国内发展概况：趋势与前景分析

华中科技大学夏巨谌及其课题组自1983年即“六五”国家重点科技攻关计划实施以来，一直从事闭式模锻成形理论、工艺、模具及设备的研究开发和推广应用。先后同武汉汽车标准件厂、湖北汽车传动轴厂、马勒三环（湖北）股份有限公司、东风汽车公司锻造厂、江苏太平洋精密锻造科技有限公司、东风汽车精工齿轮厂等企业合作，研究成功汽车中高压管接头等径三通多向闭式模锻工艺及多向闭式模锻模具、异径三通闭式挤压模锻及多连杆垂直可分凹模模具、传动轴万向节叉和滑动叉正向分流挤压闭式模锻工艺及圆锥自锁式垂直可分凹模模具、十字轴径向挤压闭式模锻工艺及水平可分凹模具，轿车直齿锥齿轮闭式冷锻工艺及具有合模力可调节的专用液压模架，并以此为基础，分析归纳出复杂零件在封闭模膛中的流动过程及成形规律，研制出多种专用模架和闭式模锻模具结构，推导出不同形状的零件闭式模锻成形力与合模力的计算公式。近十余年来，同湖北省三环集团黄石锻压设备有限公司合作，为满足闭式模锻对专用设备的需求，共同研制了单动、双动、三动、多向和多工位数控精锻液压机，并实现了YK34J型公称压力为5000～16000kN精锻液压机系列产品开发。

北京机电研究所谢谈、贾德伟等人研究了精密塑性成形技术在中国的发展现状，并介绍了致力于闭塞锻造成形工艺的厂家和研究单位及所做的工作^［9］。胡亚民等人研究了国内外闭塞锻造加工技术的现状，阐明了大力发展闭塞锻造（复动锻造）加工技术的可能性与必要性^［10］。重庆理工大学的张驰等人在论述闭塞锻造的原理及其在国内外发展概况的同时，就闭塞锻造在工业生产及汽车行业中的应用及其发展前景作了介绍和展望^［11］。林雪等人研究了精密锻造成形技术的发展概况及主要应用领域，并列举了一些工程应用实例来论述闭塞锻造成形工艺在我国的应用情况^［12］。

国内对于可分凹模闭式模锻即闭塞锻造的研究主要集中在对于齿轮类零件闭式模锻工艺及模具的研究，并取得了多项研究成果，有的成果已用于生产实践，其基本概况如下。

吉林大学的黄良驹、刘化民等人针对闭塞冷锻行星齿轮的晶粒尺寸、硬度变化、残余应力和位错密度的分布规律展开了研究。结果表明，采用闭塞冷锻工艺生产的行星齿轮弯曲强度和耐磨性获得了极大提高，硬化效果显著，其残余应力皆为压应力，有助于抑制工件开裂。

杨慎华、寇淑清等人采用Deform软件对捷达轿车差速器锥齿轮冷闭塞锻造成形过程进行了数值模拟，分析了成形过程中的金属流动充填规律以及力学量场分布情况，并设计了专用液压模架系统进行冷闭塞锻造工艺试验研究。结果表明，该工艺及数值模拟分析结果对轿车差速器锥齿轮冷闭塞锻造技术的工程应用具有重要意义^［13］。

梁继才、付沛福等人以闭塞模锻液压模架的设计为例，着重论述了闭塞模锻液压模架的结构形式、液压系统的设计和缸体结构的优化设计方法，并且进行了轿车等速万向节星形套闭塞模锻工艺试验。结果表明，所设计的模架强度、刚度好，工作稳定可靠^［14］。

山东大学的赵国群等人利用有限元数值模拟及相关的闭塞模具结构研究了直齿圆柱齿轮的精锻成形过程，并对齿轮的模数、齿数和高度等参数进行了分析。从分析结果可知：齿轮其他参数不变时，锻造成形力随模数和齿数的增加而增加，模数的变化对成形力的影响显著；在初始阶段，高度越小成形力越大；在填充终了阶段，成形力随高度的增加而稍有增加^［15］。(www.xing528.com)

王福祥、王者静等人针对弧齿锥齿轮开式模锻存在的问题，提出了其闭式模锻新工艺及其模具结构。该模具采用浮动凹模和浮动模芯新型模具结构，并进行了工艺试验。结果表明，该新工艺可显著降低锻造成形力和生产成本，提高了模具寿命和生产效率^［16］。

钱荣芳通过对精密齿轮的冷挤压成形方法及其过程进行分析，论述了应用闭式成形方法的齿轮成形，且对闭式成形模具结构、缓冲装置、液压系统等进行了阐述^［17］。

林雪等人采用有限元数值模拟的方法，以锥齿轮冷闭式锻造精密成形工艺为对象，研究了锥齿轮冷闭式锻造成形过程，得到了有效应力工况下模具弹性膨胀变形及锥齿轮锻件出模后弹性回复的变化规律，并运用反补偿法预先修正齿形凹模，进行了齿模电极的设计^［18］。

合肥工业大学的胡成亮等人针对冷闭塞锻造中直齿圆柱齿轮的尺寸精度、边角充填状况展开了研究。由于模具形状是成形中最重要的因素，因此设计了三种不同的模具外形方案。研究认为，径向流动速度是重要的评价指标，根据该指标选取了相对较好的设计方案。然后考虑了齿轮的复杂外形，对较好方案进行了三维模拟。模拟结果显示，边角填充得到改善，获得了良好外形的齿轮件。最后进行了对应的试验，对数值模拟和理论研究结果进行确认^［19］。

中国台湾国立高雄应用科技大学的C.C.Chang和W.L.Kuo对模数为0.4mm、齿数为12、带传动轴的微型铜制齿轮闭塞模锻过程中温度和晶粒细化的影响进行了研究。由于高温下进行试验的需要，开发了一套带加热设备的微锻系统。另外，采用等截面角形挤压和热处理将铜的平均晶粒尺寸控制在4～46μm。试验结果显示，提高成形温度和增强晶粒细化能改善材料流动性能，从而具备良好的齿形充填性能、更均匀的硬度分布和更光顺的轮齿外形^［20］。