近年來隨著汽車行業(yè)迅速發(fā)展，對輕型車轉向彎臂這種形狀復雜的鍛件在尺寸精度、內在和表面質量等方面的要求越來越嚴格，合理設計轉向彎臂成形工藝及模具結構成為解決這些問題的關鍵。結合我公司的生產需要，制訂出輥鍛制坯+摩擦壓力機模鍛的復合工藝為：下料→中頻感應加熱→輥鍛制坯→彎曲→鍛造→切邊→校正→熱處理，針對不同的轉向彎臂設計出合理的輥鍛工藝和終鍛模具設計成為研究重點。

輥鍛數(shù)值模擬及結果分析。輥鍛過程中金屬變形十分復雜，目前對金屬變形規(guī)律主要還是來自經驗積累，需要反復調整設計和調試?，F(xiàn)有公式基本都是經驗公式，無法為輥鍛提供準確的計算方法和結果。在工藝調試過程中，多次修改是不可避免的。因此，對輥鍛成形過程進行有限元模擬，從而來指導整個輥鍛模具的設計是十分必要的，這樣可以節(jié)省許多調試時間，同時也可以節(jié)約生產成本。采用有限元模擬軟件DEFORM對輥鍛過程進行數(shù)值模擬，分析輥鍛過程中的金屬流動規(guī)律、應力場、應變場、溫度場和模具載荷的分布等信息，從而考察輥鍛過程的設計參數(shù)對金屬變形規(guī)律的影響，并為優(yōu)化模具設計參數(shù)提供依據(jù)。

（1）輥鍛模間隙的合理選擇模具間隙是影響制坯質量的重要因素，也會導致坯料彎曲。模具間隙過大，坯料不能得到較好的限位，輥鍛過程中會發(fā)生坯料與模具不接觸的狀況，從而影響坯料成形質量；模具間隙過小，則坯料所受變形力的不均勻性也會增大，從而使坯料金屬變形時流動不均勻，這些都會導致輥鍛時彎曲現(xiàn)象的發(fā)生，輥鍛模間隙越小，坯料彎曲的程度越大。因此，選擇合理的模具間隙是得到截面滿足生產要求的輥鍛件的重要保證，也是防止坯料在輥鍛過程中出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象的重要因素。

（2）轉向彎臂制坯輥鍛模具設計 輥鍛變形的實質就是坯料的延伸變形過程，較錘上拔長具有明顯的優(yōu)勢，輥鍛制坯的任務是采用輥鍛工藝鍛制供模鍛用毛坯。采用輥鍛工藝對坯料進行各部分金屬的重新分配比錘上鍛造生產效率要高，勞動條件好，節(jié)材效果明顯，具有良好的經濟效益。

確定各工步的槽系后在輥鍛模具設計中需要考慮前滑值對零件影響。輥鍛時模具要承受著較大的壓力，同時又是在反復加熱和冷卻的條件下工作的，模具受熱溫度可達300～500℃。模具內部存在著交變應力的作用，很容易形成熱疲勞裂紋、龜裂等，故要求模具鋼的硬度較高，否則模塊會產生壓塌變形，型槽表面具有較高的硬度和耐磨性，輥出的毛坯達不到輥鍛件的要求，模具的壽命也會降低。

（3）模鍛成形數(shù)值模擬 數(shù)值模擬為實際生產提供了良好的指導作用，但仍需要采用實際生產試驗來驗證模擬結果的可靠性。經生產實際驗證，改進后同樣的模具結構，同樣的模具材料和熱處理工藝，每副模具的平均壽命達到5960件，是改進前的三倍。原因是：材料在輥鍛時金屬得以重新分配，減少了金屬在終鍛型腔的流動。下料毛坯尺寸減小，在終鍛時形成的飛邊小，減少了金屬向飛邊流動。按照塑性成形規(guī)律，金屬在流向飛邊時溫度低，飛邊橋部厚度小，流動阻力急劇增大，此時是模具產生磨損的主要時段，最終造成模具壽命低。終鍛時形成的飛邊小，成形力小，模具承受的打擊力小，模具壽命提高。工藝改進還帶來了附加的效益，一方面，由于坯料下料長度的減小，縮短了中頻加熱的時間，提高了生產效率，節(jié)約了電能；另一方面，設備噸位的減小，也減低了能耗，實現(xiàn)了節(jié)能減排的社會效益。