濾清器卡簧相對于機加工零件，冷鐓零件機械性能一般可提高10%左右，有的甚至達20%，加工效率可達50倍以上，而材料利用率可提高近100%.螺栓、螺釘、鉚釘等緊固件的生產(chǎn)幾乎80%以上采用冷鐓方法，它是緊固件加工的選工藝。然而冷鐓作為一門(mén)獨立的工藝卻沒(méi)有得到足夠的重視，專(zhuān)門(mén)介紹冷鐓工藝及模具設計方面的資料極少。并且相對于民品緊固件材料大部分為碳素鋼，航空發(fā)動(dòng)機緊固件由于使用環(huán)境更惡劣、性能要求更高，故材料很多為高強度結構鋼、高溫合金或鈦合金等，加大了冷鐓的難度。某航空發(fā)動(dòng)機公司目前冷鐓零件毛坯基本加工沖抽油壓力應小一些為好。沖抽油方式如所示。

  4.加工過(guò)程的監控電火花加工一切準備就緒時(shí)，就可以起動(dòng)機床過(guò)程如所示。近年來(lái)，由于緊固件裂紋等原因而導致的航機事故也偶有發(fā)生?？梢?jiàn)，看似形狀簡(jiǎn)單的緊固件的質(zhì)量仍然不容小視。本文通過(guò)分析某航空發(fā)動(dòng)機公司某六角頭螺栓質(zhì)量問(wèn)題，找出引起冷鐓缺陷的主要原因，并利用有限元體積模擬軟件模擬冷鐓過(guò)程，進(jìn)而優(yōu)化模具設計，使產(chǎn)品質(zhì)量得到很大提高，也為冷鐓模設計提供了較好的價(jià)值。

  開(kāi)始進(jìn)行加工。在加工的過(guò)程中，要隨時(shí)監控加工狀態(tài)。對加工中不正常的放電狀態(tài)及時(shí)采取相應的處理方法，保證加工的順利進(jìn)行。主要是防止發(fā)生拉弧現象，一般可通過(guò)修改抬刀參數、清理電極和工件、調整電規準參數等措施來(lái)改善放電狀況。

  目前數控電火花機床的加工性能已經(jīng)有了很大的提高，濾清器卡簧一些先進(jìn)數控電火花機床的智能化控制技術(shù)幾乎可以代替人工監控。加工中由計算機監測、判斷電火花加工間隙的狀態(tài)，在保持穩定電弧的范圍內自動(dòng)選擇使加工效率達到高的加工條件。但機床的智能控制技術(shù)不是萬(wàn)能的，還是不能忽視人工監控的作用。尤其像在深孔加工、大錐度加工、大面積加工等一些比較特殊的加工場(chǎng)合，人工監控就有其意義了。MW某材料為GH2132的六角頭螺栓，在一模兩沖冷鐓機CH -6L上冷鐓，冷鐓后螺栓頭部外圓周折痕現象明顯，甚至有裂紋產(chǎn)生，類(lèi)似缺陷如所示。由于缺陷太深，車(chē)除加工余量后，仍然不能滿(mǎn)足相應驗收要求，導致生產(chǎn)無(wú)法繼續進(jìn)行。

  冷鐓過(guò)程中產(chǎn)生折痕/裂紋的原因很多，有材料自身原因，如材料偏析嚴重、硬度過(guò)高、表面有過(guò)劃痕等；濾清器卡簧有冷鐓模具原因，如粗鐓模具型腔設計不合理、精鐓模體積不正確、陰模腔間隙過(guò)大/過(guò)小、剪刀模送進(jìn)距離大/小、剪刀模夾持過(guò)緊、凸凹模腔錯位等；同時(shí)，坯料切斷面斜角過(guò)大，潤滑效果差，冷鐓機不穩定都可能造成折痕/裂紋。由于材料入廠(chǎng)復驗各項指標均符合相關(guān)驗收標準，設備運行較穩定，故主要從模具方面著(zhù)手解決折痕/裂紋缺陷問(wèn)題。

  （1）坯料成形分析對于一定規格的材料，鐓鍛比愈小加工愈容易；鐓鍛比較大時(shí)，在制定工藝時(shí)應該適當增加鐓鍛次數，一般鐓鍛比與鐓鍛次數的關(guān)系如表1所示。

  表1鐓鍛比與鐓鍛次數的關(guān)系表鐓鍛比S鐓鍛次數/n某六角頭螺栓冷鐓前總長(cháng)L= 25.5mm，直徑為1mm，冷鐓后毛坯要求桿部長(cháng)12.5mm，螺栓頭高2.65mm.通過(guò)計算，此六角頭螺栓鐓鍛比S =13/3.1.4.19，冷鐓變形程度占=（13-2.65）/13x100%=79.6%.鐓鍛比S已接近二次鐓鍛的極限，并且，一般材料鐓鍛比達3時(shí)，鐓粗就容易產(chǎn)生雙鼓形；大于3后，坯料就容易產(chǎn)生類(lèi)似于壓桿失穩的縱向彎曲。加之坯料切斷面不可能完全平整，這樣粗鐓時(shí)坯料就受到一個(gè)垂直于軸線(xiàn)的分量力的干擾，加劇了縱向彎曲趨勢。所示為慢速調整過(guò)程中粗鐓后的坯料變形情況（試驗時(shí)只關(guān)注螺栓頭部的變形情況，故圖中非變形區的桿部長(cháng)度有不一致的現象）。從圖中可看出，粗鐓時(shí)側彎十分明顯（速度太慢也在一定程度上會(huì )加劇此種缺陷），導致精鐓時(shí)根本不可能彌補此缺陷，于是極易形成類(lèi)似于所示的折痕。同時(shí)零件變形程度大，精鐓后坯料局部接近或超過(guò)材料許用變形程度從而使螺栓頭部產(chǎn)生裂紋。

  粗鐓試驗后的毛坯是美國SFTC公司開(kāi)發(fā)的一套專(zhuān)門(mén)用于金屬塑性成形的軟件，是當今國際上流行的金屬加工數值模擬軟件之一。在模具設計階段，有限元模擬可以分析材料的流動(dòng)規律，預測是否產(chǎn)生缺陷，從而檢驗模具形狀與尺寸設計的合理性，優(yōu)化模具設計和其他工藝參數。

  先依據工藝要求的實(shí)際尺寸，在Pro/E3.0中對坯料、粗鐓模、精鐓模、冷鐓凹模造型，保存為。stl格。然后導入Deform3D軟件中，模擬過(guò)程中，為了減少計算量，假設模具為剛體，在冷鐓過(guò)程中不發(fā)生變形。坯料材料選擇軟件材料庫中的美國牌號A286（相當于此六角頭材料GH2132）。設置模擬各參數，依零件冷鐓成形過(guò)程進(jìn)行模擬，模擬結果如所示。從可見(jiàn)，模擬結果與坯料冷鐓生產(chǎn)結果基本一致。所以，為了解決折痕/裂紋缺陷，粗鐓側彎必須盡量減小或避免。

  舍卷A工冷加工粗鐓模的設計原則是：先，要求有盡可能大的變形比，為二次鐓鍛成形做準備；其次，要避（b）精鐓模擬Deform3D模擬結果免金屬纖維產(chǎn)生縱向彎曲。傳統的粗鐓模型腔都是簡(jiǎn)單的圓錐結構，為了使粗鐓盡可能產(chǎn)生較大變形使兩次成形均勻，只得通過(guò)加大圓錐角，但隨著(zhù)角度的增加，坯料成形過(guò)程中縱向彎曲的傾向也在加大。為了兼顧兩方面，在試驗摸索基礎上，提出了圓柱腔+彈簧結構粗鐓模設計方案。在保證粗鐓較大變形量的同時(shí)，通過(guò)在粗鐓模型腔小端增加一個(gè)圓柱形型腔來(lái)加強定位導向作用，增加坯料在變形中的穩定性，如所示。針對加定位腔在一定程度上使坯料粘模傾向加大的問(wèn)題，采用彈簧頂桿結構。這樣既有利于減弱坯料端面不平帶來(lái)的影響，也能避免模具潤滑不好時(shí)坯料粘模狀況的發(fā)生。

  新型粗鐓模具的主要參數/3、h、y和（。粗鐓模錐角可表2，由于此六角頭螺栓鐓鍛比及變形率均很大，濾清器卡簧在保證粗、精鐓變形量基本合理的情況下，盡量采用大角度。通過(guò)Deform3D模擬粗鐓模型腔角度不同情況下粗鐓成形后的坯料形狀，確認一個(gè)基本的角度范圍。再結合范圍內各角度下采用0.5mm、1.0mm、2. 5mm的定位腔高度時(shí)，模擬坯料粗鐓試驗狀況?？芍?，在一定范圍內隨著(zhù)定位腔高度增大，定位導向作用增強，側彎逐漸被消除。而對于兩次鐓鍛成形的零件，一般粗鐓后高度為原變形部分總高度的2/3.所以h值過(guò)大，會(huì )導致粗鐓變形量減少；而錐角/3過(guò)大，也會(huì )削弱坯料成形過(guò)程中的穩定性。通過(guò)比較模擬試驗，此六角頭螺栓，定位腔高度h=1.82.3mm，錐角/3為34為宜。結合冷鐓機床設備合模情況，在確定模具定位腔及錐角/3的同時(shí)，考慮坯料鐓鍛前后體積基本不變原則上求出中的y值。

  表2鐓鍛比與粗鐓模鍛角關(guān)系表鐓鍛比（平均）新型結構設計效果通過(guò)采用新型粗鐓模設計方案，坯料在成形過(guò)程中，濾清器卡簧由于圓柱腔加強了對坯料定位導向作用，成形過(guò)程更穩定，大鐓鍛比的某六角頭螺栓粗鐓側彎現象完全得到消除，加上彈簧存在頂出作用，粘?，F象也沒(méi)有發(fā)生，產(chǎn)品終鐓粗尺寸合格，外表質(zhì)量符合相關(guān)驗收標準。

  通過(guò)采用新型粗鐓模：圓柱腔+彈簧頂出結構，解決了一模二沖設備冷鐓某大鐓鍛比大變形量螺栓側彎缺陷問(wèn)題，為今后類(lèi)似零件的冷鐓模設計提供了很好的思路。