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精密儀器

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

我國(guó)加工行業(yè),將正擠壓、反擠壓、復(fù)合冷擠壓稱為冷擠壓,將鐓粗加工稱為冷鐓。國(guó)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?cái)D壓加工稱為溫鍛。由于冷鍛和溫鍛的變形機(jī)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(xué)及體積成形角度看,冷精鍛的廣義概念應(yīng)為:金屬材料在室溫下的精密塑性成形。也應(yīng)包括具有局部漸次成形特征的回轉(zhuǎn)鍛造(擺動(dòng)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(qiáng)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(rùn)滑 黑色金屬冷精鍛坯料的潤(rùn)滑仍延用磷皂化處理,盡管國(guó)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(rùn)滑劑用于黑色金屬坯料的表面處理有較好的潤(rùn)滑效果,處理過(guò)程簡(jiǎn)單,但主要成分為石墨,對(duì)精鍛及后續(xù)加工場(chǎng)地污染較大,適合開發(fā)試制產(chǎn)品時(shí)使用。

有色金屬冷精鍛坯料的潤(rùn)滑依不同材料而異,且同種材料可選擇多種潤(rùn)滑方法,如用動(dòng)、植物油潤(rùn)滑,精鍛件應(yīng)及時(shí)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(yīng)用前景

發(fā)達(dá)國(guó)家每輛轎車上的冷精鍛件已超過(guò)50kg、70多個(gè)品種,包括十字軸、花鍵軸、圓柱齒輪、傘齒輪、等速傳動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)件和緊固件)。而我國(guó)每輛轎車上的冷精鍛件只有約20kg,相對(duì)于每年近2 000萬(wàn)輛的汽車產(chǎn)量,巨大的市場(chǎng)剛性需求決定了我國(guó)的冷精鍛產(chǎn)品無(wú)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(guó)的發(fā)展歷程

冷精鍛技術(shù)在我國(guó)規(guī)?;a(chǎn)應(yīng)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(jì)60~70年代以上海交大為主,將冷精鍛技術(shù)首次在我國(guó)工程化應(yīng)用(主要為冷擠壓),生產(chǎn)縫紉機(jī)、自行車、手表等零件及少量汽車零件。我國(guó)最早批量化生產(chǎn)的汽車?yán)溴懠榘l(fā)動(dòng)機(jī)的活塞銷、球頭銷及球座等,形狀較簡(jiǎn)單(橫截面為圓形)。冷鍛工藝技術(shù)水平與國(guó)外先進(jìn)水平差距很大。該時(shí)期我國(guó)的現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)尚未起步,但為自行車大國(guó),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(jì)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(jī)械廠等單位為主,應(yīng)用擠壓、擺輾、滾軋、精沖等精密塑性成形工藝規(guī)模化生產(chǎn)摩托車、汽車齒類零件。該時(shí)期是我國(guó)摩托車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展時(shí)期,產(chǎn)量很快超過(guò)千萬(wàn)輛,零部件的國(guó)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(dòng)器中的端面齒棘輪及啟動(dòng)軸。這幾種齒類冷精鍛件應(yīng)該是目前國(guó)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(jì)90年代末至今,我國(guó)現(xiàn)代汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展,產(chǎn)量猛增,促進(jìn)了零部件企業(yè)工藝技術(shù)及工藝裝備的同步提升,國(guó)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(dòng)軸有限公司)為主,大量引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)裝備及生產(chǎn)線,應(yīng)用閉塞鍛造、分流鍛造、熱(溫)精鍛+冷精整組合成形、流動(dòng)控制成形(FCF)等先進(jìn)工藝規(guī)?;a(chǎn)汽車用復(fù)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(guó)的精鍛技術(shù)水平已接近或部分達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平。

冷精鍛產(chǎn)品

目前我國(guó)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(dòng)件,年產(chǎn)量上100萬(wàn)件的產(chǎn)品大致如附表所示。

我國(guó)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(lái),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(tái)壓機(jī)、多副模具進(jìn)行多次成形,常需中間退火及潤(rùn)滑。這種模式工序長(zhǎng),使用設(shè)備多,占地面積大?,F(xiàn)仍為國(guó)內(nèi)普遍存在的模式。但該模式靈活性及適應(yīng)能力強(qiáng),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(shí)在多臺(tái)壓機(jī)上的模具集中到一臺(tái)壓機(jī)上,工位之間用機(jī)械手傳遞。這樣一個(gè)沖程就能加工出一個(gè)零件。這就大大提高了效率,減少了設(shè)備臺(tái)數(shù)和占地面積。工序間不用退火處理。潤(rùn)滑靠噴擠壓油來(lái)解決。但一次性設(shè)備投資大,現(xiàn)國(guó)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(dòng)作冷精鍛 用一模具臺(tái)壓機(jī)、一副模具,在一個(gè)工位上,一次沖程中產(chǎn)生多個(gè)動(dòng)作,將復(fù)雜制件一次精鍛成形。如閉塞鍛(復(fù)動(dòng)化鍛造)、多軸擠壓機(jī)成形等,使綜合效益明顯提高?,F(xiàn)國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)采用。像極爪這樣復(fù)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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