摘要：綜述了精密鍛造成形技術的研究與應用現狀，介紹了冷精鍛（duàn）、熱精鍛、溫精鍛及複合精鍛工藝（yì）的應用（yòng）現狀和發展方向；分析了精密鍛造設（shè）備的特點及應用現狀；總結了精密鍛造模具的特點（diǎn），介紹了模具（jù）彈性補償、高速切削、模具補焊等先進的模（mó）具（jù）設計（jì）、製造技（jì）術；從數值模擬（nǐ）和反向模擬兩個方麵綜（zōng）述了成形過程（chéng），模擬技（jì）術（shù）在精密鍛造工藝（yì）中的應用情況（kuàng）及存在的（de）問題；介（jiè）紹了精密鍛造工藝優化技術的研究現（xiàn）狀。最後對精密鍛造成形技術發展方向進行了展望。

關鍵詞：精密鍛造（zào）工藝；鍛（duàn）造設備（bèi）；模具；數值模擬；反向模擬（nǐ）；工藝（yì）優化

精密鍛造成形技術(淨成形（xíng）)是指零件鍛造成形後，隻需少量加工或不再加（jiā）工即符合零件要求的成形技術（shù）。精密鍛（duàn）造成形技術是先進製造技術的重要組成部（bù）分，也是（shì）汽車、礦山、能源、建築、航空（kōng）、航天、兵器等行業中應用廣泛的零件製造工藝（yì）。精密鍛造（zào）成形技術不僅節約材料、能源，減少加工工序和設備，而且顯著提高生產率和產品質量（liàng），降低生產（chǎn）成（chéng）本，從而提高產品的市場（chǎng）競爭能力。

經過30多年的發展，精密鍛造成形技術得到了飛速發展，取得了眾多的研究成果。文中從工藝（yì）方法、鍛造設備、模具、成形過程模擬和工藝優化等5個方麵，總結近年來精密鍛造成形技術的發展狀況，並對（duì）精密鍛造成（chéng）形技術未來的發展方向進行了展望。

1、精密鍛造工藝方（fāng）法

目前已應用於生產的精密鍛造工藝很多。按成形溫度不同可以（yǐ）分為熱精鍛、冷精鍛、溫精鍛、複合精鍛、等溫精鍛等。

1.1熱精鍛工藝

鍛（duàn）造溫度在再結晶溫度（dù）之上的精密鍛造工藝稱為熱精鍛。熱精鍛材料變形抗（kàng）力低、塑性好，容易成形比（bǐ）較複雜的工件（jiàn），但是因強烈氧化作用，工（gōng）件表麵質量和尺寸精度較低。熱精鍛常（cháng）用的工藝方法（fǎ）為閉式模鍛，由於下料不準，模具設計、製造（zào）精度（dù）不夠等原因，閉式模鍛最後合模階（jiē）段變（biàn）形抗力很大，對鍛造設備和模具（jù）造成較大的損害。

解決該問題常用的方法是分流降壓原理，即在封閉型腔（qiāng）最後充滿的地方設置形狀與尺寸大小（xiǎo）合理的分流降（jiàng）壓腔孔。當型腔完全（quán）充滿後坯料的多餘金屬從分流腔孔擠出，這樣既解決了坯料體積與型腔體（tǐ）積不能嚴格（gé）相（xiàng）等的矛盾，同時（shí）又降低了型腔的內部壓（yā）力（lì），有利於（yú）提高模（mó）具壽命。

早在20世紀50年代（dài），由於缺乏足夠的齒輪加工機床，德國人開始用（yòng）閉式熱模鍛（duàn）的方（fāng）法試製直齒錐齒輪。熱精鍛齒（chǐ）輪技術（shù）的（de）開發應用在我國起步於20世紀70年代初期，成熟於20世紀80年代（dài）中後期。

1970年（nián）上海機械化工藝研（yán）究所和上海汽（qì）車齒輪廠合作，對美國大道（dào）奇T234汽車差速（sù）器行星齒輪進行熱精（jīng）鍛工藝（yì）成形試驗，並於1973年投資建立精鍛車間，進行批量生產[；20世紀80年代，山東大學開展了傘（sǎn）齒輪精密鍛造工藝研發，並實現了產業化（huà）。由於經濟效益顯（xiǎn）著，近年來熱精鍛工藝獲得了（le）廣泛的應用（yòng）。

1.2冷精鍛工藝

冷精鍛是在室溫下進行的精密鍛造工藝。冷精鍛工藝具有如下特點：工件形狀和尺寸較易（yì）控（kòng）製，避免（miǎn）高溫帶來的誤差；工件強度和精度高，表麵質量好。冷鍛成形過程中，工件塑性差、變形抗力大（dà），對模具和（hé）設備要求高，而且很難成形結構複雜（zá）的零件。為克服冷精鍛成形工藝變形抗力大、填（tián）充效（xiào）果差（chà）的問題，相繼開發了一些新的工藝方法，主要（yào）包括閉塞鍛造、浮動凹模鍛造、預製分流鍛造（zào）等。

閉塞鍛造是在（zài）封閉凹模內通過1個（gè）或2個（gè）衝頭，單向或對向擠壓金屬一次成形。閉塞鍛（duàn）造加工技術中所（suǒ）使用（yòng）的（de）上（shàng）、下模具都是組（zǔ）合（hé）件，分別由（yóu）上凹模、上衝頭、下凹模、下衝頭組成。在鍛造（zào）成形過程中，先將上、下凹模閉合，形成封閉（bì）模腔，同時對其施加（jiā）足夠的壓力，然後用上、下衝（chōng）頭對模膛內的坯料進（jìn）行擠壓成形(如圖1所示（shì）)。在鍛造過程中（zhōng）坯料處（chù）於（yú）強烈的三向壓應（yīng）力狀態，塑（sù）性好，可以一次成（chéng）形（xíng）複雜形狀的零件，生產效率高，而且金屬流線沿鍛件外形連（lián）續分布（bù），鍛件的力學性能好。

浮動凹模鍛造技術中的凹模不是固定的，會隨著鍛造過程進行（háng）發生浮動。這種設計降低了凹模與金屬變形體間的相對速度，減小了接觸麵上摩擦力的影響，鍛件充填性能獲得較大提高，變形抗力大大下降。

分流（liú）鍛造法通過在鍛件某一位置設置溢流口，使材料在充填型腔（qiāng）的（de）過程中始終有自由流（liú）動的餘地，從而提（tí）高型腔填充性（xìng），降低變形阻力和加（jiā）工載荷（hé）。為了（le）改善直齒圓柱（zhù）齒輪精密鍛造的充型情況，張清萍等提出了預製分流孔一分流鍛造的工藝（yì）方法。該工藝方法（fǎ）預鍛時（shí）上模與下模帶有凸台，在（zài）坯料兩端中心部分鍛造出分流區；在終鍛時，中心分流區起到分流材料的作用，改善了材料的流動狀態，從而降低成形載荷，改善坯料充填（tián）性。

近年來，冷鍛工藝在國內獲得一定的發展，江蘇太平洋精密鍛造公司引進日本小鬆公司的（de）冷鍛機和先進的模具加工設備，是中國目前冷鍛設（shè）備條件最好的企業。江蘇大豐森威集團汽車精鍛件廠是目前中國（guó）最大的（de）專業化冷鍛廠，年產汽車、摩托車各類精密冷、溫鍛件總產量達（dá）4000t。一些典型的高難度冷鍛件如轎車等（děng）速（sù）萬向節外套、星形套、變速箱傳動軸等，在該廠均已實現批量（liàng）生產。

1.3溫精鍛工藝

溫精鍛是在再（zài）結晶溫度之下某個適合的（de）溫度下進行的精密鍛造工藝（yì）。溫（wēn）鍛精密成形技術既突（tū）破冷鍛成形中（zhōng）變形（xíng）抗（kàng）力大、零件（jiàn）形狀不（bú）能太（tài）複雜、需增（zēng）加中間熱處理和表麵處理工步的（de）局限性，又克服了熱鍛中因強烈氧（yǎng）化作用（yòng）而降低（dī）表麵質量和尺寸精度的問題。它同時（shí）具有冷鍛和熱鍛（duàn）的優點，克服（fú）了二者的缺點。但是溫精鍛工藝鍛（duàn）造溫度低、鍛造溫度範圍狹窄且對其鍛造範圍要求（qiú）較為嚴格，需要高精度專門的鍛造設備，而（ér）且對模具結（jié）構和（hé）模（mó）具材料有較高的要求。

1.4複合精鍛工藝

隨著精鍛工（gōng）件的日（rì）趨複雜以及精度要求提高，單純（chún）的冷、溫、熱鍛工藝已（yǐ）不能滿足要求。複（fù）合精（jīng）鍛（duàn）工藝將冷、溫、熱鍛工藝進行組合共同完成（chéng）一個工件的鍛造，能發揮冷、溫、熱鍛的優點，摒（bìng）棄（qì）冷、溫（wēn）、熱鍛的缺點。表1為采用3種不同的工藝方法生產的直齒（chǐ）錐齒（chǐ）輪的技術性能比較，從表中可以可以看出，複合精（jīng）鍛工藝生產的工件其機械性能、尺寸精度、表麵粗糙度與其它2個工藝相比，都有所提高[]。因此，複合精（jīng）鍛工藝是目前（qián）精鍛工藝發展的（de）一個重要方向。

在國外，溫鍛十冷（lěng）精整成形工藝以德國（guó）蒂森克虜伯公司為代表，他們的複合成形工藝代表了世界的領先（xiān）技術。在國內，蔣鵬f5l和張崢嶸[6]等分別對熱、冷和溫、冷複合成形進行了研究。上海鐵福傳動軸公司用溫鍛/冷整形工藝大批量生產轎車等速萬向節外星輪，江蘇太（tài）平洋精鍛公司采用熱(或（huò）溫)鍛/冷整形大批量（liàng）生產齒輪等精（jīng）鍛件。

1.5等溫精鍛（duàn）工（gōng）藝

等溫精鍛（duàn）是指（zhǐ）坯料在趨（qū）於恒定的溫（wēn）度下（xià）模鍛成形。為了保證恒溫成形（xíng）的條件，模具（jù）也必（bì）須加熱到與坯（pī）料（liào）相同的溫度。等溫模鍛常用於航空航天工業中的鈦合（hé）金、鋁合金、鎂合金等難變形材（cái）料（liào）的精密成形，近年（nián）來也用於汽（qì）車和機械工業有色金屬的精密成形。

等溫鍛造主要應用於（yú）鍛造溫度較窄的金屬材料，尤其是對變形溫度非常敏（mǐn）感的鈦合金（jīn）。等溫鍛造的零件一般具（jù）有薄的腹板（bǎn）、高筋和（hé）薄壁，此類零件（jiàn）坯料熱量很快被模具（jù）吸收，溫度迅（xùn）速下降，采（cǎi）用普通鍛（duàn）造方法，不僅需大（dà）幅（fú）度提高鍛造設備的噸位（wèi），而且也易造成模具的開裂（liè）。

1.6精密鍛造工藝（yì）的（de）發展趨勢

隨著製造業的發展，對精鍛成（chéng）形零件的要求（qiú）越來（lái）越高，也對精密鍛造工藝的研究和發展提出（chū）了更高的要求，目前精密鍛造工藝研究的主要方向有以下幾（jǐ）方麵。

1)持續不斷的工藝革新。為了滿足成形零（líng）件的要求，降低生產成本，需要不斷的開發成形精度高、模具壽命長、生產效率高的精密鍛（duàn）造成形新（xīn）工（gōng）藝。

2)複（fù）合工藝的（de）開發。隨著成形零件工（gōng）藝要求的不斷（duàn）提高，單（dān）一的精密（mì）鍛造很難滿足要求，這就需要開發複合（hé）成形工藝，將不同溫度或不同工（gōng）藝方法（fǎ）的鍛造工藝結合（hé）起來，取長補短共同完成一個零件的加工製造（zào）。也可（kě）以將精密鍛造工藝與其它精密成形工藝如精密鑄造、精密焊接等工藝進行組合，提高精密成形工藝的應用範圍和加工能力。

3)基於知識的工藝設（shè）計。隨著精密鍛造設備工藝的不斷發展，工藝設計日趨複（fù）雜，為了提高工藝設計的可靠性和高（gāo）效（xiào）性，開發基於知識的（de）專家係統是未來精（jīng）密鍛造工藝設計的重要研究方向。

作者：王忠雷 趙國群(1.山東大學模（mó）具工程技術研究中心，濟南250061；2.山東（dōng）建築大學機電工程（chéng）學院，濟南250101)

免責（zé）聲明：本文援引自（zì）網絡（luò）或（huò）其（qí）他媒體，與揚鍛官（guān）網無關。其原創性以及文中陳述文字和內容未經本站證實（shí），對本文以（yǐ）及（jí）其中全部或者部分內（nèi）容、文字的真實性、完整性、及時性（xìng）本站不作任（rèn）何保證或承諾，請讀者僅作參考，並請自行核實相關內容。