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锻件生产中锻造工艺过程设计要点

2019-6-28 09:44| 发布者: 西独欧阳风| 查看: 251| 评论: 0

摘要: 锻件生产中锻造工艺过程设计要点

一、锻压工艺过程设计的任务

锻压工艺过程设计是锻件生产中最重要的技术准备工作。它的主要任务有以下四项:

(一)设计工序

(1)选定锻件的主成形方法和各工序的主要加工方法。

(2)计算工步,设计工步件或工序件的图形和结构要素并提出技术要求。

(3)计算毛坯的尺寸和重量并确定原材料的品种和规格。

(4)拜定加工设备的规格和数量。

(5)提出工装的技术要求、规格和数量。

(6)确定辅助材料、辅助辑作内容和管理要求等。

(二)提出质量标准和保证措施

(1)根据锻件图样规定的质量控制等级,确定关键工序及其控制精度范围、抽样规则、取样方法等。

(2)热定工序件质量标准。

(3)提出加工过程中保证质量的工艺措施,

(4)确定验收规则并选择检验方法。

(三)确定工艺路线

(1)在工序设计之前,应根据产品设计图样、锻压图样和锻件技术条件,提出主导工艺路线。

(2)在工序设计完成后,详细设计工艺路线。

(四)编写工艺规格

(1)选择工艺规程的图、表纸样。

(2)绘制工序件草图。

(3)编写文字条款。

(4)描绘底图,组织文本校对、审査和枇准。

二、锻压工艺过程设计的依据

锻压工艺过程主要以产品设计图样和锻件图样、技术条件,现场生产条件及生产批量为依据进行设计。

(一)产品图样

产品图样是设计锻件及其锻压工艺过程的主要技术依据。它提出了锻件的形状,尺寸、组织、性能以及其它的技术要求,因此在制订工艺过程之前,必须对产品图样认真进行分析,掌握其技术要点和重点保证的项目。

(二)锻件图样

锻件图样是设计锻压工艺过程的直接依据。它不仅全面反映了产品图样对锻件的要求,而且也反映已选定的主要成形方法、其它工序(如热处理、表面清理等)加工方法和检验方法。

(三)锻件技术标准

锻件技术标准是和产品设计图样具有同等效力的指令性文件。它详细规定了锻件的技术要求和验收方法,因此也是设计锻压工艺过程的主要依据。

(四)现场生产条件

锻压工艺过程必须通过现场生产条件来实现。必要时,还可通过适当的技术改造,如更新老设备,推广应用新工艺,新技术、新设备等来实现。

(五)生产批量

工艺过程必须根据给定的生产枇量来设计,因为生产批量的大小决定生产类型,并直接影响工艺方法、设备和工具等的选择。

生产类型不同,工艺过声的详细程度也不同,甚至所选用的工艺方法也不同。单件生产时,除必须保证产品的组织和性能外,应尽可能采用通用的工艺方法使加工简化如用自由锻代替模锻,用粗锻代替精锻等。成批生产时,就要详细设计全过程的所有工序,并选用完全正规的工艺方法。当批量不大时,一般以保证产品质量为主;批量很大时,还要顾及提高生产效率和节省材料等问题。

三、锻压工艺过程设计的步骤

(一)工艺技术分析

根据产品图样.锻件埋样和技术标准所给出的原始条件和技术要求,结合现场生产条件并吸收最新科技成果和经验,找出技术难点,论证实旌方案,确定工艺参数,估算技术经济指标,提出技术改造意见a。

(二)确定主导工艺

根据工艺技术分析的结果,在锻件图样和有关技术标准规定的基础上,确定制造锻件的主导工艺,即确定毛坯类型(圆棒,方棒或是锻造坯料)、加热方式(火焰加热、电加热或保护加热)、主成形方法(锤锻、压力机锻或特种锻)和热处理类型(消除应力 处理、预备热处理或最终热处理)等。对精密锻件还应确定表面保护方法(复盖、气氛 或真空保护)和表面加工方法(吹砂、机械抛光或化学加工)。

(三)设计工步

除少数已有专门文件规定或简单的工序外,其它所有工序和工步均需进行洋细的计算和设计,其中包括工步和工序件草图;工步和工序件的质量标准及其检验方法;毛坯规格与重量;工艺参数;设备型号与规格;通用工具的规格和精度等级;搡作细则;采用的通用性文件等。

工步设计首先从锻压成形工步设计开始,然后计算毛坯并设计备料、加热,切边、热处理工序和工步,最后设计其他工序。

(四)确定工芝流程

在确定主导工艺的同时,就应根据锻件图样和技术标准的要求,初步拟定基本工艺流程以供生产准备之用。在工步设计完成后,再将全部工序和工步按照加工顺序进行组合排列,然后结合工厂现有生产条件进行适当调整,最终形成完整的锻造工艺流程,

(五)编写工艺规程

工艺规程是将巳经确定的工艺流程、工序内容、锻件自然状况、材料消耗、劳动定额等用文字和图表形式来表述的文件。它是加工和验收锻件的指令性文件。

锻件工艺规程主要有三种类型:

(1)专用工艺规程。它仅适用于一个图号或工艺相同的几个图号锻件《其中,有制造锻件的完整工艺流程,除少数工序可按专门文件进行加工外,其它工序均有金部工作内容。

(2)通用工艺规程。它适用于多种锻件,而且一般都是锻造工艺过程中的某些非锻压工序用的。当它用于不同锻件时,除工艺参数不同外,其它并无明显差别。如化学铣切、吹沙等工艺规程均属此类。

(3)类型工艺规程。它是为具有相同或相近条件(如材料,基本工艺流程、形状),但因某些要素不同(如尺寸)而导致个别工艺参数不同的锻件所编写的工艺规程。这类 文件中的工艺流程和基本工作内容,应与专用工艺规程相同,但用于不同图号的锻件时, 某些工艺参数或工序件尺寸则有不同,如形状相同、尺寸不同的不锈钢环形锻件的锻造工艺规程就属于此类规程。

编写工艺规程大致按以下步骤进行:

(1)选择适当样式的图表纸型。

(2)按文字书写规则书写文字内容,按制图规则绘制图样

(3)编写工序和工具目录。

(4)进行标准化检査、技术校对和审枇。

四、工艺过程综合设计要点

设计和确定与制造锻件有关的各类工序和工艺内容的原则、方法和步骤,但在设计工艺过程的总体构成时,应该注意到锻件原始条件 (如锻件的材料、形状和尺寸)、现场实际状況(设计、工具和人员)和前后工序的匹配等各种因素的影响,并进行必要的综合分析,以便正确地选择工艺方法和参数,使设计的工艺过程达到先进、合理、实用和经济的目的。

(一)备料工序

备料工序包括原材料检验、切割毛坯、清除毛坯上的毛刺和表面缺陷,毛坯检验等工序。设计备料工序时应注意以下几点:

(1)下料方法应根据材料性质、毛坯精度和生产批量加以选择。例如,高温合金. 镁合金和钛合金毛坯不宜用剪切或热剁而应采用砂轮切割下料;精锻件用毛还应采用精密下料;小批量生产用毛还则宜选用通用方法下料等。

(2)有非加工表面的锻件或精锻件的毛坯,一般应有严格的表面清理工序。

(3)原材料和毛还必领有无损探伤和牌号鉴别等详细的检验规定。材质必须严格控制,不允许有混料和不合格料投入生产线。

(4)锻件要从毛坯开始进行管理,其中包括炉号、锭节号、批次和档案管理等。

(二)锻压成形工序

锻压成形工序包括制坯、预成形、终成形等工序。这些工序的设计除应遵循规定外,还应考虑到以下几点:

(1)成形工序各工步的尺寸和变形量,应根据锻件材料的允许变形程度和临界变形程变范围确定,以防产生裂纹和低倍粗晶。

(2)低塑性材料应选用具有明显三向不均匀压应力状态的成形方法。

(3)毛坯中的金属流线,应華免形成明显弯折、切断、涡流或穿流缺陷。

(4)应根据锻件材料的塑性和锻造温度范围,对锻件流线和形状的要求以及生产条件和生产量等因素,选用自由锻制坯,专用设备瓶坯或模锻制坯。

(5)自由锻各工序和工步必须绘出图样和淹线分布,并规定具体的操作细则,如打击力大小、拔长时的毛坯翻转顺序和方向、压肩工具和尺寸、反复镦拔顺序和方向及大型自由锻件应达到的锻造比等,均应作出规定。

(6)必须注明润滑剂及其涂敷方法和涂敷部位等。

(7)模锻时的放料方向、清除氧化皮的方法、锤击力和欠压量的大小及从型槽中取出锻件的方法等,均应明确规定。

(三)加热与冷却工序

锻前毛坯加热应注意以下几点:

(1)确定加热规范应以锻件材料、形状、尺寸和加工余量为主要依据,但还应考虑一火次所完成的工步类型、数量和变形量。在满足成形要求的前提下,毛坯的加热次数应力求减少。

(2)锻造加热溫度是材料允许的最高加热温度。毛坯各工序或工步的具体加热温度,应根据操作的复杂程度加以调整,原则是保证规定的终锻温度,因为终锻溫度过高,会出现组织粗大、二次氧化严重及收缩量大等问题;终锻温度过低,也会导致金属变形抗力增大、塑性降低、成形困难、产生裂纹等问题。

(3)在设计加热工序时,除选定加热温度、速度和时间等工艺参数外,还应根据炉子特性、材料加热适应性和锻件的重要程度,确定装炉量和装炉方式以及保持炉中清洁度措施、控温精度、保护方式、重复加热(回炉)的次数和温度等。

(4)冷却规范主要应根据材料特性确定,其次,还应考虑锻件的形状和尺寸及车间坏境的影响。

(四)锻件热处理工序

确定锻件的热处理工序,除应遵循规定外,还应注意以下几个问题:

(1)当锻件的热处理有两种以上工艺可供选择时,应按规定的技术要求择其一种。而且选定热处理工艺,应尽可能达到消除应力、调整硬度和改善组织等多项目的。

(2)铝、镁合金锻件锻后必须进行最终热处理,才能满足机械加工的獬要。叶片等热处理时易变形的锻件,必须有防止热处理变形的措施合金结构辆锻件的非加工表面尺寸会因热处理时的氧化而发生变化,热处理时也应有防止措施。

(3)热处理前,锻件应清除油污和裂纹。

(五)锻件的表面清理与加工工序

此工序的H的是淸除锻件表面的异物、污染层和缺陷,或减少多余金属和提高锻件精度。

(1)清理和加工方法,应根据锻件精度,锻件上有无非加工表面,锻件材料、形状和尺寸以及后续加工或成品零件的要求等加以选泽。例如,精锻件应选用能获得精密尺寸和光洁表面的加工方法。具有需要电镀的非加工表面的锻件,应选用能保持锻件表面洁净的清理方法。薄长形锻件应选用吹砂清理,不宜采用滚筒清理,避免清理后锻件变形。

(2)清除表面异物或缺陷的工序,应紧接产生异物和缺陷的工序后进行。

(3)马氏体钢锻件酸洗前,一般应先安排消除应力退火工序。钛合金锻进行化铣时,有吸氢现象,一般在化铣后应安排去氢退火工序。

(4)对于表面质量要求高的锻件(精密锻件、有非加工面的锻件)或在空气中易锈蚀的锻件(铝合金和镁合金锻件),应在其最终清理工序完成后,进行防锈和油封处理(包括氧化覆盖)。

(六)保证和质量检验条款

锻压工艺过程中的质量保证条款包括保证加工工序和工步质量的搡作细则(如镦粗去氧化皮)和工序件质量标准。质量检验条款括工序间检验和最终检验条款在确定这些条款时,应注意以下几点:

(1)对锻件质量有决定性影响的工序,或只能靠正确操作才能保证质量而又很难在终检时发现质量有问题的工序,应规定详细的操作说明。

(2)原材料质量等级、设备精度、工具精度和其它生产条件的质量标准,应按锻件的重要程度进行选择。

(3)应选择可靠的工艺参数。

(4)尽置缩短工序件缺陷存活的时间,一旦发现应及时排除,以防在后续加工时扩大或导致产生新的缺陷。同时,应针对具体情况,在工序中注明。

(5)对质量难于保持稳定的主导工序,应设置工序间检验和定期抽检。对于炉温波动范围和化铣溶液成分等重要的生产条件,应实行直接控制。

(6)产品缺陷应尽量先使之暴霜出来,而后再进行检验。例如,铝合金锻件须先经硫酸阳极化,而后再检验其表面缺陷。

(7)应尽量扩大无损险验的应用范围,以及能直接考核工艺稳定程度和锻件质量水平的检验内容。例如,断口检验和锻件定期的全面鉴定,其中包括技术标准规定项目之外的疲劳性能试验和合金元素贫化层深度测定等检验项目。

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