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摘要：對(duì)軸類件全纖維鐓鍛成形工藝和楔橫軋鍛造成形工藝進(jìn)行了比較，并對(duì)實(shí)際案例進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益分析，詳細(xì)比較計(jì)算了二種工藝的成本。結(jié)果表明，全纖維鐓鍛工藝模具加工簡(jiǎn)單，成本較低；楔橫軋模具加工復(fù)雜，成本較高。全纖維鐓鍛工藝適應(yīng)于中小批量、法蘭盤直徑較大的軸類鍛件的生產(chǎn)；楔橫軋工藝適應(yīng)于大批量、法蘭盤直徑較小的單一軸類鍛件的生產(chǎn)。全纖維鐓鍛工藝總成本較低，楔橫軋工藝總成本較高。

關(guān)鍵詞：全纖維鐓鍛；楔橫軋鍛造；軸類鍛件

軸類件全纖維鐓鍛工藝是將一根圓形鋼棒，放在一套專用的模具內(nèi)擠壓而成。由于這種軸具有連續(xù)不斷的金屬纖維，大大提高了它的抗沖擊和耐疲勞性能。由于鍛件纖維組織走向同鍛件形狀一致，在鍛造軸類零件臺(tái)階采用鐓擠，金屬流線沒(méi)有被切斷，從而延長(zhǎng)了鍛件的使用壽命，并有效地節(jié)約了原材料，減少了機(jī)械加工工時(shí)[1]。軸類件楔橫軋鍛造工藝是通過(guò)兩個(gè)帶楔形模的軋輥，以相同的方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓形坯料旋轉(zhuǎn)，坯料在楔形模的作用下，軋制成各種形狀的臺(tái)階軸。這種橫軋的變形主要為徑向壓縮和軸向延伸[2]。

1工藝分析

1.1軸類件全纖維鐓鍛

軸類件全纖維鐓鍛工藝流程為：下料-模具預(yù)熱-原材料加熱-模具潤(rùn)滑-局部鐓鍛-檢驗(yàn)。設(shè)備采用5MN普通四柱液壓機(jī)，模具預(yù)熱采用液化氣加熱，模具潤(rùn)滑采用水基石墨乳，原材料加熱采用中頻感應(yīng)爐局部加熱。通過(guò)全纖維鐓鍛成形的軸類模鍛件，由于金屬纖維組織連續(xù)不斷，金屬流線順暢，細(xì)化了晶粒，從而使軸類鍛件的力學(xué)性能特別是耐疲勞和耐沖擊性能得到改善。全纖維鐓鍛工藝原理：把鐓鍛裝置（圖1）裝在液壓機(jī)上，液壓機(jī)下行時(shí)，六個(gè)肘桿向中間方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)鐓鍛裝置鐓粗及成形過(guò)程；液壓機(jī)上行，六個(gè)肘桿中心線與垂直線夾角（銳角）逐漸減小，實(shí)現(xiàn)鐓鍛裝置開(kāi)模，隨著液壓機(jī)繼續(xù)上行，鐓鍛裝置上下部分分離，可把鍛件從中取出。全纖維鐓鍛裝置可放大液壓機(jī)壓力，是液壓機(jī)壓力的1.2～1.6倍。

1.2楔橫軋鍛造

軸類鍛件楔橫軋鍛造工藝流程為：下料-原材料加熱-滾軋-鋸切端頭-檢驗(yàn)。楔橫軋鍛造需要專門的設(shè)備進(jìn)行鍛件成形，其局限性和通用性較之普通液壓機(jī)而言，其只能生產(chǎn)圓截面的軸類鍛件，且模具設(shè)計(jì)與制造、工藝調(diào)試等比較復(fù)雜。所以，該工藝適合軸類零件的大批量生產(chǎn)，不適合鍛件小批量生產(chǎn)。楔橫軋鍛造工藝原理為：在楔橫軋軋制過(guò)程中，軋件成形經(jīng)歷了四個(gè)階段，這四個(gè)階段分別對(duì)應(yīng)著楔形模的四個(gè)區(qū)段[3]。整個(gè)過(guò)程為：楔形模的起始部分使坯料旋轉(zhuǎn)起來(lái)并沿圓周方向在坯料上軋出一條由淺至深的V形溝槽，這一部分稱為楔入段，接著在其后的楔形模中加工由淺而深、由窄而寬的V形溝槽，這一部分稱之為楔入平整段，隨后楔形模使V形溝槽擴(kuò)展，這一部分稱為展寬段，這是軋件的主要變形區(qū)段；最后是精整段，對(duì)軋件進(jìn)行整形，以提高軋件的外觀質(zhì)量和尺寸精度。

2二種工藝經(jīng)濟(jì)效益比較

輸入軸（圖3）為重型汽車用傳動(dòng)部分的關(guān)重件，全纖維鐓鍛工藝和楔橫軋鍛造工藝均能實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的生產(chǎn)。下面將針對(duì)二種工藝進(jìn)行鍛件經(jīng)濟(jì)效益比較。

2.1工藝下料重量比較

（1）輸入軸全纖維鐓鍛件（圖4）。下料尺寸為準(zhǔn)70mm×460mm，鍛件重量為13.4kg/件，材料消耗為13.9kg/件。（2）輸入軸楔橫軋鍛件（圖5）。下料尺寸為準(zhǔn)115mm×160mm，鍛件重量為12.8kg/件，材料消耗為16.3kg/件。

2.2工藝比較

（1）全纖維模鍛內(nèi)部組織性能好，較楔橫軋不會(huì)出現(xiàn)窩心、褶皺等缺陷。（2）楔橫軋工藝由于自身工藝特點(diǎn)，必須100%進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷，檢驗(yàn)成本提高。（3）如果采用定尺定料，材料消耗可以進(jìn)一步降低。（4）全纖維模鍛成形產(chǎn)品成品質(zhì)量高，幾乎不會(huì)產(chǎn)生窩心、褶皺等鍛造缺陷。

2.3成本比較

假設(shè)以批量6000件/月，原材料（42CrMo鋼）現(xiàn)行單價(jià)5.5元/kg計(jì)算，楔橫軋材料消耗16.3kg/件，鍛件單價(jià)2.1元/kg。楔橫軋鍛造費(fèi)為16.3×5.5+12.8×2.1=116.53元/件；100%無(wú)損探傷，費(fèi)用2元/件。楔橫軋?jiān)掠?jì)成本為（116.53+2）×6000=711180元。全纖維鐓鍛費(fèi)用：①鍛造費(fèi)13.9×5.5+13.4×2.1=104.59元/件，月計(jì)104.59×6000=627540元；②全纖維模鍛與楔橫軋鍛件重量差13.4-12.8=0.6kg/件，廢料以2元/kg計(jì)算，廢料月收入=0.6×2×6000=7200元；③由于鍛件重量差產(chǎn)生的粗加工月成本支出，多車削（專用仿形車）部分以1元/件計(jì)算，月粗加工成本支出=1×6000=6000元；全纖維鐓鍛月計(jì)成本627540+6000-7200=626340元。通過(guò)比較二種工藝成形的成本，以每月生產(chǎn)6000件計(jì)算，楔橫軋總成本為711180元，全纖維鐓鍛總成本為626340元，相比而言，全纖維鐓鍛每月可為企業(yè)節(jié)約84840元/月，年節(jié)約成本1018080元/年。

3結(jié)論

（1）通過(guò)二種工藝成本比較，全纖維鐓鍛工藝模具加工相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低；楔橫軋模具加工復(fù)雜，成本較高。（2）通過(guò)應(yīng)用案例比較，在同類產(chǎn)品中小批量生產(chǎn)時(shí)，全纖維鐓鍛工藝總成本較低，楔橫軋工藝總成本較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]《鍛壓技術(shù)手冊(cè)》編委會(huì)．鍛壓技術(shù)手冊(cè)[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1989．

[2]楊振恒．鍛造工藝學(xué)[M]．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1986．

[3]夏巨諶，韓鳳麟，趙一平．中國(guó)模具設(shè)計(jì)大典（第4卷）[M].南昌：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2003．

作者：王超 陳海文 王勇 郭偉 趙艷 單位：中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第十二研究所