突缘叉热模锻工艺及模具结构优化数值模拟

文/朱越，孙礼宾·上海交大中京锻压有限公司

近些年汽车工业的飞速发展，带动了锻造行业的快速发展，全球每年生产的锻件中有将近70%是汽车模锻件。热模锻一般是指将金属坯料加热到再结晶温度以上，利用模具向金属坯料施加压力产生塑性变形，从而获得合格锻件的精密锻造方法。图1是某型号汽车突缘叉零件的毛坯件，锻件上设计有许多装配、运动轨迹所需结构，内档部分不加工且允许变形量较小，锻件的落差大，特别是异型分模，对分模线和切边后的残余毛刺要求高，锻件的材料为40Cr。在锻件的开发过程中使用DEFORM软件对其成形过程进行仿真模拟，并根据模拟的结果优化模具结构，制定合理的生产工艺。

图1 某型号汽车突缘叉毛坯

突缘叉热模锻工艺设计

该锻件的总高为81.5mm，厚度最薄处为12.5 mm，锻件净重为2.13kg，投影面积为146cm2。采用的工艺是：下料→中频加热炉加热→镦粗→预锻→终锻→切边→冷却→正火→抛丸。毛坯直径为φ60mm，锻造设备为2500t热模锻压力机。设计预锻飞边厚度为4mm，终锻桥部飞边厚度为3mm。

数值模拟过程

在实际生产中锻造的过程十分复杂，一个合理的锻造工艺往往需要考虑很多方面，而其中最重要的则是预锻的设计，若预锻成形的坯料几何形状和尺寸不能满足后续工步对材料分配的需求，则会在锻造的后续过程中产生折叠或充不足的缺陷。合理运用数值模拟技术则能大幅度地提高产品一次试制的成功率，缩短开发的周期，降低生产成本。……