《先進(jìn)鍛壓技術(shù)》課件

先進(jìn)鍛壓技術(shù)鍛壓技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。MM投稿人：MunawirMM課程目標(biāo)掌握鍛壓技術(shù)的原理了解鍛壓工藝的基礎(chǔ)知識(shí)，包括金屬塑性變形原理、應(yīng)力應(yīng)變分析等。熟悉各種鍛壓工藝學(xué)習(xí)自由鍛、模鍛、冷鐓、熱擠壓等常用鍛壓工藝，并掌握其特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域。了解鍛壓設(shè)備掌握各種鍛壓設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法，包括錘頭、壓力機(jī)、液壓機(jī)等。掌握鍛造質(zhì)量控制方法學(xué)習(xí)鍛造工藝的質(zhì)量控制方法，包括材料檢驗(yàn)、工藝參數(shù)控制、缺陷分析等。鍛壓技術(shù)的發(fā)展歷程1古代鍛壓技術(shù)從石器時(shí)代開始，人類就開始利用錘子等工具進(jìn)行簡(jiǎn)單的鍛造。218世紀(jì)工業(yè)革命水力錘和蒸汽錘的出現(xiàn)，標(biāo)志著鍛壓技術(shù)的初步發(fā)展。320世紀(jì)初隨著電力技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)錘和壓力機(jī)逐漸應(yīng)用于鍛造生產(chǎn)。420世紀(jì)中后期液壓機(jī)和數(shù)控鍛造技術(shù)的出現(xiàn)，使鍛壓技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。521世紀(jì)隨著材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，鍛壓技術(shù)朝著高精度、高效率、低能耗的方向發(fā)展。鍛壓工藝的基本原理塑性變形鍛壓工藝?yán)猛饬?duì)金屬材料施加壓力，使其發(fā)生塑性變形。形狀改變通過控制壓力和變形方向，可以改變金屬材料的形狀和尺寸。晶粒細(xì)化鍛壓過程中的塑性變形會(huì)使金屬材料的晶粒細(xì)化，提高材料的強(qiáng)度和硬度。鍛壓設(shè)備的分類按工作原理分類鍛壓設(shè)備主要分為兩大類：機(jī)械式和液壓式。機(jī)械式鍛壓設(shè)備主要依靠機(jī)械傳動(dòng)，液壓式鍛壓設(shè)備則利用液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。按用途分類根據(jù)不同的鍛造工藝和產(chǎn)品類型，鍛壓設(shè)備還可以進(jìn)一步分為：錘頭、壓力機(jī)、曲柄壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、液壓壓力機(jī)、擠壓機(jī)、滾壓機(jī)等。鍛壓機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)鍛壓機(jī)床是鍛壓生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備，主要由機(jī)架、傳動(dòng)系統(tǒng)、工作機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)組成。機(jī)架是鍛壓機(jī)床的骨架，承受工作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的巨大壓力，通常采用鑄鋼或焊接結(jié)構(gòu)。傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)將動(dòng)力傳遞給工作機(jī)構(gòu)，常用的傳動(dòng)方式有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電氣傳動(dòng)。工作機(jī)構(gòu)是鍛壓機(jī)床的核心部件，負(fù)責(zé)完成鍛壓作業(yè)，常見的類型有曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、液壓缸機(jī)構(gòu)和螺旋機(jī)構(gòu)等?？刂葡到y(tǒng)負(fù)責(zé)控制整個(gè)鍛壓機(jī)床的工作過程，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或手動(dòng)控制，現(xiàn)代的鍛壓機(jī)床通常采用數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行控制。曲軸鍛造工藝曲軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要部件，它將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為汽車提供動(dòng)力。1原材料準(zhǔn)備選擇合適的鋼材，進(jìn)行預(yù)熱處理。2粗鍛使用大型鍛壓機(jī)進(jìn)行初鍛，形成曲軸的基本形狀。3精鍛利用精鍛機(jī)進(jìn)行精加工，確保曲軸的尺寸精度和表面質(zhì)量。4熱處理對(duì)曲軸進(jìn)行淬火和回火，提高其強(qiáng)度和硬度。5檢驗(yàn)嚴(yán)格檢驗(yàn)曲軸的尺寸、性能和外觀，確保符合標(biāo)準(zhǔn)。曲軸鍛造工藝是一個(gè)復(fù)雜的工藝流程，需要精密的設(shè)備和熟練的操作人員才能完成。盤片鍛造工藝準(zhǔn)備階段首先要選擇合適的鍛造材料，并將其加熱到合適的溫度，以提高材料的塑性。成形階段將加熱后的材料放置在鍛造模具中，利用鍛錘或壓力機(jī)進(jìn)行鍛造，使材料變形并形成所需的盤片形狀。冷卻階段鍛造完成后，將盤片冷卻至室溫，以消除鍛造過程中的應(yīng)力，并提高盤片的強(qiáng)度和硬度。檢驗(yàn)階段對(duì)鍛造后的盤片進(jìn)行尺寸、形狀和表面質(zhì)量等方面的檢驗(yàn)，確保其符合設(shè)計(jì)要求。環(huán)形件鍛造工藝1坯料準(zhǔn)備選擇合適的材料和尺寸，并進(jìn)行預(yù)熱處理。2鍛造成型利用鍛錘或壓力機(jī)，將坯料鍛造成所需的環(huán)形形狀。3尺寸校正根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)鍛件進(jìn)行尺寸校正和表面處理。4熱處理根據(jù)材質(zhì)和性能要求，進(jìn)行熱處理，提高環(huán)形件的強(qiáng)度和韌性。環(huán)形件鍛造工藝主要用于生產(chǎn)各種規(guī)格的環(huán)形零件，如軸承環(huán)、密封圈、齒輪等。環(huán)形件鍛造工藝需要嚴(yán)格控制鍛造溫度、壓力和速度，確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求。齒輪鍛造工藝1預(yù)鍛預(yù)鍛坯料為齒輪毛坯，為后續(xù)工序提供預(yù)留尺寸。2粗鍛形成齒輪基本形狀，為后續(xù)加工提供基礎(chǔ)。3精鍛調(diào)整齒輪形狀和尺寸，使齒輪更接近最終尺寸。4熱處理提高齒輪硬度和韌性，確保齒輪強(qiáng)度。5切齒對(duì)齒輪進(jìn)行切齒，使齒輪具備工作功能。齒輪鍛造工藝是一種重要的機(jī)械制造工藝，用于生產(chǎn)各種類型的齒輪，例如汽車齒輪、機(jī)床齒輪等。該工藝通過鍛壓的方式，使金屬材料產(chǎn)生塑性變形，形成具有特定形狀和尺寸的齒輪毛坯。新型鍛壓工藝11.等溫鍛造工藝等溫鍛造工藝是指在材料的再結(jié)晶溫度范圍內(nèi)進(jìn)行鍛造，可以有效地提高材料的塑性，降低鍛造力，延長(zhǎng)模具壽命。22.熱擠壓工藝熱擠壓工藝是指在高溫下，將金屬坯料通過模具擠壓成型，可以生產(chǎn)出形狀復(fù)雜、精度高的零件。33.冷擠壓工藝?yán)鋽D壓工藝是指在常溫下，將金屬坯料通過模具擠壓成型，可以生產(chǎn)出強(qiáng)度高、表面光潔度好的零件。44.滾壓工藝滾壓工藝是指利用兩個(gè)或多個(gè)滾輪對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，可以生產(chǎn)出表面光滑、精度高的零件。熱擠壓工藝定義熱擠壓是在高溫下，將金屬坯料置于模具中，通過擠壓模具，使金屬材料發(fā)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的工藝。優(yōu)點(diǎn)熱擠壓可以提高材料的強(qiáng)度和韌性，改善材料的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，提高工件的尺寸精度和表面質(zhì)量。應(yīng)用熱擠壓廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、機(jī)械制造等領(lǐng)域，例如制造渦輪葉片、軸承、齒輪等復(fù)雜形狀的工件。冷擠壓工藝高壓塑性變形冷擠壓工藝是在常溫或低溫下，利用高壓將金屬坯料擠壓成型，使金屬材料發(fā)生塑性變形。產(chǎn)品質(zhì)量高冷擠壓工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品尺寸精度高，表面光潔度好，材料利用率高，能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用范圍廣冷擠壓工藝適用于生產(chǎn)各種形狀復(fù)雜、精度要求高的零件，如齒輪、軸承、螺栓等。節(jié)能環(huán)保與傳統(tǒng)鍛造相比，冷擠壓工藝能減少工序，降低能耗，減少廢料產(chǎn)生，符合綠色制造的要求。滾壓工藝塑性變形滾壓工藝?yán)脙蓚€(gè)或多個(gè)滾輪之間的壓力和摩擦力使材料發(fā)生塑性變形。提高強(qiáng)度滾壓工藝能夠提高材料的表面硬度、耐磨性和疲勞強(qiáng)度，同時(shí)改善材料的表面光潔度。節(jié)能減排與傳統(tǒng)鍛造工藝相比，滾壓工藝能耗低、效率高，更環(huán)保。等溫鍛造工藝定義等溫鍛造是在一定的溫度下進(jìn)行鍛造。與傳統(tǒng)的鍛造工藝不同，等溫鍛造在整個(gè)鍛造過程中保持溫度穩(wěn)定，避免了傳統(tǒng)鍛造工藝中由于溫度變化導(dǎo)致的材料性能差異。自由鍛工藝錘擊成形利用鍛錘或壓力機(jī)對(duì)金屬坯料進(jìn)行反復(fù)錘擊或壓制，使其逐漸成形。鍛造設(shè)備主要設(shè)備包括鍛錘、壓力機(jī)、操作臺(tái)和輔助工具。工藝特點(diǎn)生產(chǎn)效率低，加工精度較低，適合形狀復(fù)雜、尺寸較大的工件。數(shù)控鍛造技術(shù)自動(dòng)控制數(shù)控鍛造使用計(jì)算機(jī)程序來控制鍛造過程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，提高效率和精度。精確控制數(shù)控系統(tǒng)可以精確控制鍛造參數(shù)，如壓力、溫度、行程等，確保產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。數(shù)據(jù)分析數(shù)控系統(tǒng)可以記錄和分析鍛造過程數(shù)據(jù)，幫助優(yōu)化工藝參數(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量。鍛造材料的選擇11.鍛造性能鍛造性能是指材料在鍛造過程中抵抗變形的能力，包括強(qiáng)度、塑性、韌性等。22.化學(xué)成分化學(xué)成分決定了材料的物理和機(jī)械性能，如碳含量影響材料的強(qiáng)度和硬度。33.組織結(jié)構(gòu)組織結(jié)構(gòu)是指材料內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，如晶粒大小和分布影響材料的強(qiáng)度和韌性。44.溫度范圍不同的材料有不同的最佳鍛造溫度范圍，超出范圍會(huì)影響材料的性能。鍛造模具設(shè)計(jì)與制造設(shè)計(jì)階段鍛造模具設(shè)計(jì)需要考慮多種因素，包括鍛件形狀、尺寸、材料、生產(chǎn)效率等。設(shè)計(jì)人員需要根據(jù)鍛件的具體要求，選擇合適的模具材料、結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。制造階段模具制造通常采用先進(jìn)的數(shù)控加工技術(shù)，確保模具的精度和質(zhì)量。制造過程中需要對(duì)模具進(jìn)行熱處理，提高其耐磨性和硬度。鍛造工藝參數(shù)的優(yōu)化優(yōu)化前優(yōu)化后鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化可以提高鍛件的質(zhì)量和效率。例如，優(yōu)化溫度可以提高材料的塑性，優(yōu)化壓力可以提高鍛件的致密度，優(yōu)化速度可以提高生產(chǎn)效率，優(yōu)化時(shí)間可以降低成本。鍛造件的熱處理熱處理的目的改善鍛件的性能，如提高強(qiáng)度、韌性、耐磨性和抗腐蝕性等。常見熱處理工藝退火、正火、淬火、回火、表面熱處理等。工藝選擇根據(jù)鍛件的材質(zhì)、尺寸、形狀和性能要求選擇合適的熱處理工藝。鍛造件的機(jī)械性能強(qiáng)度鍛造件具有較高的強(qiáng)度，能夠承受較大的載荷和沖擊力。韌性鍛造件具有良好的韌性，能夠承受較大的塑性變形而不發(fā)生斷裂。硬度鍛造件具有較高的硬度，能夠抵抗磨損和刮擦。疲勞性能鍛造件具有良好的疲勞性能，能夠在反復(fù)的載荷下保持其強(qiáng)度和完整性。鍛造件的表面處理去毛刺鍛造過程中產(chǎn)生的毛刺會(huì)影響產(chǎn)品的外觀和使用性能，因此需要進(jìn)行去毛刺處理。表面拋光提高產(chǎn)品表面光潔度，增強(qiáng)產(chǎn)品的美觀性和耐腐蝕性，延長(zhǎng)使用壽命。噴丸強(qiáng)化通過噴丸處理，可以在鍛造件表面形成殘余壓應(yīng)力，提高材料的疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性能。熱處理對(duì)鍛造件進(jìn)行熱處理，可以改善其組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，提高其使用性能。鍛造工藝的節(jié)能減排節(jié)能減排措施鍛造工藝的節(jié)能減排主要集中在降低能源消耗、減少廢棄物排放。例如，采用高效節(jié)能設(shè)備，優(yōu)化工藝參數(shù)，提高材料利用率，以及使用環(huán)保型潤(rùn)滑劑等。綠色鍛造綠色鍛造是鍛造行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展理念，它強(qiáng)調(diào)節(jié)約資源、減少污染、提高效率和安全性。綠色鍛造的實(shí)施需要企業(yè)在生產(chǎn)過程中踐行環(huán)保理念，并積極推動(dòng)行業(yè)技術(shù)革新。鍛造工藝的質(zhì)量控制尺寸控制嚴(yán)格控制鍛件尺寸，確保符合設(shè)計(jì)要求。表面質(zhì)量控制控制表面缺陷，如裂紋、氣孔、氧化皮等。機(jī)械性能控制檢驗(yàn)鍛件的強(qiáng)度、硬度、韌性等性能指標(biāo)，確保符合標(biāo)準(zhǔn)要求。內(nèi)部組織控制通過金相分析等方法，檢查鍛件內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，確保沒有缺陷。鍛造行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)1智能化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，智能制造2綠色化節(jié)能減排，環(huán)保生產(chǎn)3定制化個(gè)性化需求，小批量生產(chǎn)4高端化高性能材料，航空航天鍛造行業(yè)未來將朝著智能化、綠色化、定制化、高端化方向發(fā)展。行業(yè)將積極采用數(shù)字化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能制造。典型案例分析本節(jié)將分析幾個(gè)典型案例，展示鍛壓技術(shù)在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。例如，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的鍛造，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的鍛造，大型船舶軸系的鍛造。這些案例展示了鍛壓技術(shù)如何提升產(chǎn)品性能，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。本課程的重點(diǎn)難點(diǎn)11.鍛造工藝參數(shù)優(yōu)化理解鍛造工藝參數(shù)對(duì)鍛件質(zhì)量的影響，掌握參數(shù)優(yōu)化方法。22.數(shù)控鍛造技術(shù)掌握數(shù)控鍛造技術(shù)的原理、特點(diǎn)和應(yīng)用，能夠進(jìn)行數(shù)控鍛造程序的編制和操作。33.新型鍛壓工藝了解熱擠壓、冷擠壓、滾壓、等溫鍛造等新型鍛壓工藝的特點(diǎn)和應(yīng)用。44.鍛造質(zhì)量控制掌握鍛造質(zhì)量控制方法，能夠?qū)﹀懠M(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和評(píng)定。課后思考題本課程深入介紹了鍛壓技術(shù)，涵蓋了其發(fā)展歷程、基本原理、工藝、設(shè)備、材料、模具設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制等方面。思考題旨在幫助學(xué)生加深對(duì)