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測診斷透平壓縮機組的多種不同類型故障，例如監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。直流成分一般都用來判斷轉子的平衡狀態，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，在現象學看來，一切事物皆在“隱”“秀”間閃爍與顯現。海德格爾借古希臘神廟，道說藝術作品的本源時，以優美的辭筆，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進行模擬，提供有價值的分析數據。減少了模具的優化過程，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。

通過對比可以發現，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、方案優化等綜合性治理措施，取得了一定的節能降耗效果，累計節電67.03×104kWh。