鍛造鋼制工件的常用下料方法

在模鍛時(shí)，鍛造毛坯在一級(jí)或者多級(jí)鍛模中被鍛造成具有一定幾何形狀的產(chǎn)品。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)鍛件（即鍛造工件的長(zhǎng)度尺寸明顯的大于其橫截面尺寸的工件）在鍛造時(shí)通常都包括毛坯質(zhì)量的預(yù)先重新分布、橫截面成型和最終成型等若干個(gè)鍛造步驟。在傳統(tǒng)的成型鍛造中，多余的材料通常都會(huì)成為鍛件的毛邊，需要在終鍛前去除這些毛邊。
    近幾年，鋼材的熱鍛造成形加工工藝有了很大的發(fā)展和變化。除了新的鍛造模具和鍛造設(shè)備以外，鍛造工藝的改進(jìn)還表現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)性和鍛造質(zhì)量的提高上。其中，無毛邊鍛造的意義也顯得越來越重要。 
    精密鍛造是一種替代傳統(tǒng)復(fù)雜幾何形狀工件鍛造的經(jīng)濟(jì)型技術(shù)。例如連桿類工件，若不采用精密鍛造則需要進(jìn)行復(fù)雜的機(jī)械加工才能達(dá)到精密鍛造的效果。而利用精密鍛造，則可以經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)IT8~IT10級(jí)的公差。由于無毛邊精密鍛造不會(huì)出現(xiàn)毛邊，因此省略的不僅是鍛造時(shí)的去毛邊工序，而且還節(jié)約了鍛造毛邊所占用的金屬材料。而要做到這些的前提條件是：與鍛造零件相適應(yīng)的鍛造生產(chǎn)過程。這個(gè)過程包括：與工件質(zhì)量準(zhǔn)確一致的質(zhì)量預(yù)成形（如楔橫軋）、在封閉的鍛模中墩粗、得到預(yù)想的橫截面尺寸、以及最終的精密鍛造。 
    而成形較小、尺寸準(zhǔn)確、體積恒定的鍛模毛坯是正常無毛邊模鍛的基礎(chǔ)。對(duì)于大多數(shù)的鋼制模鍛工件，鍛造毛坯通常是由鋼棒下料設(shè)備下料。與鋸割相比較，這種剪式鋼棒剪切設(shè)備具有高速、高精度的特點(diǎn)，并且由于省略了鋸縫則具有很高的材料利用率。 
    為了保證剪切下料時(shí)的準(zhǔn)確性，需要在鋼棒剪切機(jī)的輔助設(shè)備中對(duì)下料后的毛坯質(zhì)量和體積進(jìn)行復(fù)查，并對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)，如剪的縫隙尺寸和剪裁速度等進(jìn)行調(diào)整。只有毛坯的剪切面更加平整，與鋼棒軸線更加垂直時(shí)，才會(huì)有更加好的毛坯裁剪質(zhì)量。在剪裁刀口處的激振器（圖1）能夠同時(shí)對(duì)剪裁面的多個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。除了提高剪裁面的表面質(zhì)量之外，它還將剪裁時(shí)棒料剪切面的傾斜角度減少到了1以內(nèi)，減少表面的波浪。這種帶有激振器的剪裁設(shè)備尤其適合于剪裁那些要求平直，或剪切面沒有缺陷的鍛造毛坯。因此，在無毛邊的精密鍛造中，使用這種裁剪設(shè)備是最理想的。

                 圖1 鋼棒裁剪機(jī)的工作原理 
    在IPH進(jìn)行的一個(gè)研究項(xiàng)目中，就剪裁刀具激振器對(duì)剪裁結(jié)果的影響進(jìn)行了試驗(yàn)（圖2）。試驗(yàn)的目的是，聽覺范圍內(nèi)的低頻振動(dòng)對(duì)剪裁面質(zhì)量提高的影響，以及剪裁面質(zhì)量提高的原因分析。為了達(dá)到這一目的，對(duì)激振器各種不同的可能性進(jìn)行了試驗(yàn)分析，使用了壓電激振、液壓激振和機(jī)械震動(dòng)等各種激振方法。

               圖2 利用激振裝置提高鋼棒裁剪橫截面的質(zhì)量 
    在前期試驗(yàn)中，利用液壓激振方法進(jìn)行的裁剪刀具激振試驗(yàn)指出：通過液壓激振器可以達(dá)到提高棒料裁剪截面質(zhì)量的目的。這種改進(jìn)進(jìn)一步提高了截面鍛造質(zhì)量。 
    在提高鋼棒裁剪斷面質(zhì)量的措施中，裁剪間隙的調(diào)整起著決定性的作用。裁剪間隙指的是鋼棒裁剪機(jī)兩刀口之間的水平距離。剪裁間隙的調(diào)節(jié)與剪裁機(jī)床的剛性、鋼棒的直徑和被剪裁原材料的摩擦學(xué)特性有著極大的關(guān)系。剪裁間隙影響最大的是橫截面的平面度和剪裁面與工件軸線的角度。在裁剪過程中，剪裁間隙的增大將會(huì)導(dǎo)致切斷面的平面度變差。剪裁機(jī)床的剛性對(duì)剪裁間隙增大的影響至今還沒有進(jìn)行檢驗(yàn)。 
    在與漢諾威大學(xué)萊布尼茲成形加工技術(shù)和成形加工設(shè)備研究所（IFUM）共同進(jìn)行的研究項(xiàng)目中，IPH對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行了嚴(yán)格的檢測(cè)，對(duì)能夠得到平整采集橫截面的剪裁間隙進(jìn)行了數(shù)字化分析，從而總結(jié)出一套檢測(cè)液壓激振鋼棒裁剪機(jī)合適剪裁間隙的方法。下一步，將經(jīng)過驗(yàn)證使其成為一個(gè)專用模塊設(shè)備，并投放市場(chǎng)。對(duì)于其他液壓激振的鋼棒裁剪機(jī)，將研制一種通用的設(shè)備模塊，再進(jìn)行實(shí)際的剪裁驗(yàn)證。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，研究工作得到了兩家著名鋼棒裁剪機(jī)生產(chǎn)廠家的幫助和支持。由于總結(jié)出了剪裁縫隙擴(kuò)展的一般規(guī)律，如果有可能今后還將對(duì)液壓激振鋼棒裁剪機(jī)的間隙進(jìn)行計(jì)算，使得刀口間隙的調(diào)整工作更加簡(jiǎn)單，使用效果更好。