CN114289658B - 一种铝合金铸锻的复合成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铝合金铸锻的复合成形方法，依次包括有以下步骤：1)设计初始锻坯；2)锻坯优化：调节初始锻坯的截面形状；3)重力铸造：将铝合金进行熔炼，通过重力铸造模具铸出锻坯；4)一次模锻：将锻坯加热至始锻温度，设置锻造工艺参数，放入锻造模具中最终成形；5)热处理强化：将锻件进行固溶热处理与时效热处理。保证锻件锻透性以及性能提高的同时，缩短了工艺流程。

Description

一种铝合金铸锻的复合成形方法

技术领域

本发明属于金属精密成形领域，具体涉及一种铝合金铸锻的复合成形方法。

背景技术

目前汽车轻量化铝合金零件，例如汽车控制臂与转向节，主要有铸造成形和锻造成形两种方法。铸造成形性能普遍偏低，而锻造控制臂虽然性能高，但锻造制坯工步多，需要楔横轧、辊锻制坯，对于叉类锻件还要进行弯曲，一些头部较大的甚至还要进行聚料，而锻造阶段一般需要预锻和终锻两步完成，因此造成锻坯形状灵活性低、锻造流程多、生产周期长及成本高的缺点。

目前出现了一种铝合金铸锻复合成形工艺，这种工艺采用铸造成形代替原来的众多的制坯工步进行制坯，然后利用锻造进行最终成形，具有工艺流程短、生产效率高及制造成本低的优点。如专利号为ZL201410632333.6的中国发明专利《一种金属液态波动高压铸锻一次成型方法》及专利申请号为CN 202110333288.4的中国发明专利申请《一种轻合金真空高压铸造柔性加载铸锻复合成形装置及其使用方法》都是采用压铸锻造一次成型，即金属为液态或半固态时进行锻造，虽然免去了切除铸件浇注系统及锻坯冷却后重新加热的工序，但是变形量小，难以大量消除铸造疏松、缩孔、气孔等缺陷，金属流线不好，其性能虽然高于普通铸件，但仍低于锻件性能。而且方法中需要用到特种或专用设备，对整合利用现有大多数普通铸造与锻造设备不利。

又如专利号为ZL200910024715.X的发明专利《一种铝合金连杆铸锻联合工艺》以及专利申请号为CN201910861540.1的发明专利申请《高强度高塑性铸锻复合铝合金及构件制备方法》采用的是先将锻坯铸造成形，再进一步进行锻造，采用这种方案，锻造变形量较大，金属流线较好，疏松、缩孔等铸造缺陷的消除也得到提高，但由于锻造过程为一次加压完成，而且锻坯设计简单或直接采用圆柱形铸锭，不利于金属的锻造过程中的变形流动，使得变形锻透性不佳，微观缺陷仍较多，影响力学性能。针对锻透性不佳的缺点，专利号为ZL201610903093.8的中国发明专利《一种铝合金锻件振动铸锻复合成形方法》采用“挤压铸造-振动模锻”的方案，快速打击逐渐变形改善了锻件的锻透性，但挤压铸造对铸造设备要求较高，振动模锻也会增加锻模开裂的可能性，降低模具的使用寿命。

因此，需要对铝合金铸锻方法作进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的现状，提供一种在保证锻件锻透性以及提高抗拉强度的同时省去传统预锻工序以达到缩短工序目的的铝合金铸锻的复合成形方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种铝合金铸锻的复合成形方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：

1)设计初始锻坯；

2)锻坯优化：调节初始锻坯的截面形状；

3)重力铸造：将铝合金进行熔炼，通过重力铸造模具铸出锻坯；

4)一次模锻：将锻坯加热至始锻温度，设置锻造工艺参数，放入锻造模具中最终成形；

5)热处理强化：将锻件进行固溶热处理与时效热处理。

优选地，在步骤3)中，熔炼温度为700℃～760℃，浇注温度为680℃～730℃。获得组织致密，没有冷隔、缩孔等铸造缺陷的坯料，为锻造做组织准备。

优选地，在步骤4)中，始锻温度为475℃～485℃，锻造模具包括上模和位于上模之下的下模，锻坯位于上模和下模之间，锻造工艺参数：上模的运动速度为10mm/s～20mm/s，锻造模具的预热温度为280℃～350℃，锻造温度控制在420℃～500℃。使得金属成形过程中保持良好的塑形变形能力，变形均匀获得没有折叠、紊流等成形缺陷及晶粒细小均匀的锻造组织。

优选地，在步骤5)中，固溶热处理的固溶温度为520℃～540℃，固溶时间为1h～3h，冷却方式采用水淬；时效热处理的时效温度为170℃～180℃，时效时间为6h～8h，冷却方式采用空冷。使得锻件的强度、韧性及塑形等力学性能进一步得到提高。

为了保证锻坯有足够的变形量以及高仿形性，使在锻造过程中能消除疏松、缩孔等铸造缺陷以及能在一次模锻成形后不产生成形缺陷，在步骤1)中，设计初始锻坯采用以下步骤：

1.1)锻件设计：根据零件图要求设计要求并考虑考虑分模面、拔模斜度、加工余量、余块添加、内外圆角、冲孔连皮，首先设计出锻件图，并在三维软件中进行建模；

1.2)锻坯截面积计算：锻件中间面垂直于分模面，并将锻件分为两个部分，锻件沿中间面呈对称或者非对称形式，若锻件呈对称形式，两个部分中的一个部分采用下述步骤；若锻件采用非对称形式，则两个部分分别采用下述步骤；

根据锻件长度大小，沿着锻件的长度方向每隔一固定距离选取一个横截面，在面积突变处、最大截面处和最小截面处添加截面位置，会得到n个横截面，并用三维软件对各截面积进行测量，然后利用如下公式计算出锻坯各截面处截面积：F_i坯＝F_i锻+2ηF_i边i＝1，2，3…，n；其中，第/>个截面的锻坯截面积，单位为mm²；/>锻件上第/>个截面的面积，单位为mm²；/>锻件上第/>个截面处毛边的截面积，单位为mm²；η：充满系数，η为0.3～0.8；

1.3)等截面积圆柱形毛坯换算：根据步骤1.2)求出的锻坯的各个横截面积，利用面积相等，将锻坯各截面换算为等面积的圆面，利用如下公式计算出各圆面的半径：其中，/>半：第/>个截面的等面积圆半径，单位为mm；坯：第/>个截面的锻坯截面积，单位为mm²；这样将锻坯换算为沿着长度方向具有不同半径的圆柱锻坯，然后根据半径的不同将此圆柱锻坯划分为N个部分，划分方法为满足下列条件之一的应当划分一个部分，a，沿长度方向，若圆柱锻坯中某部分内各半径相差<5％且长度占整个锻坯长度>10％；b，若半径超相邻部分半径15％以上；c，若长度占整个锻坯长度10％且具有抛物线线型的划为一个区域；经上述方法划分的部分，若相邻两个部分各个横截面的平均半径随其长度变化曲线相对第一半径呈上下对称，为了过渡光滑，两个部分的平均半径d_均半可取该第一半径；然后对其他各部分进行多项式曲线拟合，求出各部分的曲线函数f_j函，最后利用积分面积相等，计算出各部分的平均半径d_j均半，即其中，j始：第j部分开始位置；j终：第j部分终止位置；d_j均半：第j部分平均半径；f_j函：第j部分拟合曲线函数；

1.4)锻件加深深度计算：对于步骤1.3)划分出的N个部分，利用各部分截面面积F_i坯，计算出各部分的平均截面积F_j均坯；测量各部分横截面与分模面相交的交线的平均长度或宽度，作为各部分的平均宽度B_j均宽；根据d_j均半计算出各部分圆截面积F_j均圆，然后利用如下公式计算出各部分要加深的高度H_j深；

1.5)锻件加深：将锻件沿着分模面分为两部分，两部分分别沿着截面线朝冲压方向以及冲压反方向各加深一半，加深深度为H_j深，形成初始锻坯。

上述横截面之间距离的选择，需体现锻件沿着的长度方向横截面面积的连续变化。

为了改善锻坯在锻造过程中金属变形流动条件，即使在一次模锻成形的条件下，也能使得各处变形均匀且渗透，改善锻透性，提高力学性能，将经步骤1)得到的初始锻坯进行步骤2)的锻坯优化，该锻坯优化包括有以下步骤：

2.1)建立伸缩坐标系：锻件采用叉类铝合金，包括有呈V形的中间杆部、位于中间杆部拐角处的头部及位于中间杆部自由端处的尾部，初始锻坯沿着中间面呈对称形式，锻件沿着中间面的两个部分中的一个部分采用下述步骤；若锻件采用非对称形式，则两个部分分别采用下述步骤；

将初始锻坯的尾部作为单独区域，对于头部与中间杆部，若头部与中间杆部过渡光滑则将头部与中间杆部整体作为一个区域，反之则将头部与中间杆部作为两个区域；在各个区域的重心处建立坐标系，使坐标原点与重心重合，X轴垂直于重心处横截面，Z轴垂直于重心处的分模面，Y轴平行于重心处的分模面；

2.2)调节截面形状：将保持X轴不变，对于头部与中间杆部，在体积差为±5％的条件下，改变Y轴与Z轴的伸缩比例，使得各区域90％以上的截面呈圆形或者短轴与长轴相差10％以内的椭圆形；对于尾部形状不规则，则与头部与中间杆部的处理方法相同，若形状规则，则直接在保持体积不变的情况下，转为圆柱形，并使其尾部的轴线平行于整个锻坯的对称轴或中间轴，待各部分的形状调节好后，进行光滑过渡。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1、铸造制坯通过“重力铸造”与“一次模锻”进行复合成形，代替冗长的锻造制坯以及一次模锻成形，使得本发明在保证锻件性能的条件下，具有工艺流程短、低成本、高效率的优势，克服了服现有锻造工艺中锻坯形状灵活性低、锻造流程多、生产周期长及成本高的问题；2、本发明工艺所制备出的锻坯采用铸造成形，设计灵活性很高，可以大大减少对模具修改工作，克服了传统的锻造制坯的灵活性低而优化锻坯只能增加制坯工步或修改制坯模具所造成的费时费力的问题；3经本发明方法所设计与优化后的锻坯，各部位的变形均匀且深透，等效应变在0.5以上，即使一次模锻成形也能保证锻透性，消除疏松、缩孔等铸造缺陷，改善锻件微观组织；4、本发明所用的是普通的铸造与锻造设备，不涉及专用设备，设备投入少，对整合利用现有的大多数的铸造与锻造设备有利。

附图说明

图1是本实施例叉类铝合金铸锻复合成形方法工艺流程图；

图2是汽车控制臂零件图；

图3是汽车控制臂即叉类锻件的锻件图；

图4是锻坯截面面积图；

图5是等截面圆柱体半径图；

图6是初始锻坯图；

图7是初始锻坯伸缩坐标系图；

图8是锻坯优化前后截面形状对比图；

图9是砂型铸造浇注系统图；

图10是锻造模具爆炸图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一：

如图1所示，本实施例的铝合金铸锻复合成形方法依次包括以下步骤：初始锻坯设计、锻坯优化、重力铸造、一次模锻以及热处理强化。其中，

1)初始锻坯设计包括有以下步骤：

1.1)锻件设计：选用的零件为汽车双叉臂悬架系统中的上控制臂，属于典型的叉类锻件，其结构具体参见图2所示，该锻件01包括有呈V形的中间杆部011、位于中间杆部011拐角处的头部012及位于中间杆部011自由端处的尾部013，本实施例中的尾部013有两个。考虑分模面、拔模斜度、加工余量、余块添加、内外圆角、冲孔连皮，在三维软件(如UG软件)中进行设计与建模，具体参见图3所示；

1.2)锻坯截面积计算：如图3所示，设计完成后的锻件01为对称体，垂直于分模面F的对称面014将锻件01分为对称的两个部分，取其中一部分沿着长度方向每隔c＝5mm选取一个横截面，并在面积突变处、最大截面处和最小截面处添加截面位置，得到86个横截面，并利用UG软件对各截面积进行测量，然后利用公式F_i坯＝F_i锻+2ηF_i边，i＝1，2，3…，86；其中，第/>个截面的锻坯截面积，单位为mm²；/>锻件上第/>个截面的面积，单位为mm²；/>锻件上第/>个截面处毛边的截面积，单位为mm²；η：充满系数，η为0.3～0.8，，计算出锻坯各截面处截面积，截面积的变化曲线具体参见图4所示；

1.3)等截面积圆柱形毛坯换算：利用面积相等，将各截面换算为等面积的圆面，利用如下公式计算出各圆面的半径：其中，/>第/>个截面的等面积圆半径，单位为mm；/>第/>个截面的锻坯截面积，单位为mm²，获得的曲线具体参见图5所示。

如图5所示，中间杆部011的半径为25.6mm，由图5的曲线可知，头部012半径与中间杆部相差大于15％，因此划分为一个部分，但区域1与区域2相邻且面积相差不大并沿着直线y＝25.6近乎对称分布，因此，为了过渡光滑，使头部012半径＝中间杆部011半径，即头部与中间杆部的半径均取25.6mm。对于尾部013的半径与中间杆部011的半径相差大于15％，具有抛物线型，因此划分一个部分，上述尾部013平均半径取值方法：首先根据图5，对尾部013进行多项式曲线拟合，求出尾部段013曲线函数f(x)＝-0.0087x²+6.707x-1257.1，然后使图5中标出的区域3的积分与区域4的积分相等，通过公式可知，/> 其中，3始：区域3开始位置，为355；d_尾均半：尾部013平均半径；4终：区域4的终止位置，为385；f(x)：尾部013拟合曲线函数；求得d_尾均半为33mm。

1.4)锻件加深深度计算：

利用各截面面积计算出各部分(即N个部分)的平均截面积F_j均坯；计算各部分横截面与分模面F的交线的平均长度，作为各部分的平均宽度B_j均宽；根据d_j均半计算出各部分圆截面积F_j均圆，然后利用如下公式计算出各部分要加深的高度H_j深；

由上述公式计算出，头部与中间杆部的圆截面积以及尾部的圆截面F_j均圆，其中，头部与中间杆部的圆截面积用F_头中圆表示，尾部圆截面积用F_尾圆表示，其中，F_头中圆＝3.14*25.6²＝2057.8mm²，尾部圆截面积F_尾圆＝3.14*33²＝3419.5mm²；

求得头部与中间杆部内各锻坯截面总面积，再除以截面数(即头部和中间杆部区域的截面数)得到头部与中间杆部的平均截面积F_头中均＝1071.2mm²，同样的方法求得尾部平均截面积F_尾均＝2039.5mm²；利用F_j均差＝F_j均圆-F_j均坯，则计算得到头部与中间杆部圆截面积和头部与中间杆部平均截面积之差F_头中差＝F_头中圆-F_头中均＝986.6mm²，尾部圆截面积和尾部平均截面积之差F_尾差＝F_尾圆-F_尾均＝1380mm²。

测量锻件各部分中横截面与分模面F相交的交线(如AC)的平均长度B_均，B_均＝(1/K)(B₁+B₂+…+B_K)，K为各部分内交线条数。根据公式此求得头部与中间杆部平均宽度B_头中均＝36.6mm，尾部平均宽度B_尾均＝52.8mm。利用得出锻件的头部与中间杆部沿分模面增加深度H_头中深＝F_头中差/B_头中均＝27mm,锻件尾部沿分模面增加深度H_尾深＝F_尾差/B_尾均＝26.1mm。

1.5)锻件加深：将锻件沿着分模面F分为两个区域，两个区域分别沿着截面线朝冲压(拔模)方向以及冲压反方向各加深一半，本实施例中，把头部012与中间杆部011作为一个区域，用分模面分为上下两个部分，上部分A沿着图7中Z轴向(即垂直于分模面)，加深13.5mm(27mm的一半深度)；下部分B沿着Z轴方向加深13.5mm，同样方法尾部各加深13.05mm(即26.1mm的一半深度)，即得到初始锻坯，如图6所示。

2)锻坯优化：具体包括以下步骤：

2.1)建立伸缩坐标系：初始锻坯沿着中间面呈对称，锻件沿着中间面的两个部分中的一个部分采用下述步骤；若锻件采用非对称形式，则两个部分分别采用下述步骤，而实施例中的锻件沿着中间面呈对称形式；

将初始锻坯的尾部作为单独区域，对于头部与中间干部，若头部与杆部过渡光滑则将头部与杆部整体作为一个区域，反之则将头部与中间杆部作为两个区域；在各个区域的重心处建立坐标系，使坐标原点与重心重合，X轴垂直于重心处横截面，Z轴垂直于重心处的分模面，Y轴平行于重心处的分模面，坐标系具体参见图7所示；

2.2)调节截面形状：

根据坯料变形时金属的流动特点可知，金属沿轴向流动的少，沿横向流动的多，近似于展宽变形，因此将保持X轴不变。对于头部与中间杆部，在体积差为±5％的条件下，改变Y轴与Z轴的伸缩比例，使得各区域90％以上的截面呈圆形或者短轴与长轴相差10％以内的椭圆形；本实施例中，当Z轴比例为0.7，Y轴比例为1.5时满足要求。对于尾部由于形状简单且规则，直接在保持体积不变的情况下，转为等体积圆柱形，如图6所示，本实施例中的同体积圆柱体长L1为57.8mm，直径d1为67mm，该圆柱体的轴线平行于X轴并与中间杆部连接处进行光滑过渡。本实施例初始锻坯头部截面形状0111、中部截面形状0121、尾部截面形状0131优化前后截面对比，参见图8所示，优化之前的位于上方，优化之后的形状位于下方。

3)重力铸造：铝合金采用6082铝合金，将6082铝合金原料在铝合金熔炼炉加热至735℃进行熔冶，温度降至715℃进行浇注。铸造采用普通砂型重力铸造，铸造模具由上模、浇注系统、冒口5及位于上模之下的下模组成，本实施例中采用两个铝合金锻件的尾部对接，对接后具体参见图9所示，两个铝合金锻件共用一套浇注系统，浇注系统包括有自上而下依次布置且连通的浇口杯04、直浇道05和横浇道06，浇口杯04和直浇道05设在两个铝合金锻件中间，横浇道06设在两个中间杆部之间。每个铝合金锻件的各个尾部对应有一个内浇道07，则一个铝合金锻件对应有两个内浇道07，两个铝合金锻件共四个内浇道07，且共用两个冒口5，两个冒口5分别设置在两个铝合金锻件的对接尾部处。两个铝合金锻件、浇注系统和冒口位于上模和下模之间。浇注完成后，将铸造锻坯从模具取出后进行空冷至室温并切除浇注系统。

4)一次模锻：将铸造锻坯用电阻炉加热至始锻温度485℃，再放入锻造模具的模腔中进行一次模锻成形。在锻造过程中上模的运动速度为20mm/s，模具的预热温度为330℃，锻造温度控制在420℃。如图10所示，锻造模具包括上模003、位于上模003之下的下模005、位于上模003之上的上模座004、位于下模005之下的下模座006及位于下模座006之下的床台9，铸造锻坯位于上模003和下模005之间。上模003和下模005的边角处采用凸部和凹槽相配合的形式连接，消除锻模错移，减小锻件错差，上模003与上模座004以及下模005与下模座006采用燕尾槽的形式连接，在下模座006的底面上开设有U沟槽007，用紧固螺栓8进行床台9与下模座006的连接。锻造完成后将锻件取出进行空冷至室温并切除飞边和冲孔连皮。

5)热处理强化：对锻件进行热处理强化，采用T6处理即进行固溶处理和人工时效。固溶温度为540℃，固溶时间为2.5h，冷却方式为水淬；时效温度为180℃，时效时间为8h，冷却方式为空冷。热处理后，抗拉强度达340MPa以上，延伸率10％以上，其性能与传统锻件相当，截面上各处性能一致，锻透性良好，比一般重力铸造件、低压铸造件的抗拉强度提高50MPa以上。

本实施例中的分模面F即为叉类铝合金锻件的最大外轮廓线所在的面。

实施例二：

本实施例与上述实施例一的区别仅在于：1、重力铸造的工艺参数不同，具体地，将6082铝合金原料在铝合金熔炼炉加热至740℃进行熔冶，温度降至710℃进行浇注。铸造锻坯从模具取出后进行空冷至室温并去除浇注系统。2、一次模锻的工艺参数不同，具体地，将铸造锻坯用电阻炉加热至始锻温度480℃，再放入锻造模具的模腔中进行一次模锻成形，在锻造过程中上模的运动速度为15mm/s，模具的预热温度为300℃，锻造温度控制在450℃。

3、热处理强化的工艺参数不同，具体地，采用T6处理即进行固溶处理和人工时效。固溶温度为530℃，固溶时间为1.5h；时效温度为175℃，时效时间为7h。

热处理后，抗拉强度达340MPa以上，延伸率10％以上，其性能与传统锻件相当，截面上各处性能一致，锻透性良好，比一般重力铸造件、低压铸造件的抗拉强度提高50MPa以上。

实施例三：

本实施例与上述实施例一的区别仅在于：

1、重力铸造工艺参数不同，具体地，将6082铝合金原料在铝合金熔炼炉加热至745℃进行熔冶，温度降至705℃进行浇注。

2、一次模锻工艺参数不同：将铸造锻坯用电阻炉加热至始锻温度475℃，在锻造过程中上模的运动速度为10mm/s，模具的预热温度为280℃，锻造温度控制在500℃。

3、热处理强化工艺参数不同：采用T6处理即进行固溶处理和人工时效，固溶温度为525℃，固溶时间为1h；时效温度为170℃，时效时间为6h。

实施例四：

本实施例与上述实施例一的区别仅在于：

1、重力铸造工艺参数不同，具体地，将6082铝合金原料在铝合金熔炼炉加热至760℃进行熔冶，温度降至730℃进行浇注。

2、一次模锻工艺参数不同：将铸造锻坯用电阻炉加热至始锻温度475℃，在锻造过程中上模的运动速度为10mm/s，模具的预热温度为350℃，锻造温度控制在500℃。

3、热处理强化工艺参数不同：采用T6处理即进行固溶处理和人工时效，固溶温度为520℃，固溶时间为3h；时效温度为170℃，时效时间为6h。

实施例五：

本实施例与上述实施例一的区别仅在于：

1、重力铸造工艺参数不同，具体地，将6082铝合金原料在铝合金熔炼炉加热至700℃进行熔冶，温度降至680℃进行浇注。

2、一次模锻工艺参数不同：将铸造锻坯用电阻炉加热至始锻温度475℃，在锻造过程中上模的运动速度为10mm/s，模具的预热温度为350℃，锻造温度控制在500℃。

3、热处理强化工艺参数不同：采用T6处理即进行固溶处理和人工时效，固溶温度为520℃，固溶时间为3h；时效温度为170℃，时效时间为6h。

Claims (5)

1.一种铝合金铸锻的复合成形方法，其特征在于，依次包括有以下步骤：

1)设计初始锻坯，设计初始锻坯采用以下步骤：

1.1)锻件设计：根据零件图要求设计要求并考虑分模面、拔模斜度、加工余量、余块添加、内外圆角、冲孔连皮，首先设计出锻件图，并在三维软件中进行建模；

1.2)锻坯截面积计算：锻件中间面垂直于分模面，并将锻件分为两个部分，锻件沿中间面呈对称或者非对称形式，若锻件呈对称形式，两个部分中的一个部分采用下述步骤；若锻件采用非对称形式，则两个部分分别采用下述步骤；

根据锻件长度大小X，沿着锻件的长度方向每隔一固定距离选取一个横截面，在面积突变处、最大截面处和最小截面处添加截面位置，会得到n个横截面，并用三维软件对各截面积进行测量，然后利用如下公式计算出锻坯各截面处截面积：F_i坯＝F_i锻+2ηF_i边i＝1，2，3…，n；其中，第/>个截面的锻坯截面积，单位为mm²；/>锻件上第/>个截面的面积，单位为mm²；/>锻件上第/>个截面处毛边的截面积，单位为mm²；η：充满系数，η为0.3～0.8；

1.3)等截面积圆柱形毛坯换算：根据步骤1.2)求出的锻坯的各个横截面积，利用面积相等，将锻坯各截面换算为等面积的圆面，利用如下公式计算出各圆面的半径：其中，d_i半：第/>个截面的等面积圆半径，单位为mm；F_i坯：第/>个截面的锻坯截面积，单位为mm²；这样将锻坯换算为沿着长度方向具有不同半径的圆柱锻坯；然后根据半径的不同将此圆柱锻坯划分为N个部分，划分方法为满足下列条件之一的应当划分一个部分，a，沿长度方向，若圆柱锻坯中某部分内各半径相差<5％且长度占整个锻坯长度>10％；b，若半径超相邻部分半径15％以上；c，若长度占整个锻坯长度10％且具有抛物线线型的划为一个区域；经上述方法划分的部分，若相邻两个部分各个横截面的平均半径随其长度变化曲线相对第一半径呈上下对称，为了过渡光滑，两个部分的平均半径d_均半可取该第一半径；然后对其他各部分进行多项式曲线拟合，求出各部分的曲线函数f_j函，最后利用积分面积相等，计算出各部分的平均半径d_j均半，其中，j始：第j部分开始位置；j终：第j部分终止位置；d_j均半：第j部分平均半径；f_j函：第j部分拟合曲线函数；

1.4)锻件加深深度计算：对于步骤1.3)划分出的N个部分，利用各部分截面面积计算出各部分的平均截面积F_j均坯；测量各部分横截面与分模面相交的交线的平均长度或宽度，作为各部分的平均宽度B_j均宽；根据d_j均半计算出各部分圆截面积F_j均圆，然后利用如下公式计算出各部分要加深的高度H_j深；

1.5)锻件加深：将锻件沿着分模面分为两部分，两部分分别沿着截面线朝冲压方向以及冲压反方向各加深一半，加深深度为H_j深，形成初始锻坯；

2)锻坯优化：调节初始锻坯的截面形状；

3)重力铸造：将铝合金进行熔炼，通过重力铸造模具铸出锻坯；

4)一次模锻：将锻坯加热至始锻温度，设置锻造工艺参数，放入锻造模具中最终成形；

5)热处理强化：将锻件进行固溶热处理与时效热处理。

2.根据权利要求1所述的复合成形方法，其特征在于：在步骤3)中，熔炼温度为700℃～760℃，浇注温度为680℃～730℃。

3.根据权利要求1所述的复合成形方法，其特征在于：在步骤4)中，始锻温度为475℃～485℃，锻造模具包括上模和位于上模之下的下模，锻坯位于上模和下模之间，锻造工艺参数：上模的运动速度为10mm/s～20mm/s，锻造模具的预热温度为280℃～350℃，锻造温度控制在420℃～500℃。

4.根据权利要求1所述的复合成形方法，其特征在于：在步骤5)中，固溶热处理的固溶温度为520℃～540℃，固溶时间为1h～3h，冷却方式采用水淬；时效热处理的时效温度为170℃～180℃，时效时间为6h～8h，冷却方式采用空冷。

5.根据权利要求1所述的复合成形方法，其特征在于：将经步骤1)得到的初始锻坯进行步骤2)的锻坯优化，该锻坯优化包括有以下步骤：

2.1)建立伸缩坐标系：锻件采用叉类铝合金，包括有呈V形的中间杆部、位于中间杆部拐角处的头部及位于中间杆部自由端处的尾部，初始锻坯沿着中间面呈对称形式，锻件沿着中间面的两个部分中的一个部分采用下述步骤；若锻件采用非对称形式，则两个部分分别采用下述步骤；

将初始锻坯的尾部作为单独区域，对于头部与中间杆部，若头部与中间杆部过渡光滑则将头部与中间杆部整体作为一个区域，反之则将头部与中间杆部作为两个区域；在各个区域的重心处建立坐标系，使坐标原点与重心重合，X轴垂直于重心处横截面，Z轴垂直于重心处的分模面，Y轴平行于重心处的分模面；

2.2)调节截面形状：将保持X轴不变，对于头部与中间杆部，在体积差为±5％的条件下，改变Y轴与Z轴的伸缩比例，使得各区域90％以上的截面呈圆形或者短轴与长轴相差10％以内的椭圆形；对于尾部形状不规则，则与头部与中间杆部的处理方法相同，若形状规则，则直接在保持体积不变的情况下，转为圆柱形，并使其尾部的轴线平行于整个锻坯的对称轴或中间轴，待各部分的形状调节好后，进行光滑过渡。