国内外冷挤压技术发展综述.pdf
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国内外冷挤压技术发展综述.pdf
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的。
模架具有很高的精度,模具在模架上的安装和更换方便,上模安装用孔定位(不需调整中心),每一工位的封闭高度均可单独调节。
下模安装只需调整前后位置(左右方向不需要调整),由下模架定位槽定位。
(!
)有较完善的安全保护装置。
压力机前后装有透明的防护隔板,采用双手操作按钮,防止人身伤害事故;装有多至#工位的集成电路检测装置,当工件传送出现异常时,压力机自动停机,防止模具或压力机损坏。
($)可配备横向冲压装置、螺纹滚压装置、压边装置、攻丝装置等专用附件。
到目前为止,济南铸造锻压机械研究所已为数家电视机显像管厂和电池配件厂提供了该系列产品,用于生产电子枪中的金属冲压件以及充电电池钢壳。
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结语多工位压力机是一种先进高效的设备,它集传统的压力机制造技术、模具加工技术、数控技术及计算机通讯技术为一体,代表了金属拉延件的最高加工水平。
目前,多工位压力机的制造和使用主要是在一些工业发达国家。
在我国,由于人员素质和模具制造水平较低,对多工位压力机投资的认识也不够,大大限制了多工位压力机的发展和使用。
随着我国综合工业技术水平的进步以及市场竞争的日趋激烈,许多厂家开始认识到,使用多工位压力机生产冲压件,将在产品的产量、质量及成本方面占据优势,从而提高企业的竞争能力。
因此,多工位压力机的需求量将会随着经济的发展日益增加。
收稿日期:
#%作者简介:
杨煜,女,()岁,高级工程师,全国锻压学会环保委员会委员国内外冷挤压技术发展综述%($重庆市国家机械局第三设计研究院杨煜摘要阐述了冷挤压技术的特点,介绍了国内外冷挤压技术的发展过程,分析了冷挤压技术的发展趋势,并针对该技术存在的问题提出了建议。
关键词冷挤压特点发展综述中图分类号*+(&),(冷挤压的特点冷挤压技术是一种高精、高效、优质低耗的先进生产工艺技术,较多应用于中小型锻件规模化生产中。
与常规模锻工艺相比,可以节材(%-./%-,节能%-.!
%-,而且能够提高锻件质量,改善作业环境。
二战后,冷挤压技术在国外工业发达国家的汽车、摩托车、家用电器等行业得到了广泛的发展应用,而新型挤压材料、模具新钢种和大吨位压力机的出现,更拓展了其发展空间。
日本!
%年代自称,其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件,有(%-.%-是采用冷锻工艺生产的,近年来生产的新型轿车则每车平均使用#01的冷锻件。
美国等国家的轿车生产中,每车平均使用%01的冷锻件。
随着科技的进步和汽车、摩托车、家用电器等行业对产品技术要求的不断提高,冷锻生产工艺技术已逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。
冷挤压的优点()节约原材料。
冷挤压加工是利用金属的塑性变形制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料的利用率。
冷挤压材料的利用率一般可达到!
%-以上。
(#)提高劳动生产率。
用冷挤压工艺代替切削加工制造机械零件,能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。
(()制件可获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。
冷挤压零件的精度可达2*&.2*!
级,表面粗糙度可达!
3%,#.,)。
因此,用冷挤压加工的零件一般很少再切削加工,只需在要求特别高之处进行精磨。
()提高零件的力学性能。
冷挤压后金属的冷加工硬化,以及在零件内部形成合理的纤维流线分布,使零件的强度远高于原材料的强度。
此外,合理的冷挤压工艺可使零件表面形成压应力而提高疲劳(综合评述国内外冷挤压技术发展综述万方数据强度。
因此,某些原需热处理强化的零件用冷挤压工艺后可省去热处理工艺;有些零件原需用强度较高的钢材制造,用冷挤压工艺后就可用强度较低的钢材代替。
(!
)可加工形状复杂、难以切削加工的零件。
如异形截面、复杂的内腔、内齿及表面看不见的内槽等。
()降低零件成本。
由于冷挤压工艺具有节约原材料、提高生产率、减少零件的切削加工量、可用较差的材料代用优质材料等优点,从而使零件成本大大降低。
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#冷挤压的缺点($)对模具要求高。
冷挤压时毛坯在模具中受三向压应力而使变形抗力显著增大,这使模具所受的应力远比一般冲压模大。
冷挤压钢材时,模具所受的应力常达%&()*%!
&()。
模具除需要具有高强度外,还需有足够的冲击韧性和耐磨性。
此外,金属毛坯在模具中强烈的塑性变形,会使模具温度升高至%!
&+*,&+左右,因而,模具材料需有一定的回火稳定性。
由于上述情况,冷挤压模具的寿命远低于冲压模。
要使冷挤压工艺进一步推广,必须从模具设计、模具材料及模具制造工艺等方面设法提高模具的寿命。
(%)需用大吨位的压力机。
由于冷挤压时毛坯的变形抗力大,需用数百吨甚至几千吨的压力机。
(,)由于冷挤压的模具成本高,一般只适用于大批量生产的零件。
(-)毛坯在挤压前需进行表面处理。
这不但增加了工序,需占用较大的生产面积,而且难于使生产自动化。
(!
)不适用于高强度材料加工。
()冷挤压零件的塑性、冲击韧性差,而且零件的残余应力大,这会引起零件变形和耐腐蚀性的降低(产生应力腐蚀)。
冷挤压技术的发展过程$.,!
年,德国开发成功钢材的磷化处理工艺,为钢制零件的冷挤压成形创造了条件,并于$.!
年开始将冷挤压技术用于汽车锻件的生产。
&年代,日本汽车工业的成长,为冷挤压技术的发展创造了有利的条件。
从冷挤压设备上看,自从$.,年,日本会田株式会社生产了日本第一台%&/0(1型精压机(肘杆式压力机)以来,到目前为止,已生产了%&多台(1系列压力机。
随着汽车工业的发展,对高精度压力机的要求愈加迫切,会田株式会社又研制成功了各种锻造压力机,如$.2%年的345系列多工序压力机,$.2.年的肘杆式1系列精压机和$.66年的47系列压力机。
同时,日本小松研制了以高精度和易于操作为目标的8$3、8%3系列冷锻成形压力机,其吨位为$&/0*%&/0,具有变形小而坚固的直闭式机身,最适合冷(温)挤压加工。
该系列压力机具有滑块导向装置,有大的滑块调节量及不需要润滑的导轨,能进行高精度的、清洁的作业;具有大的侧向开口,为自动化装置的安装提供了方便;有可调式工作台顶出定时装置;控制电路采用93电路,大幅度提高了操作的容易性和可靠性,负载监控器能保证理想的挤压加工。
除此之外,还生产有连续自动送料装置、快速换模装置、模具等。
从冷挤压产品上看,日本2&年代成功冷挤压启动离合器齿轮、传动轴花键、交流发电机磁极铁芯。
6&年代,又成功冷挤大型高精度等速圆球外座圈、内座圈、十字轴、汽车差速器伞齿轮等高精零件,为日本汽车的高性能化和降低生产成本做出了很大贡献。
日本冷挤压技术已经成为净形或者近似净形加工技术,在世界上处于领先地位,它带给日本汽车零件锻造企业很高的利润,为日本机械制造业做出了很大贡献。
我国的冷挤压技术与日本的起步时间相当。
2&年代,我国曾在自行车、汽车电器等批量生产的产品中,推广过冷挤压生产工艺技术,也开发成功了启动齿轮的挤压成形,并投入批量生产。
但由于未从根本上解决工艺、设备、材料、模具、润滑、自动化装置以及毛坯料的原始尺寸、原始状态、后处理等一系列技术问题,因而,未得到较大发展。
6&年代,随着家电和汽车摩托车工业的迅速发展,对冷挤压工艺设备及生产技术的引进、消化、吸收,科研人员通过生产实践攻克了冷挤压技术的不少难题,与此同时,冷锻设备也有了较大发展。
国内涌现了天津自行车飞轮厂、信阳内燃机配件厂、株洲火花塞厂、大连洗衣机厂、青岛手表厂、江苏大丰自行车飞轮厂、天津汽车锻造厂、南京曲轴连杆厂、上海汽车电器厂、重庆转向器厂等具有代表性的厂家,在冷挤压技术应用方面卓有成效,其中有些厂还从德国、日本引进了冷挤压压力机。
目前,我国已能用冷挤压工艺生产表壳、自行车飞轮、中轴、精锻齿轮、汽车用等速万向节、内燃机用火花塞与活塞销、汽车挺杆、照相机零件、汽车启动器定向套筒、启动齿轮等,且已达到国外同等水平。
但除大丰、信阳等几个专业厂可组织批量生产外,其-锻压机械!
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%&$万方数据他厂点规模仍较小,不易发挥冷挤压的优势。
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冷挤压几种工艺组合形式及其主要应用范围!
几种工艺组合形式()圆棒!
切断!
退火!
磷化皂化润滑处理!
冷挤压!
切削!
磷化皂化润滑处理!
冷挤压对某些复杂的零件,为了保证终锻件质量和模具寿命,需作多次退火、磷化皂化润滑处理和预锻成形,以生成终锻前的预制坯。
(#)圆棒!
切断!
温挤压!
磷化皂化润滑处理!
冷挤压该工艺是正在发展的温挤压预制坯,它事先使金属达到产品的近似净形,然后用冷挤压进行终成形,以提高精度。
这样,可以减少采用冷成形制造预制坯的工序数。
该工艺需添置感应加热装置,并应控制氧化皮的生成。
($)板材!
冲压!
磷化皂化润滑处理!
冷挤压这是利用板材一次冲压成形制坯,原则上比利用棒材成形制坯节约能源,典型实例是生产发电机转子磁极铁芯。
(%)圆棒!
镦粗!
磷化皂化处理!
冷挤压这是用圆棒镦粗成形生成预成形件,可以用冷挤压,也可以用热锻。
(&)铸造!
磷化皂化润滑处理!
冷挤压用铸件作预制坯,再冷挤压成形。
吉林工业大学附属工厂在生产某一端带端面齿形,另一端有六个凸起的农机零件时,采用铸钢毛坯,然后温挤压成形。
制造汽车差速器行星伞齿轮时,也可采用铸钢件作为预制毛坯,然后进行热锻终成形。
!
#主要应用示例()启动电机离合器齿轮和离合器套。
可以将该件的内星形孔和外圆直齿挤压成形。
(#)交流发电机转子、磁极铁芯。
可以将该件的内芯凸起和外圆尖爪冷挤压成形。
($)等速圆球连接头(型外座圈、内座圈以及)(型外座圈。
可以内孔成形,而且达到图纸要求的精度。
(%)十字轴。
可以达到车加工的水平,热处理后进行磨削达到图纸要求。
(&)差速器行星伞齿轮。
可以达到*级精度。
$冷挤压技术的发展趋势()随着能源危机的日趋严重,人们对环境质量将更加关注,加之市场竞争日益加剧,促使锻件生产向高效、高质、精化、节能节材方向发展。
因此,用挤压成形等工艺手段所生产的精化锻件的产量,在市场竞争中将得到较大的发展。
(#)汽车向轻型化、高速度、平稳性方向发展,对锻件的尺寸精度、重量精度及力学性能等都提出了较高的要求。
如轿车发动机用连杆锻件除对大小头之间的误差有要求外,对每件的重量误差也要求不大于+,。
新产品的高要求,将促进精化生产工艺的发展。
($)专业化、规模化的组织生产仍是冷挤压生产的发展方向和趋势。
在法国,以挤压成形工艺生产锻件的专业厂家,-.-%年全员劳动生产率,即每人生产挤压件的产量及产值,均高于一般生产模锻件或者自由锻件的厂家。
以-%年为例,专业厂家挤压件人均产量为&/#%0,,创产值*&1+法郎。
而同期一般性生产模锻件的厂家,其人均产量仅为$-$%0,,产值&-#$+%法郎,仅相当于挤压件专业生产厂家的*!
2和*1!
$*2。
自由锻件生产厂与之相比则更低。
(%)挤压专机将成为一种发展趋势。
随着中小型锻件的精化生产发展及冷挤压、温挤压工艺的推广应用,多工位冷挤压压力机、精压机及针对某种锻件而设计制造的专机,将会得到大力发展。
%几点建议目前,制约冷挤压技术发展的因素主要是原材料、设备、模具及专业化组织生产等问题。
针对这些问题,提出如下建议:
()有重点地按组织结构优化的方针与目标,对国内条件较好、工厂配套比较齐全的企业,以专业化规模化组织生产的原则进行现代化企业的技术改造,使其在逐步解决行业中业已存在问题的同时,提高市场的竞争能力,逐步缩小同国内外先进企业之间的差距,进而搏击国际市场。
(#)研究更理想的表面处理与润滑方法,扩大冷挤压的使用范围,加工出更复杂甚至外形不对称的零件。
($)寻找更好的模具钢材及热处理方法,延长模具使用寿命。
(%)设计出更适应冷挤压工艺要求的压力机,在合理范围内提高冷挤压每次工序的变形量。
(&)在大批量生产中,广泛采用机械化、自动化装置,提高劳动生产率。
参考文献孟祥恩,关建勋,等!
现代工程设计!
北京:
机械工业出版社,-!
#冯宝伟,胡江东!
日本汽车零件的冷锻技术!
锻压机械,-+($)&综合评述国内外冷挤压技术发展综述万方数据!
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A10BJ;D,(LA9S万方数据国内外冷挤压技术发展综述国内外冷挤压技术发展综述作者:
杨煜,YANGYu作者单位:
重庆市国家机械局第三设计研究院刊名:
锻压机械英文刊名:
METALFORMINGMACHINERY年,卷(期):
2001,36
(1)被引用次数:
12次参考文献(2条)参考文献(2条)1.孟祥恩.关建勋现代工程设计19992.冯宝伟.胡江东日本汽车零件的冷锻技术1998(03)引证文献(12条)引证文献(12条)1.熊贵芳.林启权.王志刚冷挤压组合凹模失效分析及挤压过程数值模拟期刊论文-热加工工艺2009(9)2.杨金娥空心花键管成形规律研究学位论文硕士20063.李会民薄壁方锥件挤压成形关键技术研究学位论文硕士20064.匡余华异形孔台阶齿轮成形模设计及寿命研究学位论文硕士20065.冯锡兰.蒋志强.胡中艳.施进发挤压成形技术在接插件端子模具设计中的应用期刊论文-制造业自动化2005(6)6.陈丽军.闵水根.卢险峰.章跃荣平面钩型换向器整体冷挤压工艺实验研究期刊论文-模具技术2005(4)7.程嫣杆形件冷挤压模具结构优化设计与分析研究学位论文硕士20058.汪建余圆柱直齿轮滚轧制坯镦挤、胀挤复合精成形的虚拟设计学位论文硕士20049.张清萍齿轮精锻过程三维数值模拟及关键工艺技术研究学位论文博士200410.闵永安.邵光杰.许珞萍.顾治吉.杨岐华.徐松乾汽车齿轮制造过程中钢的组织控制期刊论文-特殊钢2002(z1)11.王志东.沙方岭.陈新波.朱止芳千斤顶油缸冷挤压工艺及模具期刊论文-洛阳工学院学报(自然科学版)2002
(1)12.王丽君.赵振铎.邵明志.张志红铝合金冷挤压摩擦与润滑研究期刊论文-锻压机械2002(4)本文链接:
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