接近最终形状的成形加工现金棋牌评测网技术

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用成形技术制造的零件大多是大批量生产的零件。这类零件的制造厂商始终在努力节约成本,或者说是始终处于不得不节约每一分钱的压力之下。而这个方面只能通过节省制造材料的新型零件和改进制造过程来实现。而后者通过接近最终形状的成形加工方法就可以实现,这种方法既可用于实心成形加工,也可用于板材的成形加工。 

激烈的市场竞争迫使企业重新考虑自己的制造过程。经济合理的生产方法、节省材料,以及缩短时间,全部排在企业议事日程的最前面。而接近最终形状的成形加工方法特别适合于这种需求。“成形技术的特点始终在于力争尽量接近最终形状,”Hochschule Ostwestfalen-Lippe大学的Friedhelm Jütte教授这样断言。多年来,这位教授一直潜心研究成形技术。据他所说,由于能源效率高、材料利用充分,以及加工的主工作时间短,接近最终形状的成形加工法非常诱人。“最近几年成形加工技术的发展目标越来越明确,就是不需要后续加工出可供安装的功能面。”Jütte教授说。

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但在实心成形加工中,接近最终形状的加工方法在运动切齿上无法使用,成形技术则可以用于成形齿轮的制造。“但为了达到要求的精度,”Jütte教授说,“最后一道工序仍然要采用切削加工。” 

不过,他认为,成形加工的缺点在于力过大,在成形过程中会改变几何形状的参数,会对精度产生直接的影响。这也是许多的试验都将目标确定为把成形分为两级的原因。同时,把几何形状放在第一级,用很大的力做预成形;在最终级,即所谓的成形定径过程中进行最终的加工。“因为在确定精度的最终一级成形率小,因而出现的力也小,这时可以把精度提高若干个公差等级。”Jütte教授解释说。 

稳定器的外壳起初是采用挤压成形,通过后面的定径级,可以大大提高精度和表面质量。和原先使用的拉削刀具相比,在定径级时简单的成形刀具可以在液压机上使用。“设计定径级和预成形轮廓时,必须遵守一定的规则才能取得准确无误的结果(见图1)。”Jütte教授总结着经验。

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图1 有刻度定径的外壳部分装有冲头,这种冲头精度高,并具有可以直接内装的表面, 
由于在定径时只有极小的成形,因而也可以加工较脆材料

据瑞士Jona地区Heinrich Schmid Maschinen-und Werkzeugbau AG公司的Reinhard Bührer先生介绍,摆动压力机才是真正接近最终形状的成形方法(见图2)。“有了它就可以高效地用相对较小的力,以及几乎100%的接近最终形状制造出旋转对称的零件。” Bührer先生说。

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图2 金属零件在进行冷却成形加工时,摆动技术可提供优于其他方法的许多优点

摆动技术属于冷实心成形的范畴,成形力始终只作用于工件的部分表面。下模将坯件向上顶到上模里,上模围绕摆动轴按照一定的摇摆角作圆周运动。摆角的大小在0~2之间,材料实际上是被轧进模里的,因而力始终只作用于工件的部分表面上。三十多年来,Heinrich Schmid AG公司一直在研究摆动成形法。从这些经验中Bührer先生懂得:“由于传统加工方法的生产率太低,因而对大批量生产的零件进行非切削加工就具有越来越重要的意义。因此,接近最终形状或真正的最终形状历来是各种成形加工方法的目标。”对他来说,只有当成形加工法得到了彻底利用,达到相应的工艺条件规定的公差所允许的程度,才算是最终形状。

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图3 强力旋压适合大批量空心轮(如图所示),以及小轿车差动变速器的加工

Ahlen市Winkelmann MSR Technology公司项目经理Dipl.-Ing. Christian Brinkmann先生认为,在功能上重要的尺寸和形状需要通过后续加工才能真正接近零件的最终形状。在Winkelmann公司,强力变薄旋压是除粗轧、滚压、挤压、型压和深冲之外的主要加工方法之一,在进行强力旋压时,重要的尺寸和形状可以按照最终形状,也就是无需后续加工就可以制造出来。Brinkmann先生说:“强力旋压既适用于小批量生产,也适用于大批量生产。”普通的年产量,如建筑车辆使用的汽车变速器摩擦片支架,一般在500~50000件之间。航空航天业使用的零件,如液压气缸(执行元件)的年产量,已知的规模约为15~1500件。汽车工业的零件,如差动变速器的空心轮或自动变速器的摩擦片支架,规模约在5000~10000件,都是通过强力旋压制造的(见图3)。“与传统的加工方法如拉削和插削相比,在制造内齿轮零件方面强力旋压具有突出的优点,因此可以获得明显的成本优势(见图4)。”Brinkmann先生透露,“在模具费用比较低的情况下,除了结构的可能性十分诱人外,费用低廉的单件价格往往使强力旋压具有决定性的竞争优势。”强力旋压制成的零件接近最终形状,只需要做一定的机械加工,即可达到直接安装的精度。值得强调的是,由于这种方法的材料利用率高、机械加工少,因而具有经济上的优势,适合做强力旋压成形的有板材、杯形坯料,或锻造的预成形件。

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图4 强力旋压芯棒,与其他加工方法如拉削或插削相比,强力旋压在加工内齿轮时具有可观的成本优势

除了上面所说的接近最终形状尺寸的零件成形方法之外,还有精密冲裁、模锻或内部高压成形等其他工艺技术。何种零件考虑采用何种加工方法,最终还是取决于零件的尺寸、材料,以及相应的用途。

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