DEFORM在汽車零件冷鍛工藝中的應用.pptx

1、上海交通大學董萬鵬冷鍛工藝的優(yōu)點可以顯著降低原材料的消耗冷鍛技術是一種先進的塑性成形工藝，它在不破 壞金屬的前提下，使金屬體積作出塑性轉移，達 到少切屑無切屑而使金屬成形。金屬零件如 用熱模鍛方法制造，材料的利用率通常為40%60%;而用冷鍛方法制造材料利用率高達 80%95%。冷鍛工藝的優(yōu)點二. 可以大幅度提高勞動生產率冷鍛工藝是在機械壓力機上進行的，壓力機的_ 次行程就可以完成一道工序，因此與多工序的 熱模鍛工藝相比住產率可以大幅度地提高。 如俄羅斯冷模鍛彎鉤拉臂的生產率每小時為 400件,美國多工位冷鍛機用毛坯尺寸70m mx47mm （質量1.4kg ） /令擠壓汽車軸套零 件的生產率

2、每小時為2100件。冷鍛工藝的優(yōu)點三. 可以加工成形復雜的零件在壓力機的往復直線動作下完成復雜的成形 工序,并可以制成形狀復雜的零件，效果特別顯 著。如后圖所示的帶齒的軸套冷模鍛件，如果 不采用冷模鍛方法制造就會感到十分困難，或 增加很多工序，而用冷模鍛加工卻十分方便。冷鍛工藝的優(yōu)點帶齒的軸套;令樓鍛件!1!可以提高制件的力學性能在冷鍛過程中，金屬材料處于三向不等的壓應 力作用下。冷鍛變形后,金屬材料的晶粒組織 更加致密，金屬流線不被切斷，成為沿著零件輪 廓連續(xù)分布的金屬流線。同時,由于冷塑性成 形利用了金屬材料冷變形的冷作硬化特性，使 冷鍛制件的強度大大提高，從而提供了用低強 度鋼代替高強度

3、鋼的可能性。冷鍛工藝的優(yōu)點五可以獲得較高尺寸精度和較低表面粗糙度的 零件。冷鍛零件的表面質量是十分良好的。在冷塑 性成形過程中，金屬表面在高壓下受到模具型 腔光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度很 小。冷鍛工藝的優(yōu)點六.可以降低零件的制造成本。由于冷鍛工藝可以顯著節(jié)省原材料和切削加 工工時，所以大大降低制件的生產成本。如彎 鉤拉臂，可以用普通熱模鍛工藝,也可以用冷模 鍛工藝，后者的生產成本比前者降低了 40% 50%o冷鍛工藝的優(yōu)點項冃07.26孔粗糙度Ra07.8孔粗糙度Ra:冷鍛工藝 0.86.3 3.2機加工工藝3.2 1.612.56.376孑1彳彳公并/mtn0020030.10.0

4、-0.040.20.307.8孔徑公湮/mm07.26孔與螺紋軸線同軸度/mm 原材料消耗g/個0.0350.05-0.062生產效率|提高12某型螺栓冷鍛工藝和機加工工藝效果對比2常用冷鍛工藝冷鍛指在室溫下或低于工件回復溫度下進行 的塑性變形的總稱,包括冷墩、冷擠壓、冷 模鍛、冷壓E卩等。冷鍛制作的產品有大量生產的銷、釘、螺栓、 螺母、釧釘等小件,以及汽車驅動軸、壓力 容器等大件。常用冷鍛工藝 冷傲二.用來使毛坯的高度減小、橫截面積增大，也可 以使毛坯的局部高度減小，而局部橫截面積增 大。但由于冷徹時的變形抗力大，所以多用于 坯料尺寸小而批量大的產品，如螺栓、螺母、 銷釘等標準緊固件和小型軸

5、承的內、夕卜環(huán)等。常用冷鍛工藝螺釘典型冷徹工序常用冷鍛工藝二.冷擠壓用來使毛坯的局部長度增加、橫截面積減小, 也可以使毛坯的局部長度增加、局部橫截面 積減小。但為了保證冷擠壓成形過程中金屬 材料產生均勻的流動，應盡量為軸對稱形狀，如 各種材料（鋁、銅、鋼等）筒形、異形及帶 散熱片的冷擠壓件。常用冷鍛工藝SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY75.6擠壓套端做粗匸反擠爪內花鍵軸套;令模鍛工序常用冷鍛工藝三.冷模鍛它是擠壓和局部徹鍛結合在一起的塑性成形 加工方法，可獲得復雜形狀的零件。如除了各 種帶凸緣、法蘭的短軸類零件以外，還有長軸 類形狀復雜的異形零件，如彎鉤拉臂、踏板小

6、杠桿、醫(yī)用銀子、餐刀、餐叉、餐匙等。常用冷鍛工藝行星齒輪;令模鍛工序常用冷鍛工藝根據所用的設備來命名工藝，除了常規(guī)的設備（液壓機、機械壓力機等）以外，目前冷成 形工藝還有冷擺輾法（毛坯在擺輾機上冷成形制得）冷輾鍛法（毛坯在輻鍛機上冷成形制得）冷楔橫軋法（毛坯在楔橫軋機上冷成形制得）日本將毛坯在雙動液壓機上進行閉塞冷模鍛, 故稱閉塞冷模鍛法。汽車中的冷鍛件丄2001年我國國內汽車產量為233萬輛,比上 年增加了 13% ; 2002年達到325萬輛,同 比增長39% ;去年汽車產量已經達到444萬 輛,同比增長35% ,其中轎車同比增長83%。僅僅2年內中國的汽車產量翻了一番。這一 情況表明我國

7、的汽車產業(yè)已進入了一個快速 發(fā)展時期。汽車中的冷鍛件4汽車上的各種齒輪、齒條、帶齒活塞、端面凸 輪和端面齒輪、十字頭、軸套、同步環(huán)等零件, 均可采用冷鍛精密成形工藝，達到凈形或近凈 形。據英國諾丁漢大學Pstandrin介紹，在汽車上 大約有40種冷鍛成形件。汽車中的冷鍛件汽車中的冷鍛件金上厝A復尢逐SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY汽車中的冷鍛件丄據有關資料表明,冷鍛件的生產對汽車的依 附性很強。一般國家冷鍛件的80%是汽車鍛 件,每輛汽車上的冷鍛成形件大體在70 kg 以上,這還不包括每輛汽車使用的緊固件。 到目前為止，我國生產的轎車上的冷鍛件重量 不足20kg相當

8、于發(fā)達國家的一半，開發(fā)潛力 很大。汽車中的冷鍛件丄汽車制造中有很多零部件,要求耐疲勞、質 量輕和尺寸精確,而冷鍛技術正好對提高零 部件的疲勞強度和零件尺寸精度特別有利, 因此,冷鍛技術在汽車零部件制造業(yè)中所占 的比重不斷增大。冷鍛工藝的缺點要求鍛造設備噸位大、剛度和精度高 對模具強度、剛度和壽命提出了較高的要 求三要求坯料材質均勻,雜質少,無缺陷,尺寸精度高,表面質量好,下料精確坯料或毛坯一般需經熱處理、潤滑處理、 中間退火和再潤滑等附加工序新技術的革命數值模擬技術新技術的革命 20世紀70年代塑性有限元理論和計算機技 術的飛速發(fā)展而發(fā)展在冷鍛成形工藝領域，有限元數值模擬技術可 以很直觀地得到

9、金屬流動過程的應力、應變、 模具受力、模具失效情況及鍛件可能出現的 缺陷情況。新技術的革命以上重要信息的獲得對合理的模具結構，模具 的選材、熱處理及成形工藝方案的最終確定 有著重要的指導意義。改變了傳統(tǒng)的設計理念和工藝規(guī)劃流程。十字軸冷擠成形模擬通過對整個冷擠成形過程的模擬,計算出所需要的變形力,進而進行設備的優(yōu)化選擇。十字軸冷擠成形模擬Stroke (mm)(x10El)十字軸冷擠成形模擬Z Load vs Stroke(S30X二 N)peoz0.GS8012 0.160( j0.0000.3600.7?0l.QWStroke (mm)(x10El)>4401.000十字軸冷擠成形模擬通過對成形過程中應力和應變分布情況的分析,校驗模具的結構設計以及材料的選擇十字軸冷擠成形模擬十字軸冷擠成形模擬十字軸冷擠成形模擬OPERATION 1 Step 87 Stress ( EHecttve ) (MPa)十字軸冷擠成形模擬十字軸冷擠成形模擬OMed )3 IlSUOery$594MS2IM 121DKM0C2十字軸冷擠成形模擬OPERATION 1 St