【参 考 文 献 】
义模具的接触表面， 须要修改。为减少麻烦， 可直接 在 Ｍａｒｃ 软件中造型。
（ ２） 多向加载时的金属流动方式比较复杂。第一 加载过程中金属分别向上凸模型腔内流动， 第二加 载过程中金属先将上凸模中除梯形凸台的其他部位 充满， 后从梯形台底端不断向顶端填充， 直到金属完 全充满凸台。
３ ． Ｊｉｎｘｉ Ａｘｌｅ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ ， Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５１ ， Ｓｈａ ｎｘｉ Ｃｈｉｎａ ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ ： Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ＲＤ２ ａｘｌｅ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｒｇ－ ｉｎｇ ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｆｏｒｇｉｎｇ ｃｒａｆｔ ａｎｄ ｒａｄｉａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ａｎａｌｙｓｅｄ ｗｉｔｈ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅ ｓｌｉｄｉｎｇ ｆｉｅｌｄ ｃｏｄｅ ａｎｄ ｄｏｉｎｇ ａ ｓｐｅｅｄ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇ ｄｅｆｏｒｍｅｄ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ ： Ｒａｄｉａｌ ｆｏｒｇｉｎｇd Ａｘｌｅ d Ｓｌｉｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ
ＦＯＲＧＩＮＧ 锻 造
文章编号： １６７２－ ０１２１（ ２００７） ０１－ ００３１－ ０３
车轴径向锻造过程分析
李艳萍 １， 张治民 ２， 武月英 ３ （ １．中北大学 材料工程系， 山西 太原 ０３００５１； ２．山西省精密成形工程技术研究中心， 山西 太原 ０３００５１； ３．晋西车轴股份有限公司， 山西 太原 ０３００５１）
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ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 １ 期
锻 造 ＦＯＲＧＩＮＧ
２．１ 坯料的选用 国产车轴坯料多采用 ４
５０ 钢 ， 规 格 有 ２３０ ×２３０，
１５° １
２６０ ×２６０， ２８０ ×２８０ 的 轧 制
方坯。
２．２ 坯料加热
３
２
采用环形加热炉 （ 图
２） 进 行 加 热 时 ， 每 ６°布 一 图 １ 径向锻造过程示意图
３ 车轴径向锻造工艺 根据铁—碳平衡相图和再结晶立体图， ５０ 钢车
轴 始 锻 温 度 为 ９５０℃～１１５０℃， 终 锻 温 度 不 小 于 ８００℃。锻造过程绝大多数工步采用“圆→圆”变形。
以 ＲＤ２ 轴 为 例 （ 图 ３ 为 锻 件 图 ） ， 锻 造 时 先 由 Ａ 夹头夹持 ２３０×２３０×１３００ 的 坯 料 ， 以 ２５５ 倒 棱 ， 随 后 从中间下锤以 "２２０ 滚圆， 再依次锻打右半轴 "１８８、 "２１０、"１５０（ 图 ４） ； 然 后 传 递 由 Ｂ 夹 头 夹 持 ， 再 锻 左 半轴， 也是 以 ２５５ 倒 棱 ， 随 后 从 中 间 下 锤 以 "２２０ 滚 圆， 再依次锻打左半轴 "１８８、"２１０、"１５０。值得注意 的是， 需保证 "１８８ 尺寸的一致性。
研究
精锻机来生产车轴。 ２ 车轴锻造生产条件
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（ １） 应 用 ＡｕｔｏＣＡＤ， ＵＧ 或 Ｐｒｏ ／Ｅ 等 软 件 造 型 导 设计模具时， 应使拐角不圆滑处尽量圆滑相接。
入 Ｍａｒｃ 后， 有些复杂的实体表面无法直接转化成定
构造出整个滑移线场后， 根据边界应力条件便 可确定场内任意一点的应力状态。取区域 ＡＢＣ 进行 受力分析， 如图 ７ 所示。根据滑移线上求合力公式可 计算出 ＡＣ 线上作用的合力分量 ＦＸ′和 ＦＹ′， 在 ｙ 方 向受力平衡可得：
Ｙ Ｘ′ Ｂ
Ａ
Ｐ Ｃ
Ｙ′ Ｘ
图 ７ 受力分析图 Ｐ＝! ２ （ ＦＸ′—ＦＹ′） 式中： Ｐ— ——在所研究单位厚度平面上的打击力。 锤头的打击力是沿着轴线各个截面上打击力的 总合。
技术指标是： 四锤头， 每个锤头的额定打击力为 ６００ｔ， 额定功率为 ３２０ｋＷ， 锤头每分钟锻打次数为 ３１０ｍｉｎ－ １， 锤 头 主 要 变 形 工 作 面 为 １５°， 夹 头 （ 操 作 机） 的进料速度为 １～５００ｍｍ ／ｓ。 ２．４ 冷却
采用缓冷装置， 运动节拍可依照锻造节拍调整。
ｄ１０ ｎ９
ｎ３
ｎ１０
ａ′３ ｎ２
ａ２
ｃ１０
ｃ２ ａ′２ ａ１， ｂ１， ｃ１
$ ４
－
θ
４ 构建径向锻造变形过程滑移线场和速端图
图 ６ 径向锻造的速端图
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ＣＭＥＴ 锻 压 装 备 与 制 造 技 术 ２００７ 年第 １ 期
"１５００＋２ "２１００＋２ "１８８０＋２
Ｖ０
ＦＯＲＧＩＮＧ 锻 造
４．１ 滑移线场的矩阵方程 图 ５ 所示的滑移线场模式中， 由于初始滑移线
的列向量未知， 是一个间 接 型 问 题 ， 设 ＡＪ 线 为 初 始 滑移线， 它的曲率半径向量为 Ｘ。根据滑移线场的几 何条件构造出矩阵方程为：
（ Ａ－ Ｉ） Ｘ＝０ 式中： Ａ— ——基本矩阵的运算结果。
解该方程， 便可求得初始滑移线的曲率半径列 向量， 从而构造出整个滑移线场。 ４．２ 确定锤头打击力
６ 结束语 通过用滑移线法对径向锻造变形过程分析， 为
５０ 钢 车 轴 的 锻 造 ， 和 其 他 材 料 的 车 轴 锻 造 ， 以 及 不 锈钢和高速钢锻造提供了参考。
【参 考 文 献 】 ［１］ 刘润广．锻造工艺学（Ｍ）．哈尔滨工业大学出版社， １９９２－ ０４． ［２］ 中国机械工程学会锻压分会．锻压手册（ Ｍ） ．北京： 机械工业出版
（ ３） 多向加载时凸凹模的圆角处应力比较集中，
［１］ 乔 中 莲．履 带 板 挤 压 成 形 工 艺 研 究［Ｄ］．中 北 大 学 硕 士 学 位 论 文 ， ２００６：１５．
［２］ 黄 光 法 ， 林 高 用．大 挤 压 比 铝 型 材 挤 压 过 程 的 数 值 模 拟［Ｃ］．中 国 有色金属学报， ２００６， （ ５） ：８８９．
优点： 多方向同时锻打（ 图 １） ， 能有效地限制金， 尺寸
精度好， 热处理各项性能指标好， 为此国内外多采用
收稿日期： ２００６－ １１－ １０ 作 者 简 介 ： 李 艳 萍 （ １９６９－ ） ， 女 ， 工 程 师 ， 硕 士 生 ， 从 事 材 料 精 密 成 形
ＪＩＡ Ｊｉａ， ＺＨＡＮＧ Ｚｈｉｍｉｎ， ＣＨＥＮＧ ＭＥＩ （ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅ ｏｆ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｎｏｒｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， Ｔａｉｙｕａｎ ０３００５１， Ｓｈａｎｘｉ Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｖｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐａｒｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｏｓｓ ｍｕｌｔｉ－ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂｙ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｍｓｃ．ｍａｒｃ ｗｉｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｅｆｆｅｃｔ ｓｔｒｅｓｓ， ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｃｈａｒｔ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｒｕｌｅ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｆｌｏｗ， ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ ｐａｒｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：Ｍｕｌｔｉ－ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｌｏａｄ ｆｏｒｍｉｎｇ； Ｔｈｅ ｃａｖｕｍ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐａｒｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｂｏｓｓXＮｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
部应力状态影响较大， 增大变形程度， 会使坯料表
层的静水压力减少， 心部的静水压力增加， 为了使心
部的拉应力不致太大， 变形应在 ｈ ／ａ≤３ 下进行。
在实际生产中， 控制变形量的工艺参数为轴向
进给量 ΔＬｉ， 应保证：
ΔＬｉ≥
０．０４Ｄｏｉ ｔａｎα
式中： Ｄｏｉ— ——坯料初始直径； α— — — 锤 头 工 作 面 倾 角 。
支料， 加热炉分为预 热 区 、加 热 区 和 保 温 区 ， 将 坯 料
装满炉子时， 共有 ５５ 支料， 可以连续生产， 生产时要
求保温区炉温小于 １２５０℃。
均热区
加热区
出料口
３０° 进料口
预热区
图 ２ 环形加热炉
２．３ 锻造 以 型 号 为 ＳＸ－ ３２．４０ ／６０Ｂ 的 精 锻 机 为 例 ， 主 要
为了得到较好的表面质量， 应减小摩擦系数， 在
锻造过程中采用水喷雾去除氧化皮的方法。
５．２ 变形程度对变形过程的影响
衡量变形程度的一个指标是 ｈ ／ａ， ｈ ／ａ 值越大，
变形程度越小。变形程度的增加会增加坯料的锻透
性， 增大塑性区面积， 同时会使锤头打击力显著增
"ｌｉ
加， 锤头总的打击力 Ｐ＝ ｐｉｄｘ。变形程度对坯料心 ０
相对应的速端图， 如图 ６ 所示。滑移线场与速度场是
相容的， 图 ５ 所示的滑移线场是一个动可容场， 由此
滑移线场得出的解为上限解。
#Ａ ａ Ｂ
Ｈ
４ ⑤
θα刚１
性
区
①
Ｊ
④ ③② ＫＮ
Ｃ
⑩
Ｐ 刚性区 ⑦ ⑥
⑧⑨ Ｍ . / 0 Ｄ
Ｌ
Ｇ . 2 0
. 1 0
Ｅ
Ｆ
$ ４
$ . 3 0 ４
刚性区
β１ β２
Ｏ