1、上海交通大学上海交通大学 王以华王以华Shanghai Jiaotong University:Wang YihuaKey words:forging industry,Development,Trend：用于汽车部分及电子部分的精锻产品用于汽车部分及电子部分的精锻产品热锻、温锻、冷锻性能成本比较表热锻、温锻、冷锻性能成本比较表 成成 形形 工工 艺艺热热温温冷冷工件重量工件重量0.05-3210kg0.05-3210kg0.001-0.001-50kg50kg0.001-0.001-30kg30kg精精 度度IT13-16IT13-16IT11-14IT11-14IT8-11IT8-11表面
2、质量表面质量RzRz50-100m50-100m30m30m10m10m流变应力（原材料）流变应力（原材料）20-30%20-30%30-50%30-50%100%100%对数变形能力（原材料）对数变形能力（原材料）66441.61.6成形费（用德国机床制造成形费（用德国机床制造协会文集协会文集19911991）至至113%113%100%100%至至147%147%切切 削量削量多多少少很少很少n Valeo 轮毂整形后的锻件实物温锻冷整形的锻件温锻冷整形的锻件温锻冷整形的外星轮等锻件温锻冷整形的外星轮等锻件 外星轮温锻工步图外星轮温锻工步图 左起15 外星轮温锻工步图，6为冷整形锻件 外星
3、轮精整模外星轮精整模 外星轮锻件放入模具 完成冷缩径，组合冲头拔出 n结合齿结合齿b)整体形式图图1 1 结合齿零件结合齿零件na)组合形式 结合齿成形工步及其整形模结合齿成形工步及其整形模 左起14为4工位热锻制坯，左起第5为齿形精整结合齿成形工步及其整形模结合齿成形工步及其整形模 锻件局部放大锻件局部放大 组合整形模组合整形模 n结合齿锻件全貌叶轮等温模锻件叶轮等温模锻件 等温模锻件模具结构等温模锻件模具结构 n上机匣锻件实物照片nMB15镁合金温度定为340350 n n飞机发动机的前风扇叶片（型号：RB211-524）a普通模锻，耗材约25kg；b精密模锻，耗材约15kgn a)b)n
4、材料TC4钛合金 等温度950半固态加工成形的汽车零件半固态加工成形的汽车零件 半固态加工的半固态加工的3C产品产品 我国生产的半固态零件我国生产的半固态零件 1.1.4 可分凹模模锻可分凹模模锻n可分凹模模锻是闭式模锻和开式模锻的综合，它既具有闭式模锻能减少甚至消除飞边金属损耗等主要优点，又具有开式模锻能模锻形状复杂的锻件的优点。通过分模模锻的锻件其纤维流线连续且无飞边，具有优秀抗应力腐蚀能力，综合力学性能提高30，节材近50。因此该技术可以广泛用于汽车、航空、航天、化工和人工关节等领域。1.1.4 可分凹模模具图可分凹模模具图1.1.4 可分凹模模锻可分凹模模锻n荣威自动变速箱DCT倒档轴
5、的分模精锻模具。普通开式模锻件重7.91kg（参见图1），而分模锻锻件重只有4.90kg，每件节材3.01kg,达38.1%，以年产20万件计，则可节材602吨，该种材料为20MnCrSH，不含税价8500元/吨，节约合600万元/年。这还不计节省机械加工等费用。节省了材料，也就是高耗能的炼钢少了，废气的排放也少了。1.1.4 可分凹模模锻件可分凹模模锻件n用于闭塞锻造的模具 利用连杆机构的闭塞锻造模架的结构图。让上下冲头以同样的速度进入静止的上下模膛的过程等同于把下冲头固定，n上冲头和上下模以2：1的速度向下运动的一种相对运动的过程。n连杆机构的闭塞模架就是利用这个原理，利用连杆机构得到滑块
6、1/2的速度，中间垫板（图3-30的36）以该速度下降，安装在中间垫板上的模具也以同样的速度下降。要给冲头以不同的速度，n只要调整连杆的长度即可实现。n保捷汽车零部件锻压公司，每年锻件产量约5万吨，其中以15锻件采用分模锻制造，可年节材达2500吨，可年节费1200万元。若推广到全国，我国2009年产模锻件479万吨，则仅年节材费用就可达数10亿元以上！1.1.5精锻厂纷纷建立n1.1.5n(1)上海保捷锻压公司投资2.75亿元从德国进口2条精锻生产线，日本进口1条生产线；现已建成台湾金丰1000t5工步轴类自动生产线。n1000t5工步冷锻轴类模具（2）福达集团年产10万吨精锻件建成投产n广
7、西自治区推进的重大项目，投资8.3亿元，其中14000t双曲柄热模锻压力机为俄产，其它先进设备来自德国、美国、芬兰、日本及韩国。钛合金人造关节钛合金人造关节 n采用钛合金制造人工关节、接骨板和螺钉、髋关节、膝关节、肘关节、掌指关节、下颌骨(图9)、人造锥体、心脏启博器外壳、人工心脏以及头盖骨等。n致力于轻量化 福特减少铝材料使用.近日底特律北美国际车展上发布的野马Shelby GT 350R通过使用碳纤维车轮使车身重量降低了52磅（约合19.4千克），并且还通过移除350R的空调、立体音响、后排座位以及其它非必要设施的方法使该车型减少了70磅重量（约合26.1千克），不过在实际量产中福特不会使
8、用这种方式达到减重目的。部分铝合金锻件部分铝合金锻件 以上内容可以参阅锻模设计锻模设计技术及实例技术及实例，王以华等主编，机械工业出版社，2009.1.从预测成形向控制成形发展，小松小松25000kN机械连杆伺服压力机机械连杆伺服压力机 原理图原理图 25000kN伺服压力伺服压力机机 4.2 锻压设备驱动智能化锻压设备驱动智能化6n德国西马克梅尔公司和意大利菲赛普公司推出了最新研制的“直驱式”螺旋压力机13。其基本原理是采用上海“磁悬浮”列车驱动技术。定子作为机架的一部分，转子作为飞轮盘，定子和转子通过电磁感应产生磁场。转子无需任何励磁绕组，简化为外径固定永磁铁的钢环。图17示出压机的一般原
9、理，图18示出直驱式马达的原理和作用。4.2 锻压设备驱动磁浮化锻压设备驱动磁浮化图图17 SPE系列新型直驱式电动螺旋压系列新型直驱式电动螺旋压力机的一般原理力机的一般原理图图18“直驱式直驱式”马达的原理和作用马达的原理和作用 4.2 锻压设备驱动磁浮化锻压设备驱动磁浮化4.2 锻压设备驱动智能化锻压设备驱动智能化7n传统压机的飞轮和旋转是通过与2个摩擦盘分别接触而带动滑块上下运动。新型直驱式的整个马达-摩擦盘系统被旋转直线无刷马达所替代，马达转子就是飞轮。永久磁铁具有一种独特的带防护涂层，并采用嵌入工艺直接贴在飞轮上（见图 18）。4.2 锻压设备驱动磁浮化锻压设备驱动磁浮化8n扭力限定
10、装置设在飞轮和螺杆之间，可防止机器过载。马达定子被做成可互换的模块，由树脂材料固封，防止粉尘进入。n直驱式压机更加柔性，它可节约50%70%电能，还可使电机的功率因数接近1。nB-777主起落架，锻件重达3210kg，用于世界最大的民航机A380上，是世界最大的航空模锻件n在7000t快锻上锻造的钛合金锻件（约10t）国别国别中国中国美国美国德国德国日本日本韩国韩国机器人数量21135251339347 在热模锻压力机自动生产线上n 典型锻件的制造参数及生产率近年来已建成的自动线5.1.我国已建成万吨级汽车类锻件生产线十多条，加上计划新上的生产线接近20条。只有新近少数线实现自动化生产。以德国
11、、美国为代表正在将生产线推向新的技术层面向智能化迈进。世界第一台最大俄产热模锻压力机世界第一台最大俄产热模锻压力机140MN落户桂林临桂秧塘工业园。落户桂林临桂秧塘工业园。2012年年 6月28日，1.4万吨双曲柄热模锻压力机生产出首个锻件。标志着自治区年产十万吨精密锻件项目建成投产。5.2引进德国KP12500、MP8000热模锻压力机全自动生产线中国重汽（香港）有限公司济南铸锻中心引进德国KP12500、MP8000热模锻压力机全自动生产线。中心占地51万平方米，1569人。主要锻件是卡车发动机曲轴、前梁、转向节、连杆等，年产10万吨。各工步间用德产KUKA机器人操作。在125MN热模锻压
12、力机自动线上，只有一名当班工人，其它工步由8台机器人完成，40秒/件，年产40万件；主要设备：2台3400kW感应电炉、1000mm辊锻机、1250t切边压力机、200t扭拧机、2000t液压矫正机等。该司技改共投入8.3亿元。套。n图1 16000KN热模锻压力机生产线及其连杆锻件n一模2件，耗时5秒开机率提升到了65%以上，日生产量7万件，废品率0.02%以内，2013年产值1亿元，人均500万元以上。n上海保捷上海保捷1000吨锻轴自动线吨锻轴自动线 项目生产线设备/台人员工序班产量/件能耗KW/h锻件精度成本元/件常规55610003.36同轴度142.8自动11550000.448同
13、轴度0.532.3表表1 倒档轴常规生产与自动线生产比较倒档轴常规生产与自动线生产比较n图 4 铝连杆成形工步图连杆辊锻制坯好处辊锻毛坯的过程使原始毛坯金属分配以消除过分变形导致的复杂肋部折叠、穿筋流、夹层、裂纹、纤维流线的紊乱和连续性破坏缺陷4，甚至为了制造具有毛坯高的利用系数和低的劳动量的高质量锻件。1)改善了金属组织，甚至应力-应变状态图，在辊锻条件下，毛坯压缩变形程度大幅度提高，保证了中心区域良好组织及金属流动方向细小晶粒；2)由于提高了毛坯的精度，最大程度接近锻件形状和尺寸，故模具寿命提高2035%；3）减少毛坯名义损耗1025%（与毛坯外形有关），辊锻毛坯形状和尺寸最大程度地接近锻件形状和尺寸；4）由于去除了模锻前又难又慢的拔长、打磨工序，在锻锤上预锻之后，在平锻机上镦头，通常还要工序间修毛刺、酸洗、打磨缺陷等，锻件制造劳动量降低了1535%；5）由于减少金属损耗、提高产量、降低模具消耗和能源，制造锻件的成本降低2535%。谢谢！
