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精密儀器

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冷精鍛新技術(shù)的基本概況、發(fā)展歷程、應用前景、生產(chǎn)模式~

我國加工行業(yè),將正擠壓、反擠壓、復合冷擠壓稱為冷擠壓,將鐓粗加工稱為冷鐓。國際上將冷擠壓和冷鐓統(tǒng)稱為冷鍛。將鋼材在室溫以上到 800℃的溫鍛和溫擠壓加工稱為溫鍛。由于冷鍛和溫鍛的變形機理完全相同,只是加工溫度不同,所以又把冷鍛和溫鍛統(tǒng)稱為精密鍛造。

但從金屬學及體積成形角度看,冷精鍛的廣義概念應為:金屬材料在室溫下的精密塑性成形。也應包括具有局部漸次成形特征的回轉(zhuǎn)鍛造(擺動輾壓、滾軋、徑向鍛造等)。

冷精鍛相關(guān)技術(shù)

(1)原材料 適合塑性好強度低的金屬材料,以低合金結(jié)構(gòu)鋼為主(20C r 、20C r M o 、20CrMnTi)以及鋁、銅及其合金。

(2)坯料潤滑 黑色金屬冷精鍛坯料的潤滑仍延用磷皂化處理,盡管國內(nèi)外不斷嘗試其他處理方法,但目前尚未有更好的方法取而代之。高分子潤滑劑用于黑色金屬坯料的表面處理有較好的潤滑效果,處理過程簡單,但主要成分為石墨,對精鍛及后續(xù)加工場地污染較大,適合開發(fā)試制產(chǎn)品時使用。

有色金屬冷精鍛坯料的潤滑依不同材料而異,且同種材料可選擇多種潤滑方法,如用動、植物油潤滑,精鍛件應及時清洗,否則很快變質(zhì)形成污染。

冷精鍛技術(shù)的發(fā)展沿革

冷精鍛技術(shù)應用前景

發(fā)達國家每輛轎車上的冷精鍛件已超過50kg、70多個品種,包括十字軸、花鍵軸、圓柱齒輪、傘齒輪、等速傳動軸、內(nèi)星輪、鐘形殼、三叉軸、內(nèi)花鍵齒套、同步齒環(huán)等零件(不含標準件和緊固件)。而我國每輛轎車上的冷精鍛件只有約20kg,相對于每年近2 000萬輛的汽車產(chǎn)量,巨大的市場剛性需求決定了我國的冷精鍛產(chǎn)品無論是品種上還是數(shù)量上都具有廣闊的發(fā)展空間。下圖是日本轎車精鍛件的每車用量和投產(chǎn)年份。

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冷精鍛技術(shù)在我國的發(fā)展歷程

冷精鍛技術(shù)在我國規(guī)?;a(chǎn)應用大致經(jīng)歷了三次發(fā)展歷程:

(1)第一次發(fā)展 在20世紀60~70年代以上海交大為主,將冷精鍛技術(shù)首次在我國工程化應用(主要為冷擠壓),生產(chǎn)縫紉機、自行車、手表等零件及少量汽車零件。我國最早批量化生產(chǎn)的汽車冷鍛件為發(fā)動機的活塞銷、球頭銷及球座等,形狀較簡單(橫截面為圓形)。冷鍛工藝技術(shù)水平與國外先進水平差距很大。該時期我國的現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)尚未起步,但為自行車大國,已能用冷鍛工藝批量生產(chǎn)自行車花盤、中軸、固定碗、調(diào)節(jié)碗等零件。

(2)第二次發(fā)展 在20世紀80~90年代以兵器工業(yè)第五九研究所(原六二所)、大豐自行車飛輪廠(現(xiàn)江蘇森威精鍛有限公司)、重慶華江機械廠等單位為主,應用擠壓、擺輾、滾軋、精沖等精密塑性成形工藝規(guī)?;a(chǎn)摩托車、汽車齒類零件。該時期是我國摩托車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展時期,產(chǎn)量很快超過千萬輛,零部件的國產(chǎn)化要求,促成了相關(guān)冷精鍛產(chǎn)品的大批量生產(chǎn),最典型的冷精鍛件為變速器中的主副軸及組合齒輪、反沖啟動器中的端面齒棘輪及啟動軸。這幾種齒類冷精鍛件應該是目前國內(nèi)生產(chǎn)數(shù)量最大的冷鍛產(chǎn)品

(3)第三次發(fā)展 在20世紀90年代末至今,我國現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,產(chǎn)量猛增,促進了零部件企業(yè)工藝技術(shù)及工藝裝備的同步提升,國內(nèi)數(shù)家知名的精鍛企業(yè)以江、浙、滬數(shù)家精鍛公司(如江蘇太平洋精鍛科技有限公司、江蘇飛船股份有限公司、江蘇森威精鍛有限公司、上海耐鐵福傳動軸有限公司)為主,大量引進國外先進裝備及生產(chǎn)線,應用閉塞鍛造、分流鍛造、熱(溫)精鍛+冷精整組合成形、流動控制成形(FCF)等先進工藝規(guī)?;a(chǎn)汽車用復雜形狀零件,如鐘形殼、三銷套、三叉軸、十字軸、內(nèi)星輪、同步齒環(huán)等,使目前我國的精鍛技術(shù)水平已接近或部分達到國外先進水平。

冷精鍛產(chǎn)品

目前我國已工程化大批量生產(chǎn)的冷鍛產(chǎn)品主要為車輛上的傳動件,年產(chǎn)量上100萬件的產(chǎn)品大致如附表所示。

我國工程化大批量生產(chǎn)的冷鍛產(chǎn)品一覽表

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冷精鍛生產(chǎn)

冷精鍛技術(shù)用于生產(chǎn)以來,形成了三種生產(chǎn)模式。

(1)第一階段稱為分序冷精鍛 用多臺壓機、多副模具進行多次成形,常需中間退火及潤滑。這種模式工序長,使用設(shè)備多,占地面積大。現(xiàn)仍為國內(nèi)普遍存在的模式。但該模式靈活性及適應能力強,適合中、小批量生產(chǎn)。

(2)第二階段稱為多工位冷精鍛 將分序冷精鍛成形時在多臺壓機上的模具集中到一臺壓機上,工位之間用機械手傳遞。這樣一個沖程就能加工出一個零件。這就大大提高了效率,減少了設(shè)備臺數(shù)和占地面積。工序間不用退火處理。潤滑靠噴擠壓油來解決。但一次性設(shè)備投資大,現(xiàn)國內(nèi)少數(shù)企業(yè)采用,適合大批量或超大批量生產(chǎn)。

(3)第三階段稱為單工位多動作冷精鍛 用一模具臺壓機、一副模具,在一個工位上,一次沖程中產(chǎn)生多個動作,將復雜制件一次精鍛成形。如閉塞鍛(復動化鍛造)、多軸擠壓機成形等,使綜合效益明顯提高?,F(xiàn)國內(nèi)少數(shù)企業(yè)采用。像極爪這樣復雜的制件,原要經(jīng)3~4次成形,而用該技術(shù)可一次成形。

節(jié)選于《金屬加工》雜志

作者:聶蘭啟


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