摘自：MetallurgicalandMiningIndustry,2011,Vol.3,No.7机器对精密锻造零件生产精度的影响B.-A.贝伦斯，D.Odening金属成型和金属成型机研究所-海量成型部，汉诺威莱布尼茨大学德国加尔布森河畔大学HYPERLINK"mailto:odening@ifum.uni-hannover.de"odening@ifum.uni-hannover.de摘要：精密锻造是一种创新的毛边、高性能部件的近净成形的生产制造过程。杰出的材料特性，以及缩短的过程链和材料运用效率高是精密锻造的基本优势。其后的成形过程，只有最后特定功能表面的硬精加工和最小切削量是必要的。高精密锻造精度要求设计其特定的过程和工具，因此关于这方面的基本材料性能和应用于机床运动学预定义的成形过程有关的详细知识是必不可少的。关键词：体积成形，精密锻造，收缩性能，机械运动学不断加剧的全球性竞争导致制造业的成本压力不断增大。研究和发展制造技术已成为满足成本和质量的要求，保持有利的市场地位的先决条件。锻件具有优秀的材料和组件特性。由于具有高度自由度的空腔形成和晶粒细化以及不间断适应形状的晶粒流动等相关过程，它们具有很高的机械和动力学强度。这使得锻件强度增加，其有助于缩小施工规模，减轻施工强度。精密锻造—模锻技术的子学科，使用无闪光灯的封闭模具。通过精密锻造近净形生产的高性能部件精度可达IT7（DINEN10243-1）。由于多个柔性加工过程由一个锻造工艺替代，所以生产步骤和时间的缩短是可以实现的。锻造工艺的高效率，特别是在节省能源和原材料方面越来越受到重视。由于几何精度高，越来越多的功能元件可以通过近净成形这门成形技术生产。出于这个原因，精锻过程不再只是单个生产流程的竞争对手而是往往被视为整个生产序列的竞争对手。当前精密锻造技术的重点领域是直齿圆柱齿轮，尤其是斜齿轮。图1显示了汉诺威莱布尼茨综合大学精密锻造锻压研究所金属成型机器生产的一些零件。锥齿轮爪极常量等速万向节行星齿轮转向齿轮斜齿轮图1.精密锻造部件的选择（IFUM）489合作研究中心“高性能的组件的精密锻造生产工艺链”的研究着重于精密锻造的技术创新、后勤和经济方法的资历和开发。在此背景下，近净形模锻曲轴和齿轮部件的生产正在研究。除基本理论和实践的过程设计外，调查还包括模具的制作，综合热处理，硬精细加工和组件性能检验。每个生产步骤都伴随着全面的技术、后勤和经济评估。子项目B1“工艺设计”的研究现状基于一个有细长几何外形和轴向质量非均匀分布的小齿轮轴的精密锻造的发展。如图2所示。齿轮特性节距2齿数30螺旋角20°齿顶修正系数0正常压力角20°节圆直径63.85毫米齿顶圆直径67.85毫米齿根圆直径58.85毫米基圆直径59.54毫米磨津贴150图2.精密锻造齿轮轴其通过两步锻造工艺成形。在第一步中，通过固体向前挤塑完成了包括柄、轴节和齿轮瓶胚的质量分布。最终齿的成形在一个封闭的模具中通过精密模锻工艺完成。如图3所示的操作过程。2.锻造步骤精密模锻1.锻造步骤固体挤塑下止点上止点上止点下止点手工搬运图3.两步锻造工艺由于热锻有1200°C的高温过程，所以随后成形的零件有一个后续冷却收缩的过程。通过模具几何体与热锻和冷却部分的对比，检测出齿轮的体积方向有近1毫米收缩。详细的轮廓测量结果表明，收缩系数超过零件轮廓变化。这种现象可以归结于一方面，零件各组成部分的基本几何比例；另一方面，零件成形和冷却温度不均匀。由于局部接触压力较高和成形齿不良面积与体积比，热损失增加，使成形温度以及随后的收缩降低。这种冷却的行为可以由数值过程模拟成像和评估。在图4中的齿轮轴精密锻造的过程模拟被描述为锻造的最后一步。温度[°c]图4.精密锻造过程中的温度分布的数值模拟常规驱动时停留时间形变方式快速锻造驱动时停留时间减少停留时间高达40%快速锻造驱动刀具护理的额外时间行程[mm]快速锻造常规驱动图5。创新的驱动概念“快速锻造”（MüllerWeingarten/舒勒）由此产生的温度分布对零件的成形和收缩行为有相当大的影响，并最终影响零件尺寸。若仍要确保精密锻造有高的生产精度，必须通过适应性的模具设计对这一几何—特定行为作事先补偿。基于给定的零件尺寸和经验阐述了校正因素所需的模具轮廓设计。如图7显示了成型模具的轮廓和部件形状，冷却后的比例。通过一系列对锻造实验的详细研究，我们注意到了材料对零件最后成形尺寸的影响。结果表明了合金成分和热物理材料的行为之间的相互关系。尤其是在热锻高温范围内一个重大影响被检测出。除了这些材料的具体参数，与时间想关的热平衡和产生的热量传递从根本是由工艺流