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摘要：敘述了精密鍛造的優點，提出使用碟形彈簧實現浮動模具工藝。介紹了碟形彈簧的組合方式，并給出設計實例。
關鍵詞：碟形彈簧；精密鍛造

一、概述

鍛造是機械制造的基礎技術，隨著機械工業的迅速發展，模鍛件的應用越來越廣泛，鍛件生產向著高精化、高質量、多品種、低消耗、低成本的方向發展［1，2，4］。

精密鍛造采用可分凹模閉式擠壓成形，模具先閉合成封閉空間，同時對閉合凹模施加足夠強大的壓模力，然后由一個或多個沖頭(單向或多向)對金屬坯料進行擠壓成形。這種方法通過一次成形即可獲得復雜形狀的高精度鍛件，目前在世界各國的應用非常廣泛［1］。通過先進的工藝設備、檢測手段相配合，已形成了優質高效低耗的精密成形單元或系統，并普遍取代了傳統的成形工藝與設備。

國內目前雙動壓力機較少，必須改造模具以實現浮動模具工藝，采用碟形彈簧是方法之一。

二、碟形彈簧的負荷

在金屬變形中，壓力機施加的總變形抗力P總等于坯料變形吸收的變形抗力P變與張模力P張(碟形彈簧承受的反抗力P彈)之和(圖1)。即：

P總＝P變+P張(P彈)(1)
P變＝p×A凸(2)
P張＝p×(A投-A凸)(3)

式中p——單位擠壓力
A凸——凸模工作投影面積
A投——制件(包括連皮)最大投影面積

(1)下模在B處分凸凹模，φ36.5mm為凸模直徑，則坯料變形力為1250KN，分模力為1350KN，碟簧(n,i)＝(6,6),Ho＝211.8mm；

(2)下模在A處分凸凹模，僅側鼓投影面積為凹模承載面積，凸模作成鑲塊式，則坯料變形力為2100KN，分模力為500KN，碟簧(n,i)＝(2，6)，Ho＝94.1mm。

不難看出，方案(1)模具較為簡單，但碟形彈簧承載較大，尺寸大，工作空間緊張。方案(2)模具較為復雜，而彈簧負載小，尺寸減小很多，性能較穩定。如果零件批量較大，方案(2)是較優的。

碟形彈簧的設計與模具尺寸選擇關系密切。合理地選擇分模面、凸模最大投影面積等參數將使碟形彈簧的設計最優化。

五、結束語

碟形彈簧的使用可以較為簡單地實現浮動模具工藝，但在設計與使用中要注意以下幾點：

(1)碟形彈簧承載能力較剛性結構與液壓結構為小，故適用于小截面制件的制造。
(2)碟形彈簧在動載作用下，易產生塑性變形，性能穩定性較剛性結構與液壓結構差，故適用于小批量制件或精度要求不高制件的制造。
(3)碟形彈簧的設計應與凸、凹模設計緊密聯系。在盡可能的情況下，增加坯料變形力(增大模具剛性結構投影面積)，減小模具浮動部分的面積，從而減小碟形彈簧承載。這對減小碟形彈簧尺寸有較明顯效果。
(4)因壓力機閉合高度有限，應根據工作臺面尺寸選取大且高度小的碟形彈簧組合。
(5)碟形彈簧的承載實現與行程實現應一致，理論上最大變形時的承載能力與實際許可變形時的承載能力，兩者是不一致的。
(6)強度校核時，應用實際最大變形量fmax，而不是預壓變形量；
(7)獲得碟形彈簧參數后，還應與實測(或計算機模擬)所得張模力曲線相比較，以期在變形的各個階段都能實現封閉。

參考文獻
［1］皇甫驊.先進制造技術和精密成形技術.第5回中日精密鍛造シンポジウム論文集，西安，1996：1～4
［2］Tomiyama Makoto.Fully enclosed die forge of a cross.第三回中日冷間鍛造學術座談會論文集，北京，1990：91～94
［3］張英會.彈簧.北京：機械工業出版社，1982.
［4］夏巨諶.閉式模鍛.北京：機械工業出版社，1993.
［5］賈德偉.單、雙向通用浮動閉式精鍛模具.鍛壓技術，1991，16(1)：43～46 (end)