牵引钩是一种球型拖车装置，中文名称有很多，比如牵引杆、牵引钩、球型拖车钩等。它是汽车拖车牵引装置之一，由固定支架、球型牵引钩和拖车电源模块组成。在工作时，牵引钩主要是用于拖车和承载其他携带物品，汽车运行中牵引钩会受到拉力、压力以及扭曲、弯曲和冲击力。由于存在冲击和交变载荷，对零件抗疲劳破坏的要求极高，因此，对牵引钩的硬度和冲击韧性的要求也就提高了，除了要防止疲劳破坏外，还应防止断裂和磨损等破坏。目前，牵引钩一般采用锻压工艺制造，零件材料为42CrMo，毛坯成型方式为热模锻。因为锻件的纤维组织与锻件外形要保持一致，金属流线要完整，所以，要保证零件具有良好的力学性能和较长的使用寿命。

      随着科技的发展和时代的进步，CAD、CAM、CAE 等技术在汽车和机械设计领域被广泛使用，设计由传统的二维模式向三维模式转变，牵引钩的形状也越来越复杂且畸形，图1为本文所述的球颈接臂隐形牵引钩。另外，人们对机器性能的要求也越来越高，从而要求牵引钩向高强韧性、高精度、高耐磨损、小体积、轻质量和多功能的方向发展。高效、优质地生产出这些结构复杂、畸形的牵引钩，对传统机械制造工艺提出了巨大的挑战。同时，结构复杂的异形件对锻造工艺也有了更高的要求，而且制造难度较大。在国内，生产牵引钩的企业很少，生产技术水平还处于摸索起步阶段。

      国内锻造件的生产是以生产形状简单而规则的低端锻件为主，对于复杂畸形锻件的生产，除了少数大型企业和外资企业拥有成熟的技术外，国际上也只是较大型的企业在这方面积累了成熟的经验。由于锻造过程中的能耗和污染过大，欧美采购成本比大陆要高，所以，内地企业基本上不具备成熟的生产复杂畸形锻件的能力。

    锻造行业的技术进步主要表现在新材料、新工艺和新设备的应用方面。新工艺应用有精密化和专业化的特点。所谓“精密化”，即广泛采用几净成形技术，通过新工艺的应用达到少切屑或无切屑的目的，比如轴类零件的楔横轧技术、辊锻技术，盘扁类零件的温锻成形技术、摆碾技术，叉类零件的多件、多模镗成形技术，复杂零件的粉末锻造成形技术等。所谓“专业化”，是就新工艺手段而言的，各种类型的零件制造相对专业化。新工艺的应用不仅节省了大量的材料，而且还提高了生产效率，提高了锻件内在和外在的质量。

     目前，复杂零件毛坯成形普遍采用的是“铸造”和“锻造”两种工艺，但是，铸件可能存在较多的缺陷，比如缩孔、气孔、夹杂物等，晶粒组织也不如锻件细密，而这些缺陷会降低其机械性能。锻造是通过向坯料施加压力来消除金属冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构的一种工艺。同时，由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能明显优于同样材料的铸件。经过热加工变形后，金属的变形和再结晶使原来粗大的枝晶和柱状晶粒变为晶粒较细、大小均匀的等轴再结晶组织，使钢锭内原有的偏析、疏松、气孔、夹渣等压实、焊合。

      总之，细化晶粒能够改变夹杂形态，锻合内部缺陷，消除结晶偏析，改变金属纤维流向等，使其组织变得更加紧密；制坯能保证金属纤维组织的连续性，使锻件的纤维组织与锻件外形保持一致，从而保证零件具有良好的力学性能和较长的使用寿命。

      国内模锻行业大多停留在平面分模或简单、规则的曲面分模层次。复杂零部件数模的建立、分模面和模具的设计等是国内锻造行业面临的几个重大难题。目前，UG 等软件的注塑模设计模块可以自动分模，但是，锻造模具的分模面和塑料模具、压铸模具的分型面有本质上的区别，前者为实体（具有一定厚度，锻造后切除飞边），后者为片体（厚度为零，不允许设计就预留飞边）。锻造时，毛坯材料的流向无法准确计算和预测，锻造分模面要便于编辑、修改。因此，一般要用模具制坯，多次锻造后校正，分模面的设计要根据锻坯的不同而进行多次设计，它不像铸造模或塑料模的设计，一个零件只需要创建一次分型面。

      对于锻模中的上、下两半模具，要重点考虑模具的强度，上、下模不能相互干涉，型槽要有较大的拔模斜度，要保证其有较长的使用寿命。在复杂异形牵引钩分模面的设计过程中，模仿塑胶模分型方式创建的分模面无法微调，甚至在锻件大头处无法建立，需要绘制辅助线段。因此，塑胶模分型面的创建方式不完全适用于锻模设计。

      复杂异形牵引钩是空间的曲线非对称结构，其锻模的分模（或称分型）不适用于传统的平面分模技术，其分型面是由多个斜面和曲面组合而成的，如图2所示。对这类锻件的分模要采用人工分模和自动分模相结合的方式，不断实践、校正，以得到最优的设计方案。在设计分型面时，要改变传统的二维表达方式，采用三维造型设计，应用UG 软件建立锻件真实的数学模型，针对三维模型应用UG 自带的自动分型面功能进行自动分型。得到初步的分型面后，根据锻造工艺的特殊性和实际加工条件，考虑锻模制造的可能性和可操作性，解决干涉和锻造不足等可能存在的问题，对分型面进行人为的调整和改进。根据分型面设计出符合锻造特点的锻模，含上模和下模。由于锻模表面非水平面，因此，当斜面倾斜角度较大时，需要设计模具限位，主要防止压力过大将锻件压薄，并限制其发生错移。同时，要考虑模具的利用价值，尽可能地减小两限位台的高度差。

      经过反复仿真验证后进行锻模的试制和加工。模具的上模和下模是特定的斜面，模具型腔为非均匀界面，因此，锻模的加工应采用数控加工中心自动编程加工的方式，将上模和下模型腔的3D数模导入UG的NC 模块中，采用UG 编程，保证加工后型腔和模具型腔相符。通过电火花对模具型腔部位加工后，由人工进行修配。

     异形牵引钩是由牵引式房车消费而兴起的，它是一种汽车的拖车牵引装置，安装在汽车的尾部，用于拖拽拖车、游艇、摩托车、房车、自行车架和行李箱等。在欧洲，大多数汽车都配有牵引装置，并且很多品牌的汽车出厂就带有牵引钩，同时，它也已经成为了汽车必不可少的部件，并形成了行业标准。由于结构的不规则性，致使异形牵引钩的制造工艺十分复杂。因此，此类复杂异形件的锻造应用条件是：企业具备成熟的CAD、CAM 应用技术，丰富的锻件生产工艺经验，锻件的生产设备，成熟的模具设计、制造技术，加工复杂产品的各类加工设备；企业通过汽车行业质量管理体系论证且具有控制汽车零件质量的管理经验。

参考文献：

［1］唐崇禹，张进.基于三维实体造型的锻造工艺设计方法［J］.机械工人，2004（12）：25-27.

［2］李德超，车奇楠，陈海鹏，等.端盖的精密锻造工艺研究［J］.热加工工艺，2013（05):132-134.

［3］杨金岭.基于UG NX 的锻造模具设计和制造技术［J］.模具技术，2008（05）：49-51.