摘要　温锻精密成形技术是新近发展起来的一种金属塑性加工技术，由于该工艺在技术、经济效益上的优越性，当前在制造业特别是汽车工业中得到了广泛应用，但其成形机理还有待进一步深入研究。本文总结了温锻精密成形技术的研究和应用情况，分析了建立该成形过程的三维塑性有限元模型的必要性和可行性，探讨了利用实验研究和数值模拟方法研究这一成形过程的方向和途径，并运用三维有限元分析了极爪零件的温锻成形工步，模拟结果可指导该零件的成形工艺和模具设计。
　　关键词　温锻精密成形　三维有限元法　数值模拟

Warm-forging and its numerical simulation

Xiao Hongsheng　Lin Xi o　Zhang Zhiliang
（Shanghai Jiaotong University）
Wu Xilin
（Forging Company of Shanghai Automotive Corporation）

　　A tract　Warm-forging is a new proce used for manufacturing complex high-quality components.It has been used widely in automotive industry for its efficiency and precision,but the mechanism of this proce has not been inte ively studied.In this paper,the key technologies of the proce is discu ed,a FEM model of the proce is established based on DEFORM-3D,and a typical warm-forging proce is analyzed with 3-D FEM.The result of the simulation is i tructive to the proce parameters' selection and the die design.
　　Keywords　Warm-forging　3-D FEM　Numerical simulation

一、温锻精密成形及其在汽车工业中的应用

1.温锻精密成形
　　温锻成形是近年来在冷塑性成形基础上迅速发展起来的一种塑性成形新工艺。它的变形温度通常认为是在室温以上、完全再结晶温度以下的温度范围内［1］。该工艺成形的零件质量好、精度高，且能成形形状复杂的零件，近年来已获得广泛应用。
　　和热模锻相比，温锻成形件表面不会发生强烈氧化作用，表面质量好，尺寸公差小，甚至可直接成形零件的工作表面，完全省去后续机加工，且没有飞边，节省原材料。冷锻成形虽然可以获得更高的表面质量和尺寸精度，但冷锻成形对变形材料及零件形状的要求比较苛刻。对于常用的合金结构钢，只有在其含碳量低于0.45%时才能采用冷锻成形，且只限于成形形状简单的零件。在多工步冷锻成形中，各工步之间通常要加入热处理工步，以消除冷作硬化，此外合金结构钢在冷成形时变形抗力大，对压力机吨位及模具材料要求高，这样势必降低生产效率，增加生产成本。温锻成形的温度范围介于冷锻和热锻之间，对于常用的合金结构钢，其温锻时的屈服应力约为冷锻时的1/3，材料的变形能力和室温下相比可提高2～3倍［2］，这样可以减少成形工步，节约设备投资；而所成形零件的尺寸精度和表面质量与冷锻成形相当，若最后增加一个冷整形工步，则可获得冷锻成形相同的尺寸精度和表面质量。因此温锻成形既突破了冷锻成形中变形材料、零件形状、需增加中间热处理工步及变形抗力的局限性，又克服了热锻中因强烈氧化作用而引起的表面质量及尺寸精度问题，具有显著的优越性。
2.温锻精密成形在汽车工业中的应用
　　目前世界各国汽车工业之间的竞争日趋激烈，生产厂家在激烈的市场竞争中，获胜的前提条件是利用低生产成本生产出高质量的产品，这样对汽车工业中的塑性加工生产提出了更高的要求。厂家必须根据零件的批量及设计要求选择合适的工艺，以降低生产成本。
　　如前所述，温锻精密成形技术具有显著的优越性，但该工艺需要高精度的专门设备，且对模具结构、模具材料的要求较高，所以只适宜于大批量生产。汽车工业中存在大量形状较复杂的轴对称或旋转对称零件，包括轴径、内星轮、外套、齿轮、极爪、联轴器等。这些锻件受零件材料或零件形状的限制，用单纯的冷锻工艺难以成形；若采用热锻工艺，则原材料及能源的消耗量大，后续机加工量大，由于型面形状复杂，机加工难度高，势必增加生产成本，且切削加工会破坏零件的金属流线结构，降低零件的机械性能。这些锻件的生产批量大，如采用温锻工艺或“温锻+冷锻”综合工艺来生产，则可以充分发挥温锻精密成形的优越性，降低成本，提高质量。因此，温锻精密成形技术近年来在美国、日本、德国等发达国家得到愈来愈广泛的应用，并有逐步取代热锻工艺的趋势。
　　中国汽车工业经过40多年的创业到发展，已经逐步成为中国国民经济带动整个经济增长和结构升级的支柱产业之一。和发达国家相比，我国汽车工业中的温锻精密成形技术还比较落后，对于发达国家一些比较成熟的温锻工艺，也还没能完全消化吸收。为了提高我国汽车工业的温锻技术水平，缩小和发达国家之间的差距，我国金属塑性加工领域的研究人员必须顺应该领域的发展潮流，温锻成形理论和工艺两个方面都亟待展开深入研究。

二、温锻精密成形的关键技术

　　温锻成形的温度范围介于冷锻和热锻温度范围之间，因而其成形特性方