在热锻之前对毛坯进行镦粗和冲孔的主要目的是将原材料圆棒转变为预成型几何形状，该形状与最终齿圈的特性非常相似。此准备步骤对于确保材料在进入精密成型阶段之前得到合理分布至关重要。
利用恒定体积的原理，此预成型阶段可最大限度地减少材料浪费（飞边），并形成均匀的金属纤维结构，这对于齿轮最终的承载能力至关重要。
优化材料分布
恒定体积原理
镦粗和冲孔工艺基于恒定体积的基本原理。虽然原材料的形状发生剧烈变化，但总体积保持不变。
合理的体积分配
使用液压机可使制造商将金属质量从简单的圆柱形重新分配为复杂的预成型件。这确保了大部分材料精确地位于齿圈所需的位置。
为精密成型做准备
通过早期建立正确的几何形状，后续的热锻工艺就变成了精加工而非大规模变形的任务。这使得最终的精密成型阶段更加精确和高效。
增强结构完整性
均匀的金属纤维分布
此工艺最关键的技术优势之一是金属内部结构的操控。镦粗和冲孔有助于金属纤维在齿轮齿内均匀排列。
提高承载能力
这些金属纤维的排列不仅仅是外观上的；它直接决定了齿轮的机械性能。均匀的纤维结构显著增强了齿轮在运行中承受重载和应力的能力。
操作效率和减少浪费
减少飞边产生
由于预成型件的几何形状与最终形状非常接近，因此在最终锻造过程中产生的多余材料（飞边）非常少。飞边的减少降低了材料成本，并减少了对大量后处理修剪的需求。
保护模具
正确的预成型可减少最终锻模的应力。通过确保毛坯已接近最终形状，最终模具无需施加过大的压力将材料压入型腔，从而可能延长工具寿命。
理解工艺变量
冲程速度的关键作用
虽然几何形状是关键，但执行在很大程度上取决于液压机的冲程速度。较高的冲程速度有助于金属完全变形，降低等效应力并改善模具的应力环境。
平衡流动和阻力
如果冲程速度未优化，金属的变形抗力可能会阻碍复杂型腔的有效填充。选择合理的冲程速度是确保在不损坏模具或材料的情况下创建预成型件的必要权衡。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地发挥镦粗和冲孔工艺的优势，请根据您的具体制造目标调整参数：
- 如果您的主要重点是组件耐用性：优先考虑镦粗比，以确保齿轮齿内金属纤维分布的最大均匀性。
- 如果您的主要重点是材料效率：专注于冲头几何形状的精度，以最大限度地减少最终锻造过程中的飞边产生。
- 如果您的主要重点是工艺稳定性：校准液压机的冲程速度，以降低变形抗力并保护您的模具设备。
通过有效地预成型毛坯，您不仅仅是塑造金属；您还在工程设计出高性能齿轮所需的内部结构完整性。
总结表：
| 工艺步骤 | 主要目标 | 关键优势 |
|---|---|---|
| 镦粗 | 重新分配圆柱形质量 | 齿轮齿的合理体积分配 |
| 冲孔 | 创建中心腔 | 接近最终形状的几何形状和减少飞边 |
| 预成型 | 对齐内部金属纤维 | 增强的承载能力和耐用性 |
| 液压控制 | 优化冲程速度 | 降低模具应力和变形抗力 |
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参考文献
- Zhenhong Wang, Yongqiang Wang. Numerical Simulation and Process Parameter Optimization of Warm Forging Near-Net Forming for Spiral Bevel Gear. DOI: 10.3390/app14031147
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
