你是否想过，在航空发动机的轰鸣中、在汽车引擎的转动里、在船舶航行的动力系统内，那些关键部件的精密连接是如何实现的?答案就藏在一个看似普通却至关重要的零件——凸缘锻件中。它就像精密机械的“关节”，默默支撑着各种大型装备的高效运转。今天，就让我们一同走进凸缘锻件定制的奇妙世界，揭开它背后的神秘面纱。

　　凸缘锻件：制造业的“无名英雄”

　　凸缘，作为容器开孔处的一种联接件，在需要紧凑连接并保证刚度的场景中，发挥着不可替代的作用。当用短而厚的凸缘替代焊接管时，不仅能增强结构的稳定性，还能有效降低焊接可能带来的变形风险。近年来，随着电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等多个行业的蓬勃发展，凸缘件的应用范围越来越广，市场价值也日益凸显。

　　然而，容器凸缘件的整体结构复杂，纵深较大，壁厚较薄，这使得锻造成形面临着巨大的挑战，充型不满的问题时有发生。为了攻克这一难题，众多学者和企业展开了深入的研究与实践，下面就为大家分享几个精彩的凸缘锻件定制案例。

　　案例一：容器凸缘件模具设计与工艺优化

　　模具设计：精准规划，奠定基础

　　以某容器凸缘件为例，该凸缘件纵深长达98mm，最薄处仅6.6mm，成形难度极大。在设计模具时，采用了开式锻造方式，设计的模具周围设置了一周飞边，其主要目的是保证充型的饱满。加工余量设定为3mm，模锻斜度为7°，这样的设计为后续的锻造过程提供了精确的尺寸框架。模具结构如下表所示：

　　模拟设置：科学模拟，优化参数

　　在模拟环节，将模具设为刚体，坯料设为塑性体，材料选用40Cr。由于四面体网格计算较为精确，采用四面体单元对工件进行网格离散划分，网格总数达到50000个。工件与模具之间的传热系数为5N/(s·mm·℃)，摩擦系数为0.3。为了方便计算，模拟采用四分之一模型进行。模拟中采用的工艺参数如下表所示：

　　模拟成形分析：多方案对比，寻找最优

　　由于凸缘件结构复杂，为了获得更好的成形效果，设计了三种不同的坯料尺寸方案，具体尺寸如下表所示：

　　方案一：在锻造模拟过程中，随着上模的不断下行，坯料逐渐成形，整体过程较为平稳，成形后的工件没有明显缺陷。但是，飞边较大，导致原材料损失严重，这对于实际生产来说是一个不容忽视的问题。从成形后的零件等效塑性应变图可以看出，凸缘件上部和中部的塑性变形较大，而底部则处于较小的塑性变形。这说明在成形过程中，由于飞边槽阻力过大，周围的金属不易向飞边槽处流动，从而影响了底部的塑性变化。

　　方案二：此方案的坯料尺寸小于方案一。从锻造模拟图可以看出，成形后的飞边很小，基本达到了少或无飞边的效果。与方案一相比，该方案原材料利用率更高，成形效果平稳，且没有明显缺陷。从等效塑性应变图可以发现，塑性变形区分布与方案一相似，下部塑性变形较小，上部和中部塑性变形较大。从锻模与坯料接触图可以看出，成形后的工件与模具接触良好，表面形貌接近设计要求，因此方案二的坯料成形效果良好。

　　方案三：该方案的成形工件存在未充满的部分，不过飞边较小，整体成形较为平稳。但与方案二相比，仍存在一些不足。从等效应变图可以看出，塑性变形区分布与前两个方案相似，下部塑性变形小，上部和中部塑性变形大，成形后的接触也较为良好。

　　结论：总结经验，指导实践

　　通过对这三个方案的分析，可以得出以下结论：

1. 　　对于不同类型大小的坯料，成形后的塑性变形区分布相似，坯料的形状对塑性变形区的分布影响较小。

2. 　　坯料尺寸在r=36mm，h=117mm时成形效果最好。

3. 　　改变坯料尺寸能有效改变坯料在成形中的流动，坯料的形状对成形有较大影响，合理选用坯料尺寸可以提升成形效果。

　　案例二：凸缘叉锻造模具定制

　　设计思路：创新方法，解决难题

　　在设计凸缘叉锻造的预锻模时，采用了开式与闭式相结合的创新方法。在盘部采用闭式设计，阻止金属向盘子流动，迫使金属流向耳部;将耳部设计成开式，考虑到锻压机设备不能全封闭，以保证设备的安全。同时，为了确保终锻时有多余金属充满型腔，将耳部总高尺寸适当增加。在预锻模开挡处加大圆角，有利于金属流向耳部。此外，在预锻模和终锻模的耳部都设计了排气孔，以利于金属充满耳部。为了避免终锻时在耳根部产生金属折叠，在设计预锻模时，加大了耳根圆角。

　　定制效果：合格锻件，批量生产

　　通过合理的设计，成功锻出了合格的锻件，该模具现已投入批量生产，为企业的生产效率和产品质量提供了有力保障。

　　案例三：凸缘封闭锻工艺及模具研发

　　研发背景：降低成本，提升竞争力

　　随着国内汽车市场的繁荣，轮毂类(主要有凸缘和外圈)锻件的需求量与日俱增。而锻件原材料的消耗是影响锻件生产总成本的主要因素。在欧美等发达国家，凸缘锻件大多采用自动化程度和加工精度都很高的封闭式锻造工艺，其工艺步骤为镦粗、预锻(可以是多个预锻)和精锻。而在国内，目前凸缘锻件主要采用开式锻造工艺，工艺步骤为镦粗、预锻(可以是多个预锻)、精锻和切边，这导致原材料消耗较大，生产成本较高。

　　研发过程：攻克难题，实现突破

　　为了降低生产成本，提高企业的市场竞争能力，某公司展开了对凸缘封闭锻工艺及模具的研发工作。在研发过程中，首先要解决精锻模具和预锻模具的设计难题。在精锻模具设计时，运用封闭成形的理念，将上模设计成冲头，下模沿型腔外围设计出导向孔。闭模时，利用冲头外径与下模导向孔的配合定位，使冲头在下行过程中与下模型腔组合成一个封闭的模腔，让坯料在这个封闭的模腔内完全成形，实现了无飞边锻造。

　　在编制工艺时，只允许一道预锻。经预锻后的坯料，首先要保证在精锻模具上能准确定位，否则在成形过程中会因材料分布不均匀导致锻件报废。同时，要确定坯料的形状，使其容易成形，避免折叠，具备一定高度以便轴向成形，且不能有毛刺。通过Proe软件进行造型，根据锻造等体积法，确定了坯料的形状尺寸，并设计出预锻模具。

　　对于封闭锻工艺，成形的模具型腔离模面有一定距离，这是由导向孔引起的。顶杆必须具备6～8cm的行程，才能将锻件从模具型腔内顶到模面以外。项目组人员通过加深模架底部的扁担槽深度，减薄扁担厚度，增加顶杆高度，使顶杆实际行程达到7cm，满足了封闭锻工艺设定的顶杆行程高度要求。

　　此外，对封闭锻造的坯料要求两端面平整无毛刺，且重量差异性不能超过15g，否则会导致锻件出现毛刺、“缺肉”甚至模具涨裂碎等问题。项目组人员通过改进下料工艺，由传统的剪料变为锯料，并严格控制下料精度，确保了坯料重量的一致性。公司还引进了圆锯机，经过多次试样和优化改进，最终解决了凸缘锻件的封闭锻造工艺及模具的开发问题。

　　研发成果：显著效益，积累经验

　　该公司的凸缘封闭锻造工艺步骤为镦粗、预锻和精锻。采用无飞边的封闭锻工艺后，锻件的材料消耗重量大幅减少，表面质量也有了很大提高。目前，该项目已通过公司项目评审小组的审核，采用封闭锻工艺生产的W - 716凸缘已投入量产。锻件下料重量从原来的3.1+0.05kg减小到现在的2.86+0.03kg，每只锻件节约材料消耗0.25kg;锻件尺寸、金属流线和外观表面质量均符合图样要求;产品废品率小于0.2%;模具寿命一次性达到8000～10000件，完全满足项目预期要求。

　　对于原材料为SAE1055的W - 716凸缘，按平均每月生产5万只，一年可为公司节约原材料费用约为106.5万元(材料售价7.1元/kg，计算方式：5万只×0.25kg/只×7.1元/kg×12月)。该项目开创了公司凸缘锻件无飞边封闭锻造的先河，为今后在这方面的技术开展积累了宝贵经验，目前封闭锻造工艺和封闭锻造模具这两项专利正在申报之中。

　　凸缘锻件定制的未来展望

　　随着制造业的不断升级和发展，凸缘锻件定制将迎来更加广阔的市场空间。未来，凸缘锻件定制将更加注重技术创新和工艺优化，不断提高锻件的精度和质量。同时，数字化、智能化生产流程的应用也将成为趋势，通过引入智能制造技术、3D打印等前沿科技，大幅提升生产效率和产品性能。

　　此外，材料创新也是凸缘锻件定制的重要方向。随着新材料的不断涌现，如钛合金、镍基合金等新型材料将更广泛地应用于凸缘锻件的制造中，进一步提高产品的性能和使用寿命。

　　凸缘锻件定制，这个看似普通的制造业领域，却蕴含着无限的可能和机遇。通过不断创新和优化，它将为制造业的发展注入强大的动力，让我们共同期待凸缘锻件定制在未来的精彩表现!