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【摘要】：锻造是金属零件的重要成型方法之一，它能保证金属零件具有良好的力学性能，以满足使用要求。在现代技术发展迅速的环境下，锻造工艺技术也有了较好的发展，例如精密锻造技术、多工位高速锻造技术以及冷温锻造技术等。以下分别介绍。
【关键词】：现代技术；精密锻造；多工位高速锻造
引言
锻造是一种为了提升金属材料的机械性能，或者获得一定形状的加工方法，随着工业化程度的加强，锻造在现代工业生产中越来越具有重要的地位及作用。它是利用了一定的冲击力及压力的方法，使得金属材料改变原有的形状或者性能，从而获得需要的形状及尺寸的一种方法。本文对锻造的技术进行了简单介绍，以达到对更科学的方法进行探究的目的。
1、精密锻造齿轮工艺
1.1热精锻
热精锻是精密锻造中的一种常用工艺，其具有塑性优良、变形抗力低等特点，比较容易成形复杂工件。利用热精锻的工艺进行齿轮制造，可以保证较为良好的表面质量。但一般需要对工件进行多次锻造，通常是“一火三锻”。所谓“一火三锻”，是指通过一次加热，连续进行镦粗、粗锻和精锻三道锻造工序。在进行热精锻时，合理的设备排布和流程安排是十分重要的。
首先，按照热精锻的工艺流程进行生产线与设备的排布。
其次，由于精密锻造齿轮采用 “一火三锻”的三道工序，齿轮需要在不同的设备之间转换，所以需优化各设备之间的布置与零件传输方式，以减少齿轮在锻造工序间的停留时间来防止齿轮在空气中暴露时间过长而引起的表面过度氧化，与此同时保证齿轮的终锻温度。
再次，需对操作人员的操作空间进行留余，确保各项锻造操作通畅、准确无误。
最后，需预留足够的设备搬运及维修空间，确保在设备产生异常故障时可以及时进行修理。
1.2冷精锻
冷精锻和热精锻比较，其最大的差别就是锻造是在室温条件下进行的，不需要对齿轮工件进行加热，也不需要防护齿轮加工时的表面氧化，有利于提高了齿轮的表面质量与尺寸精度。不仅如此，通过齿轮在冷精锻成形的加工硬化作用，（得到的齿轮工件，其形状和尺寸都更加容易控制，表面具有更高的精度，）大大提高齿轮的强度与力学性能。和热精锻相比，冷精锻成形省去了加热工件这一个环节，不仅在工序上实现了简化，也在设备上减少了投入。针对冷精锻的工艺特点，其锻造生产线与设备的布局需要注意一下几个方面。
第一，为了保证工件搬运，需对设备的横向尺寸进行控制，依照所需加工的齿轮尺寸合理布置各设备之间的距离。
第二，在对齿轮进行冷精锻的过程中，需要使用带导柱的导套模架，其目的在于对齿轮加工的精度进行严格控制。
第三，在齿轮精锻设备的纵向间距较大，且采取多行排列时，可以将设备进行背靠背设置，如此不仅可以节约空间，还可以方便换模设施的共用，可以有效提高换模效率。
最后，和热精锻一样，各个齿轮加工设备之间需要留有足够的搬运和维护检修空间，以确保齿轮精锻生产正常进行。
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1.3复合精锻
复合精锻成形工艺由冷、温、热锻工艺进行组合共同完成工件锻造的工艺，能发挥冷、温、热锻的优点，摒弃其的部分缺点。真正实现了扬长避短。因此，在利用复合精锻工艺精密锻造齿轮时，各种设备及生产线排布可以综合热精锻、冷精锻以及温精锻这三种工艺的设备排布形式，遵循安全、节能、快速切换产品的原则，按照各自的工艺特点优化组合生产线与设备排布，）实现复合精锻设备的合理排布。
2、多工位高速锻造技术
多工位高速锻造是一种节能减耗的先进成形技术，与传统的单工位多工序锻造有较大区别，不合适的预锻工位模具设计在生产中会造成载荷过大、锻件充填质量差、折叠等问题。这项新技术在国外发达国家已得到广泛应用。随着我国汽车等装备制造业的快速发展，锻件在汽车、工程机械中的使用量越来越大，锻件生产向着复杂、精密、大批量、多品种和交货期短的方向发展。与传统的单工位多工序锻造不同，多工位高速锻造工艺因高速成形、高速传递以及材料加工硬化的滞后效应减少了热处理工序，减少了设备，节省了能源、场地与人员，是一种节能减耗的先进成形技术。
2.1 多工位高速锻造的特点
多工位高速锻造工艺，通过高速剪切下料来保证毛坯的表面质量和精度，各工位间以机械手夹钳自动送料，可调机械手可以把任意形状的工件很好地夹持并在恰当的时间传送到下一工位，在同一台机床上完成多个工位间高速传递和锻造成形，获得了各类精密锻件。其主要特点有：料损只有原材料的料头和冲孔料芯，其中料头约为毛坯质量的2.5%～5.5%，冲孔料芯约为毛坯质量的3%～10%，材料利用率高；锻件加工余量、公差及模锻斜度都比较小，锻件精度高；班产小时平均生产率为1800～3000件/h，约为普通压力机的5倍，自动化程度和生产率高；一般热锻的凹模寿命为5万～10万件，凸模为3万～5万件，模具寿命高。
2.2 多工位高速锻造技术中存在的问题
众多研究人员对锻造工艺优化技术进行了探索和研究，取得了大量的研究成果，并先后开发了适用于不同零件的锻造工艺设计系统。研究结果一致表明，将优化方法与有限元模拟结合，可以提高锻件质量，提高设计效率，降低生产成本；对多工位高速锻造工艺优化问题的研究很少。目前多工位高速锻造工艺优化技术研究主要存在以下问题：①与单工位锻造工艺不同，多工位高速锻造工艺除了降低载荷、充填饱满和无成形缺陷等要求外，还必须考虑各成形工位的载荷平衡和压力机在各工位上的承载能力。多工位高速锻造工艺优化是典型的多设计变量、多目标、多约束的复杂问题，如何根据此特点建立准确的优化模型是进行多工位高速锻造工艺优化设计的前提；②多工位高速锻造工艺通常需要大量的时间。对多工位高速锻造工艺而言，一次全过程模拟花费的时间很多，优化过程中常需要多次调用有限元程序进行计算，工艺优化效率问题表现更为突出；③目前尚未有成熟的针对锻造工艺优化的CAD/CAE集成系统推向市场，在优化锻造工艺的过程中，多数情况下CAD和CAE软件只是离散使用，CAD与CAE软件之间的数据交换，CAE分析结果的提取和反馈，以及优化算法中数据的获取与映射等工作仍需设计人员手动完成。
多工位高速锻造工艺除了降低载荷、充填饱满和无成形缺陷等要求外，还需充分考虑各成形工位的载荷平衡，压力机在各工位上的承载能力，两个及以上成形工位相关性，以及每次全过程模拟计算时间过长等问题，其工艺优化属于多设计变量、多目标、多约束的复杂优化问题。如何根据这些特点，建立准确的优化模型，研究高效的优化方法，探寻合理的优化流程，开发智能化自动化的工艺集成优化系统，是多工位高速锻造工艺优化技术的主要研究方向。
结语
现在的世界经济及科技高速发展，汽车上一些装备都随着新产品的问世而得到了很大发展空间。各个行业及企业对于锻造件的要求标准也越来越高，因此，对锻造工艺及锻造技术的要求也随之增高。只有熟练掌握各种锻造技术，把各种锻造工艺进行紧密的结合，才能达到低成本、高质量的目标。
参考文献
[1]周智慧.直齿锥齿轮精密锻造工艺与设备排布[J].金属加工（热加工），2013，19.
[2]张琳.直齿圆锥齿轮精密锻造工艺及模具设计[J].锻压装备与制造技术，2014，06.
[3]赵新海，赵国群，王广春，等.锻造预成形多目标优化设计的研究[J].机械工程学报，2012
[4]赵新海，虞松，赵国群，等.控制形状和变形的锻造预制坯多目标优化设计[J].山东大学学报，2011.
论文作者:胡建铎
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第10期
论文发表时间:2019/9/30
标签：工艺论文; 齿轮论文; 工位论文; 精密论文; 设备论文; 工件论文; 技术论文; 《科学与技术》2019年第10期论文;