董传勇薛克敏：接套体多向模锻工艺分析及模具设计

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1、接套体多向模锻工艺及模具设计国防科工委专项基金资助项目（08-163）合肥工业大学材料科学与工程学院董传勇薛克敏赵茂俞袁美玲摘要分析了接套体多向模锻工艺及模具设计过程。提出了两种成形方案，论证了一料两件方案的优越性，设计了相应的成形模具。对类似零件的成形工艺及模具设计具有较好的指导和借鉴作用。关键词：接套体；多向模锻；模具设计Multi-coredforgingtechnologyanddesignofdieforconnectingsheathAbstractMulti-coredforgingtechnologyand

2、diedesigningprocessforconnectingsheathwereanalyzed・Twoformingplanswereputforwardandtheadvantageoftwopartsfromonebilletplanwasproved.Thenthecorrespondingdiewasdesigned.Theprocessplaysaguidingandreferenceroleforthesimilarpartformingtechnologyanddiedesign.Keywords:co

3、nnectingsheath;multi-coredforging;diedesign接套体是某厂大量生产的零件（如图1）,传统生产工艺是用开式模锻先锻造出两端无孔、底部空腔填实的锻件，然后通过机械加工进行生产，此工艺生产效率低，生产成本高，材料利用率低，且很难满足零件性能要求川。为了克服传统工艺的不足，决定采用多向模锻工艺生产该零件。与开式模锻相比，多向模锻可以锻出形状更为复杂，尺寸更为精确的无飞边，无模锻斜度（或很小模锻斜度）的中空锻件，使锻件最大限度地接近成品零件形状尺寸，从而显著地提高材料利用率，减少机械加工工时，

4、降低成本〔Ml。图1零件三维视图2工艺方案的确定2.1工艺分析该接套体材料为3OCrNi3A,强度较高，冷变形塑性差，且下部的非闭合腔壁的高宽比最大达6.6（厚度仅为2〜25mm），金属充填窄而深的型槽时变形阻力很大，极难成型，屮间为通孔，孔壁很薄，零件在常温下很难成形。在生产中釆用温锻成形，先将其加热到750°C,使其强度降低，然后进行加工⑷。接套体在进行生产时采用水平分模的模具结构，可采用以下两种方案：1）一料一件，其模具结构如图2（a）所示，零件一次挤压成形；2）一料两件，其模具结构如图2（b）所示，坯料经过挤压成形

5、后（如图3所示）进行热处理，切断，最后机加丄。多向模锻变形力按下式进行计算⑶：P=KF-ab式中：K为锻件形状系数，取6.4〜8,形状简单的锻件取小值，形状复杂的取大值，本文K取7.5；F为锻件主变形方向投影面积，血莎；生为金属变形温度下的强度极限，Pci,查得30CrNi3A在750°C时可=2x10*Pa0如果采用第一种方案，由上式可得左冲头变形力P*=3327.5x3.14x—xIO-6m2x2xl08Pa=1282KN,右冲头变形力426?P（=7.5x3.14x——x10^m2x2xl08Pa=796KN,左右冲

6、头变形力差值114P片一P右=486KN。为此在模具结构方面，采用上下模沉入上下模板的形式；而偏载力主要还需要液压机來平衡，这对液压机提出了更高的要求。而采用第二种方案，零件左右对称，则可以从根本上解决左右冲头的挤压力不平衡问题。另外，由于零件结构的复杂性，成形后零件会留在下模，所以需要设计顶出装置。若釆用第一种方案，由于零件下部空腔在中间位置，所以需要设计两个顶料装置（如图2⑷所示），但在生产中若两边顶出不平稳，容易造成锻件的变形；而采用第二种方案，只需要在锻件的中间位置设置一个顶料装置就能保证顶出的平稳性，防止了锻件变

7、形，提高了工作效率。9898a）一料一件b）一料两件图2模具结构图1.上模板2.上模3.右固定板4.右模板5.右冲头6.下模7.下模板&顶件器9.顶杆10.左固定板11.左冲头12.左模板13.垫板经过以上分析比较，一料两件成形方案虽然材料利用率有所降低（约4%）,但保证了锻件的精度，简化了模具结构，提高了生产效率，所以决定采用第二种方案。图3—料两件饿件三维视图2.1工艺路线根据工艺分析，确定接套体多向模锻工艺的生产过程为：下料一加热(加热温度为750°C)—多向模锻成形一热处理一切断一机加工。2.2毛坯形状及尺寸的选择

8、根据接套体的要求，考虑到3OCrNi3A在750°C产生的氧化皮和后续机加工应预留余量，锻件两端各加2mm的余量。为了便于成形和脱模，下部的非闭合腔壁设计成有2。的斜度。考虑到零件两端为①26mm在生产中釆用①26mm的棒料，可以减少变形量，降低徹粗比。通过UG计算坯料的体积为V=98960m/Tl1,