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摘要：對軸類件全纖維鐓鍛成形工藝和楔橫軋鍛造成形工藝進行了比較，并對實際案例進行了經濟效益分析，詳細比較計算了二種工藝的成本。結果表明，全纖維鐓鍛工藝模具加工簡單，成本較低；楔橫軋模具加工復雜，成本較高。全纖維鐓鍛工藝適應于中小批量、法蘭盤直徑較大的軸類鍛件的生產；楔橫軋工藝適應于大批量、法蘭盤直徑較小的單一軸類鍛件的生產。全纖維鐓鍛工藝總成本較低，楔橫軋工藝總成本較高。

關鍵詞：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擠壓而成。由于這種軸具有連續不斷的金屬纖維，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，在鍛造軸類零件臺階采用鐓擠，金屬流線沒有被切斷，從而延長了鍛件的使用壽命，并有效地節約了原材料，減少了機械加工工時[1]。軸類件楔橫軋鍛造工藝是通過兩個帶楔形模的軋輥，以相同的方向旋轉，帶動圓形坯料旋轉，坯料在楔形模的作用下，軋制成各種形狀的臺階軸。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-模具預熱-原材料加熱-模具潤滑-局部鐓鍛-檢驗。設備采用5MN普通四柱液壓機，模具預熱采用液化氣加熱，模具潤滑采用水基石墨乳，原材料加熱采用中頻感應爐局部加熱。通過全纖維鐓鍛成形的軸類模鍛件，由于金屬纖維組織連續不斷，金屬流線順暢，細化了晶粒，從而使軸類鍛件的力學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）裝在液壓機上，液壓機下行時，六個肘桿向中間方向旋轉運動，以實現鐓鍛裝置鐓粗及成形過程；液壓機上行，六個肘桿中心線與垂直線夾角（銳角）逐漸減小，實現鐓鍛裝置開模，隨著液壓機繼續上行，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壓力，是液壓機壓力的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。楔橫軋鍛造需要專門的設備進行鍛件成形，其局限性和通用性較之普通液壓機而言，其只能生產圓截面的軸類鍛件，且模具設計與制造、工藝調試等比較復雜。所以，該工藝適合軸類零件的大批量生產，不適合鍛件小批量生產。楔橫軋鍛造工藝原理為：在楔橫軋軋制過程中，軋件成形經歷了四個階段，這四個階段分別對應著楔形模的四個區段[3]。整個過程為：楔形模的起始部分使坯料旋轉起來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形溝槽擴展，這一部分稱為展寬段，這是軋件的主要變形區段；最后是精整段，對軋件進行整形，以提高軋件的外觀質量和尺寸精度。

2二種工藝經濟效益比較

輸入軸（圖3）為重型汽車用傳動部分的關重件，全纖維鐓鍛工藝和楔橫軋鍛造工藝均能實現該產品的生產。下面將針對二種工藝進行鍛件經濟效益比較。

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）全纖維模鍛內部組織性能好，較楔橫軋不會出現窩心、褶皺等缺陷。（2）楔橫軋工藝由于自身工藝特點，必須100%進行超聲波無損探傷，檢驗成本提高。（3）如果采用定尺定料，材料消耗可以進一步降低。（4）全纖維模鍛成形產品成品質量高，幾乎不會產生窩心、褶皺等鍛造缺陷。

2.3成本比較

假設以批量6000件/月，原材料（42CrMo鋼）現行單價5.5元/kg計算，楔橫軋材料消耗16.3kg/件，鍛件單價2.1元/kg。楔橫軋鍛造費為16.3×5.5+12.8×2.1=116.53元/件；100%無損探傷，費用2元/件。楔橫軋月計成本為（116.53+2）×6000=711180元。全纖維鐓鍛費用：①鍛造費13.9×5.5+13.4×2.1=104.59元/件，月計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計算，廢料月收入=0.6×2×6000=7200元；③由于鍛件重量差產生的粗加工月成本支出，多車削（專用仿形車）部分以1元/件計算，月粗加工成本支出=1×6000=6000元；全纖維鐓鍛月計成本627540+6000-7200=626340元。通過比較二種工藝成形的成本，以每月生產6000件計算，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節約84840元/月，年節約成本1018080元/年。

3結論

（1）通過二種工藝成本比較，全纖維鐓鍛工藝模具加工相對簡單，成本較低；楔橫軋模具加工復雜，成本較高。（2）通過應用案例比較，在同類產品中小批量生產時，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：

[1]《鍛壓技術手冊》編委會．鍛壓技術手冊[M]．北京：國防工業出版社，1989．

[2]楊振恒．鍛造工藝學[M]．西安：西北工業大學出版社，1986．

[3]夏巨諶，韓鳳麟，趙一平．中國模具設計大典（第4卷）[M].南昌：江西科學技術出版社，2003．

作者：王超 陳海文 王勇 郭偉 趙艷 單位：中國船舶重工集團公司第十二研究所