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AMP50高速镦锻生产技术及工艺
文／伏中夏·上海爱知锻造有限公司
上海爱知锻造有限公司于1992年从瑞士HATUBER引进了AMP50-XL设备，至今，在该设备上生产的产品已达八十余种，主要分为：齿轮、齿套、内星轮和外星轮四大类，在高速镦锻设备生产方面具有丰富的经验。目前产品主要供给上海大众变速器厂、上海汽车齿轮厂、一汽大众和上海钠铁福等公司。
图1上海爱知公司产品
产品成型的各工序介绍
上海爱知锻造有限公司AMP50生产线是以AMP50-XL高速镦锻机为主，配备有英国NEWEVSO公司的中频热感应加热炉，IPSEN热处理炉，表面抛丸处理、硬度磁感应分选及表面防锈处理等设备。
图2 AMP50-XL高速镦锻机 图3 IPSEN热处理炉
锻造工艺过程
产品生产的基本工艺如下：
材料检验→感应加热→锻造→正火→抛丸→硬度分选→外观检验→打磨毛刺裂纹→最终检验→防锈→点数入库。
⑴ 感应加热
使用英国NEWEVSO公司的SFR59中频感应加热机对棒料进行加热，并配有红外线测温仪对每根棒料表面的加热温度进行实时检测，严格控制加热温度在1220ºC～1250ºC范围内。
由于AMP50-XL上自身带有剪切工序，因此从钢厂轧制出来的棒料无需再剪切，减少了因剪切造成的材料浪费。同时，由于棒料一般长度为4～6m，在进入中频加热时，若棒料直线度过大，容易造成棒料与炉膛的摩擦，致使加热炉损坏。然而中频炉内膛又不能过大，否则会使棒料表面氧化剧烈，内部却又无法充分加热，致使材料损耗严重，锻打力急剧上升，因此我们对棒料的直线度采取了严格的控制，必须小于2.5mm／m。
⑵ 锻造
1）AMP50-XL高速镦锻机的特点 a 设备采用横向闭式锻造；
b 设备生产效率高，最高可达到100件／min；
c 模具与锻件热接触时间短，模具冷却采用水冷，使模具始终保持较低的温度，大大提高模具使用寿命； d 设备精度较高，例如：热剪切棒料落料长度的误差仅为落料长度的0.1％，因此可以进行精密锻造； e 产品从坯料到成型均由机械手传递，各工位间的定位精度高；
f 设备配有ESA系统，自动监测每根棒料的端头位置，可确保准确排除料头和料尾，避免模具损坏及产品的拼打现象。
2）AMP50-XL高速镦锻机的生产工艺
首先通过设备上的压紧滚轮机构，将已加热好的直径为35～55mm、长度为4～6m的金属棒料推入高速镦锻机内。然后根据设计要求的定长，在剪切工位上进行热剪切。再通过送料机械手将下料后的毛坯依次传送到后续的成型工位上。成型后的锻件和冲孔废料分别自动落入传送带上送出机器，锻件装入料箱后进行后续加工处理。
⑶ 其他
在IPSEN炉里，经过对锻件进行正火，可使产品的机械性能、切削性能及内部金相组织等达到用户要求。
对热处理完毕的锻件进行抛丸处理。将机械性能与表面质量均合格的产品进行防锈和装箱；对机械性能不合格的产品再进行热处理或报废，对表面有裂纹和毛刺的产品进行打磨。锻模设计
图4 锻件加工工艺流程图
⑴ 锻件模具设计过程
用户提供零件图→根据零件图设计锻件→用户确认锻件图→按锻件图设计模具结构→模具制造→锻件试制
⑵ 锻件尺寸的确定
根据用户提供的成品图，若产品为直径不大于100mm，且重量为0.2～1.6kg的零件，首先需考虑是在AMP50上生产或是在其他设备上进行锻打。确定好设备后，开始着手进行锻件的设计。
由于AMP50设备精度比较高，可以进行精密锻造。因此，设计锻件时，仅需按最后机加工成型零件的尺寸上单边留1mm机加工余量、公差带约1mm、径向跳动为0.8～1.0mm和出模斜度为0～30′即可。其余只需在保证加工余量的前提下，将锻件各边缘的圆角设计得尽可能的大些，这样可以降低设备的打击载荷及模具的损耗，根据锻件的尺寸计算下料的重量，再根据下料的重量选择棒料的直径及剪切的长度。长度与直径之比为1.2～1.8。
⑶ 模具设计
AMP50上一般为闭式锻造生产，模具型腔的空间尺寸要比较准确。因此首先要确定热锻件的尺寸和体积(未冲孔之前)，再根据热锻件的尺寸确定三工位模具的型腔尺寸。
如图4所示为锻件的加工工艺流程，第四工位一般为冲孔工位，在设计该工位的模具时，由于锻件送到四工位时，其加热温度会有所降低，所以在设计四工位冲孔冲头尺寸时，所放的热缩率要比设计热锻件时的热缩率略小一些。若所生产的锻件内孔过小，则四工位可不考虑进行冲孔。
接下来设计二工位的锻坯尺寸和形状。设计的基本准则是：形状要尽可能的简单，合理分配料，最好具有定位部分。因此，我们在设计时，一般二工位锻件的最大直径要比最终成型模型腔的尺寸小0.5～1.5mm。
设计一工位镦粗模时，一工位成型锻坯与二工位成型锻坯的直径差可以达到15～25mm。同时选择锻造棒料直径时，要注意尽可能使棒料在镦粗时高度压缩1／3，这样可使坯料上因感应加热而产生的氧化皮基本去除，从而使氧化皮不会积攒在模具中拉伤模具，大大提高了模具的使用寿命，也使锻件上不易产生塌角或充不足的现象。
最后，就是要根据锻件的形状设计机械传送装置上的手指大小和形状。根据设备中凸轮运转的曲线图，确定传送装置打开和闭合的角度。若发现凸模与机械手指可能会发生碰撞，则需将手指外侧倒角，以避开凸模。
⑷ 试制及改进
模具制造加工完成后，开始进行试生产。根据现场生产时所出现的问题，对模具进行相应的设计修改。如出现锻件粘模，则需在凹模侧的环模内壁上增加阻力沟等。
结束语
在高速镦锻机上生产的产品，精度较高，加工余量较普通压机要小，且由于采用了闭式锻造，提高了材料的利用率。但由于设备精度较高，因此对模具设计以及现场操作人员的技术能力都有很高的要求。
