【技術乾貨】鋁合金控制臂鍛件鍛造工藝和模具設計

隨著汽車輕量化的要求，鋁合金在汽車的應用上越來越廣泛，特別在轎車上的應用，已經成為轎車的發展必然趨勢。我國大多數鋁合金鍛件都依賴進口。我們作為專業零部件生產廠商，經過幾年的摸索。在鋁合金鍛造生產、生產管理、技術應用及模具設計方面都積累了一定的經驗。

1控制臂鍛件工藝方案確定

圖1為某汽車廠生產的鋁合金控制臂鍛件。該鍛件形狀比較複雜、外形比較大，截面變化比較大。由於國內沒有廠家生產的產品可以借鑑，國外廠商又對這類鍛件的鍛造工藝保守嚴密。因此。 為了生產出合格的鍛件，我們開始採取三火鍛造，分別是彎曲雛鍛、預鍛、終鍛。這種工藝雖然能保證生產，但生產過程中存在成本偏高、廢品率偏高、生產週期過長、清洗次數過多、打磨次數多、打磨量大等問題。雛鍛採用閉式鍛造。在鍛造過程中由於阻力太大，材料流動不暢。造成模具損傷嚴重，雛鍛毛坯球銷孑L處缺料很嚴重。中間腹板裂紋很嚴重。雖然預鍛和終鍛形狀很相近。留給終鍛的變形量又很小，但由於雛鍛與終鍛差異太大，故又不能取消預鍛。

根據以上狀況和DEFORM的模擬，我們對工藝方案重新確定，由原來的三火改為兩火，即彎曲預鍛和終鍛。取消了雛鍛；將鍛造用棒料尺寸由Φ100mm縮小為Φ85mml，節省材料1。8kg，材料利用率提高12%。

2彎曲模具設計

對該控制臂的彎曲模具設計除按一般原則考慮之外，在彎曲上模凸起部分做出較大圓弧，使坯料的內側一邊超出預鍛模膛，使得坯料兩側排出的飛邊匯合形成的摺疊不致延伸剄鍛件上；並且在彎曲模膛的凸起部分做出較大的弧形凹槽。包容更多的金屬以充填鍛件球銷孔。見圖2。

3預鍛模具設計

由於新方案模具設計的關鍵在預鍛。二火鍛造中預鍛要完成三火鍛造中雛鍛、預鍛二工步金屬變形。因此這也是目前我們在鋁合金二火鍛造中的難點。對預鍛毛坯圖設計。制定了一種新的設計原則。它既不同於以往的鋁合金鍛造預鍛型槽的沒計原則。也和傳統的鋼鍛造的預鍛型槽不同，而且形狀儘可能與終鍛毛坯接近。由於開始採用閉式鍛造，因此在生產中存在的問題比較多。為此，我們決定採用閉式擠壓工藝。其閉式擠壓腔如圖3。

這種半閉式鍛造工藝，在成型過程中，既有充滿型槽所需的阻力，又能使金屬在型槽中合理流動，多餘的金屬流到飛邊槽，使得鍛件內部、外部都較少出現問題，從而實現了比較精細的預鍛，而且模具損壞率也比較低，只有原來的1/5。

設計完成後。我們在DEFORM軟體上進行模擬，發現中間腹板處金屬流動不暢。產生穿透腹板的摺疊。透過對閉式擠壓腔間隙和分模面出圓角的凋整，再次模擬沒有發現問題，如圖4。

4終鍛模具設計

客戶提供了鍛件圖和毛坯數字模擬。終鍛型槽就是在鍛件圖基礎上加上收縮率設計。但考慮到鋁合金材料的特殊性，進行終鍛模具設計時還得考慮以下幾個方面的問題。

（1）毛邊位置按顧客提供的數字模擬位置確定。通常鋁合金用的鍛模，其毛邊厚度及型槽與毛邊橋部的連線半徑比模鍛鋼毛坯的鍛模一般約大30%131，但該鋁合金鍛件所用材料6082塑性比較好，在實際生產中，毛邊橋部高度可以取小些。大約為鋼製模鍛件的10%左右。倉部採用雙倉形式。

（2）為了防止在切邊時在分模面處產生撕裂，

切邊刃口尺寸應按上下模交線。向外放0。5~0。8raino

（3）由於該鍛件截面變化比較大，在鍛後熱處理過程中會產生變形，為了保證以後加工，將襯套尺寸在公差範圍內放大一定量。

（4）為了消除粘模、起皮和表面粗糙，保證模具型槽表面粗糙度要低於RaO。2。

5結束語

在模具設計過程中。將已有的實踐經驗和DEFORM軟體模擬有機地結合起來。有利於對原有產品的工藝最佳化和對新產品的工藝設計。從而在儘可能小的成本下生產出合格的鍛件。