球面銷鍛造模具設計及冷鍛技術應用

本文以球面銷為研究對象，分析球面銷的鍛造模具設計及對稱平面的冷精鍛。通過有限元分析，得出使球面銷不產生內應力所需的合理精壓余量，設計合理的模具，保證鍛件的強度和精度。通過大批量生產進行驗證，對冷精鍛生產過程中出現(xiàn)的缺陷進行分析，找出缺陷原因，提出解決辦法。

球面銷鍛件示意圖如圖1 所示，球面銷鍛件是汽車關鍵零部件，物理、力學性能都有較高的要求。實際使用中，由于材料強度很難得到保證，經常發(fā)生零件損傷而需要不斷更換。故采用熱精整冷精鍛的工藝替代切削加工，從而提高球面銷的精度和表面粗糙度，使鍛件表面硬化，提高耐磨性。

實際透平壓縮機組的振動監(jiān)測往往忽略軸向振動，但經過多年的故障分析以及許多成功案例顯示，透平壓縮機主軸的軸向振動位移信號中的交流成分可以有效地監(jiān)測診斷透平壓縮機組的多種不同類型故障，例如監(jiān)測診斷預報推力瓦組件的損壞以及轉子軸裂紋故障等。相對于交流信號成分，其中直流成分可以顯示推力瓦軸承以及主軸的當前狀態(tài)。直流成分一般都用來判斷轉子的平衡狀態(tài)，交流成分一直沒有得到重視。

8例均行CT平掃，3例行軸掃、3例行冠掃，2例行軸掃及冠掃，使用西門子16排 B型CT掃描儀，軸掃掃描范圍自額竇頂部至硬腭，冠狀掃描范圍自額竇前部至蝶竇后部。管電壓120KV，管電流250～300mA,層厚2～3m，層間距2～4mm,骨窗窗寬1800～2000HU，窗位200～400HU，軟組織窗寬300～450HU，窗位40～45HU。

球面銷工藝分析

球面銷在鍛造生產中對工藝和模具設計有一定的要求。鍛件的材料為40Cr，經初步估算，鍛件重約3.1kg。鍛件長200mm，中間球狀直徑約78mm，兩端為扁平結構，交接處有臺階，這決定了只能采用臥式鍛造。鍛件成形的關鍵在于如何保證金屬材料的合理分配及充滿型腔。客戶明確4 個平面為產品關鍵特性，鍛造難以同時滿足其尺寸及公差、形位公差和表面光潔度的要求。因此我們針對該位置的特性新增冷精鍛工序，進一步優(yōu)化加強該處關鍵特性，以期達到客戶要求。

⑴坯料直徑是否合理。

⑶公差選擇：按圖紙和DIN 10243-1-2005 標準要求，鍛件R 角按上限設計(+0.5r)；球銷加工面按正差設計，非加工面按零位偏負差設計。

球面銷模具設計

該鍛件體積不大，故預成形(圖2)和預鍛設計(圖3)在一個模具中，減少一個模具安裝工位，模具設計應注意以下幾點：

(1)體積比：終預鍛體積比的大小會影響模具壽命，一般預成形、預鍛、終鍛的體積比控制在1.2:1.1:1。

精鍛量的選取應充分考慮客戶的需求。精鍛量過大，嚴重損耗設備、模具；精鍛量過小，難以達到表面光潔度要求。如圖1 所示球面銷，精鍛面做了凹面反補償處理，精鍛量取0.3 ～0.5mm。冷精鍛模具(圖6)設計的關鍵在于精鍛面到承擊面的厚度，考慮鍛件常溫下塑性比較小，彈性變形大，因此該厚度按鍛件厚度的負差設計，圖1 鍛件厚度為(24±0.4)mm，精鍛模的精鍛厚度為23.6mm。

⑵退刀槽：鍛件上的退刀槽在鍛模上顯示為凸出，易磨損，要求退刀槽深度按極限正差設計，即此處鍛件厚度按極限負差設計。

終鍛模具設計(圖4)，在符合圖紙的前提下，應滿足以下幾點：

大學老師并非所授的課程都是自己的專項，許多學校的體育老師具備一專多能的水平.這就導致大學體育老師有的既給學生上足球課，同時又給大學生上籃球課.這就牽制了老師的精力，使其不能深入某一特定課程.也有一些老師理論知識很好，但隨著年齡的增長，實踐能力偏弱，不利于俱樂部模式的開展.

⑵坯料長度是否合適。

綜上分析：明確球面銷生產工藝流程為：下料→加熱→鍛造(鐓粗預成形+預鍛→終鍛)→熱處理→后處理(探傷、拋丸、打磨等)→冷精鍛→包裝。

主要是對兩類人群進行訪談：一是個案教師.對個案教師的訪談主要在以下時間收集資料：①在建構教師個體生命故事的時候，對教師進行半結構式的訪談.②在教師授課期間，在每個課題教學前后對教師進行訪談，以便個案教師能更多地說出自己設計教學的意圖以及對教學的感受.所以在訪談時采取了開放式訪談，即先讓教師自己敘述，然后根據教師的敘述或課堂教學的情況再進行提問或追問.二是個案教師所教班級的學生.在教師授課后，及時對每個班級的3位學生(數(shù)學成績分別處于好、中、差)進行訪談，訪談內容根據當時的教學內容而定，目的是通過學生關于該課題的學習情況，來判斷教師教學行為的有效性.

關于隱秀感，現(xiàn)象學強調“可能之物”的背景，就開啟了一切事物通達“無”“道”與“神”的渾茫意境，可以說，在現(xiàn)象學看來，一切事物皆在“隱”“秀”間閃爍與顯現(xiàn)。海德格爾借古希臘神廟，道說藝術作品的本源時，以優(yōu)美的辭筆，讓神廟在天容海色、天風海濤間卓偉秀出以后，說“神廟作品闃然無聲地開啟著世界，同時把這世界重又置回到大地中。如此這般，大地本身才作為家園般的基地而露面。”?顯然，海德格爾給藝術作品賦予了兩個特點:其一，開啟世界，即神廟牽連的古希臘民族的歷史文化世界，此為“秀”;其二，制造大地，大地關聯(lián)于無與道、神與神秘，是掩蔽的，故為“隱”。某種意義上也可以說，海氏哲學，是最富隱秀感的哲學。

⑷拔模角：在符合圖紙要求的前提下，力求3°。

這種肉由于含有多余的水份，致使肌肉色澤變淡，或呈淡灰紅色，有的偏黃，顯得腫脹，從切面上看濕漉漉的。銷售注水肉的肉案子上通常是濕的，嚴重的有積水，可見肉販隨時用抹布在擦拭。

對球面銷的鍛造而言，外形結構簡單，無深型腔，平面分模，因此從鍛造成形角度上分析球面銷易成形。如圖5 所示在鍛件尺寸滿足要求的前提下，考慮夾取，根據產品的飛邊分布形狀即可作以下判斷：

目前鍛件成形方案有兩種：一種是鐓粗→預鍛→終鍛；另一種為鐓粗預成形→終鍛。兩種工藝在實際生產中各有利弊，第一種工藝模具壽命高，但材料利用率低；第二種工藝反之，模具壽命低，材料利用率高。我公司經過多次驗證，綜合以上兩種方案的優(yōu)勢，改進的方案為：鐓粗預成形+預鍛→終鍛，既提高了模具壽命，又提高了材料利用率。

⑴精鍛面反補償弧：對于精鍛面較大的鍛件來說，終鍛模冷精鍛面最好做成凸形，理論上其單面最大高度差為0.2 ～0.5mm。圖1 鍛件厚度(24±0.4)mm，熱鍛件的厚度控制尺寸為(24.36±0.4)mm，取單面高度差為0.2mm，凸弧面的設計尺寸為23.96mm。此種設計要求是為了保證冷精鍛有足夠的精鍛余量，滿足客戶圖紙要求；同時也是為了保證冷精鍛時材料的流動，避免鍛件平面產生凸起、折疊等不利現(xiàn)象。

⑶鐓粗預成形及預鍛模的設計是否合理。

(2)預成形模和預鍛模R 角設計：一般R 角預鍛較終鍛大2 ～3mm，預成形R 角盡量取上限，以適應預鍛輪廓要求的大小為宜。

DEFORM-3D 有限元模模擬分析

DEFORM-3D 是針對金屬成形過程的模擬分析軟件，專門用于分析各種金屬成形過程中的三維流動，對鍛造成形過程中的關鍵參數(shù)進行模擬，提供有價值的分析數(shù)據。減少了模具的優(yōu)化過程，大大減少了生產成本，提高了生產效率。通過DEFORM-3D 對球面銷的預鍛、終鍛和冷精整3 個工序進行有限元模擬分析。

預鍛和終鍛的速度場顯示了金屬的流動速度和流動方向，通過模擬對模具模型進行不斷的優(yōu)化設計，模擬的最終結果如圖7 所示，金屬流動流暢，充填飽滿。

預鍛和終鍛應力場顯示了鍛件的受力情況，通過模擬對模具的應力集中部位進行優(yōu)化，可提高模具壽命。模擬最終結果如圖8 所示，產品內外部受力均勻，無明顯的應力集中部位。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，正常用戶行為和惡意用戶行為交易序列存在明顯差別。基于上述特征分析，提出了基于交易序列的潛在業(yè)務欺詐智能預警模型，具體思路如下：

冷精鍛的應力場如圖9 所示，通過對終鍛模具設計的反補償面的精鍛面的受力模擬分析，控制鍛件精整后產生的內應力，保證鍛件不會造成拱起。通過模擬結果顯示，鍛件的最大應力不超過453MPa，滿足工藝要求。

結束語

⑴通過對球面成形工藝的優(yōu)化(將鐓粗更改為預成形)，大大提高了鍛件材料利用率，從過去的65%提高到了80%左右。同時單次模具壽命也得到了大大的提高，從平均3000 ～5000 只提高到了8000 ～10000 只。

⑵冷精鍛余量的取值和客戶的實際需求、產品冷精鍛面的大小、冷精鍛后的彈性變形等存在相關性。需合理設計，必要時可做反補償，多做生產驗證，在滿足客戶要求的前提下，減小設備噸位和模具損耗。

2）以單井、注配間和管線為治理對象，采取閉環(huán)控制、分壓注水、空穴射流清洗管線、老化管線改造、酸化解堵、化學洗井、方案優(yōu)化等綜合性治理措施，取得了一定的節(jié)能降耗效果，累計節(jié)電67.03×104kWh。