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精密儀器

鍛件生產中鍛造工藝過程設計要點

一、鍛壓工藝過程設計的任務

鍛壓工藝過程設計是鍛件生產中最重要的技術準備工作。它的主要任務有以下四項:

(一)設計工序

(1)選定鍛件的主成形方法和各工序的主要加工方法。

(2)計算工步,設計工步件或工序件的圖形和結構要素并提出技術要求。

(3)計算毛坯的尺寸和重量并確定原材料的品種和規(guī)格。

(4)拜定加工設備的規(guī)格和數量。

(5)提出工裝的技術要求、規(guī)格和數量。

(6)確定輔助材料、輔助輯作內容和管理要求等。

(二)提出質量標準和保證措施

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

(2)熱定工序件質量標準。

(3)提出加工過程中保證質量的工藝措施,

(4)確定驗收規(guī)則并選擇檢驗方法。

(三)確定工藝路線

(1)在工序設計之前,應根據產品設計圖樣、鍛壓圖樣和鍛件技術條件,提出主導工藝路線。

(2)在工序設計完成后,詳細設計工藝路線。

(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、審査和枇準。


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二、鍛壓工藝過程設計的依據

鍛壓工藝過程主要以產品設計圖樣和鍛件圖樣、技術條件,現(xiàn)場生產條件及生產批量為依據進行設計。

(一)產品圖樣

產品圖樣是設計鍛件及其鍛壓工藝過程的主要技術依據。它提出了鍛件的形狀,尺寸、組織、性能以及其它的技術要求,因此在制訂工藝過程之前,必須對產品圖樣認真進行分析,掌握其技術要點和重點保證的項目。

(二)鍛件圖樣

鍛件圖樣是設計鍛壓工藝過程的直接依據。它不僅全面反映了產品圖樣對鍛件的要求,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)加工方法和檢驗方法。

(三)鍛件技術標準

鍛件技術標準是和產品設計圖樣具有同等效力的指令性文件。它詳細規(guī)定了鍛件的技術要求和驗收方法,因此也是設計鍛壓工藝過程的主要依據。

(四)現(xiàn)場生產條件

鍛壓工藝過程必須通過現(xiàn)場生產條件來實現(xiàn)。必要時,還可通過適當的技術改造,如更新老設備,推廣應用新工藝,新技術、新設備等來實現(xiàn)。

(五)生產批量

工藝過程必須根據給定的生產枇量來設計,因為生產批量的大小決定生產類型,并直接影響工藝方法、設備和工具等的選擇。

生產類型不同,工藝過聲的詳細程度也不同,甚至所選用的工藝方法也不同。單件生產時,除必須保證產品的組織和性能外,應盡可能采用通用的工藝方法使加工簡化如用自由鍛代替模鍛,用粗鍛代替精鍛等。成批生產時,就要詳細設計全過程的所有工序,并選用完全正規(guī)的工藝方法。當批量不大時,一般以保證產品質量為主;批量很大時,還要顧及提高生產效率和節(jié)省材料等問題。


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三、鍛壓工藝過程設計的步驟

(一)工藝技術分析

根據產品圖樣.鍛件埋樣和技術標準所給出的原始條件和技術要求,結合現(xiàn)場生產條件并吸收最新科技成果和經驗,找出技術難點,論證實旌方案,確定工藝參數,估算技術經濟指標,提出技術改造意見a。

(二)確定主導工藝

根據工藝技術分析的結果,在鍛件圖樣和有關技術標準規(guī)定的基礎上,確定制造鍛件的主導工藝,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、電加熱或保護加熱)、主成形方法(錘鍛、壓力機鍛或特種鍛)和熱處理類型(消除應力 處理、預備熱處理或最終熱處理)等。對精密鍛件還應確定表面保護方法(復蓋、氣氛 或真空保護)和表面加工方法(吹砂、機械拋光或化學加工)。

(三)設計工步

除少數已有專門文件規(guī)定或簡單的工序外,其它所有工序和工步均需進行洋細的計算和設計,其中包括工步和工序件草圖;工步和工序件的質量標準及其檢驗方法;毛坯規(guī)格與重量;工藝參數;設備型號與規(guī)格;通用工具的規(guī)格和精度等級;搡作細則;采用的通用性文件等。

工步設計首先從鍛壓成形工步設計開始,然后計算毛坯并設計備料、加熱,切邊、熱處理工序和工步,最后設計其他工序。

(四)確定工芝流程

在確定主導工藝的同時,就應根據鍛件圖樣和技術標準的要求,初步擬定基本工藝流程以供生產準備之用。在工步設計完成后,再將全部工序和工步按照加工順序進行組合排列,然后結合工廠現(xiàn)有生產條件進行適當調整,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)程是將巳經確定的工藝流程、工序內容、鍛件自然狀況、材料消耗、勞動定額等用文字和圖表形式來表述的文件。它是加工和驗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。它僅適用于一個圖號或工藝相同的幾個圖號鍛件《其中,有制造鍛件的完整工藝流程,除少數工序可按專門文件進行加工外,其它工序均有金部工作內容。

(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程中的某些非鍛壓工序用的。當它用于不同鍛件時,除工藝參數不同外,其它并無明顯差別。如化學銑切、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)而導致個別工藝參數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容,應與專用工藝規(guī)程相同,但用于不同圖號的鍛件時, 某些工藝參數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行:

(1)選擇適當樣式的圖表紙型。

(2)按文字書寫規(guī)則書寫文字內容,按制圖規(guī)則繪制圖樣

(3)編寫工序和工具目錄。

(4)進行標準化檢査、技術校對和審枇。


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四、工藝過程綜合設計要點

設計和確定與制造鍛件有關的各類工序和工藝內容的原則、方法和步驟,但在設計工藝過程的總體構成時,應該注意到鍛件原始條件 (如鍛件的材料、形狀和尺寸)、現(xiàn)場實際狀況(設計、工具和人員)和前后工序的匹配等各種因素的影響,并進行必要的綜合分析,以便正確地選擇工藝方法和參數,使設計的工藝過程達到先進、合理、實用和經濟的目的。

(一)備料工序

備料工序包括原材料檢驗、切割毛坯、清除毛坯上的毛刺和表面缺陷,毛坯檢驗等工序。設計備料工序時應注意以下幾點:

(1)下料方法應根據材料性質、毛坯精度和生產批量加以選擇。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采用砂輪切割下料;精鍛件用毛還應采用精密下料;小批量生產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,一般應有嚴格的表面清理工序。

(3)原材料和毛還必領有無損探傷和牌號鑒別等詳細的檢驗規(guī)定。材質必須嚴格控制,不允許有混料和不合格料投入生產線。

(4)鍛件要從毛坯開始進行管理,其中包括爐號、錠節(jié)號、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、預成形、終成形等工序。這些工序的設計除應遵循規(guī)定外,還應考慮到以下幾點:

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

(2)低塑性材料應選用具有明顯三向不均勻壓應力狀態(tài)的成形方法。

(3)毛坯中的金屬流線,應華免形成明顯彎折、切斷、渦流或穿流缺陷。

(4)應根據鍛件材料的塑性和鍛造溫度范圍,對鍛件流線和形狀的要求以及生產條件和生產量等因素,選用自由鍛制坯,專用設備瓶坯或模鍛制坯。

(5)自由鍛各工序和工步必須繪出圖樣和淹線分布,并規(guī)定具體的操作細則,如打擊力大小、拔長時的毛坯翻轉順序和方向、壓肩工具和尺寸、反復鐓拔順序和方向及大型自由鍛件應達到的鍛造比等,均應作出規(guī)定。

(6)必須注明潤滑劑及其涂敷方法和涂敷部位等。

(7)模鍛時的放料方向、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,均應明確規(guī)定。

(三)加熱與冷卻工序

鍛前毛坯加熱應注意以下幾點:

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

(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,應根據操作的復雜程度加以調整,原則是保證規(guī)定的終鍛溫度,因為終鍛溫度過高,會出現(xiàn)組織粗大、二次氧化嚴重及收縮量大等問題;終鍛溫度過低,也會導致金屬變形抗力增大、塑性降低、成形困難、產生裂紋等問題。

(3)在設計加熱工序時,除選定加熱溫度、速度和時間等工藝參數外,還應根據爐子特性、材料加熱適應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、保護方式、重復加熱(回爐)的次數和溫度等。

(4)冷卻規(guī)范主要應根據材料特性確定,其次,還應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,除應遵循規(guī)定外,還應注意以下幾個問題:

(1)當鍛件的熱處理有兩種以上工藝可供選擇時,應按規(guī)定的技術要求擇其一種。而且選定熱處理工藝,應盡可能達到消除應力、調整硬度和改善組織等多項目的。

(2)鋁、鎂合金鍛件鍛后必須進行最終熱處理,才能滿足機械加工的獬要。葉片等熱處理時易變形的鍛件,必須有防止熱處理變形的措施合金結構輛鍛件的非加工表面尺寸會因熱處理時的氧化而發(fā)生變化,熱處理時也應有防止措施。

(3)熱處理前,鍛件應清除油污和裂紋。

(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,應根據鍛件精度,鍛件上有無非加工表面,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,應選用能保持鍛件表面潔凈的清理方法。薄長形鍛件應選用吹砂清理,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,應緊接產生異物和缺陷的工序后進行。

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

(4)對于表面質量要求高的鍛件(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),應在其最終清理工序完成后,進行防銹和油封處理(包括氧化覆蓋)。

(六)保證和質量檢驗條款

鍛壓工藝過程中的質量保證條款包括保證加工工序和工步質量的搡作細則(如鐓粗去氧化皮)和工序件質量標準。質量檢驗條款括工序間檢驗和最終檢驗條款在確定這些條款時,應注意以下幾點:

(1)對鍛件質量有決定性影響的工序,或只能靠正確操作才能保證質量而又很難在終檢時發(fā)現(xiàn)質量有問題的工序,應規(guī)定詳細的操作說明。

(2)原材料質量等級、設備精度、工具精度和其它生產條件的質量標準,應按鍛件的重要程度進行選擇。

(3)應選擇可靠的工藝參數。

(4)盡置縮短工序件缺陷存活的時間,一旦發(fā)現(xiàn)應及時排除,以防在后續(xù)加工時擴大或導致產生新的缺陷。同時,應針對具體情況,在工序中注明。

(5)對質量難于保持穩(wěn)定的主導工序,應設置工序間檢驗和定期抽檢。對于爐溫波動范圍和化銑溶液成分等重要的生產條件,應實行直接控制。

(6)產品缺陷應盡量先使之暴霜出來,而后再進行檢驗。例如,鋁合金鍛件須先經硫酸陽極化,而后再檢驗其表面缺陷。

(7)應盡量擴大無損險驗的應用范圍,以及能直接考核工藝穩(wěn)定程度和鍛件質量水平的檢驗內容。例如,斷口檢驗和鍛件定期的全面鑒定,其中包括技術標準規(guī)定項目之外的疲勞性能試驗和合金元素貧化層深度測定等檢驗項目。


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