冷锻技术的发展现状与趋势

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1、冷锻技术的发展现状与趋势发布时间：2013-08-07点击率：753摘耍冷锻技术是一种精密塑性成形工艺，具有切削加工不可比拟的优点，广泛应用于各种机械产品关键零部件的制造。本文从冷锻零件的形状、材料、工艺革新、生产率、数值模拟技术和数字化/智能化设计技术应用、以及优化技术几个方面综合论述了冷锻技术的发展现状与趋势。关键词冷锻，工艺/模具没计，数值模拟，基于知识的工艺没计，设计优化冷锻工艺是一种精密塑性成形技术，具有切削加工无可比拟的优点，如制品的机械性能好，生产率高和材料利用率高，特别适合于大批呈生产，而且可以作为敁终产品的制造方法（not-shapoforming

2、）,在交通运输工具、航空航天和机床工业等行业具冇广泛的应用。当前汽车工业、摩托车C业和机床工业的飞速发展，力冷锻这•传统的技术的发展提供/原动力，例如，我国1999年摩托车的全国总产量就有1126万多辆，而根据2000年的初步估计，我国汽车的总需求量到2005年将达到3307:；辆，其屮轿车130140万辆，仅汽午-行业的锻件盂求在5060万吨以上。冷锻技术在我凼的起步虽然不算太晚，但发展速度与发达W家宥很大的差距，到H前为止，我W生产的轿车上的冷锻件重呈不足20Kg,相当于发达M家的—半，开发潜力很大，加强冷锻技术开发与推广应用是我国目前的一项紧边任务。1冷锻件的

3、形状越來越复杂冷锻零件的形状越来越趋于复杂，由最初的阶梯轴、螺钉/螺母和导管等，发展到形状复杂的零件，如不同尺寸的摩托车花键轴与花键袞，花键轴的典型工艺为：正挤压杆部镦粗中间尖部分挤压花键；花键奁的主要T艺为：反挤杯形件-冲底制成环型件-正挤轴奁，如汽车输出轴与输入轴，以及其他冷锻制品。另如我国采川摆动碾报技术制成的各种汽车/摩托车川锥齿轮、螺旋锥齿轮和其他圆盘类零件，再比如FI本某公司生产的冷锻零件以及涡旋增压器，我国己经列入国家“十五”攻关项目。目前圆柱齿轮的冷挤压技术也成功用于生产。除黑色金屈外，0前铜合金、镁合金和铝合金材料的冷挤压应用也越来越广泛。2持续不

4、断的工艺革新冷精锻是一种（近）净形成形工艺。采用该方法成形的零件强度和精度卨，表面质是好。当前国外一台普通轿车采用的冷锻件总觉40〜45Kg,其中齿形类零件总觉达10Kg以上。冷锻成形的齿轮单件重量可达lKg以上、齿形精度可达7级。持续不断的工艺创新推动了冷挤压技术的发展，80年代以來，国内外精密锻造专家开始将分流锻造理论应用于正齿轮和螺旋齿轮的冷锻成形。分流锻造的主要原理是在毛坯或模具的成形部分建立一个材料的分流腔或分流通道。锻造过程屮，材料在充满型腔的同时，部分材料流向分流腔或分流通道。分流锻造技术的应川，使较髙精度齿轮的少、无切削加工迅速达到f产业化规模。冇文

5、献提出，对丁•长径比力5的挤压件，如活塞销，采用轴向余料块的方法通过轴向分流可以实现冷挤压一次成形，而且凸模的稳定性很好；对于扁平类的直齿轮成形，采用径向余料块也可以实现产品的冷挤压成形。闭塞锻造是在封闭llfl模内通过一个或两个冲尖单向或对向挤压金属一次成形，获得无飞边的近净形精锻件。一驻轿车精密零件如行星和半轴齿轮、星形套、十字轴等如果采用切削加工方法，不仅材料利川率很低（平均不到40%），而且耗费工时多，生.产成本极高，国外采川闭塞锻造技术屯产这些净形锻件，省去绝大部分切削加工，成本大幅度降低。冷锻技术的发展主耍是开发髙附加位的产品，降低生产成木，同吋，它还在

6、不断地向切削、粉末冶金、铸造、热锻、板料成形工艺等领域渗透或取而代之，也可以和这些工艺相结合构成复合工艺，如热锻-冷锻复合塑性成形技术。热锻-冷锻复合塑性成形技术是将热锻和冷锻结合起來的一种新的精密金属成形工艺，它充分利川/热锻和冷锻各tl的优点：热态下金属塑性好，流动应力低，因此主耍的变形过程用热锻來完成：冷锻件的精度高，因此；件的重要尺寸川冷锻工艺來最终成形；件。热锻-冷锻复合塑性成形技术出现于20世纪80年代，90年代以来取得了越来越广泛的应用，用该技术制造的零件，已取得了精度提髙、成木降低的良好效果。3数值模拟技术用于检验工艺和模具设计的合理性用冷锻工艺成形

7、零件时，由于金属在冷态下发生塑性变形，其变形抗力很大，因此，零件的变形比较困难，变形过程中容易出现金属充不满、锻件出现裂纹等缺陷。同吋，过人的变形抗力会严重降低模具的使用寿命。长期以來，我国金属塑性成形的工艺设计和模具设计•逬采川传统的凭经验、实验A法。这种没计方法难以满足净形制造工艺的要求。随耵计算机技术的飞速发展和70年代塑性有限元理论的发展，许多塑性成形过程中很难求解的问题可以用初限元方法求解。在冷锻成形T艺领域，通过建模和合适的边界条件的确定，初限元数值模拟技术uj以很直观地得到金属流动过程的应力、应变、模具受力、模具失效怙况及锻件uj•能出现的缺陷怙况