一家专注流体压力成形技术
【作 者】 王涛;赵慧敏;孙红星;金鑫;刘光辉;刘百宣;张超;刘华
叉形零部件的品类繁多，常见的有万向节叉、连接叉、凸缘叉、滑动叉等。迄今为止，我国大部分锻造行业均是采用水平分模的开式模锻工艺来生产该类锻件，其飞边金属的消耗随着叉形件的形状复杂程度各有不同，有高者能达到锻件自重的30%以上，导致材料利用率低，更伴随着加热时电能利用率的降低。近年来，国内许多学者、工程技术人员对传统工艺进行改进，取得了较为理想的效果。燕山大学的赵德颖等[1]采用数值模拟与实验相结合的方法研究成形参数对枝权类锻件挤压成形过程中折叠缺陷的影响，基于正交实验对底锥相对直径比值、枝权角度、枝权根部圆角半径等参数对折叠长度的影响程度进行了综合评价;江苏森威精锻有限公司的朱胜等[2]对转向节叉冷挤压工艺进行了分析，采用有限元分析法分析了凸模偏载情况，对成形工艺及模具进行了改进，提高了凸模寿命，生产工艺得以稳定;中北大学的贾杨等[3]对铝合金叉形模锻件的制坯工艺进行了研究，发现采用挤压方式制坯可以改善坯料组织，有利于终锻成形中重金属的流动，金属利用率提高;重庆大江杰信锻造有限公司的潘成海等[4]提出了某型异形转向节4工序精密锻造工艺，包括墩粗、压扁、预锻、终锻工序，对该成形工艺进行了数值模拟计算，并依据模拟分析结果，对该类锻件成形的压机设备选型提出了建议。
本文讨论了一种长厚臂叉形接头，被应用在某些特种车辆中，在某些重要部位起到连接使用，其产品的力学性能及质量可靠性直接关系到车辆的安全性、稳定性。该叉形接头锻件与常见的叉形零件的形状区别较大，如图1所示，该锻件杆部与叉部的截面面积相差较大，叉部臂长较长且厚度较厚，此类特点给锻造成形该类零件增加了很大难度。
【结 语】
根据长厚臂叉形接头锻件的形状特点，初步拟定了锻件成形工艺，并且进行了有限元数值模拟和实验验证。实验发现，热墩挤复合成形工序成形的锻件在方形上端部分四角处有明显的折叠缺陷，与数值模拟结果不相符，经过分析认为这是由于实验过程中锻件长时间的热量散失导致金属流动性降低而造成的。为此对成形工艺进行了改进，通过数值模拟和实验验证，最终确定了长厚臂叉形接头锻件的合理成形工艺为:热正挤一热墩方一热反挤，各工序成形的锻件填充饱满、无缺陷，成形锻件保留有良好的金属流线。在实际生产过程中对模具进行了持续改进，根据叉形锻件反挤成形过程中冲头未被金属完全包裹的特点，设计了带有导向功能的模具结构，保证了长厚臂叉形接头锻件臂部的厚度均匀性。通过理论计算、数值模拟、实验验证，确立了稳定的成形工艺和可靠性较高的模具结构，成形工艺和模具寿命及精度通过了批量生产考核。
以下是正文：
