{生产工艺技术}王新
云夏巨谌汽车飞轮盘
冲锻成形工艺研究
汽车飞轮盘冲锻成形工艺研究*
华中科技大学王新云罗文涛夏巨谌胡国安
摘要
飞轮盘为大尺寸且壁厚有变化的零件，采用传统切削加工方式，材料利用率
极低。采用冲锻成形新工艺成形该零件，并借助有限元模拟软件 DEFORM-2D ，对
成形过程和模具参数进行了优化。为成形零件 R5 内圆角，设计了两阶段成形工
艺路线，即预成形时采用大半径圆角凸模拉深并利用镦粗凸模镦粗侧壁，终成形
时将拉深凸模换为R5 圆角的凸模并将零件镦粗到要求尺寸。模拟结果显示成形
良好，为实际生产提供了理论依据。
关键词：冲锻成形；飞轮盘；增厚；数值模拟
Aninvestigationofstamping-forgingprocessforcarflywh
eelpanel
Abstract
Flywheelpanelisapartwithlargesizeandthickness-difference.Theutili
zationratioofmaterialsisratherlowwhenapplyingthetraditionalcuttingmet
hods.Thispaperproposedanewstamping-forgingprocess.Theformingprocessan
dmoldparameterswereoptimizedutilizingDEFORM-2D.Inordertoshapetheinner
filletofR5,aformingprocesswithtwo-stepwasdesigned.Adrawing-punchwithb
iggerfilletdrewthebilletandanupsetting-punchpressedthewallfirst,andth
enthedrawing-punchwasreplacedwithanotheronewhichhadafilletofR5andthew
allwaspresseduntilreachingthesizerequirements.Theresultsarewellshownt
hatitcouldprovideatheoreticalbasistothepracticalindustrialproduction.
Keywords:stamping-forgingprocess;flywheelpanel;thickeningnumerica
lsimulation
1 引言
随着制造技术的日益进步，在塑性成形领域，为节约材料和能源，减少加工
难度和加工工序，提高零件的加工精度，要求少、无余量成形（即近/净成形）
的呼声日益高涨。在当代工业特别是在汽车工业中，出现了大量的尺寸较大且壁
厚有变化的零件。这些零件采用传统的冲压或者锻造方法都很难成形；而采用切
削加工方式，则材料利用率极低。基于冲压和锻造的特点，研究人员提出了采用
*国家自然科学基金资助项目
冲锻成形新工艺的方法。
冲锻成形工艺是以板材（或者管材）为坯料，通过冲压工艺成形出中空形状，
并在该工序中储备足够的金属，再采用锻造工艺，对特定部位压缩增厚，以达到
要求厚度。采用该工艺成形的零件不仅能满足尺寸要求，而且力学性能良好，材
料利用率高，成形速度较快，避免了采用各种传统方法加工所产生的一系列问题
[1] 。图1 为冲锻成形与焊接成形过程的比较示意图。
近年出现了一些利用板坯料进行锻造的研究[2~5] ，但均只是采用了板坯料来
进行锻造，与本文提出的先拉深空间形状后增厚局部的冲锻成形工艺有所不同。
本文结合冲锻成形新技术的研究，借助有限元模拟软件 DEFORM-2D ，对飞轮
盘成形工艺过程进行了模拟，分析了坯料的金属流动特征，对模具工艺参数进行
了优化，为实际生产提供了理论依据。
2 工艺分析
汽车飞轮盘锻件图如图 2 所示，其材料为 45 钢，主要特点是侧壁厚度大于
底部厚度。其整体尺寸较大，而角部内外圆角尺寸较小，分别为 R5 和 R2.5 。采
用冲锻成形工艺成形该零件，可选用圆形坯料，先拉深成为浅圆桶形，然后镦粗
其侧壁，最终得到所需盘形锻件。成形模具示意图如图 3 所示。
图 1 冲锻成形与焊接成形的比较
a)与 c)为冲压后焊接成形；b)与 d)为冲压锻造整体成形
图2 锻件剖面图
图3 冲锻成形模具示意图
根据锻件尺寸，选取 10mm 厚的钢板作为坯料。为减小成形力，可在坯
