采用传统闭式热精锻工艺制出的锻件不产生横向飞边，但其仅适用于形状简单的回转体锻件；传统开式精锻适用于任何形状的锻件，但精锻时锻件沿分模面产生一圈横向飞边，且随着锻件复杂程度的增加，飞边金属消耗增加，通常飞边金属体积与锻件自身体积之比高达15%～50%，甚至更高。作者开发的小飞边热精锻技术综合了这两种精锻技术的优点，不仅适用于各种形状的锻件精锻成形，而且飞边金属消耗仅为传统开式精锻时的40%～50%，且锻件越复杂其效果越好。

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概况

近年来，我国模锻件产量一直保持在每年1100万吨以上，且逐年增长。图1为2015年国际锻造联盟各地区产品份额占比。我国在2017年锻件产量达到1203万吨，为世界锻件生产第一大国，但精密锻件仅占模锻件总量的9%左右。日本和德国的模锻件年产量均不足我国的1/3，但日本的精锻件产量占整个模锻件产量的36%，德国的精锻件产量占模锻件产量的37%，这导致两国的模锻件产量虽然远不及我国，但其经济效益却远高于我国。

图1 2015年国际锻造联盟各地区产品份额占比

自20世纪90年代中期以来，我国冷、温、热精锻成形工艺取得了较为长足的进步，其代表性成果有轿车差速器行星轮和半轴齿轮冷精锻，载重汽车差速器行星齿轮和半轴齿轮及轿车等速万向节三销滑套与钟形罩温精锻，自动变速器结合齿轮热精锻 冷精整，饼盘齿轮坯无飞边闭式精锻，动车钩尾框整体复合精锻等。本文在介绍小飞边精锻成形理论的基础上，探究了小飞边精锻技术的应用。

小飞边精锻成形理论

飞边桥部尺寸对应力状态的影响

模锻时沿锻件分模面周围形成一圈薄而平的飞边，所以也称为平面薄飞边或小飞边精锻成形。飞边桥部尺寸对模膛内应力状态及金属流动情况的影响如图2所示。当飞边桥部宽度b3＞b2＞b1时，则型槽中心的最大压应力σz3max＞σz2max＞σz1max，径向应力σr的变化情况与此相似。飞边桥部厚度h（或飞边槽桥部高度）不同，模膛内压应力σz也将发生变化。

图2飞边桥宽对模膛内应力状态的影响

当桥部高度h1＞h2＞h3时，模膛中压应力的变化情况与飞边宽度b变化情况相同。以上说明，随着飞边槽桥部高度的减小或宽度的增大，终锻成形时模膛内的三向压应力愈大，愈有助于金属纵向流动使锻件充满成形。

飞边桥部尺寸同飞边金属体积的关系

图3为常用的飞边槽结构，图4为飞边桥部宽高比b/h分别与飞边金属体积V飞（曲线1）和模锻成形力P（曲线2）的关系曲线。可以看出，随着飞边桥部宽高比b/h的增加，飞边金属体积减小（曲线1）而模锻成形力增大（曲线2）；当4<b/h<6时，曲线1和曲线2相交，在交点处的b/h为最佳值。

图4成形力P与飞边金属体积V飞同飞边桥尺寸b/h的关系曲线

小飞边槽的优化设计

基于上述分析，可以取消传统开式模锻终锻模膛上飞边槽的仓部，设计成只有桥部的飞边槽新结构，如图5所示。桥部高度h仍按上述设计方法确定，宽度b1取为高度h的6～8倍，即b1=(6～8)×h。经工艺试验和生产实践表明，当锻件上实际飞边宽高比b/h≥6时，虽然模锻成形力P有所增大，但飞边金属体积V飞可减少约60%，有效提高了材料利用率。通过坯料尺寸和体积偏差的控制，完全可控制模锻时锻件上的飞边尺寸，使其符合设计要求。