具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1至图8描述本发明实施例的平衡肘自由锻的方法和平衡肘自由锻的辅助工装。

如图1所示，平衡肘1锻件包括第一本体部11、连接部12和第二本体部13，其中，第一本体部11与第二本体部13均与连接部12垂直设置，且方向相反。在自由锻工艺中，通常产品均为轴对称产品，锻造时，上下两个相对的平面同时号印、拔长。平衡肘1锻件为非轴对称产品，不能在上下两个相对的平面内同时号印，且第一本体部11和第二本体部13朝向不同，不能采用常规的锻造方法生产，故其生产难度较大。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，平衡肘自由锻的方法包括：制坯步骤01和成型步骤02。

具体来说，采用扁方坯料锻造出上表面具有第一凸台4和第二凸台5的坯料，其中，坯料的宽度尺寸满足平衡肘1连接部12的宽度尺寸，第一凸台4的高度大于平衡肘1第一本体部11的长度，第一凸台4的长度尺寸大于第一本体部11的直径尺寸，第一凸台4即为成型后的第一本体部11。第一凸台4与第二凸台5之间的坯料用于成型平衡肘1的连接部12，其长度尺寸应小于平衡肘1连接部12的长度，第二凸台5用于成型平衡肘1的第二弯折部，即第二本体部13与连接部12的连接处部分，坯料的剩余部分用于成型平衡肘1的第二本体部13。成型时，通过将第二凸台5弯折，可使第二本体部13与连接部12垂直设置，且与第一本体部11方向相反，进而成型该平衡肘1锻件。

坯料成型后，将坯料放置在下胎膜22上，其中第一凸台4由于不需要变形，放置在下胎膜22的外部，第二凸台5朝向下胎膜22的V形型腔，上胎膜21放置在第二凸台5相对的一面，上砧下压上胎膜21，上胎膜21向下运动，踩压第二凸台5向下运动，第二凸台5在向下运动过程中开始变形，金属朝向阻力小的地方流动，进而与下胎膜22的V形型腔相贴合，成型连接部12与第二本体部13连接处的第二弯折部。通过成型第二弯折部，可使第二本体部13与第一本体部11方向相反设置，进而成型该平衡肘1锻件。

在本发明的一个实施例中，上胎膜21可以为圆棒坯料，其在踩压坯料变形的过程中不易使坯料表面出现折叠。

本发明实施例提供的锻造方法适用于多种材质的平衡肘1锻件的生产，如碳钢、合金钢、模具钢以及钛合金。

本发明实施例提供的平衡肘自由锻的方法，使锻件整体成形，金属流线随型分布，锻件性能均匀性一致，显著提高了产品的内部质量。同时，较之采用板料加工成型，提高了材料利用率，锻件机加工余量较小，减少了机械加工时间，降低了生产成本。

在本发明的一个实施例中，平衡肘1锻件的材质为钛合金，其制坯工序具体包括：

由于钛合金坯料多为棒材，在制坯过程中，应先将棒材锻造成扁方形坯料2。如图3所示，根据体积不变的原则，计算锻造平衡肘1第一本体部11、连接部12和第二本体部13所需要的坯料尺寸，并采用号印刀3进行号印，号印前考虑号印后坯料拔长所造成的拉缩量，扁方形坯料2的厚度尺寸应大于平衡肘1第一本体部11的长度尺寸。扁方形坯料2的宽度尺寸应满足平衡肘1连接部12的宽度尺寸。号印时，在扁方形坯料2的一面号印。

进一步地，在本发明的一个实施例中，制坯工序还包括：号印后，沿压印拔长扁方形坯料2的一端，并根据体积不变的原则计算平衡肘1连接部12和第二本体部13所需要的坯料尺寸，并在扁方形坯料2拔长后的一段上再次号印，此次号印，需号印两刀，两个压印之间的坯料用于成型第二凸台5。具体来说，第一本体部11与第一个压印之间的坯料用于成型平衡肘1的连接部12，两个压印之间的坯料用于成型平衡肘1的第二弯折部，第二个压印之后的坯料用于成型平衡肘1的第二本体部13。

如图4和图5所示，在本发明的实施例中，制坯工序还包括：将号印后的坯料拔长，并精整。使其第一凸台4的高度尺寸大于平衡肘1第一本体部11的长度尺寸，使第一凸台4的宽度和长度尺寸大于第一本体部11的直径尺寸，也即精整后的坯料，第一凸台4即为平衡肘1的第一本体部11。第一凸台4至第二凸台5之间的坯料其宽度和厚度尺寸大于平衡肘1连接部12的宽度和厚度尺寸，其长度尺寸小于平衡肘1连接部12的长度尺寸。第二凸台5后的坯料其长度尺寸大于第二本体部13的长度，其宽度尺寸和厚度尺寸大于第二本体部13的直径尺寸，该部分坯料在第二弯折部成型后，即为平衡肘1的第二本体部13。

在本发明的一个实施例中，成型工序具体包括：

如图5和图6所示，将精整后的坯料放置在下胎膜22上，其中第一凸台4放置在下胎膜22的外部，第二凸台5朝向下胎膜22的V形型腔，上胎膜21放置在第二凸台5的相对一面上，且上胎膜21的中心线与第二凸台5的中心对齐，上砧下压上胎膜21向下运动，第二凸台5在向下运动的过程中产生形变，逐渐与下胎膜22的V形型腔相贴合。在第二凸台5向下运动的过程中，第二凸台5后的坯料沿着V形型腔弯折，当第二凸台5与V形型腔相贴合时，第二本体部13成型，此时第二本体部13与连接部12垂直。

在本发明的一个实施例中，平衡肘1的材质为钛合金，其加热温度为相变点以下20-60℃，可选地，为960-980℃。其高温保温时间根据其截面尺寸按照0.3-0.8min/mm计算。在本发明的一个实施例中，由于在制坯工序，主要采用拔长工序，所需压机施力较小，可采用25MN(兆牛)的压机进行制坯工序，较之模锻成型平衡肘锻件，本发明实施例提供的自由锻方法所需设备生产能力小，优化了设备的使用能力。

在本发明的一个实施例中，由于钛合金强度高，在锻造过程中极易产生裂纹。每火次锻造后均需对坯料表面的裂纹进行打磨、清理，以免裂纹在下道工序时延伸，造成产品报废。

进一步地，由于钛合金延展性好，黏性强，在成型工序中，为防止成型后的锻件不好脱模，可在锻造前，在下胎膜22的V形型腔和上胎膜21的表面涂覆石墨，以增强润滑。

以下以钛合金平衡肘1的锻造过程为例，详细说明本发明实施例提供的平衡肘自由锻的方法。

首先，将钛合金棒料在电炉中加热，加热温度为960-980℃，保温时间按照钛合金棒料的直径乘以系数进行计算。

高温保温充分后，棒料出炉锻造，在25MN压机上将钛合金棒料锻造成扁方形坯料2，坯料冷却后打磨去除扁方形坯料2的表面缺陷，然后进炉加热。

扁方形坯料2出炉后采用号印刀3进行号印，拔长扁方形坯料2的一端，成型第一凸台4，然后在拔长的一端上继续号印、拔长，成型第二凸台5，并精整坯料尺寸。在此过程中，如无法一火次成型坯料，则在每火次锻造完成后均需去除坯料表面的裂纹，然后再进炉加热。

坯料制备好后，打磨去除坯料的表面缺陷，然后进炉加热。

高温保温充足后，将坯料放置在下胎膜22上，其中第一凸台4放置在下胎膜22的外部，第二凸台5朝向下胎膜22的V形型腔，上胎膜21放置在第二凸台5的相对一面上，且上胎膜21的中心线与第二凸台5的中心对齐，上砧下压上胎膜21向下运动，第二凸台5在向下运动的过程中产生形变，逐渐与下胎膜22的V形型腔相贴合。在第二凸台5向下运动的过程中，第二凸台5后的坯料沿着V形型腔弯折，当第二凸台5与V形型腔相贴合时，第二本体部13成型，此时第二本体部13与连接部12垂直，成型平衡肘1锻件。

如图7和图8所示，本发明实施例还提供了一种平衡肘自由锻的辅助工装，包括：上胎膜21和下胎膜22。具体来说，上胎膜21为圆棒，下胎膜22的上表面形成有V形型腔，该V形型腔的角度与平衡肘1第二弯折部的角度相匹配。

具体来说，当第二本体部13与连接部12所形成的角度为90°时，V形型腔的角度为90°，当第二弯折部的角度为其他角度时，V形型腔的角度与该角度相等。此时，平衡肘1锻件成型后，因第一弯折部即第一本体部11与连接部12之间的角度为90°，需要采用其他工序将第一本体部11与连接部12之间的角度进行相应的调整。

进一步地，V形型腔的底部具有较大的圆弧过渡，以减小第二凸台5变形时的阻力。

进一步地，在本发明的一个实施例中，下胎膜22上表面的一端倒圆角处理。在成型平衡肘1时，坯料的第一凸台4放置在下胎膜22的外部，具体来说，坯料的第一凸台4放置在下胎膜22圆角倒角的一端，以免坯料在变形过程中，端面的尖角部位将坯料表面压伤，导致产品报废。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上胎膜21的尺寸与第二凸台5的宽度尺寸相匹配。若上胎膜21的尺寸比第二凸台5的宽度尺寸小很多，则在成型过程中，容易出现在第二凸台5变形的过程中，上胎膜21压入第二凸台5中；若上胎膜21的尺寸比第二凸台5的宽度尺寸大很多，则在成型过程中，容易出现第二凸台5无法与V形型腔贴合的问题。

本发明实施例提供的平衡肘自由锻的辅助工装，通过在自由锻过程中辅助使用上、下胎膜，简化了锻造工艺，降低了生产难度，降低了工人的劳动强度。同时，相较于精密模锻，辅助工装制造简单、生产成本低，对设备的生产能力要求低，适用性强。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。