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精密儀器

鍛件生產(chǎn)中鍛造工藝過(guò)程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、鍛壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的任務(wù)

鍛壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)是鍛件生產(chǎn)中最重要的技術(shù)準(zhǔn)備工作。它的主要任務(wù)有以下四項(xiàng):

(一)設(shè)計(jì)工序

(1)選定鍛件的主成形方法和各工序的主要加工方法。

(2)計(jì)算工步,設(shè)計(jì)工步件或工序件的圖形和結(jié)構(gòu)要素并提出技術(shù)要求。

(3)計(jì)算毛坯的尺寸和重量并確定原材料的品種和規(guī)格。

(4)拜定加工設(shè)備的規(guī)格和數(shù)量。

(5)提出工裝的技術(shù)要求、規(guī)格和數(shù)量。

(6)確定輔助材料、輔助輯作內(nèi)容和管理要求等。

(二)提出質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和保證措施

(1)根據(jù)鍛件圖樣規(guī)定的質(zhì)量控制等級(jí),確定關(guān)鍵工序及其控制精度范圍、抽樣規(guī)則、取樣方法等。

(2)熱定工序件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

(3)提出加工過(guò)程中保證質(zhì)量的工藝措施,

(4)確定驗(yàn)收規(guī)則并選擇檢驗(yàn)方法。

(三)確定工藝路線

(1)在工序設(shè)計(jì)之前,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣、鍛壓圖樣和鍛件技術(shù)條件,提出主導(dǎo)工藝路線。

(2)在工序設(shè)計(jì)完成后,詳細(xì)設(shè)計(jì)工藝路線。

(四)編寫工藝規(guī)格

(1)選擇工藝規(guī)程的圖、表紙樣。

(2)繪制工序件草圖。

(3)編寫文字條款。

(4)描繪底圖,組織文本校對(duì)、審査和枇準(zhǔn)。


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二、鍛壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的依據(jù)

鍛壓工藝過(guò)程主要以產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣和鍛件圖樣、技術(shù)條件,現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件及生產(chǎn)批量為依據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(一)產(chǎn)品圖樣

產(chǎn)品圖樣是設(shè)計(jì)鍛件及其鍛壓工藝過(guò)程的主要技術(shù)依據(jù)。它提出了鍛件的形狀,尺寸、組織、性能以及其它的技術(shù)要求,因此在制訂工藝過(guò)程之前,必須對(duì)產(chǎn)品圖樣認(rèn)真進(jìn)行分析,掌握其技術(shù)要點(diǎn)和重點(diǎn)保證的項(xiàng)目。

(二)鍛件圖樣

鍛件圖樣是設(shè)計(jì)鍛壓工藝過(guò)程的直接依據(jù)。它不僅全面反映了產(chǎn)品圖樣對(duì)鍛件的要求,而且也反映已選定的主要成形方法、其它工序(如熱處理、表面清理等)加工方法和檢驗(yàn)方法。

(三)鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是和產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖樣具有同等效力的指令性文件。它詳細(xì)規(guī)定了鍛件的技術(shù)要求和驗(yàn)收方法,因此也是設(shè)計(jì)鍛壓工藝過(guò)程的主要依據(jù)。

(四)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件

鍛壓工藝過(guò)程必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件來(lái)實(shí)現(xiàn)。必要時(shí),還可通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)改造,如更新老設(shè)備,推廣應(yīng)用新工藝,新技術(shù)、新設(shè)備等來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(五)生產(chǎn)批量

工藝過(guò)程必須根據(jù)給定的生產(chǎn)枇量來(lái)設(shè)計(jì),因?yàn)樯a(chǎn)批量的大小決定生產(chǎn)類型,并直接影響工藝方法、設(shè)備和工具等的選擇。

生產(chǎn)類型不同,工藝過(guò)聲的詳細(xì)程度也不同,甚至所選用的工藝方法也不同。單件生產(chǎn)時(shí),除必須保證產(chǎn)品的組織和性能外,應(yīng)盡可能采用通用的工藝方法使加工簡(jiǎn)化如用自由鍛代替模鍛,用粗鍛代替精鍛等。成批生產(chǎn)時(shí),就要詳細(xì)設(shè)計(jì)全過(guò)程的所有工序,并選用完全正規(guī)的工藝方法。當(dāng)批量不大時(shí),一般以保證產(chǎn)品質(zhì)量為主;批量很大時(shí),還要顧及提高生產(chǎn)效率和節(jié)省材料等問(wèn)題。


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三、鍛壓工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的步驟

(一)工藝技術(shù)分析

根據(jù)產(chǎn)品圖樣.鍛件埋樣和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所給出的原始條件和技術(shù)要求,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)條件并吸收最新科技成果和經(jīng)驗(yàn),找出技術(shù)難點(diǎn),論證實(shí)旌方案,確定工藝參數(shù),估算技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),提出技術(shù)改造意見a。

(二)確定主導(dǎo)工藝

根據(jù)工藝技術(shù)分析的結(jié)果,在鍛件圖樣和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的基礎(chǔ)上,確定制造鍛件的主導(dǎo)工藝,即確定毛坯類型(圓棒,方棒或是鍛造坯料)、加熱方式(火焰加熱、電加熱或保護(hù)加熱)、主成形方法(錘鍛、壓力機(jī)鍛或特種鍛)和熱處理類型(消除應(yīng)力 處理、預(yù)備熱處理或最終熱處理)等。對(duì)精密鍛件還應(yīng)確定表面保護(hù)方法(復(fù)蓋、氣氛 或真空保護(hù))和表面加工方法(吹砂、機(jī)械拋光或化學(xué)加工)。

(三)設(shè)計(jì)工步

除少數(shù)已有專門文件規(guī)定或簡(jiǎn)單的工序外,其它所有工序和工步均需進(jìn)行洋細(xì)的計(jì)算和設(shè)計(jì),其中包括工步和工序件草圖;工步和工序件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及其檢驗(yàn)方法;毛坯規(guī)格與重量;工藝參數(shù);設(shè)備型號(hào)與規(guī)格;通用工具的規(guī)格和精度等級(jí);搡作細(xì)則;采用的通用性文件等。

工步設(shè)計(jì)首先從鍛壓成形工步設(shè)計(jì)開始,然后計(jì)算毛坯并設(shè)計(jì)備料、加熱,切邊、熱處理工序和工步,最后設(shè)計(jì)其他工序。

(四)確定工芝流程

在確定主導(dǎo)工藝的同時(shí),就應(yīng)根據(jù)鍛件圖樣和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求,初步擬定基本工藝流程以供生產(chǎn)準(zhǔn)備之用。在工步設(shè)計(jì)完成后,再將全部工序和工步按照加工順序進(jìn)行組合排列,然后結(jié)合工廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整,最終形成完整的鍛造工藝流程,

(五)編寫工藝規(guī)程

工藝規(guī)程是將巳經(jīng)確定的工藝流程、工序內(nèi)容、鍛件自然狀況、材料消耗、勞動(dòng)定額等用文字和圖表形式來(lái)表述的文件。它是加工和驗(yàn)收鍛件的指令性文件。

鍛件工藝規(guī)程主要有三種類型:

(1)專用工藝規(guī)程。它僅適用于一個(gè)圖號(hào)或工藝相同的幾個(gè)圖號(hào)鍛件《其中,有制造鍛件的完整工藝流程,除少數(shù)工序可按專門文件進(jìn)行加工外,其它工序均有金部工作內(nèi)容。

(2)通用工藝規(guī)程。它適用于多種鍛件,而且一般都是鍛造工藝過(guò)程中的某些非鍛壓工序用的。當(dāng)它用于不同鍛件時(shí),除工藝參數(shù)不同外,其它并無(wú)明顯差別。如化學(xué)銑切、吹沙等工藝規(guī)程均屬此類。

(3)類型工藝規(guī)程。它是為具有相同或相近條件(如材料,基本工藝流程、形狀),但因某些要素不同(如尺寸)而導(dǎo)致個(gè)別工藝參數(shù)不同的鍛件所編寫的工藝規(guī)程。這類 文件中的工藝流程和基本工作內(nèi)容,應(yīng)與專用工藝規(guī)程相同,但用于不同圖號(hào)的鍛件時(shí), 某些工藝參數(shù)或工序件尺寸則有不同,如形狀相同、尺寸不同的不銹鋼環(huán)形鍛件的鍛造工藝規(guī)程就屬于此類規(guī)程。鍛件鍛造加工中用的的各種工具

編寫工藝規(guī)程大致按以下步驟進(jìn)行:

(1)選擇適當(dāng)樣式的圖表紙型。

(2)按文字書寫規(guī)則書寫文字內(nèi)容,按制圖規(guī)則繪制圖樣

(3)編寫工序和工具目錄。

(4)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化檢査、技術(shù)校對(duì)和審枇。


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四、工藝過(guò)程綜合設(shè)計(jì)要點(diǎn)

設(shè)計(jì)和確定與制造鍛件有關(guān)的各類工序和工藝內(nèi)容的原則、方法和步驟,但在設(shè)計(jì)工藝過(guò)程的總體構(gòu)成時(shí),應(yīng)該注意到鍛件原始條件 (如鍛件的材料、形狀和尺寸)、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況(設(shè)計(jì)、工具和人員)和前后工序的匹配等各種因素的影響,并進(jìn)行必要的綜合分析,以便正確地選擇工藝方法和參數(shù),使設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程達(dá)到先進(jìn)、合理、實(shí)用和經(jīng)濟(jì)的目的。

(一)備料工序

備料工序包括原材料檢驗(yàn)、切割毛坯、清除毛坯上的毛刺和表面缺陷,毛坯檢驗(yàn)等工序。設(shè)計(jì)備料工序時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)下料方法應(yīng)根據(jù)材料性質(zhì)、毛坯精度和生產(chǎn)批量加以選擇。例如,高溫合金. 鎂合金和鈦合金毛坯不宜用剪切或熱剁而應(yīng)采用砂輪切割下料;精鍛件用毛還應(yīng)采用精密下料;小批量生產(chǎn)用毛還則宜選用通用方法下料等。

(2)有非加工表面的鍛件或精鍛件的毛坯,一般應(yīng)有嚴(yán)格的表面清理工序。

(3)原材料和毛還必領(lǐng)有無(wú)損探傷和牌號(hào)鑒別等詳細(xì)的檢驗(yàn)規(guī)定。材質(zhì)必須嚴(yán)格控制,不允許有混料和不合格料投入生產(chǎn)線。

(4)鍛件要從毛坯開始進(jìn)行管理,其中包括爐號(hào)、錠節(jié)號(hào)、批次和檔案管理等。

(二)鍛壓成形工序

鍛壓成形工序包括制坯、預(yù)成形、終成形等工序。這些工序的設(shè)計(jì)除應(yīng)遵循規(guī)定外,還應(yīng)考慮到以下幾點(diǎn):

(1)成形工序各工步的尺寸和變形量,應(yīng)根據(jù)鍛件材料的允許變形程度和臨界變形程變范圍確定,以防產(chǎn)生裂紋和低倍粗晶。

(2)低塑性材料應(yīng)選用具有明顯三向不均勻壓應(yīng)力狀態(tài)的成形方法。

(3)毛坯中的金屬流線,應(yīng)華免形成明顯彎折、切斷、渦流或穿流缺陷。

(4)應(yīng)根據(jù)鍛件材料的塑性和鍛造溫度范圍,對(duì)鍛件流線和形狀的要求以及生產(chǎn)條件和生產(chǎn)量等因素,選用自由鍛制坯,專用設(shè)備瓶坯或模鍛制坯。

(5)自由鍛各工序和工步必須繪出圖樣和淹線分布,并規(guī)定具體的操作細(xì)則,如打擊力大小、拔長(zhǎng)時(shí)的毛坯翻轉(zhuǎn)順序和方向、壓肩工具和尺寸、反復(fù)鐓拔順序和方向及大型自由鍛件應(yīng)達(dá)到的鍛造比等,均應(yīng)作出規(guī)定。

(6)必須注明潤(rùn)滑劑及其涂敷方法和涂敷部位等。

(7)模鍛時(shí)的放料方向、清除氧化皮的方法、錘擊力和欠壓量的大小及從型槽中取出鍛件的方法等,均應(yīng)明確規(guī)定。

(三)加熱與冷卻工序

鍛前毛坯加熱應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)確定加熱規(guī)范應(yīng)以鍛件材料、形狀、尺寸和加工余量為主要依據(jù),但還應(yīng)考慮一火次所完成的工步類型、數(shù)量和變形量。在滿足成形要求的前提下,毛坯的加熱次數(shù)應(yīng)力求減少。

(2)鍛造加熱溫度是材料允許的最高加熱溫度。毛坯各工序或工步的具體加熱溫度,應(yīng)根據(jù)操作的復(fù)雜程度加以調(diào)整,原則是保證規(guī)定的終鍛溫度,因?yàn)榻K鍛溫度過(guò)高,會(huì)出現(xiàn)組織粗大、二次氧化嚴(yán)重及收縮量大等問(wèn)題;終鍛溫度過(guò)低,也會(huì)導(dǎo)致金屬變形抗力增大、塑性降低、成形困難、產(chǎn)生裂紋等問(wèn)題。

(3)在設(shè)計(jì)加熱工序時(shí),除選定加熱溫度、速度和時(shí)間等工藝參數(shù)外,還應(yīng)根據(jù)爐子特性、材料加熱適應(yīng)性和鍛件的重要程度,確定裝爐量和裝爐方式以及保持爐中清潔度措施、控溫精度、保護(hù)方式、重復(fù)加熱(回爐)的次數(shù)和溫度等。

(4)冷卻規(guī)范主要應(yīng)根據(jù)材料特性確定,其次,還應(yīng)考慮鍛件的形狀和尺寸及車間壞境的影響。

(四)鍛件熱處理工序

確定鍛件的熱處理工序,除應(yīng)遵循規(guī)定外,還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題:

(1)當(dāng)鍛件的熱處理有兩種以上工藝可供選擇時(shí),應(yīng)按規(guī)定的技術(shù)要求擇其一種。而且選定熱處理工藝,應(yīng)盡可能達(dá)到消除應(yīng)力、調(diào)整硬度和改善組織等多項(xiàng)目的。

(2)鋁、鎂合金鍛件鍛后必須進(jìn)行最終熱處理,才能滿足機(jī)械加工的獬要。葉片等熱處理時(shí)易變形的鍛件,必須有防止熱處理變形的措施合金結(jié)構(gòu)輛鍛件的非加工表面尺寸會(huì)因熱處理時(shí)的氧化而發(fā)生變化,熱處理時(shí)也應(yīng)有防止措施。

(3)熱處理前,鍛件應(yīng)清除油污和裂紋。

(五)鍛件的表面清理與加工工序

此工序的H的是淸除鍛件表面的異物、污染層和缺陷,或減少多余金屬和提高鍛件精度。

(1)清理和加工方法,應(yīng)根據(jù)鍛件精度,鍛件上有無(wú)非加工表面,鍛件材料、形狀和尺寸以及后續(xù)加工或成品零件的要求等加以選澤。例如,精鍛件應(yīng)選用能獲得精密尺寸和光潔表面的加工方法。具有需要電鍍的非加工表面的鍛件,應(yīng)選用能保持鍛件表面潔凈的清理方法。薄長(zhǎng)形鍛件應(yīng)選用吹砂清理,不宜采用滾筒清理,避免清理后鍛件變形。

(2)清除表面異物或缺陷的工序,應(yīng)緊接產(chǎn)生異物和缺陷的工序后進(jìn)行。

(3)馬氏體鋼鍛件酸洗前,一般應(yīng)先安排消除應(yīng)力退火工序。鈦合金鍛進(jìn)行化銑時(shí),有吸氫現(xiàn)象,一般在化銑后應(yīng)安排去氫退火工序。

(4)對(duì)于表面質(zhì)量要求高的鍛件(精密鍛件、有非加工面的鍛件)或在空氣中易銹蝕的鍛件(鋁合金和鎂合金鍛件),應(yīng)在其最終清理工序完成后,進(jìn)行防銹和油封處理(包括氧化覆蓋)。

(六)保證和質(zhì)量檢驗(yàn)條款

鍛壓工藝過(guò)程中的質(zhì)量保證條款包括保證加工工序和工步質(zhì)量的搡作細(xì)則(如鐓粗去氧化皮)和工序件質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量檢驗(yàn)條款括工序間檢驗(yàn)和最終檢驗(yàn)條款在確定這些條款時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):

(1)對(duì)鍛件質(zhì)量有決定性影響的工序,或只能靠正確操作才能保證質(zhì)量而又很難在終檢時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量有問(wèn)題的工序,應(yīng)規(guī)定詳細(xì)的操作說(shuō)明。

(2)原材料質(zhì)量等級(jí)、設(shè)備精度、工具精度和其它生產(chǎn)條件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),應(yīng)按鍛件的重要程度進(jìn)行選擇。

(3)應(yīng)選擇可靠的工藝參數(shù)。

(4)盡置縮短工序件缺陷存活的時(shí)間,一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時(shí)排除,以防在后續(xù)加工時(shí)擴(kuò)大或?qū)е庐a(chǎn)生新的缺陷。同時(shí),應(yīng)針對(duì)具體情況,在工序中注明。

(5)對(duì)質(zhì)量難于保持穩(wěn)定的主導(dǎo)工序,應(yīng)設(shè)置工序間檢驗(yàn)和定期抽檢。對(duì)于爐溫波動(dòng)范圍和化銑溶液成分等重要的生產(chǎn)條件,應(yīng)實(shí)行直接控制。

(6)產(chǎn)品缺陷應(yīng)盡量先使之暴霜出來(lái),而后再進(jìn)行檢驗(yàn)。例如,鋁合金鍛件須先經(jīng)硫酸陽(yáng)極化,而后再檢驗(yàn)其表面缺陷。

(7)應(yīng)盡量擴(kuò)大無(wú)損險(xiǎn)驗(yàn)的應(yīng)用范圍,以及能直接考核工藝穩(wěn)定程度和鍛件質(zhì)量水平的檢驗(yàn)內(nèi)容。例如,斷口檢驗(yàn)和鍛件定期的全面鑒定,其中包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目之外的疲勞性能試驗(yàn)和合金元素貧化層深度測(cè)定等檢驗(yàn)項(xiàng)目。


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