精密成形技术
精密塑性成形工艺
第一章精密下料1、生产中评价毛坯剪切质量的技术参数有哪些?棒料答:f、k静、动剪刀形成的压塌深度;b断面不平度;φ断面倾角;d、d1直径和毛坯最小直径;c断面光亮带宽度;L毛坯长度。
2、目前常用的精密下料工艺有:径向夹紧剪切和自动卧式带锯床锯切下料。
第二章钢料少无氧化加热1、目前钢料少无氧化加热方法有:敞焰少无氧化加热和感应加热。
2、根据用途不同,涂层可分为润滑、保护和保护—润滑三大类。
第三章精密模锻工艺及模具设计1、精密模锻主要主要应用在哪些方面?答:一是精化毛坯,及利用精锻工艺取代粗切削加工工序,将精锻件直接进行精加工而取得成品零件;二是精锻零件,即通过精密模锻直接获得成品零件。
2、精密模锻的分类有:饼盘类、法兰凸缘类、轴杆类、杯筒类、枝丫类、叉形类。
3、闭式精密模锻成形主要有镦粗、正挤、反挤、侧向挤压和镦粗兼压入等几种变形形式。
4、侧向挤压可分为分流式、汇集式和弯曲式三类。
5、毛坯和锻件氧化皮的清理方法有:酸洗、干法滚筒清理、湿法滚筒清理、喷砂、喷丸、车削、无心磨削、冷水浸、镦粗。
6、精密模锻模具的分类通常有:1)按模锻设备分类:如锤用锻模、螺旋压力机用锻模、机械压力机用锻模、液压机用锻模、高速锤用锻模;2)按凹模结构分类:整体凹模和可分凹模。
7、半闭式分流腔的设置原则是什么?答:分流腔的设置原则,即分流腔应设置在什么位置最合理,应遵循的原则就是多余金属分流腔应满足的要求,即1)当模膛中所有难于充满的部位在未充满之前,变形金属不应当被挤入到分流腔,这就是说分流腔的位置应选择在模膛最后充满的部位;2)多余金属挤入分流腔时不应当伴随变形阻力的提高,即多余金属分流时在模膛内所产生的压力比模膛刚充满时所产生的压力没有增加或增加很小,以免增加总的模锻力和加快模膛的磨损;此外,从便于切削所产生的小飞边的角度考虑,侧向分流腔应设置在锻件最大横向投影面积对应的模膛(沿分模面)周围。
具体设计时,一般依靠合适的尺寸关系来满足第一个要求;以合理的金属流动方向来满足第二个要求。
冷挤压成形技术
冷挤压成形技术冷挤压是精密塑性体积成形技术中的一个重要组成部分。
冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内,在强大的压力和一定的速度作用下,迫使金属从模腔中挤出,从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。
显然,冷挤压加工是靠模具来控制金属流动,靠金属体积的大量转移来成形零件的。
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。
与热锻、温锻工艺相比,可以节材30%~50%,节能40%~8 0%而且能够提高锻件质量,改善作业环境。
目前,冷挤压技术已在紧固件、机械、仪表、电器、轻工、宇航、船舶、军工等工业部门中得到较为广泛的应用,已成为金属塑性体积成形技术中不可缺少的重要加工手段之一。
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便拓展了其发展空间。
日本80年代自称,其轿车生产中以锻造工艺方法生产的零件,有30%~40%是采用冷挤压工艺生产的。
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,冷挤压生产工艺技术己逐渐成为中小锻件精化生产的发展方向。
与其他加工工艺相比冷挤压有如下优点:1)节约原材料。
冷挤压是利用金属的塑性变形来制成所需形状的零件,因而能大量减少切削加工,提高材料利用率。
冷挤压的材料利用率一般可达到80%以上。
2)提高劳动生产率。
用冷挤压工艺代替切削加工制造零件,能使生产率提高几倍、几十倍、甚至上百倍。
3)制件可以获得理想的表面粗糙度和尺寸精度。
零件的精度可达IT7~IT8级,表面粗糙度可达R0.2~R0.6。
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。
4)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强度。
近净成形技术
1.1 近净成形概念
近净成形技术是指零件成形后,仅需少量加工 或不再加工,就可用做机械零件的成形技术。它 将新材料、新能源、精密模具技术、计算机技术 自动化技术等多种高新技术融入传统的毛配成形 技术,使之由粗糙成形变为优质、高效、高精度 轻量化、低成本的成形技术。采用近净成形技术 所获得的机械零件具有精确的外形、高的尺寸精 度、形位精度和好的表面粗糙度。[2]
高、质量稳定、劳动条件好等优点,在工业发达国家这种生产线研究和建 设已有几十年历史,并且随着人们对产品个性化的要求,已经出现一些柔 性生产线。
1.3近净成形的发展概况
5.重视生产过程的质量控制,提高质量一致性 国外企业为了保证产品质量一方面加强管理,做好生产全过程的质量
控制,另一方面通过生产过程中的自动化和智能控制以保证近净成形生产 质量稳定,并且开发各种在线检测和无损检测技术和仪器,并且进行了统 计过程控制技术的研究和应用,从而使成形件的质量和精度可靠。上述几 项关键技术我国还有不小差距,也需要尽快掌握,从而保证最终成形件质 量。 6.发展近净成形技术的虚拟制造和网络制造
121精密铸造成形压铸循环过程压铸循环过程清理模具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具具喷刷涂料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料料合模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模浇注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注注压射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射射凝固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固固开模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模顶出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出出取出铸件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件件全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环全自动压铸循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环半自动压住循环清理模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模模喷刷涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂涂清理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理理喷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷刷清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清清合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合合喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷喷浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇浇压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压压凝凝凝凝凝凝凝凝凝凝凝
航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析
航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析航空发动机涡轮叶片是发动机中非常关键的部件,其性能直接影响着发动机的工作效率和稳定性。
涡轮叶片的制造工艺和精密成形技术显得尤为重要。
本文将分析航空发动机涡轮叶片的精密成形技术,并介绍其制作工艺及相关的发展动态。
一、涡轮叶片制造工艺1.铸造工艺涡轮叶片的制造原料通常为高温合金,通过铸造工艺进行生产。
铸造工艺主要包括原料准备、模具制作、熔炼浇注、冷却固化等工序。
在具体的生产制造过程中,铸造工艺需要高度的精密度和专业的技术来保证叶片的质量和性能。
2.金属成形工艺金属成形工艺是将金属材料通过加热软化后,利用压力和模具进行成形。
这种工艺在涡轮叶片的制造中应用广泛,可分为锻造和压铸两种方式。
其中锻造工艺适用于生产较大型、较复杂结构的涡轮叶片,而压铸工艺则适用于生产批量较大、形状较为规则的叶片。
3.热等静压工艺热等静压工艺是通过将金属粉末装入模具后,进行高温高压处理,使得粉末颗粒在原子级别上发生结合。
这种工艺可以制作出具有优异超高温性能和抗疲劳性能的涡轮叶片。
二、涡轮叶片精密成形技术分析1.数控机床加工技术数控机床加工技术是目前涡轮叶片精密成形中应用较多的一种技术,其主要是通过电脑控制机床进行切削加工,能够实现高精度、高效率和高质量的加工。
数控机床加工技术在提高涡轮叶片的精密度和表面质量方面起到了重要的作用。
2.激光成形技术激光成形技术是一种利用激光束对金属材料进行熔化和成形的技术,可实现对涡轮叶片的高精度成形和表面处理。
激光成形技术具有无污染、灵活性高、加工效率高等优点,是目前涡轮叶片精密成形技术中的一种新兴技术。
3.电火花加工技术电火花加工技术是利用电脉冲放电的原理,通过在工件表面产生高温高压的等离子体进行加工,可以实现对涡轮叶片的微细加工和表面处理。
电火花加工技术具有高精度、高表面质量和加工难度低的特点,适用于对涡轮叶片的精密加工。
以上介绍的技术只是涡轮叶片精密成形技术中的一部分,随着科技的不断发展,会有更多更先进的技术不断涌现,为涡轮叶片的精密成形提供更多可能。
外螺纹冷滚压精密成形工艺研究进展
外螺纹冷滚压精密成形工艺研究进展1. 研究背景和意义- 介绍外螺纹冷滚压精密成形技术的应用背景和意义2. 工艺原理和流程- 介绍外螺纹冷滚压精密成形的工艺原理和流程- 分析不同冷滚压工艺参数对成形质量的影响3. 典型加工工件与特点- 介绍外螺纹冷滚压精密成形技术在典型加工工件中的应用- 分析外螺纹冷滚压精密成形的特点和优势4. 工艺控制和优化方法- 介绍外螺纹冷滚压精密成形的工艺控制和优化方法- 分析控制参数的选择与优化对成形质量的影响5. 发展前景和展望- 总结外螺纹冷滚压精密成形的研究进展和应用现状- 展望外螺纹冷滚压精密成形技术的未来发展趋势和应用前景第一章研究背景和意义随着工业化的发展,对高精度、高性能零部件的需求越来越高,而外螺纹冷滚压精密成形技术正是一种快速、高效、高精度的制造方法。
外螺纹冷滚压精密成形可以用于生产各种高精度的安装和连接部件,如螺纹管件、孔型结构和多形状零件。
该技术经过多年的发展和完善,在工业生产中已经得到广泛应用。
外螺纹冷滚压精密成形技术的应用推广,有助于提高工件的质量和精度,降低生产成本和浪费,实现工业生产的智能化和数字化。
本章将详细介绍外螺纹冷滚压精密成形技术的研究背景和意义。
首先,介绍外螺纹冷滚压精密成形技术的基本原理和应用范围。
然后,分析外螺纹冷滚压精密成形技术的现状和发展趋势。
最后,总结外螺纹冷滚压精密成形技术在工业应用中的优势和作用。
二、外螺纹冷滚压精密成形工艺原理和流程外螺纹冷滚压精密成形是一种压制加工方法,该方法采用滚轮或螺纹滚轮在压制过程中绕着工件旋转,使得工件受到轴向和周向的同步力,并通过变形产生成型。
外螺纹冷滚压精密成形工艺的基本流程包括:工件准备、工艺参数的选择、装夹和定位、精密成形和质量检验等环节,其中每一个环节都关键影响着成形质量和成形效率。
1.1 工件准备外螺纹冷滚压精密成形工艺的第一步是工件的准备。
工件必须具有合适的材料和几何形状。
材料的性能是影响成形质量的重要因素之一,要求工件具有优异的韧性、延展性和抗疲劳性。
先进制造工艺--精密洁净铸造成形工艺
第二讲1. 精密洁净铸造成形工艺气化模铸造工艺与设备概述气化模铸造按工艺方法主要分为两种:气化模-铡压铸造(EPC-V法)和气化模-精铸-负压复合铸造(EPC-CS法)。
EPC-V法铸造是气化模-振动计紧实负压工艺。
它利用气化模作一次性模型和不含水分、粘结剂及任何其他附加物的干砂造型,浇注和凝固期间铸型保持一定的负压度,由此获得近零起模斜度,可直接铸螺纹及曲折通道,表面光洁、尺寸精确、无飞边的近无余量少加工精密铸件。
EPC-CS法复合铸造是气化模-精铸-振动紧实负压复合铸造工艺。
它是用气化模代替蜡融出,将超薄型壳埋入无粘结剂干砂中,采用振动紧实造型,浇注和凝固期间铸型保持一定的负压度,而获得表面光洁、尺寸精确的无余量精密铸件。
气化模铸造是在实型铸造基础上发展起来的。
实型铸造由美国H.F.Shoyer发明并于1958年获得专利。
后经德国Witmoser等深入研究,1961年进入工业化生产,尤其对冶金矿山、造船和机械用大型、单件、小批量生产的铸件更为适宜,在工业生产中应用实型铸造的国家主要有美、英、法、俄、日、德、和中国等。
由于实型铸造采用可消失的聚苯乙烯塑料模,不存在普通砂型铸造从铸型中取出模样的困难,简化了铸造工序,降低劳动强度和成本,提高了生产效率。
但实型铸造存在着铸件表面质量差,尺寸精度低,易造成中、低碳钢铸件表面增碳和缺陷,因此限制了该工艺的发展和应用。
80年代,工业发达国家,在实型铸造基础上,针对上述问题进行了研究,推出了EPC-V法铸造工艺,引起了铸造界的关注,认为这是铸造行业上的一项突破。
福特、通用、菲亚特等汽车公司已开始应用该工艺生产汽车、发动机和涡轮机用铸件,如图28所示。
该工艺在欧洲、美洲、日本及中国也等到大力开发和应用。
然而,EPC-V法铸造工艺易于在铸件内存在气化残物和造成中、低碳钢铸件表面增碳、增氢缺陷[59],一般渗碳层深度为0.5~2.5mm,渗碳量(质量分数)在0.01%~0.6%之间,使铝合金铸件的气密性较差,从而限制了EPC-V铸造在生产铸铝、铸钢件中的应用。
2024年机械制造的智能化技术发展趋势(3篇)
2024年机械制造的智能化技术发展趋势智能制造是以人工智能、大数据、云计算、物联网等为核心技术,通过连接和协同控制,实现各个环节自动化、智能化的制造方式,能够提高生产效率、质量和灵活性,降低成本和资源消耗。
在2024年,机械制造行业的智能化技术有望迎来更加突破性的发展,主要表现在以下几个方面。
一、人工智能在机械制造中的应用将更加广泛和深入。
人工智能技术包括机器学习、深度学习和自然语言处理等,将广泛应用于机械制造的各个环节,包括产品设计、工艺规划、生产调度、设备维护等。
通过机器学习和深度学习,可以提高产品设计的准确性和效率,优化生产工艺和设备维护计划,提高生产效率和产品质量。
二、物联网技术的普及将进一步推动机械制造智能化。
随着物联网技术的发展,机械制造设备和产品之间将实现全面的连接,形成机器与机器之间的通信网络。
通过物联网技术,可以实时监测设备的运行状态和产品的生产过程,实现远程控制和自动化调节,提高生产效率和生产线的灵活性。
三、云计算和大数据分析将成为机械制造的核心技术。
通过云计算技术,可以实现对生产数据的存储和分析,将大规模的数据转化为有价值的信息,为企业的决策提供支持。
大数据分析能够挖掘出隐藏在数据中的规律和潜在的问题,帮助企业优化生产计划和生产流程,提高生产效益和产品质量。
四、机器人技术将进一步智能化和自主化。
机械制造过程中的重复性和危险性高的工作,将会被机器人取代。
机器人技术将越来越具备感知、识别和决策的能力,能够在多变的生产环境中适应和自主工作。
通过机器人的智能化和自主化,可以提高生产线的稳定性和灵活性,降低人力成本和安全风险。
五、虚拟现实和增强现实技术将广泛应用于机械制造中。
虚拟现实技术可以实现对机械产品的全面模拟和测试,帮助企业提高产品的设计效率和准确度。
增强现实技术能够将虚拟信息与真实场景相结合,为工人提供操作指导和维修支持,提高工作效率和安全性。
六、数字孪生技术将成为机械制造的重要手段。
金属精密成型技术
金属精密成型技术
1 精密金属成型技术
精密成型技术指的是采用特定的工艺、精密的工装、测试和控制
系统,结合现代机械加工技术,使用精密金属和各种高科技材料进行
加工精密成型的一种技术。
现代精密成型技术涉及各类机械加工技术,以及各种一般性和专业性技术部分,对材料特性及表面形貌、尺寸精
度等有着较高要求。
比如工业领域中通常采用的模铸造技术以及各类拉伸折形技术,
都是精密成型技术的基本环节。
它们被广泛应用于汽车制造、航空航天、船舶及建筑等领域中的精密零部件的加工。
由于各项先进的精密
成型技术,在完成精密零部件加工时,可以由原材料迅速加工成我们
所需要的精密零部件,可以有效的节省时间和费用,提高效率。
2 精密加工的过程
现代精密成型技术在加工过程中,整个成型过程包括机械加工技术、特殊材料使用、材料成型和组装技术等。
它们利用多种不同精密
金属材料,如钢材、有色金属、金属合金、镀层金属等,在加工过程中,能够制作出各种不同形状及功能的产品。
具体讲,精密成型技术也包括车削、磨床、钻铣床、铣铰等多种
机械精密加工技术。
同时还可以应用焊接、锻造、锻筋、拉伸、塑性
成形等技术使其尺寸更加容易控制,形状更加精确,再加上性能检测和物流管理,以实现精密原件的加工成形。
因此,精密成型技术一般比传统的机械加工技术要复杂得多,但也可以使精密零部件的加工更精确、更可靠,避免人为的缺陷,从而起到防护、保全的作用。
可见,精密成型技术在现代工业领域里占据了至关重要的作用,它们的日益发展,万分彰显了科技的发展,以及我们对精密零部件加工的认识和把控能力的提升。
零部件的精密塑性成形技术考核试卷
B.成形温度
C.模具的摩擦系数
D.成形速度
8.下列哪种技术不属于模具的精密加工技术?()
A.电火花加工
B.数控铣削
C.镀膜技术
D. 3D打印
9.以下哪个因素对精密塑性成形件的残余应力影响最大?()
A.成形温度
B.成形速度
C.模具的材料
D.材料的弹性模量
10.下列哪种方法可以减小精密塑性成形过程中的回弹现象?()
A.模具的材料
B.成形速度
C.模具的磨损
D.材料的表面处理
10.以下哪些方法可以降低精密塑性成形过程中的模具磨损?()
A.增加模具硬度
B.使用润滑剂
C.减小成形力
D.提高成形温度
11.以下哪些成形工艺适用于高精度、小尺寸零件的生产?()
A.精密铸造
B.电火花加工
C.数控铣削
D.挤压成形
12.以下哪些因素会影响精密塑性成形件的生产效率?()
考生姓名:__________答题日期:__________得分:__________判卷人:__________
一、单项选择题(本题共20小题,每小题1分,共20分)
1.精密塑性成形技术中,以下哪种方法主要应用于金属板料的成形?()
A.挤压成形
B.冲压成形
C.拉拔成形
D.粉末冶金
2.以下哪种材料在精密塑性成形过程中具有较好的塑性?()
A.铝合金
B.不锈钢
C.高碳钢
D.钛合金
15.在精密塑性成形技术中,以下哪种方法适用于复杂三维形状的成形?()
A.拉拔成形
B.冲压成形
C.精密铸造
D.粉末冶金
16.以下哪个因素会影响精密塑性成形件的机械性能?()
第3章精密成形技术_图文
第3章精密成形技术精密成型技术是指零件成型后,仅需少量加工或不再加工(近净成型技术或净成型技术)就可用做机械构件的一种成型技术。
它是建立在新材料、新能源、信息技术、自动化技术等多学科高新技术成果的基础上,改造了传统的毛坯成型技术,使之由粗糙成型变为优质、高效、高精度、轻量化、低成本、无公害的成型技术。
它使得成型的机械零件具有精确的外形、高的尺寸精度和形位精度、低的表面粗糙度。
精密成型技术具有以下特点:(1)可方便快捷地制出过去很难制出的结构件,为新产品的开发提供有力的技术支持,并具有对市场要求做出迅速响应的能力;(2)较理想地保留了材料组织的连续结构,提高了零件的机械、力学和物理综合性能;(3)近净成型尺寸及形位精度高,为后续采取高效率、高精度加工提供了理想的毛坯;(4)高效率、低消耗、低成本,为缩短产品开发周期、降低产品成本提供了有利条;(5)较传统成型产品改善了生产条件、减少了对环境的污染,是一种清洁生产技术。
因此,精密成型技术将成为今后推广应用的重要绿色制造技术,是新工艺、新材料、新设备,以及各项新技术成果的综合集成技术。
常见的少无切削加工技术包括:粉末成形技术、精密液态成形技术、精密固态成形技术、精密焊接技术,以及最近几年才发展起来的快速原型技术等。
3.1精密液态成形技术铸造是一种液态金属成形方法。
长期以来,应用最广泛的是普通砂型铸造。
随着科学技术的不断发展和生产水平的不断提高以及人类社会生活、生产的需要,在继承古代铸造技术和应用近代科学技术成就的基础上,开创了许多新的铸造方法和工艺。
使现代铸造技术朝着“精密、洁净、高效”方向发展。
现代铸造技术以熔体洁净、铸件组织细密(性能高)和表面光洁、尺寸精度高、生产效率高为主要特征,可以简称为精密洁净高效铸造工艺技术。
精密洁净铸造是采用各种特殊的工艺方法实现的。
常见的包括:精密砂型铸造(组芯造型铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造),消失模铸造,高效金属型铸造(挤压铸造、压力铸造、低压铸造),半固态铸造,近终形状铸造等。
精密微塑性成形技术的现状及发展趋势论文
精密微塑性成形技术的现状及发展趋势论文精密微塑性成形技术的现状及发展趋势论文引言微塑性成形技术主要是采用塑性变形的方式进行形成微型零件的工艺方法,在多种复杂形状微小零件作用下能够达到微米量级,所以在微型零件的制造上较为适用。
微塑性成形技术并非是传统塑性成形工艺的简单等比例缩小,其作为新的研究领域对实际的发展有着重要促进作用,故此加强这一领域的理论研究就有着实质性意义。
1 精密微塑性成形原理特征及方法分析1.1 精密微塑性成形原理特征分析科技的发展带来了生产的效率提升,在微塑性成形技术的发展过程中经历了不同时期的进步,传统的成形工艺按照比例微缩到微观领域在参数上的适应性就失去了。
而微塑性成形技术在现阶段已经成了多种学科交叉的边缘技术,实际成形中的润滑以及摩擦也与此同时发生了一些变化,所以宏观摩擦学当中的摩擦理论就不能有效适应。
但由于微小尺度下秒面积与体积的增大,所以在摩擦力就对成形造成的影响逐渐扩大,那么润滑就是比较关键的因素。
从实际的成形原理来看,在工件进行微缩化的过程中,此时在摩擦力上就会随之加大,压力的加大那么封闭润滑包中的润滑油压强也随之加大,这样就支持以及对成形的载荷实现了传递,进而对摩擦也减小了。
在工件的尺寸不断的微小化过程中,开口润滑包面积减少幅度不是很大,但在封闭润滑包的面积减少幅度就相对比较大,采用固体润滑剂的过程中由于不存在润滑剂溢出的状况所以就对摩擦系数的影响也较小。
1.2 精密微塑性成形方法分析微塑性成形工艺及方法的相关研究主要是在微冲压以及微体积成形方面,其中的微体积成形主要是进行的微连接器以及顶杆和叶片等微型的期间精密形成。
以螺钉为例,其最小的尺寸只有0.8 微米,而微成形胚料的最小直径是0.3 微米,在模压成形的微结构构建沟槽的最小宽度能够达到二百纳米。
另外在微冲压成形这一方法上最为重要的就是进行的薄板微深拉伸以及增量成形等方法。
微型器件的微塑性成形技术属于新兴的研究领域,在成形的方法上主要就是实现毫米级的微型器件精密微成形,在微塑性成形技术的不断发展下,这一技术会进一步的优化。
第5章-其他精密塑性成形技术
§5.5 超塑性模锻
5.5.1超塑性
超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下,呈现
出异常低的流变抗力、异常高的流变性能的现象。超塑性通
常分为三类,即微细晶粒超塑性、相变超塑性、和其他超塑 性。后两者由于实现技术较复杂,应用受到限制,通常所讲 的超塑性多指前者。 微细晶粒超塑性应具有三个条件:材料具有等轴稳定
§5.1 多向模锻
实例:三通管接头成形过程中金属的流动变形情况
如图5.2所示,第一阶段金属 的流动特点主要是反挤、镦粗和 径向挤压成形。棒料在封闭模腔 中,由冲头Ⅰ和冲头Ⅱ首先加压, 在反挤成孔的同时,棒料被镦粗, 直至与模壁接触。随着冲头Ⅰ、 Ⅱ的继续流动,坯料金属开始向凹模的旁通型腔流动,形成单纯的径向挤压。 当挤入旁通的金属与冲头Ⅲ接触时,冲头Ⅲ对其进行反挤压和镦粗,直至金 属充满模膛。 第二阶段金属的流动主要是形成飞边。经过第一阶段后,坯料已极少再 有变形,只有当模压力极大的情况下冲头附近金属才会有少量的流动变形, 金属的流向与冲头的1)平面精压
平面精压由于摩擦力的影响,引起不均匀的应力分布,如图5.13
所示是精压件和精压平板均产生不均匀的弹性变形,造成精压后平面 中部有凸起现象。因此为提高精压质量,需采取下列工艺措施。 采用热精压,适当进行润滑,以降低精压时 工件的平均压力分布。
尽量减少精压面积,如有中间孔的精压面,
§5.2 径向锻造
图5.7所示为部分典型径向锻造件。
5.2.4两种典型应用
(1)实心台阶轴
CA6140卧式车床主轴(图5.8),可采用墩头和径向锻
造杆部联合工艺锻制成型。毛坯为Φ115x730mm的45钢。
§5.2 径向锻造
首先在1t自由锻锤上镦出直径为Φ205mm的头部,然后夹持头部
高强铝合金薄壁高筋大型壁板精确成形制造技术研究
第5卷 第1期2021年1月宇航总体技术Astronautical Systems Engineering TechnologyVol.5No.1Jan.2021收稿日期:2019-12-12;修订日期:2020-03-12基金项目:国家自然科学基金(U183720013)作者简介:李倩云(1974-),女,硕士,高级工程师,主要研究方向为运载火箭结构设计。
E-mail:zybzyrsbt1@126.com高强铝合金薄壁高筋大型壁板精确成形制造技术研究李倩云,胡 勇,王 辰,王 迪,张 东(北京宇航系统工程研究所,北京100076)摘 要:针对现有铝合金薄板加筋条铆接或轧制厚板铣削的制造方式已经难以满足新型运载火箭舱段壁板在轻量化、高性能和低成本快速制造等方面的发展需求,从挤压成形所具有的高效率、高成形精度和良好的稳定性等特点出发,围绕高强韧高成形性可焊铝合金设计、高纯均质熔铸工艺、挤压流变整体成形以及复杂断面构件热处理调控的研究,提出采用带筋筒形件挤压开坯、精近成形后剖展的方法,制造宽幅薄壁高筋壁板,在降低宽幅薄壁高筋壁板对工装高要求的同时提高成形稳定性,并兼具高效、低成本、高性能等特点,能够支撑轻质高强薄壁大型舱段的高性能、低成本、高效制造。
关键词:薄壁高筋大型壁板;高强铝合金;强塑性变形;形性协同 中图分类号:V421 文献标识码:A文章编号:2096-4080(2021)01-0019-08Research of Precise Manufacturing Technology for LargeThin Wall Panel with High Ribs Made ofHigh Strength Aluminum AlloyLI Qianyun,HU Yong,WANG Chen,WANG Di,ZHANG Dong(Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering,Beijing 100076,China)Abstract:The existing manufacturing methods including thin plate with riveting ribs or milling ofrolled plates have been difficult to meet the development needs of new launch vehicle cabin wallpanels in terms of light weight,high performance and low cost and rapid manufacturing.Based onthe high efficiency,high forming accuracy and good stability,the research focuses on the design ofnovel ultra-high strength aluminum alloy,high-purity homogeneous casting process,integral ex-trusion,and heat treatment control of complex cross-section components.A new method of sym-metrical extrusion of ribbed cylindrical parts and dissected after precise close-form thinning tomanufacture thin wall panel with high ribs is proposed,with which the requirementof industrial e-quipment for wide-width thin-wall panel with high ribs is reduced,and the forming stability is im-proved.Also,this method is high efficiency,low cost and high performance,which supports theefficiency manufacture of light weight and high-strength thin-wall large-sized cabins with high per-formance and low cost.宇航总体技术2021年1月Key words:Thin wall panel with high ribs;High-strength aluminum alloy;Severe plastic deform-ation;Shape and properties coordination0 引言运载火箭是完成国家重大航天工程和实现航天强国的基本保证,《2017—2045年航天运输系统发展路线图》规划中提到[1],到2020年,我国长征系列运载火箭将达到国际一流水平,同时面向全球提供多样化的商业发射服务,并实现运载火箭的低成本制造,这对火箭结构的高性能、低成本、高效制备提出了更高的要求。
精密成形技术
第二章
金刚石切削:在符合条件的机床和环境下,可以得到超光滑表面,表面粗糙度可达 Ra0.02~ 0.005μm,精度小于 0.1μm,可达到光学表面质量的要求。
第三章
多精密和超精密磨削:是一种亚微米级的加工方法,正在向纳米级发展,加工精度达到或高 于 0.1μm、表面粗糙度低于 Ra0.025μm的砂轮磨削方法,适宜于钢、铁材料及陶瓷、玻璃等 脆硬材料。 精密磨削加工机理:主要是靠砂轮的具有微韧性和等高性的磨粒实现的,多用于机床主轴、 轴承、液压阀件、滚动导轨、量规等的精密加工。 超精密磨削加工机理: 精密磨削加工机床:具有高几何精度,高刚度,低速进给运动的稳定性,减少振动,减少热变 形、微量进给装置。 砂带磨削特点:砂带与工件是柔性接触,磨粒载荷小而均匀,砂带磨削工件表面粗糙度可达 Ra0.05~0.01μm;静电植砂法制作的砂带使磨粒具有方向性,力、热作用小,有较好的切削 性,有效地减少了工件变形和表面烧伤,工件尺寸精度可达 5~0.5μm,平面度可达 1μm: 磨削效率高,可以与铣削和砂轮磨削媲美;砂轮制作方便,无烧结、动平衡等问题;砂带磨 削有广阔工艺性、应用范围和很强的适应性。 砂带磨削机理:砂带磨削时,砂带经接触轮与工件被加工表面接触,由于接触轮的外缘材料 一般都是有一定硬度的橡胶或塑料,是弹性体;同时砂带的基地材料是纸、布或聚酯薄膜, 也有一定的弹性。
第五章
电化学加工:是利用电与化学理论方法,对工件进行加工的,
基本原理:溶液中的离子按照规定的方向移动,在阴极发生还原反应,析出金属,沉积在
阴极的过程叫电沉积加工,在阳极发生氧化反应,溶解、蚀除金属的过程叫电解加工。
电解加工:原理,加工时,工件接直流电源的正极,工具接电源的负极,工具向工件缓慢进
给,使两极之间保持较小的间隙(0.1~1mm),具有一定的压力(0.49~1.96MPa)的电解液 从间隙中流过,这时阳极工件的金属被逐渐电解腐蚀,电解产物被高速的电解液带走。直至 工件表面形成与阴极工具基本形似的形状为止。 工艺特点:加工范围广,生产效率高,且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。 加工质量好,可用于加工薄壁和易变形零件,工具阴极无损耗。 局限性:加工精度和加工稳定性不高,单件小批量生产的成本高。 加工设备: 直流电源,电解液循环系统,装夹工具电动机和工件机床、夹具系统等,
金属精密液态成形技术-第8章反重力铸造
240~ 320
300
—
345~
—
374
—
350~
360
—
390~
395
—
440~
450
断后伸长率δ(%)
铸态
热处理
—
—
—
—
15
Hale Waihona Puke —18.5~48.7 —
—
13
—
21~
24
—
17~
22
布氏硬度 HBS
铸态 热处理
70~80 95~ 115
75~85 100~ 120
90
—
84~
—
100
—
70~80
—
98
反重力铸造可与砂型铸造、金属型铸造、熔模 精铸、石膏型精密铸造等技术结合, 生产出用其 他成形方法难以浇注的复杂、薄壁、整体铝、镁 合金铸件, 解决了优质复杂薄壁铸件浇注中的重 大关键难题。
低压铸造
反 重 真空铸造 力 铸 差压铸造 造
调压铸造
坩埚液面增压,将金属液沿反重 力方向压入铸型型腔。
型腔置负压,大气压作用于坩埚 液面,将金属液沿反重力方向压 入铸型型腔。
➢ 低压铸造的设备比压力铸造的设备简单,且容易制造。
8.2低压铸造工艺设计
8.2 低压铸造工艺设计
8.2.1铸型种类
低压铸造对铸型材料没有特殊要求,凡可作为 铸型的各种材料,都可以用作低压铸造的铸型材 料。
金属型 非金属铸型
如砂型(黏土砂、水玻璃砂、树脂砂等)、壳 型、金属型、石墨型、熔模精铸壳型、陶瓷型、 石膏型等都可应用。
8.1.1工作原理及浇注工艺过程
低压铸造工作原理
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浇铸温度的影响:浇注温度越高,收缩率越大,浇注温度低,收缩率越小,应适当
4、精密塑性成型
明德 砺志 博学 笃行
概念:采用塑性变形的方式来成形零 件的工艺方法,精密塑性成形是指所 成形的制件达到或接近成品零件的形 状和尺寸。
方法
弯曲
冲裁
拉伸
锻造
模压
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焊接是现代工业中不可缺少的 一种工艺方法,它不仅在机械 制造中得到广泛应用,而且在 电器、仪表、建筑、航空、航 天等领域也起着重要的作用。
先进焊接技术之闪光对焊
闪光对焊是将两个焊件相对放 置装配成对接接头,接通电源并 使其端面逐渐接近达到局部接触, 利用电阻热加热这些触点(产生 闪光),使端面的这些金属触接 点加热熔化,直至端部在一定深 度范围内达到预定温度时,迅速 施加顶锻力,依靠焊接区金属本 身的高温塑性金属的大变形和电 阻热,使两个分离表面的金属原 子之间接近到晶格距离,形成金 属键,在结合面上产生足够量的 共同晶粒而得到永久接头。
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径向尺寸 一般热模锻 热精锻件 温精锻件为 冷精锻件为
表面粗糙度
一般热模锻件 冷精锻件
±0~±1.0mm ±0.2~± 0.4mm ±0.1 ~±0.2mm ±0 .01~±0.1mm
Ra12.5 Ra0.2~0.4
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5、焊接新工艺、新技术
概念:金属焊接是指利用加热或加压手段,借助于金属原子间的结合与扩 散作用,使被焊接金属材料牢固的连接起来的一种加工工艺。
先进焊接技术之激光焊
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激光焊是一种以聚焦的激光束作为 能源轰击焊件所产生的热量进行焊接 的方法。
激光焊接是指激光活性物质受到激励产生辐射,光放大后产生一种 单色性好、方向性强、光亮度高的光束,经透射或反射聚焦获得直径 小于0.01mm、功率高大106~1012W/cm2的能束,用于焊接、切割及材料 表面处理的热源。
工仪表等众多行业。
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3、工艺模拟及优化技术获得飞速发展,工艺由 “技艺”向“工程科学”方向 发展
代表性的技术有虚拟铸造技术,虚拟锻压技术, 焊接、热处理工艺过程模拟及质量预测、组织性能 预测,成形工艺-模具-产品CAD/CAM一体化技术.
4、精密成形生产向清洁生产方向发展 精密成形清洁生产技术有如下主要意义:
① 高效利用原材料,对环境清洁; ② 以最小的环境代价和最小的能源消耗,获取最 大的经济效益; ③ 符合持续发展与生态平衡
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冷成型特性
优点: • 产品的尺寸精度高 • 表面质量好 • 材料利用率高 缺点: • 冷成形的变形抗力
大 • 材料塑性低 • 流动性差
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温成型特点
与冷锻比较: 温锻时由于变形抗力小、材料塑性好,成形
比冷锻容易,可以采用比冷锻大的变形量,从而 减少工序数目、减少模具费用和压力机吨位,模 具寿命也比冷锻时高;
可以充分利用矿石、尾矿、 回收废旧金属作原料
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生产Te粉xt末 包A括d粉d 末Te制x取t 、 粉料•T混e合xt。1 常 橡加 胶•T入 、e机石xt油 蜡2 作、 为增•T塑e剂xt3
压T制ex成t 型
粉 1A5•末-dT6d0在e0xTMte1Pxta 压•力T下ex,t2压 成•所T需ex形t3状
2、粉末冶金成型
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粉末冶金概念:
粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与 非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结, 制造金属材料、复料 减磨材料 模具材料
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粉末冶金结 零件 电磁材料 高温材料
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先进焊接技术之超声波金属焊
超声波金属焊接利用高频振动波 传递到需焊接的金属表面,在加压 的情况下,使两个金属表面相互摩 擦而形成分子层之间的熔合。
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优点:超声波金属焊接材料不熔融, 焊接后导电性好,电阻系数近乎零, 对焊接技术表面要求低,焊接时间短, 无须添加焊剂等,无火花安全环保。
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工艺原理过程
1、 闪光阶段:闪光的主要作用是加热工件。在此阶段中,先接通电
源,并使两工件端面轻微接触,形成许多接触点。电流通过时,接触点 熔化,成为连接两端面的液体金属过梁。由于液体过梁中的电流密度极 高,使过梁中的液体金属蒸发、过梁爆破。随着动夹钳的缓慢推进,过 梁也不断产生与爆破。在蒸气压力和电磁力的作用下,液态金属微粒不 断从接口间喷射出来。形成火花急流--闪光。
2、成形质量控制朝过程智能化方向发展 质量控制是为了保证优化的工艺,提高产品质量,保证
稳定不变的工艺条件得到分散度极小 的均一的产品质量。为 此,在生产过程自动化、工艺参数在线控制、生产工艺因素对 工艺效果影响的模拟基础上,实现控制过程智能化,并实现上 述目标,是当前的主要方向
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• 等温成形(等温锻) 在几乎恒温条件下的成形,变
形温度通常在再结晶温度以上。
模锻、挤压、闭塞式锻造、多 向模锻、径向锻造、精压、摆 动辗压、精密辗压、特种轧制、 变薄拉深、强力旋压和粉末成 形等。
热成型特性
优点: • 变形抗力低 • 材料塑性好 • 流动性好 • 成形容易 • 所需设备吨位小 缺点: • 产品的尺寸精度低 • 表面质量差 • 钢件表面氧化严重 • 模具寿命低 • 生产条件差
T烧e结xt
在保护气氛的
高A温d炉d 或Te真x空t 炉中•T:e通xt过1 扩 散熔、焊•T再、e结化xt晶合2 、、 溶解•T行e程xt有3 一
定孔隙的冶金 产品
后Te处x理t
对有精度、 硬度、耐磨
性A要d求d 制Te件xt
要进•T行ex精t1压、 滚压•T、ex挤t2压、 淬火•T、ex便t3面
寿命
提高零件 的承载能
力
合理的金 属流线分
布
节约材料 和能源
精密塑性成型优点
缩短产品制 造周期、降 低生产成本
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按成形温度分类 塑 性 成 型 的 分 类
按成形方法分类
• 冷成形(冷锻) 室温下的成形
• 温成形(温锻) 室温以上,再结晶温 度以下的成形
• 热成形(热锻) 在材料再结晶温度以 上的成形
颗粒 形状
形状取决制粉方法:1、电解法制得的粉末,颗粒呈树枝状。2、还 原法制得的铁粉颗粒呈海绵片状。3、气体雾化法制得的基本上是球 状粉。
影响:粉末颗粒的形状会影响到粉末的流动性和松装密度
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力学 性能
即粉末的工艺性能
1、松装密度:是压制时用容积法称量的依据 2、流动性:决定着粉末对压模的充填速度和压机的生产能力 3、压缩性:决定压制过程的难易和施加压力的高低 4、成形性:决定坯的强度
大批量生产零件
汽车、摩托车上的一些零件,特别是复 杂形状的零件
复杂零件
航空、航天等工业的一些复杂形状的零 件,特别是一些难切削的复杂形状的零 件;难切削的高价材料(如钛、锆、钼、 铌等合金)的零件;要求性能高品质、 使结构质量轻化的零件等
精密塑性成型的优点
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减轻制件 的质量
提高产品的 安全性、可 靠性和使用
2、 顶锻阶段:在闪光阶段结束时,立即对
工件施加足够的顶端压力,接口间隙迅速减小 过梁停止爆破,即进入顶锻阶段。顶锻的作用 是密封工件端面的间隙和液体金属过梁爆破后 留下的火口,同时挤出端面的液态金属及氧化 夹杂物,使洁净的塑性金属紧密接触,并使接 头区产生一定的塑性变形,以促进再结晶的进 行、形成共同晶粒、获得牢固的接头。闪光对 焊时在加热过程中虽有熔化金属,但实质上是 塑性状态焊接。
冶金粉末特点
可以最大限度地减少合金成 分偏聚,消除粗大、不均匀 的铸造组织
可以容易地实现多种类型的 复合,充分发挥各组元材料 各自的特性
可以充分利用矿石、尾矿、 回收废旧金属作原料
可以制备非晶、微晶、准晶、 纳米晶和超饱和固溶体等一系 列高能非平衡材料
可以制备特殊结构和性能的材 料和制品,如新型多孔生物材 料,多孔分离膜材
与热锻相比: 温锻时由于加热温度低,氧化、脱碳减轻,
产品的尺寸精度和表面质量均较好。如果在低温 范围内温锻,产品的力学性能与冷锻产品差别不 大。
对不易冷锻的材料,改用温锻可减少加工难 度。有些适宜冷锻的低碳钢,也可作为温锻的对 象。因为温锻常常不需要进行坯料预先软化退火、 工序之间的退火和表面磷化处理,这就使得组织 连续生产比冷锻容易。
激光焊接在工业中的应用:汽车工业、造船及海洋工程、飞机制造、 医学上。
先进焊接技术之电子束焊
电子束焊是指利用加速和聚焦的电 子束轰击置于真空或非真空中的焊接面, 使被焊工件熔化实现焊接。真空电子束 焊是应用最广的电子束焊。
电子束焊接因具有不用 焊条、不易氧化、工艺 重复性好及热变形量小 的优点而广泛应用于航 空航天、原子能、国防 及军工、汽车和电气电
包括
压力铸造
熔模铸造
金属型铸造
消失模铸造 陶瓷型铸造
精密铸造工艺流程
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精密铸造尺寸影响因素 精密铸造件尺寸精度是受铸件结构、铸件材质、制模、制壳、 粉焙末烧冶、金浇工注艺等流多程方:因制素粉影响,通成过型影响收缩率辅,助影处响理尺寸
铸件结构的影响: 铸件壁厚,收缩率大,铸件壁薄,收缩率小
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精密成型分类
1
粉末冶金成型
2
精密铸造成型
3
精密塑性成型
4
精密焊接与切 割
5
快速原型成型