法兰锻件的挤锻成形工艺与可分模具结构开题报告

 2020-02-10 11:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)


随着经济建设与高新技术的快速发展,齿轮类、法兰型零件等已经广泛应用在汽车制造业等各种工业部门,金属挤压技术作为塑性成型的方法,随之得到快速发展[1-4]。世界上第一台挤压机是1797年由英国人布拉曼(S.Braman)设计的机械式挤压机,用于铅的挤压[5]。经过两百多年的发展,在21世纪的今天,压力机已经发展出许多种类,广泛应用于航空航天、船舶、汽车、核电和军工等多种领域[6]。如1910年于美国HENRYamp; WRIGHT公司问世的世界上第一台高速压力机,直到1982年我国第一台高速压力机J75G-60诞生[7,8]。又如1952年瑞士第一个研究开发精冲技术的专业公司——Heinrich-Schmid公司制造的世界第一台肘杆传动机械式精冲工艺专用三动压力机,我国第一台全液压三动精冲压力机则在20世纪70年代初问世[9]。


挤压锻造可归属于模锻的一种,按模锻结构分类,模锻可分为开式模锻和闭式模锻。开式模锻具有很高的生产率,可获得相对精确的简单形状锻件,但这个方法也存在不少缺点:(1)存在飞边大余量及公差,金属消耗可达到25%或更多,材料利用率低;(2)由于飞边的存在,增加了变形力和切除飞边的辅助设备;(3)复杂形状零件生产中的高耗材以及随后大量机械加工而造成的高劳动量[10-12]。在锤上模锻时,由于模锻锤无顶出装置,锻件的内外出模斜度较大,造成锻件加工余量偏大[13]。


当前生产的发展要求模锻件,除了具有较高的精度以外,更迫切的是要解决复杂的形状,同时还要不断提高模锻件的质量,减少原材料的消耗,提高模具寿命,促使降低模锻件成本[14]。


相比之下,闭式模锻可以制造出形状及尺寸精度与零件非常接近甚至完全相同的锻件。闭式模锻又称无飞边模锻,其基本原理是在封闭的型腔中,采用上下两个模具或镶块组合模具对毛坯进行模锻成形,可以使毛坯在一次加热和锻压设备一次行程中获得形状复杂的无毛边锻件[15,16],具有以下优点:


(1)金属材料利用率高,不产生飞边,模锻斜度为1°~3°,甚至无斜度,可以锻出垂直于锻击方向的盲孔。以上优点可以使金属材料利用率从50%~70%提高到70%~90%以上。(2)提高劳动生产率,采用可分凹模闭式模锻,常常可减小甚至取消模锻制坯工艺,此外还可省去切边工步和一些辅助工步,生产率平均可提高50%~70%。由于减少了制坯工艺,省去了切边工步和辅助工步,并能保证坯料在模膛内良好定位,因而比较容易实现模锻生产自动化。(3)提高锻件质量。闭式模锻能使金属纤维沿零件轮廓分布, 变形金属处于三向压应力状态, 有利于提高金属材料的塑性, 能够防止零件内部出现疏松, 因此产品力学性能较一般开式模锻件可提高25%以上。此外, 由于无飞边, 不会不会因切边而造成纤维外露, 这对应力腐蚀敏感的零件和材料抗腐蚀气氛是有利的。(4)节约加热能耗[17]。


例如无飞边闭式模锻的生产方法,从经济学的角度来看,这种方法由于损失的材料数量少,非常适合生产[18]。


闭式模锻是最先进的近锻造成形技术之一,是实现锻造节材、节能、高效、高质、高性能、高寿命、低成本制造的关键,有望得到轮廓顺畅光滑、显微组织细小而均匀、材料利用率高、生产效率高、尺寸精度高、表面质量好、制造成本低廉的锻件,以满足我国工业部门的生产需要[19-21]。


由于闭式模锻的优越性,世界各国(特别是各工业大国)都不遗余力地对闭式模锻进行研究与开发。前苏联在20世纪50年代起就开始研究多向模锻和分模模锻工艺,用于制造汽车、拖拉机的钢锻件。1970年,前苏联锻压机械实验科学研究所成功研制10000kN分模模锻压力机。

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