。工件在最小阻力方向充滿型腔。型腔充滿時(shí)，或基本充滿，材料開(kāi)始填充飛邊間隙。材料流動(dòng)為飛邊幫助以補(bǔ)償雛形鍛模體積控制的不準(zhǔn)確度。由于飛邊限定在特定區(qū)域，模具/工件的接觸壓力將在飛邊面入口處增加。這就使填充型腔時(shí)無(wú)工具過(guò)載。 用IDEAS設(shè)計(jì)車三維模型通過(guò)上邊描述的加工概念。這個(gè)模型以加工為基礎(chǔ)用于[3]，為連桿的無(wú)飛邊鍛造仿真。這個(gè)加工將被修改為了準(zhǔn)許飛邊的形成。一些拔模角度和圓角被增加來(lái)允許在鍛造結(jié)束時(shí)噴射這部分及較少加工的加載。 工字梁部分的二維仿真連桿的對(duì)于工字梁部分，為了確認(rèn)之前描述的加工概念用DEFORM2D進(jìn)行二維仿真。之前的研究[4]表明三維仿真耗時(shí)。為了節(jié)約時(shí)間要進(jìn)行等溫恒壓仿真。在這個(gè)仿真中飛邊間隙的位置和厚度可變。這個(gè)仿真確定了最適宜的加工幾何形狀。然后進(jìn)行變溫仿真。另外，帶飛邊的常規(guī)閉式模等溫仿真也要進(jìn)行。這個(gè)仿真操作可產(chǎn)生18%的飛邊率，這對(duì)這類鍛造很正常。這個(gè)仿真用以比較可控飛邊鍛造與常規(guī)帶飛邊鍛造。 仿真參數(shù)加工中三種飛邊位置可供選擇（圖16）：1. 在水平網(wǎng)格對(duì)稱之上（幾何Ⅰ）。2. 飛邊間隙在水平網(wǎng)格對(duì)稱里（幾何Ⅱ）。3. （幾何Ⅲ）。 圖16 在仿真加工時(shí)的修正參數(shù)之所以選擇這三個(gè)位置是因?yàn)檫@些位置是加工時(shí)可能的極限飛邊位置。（圖16）。表3中的參數(shù)用來(lái)對(duì)控制飛邊量的鍛造進(jìn)行仿真。 %的仿真是相同的。所有仿真開(kāi)始于300個(gè)元素。當(dāng)工件開(kāi)始填充飛邊間隙時(shí)，再嚙合將形成。再嚙合有900個(gè)元素完成帶高密度飛邊入口。加載沖程曲線顯示于圖17，這些曲線被分為4個(gè)區(qū)工件在這些區(qū)表現(xiàn)不同的行為方式：表3連桿工字梁部分控制飛邊的鍛造仿真的輸入數(shù)據(jù)圖17 控制飛邊量的加載沖程曲線● 區(qū)域Ⅰ：這個(gè)區(qū)域大致占沖程的70%。在這個(gè)區(qū)域工件在沖頭與底模之間被鐓粗。● 區(qū)域Ⅱ：這個(gè)區(qū)域覆蓋了沖程的75%。在這個(gè)區(qū)域工件側(cè)邊接觸到模壁。當(dāng)材料活動(dòng)受阻時(shí)加載將增加。● 區(qū)域Ⅲ：這個(gè)區(qū)域覆蓋了沖程的95%。在這一需要工件填充模具角落加載迅速增加。最大負(fù)荷在工件完全充滿模具但飛邊未開(kāi)始形成時(shí)。● 區(qū)域Ⅳ：這個(gè)區(qū)域覆蓋了沖程的100%。在這一區(qū)域飛邊被擠出飛邊區(qū)。這一區(qū)域加載在擠出開(kāi)始時(shí)增加，在材料流過(guò)飛邊間隙時(shí)被減少。 加工最適合幾何形狀的確定加工仿真的目標(biāo)在于找到一種幾何形狀，這個(gè)形狀在填充模腔時(shí)加載最小并不會(huì)造成缺陷。加載是模具壽命的一個(gè)重要因素。如圖17所顯示的，一些仿真形成要有不同的幾何參數(shù)（飛邊位置和厚度）。工藝參數(shù)（沖頭速度，材料）對(duì)所有的仿真都一樣。這些仿真的結(jié)果顯示于圖18。最低負(fù)荷在幾何Ⅱ中獲得。如果幾何形狀Ⅰ和幾何形狀Ⅲ的飛邊間隙在相同的位置，加載要增加。，幾何形狀形狀Ⅰ和幾何形狀Ⅱ有27%的不同。%。，幾何形狀Ⅱ和幾何形狀Ⅲ有22%的不同。，不同將降為6%。如所有的熱鍛操作，加載是飛邊厚度的一個(gè)函數(shù)。當(dāng)飛邊厚度減小時(shí)，成形工藝的最后加載將增加。第一種方法中，飛邊按一般的飛邊設(shè)計(jì)規(guī)則形成[6]。這個(gè)厚度是連桿的網(wǎng)格厚度?？刂骑w邊的加工允許非常少的飛邊數(shù)量。這一飛邊厚度給出了加工的最低加載，顯示于圖18。上述提到的幾何形狀的加工與相同形狀的常規(guī)閉式模加工相比較。常規(guī)閉式模鍛造的毛筆飛邊量為18%。對(duì)于常規(guī)閉式模鍛造這是一般的飛邊量。控制飛邊量的鍛造所需的加載要比閉式模鍛造高5%（圖18）。如果毛坯體積有5%的飛邊量，帶飛邊的閉式模鍛造的模腔在沖程結(jié)束時(shí)會(huì)未充滿（圖19）。對(duì)于最終幾何形狀飛邊定位于工具的中部。圖19 帶5%飛邊量的常規(guī)閉式模填充中圖20 等溫與變溫鍛造的對(duì)比 工字梁部分的變溫鍛造仿真當(dāng)加工幾何形狀確定時(shí)，兩種變溫仿真可操作。由于工藝是熱鍛工藝，冷卻工件是鍛造工藝的一個(gè)重要因素。仿真在幾何形狀Ⅱ加工時(shí)進(jìn)行。這幾何形狀給出了最低的加載。只有兩種仿真可進(jìn)行因?yàn)樽儨胤抡姹鹊葴胤抡婧臅r(shí)。如期望的那樣，計(jì)算的加載增加了約13%。這主要是由于工件的冷卻。這些仿真對(duì)比于圖20。工字梁部分其它區(qū)域的變溫仿真結(jié)果，及最終加工幾何形狀顯示（圖20）。這些參數(shù)與等溫仿真時(shí)一樣，除了那些熱轉(zhuǎn)換特殊的（表4）。成形開(kāi)始時(shí)所有部位的溫度分配一致。材料流動(dòng)顯示于圖21。帶5%飛邊量的模腔在沖程結(jié)束時(shí)已填充完全。這個(gè)仿真完成無(wú)需沖頭與外模之間有間隙。因此，這區(qū)域不允許有飛邊。4. 結(jié)論與接下來(lái)的工作本文的這個(gè)案例研究中顯示了物理的和數(shù)字的模型對(duì)現(xiàn)今的鍛造工藝設(shè)計(jì)嘗試是很有幫助的原因如下：● 這些技術(shù)比用實(shí)際的模具和儀器進(jìn)行試驗(yàn)要便宜的多，● 加工模型的修改（CAD設(shè)計(jì)或軟加工）比真實(shí)的產(chǎn)品加工和儀器的修改要實(shí)惠及省時(shí)，● 模型提供了更多的工藝信息，就是:工藝不同階段的加載要求和金屬流動(dòng)，● 對(duì)大多數(shù)應(yīng)用模型結(jié)果的獲得要比實(shí)際試驗(yàn)快很多，● 無(wú)飛邊鍛造的結(jié)果要與帶飛邊鍛造結(jié)果對(duì)比。這無(wú)飛邊鍛造的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的確定更加清晰，● 為了分析獲得最高精度下的最長(zhǎng)工具壽命的方式，加工的工具壓力分析必須得進(jìn)行?！?無(wú)飛邊鍛造能帶來(lái)重要的材料節(jié)約，然而，更為嚴(yán)格的預(yù)成型體積的控制很必要，● 新的加工概念允許很少的飛邊量（5%）對(duì)比于常規(guī)鍛造工藝即會(huì)有2040%的材料浪費(fèi)，● 幾何加工優(yōu)化要用二維仿真。，● 提出的加工設(shè)計(jì)允許鍛造近凈形狀的產(chǎn)品如無(wú)飛邊鍛造，● 不像常規(guī)的和無(wú)飛邊鍛造加工，提出的加工不會(huì)過(guò)載因?yàn)轱w邊擠出很快不在常規(guī)加載下，就是，上模不會(huì)壓倒飛邊。參考文獻(xiàn)附 錄 B [1] [M ].北京:電子工業(yè)出版社,2007摘要：《模具大典》由現(xiàn)代模具設(shè)計(jì)方法、模具材料及熱處理、塑料與橡膠模具設(shè)計(jì)、沖壓模具設(shè)計(jì)、鑄造工藝裝備設(shè)計(jì)、模具制造等9卷組成。本書(shū)為第5卷，鍛造模具設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括鍛模設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、普通鍛模設(shè)計(jì)、特種鍛模設(shè)計(jì)等。目的是為廣大工程技術(shù)人員提供先進(jìn)的鍛造模具設(shè)計(jì)理論、方法、典型結(jié)構(gòu)、模具標(biāo)準(zhǔn)件、模具材料、經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)，增強(qiáng)工程技術(shù)人員對(duì)鍛造模具設(shè)計(jì)的創(chuàng)意意識(shí)。 [2] [M ] .北京: 機(jī)械工業(yè)出版社 , 1988: 269 – 2701. 摘要：“鍛造工藝學(xué)”是研究金屬材料體積成形原理、方法和質(zhì)量控制的技術(shù)科學(xué)。自80年代實(shí)行改革、開(kāi)放以來(lái)，鍛造工業(yè)和其它工業(yè)一樣得到較快發(fā)展，鍛造技術(shù)、應(yīng)用基礎(chǔ)理論的研究工作異常活躍，許多新材料不斷涌現(xiàn)，新的鍛造工藝、方法日益完善。為了反映近十多年來(lái)鍛造學(xué)科的發(fā)展，我們重新編寫(xiě)了這本《鍛造工藝學(xué)》教材。本教材以金屬材料鍛造過(guò)程為主線，按設(shè)備類型設(shè)立章節(jié)。重點(diǎn)敘述了自由鍛、錘上模鍛鍛件的設(shè)計(jì)，變形工步的擬定以及錘用鍛模的設(shè)計(jì)，鍛模的延壽途徑等內(nèi)容。書(shū)中將液壓機(jī)上模鍛單設(shè)一章，是考慮到等溫模鍛技術(shù)已成為大型鍛件和難變形材料的主要成形方法之一，其內(nèi)容還要不斷擴(kuò)充。[3]徐開(kāi)東,黃早文,郭汝峰,吳愛(ài)民,[J].石油機(jī)械2009,(1):4854.摘要:插接式扭矩桿有望從根本上解決傳統(tǒng)抽油桿存在的斷脫、偏磨、松脫等失效問(wèn)題。 mm規(guī)格的插接式扭矩桿為例,在綜合分析鍛件工藝性的基礎(chǔ)上,根據(jù)長(zhǎng)軸類零件的模鍛成型特點(diǎn)，選出了成型設(shè)備平鍛機(jī)；同時(shí)，為了保證能夠充滿鍛模型槽和順利取出鍛件，在模鍛方式上選擇開(kāi)式模鍛；完成了插接式扭矩桿的模鍛工藝及模具設(shè)計(jì)，并采取了一些關(guān)鍵的工藝措施來(lái)保證鍛出良好鍛件；獲得了一次性試模成功，進(jìn)一步驗(yàn)證了該模鍛工藝的可行性和模具設(shè)計(jì)的合理性。[4]虞躍生,[J]., (1):3670摘要：闡述了我國(guó)鍛造行業(yè)技術(shù)發(fā)展的基本狀況+鍛造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)!并對(duì)我國(guó)鍛造行業(yè)應(yīng)采取的基本對(duì)策提出了一些設(shè)想。[5][J]., (1):8485摘要:通過(guò)對(duì)活塞零件圖的分析 ,發(fā)現(xiàn)該鍛件鍛件形狀復(fù)雜、腔深、壁薄難成形；內(nèi)腔均為非加工面 ，這就要求鍛件表面質(zhì)量較好；內(nèi)腔的拔模斜度只允許 176。，脫模困難。為順利鍛出該鍛件 ，經(jīng)分析采用反擠壓的鍛造工藝加創(chuàng)新設(shè)計(jì)的卸料裝置 ，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證 ，取得了良好的使用效果。[6]吳彥駿,趙震,梁艷遷,胡成亮,[J].(4):7985.摘要：多工位高速鍛造是一種節(jié)能減耗的先進(jìn)成形技術(shù)，與傳統(tǒng)的單工位多工序鍛造有較大區(qū)別，不合適的預(yù)鍛工位模具設(shè)計(jì)在生產(chǎn)中會(huì)造成載荷過(guò)大、鍛件充填質(zhì)量差、折疊等問(wèn)題。文章提出了基于近似替代模型的多工位高速鍛造預(yù)鍛模具優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 , 采用拉丁超立方抽樣方法構(gòu)造初始樣本點(diǎn)集，應(yīng)用有限元軟件獲得響應(yīng)值，并應(yīng)用Kriging模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立真實(shí)問(wèn)題的替代模型，來(lái)近似擬合預(yù)鍛工位模具形狀與成形載荷、成形質(zhì)量之間的關(guān)系，并結(jié)合基于懲罰函數(shù)法的遺傳算法求得最優(yōu)解。以 3 工位高速鍛造問(wèn)題為例，經(jīng)過(guò)優(yōu)化取得了良好的效果 , 與初始設(shè)計(jì)相比 , 成形質(zhì)量顯著提高 , 成形載荷下降了 40 %左右。[7]朱春東,史雙喜,[J].. (1)：98102摘要：直接鍛造出內(nèi)孔的汽車半軸套管強(qiáng)度高壽命長(zhǎng)鍛造工藝復(fù)雜，利用 Deform3D軟件模擬分析了汽車半軸套管鍛造工藝根據(jù)分流法原理對(duì)帶法蘭汽車半軸套管近凈鍛造工藝進(jìn)行了優(yōu)化優(yōu)化后的工藝所需鍛造力是優(yōu)化前的50%。[8]邢曉東,[J].. (3)：2225摘要：窩輪飛刀材質(zhì)屬于高碳高合金特殊鋼 ,其合金元素與碳含量很高 ,導(dǎo)熱性低、塑性差 ,允許的加熱溫度范圍很窄。鍛造時(shí)必須嚴(yán)格控制溫度 ,防止加熱不足或過(guò)熱、過(guò)燒。經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐 ,摸索出了一些能保證產(chǎn)品質(zhì)量的參考數(shù)據(jù)。[9]肖來(lái)斌,[J].. (4)：摘要:通過(guò)對(duì)輕卡轉(zhuǎn)向節(jié)鍛件的工藝分析 ,制定了合理的工藝方案。對(duì)鍛件在生產(chǎn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了分析,提出了解決辦法。還介紹了模具結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ,合理設(shè)計(jì)了預(yù)終鍛模型腔 ,并估算了終鍛成形力,滿足設(shè)備要求。通過(guò)試驗(yàn)鍛造出了合格的鍛件 ,驗(yàn)證了該工藝切實(shí)可行 ,模具設(shè)計(jì)合理可靠。[10]Vazquez,Taylan Altan ,Die design for flashless forging of plex parts [J]Joural of Material Processing Technology 2000,(98):8189Abstract：In conventional hot forging of connecting rods,the material wasted to the flash accounts approximately2040% of the origin a order to reduce the cost of forged products,the forging must be performed in a closed cavity to obtain nearnet or net shape flashless forging,the volume distribution of the preform must be accurately controlled to avoid overloading the dies and to fill the ,the preform must be simple enough to be study deals with the preform design for flashless forging of a connecting rod and introduces a new tooling concept for forging of plex parts with a controlled amount of both studies the use of process simulations has been helpful in the performance of several iterations without requiring the construction of expensive tooling. 2000Elsevier rights reserved. 61