工艺技术_锻造工艺学培训课件

锻造工艺学 材料成型与控制系 张建飞 教材 吕炎 锻造工艺学 机械工业出版社 1995参考书 1 高锦张 塑性成形工艺与模具设计 机械工业出版社 2001 2 姚泽坤 锻造工艺学 西北工业大学出版社 1998 考试方面 1 考试方式 待定2 考试时间 课程结束即考试 课程内容 绪论锻造用原材料的下料方法锻造的热规范自由锻主要工序分析及工艺模锻形成工序分析及工艺精密模锻 第1节锻造工艺概述 锻压 借助外力的作用 使金属坯料产生塑性变形 从而获得具有一定形状 尺寸和性能的锻压件 锻压属于体积成型 锻压又称作锻造或冲压 第1章绪论 一 锻造生产的重要性 一 国防工业 飞机上的锻压件重量占85 坦克上的锻压件重量占70 大炮 枪支上的大部分零件都是锻制而成的 二 机床制造工业 主轴 传动轴 齿轮和切削刀具等都由锻件制成的 三 电力工业 水轮机主轴 透平叶轮 轮子 护环等均由锻件制成 四 交通运输工业 机床上的锻压件重量占60 汽车上的锻压件重量占80 轮船上的发动机曲轴和推力轴由锻制而成 五 农业 拖拉机 收割机的主要零件也都是锻制成的 如拖拉机上就有560多种锻件 六 日常生活用品 锤子 斧头 小刀 钢丝钳等亦均是锻制而成 锻造工艺概述 第1章绪论 锻造工艺概述 第1章绪论 锻造工艺概述 第1章绪论 锻造工艺概述 第1章绪论 锻造工艺概述 第1章绪论 二 锻造分类 自由锻 模锻 特种锻造 按加工方式分 按变形温度分 热锻 温锻 冷锻 根据工作时所受作用力的来源分 手工锻造 机器锻造 除自由锻外 其它两种均用到模具 再结晶温度室温 锻造工艺概述 第1章绪论 锻造工艺概述 第1章绪论 分类 自由锻 胎模锻 工艺灵活 工具简单 锻件精度差 生产效率低 操作水平要求高 适于单件小批量生产 模锻 工艺定型 生产效率高 工具复杂 锻件精度高 专用设备多 适于批量生产 特种锻造 专用设备 生产效率高 只能生产某一类型产品 适于大批量生产 如热挤压 辊锻 精密锻造 二 锻造分类 分为手工自由锻和机器自由锻 自由锻 利用冲击力或压力使加热好的金属在上 下抵铁之间产生变形 工艺特点 坯料变形时 除与上 下抵铁或其它辅助工具接触部分表面外 都是自由表面 变形不受限制 第1章绪论 胎模锻 第二节锻模设计简介 在自由锻备上设采用活动模具成型锻件的方法称为胎模锻 锻件尺寸精度高于自由锻 设备比模锻简单 但人力操作胎模劳动强度大 适应于小型锻件 中 小批量生产 第1章绪论 三 锻造加工特点 优点 1 能改善金属的组织 提高金属的机械性能 2 提高材料的利用率和经济效益 节省材料和切削加工工时 3 具有较高的劳动生产率 缺点 1 不能获得形状复杂的锻件 2 初次投资费用高 设备 工模具 厂房 3 生产现场劳动条件差 锻造工艺概述 第1章绪论 四 锻造设备 锻造工艺概述 1 自由锻设备 锻锤 空气锤 蒸汽 空气锻锤水压机 油压机2 模锻设备 锤上模锻压力机模锻摩擦压力机模锻 第1章绪论 模锻设备 第1章绪论 六 锻造工艺的主要生产工序 锻造工艺概述 第1章绪论 1 下料 将原材料切割成所需尺寸的坯料 2 加热 提高金属的塑性 降低变形抗力 便于模锻成形 3 模锻 得到所需锻件的形状和尺寸 4 切边或冲孔 切去飞边或冲掉连皮 5 热校正或热精压 使锻件形状和尺寸更准确 6 在砂轮上磨毛刺 切边所剩下的毛刺 7 热处理 保证合适的硬度和力学性能 常用正火和调质 8 清除氧化皮 常用喷砂 喷丸 滚筒抛光 酸洗等方法 9 冷校正和冷精压 进一步提高锻件精度 降低表面粗糙度 10 检查锻件 七 中国锻压技术发展趋势 第1章绪论 1 锻造技术方面突出发展精密净形成型 发展少无切削技术金属材料的净形和近净形成型是一种先进的制造技术 它具有节省材料 节省工时 提高生产率 降低成本 提高零件性能和质量的优点 在制造业尤其是汽车制造中得到广泛应用 塑性加工的智能化 塑性加工技术与现代信息技术全方位地密切结合 以实现塑性加工的智能化 这是当今塑性技术发展的一个最为明显的趋势 计算机模拟则是目前塑性加工中一个最为活跃的领域 采用这一技术来进行塑性加工工艺过程的模拟 可使人们预知金属的流动 应变 应力 温度分布 模具受力 可能的缺陷及失效形式 第1章绪论 复合技术 所谓复合技术就是借鉴其它成型工艺的特点来完善和提高本工艺 如 先铸后锻工艺为铸锻复合工艺 先冲后锻工艺为冲锻复合工艺 先热锻后冷锻工艺为冷热复合锻造工艺还有先轧后锻轧锻复合工艺等 这些工艺的发展必将产生新的工艺和新的设备与技术 液压成型技术 利用流体介质来代替模具传递力以实现金属塑性加工称为液压成型 液压成型不光是简化了模具结构 缩短了产品的生产周期 而且可以制造出其它方法所不能制造的复杂工件 这对提高汽车性能 减少零件数量和减少汽车自重有十分重要的意义 第1章绪论 激光成型技术 激光由于其功率强 可控性好 在制造业得到越来越广泛的应用 如激光切割 焊接 快速原型制造等 激光成型是依靠激光使板材局部快速加热及冷却 在热应力作用下 金属产生微小变形 反复加热选择的部位 就可获得所需的形状 这种技术的关键所在是其精度与形状的控制 包括几何形状的三维检测计算机模拟及生成数控指令 新材料精密成型工艺 为了减轻机械设备和汽车的重量 轻合金 铝 镁 钛等 新材料的应用越来越多 这些新材料的精密成型技术是中国急需发展的重要技术方向 必须研究具有自主知识产权的串行工艺和装备 进入世界竞争的行列 第1章绪论 2 冲压技术方面目前 随着汽车 飞机的发展和环保要求的不断提高 对冲压技术也提出了更高的要求 产品集约化生产 个性化发展 节能性要求 环保性要求 将促使冲压行业出现新一轮的技术革新和改造 仿真技术的发展和应用是冲压技术发展必须借助的手段 自动化和灵活性要求是冲压技术发展必须考虑的因素 复合材料应用将推动冲压技术进步 针对以上技术发展压力 冲压技术发展的特征表现在 突出 精 省 净 冲压成型更加科学化 数字化和可控化 冲压成型可实现全过程控制 产品从设计开始即进入控制 考虑工艺 冲压生产的灵活性和柔性以及复合技术的应用 第1章绪论 3 锻造设备需求根据中国汽车工业的发展规划 在2005 2010年期间 汽车年产量将达到500 600万辆 轿车比重将增加50 60 高质量模锻件年产量将达到120万吨 农用汽车 摩托车 基础件行业对模锻件的需求将使未来5 10年的年产量增加到210万吨 热模锻压力机 中国现有热模锻压力机110台 热模锻压力机在5 6年内将有100台以上的需求 特别要注意开发适于生产轿车锻件的小于1000t的高速热模锻压力机 以弥补国内空白 电液锤和高能螺旋压力机 电液锤在中小模锻件的生产中具有明显优势 现在进口趋势较大 高能螺旋压力机应进一步提升吨位 近几年生产的多为用于轻型车前轴曲轴锻造的高能螺旋压力机 第1章绪论 1200 1600t多工位 冷 温锻压力机 用于轿车及变速箱轴的冷 温精密锻造 目前 1000t以上的中国仅有5台 应进一步开拓市场 5 6年内再生产5 6台 以满足国内需求 高速镦锻机 卧式镦锻机 含螺钉螺帽机 在轿车小型零件的精锻生产中占有相当重要的地位 全世界有1万台 日本占1 3 今后5 10年内 随着汽车生产量的增加 高速镦锻机的需求量将剧增 并将成为发展的重点之一 加快国产水压机的改造 发展直驱油压快锻压机 国外自由锻的主力设备是快锻压机 中国尚不能自行设计和制造大吨位的快锻压机 目前能够生产制造的800t快锻线 也还有许多地方需要改进 从趋势上来看 宜发展直驱油压快锻压机替代老式自由锻压机 第1章绪论 4 冲压设备需求2002年 中国金属板材成型行业发展势头良好 耗各种钢材约4000多万吨 消耗模具1000多万付 新购设备约62000台套 年生产汽车冲压件约80万吨 6亿件 摩托车冲压件约23万吨 15亿件 拖拉机 农用车冲压件约80万吨 6亿件 家用空调和冰箱冲压件91万吨 1亿件 2003年中国制造业将继续保持两位数以上的增长幅度 各种汽车板材成型设备和模具的需求将会显著增加 因此 预计未来冲压设备将出现下述需求 汽车覆盖件成型生产线和压力机 中国目前的许多汽车冲压件生产线已经处于饱合状态 而且设备老化 急需更新 据估计 中国在未来的10年内 将有200多条汽车覆盖件生产线投入 同时还会有相应的配套冲压设备投入 这是一个可观的市场 第1章绪论 电器小冲压设备 随着电器业的发展 8 250t的冲压设备将继续出现增长势头 预计中国每年将有30000 40000台的需求量 主要集中在广东 浙江和江苏等地区 这些小冲压设备的发展将要求新技术的引入 特别是结构 精度及控制方面需要改进和提高 精密冲压设备 无论是汽车业还是电器 日用品等行业 精密冲压设备的需求将出现增长势头 液压机 液压深拉深机在中国会有一定的需求增加 大约有10000台左右的需求量 多工位小型高速成型压力机 这种设备主要用于成型小型电子元件及装饰件 中国目前尚无生产这种设备的成熟企业 高压胀形设备 中国企业还不能生产这种设备 但未来的需求是肯定存在的 其它特种用途板材加工设备 第1章绪论 中国未来模具设备存在的问题及发展重点 目前 中国模具设备同国外相比主要存在下述问题 模具设备水平差 基础理论薄弱 研究成果用于实践少 模具加工技术及热处理工艺 装备差 模具材料品种 规格少 冷 温锻模材料几乎全部依靠进口 模具加工周期长 寿命和精度低 成本高 模具设计人员和工艺人员脱节 使用模拟技术少 模具使用没有引起人们足够的重视和研究 第1章绪论 中国未来模具设备存在的问题及发展重点 因此 中国今后应重点发展的模具加工设备是 高速数控加工中心 尺寸精度和粗糙度完全符合要求 质量好 寿命长 成本低 高精度电火花加工机床 高精度线切割机床 高精度数控万能铣床 数控仿形铣床 快速成型制造技术和设备 课程要求 1 掌握自由锻工艺设计 模锻工艺设计和锻模设计的方法 2 掌握锻造工艺分析的初步方法 3 具有分析和解决锻件质量问题的能力 基本概念 锻压自由锻胎膜锻 思考题 1 锻造生产的特点 2 锻造生产的分类及工艺流程 3 锻造生产的发展趋势 本节小结 空气锤 第五章锻造工艺与模具设计 模锻锤 可以镦粗 拔长 滚挤 弯曲 成形 预锻 终锻 长轴类