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摘 要 本文介绍了某型盘头零件多向模锻工艺，并对其成形过程进行了工艺探讨。与传统加工方式相比较，多向模锻工艺在改善产品质量和提高生产效率等方面具有不可替代的优点，分析结果对今后锻造工艺的进一步改进具有一定的参考作用。
关键词 多向模锻；盘头零件；锻造工艺
中图分类号TG31 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0199-02
1 概述
“多向模锻”在现代模锻生产中，是一种为了解决这类大形复杂形状锻件的模锻生产，研发成功采用多向模锻液压机进行分模模锻的新工艺。对于一些外形复杂并带有孔腔的关键零件成形。普通模锻由于传统模锻设备只能沿单一垂直方向加载锻压，金属对模腔充填和锻件锻后出模都会遇到很大困难，甚至无法生产。对此，普通模锻只能把锻件形状简化，增添余块，加大余量进行模锻。这样不仅显著增大了锻件材料消耗和机械加工工时，而且由于锻件流线被切断，零件性能受到很大削弱。多向模锻解决了这些问题，可以获得无锻件飞边，无模锻斜度（或很小），外形带有凸台、支芽，多个方向有孔腔的复杂形状锻件，对实现大型锻件精化，改善产品质量和提高生产效率等方面具有许多独特优点[1-8]。
盘头零件的加工近来是在传统模锻设备上研发出一些具有特殊功能的模具和模架，其工作原理是将复杂形状整体凹模制成可分的分模，模架能使分模合模成形锻件，锻后可张开分模取出锻件。这样便可用传统模锻设备模锻出复杂形状的精锻件，此即通常所谓的“分模锻”。目前，汽车万向节的十字轴，星形套，汽车差速器的锥齿轮，有中心孔腔的凿岩钻头套等零件，都是采用分模锻获得了形状复杂的高端锻件。但分模锻只能精锻一些质量较小的复杂形状锻件，其模具结构复杂，使用与调节麻烦，生产效率也较低。
本文以某型盘头零件为例，研究探讨其多向模锻加工技术，改善零件加工质量、提高生产效率，降低生产成本。
2 联合分模多向模锻技术
联合分模多向模锻技术原理所示，将加热后坯料放入下凹模——上凹模下降与下凹模闭合，并施以足够向的合模力压紧——按照工艺规程要求驱动穿孔冲头、左右水平冲头的动作顺序，并控制冲头位移，通过冲头对坯料冲入、镦粗、挤压，使坯料产生塑性流动充满模腔成形为锻件——锻后先将冲头退出凹模——垂直缸卸压，活动梁带上凹模上升返回，使凹模张开——从下凹模中取出锻件——按工艺规程确定是否冲去连皮。在制定锻件多向模锻工艺时，首要任务是正确选择分模方式，合理确定分模面。通常，是根据锻件的形状、尺寸、结构的特征，如锻件外形复杂程度；内孔长度与孔径之比；垂直与水平方向的投影面积大小；有无成形孔腔要求等，来确定分模方式和分模面位置。
3 异型盘头零件多向模锻
根据上述联合分模多向模锻技术，对某型双盘头零件进行工艺制定，首先对购置高锌铝合金铸锭进行加热，放入预锻型腔进行预模锻，锻造完的预锻坯（制坯过程）；对预锻坯进行加热，将加热完的工件放入终锻型腔，进行终锻，得到终锻件（终锻过程）。生产过程中料要摆正，以防两头出现大小不一；因为水平左右空程不同步，要求垂直先上压，然后水平上压，以防止料出现偏移，压坏模具；开模时水平模先分开，然后上模再提起。
4 与传统工艺相比
盘头零件多向模锻是采用多向模锻液压机进行分模模锻的一种精密锻造技术，其锻件成形的变形实质，是以挤压为主，挤压与模锻的一种复合成形工艺。与普通模锻、分模模锻相比，具有以下特点：金属流线分布合理、锻件性能得到提高。从多向模锻工艺试验研究的大量锻件低倍检查结果可看出，多向模锻件的金属流线基本上都是沿锻件轮廓分布，有利于锻件机械性能提高。此外，多向模锻不产生飞边，也就不会因切边而使锻件流线末端外露，这对提高零件抗应力腐蚀性能尤为重要。模具结构简单、使用寿命较长，有利锻造成本降低。模具的使用寿命，长期以来一直是模锻生产最为关注的问题。多向模锻与分模模锻都能锻造复杂形状的锻件，但多向模锻的模具结构简单，使用维护方便。可分凹模能做成嵌块结构，模具修复成本低；冲头长径比较低，有利提高冲头寿命。所以，多向模锻的模具使用寿命相对较高，不仅有利于提高生产效率，同时也能降低锻件生产成本。盘头零件多向模锻工艺与传统工艺性能比较加工实测性能值如表1所示。
零件性能
加工方式 抗拉强度（MPa） 抗拉强度（MPa） 延伸率%
传统模锻设备加工 460 350 5
多向模锻设备加工 510 440 8
表1 多向模锻工艺与传统工艺性能比较
5 结论
多向模锻盘头零件相比传统加工盘头零件整体性能高，质量稳定，可靠性好，能够广泛应用于纺织、公路和航空航天等领域。探讨与分析结果对今后锻造工艺的进一步改进具有一定的参考作用。
参考文献
[1]董传勇，薛克敏，赵茂俞，袁美玲.接套体多向模锻工艺及模具设计[J].金属加工，2009（23）：53-54.
[2]袁美玲，薛克敏，曾坐玲.接套体多向模锻金属流动规律的数值模拟研究[J].金属加工，200（3）：47-49.
[3]吕炎，等.锻压成形理论与工艺[M].北京：机械工业出版社，1991：179-182.
[4]吕炎，等.精密塑性体积成形技术[M].北京：国防工业出版社，2003.
[5]邱积粮.筒形零件多向模锻工艺[J].金属成形工艺，1991，9（4）：11-18.
[6]付琼，付艳.等径三通多向模锻工艺研究[J].一重技术，1998：26-27.
[7]华林，赵仲治.多向模锻合模分析和参数设计[J].汽车科技，1997，1：6-7.
[8]夏巨谌，等.多向模锻中侧向挤压力的分析与计算[J].华中理工大学学报，1993，4（21）：112-117.
关键词 多向模锻；盘头零件；锻造工艺
中图分类号TG31 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0199-02
1 概述
“多向模锻”在现代模锻生产中，是一种为了解决这类大形复杂形状锻件的模锻生产，研发成功采用多向模锻液压机进行分模模锻的新工艺。对于一些外形复杂并带有孔腔的关键零件成形。普通模锻由于传统模锻设备只能沿单一垂直方向加载锻压，金属对模腔充填和锻件锻后出模都会遇到很大困难，甚至无法生产。对此，普通模锻只能把锻件形状简化，增添余块，加大余量进行模锻。这样不仅显著增大了锻件材料消耗和机械加工工时，而且由于锻件流线被切断，零件性能受到很大削弱。多向模锻解决了这些问题，可以获得无锻件飞边，无模锻斜度（或很小），外形带有凸台、支芽，多个方向有孔腔的复杂形状锻件，对实现大型锻件精化，改善产品质量和提高生产效率等方面具有许多独特优点[1-8]。
盘头零件的加工近来是在传统模锻设备上研发出一些具有特殊功能的模具和模架，其工作原理是将复杂形状整体凹模制成可分的分模，模架能使分模合模成形锻件，锻后可张开分模取出锻件。这样便可用传统模锻设备模锻出复杂形状的精锻件，此即通常所谓的“分模锻”。目前，汽车万向节的十字轴，星形套，汽车差速器的锥齿轮，有中心孔腔的凿岩钻头套等零件，都是采用分模锻获得了形状复杂的高端锻件。但分模锻只能精锻一些质量较小的复杂形状锻件，其模具结构复杂，使用与调节麻烦，生产效率也较低。
本文以某型盘头零件为例，研究探讨其多向模锻加工技术，改善零件加工质量、提高生产效率，降低生产成本。
2 联合分模多向模锻技术
联合分模多向模锻技术原理所示，将加热后坯料放入下凹模——上凹模下降与下凹模闭合，并施以足够向的合模力压紧——按照工艺规程要求驱动穿孔冲头、左右水平冲头的动作顺序，并控制冲头位移，通过冲头对坯料冲入、镦粗、挤压，使坯料产生塑性流动充满模腔成形为锻件——锻后先将冲头退出凹模——垂直缸卸压，活动梁带上凹模上升返回，使凹模张开——从下凹模中取出锻件——按工艺规程确定是否冲去连皮。在制定锻件多向模锻工艺时，首要任务是正确选择分模方式，合理确定分模面。通常，是根据锻件的形状、尺寸、结构的特征，如锻件外形复杂程度；内孔长度与孔径之比；垂直与水平方向的投影面积大小；有无成形孔腔要求等，来确定分模方式和分模面位置。
3 异型盘头零件多向模锻
根据上述联合分模多向模锻技术，对某型双盘头零件进行工艺制定，首先对购置高锌铝合金铸锭进行加热，放入预锻型腔进行预模锻，锻造完的预锻坯（制坯过程）；对预锻坯进行加热，将加热完的工件放入终锻型腔，进行终锻，得到终锻件（终锻过程）。生产过程中料要摆正，以防两头出现大小不一；因为水平左右空程不同步，要求垂直先上压，然后水平上压，以防止料出现偏移，压坏模具；开模时水平模先分开，然后上模再提起。
4 与传统工艺相比
盘头零件多向模锻是采用多向模锻液压机进行分模模锻的一种精密锻造技术，其锻件成形的变形实质，是以挤压为主，挤压与模锻的一种复合成形工艺。与普通模锻、分模模锻相比，具有以下特点：金属流线分布合理、锻件性能得到提高。从多向模锻工艺试验研究的大量锻件低倍检查结果可看出，多向模锻件的金属流线基本上都是沿锻件轮廓分布，有利于锻件机械性能提高。此外，多向模锻不产生飞边，也就不会因切边而使锻件流线末端外露，这对提高零件抗应力腐蚀性能尤为重要。模具结构简单、使用寿命较长，有利锻造成本降低。模具的使用寿命，长期以来一直是模锻生产最为关注的问题。多向模锻与分模模锻都能锻造复杂形状的锻件，但多向模锻的模具结构简单，使用维护方便。可分凹模能做成嵌块结构，模具修复成本低；冲头长径比较低，有利提高冲头寿命。所以，多向模锻的模具使用寿命相对较高，不仅有利于提高生产效率，同时也能降低锻件生产成本。盘头零件多向模锻工艺与传统工艺性能比较加工实测性能值如表1所示。
零件性能
加工方式 抗拉强度（MPa） 抗拉强度（MPa） 延伸率%
传统模锻设备加工 460 350 5
多向模锻设备加工 510 440 8
表1 多向模锻工艺与传统工艺性能比较
5 结论
多向模锻盘头零件相比传统加工盘头零件整体性能高，质量稳定，可靠性好，能够广泛应用于纺织、公路和航空航天等领域。探讨与分析结果对今后锻造工艺的进一步改进具有一定的参考作用。
参考文献
[1]董传勇，薛克敏，赵茂俞，袁美玲.接套体多向模锻工艺及模具设计[J].金属加工，2009（23）：53-54.
[2]袁美玲，薛克敏，曾坐玲.接套体多向模锻金属流动规律的数值模拟研究[J].金属加工，200（3）：47-49.
[3]吕炎，等.锻压成形理论与工艺[M].北京：机械工业出版社，1991：179-182.
[4]吕炎，等.精密塑性体积成形技术[M].北京：国防工业出版社，2003.
[5]邱积粮.筒形零件多向模锻工艺[J].金属成形工艺，1991，9（4）：11-18.
[6]付琼，付艳.等径三通多向模锻工艺研究[J].一重技术，1998：26-27.
[7]华林，赵仲治.多向模锻合模分析和参数设计[J].汽车科技，1997，1：6-7.
[8]夏巨谌，等.多向模锻中侧向挤压力的分析与计算[J].华中理工大学学报，1993，4（21）：112-117.