DE在汽车零件冷锻工艺中的应用.ppt

1、DEFORM在汽车零部件冷锻工艺中的应用,上海交通大学 董万鹏,可以显著降低原材料的消耗 冷锻技术是一种先进的塑性成形工艺,它在不破坏金属的前提下,使金属体积作出塑性转移,达到少切屑无切屑而使金属成形。金属零件如用热模锻方法制造,材料的利用率通常为 40%60%;而用冷锻方法制造,材料利用率高达80%95%。,冷锻工艺的优点,冷锻工艺的优点,可以大幅度提高劳动生产率 冷锻工艺是在机械压力机上进行的,压力机的一次行程就可以完成一道工序,因此与多工序的热模锻工艺相比,生产率可以大幅度地提高。如俄罗斯冷模锻弯钩拉臂的生产率每小时为400件,美国多工位冷锻机用毛坯尺寸7047（质量1.4kg）,冷挤压

2、汽车轴套零件的生产率每小时为2100件。,冷锻工艺的优点,可以加工成形复杂的零件 在压力机的往复直线动作下完成复杂的成形工序,并可以制成形状复杂的零件,效果特别显著。如后图所示的带齿的轴套冷模锻件,如果不采用冷模锻方法制造就会感到十分困难,或增加很多工序,而用冷模锻加工却十分方便。,冷锻工艺的优点,带齿的轴套冷模锻件,冷锻工艺的优点,可以提高制件的力学性能 在冷锻过程中,金属材料处于三向不等的压应力作用下。冷锻变形后,金属材料的晶粒组织更加致密,金属流线不被切断,成为沿着零件轮廓连续分布的金属流线。同时,由于冷塑性成形利用了金属材料冷变形的冷作硬化特性,使冷锻制件的强度大大提高,从而提供了用低

3、强度钢代替高强度钢的可能性。,可以获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度的零件。 冷锻零件的表面质量是十分良好的。在冷塑性成形过程中,金属表面在高压下受到模具型腔光滑表面的熨平,因此零件的表面粗糙度很小。,冷锻工艺的优点,可以降低零件的制造成本。 由于冷锻工艺可以显著节省原材料和切削加工工时,所以大大降低制件的生产成本。如弯钩拉臂,可以用普通热模锻工艺,也可以用冷模锻工艺,后者的生产成本比前者降低了40%50%。,冷锻工艺的优点,某型螺栓冷锻工艺和机加工工艺效果对比2,冷锻工艺的优点,冷锻指在室温下或低于工件回复温度下进行的塑性变形的总称，包括冷墩、冷挤压、冷模锻、冷压印等。 冷锻制作的产品有大量生

4、产的销、钉、螺栓、螺母、铆钉等小件，以及汽车驱动轴、压力容器等大件。,常用冷锻工艺,冷镦 用来使毛坯的高度减小、横截面积增大,也可以使毛坯的局部高度减小,而局部横截面积增大。但由于冷镦时的变形抗力大,所以多用于坯料尺寸小而批量大的产品,如螺栓、螺母、销钉等标准紧固件和小型轴承的内、外环等。,常用冷锻工艺,常用冷锻工艺,螺钉典型冷镦工序,冷挤压 用来使毛坯的局部长度增加、横截面积减小,也可以使毛坯的局部长度增加、局部横截面积减小。但为了保证冷挤压成形过程中金属材料产生均匀的流动,应尽量为轴对称形状,如各种材料（铝、铜、钢等）筒形、异形及带散热片的冷挤压件。,常用冷锻工艺,常用冷锻工艺,内花键轴套

5、冷模锻工序,冷模锻 它是挤压和局部镦锻结合在一起的塑性成形加工方法,可获得复杂形状的零件。如除了各种带凸缘、法兰的短轴类零件以外,还有长轴类形状复杂的异形零件,如弯钩拉臂、踏板小杠杆、医用镊子、餐刀、餐叉、餐匙等。,常用冷锻工艺,常用冷锻工艺,行星齿轮冷模锻工序,根据所用的设备来命名工艺,除了常规的设备（液压机、机械压力机等）以外,目前冷成形工艺还有,常用冷锻工艺,冷摆辗法（毛坯在摆辗机上冷成形制得）,冷辊锻法（毛坯在辊锻机上冷成形制得）,冷楔横轧法（毛坯在楔横轧机上冷成形制得）,日本将毛坯在双动液压机上进行闭塞冷模锻,故称闭塞冷模锻法。,2001年我国国内汽车产量为233万辆，比上一年增加了

6、13；2002年达到325万辆，同比增长39；去年汽车产量已经达到444万辆，同比增长35，其中轿车同比增长83。,汽车中的冷锻件,仅仅2年内中国的汽车产量翻了一番。这一情况表明我国的汽车产业已进入了一个快速发展时期。,汽车上的各种齿轮、齿条、带齿活塞、端面凸轮和端面齿轮、十字头、轴套、同步环等零件,均可采用冷锻精密成形工艺,达到净形或近净形。据英国诺丁汉大学Pstandrin介绍,在汽车上大约有40种冷锻成形件。,汽车中的冷锻件,汽车中的冷锻件,汽车中的冷锻件,据有关资料表明，冷锻件的生产对汽车的依附性很强。一般国家冷锻件的80%是汽车锻件，每辆汽车上的冷锻成形件大体在70kg以上，这还不包

7、括每辆汽车使用的紧固件。到目前为止,我国生产的轿车上的冷锻件重量不足20kg相当于发达国家的一半,开发潜力很大。,汽车中的冷锻件,汽车制造中有很多零部件，要求耐疲劳、质量轻和尺寸精确，而冷锻技术正好对提高零部件的疲劳强度和零件尺寸精度特别有利，因此，冷锻技术在汽车零部件制造业中所占的比重不断增大。,汽车中的冷锻件,要求锻造设备吨位大、刚度和精度高 对模具强度、刚度和寿命提出了较高的要求 要求坯料材质均匀，杂质少，无缺陷，尺寸精度高，表面质量好，下料精确 坯料或毛坯一般需经热处理、润滑处理、中间退火和再润滑等附加工序,冷锻工艺的缺点,数值模拟技术,新技术的革命,20世纪70年代塑性有限元理论和计算机技术的飞速发展而发展 在冷锻成形工艺领域,有限元数值模拟技术可以很直观地得到金属流动过程的应力、应变、模具受力、模具失效情况及锻件可能出现的缺陷情况。,新技术的革命,以上重要信息的获得对合理的模具结构,模具的选材、热处理及成形工艺方案的最终确定有着重要的指导意义。 改变了传统的设计理念和工艺规划流程。,新技术的革命,通过对整个冷挤成形过程的模拟，计算出所需要的变形力，进而进行设备的优化选择。,十字轴冷挤成形模拟,十字轴冷挤成形模拟,通过对成形过程中应力和应变分布情况的