在模鍛時(shí)，鍛造毛坯在一級或者多級鍛模中被鍛造成具有一定幾何形狀的產(chǎn)品。對于細長(cháng)鍛件（即鍛造工件的長(cháng)度尺寸明顯的大于其橫截面尺寸的工件）在鍛造時(shí)通常都包括毛坯質(zhì)量的預先重新分布、橫截面成型和最終成型等若干個(gè)鍛造步驟。在傳統的成型鍛造中，多余的材料通常都會(huì )成為鍛件的毛邊，需要在終鍛前去除這些毛邊。
近幾年，鋼材的熱鍛造成形加工工藝有了很大的發(fā)展和變化。除了新的鍛造模具和鍛造設備以外，鍛造工藝的改進(jìn)還表現在經(jīng)濟性和鍛造質(zhì)量的提高上。其中，無(wú)毛邊鍛造的意義也顯得越來(lái)越重要。
精密鍛造是一種替代傳統復雜幾何形狀工件鍛造的經(jīng)濟型技術(shù)。例如連桿類(lèi)工件，若不采用精密鍛造則需要進(jìn)行復雜的機械加工才能達到精密鍛造的效果。而利用精密鍛造，則可以經(jīng)濟的實(shí)現IT8~IT10級的公差。由于無(wú)毛邊精密鍛造不會(huì )出現毛邊，因此省略的不僅是鍛造時(shí)的去毛邊工序，而且還節約了鍛造毛邊所占用的金屬材料。而要做到這些的前提條件是：與鍛造零件相適應的鍛造生產(chǎn)過(guò)程。這個(gè)過(guò)程包括：與工件質(zhì)量準確一致的質(zhì)量預成形（如楔橫軋）、在封閉的鍛模中墩粗、得到預想的橫截面尺寸、以及最終的精密鍛造。
而成形較小、尺寸準確、體積恒定的鍛模毛坯是正常無(wú)毛邊模鍛的基礎。對于大多數的鋼制模鍛工件，鍛造毛坯通常是由鋼棒下料設備下料。與鋸割相比較，這種剪式鋼棒剪切設備具有高速、高精度的特點(diǎn)，并且由于省略了鋸縫則具有很高的材料利用率。
為了保證剪切下料時(shí)的準確性，需要在鋼棒剪切機的輔助設備中對下料后的毛坯質(zhì)量和體積進(jìn)行復查，并對生產(chǎn)工藝參數，如剪的縫隙尺寸和剪裁速度等進(jìn)行調整。只有毛坯的剪切面更加平整，與鋼棒軸線(xiàn)更加垂直時(shí)，才會(huì )有更加好的毛坯裁剪質(zhì)量。在剪裁刀口處的激振器（圖1）能夠同時(shí)對剪裁面的多個(gè)工藝參數進(jìn)行改進(jìn)。除了提高剪裁面的表面質(zhì)量之外，它還將剪裁時(shí)棒料剪切面的傾斜角度減少到了1以?xún)?，減少表面的波浪。這種帶有激振器的剪裁設備尤其適合于剪裁那些要求平直，或剪切面沒(méi)有缺陷的鍛造毛坯。因此，在無(wú)毛邊的精密鍛造中，使用這種裁剪設備是最理想的。
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圖1 鋼棒裁剪機的工作原理
在IPH進(jìn)行的一個(gè)研究項目中，就剪裁刀具激振器對剪裁結果的影響進(jìn)行了試驗（圖2）。試驗的目的是，聽(tīng)覺(jué)范圍內的低頻振動(dòng)對剪裁面質(zhì)量提高的影響，以及剪裁面質(zhì)量提高的原因分析。為了達到這一目的，對激振器各種不同的可能性進(jìn)行了試驗分析，使用了壓電激振、液壓激振和機械震動(dòng)等各種激振方法。
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圖2 利用激振裝置提高鋼棒裁剪橫截面的質(zhì)量
在前期試驗中，利用液壓激振方法進(jìn)行的裁剪刀具激振試驗指出：通過(guò)液壓激振器可以達到提高棒料裁剪截面質(zhì)量的目的。這種改進(jìn)進(jìn)一步提高了截面鍛造質(zhì)量。
在提高鋼棒裁剪斷面質(zhì)量的措施中，裁剪間隙的調整起著(zhù)決定性的作用。裁剪間隙指的是鋼棒裁剪機兩刀口之間的水平距離。剪裁間隙的調節與剪裁機床的剛性、鋼棒的直徑和被剪裁原材料的摩擦學(xué)特性有著(zhù)極大的關(guān)系。剪裁間隙影響最大的是橫截面的平面度和剪裁面與工件軸線(xiàn)的角度。在裁剪過(guò)程中，剪裁間隙的增大將會(huì )導致切斷面的平面度變差。剪裁機床的剛性對剪裁間隙增大的影響至今還沒(méi)有進(jìn)行檢驗。
在與漢諾威大學(xué)萊布尼茲成形加工技術(shù)和成形加工設備研究所（IFUM）共同進(jìn)行的研究項目中，IPH對采集到的數據進(jìn)行了嚴格的檢測，對能夠得到平整采集橫截面的剪裁間隙進(jìn)行了數字化分析，從而總結出一套檢測液壓激振鋼棒裁剪機合適剪裁間隙的方法。下一步，將經(jīng)過(guò)驗證使其成為一個(gè)專(zhuān)用模塊設備，并投放市場(chǎng)。對于其他液壓激振的鋼棒裁剪機，將研制一種通用的設備模塊，再進(jìn)行實(shí)際的剪裁驗證。在整個(gè)試驗過(guò)程中，研究工作得到了兩家著(zhù)名鋼棒裁剪機生產(chǎn)廠(chǎng)家的幫助和支持。由于總結出了剪裁縫隙擴展的一般規律，如果有可能今后還將對液壓激振鋼棒裁剪機的間隙進(jìn)行計算，使得刀口間隙的調整工作更加簡(jiǎn)單，使用效果更好。
