多工位锻造成形技术的应用与发展趋势

单工位压力机完成一次打击、一个形状。多工位机器在同一循环内让工件依次通过一系列模具：镦粗、预成形、模锻和精整。传送机构将零件逐工位移动，因此金属在步骤之间不再重新加热，也从不离开模具组。对于阶梯轴或长轴锻件，正是这一顺序保证了各直径之间的同轴度。

车间转向这种布局的原因不只是速度。每个中间形状控制材料如何流入下一道。填充略不足的预成形模会把过多金属推入精整模，使圆角半径过载。预成形做对了，精整模只需校准，从而保持模具磨损低、尺寸分散小。

对于冷成形和温成形，坯料通常是剪切或锯切的棒料。对于热成形，感应线圈位于工位之间以维持温度带。该温度带比多数人预想的更重要。传送过程中 40 °C 的下降足以改变流动应力，使下一套模具的填充线偏移。

• 1
  镦粗工位在成形任何轴之前聚集最大直径所需的体积。
• 2
  预成形工位分配金属；这是防止缺料和折叠的地方。
• 3
  精整工位校准轮廓并确定最终公差带。
• 4
  冲孔或切边在设计允许时于同一循环内去除飞边或冲出内孔。

传统液压机遵循固定的行程和速度曲线。伺服驱动压力机可对行程各点的滑块速度进行编程。模具接触坯料时减慢滑块，然后在主体变形阶段加速，最后在底部保持。该曲线降低模具冲击载荷，并改善薄加强筋的填充。

实际结果是，带薄腹板和 tall 加强筋的近净形件在一台机器上变得可行。在固定曲线压力机上，这些特征容易撕裂或填充不足。在伺服压力机上，同一特征可通过较慢的接触阶段和短保压成形。模具寿命通常提高，因为峰值载荷尖峰消失了。

伺服控制还使传送更容易同步。滑块位置和传送夹爪位置在任何时刻都是已知的，因此零件可在编程点而非机械凸轮点释放和夹取。这允许更短的传送距离和热件更少的热损失。

这些都不能取代良好模具设计的需求。伺服控制给你更宽的窗口，它不能修正体积错误的预成形。

最明显的拉动来自汽车和 EV 传动系统零件：电机轴、输出轴和阶梯变速器轴。这些零件过去由棒料车削再滚花键。近净形锻造缩短了切屑体积，并使流线沿扭矩路径分布。这是疲劳论据，不只是成本论据。

第二类是液压和气动杆料。带法兰或台阶的长轴受益，因为锻造使台阶与杆径保持同轴。下游车削变成轻切清理而非全轮廓切削。

更新的方向是集成化。不是锻造轴后再焊接或压装法兰，而是模具顺序在同一循环内成形法兰。更少接头意味着更少检查点，接头处隐藏缺陷的机会更少。这也意味着到达 CNC 的毛坯装夹次数更少。

工装也沿同一路径发展。模具镶件现在做成独立模块，磨损的精整镶件可更换而不报废整个模块。这降低了几何变更成本，使该工艺对中批量项目更可行。

• 1
  EV 电机轴近净形成形减少长而细轮廓的车削余量。
• 2
  液压杆台阶和法兰与杆径同轴成形。
• 3
  集成法兰从成品零件中去除焊接或压装接头。
• 4
  模块化模具镶件更换单个镶件而非整套模具。

锻件毛坯不是成品零件。它带有拔模斜度、飞边线，热成形表面还有氧化皮或脱碳层。第一道机加工序通常从成形直径上去除 0.3–0.8 mm，以切到该层以下。如果锻件是近净成形，成形直径上只需这一道清理走刀。

应规划的装夹是两序方案：第一面夹持在成形直径上，然后翻面，第二面夹持在已加工直径上。锻件提供了可靠的夹持特征，而粗铸件往往没有。

锻造成形台阶与机加工内孔之间的同轴度，是这套工艺真正体现价值的地方。如果锻件把台阶的位置度控制在 0.2 mm 以内，CNC 只需修正其余部分。如果锻件偏移，你就得从机加工特征上切掉整个公差带，加工节拍随之上升。

在钜亮五金（GreatLight），我们在 3 轴、4 轴和五轴联动加工中心上加工锻件和铸件毛坯，拥有 16 台五轴机床，最大加工尺寸 4,000 mm。这里常见 4140、4340 和 1045 的成形毛坯，以及 17-4PH 和 316L 不锈钢。图纸要求时，机加工特征公差可达 ±0.005 mm。

关于检验有一点实用说明。锻件表面可能隐藏折叠或接缝，只有清理切削后才显现。我们检查来料毛坯、过程监控并在发货前检验，遇到可疑批次会标记出来而不是直接放行。报告可按需提供。