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1、*综述*日本精密锻造的名古屋大学工学部 熊木人学工学部近藤一义 济木弘行 199-2012 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights 、鬧Wk摘要论述门1本锻造匚业中与舟糟密锻造相关的舟粕度模具加匸、导向粘度控制、锻件材质改 善及锻造口动化、表面处理等圧础技术;介绍了复合锻造、闭寒锻造、冷锻等粘密锻造方法及典型零件。| Abstract This paper m akes discussions CAE、CAT等微 机应用技术以及H常的技术积累和高相关 技术的存在等。与锻造技术关系最密切的F1 木汽车行业是
2、以海外现场生产为主，在日本 本土的生产暈不会有增加，所以须谋求高质 暈零部件的经济生产工艺。3精密锻造的相关基础技术3. 1高精度模具加工提高锻造产品的粘度，首先要提高模具 的加匚精度和调整好模具间的相对运动。模具加匸中心已经能够窩速仿形加工型 林 加工精度极限接近1 mn,电火花加工也 能达到同样的精度。随着开发电源和粉末混 入法等技术，已能够加工高精度（尺“ 1 pm）模具。3.2导向精度的提高要确保模具的相互导向精度和卜-死点粘 度的控制。为保证导向精度就要确保滑块导 向粘度,应使用刚性模座，采取容易保证精度 的模具结构进行模具之间的相互导向等措 施。对下死点要控制冲压热变形和适应载荷
3、的调节，如在锻造连杆时，用测雨方法进行下 死点位置的口动控制来满足土 （0.25 1）% 的重星精度的要求。有人认为，这种做法随 着冲压刚性的改善,能进一步得到提高。3.3锻造材料的改善在无修边加工中，首先要提供尺寸和质 暈稳定的材料。5（）m m以内的精密热锻用 棒材直径采用允许误差为（）.1 mm的材料, 用口动检测方法去除带有表血缺陷和伤痕的 材料。所提供的材料应该是内部偏析少、含 硫量低、化学成分的控制严密。另外还要进 一步提高冷锻更高级的高强度材料的能力， 使热处理应力均一化，进行减少变形抗力的 研究。另外也有人在进行省略和简化加匸前 球化退火匸序的研究。3.4自动化锻造工艺的口动化
4、是改善工作环境、提 高无人操作能力和生产效率所不可缺少的工 作。是从轮锻到锤锻机进行全口动锻造系统 化的匚作。粘:密锻造要尽址减少I 作条件的 改变，对加匸用材的精确下料和提供，润滑 剂、冷却剂的提供，生产周期管理，直至冲压 和最终加1；都要进行确保尺寸粘度的口动 化系统的研究匸作。在不同匸况条件下确保 锻件尺寸的粘:度所作的匸作中，控制锻打动 向的测就系统是影响r I动化的主要因素。3.5表面处理为降低成木应采取模具农而硬化处理以 提高模具寿命,其中利用瑕多的是温、热锻模 具的离子渗氮、堆焊、镀倂，使冷锻模表面形 成渗氮物或碳化物。为保持模具的尺寸精 度，降低高温热处理应力，进行了表而处理低
5、 温化的研究。为充分发挥模具表而处理的性 能，应考虑处理询的模具表面状态、表而受 热、载荷址的估计、原材料的选择等因素。4各种无修边锻造法4.1复合锻造热锻变形抗力低.具有大变形能锻的特 点，可锻造形状复杂和大型的锻件。在通常 的热锻中，锻件表而发生氧化或脱碳，模具也 因热负荷引起明显的磨损和塑性变形，所以 无修边加匸是很困难的。把钢的锻造温度降 低到1 000 C,有时降低到700900 C后进 行温锻，在冷态进行粘:锻（精压、减甫加I：）, 保证尺寸粘度和完成产品表而最终加工，这 叫复合锻造，是各种齿轮、接头等高强度零部 件的标准锻造方法。附表列出了 H本丰出汽车（株）提供的无 修边加工锻
6、造成形的典型零件。温、热锻的尺寸精度对冷锻成品精度影 响很人，所以捉高模具精度和寿命是很关键 的一环。提询评估模具的冷却方法、成形时 间、以及热负荷严重部位的形状设计是朿要 199-2012 China Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights 、鬧Wk附表无修边加工锻造成形零件零件名称（部位）材料锻造加r.机械加工成品精度等级小齿轮（齿而+齿端面）SCM 15冷锻无JIS3 级活塞销SCR415冷锻热处理后磨外径IT 9异型轴承SCM 42()11冷锻无IT7气门导管SAE5051冷锻热处理后磨IT 11BJ外圈（球
7、而沟）SCM 20温锻+冷锻无IT9BJ外圈（球而沟）S53C温锻+冷锻热处理后磨IT 1 1CI外圈（滚柱沟）S45C温锻+冷锻无侧齿（齿轮+齿端面）SCM 15热锻+冷锻无JIS3 级外花键SCK15热锻+冷锻无JIS4 级花键SCK20热锻+冷锻无JIS4 级4WD主动或被动链轮SCR420热锻+冷锻无JIS6 级外売（粘接）S30C热锻+冷锻无IT8的。目前用这种方法生产出J1S- 3 5级齿 轮、接头等零件，这种产品可以锻造后直接热 处理再磨削成成晶。这种方法与切削加r.M- 多的以往方法相比，锻造成木虽有增加，但总 成木降低了 25%。4.2闭塞锻造在如图2所示的封闭的模具空腔内挤
8、入 被加I】材料，使空腔充满，该锻造方法以提高 材料利用率和减少匸艺过程为冃的，应用在 冷锻和温锻中。通过重竝控制，保证了剪切 的重星误差在土0.5 %以下。为避免体积变 化而产生填充不良，同时超负荷引起模具损 伤,所以必须想办法对材料施加合理的压力, 向合适的位置挤出多余材料。为确保最终尺寸粘度，封闭模具按挤压 力和限制冲头位置的工艺，采用了凸轮、曲 柄、齿条、油压、空压、弹簧等机构。按上述方 法生产的螺旋状如伞状齿轮槽可达到JIS 2 3级标准，十字接头零件的轴部只进行最 终磨削即可。以改善变形抗力和变形为目的的温式封 闭锻造中因模具与锻件之间的接触时间比 较长.有必要用模具冷却和锻件润滑
9、方法提 高设备使用寿命。4.3冷锻冷锻容易保证尺寸精度，其表而制造箱 度也特别好，如模具农而是镜而的话,通过控 制适当的金属流动，冷锻也可达到零件的镜 而成形。由于冷锻具有高变形抗力和低变形 能，所以要设计合理的匸艺。这种匸艺要求 在防止模具损坏和成品出现裂纹的范Ibl内控 制金屈流动，并且能够确保填充精度。另外 把锻态卜能够使用的重要部件和利用简单的 后续切削加i：W成形的部件巧妙地组合起来 的设计，是降低成本所需要的。被锻工件和模具位矍图2闭塞锻造原理在挤压成形锻造中，断面收缩率保持一 定值，实质上何利于保持低的加工压力。由 于锻材前、后部处于开放状态，所以不可避免 地产生充填不满和毛边现
10、象，需要进行切削 愕8舉鳧1吧hina Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved. 血p:/k附表无修边加工锻造成形零件 愕8舉鳧1吧hina Academic Journal Electronic Publishing I louse. All rights reserved. 血p:/k加l：o如花键轴那么长的零件，挤斥后剩余 部分较长，而对于阶梯轴来说,等于在中途停 止挤压，所以没有端部毛边的问题。如在图3 所示的小齿轮轴加工屮，集中了内外花键冋 轴度、定标中心孔的加匸、非对称形状加匸等 方而的
11、各种先进技术，因此能加成JIS 2 3级粘:度。这种高要求的产品是综合技术的 高度密集结晶，在口本也仅有一家企业开发 了这种技术。用这种方法能够用低加I 床力成形和切削相 同精度的齿轮。挤压是在压应力状态下进行，所以不产生断裂。lmrtlzLJ-图3小齿轮轴用图4所示的命名为中空成形法的方1送料2中空成形 3卜部冲压4成品弹出(a)挤压、切边(b)中空成形图6中空成形法原理图利用中空成形法的内、外向流动,控制加 匚压力而实现齿轮精密锻造的原理.开发了 利用排出孔的分流锻造法。这种方法是二段 加工法，如图7.8所示,将封闭锻造控制在模 具容许压力范国内，然后在要求高精度的复 杂形状之外适当部位，
12、设置彖圆孔那样单纯 形状的挤出部分，再用同一模具加实现分 流状态，只填充所希望的部位。因避开封闭 状态，所以能够在模具容许压力范国内成形 齿伦等零件，成形的零件可达到无需后续加 工的精度。这种想法，对各种产品都具有可 行性,所以很重要。图4凸缘齿轮加工工艺in= 1.667. Z= 22 1% iij 5 in in全高16 in inm= 2. () Z= 27 齿高6 5 m m 全高19 inm图5凸缘齿轮(SCM22)对齿形El板进行一次冲压成形，这种加 工方法如图6所示。它是基于用芯棒推进在 挤压后期出现的底部凹坑的特殊的金属材 料，使之流动而成形中空产品的想法产生 的。使被加工的齿
13、形外圆向齿形部流动，凸 起部向内部流动，芯棒的动作帮助成形凸起 部，挤爪出底部。由于齿形部填满后剩余部 分继续流入凸起部，所以不形成封闭状态。lo: 3、5.8m inMi封闭状点挤出中心孔分流填充图7分流锻造法图9中的AIDA- NSF是改进封闭锻 造法市实现多重封闭锻造的压床，是由在通 常压床上添加封闭机构用缓冲器和1 2根199*2012 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights resW2W/wwA能够联合动作的轴组成。把处于封闭加压中 心的芯棒向上引出，依次把用细棒加工的锻 件置换下氏随着芯棒的移动，
14、利用上述分流 法原理，促进新的塑性流动。这种方法不用太 犬的压力就能够填充齿形空部。用这种加匸 法能够冷锻加匸达到JIS3级精度标准的荷 叶形齿轮。原材料利用率远比上述分流法 好。试验机柱寒上油压缸卜油压缸箱 钢坯冲头 帚nMCUHU压缩机冲头导向冲头T图10箱驱动精密锻造试验机匸作台箱钢坯、导向冲头 懵8舉鳧1吧 hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 15tp:/k 懵8舉鳧1吧 hina Academic Journal Electronic Publishing House. All
15、 rights reserved. 15tp:/k图X加工工序其次还可象图1()那样在加工中上下移 动箱子，利用这时产生的壁而摩擦力向难以 填充的模具角落推进材料。设备的动作虽复 杂，但在接近封闭状态时可避免加工而压力 的增加,同时推进填充。利用这种方法有利丁5结束语实施上述各种高精度锻造，应尽量减少 实验上的运作错误，并应具备准确的判断和 分析能力。对材料流动、负荷、应力、应变的 分析是必不可少的，同时还应进行有关模拟 方法的研究工作。翻译:权仁泽 校对:朱伟成19%年4月1()日收稿(责任编辑 辛成)一汽集丙公司推出伟后服务六项新举措1996年5月1日，一汽集团公司实施售后服务六项新 举措:1 一汽集团公司及一汽-大众生产的车辆终身服务；2解放牌中型载货车柴油发动机10 )公里质量保 修,解放牌载货汽油发动机5万公里质量保修；3 1996年5月1日后购买的具有一汽及一汽-大众 产品合格证实行免费里程走合保养；4接到用户求援信息，12小时之内服务到位(不包括 边远地区)；5对一汽集团用户提供技术咨询、技术培训；6汽集团本部全天候24小时服务，服务F线电话:0431一7666666。 懵8舉鳧1吧 hina Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 15tp:/k