先進(jìn)制造工藝與裝備

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1、第三章先進(jìn)制造工藝與裝備3.1先進(jìn)成型技術(shù)3.1.1精密鑄造成型技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：1）鑄件尺寸精確，少切削或無(wú)切削。2）鑄件內(nèi)部質(zhì)量好，力學(xué)性能高。3）降低金屬消耗與廢品率4）簡(jiǎn)化工序，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化。5）改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。1.熔模鑄造熔模鑄造又稱失蠟法精密鑄造，是一種少切削或無(wú)切削的精密鑄造工藝，是精密鑄造行業(yè)中的一項(xiàng)優(yōu)異的工藝技術(shù)，其應(yīng)用非常廣泛。所謂熔模精密鑄造工藝，簡(jiǎn)單說(shuō)就是用易熔材料（例如蠟料或塑料）制成可熔性模型（簡(jiǎn)稱熔?；蚰Ｐ停谄渖贤扛踩舾蓪犹刂频哪突鹜苛?，經(jīng)過(guò)干燥和硬化形成一個(gè)整體型殼后，再用蒸汽或熱水從型殼中熔掉模型，然

2、后把型殼置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后將鑄型放入焙燒爐中經(jīng)過(guò)高溫焙燒（如采用高強(qiáng)度型殼時(shí)，可不必造型而將脫模后的型殼直接焙燒），鑄型或型殼經(jīng)焙燒后，于其中澆注熔融金屬而得到鑄件。主要特點(diǎn)：鑄件尺寸精度較高鑄造復(fù)雜的鑄件。如噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片，其流線型外廓與冷卻用內(nèi)腔，用機(jī)械加工工藝幾乎無(wú)法形成。合金不受限制，特別可以精密鑄造高溫合金鑄件。2.壓力鑄造壓力鑄造（簡(jiǎn)稱壓鑄）的實(shí)質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力下成型和凝固而獲得鑄件的方法。高壓、高速是壓力鑄造的重要特征。壓鑄有以下三方面優(yōu)點(diǎn)：1.產(chǎn)品質(zhì)量好

3、鑄件尺寸精度高；表面光潔度好；強(qiáng)度和硬度較高，強(qiáng)度一般比砂型鑄造提高25~30％，但延伸率降低約70％；尺寸穩(wěn)定，互換性好；可壓鑄薄壁復(fù)雜的鑄件。例如，當(dāng)前鋅合金壓鑄件最小壁厚可達(dá)0.3mm；鋁合金鑄件可達(dá)0.5mm；最小鑄出孔徑為0.7mm；最小螺距為0.75mm。2.生產(chǎn)效率高機(jī)器生產(chǎn)率高，例如國(guó)產(chǎn)JⅢ3型臥式冷空壓鑄機(jī)平均八小時(shí)可壓鑄600～700次；壓鑄型壽命長(zhǎng)，一付壓鑄型，壽命可達(dá)幾十萬(wàn)次，甚至上百萬(wàn)次；易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。3.經(jīng)濟(jì)效果優(yōu)良由于壓鑄件尺寸精確，表面光潔等優(yōu)點(diǎn)。一般不再進(jìn)行機(jī)械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金

4、屬利用率，又減少了大量的加工設(shè)備和工時(shí)；鑄件價(jià)格便宜；可以采用組合壓鑄以其他金屬或非金屬材料。既節(jié)省裝配工時(shí)又節(jié)省金屬。缺點(diǎn)1.壓鑄時(shí)由于液態(tài)金屬充填型腔速度高，流態(tài)不穩(wěn)定，故采用一般壓鑄法，鑄件易產(chǎn)生氣孔，不能進(jìn)行熱處理；2.對(duì)內(nèi)凹復(fù)雜的鑄件，壓鑄較為困難；3.高熔點(diǎn)合金（如銅，黑色金屬），壓鑄型壽命較低；4.不宜小批量生產(chǎn)，其主要原因是壓鑄型制造成本高，壓鑄機(jī)生產(chǎn)效率高，小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)。（P90轎車缸體例子）3.消失模鑄造最普遍實(shí)用的方法是把涂有耐火材料涂層的模型放入砂箱，模型四周用干砂充填緊實(shí)，澆注液態(tài)金屬，取代泡沫塑料模型，這種鑄造工藝被

5、稱為：消失模鑄造（EPC）圖1消失模工藝的砂箱和澆注示意圖消失模鑄工藝的優(yōu)點(diǎn)技術(shù)方面1）模型設(shè)計(jì)的自由度增大新工藝有可能進(jìn)行造型設(shè)計(jì)，并完全可以從第一階段就能在模型上增加一些附加功能。例如：柴油預(yù)熱器有一個(gè)特殊功能部件，它可采用消失模鑄造工藝進(jìn)行制造，而不能采用傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)。2）免除了鑄件生產(chǎn)中使用的砂芯3）很多鑄件可以不要冒口補(bǔ)縮4）提高鑄件精度可獲得形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可100重復(fù)生產(chǎn)高精度鑄件，可使鑄件壁厚偏差控制在-0.15~0.15mm之間。5）在模型接合面不產(chǎn)生飛邊6）具有減輕鑄件重量約1/3的優(yōu)勢(shì)7）減少加工余量可以減小機(jī)加工余量，

6、對(duì)某些零件甚至可以不加工。這就大大減少了機(jī)加工和機(jī)床投資。8）與傳統(tǒng)空腔鑄造相比，模具投資下降。9）完全消除了傳統(tǒng)的落砂和出芯工序圖2消失模模型和鑄件經(jīng)濟(jì)方面1）可整體生產(chǎn)復(fù)雜鑄件采用新工藝設(shè)計(jì)，分塊模型可膠合組成整體模型，鑄成復(fù)雜整體部件，對(duì)比原先多個(gè)鑄件組合裝配部件（如柴油預(yù)熱器）而言，可獲益1到10倍。2）減少車間人員建立消失模鑄造工廠，所雇員工數(shù)量少于傳統(tǒng)鑄造工廠，因此應(yīng)當(dāng)考慮這一因素。3）鑄造工藝靈活鑄造工藝的靈活性非常重要，因?yàn)樾鹿に囉锌赡芡瑫r(shí)生產(chǎn)在砂箱中變化放置大量類似的或不同的鑄件，澆注系統(tǒng)也因此十分靈活。同時(shí)還改善了工作條件。

7、圖3消失模鑄造車間3.1.2精密塑性成形技術(shù)1.零件軋制成形零件軋制技術(shù)是冶金軋制技術(shù)與機(jī)械鍛壓加工技術(shù)交叉、延伸與發(fā)展的產(chǎn)物。由于零件軋制技術(shù)具有高效、低耗、清潔等優(yōu)點(diǎn)，因此其應(yīng)用受到國(guó)內(nèi)外的廣泛重視。。與機(jī)械制造中的切削(其成形特征為連續(xù)、局部、去除成形)、鍛造(其成特征為斷續(xù)、整體、塑性成形)方法比較，軋制方法成形特征是連續(xù)、局部、塑性成形。零件軋制較之鍛造也有其不足之處，即模具復(fù)雜、尺寸大、設(shè)備通用性差、工藝調(diào)整難度大等。因此，軋制技術(shù)適合于批量大的零件生產(chǎn)和專業(yè)化工廠的生產(chǎn)。2.零件軋制成形的優(yōu)缺點(diǎn)(1)零件軋制的基本類型零件軋制又稱回轉(zhuǎn)成

8、形，其特征是工具或工件回轉(zhuǎn)，或工具與工件都回轉(zhuǎn)。零件形狀不同，軋制方式不同，零件軋機(jī)形式也不同見P101圖3