球面銷鍛造模具設(shè)計(jì)及冷鍛技術(shù)應(yīng)用

本文以球面銷為研究對象，分析球面銷的鍛造模具設(shè)計(jì)及對稱平面的冷精鍛。通過有限元分析，得出使球面銷不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力所需的合理精壓余量，設(shè)計(jì)合理的模具，保證鍛件的強(qiáng)度和精度。通過大批量生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，對冷精鍛生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的缺陷進(jìn)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(guān)鍵零部件，物理、力學(xué)性能都有較高的要求。實(shí)際使用中，由于材料強(qiáng)度很難得到保證，經(jīng)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(shí)際透平壓縮機(jī)組的振動監(jiān)測往往忽略軸向振動，但經(jīng)過多年的故障分析以及許多成功案例顯示，透平壓縮機(jī)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(jī)組的多種不同類型故障，例如監(jiān)測診斷預(yù)報(bào)推力瓦組件的損壞以及轉(zhuǎn)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(dāng)前狀態(tài)。直流成分一般都用來判斷轉(zhuǎn)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(chǎn)中對工藝和模具設(shè)計(jì)有一定的要求。鍛件的材料為40Cr，經(jīng)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(jié)構(gòu)，交接處有臺階，這決定了只能采用臥式鍛造。鍛件成形的關(guān)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(gè)平面為產(chǎn)品關(guān)鍵特性，鍛造難以同時(shí)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(jìn)一步優(yōu)化加強(qiáng)該處關(guān)鍵特性，以期達(dá)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(biāo)準(zhǔn)要求，鍛件R 角按上限設(shè)計(jì)(+0.5r)；球銷加工面按正差設(shè)計(jì)，非加工面按零位偏負(fù)差設(shè)計(jì)。

球面銷模具設(shè)計(jì)

該鍛件體積不大，故預(yù)成形(圖2)和預(yù)鍛設(shè)計(jì)(圖3)在一個(gè)模具中，減少一個(gè)模具安裝工位，模具設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

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

精鍛量的選取應(yīng)充分考慮客戶的需求。精鍛量過大，嚴(yán)重?fù)p耗設(shè)備、模具；精鍛量過小，難以達(dá)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(bǔ)償處理，精鍛量取0.3 ～0.5mm。冷精鍛模具(圖6)設(shè)計(jì)的關(guān)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(fù)差設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)，即此處鍛件厚度按極限負(fù)差設(shè)計(jì)。

終鍛模具設(shè)計(jì)(圖4)，在符合圖紙的前提下，應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)：

大學(xué)老師并非所授的課程都是自己的專項(xiàng)，許多學(xué)校的體育老師具備一專多能的水平.這就導(dǎo)致大學(xué)體育老師有的既給學(xué)生上足球課，同時(shí)又給大學(xué)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(shí)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(chǎn)工藝流程為：下料→加熱→鍛造(鐓粗預(yù)成形+預(yù)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(jìn)行訪談：一是個(gè)案教師.對個(gè)案教師的訪談主要在以下時(shí)間收集資料：①在建構(gòu)教師個(gè)體生命故事的時(shí)候，對教師進(jìn)行半結(jié)構(gòu)式的訪談.②在教師授課期間，在每個(gè)課題教學(xué)前后對教師進(jìn)行訪談，以便個(gè)案教師能更多地說出自己設(shè)計(jì)教學(xué)的意圖以及對教學(xué)的感受.所以在訪談時(shí)采取了開放式訪談，即先讓教師自己敘述，然后根據(jù)教師的敘述或課堂教學(xué)的情況再進(jìn)行提問或追問.二是個(gè)案教師所教班級的學(xué)生.在教師授課后，及時(shí)對每個(gè)班級的3位學(xué)生(數(shù)學(xué)成績分別處于好、中、差)進(jìn)行訪談，訪談內(nèi)容根據(jù)當(dāng)時(shí)的教學(xué)內(nèi)容而定，目的是通過學(xué)生關(guān)于該課題的學(xué)習(xí)情況，來判斷教師教學(xué)行為的有效性.

關(guān)于隱秀感，現(xiàn)象學(xué)強(qiáng)調(diào)“可能之物”的背景，就開啟了一切事物通達(dá)“無”“道”與“神”的渾茫意境，可以說，在現(xiàn)象學(xué)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(shù)作品的本源時(shí)，以優(yōu)美的辭筆，讓神廟在天容海色、天風(fēng)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(shí)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(shù)作品賦予了兩個(gè)特點(diǎn):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(guān)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(xué)，是最富隱秀感的哲學(xué)。

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(yán)重的有積水，可見肉販隨時(shí)用抹布在擦拭。

對球面銷的鍛造而言，外形結(jié)構(gòu)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(jù)產(chǎn)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(yù)鍛→終鍛；另一種為鐓粗預(yù)成形→終鍛。兩種工藝在實(shí)際生產(chǎn)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(jīng)過多次驗(yàn)證，綜合以上兩種方案的優(yōu)勢，改進(jìn)的方案為：鐓粗預(yù)成形+預(yù)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(bǔ)償?。簩τ诰懨孑^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(shè)計(jì)尺寸為23.96mm。此種設(shè)計(jì)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(shí)也是為了保證冷精鍛時(shí)材料的流動，避免鍛件平面產(chǎn)生凸起、折疊等不利現(xiàn)象。

⑶鐓粗預(yù)成形及預(yù)鍛模的設(shè)計(jì)是否合理。

(2)預(yù)成形模和預(yù)鍛模R 角設(shè)計(jì)：一般R 角預(yù)鍛較終鍛大2 ～3mm，預(yù)成形R 角盡量取上限，以適應(yīng)預(yù)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(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行模擬，提供有價(jià)值的分析數(shù)據(jù)。減少了模具的優(yōu)化過程，大大減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。通過DEFORM-3D 對球面銷的預(yù)鍛、終鍛和冷精整3 個(gè)工序進(jìn)行有限元模擬分析。

預(yù)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(jìn)行不斷的優(yōu)化設(shè)計(jì)，模擬的最終結(jié)果如圖7 所示，金屬流動流暢，充填飽滿。

預(yù)鍛和終鍛應(yīng)力場顯示了鍛件的受力情況，通過模擬對模具的應(yīng)力集中部位進(jìn)行優(yōu)化，可提高模具壽命。模擬最終結(jié)果如圖8 所示，產(chǎn)品內(nèi)外部受力均勻，無明顯的應(yīng)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?；谏鲜鎏卣鞣治?，提出了基于交易序列的潛在業(yè)務(wù)欺詐智能預(yù)警模型，具體思路如下：

冷精鍛的應(yīng)力場如圖9 所示，通過對終鍛模具設(shè)計(jì)的反補(bǔ)償面的精鍛面的受力模擬分析，控制鍛件精整后產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證鍛件不會造成拱起。通過模擬結(jié)果顯示，鍛件的最大應(yīng)力不超過453MPa，滿足工藝要求。

結(jié)束語

⑴通過對球面成形工藝的優(yōu)化(將鐓粗更改為預(yù)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(shí)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(shí)際需求、產(chǎn)品冷精鍛面的大小、冷精鍛后的彈性變形等存在相關(guān)性。需合理設(shè)計(jì)，必要時(shí)可做反補(bǔ)償，多做生產(chǎn)驗(yàn)證，在滿足客戶要求的前提下，減小設(shè)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(xué)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(jì)節(jié)電67.03×104kWh。