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1、第三章先進制造工藝技術(shù)第二節(jié)材料受迫成形工藝技術(shù)制造加工工藝實質(zhì)上就是一種材料成形工藝。依據(jù)材料成形學(xué)觀點，從物質(zhì)組成方式上可把機械零件成形方法分為如下三種類型：①受迫成形②去除成形③堆積成形輕量化、精確化、高效化是未來材料成形加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。1．精確鑄造成形技術(shù)(1)自硬砂精確砂型鑄造自硬樹脂砂具有高強度、高精度、高潰散性和低的造型造芯勞動強度，是一種適合各種復(fù)雜中、小型鑄件型芯制作的高效工藝。近年來采用冷芯露盒樹脂砂芯發(fā)展起來的“精確砂芯造型”技術(shù)，可以生產(chǎn)壁厚僅有2.5mm的缸體、缸蓋、排氣歧管等復(fù)雜鑄件。
2、(2)高緊實砂型鑄造鑄型的高緊實率是當(dāng)代造型機的發(fā)展方向，高緊實率及其均勻性可提高鑄型強度、剛度、硬度和精度，可減少金屬液澆注和凝固時型壁的移動，提高工藝的出品率，降低金屬消耗，減少缺陷和廢品。高緊實率鑄型的獲得，可通過真空吸砂、氣流吹砂、氣動壓實、液動擠壓和氣沖等工藝手段。由于緊實度提高，鑄件的精度、表面粗糙度可提高2—3級、適用于大批量鑄件的生產(chǎn)。一、精密潔凈鑄造成形(3)消失模鑄造消失模鑄造工藝是利用泡沫塑料作為鑄造模樣，直接在模樣四周填充型砂，不分上下模。由于泡沫塑料模樣在澆注過程中被熔融的澆注液氣化，因而可避免
3、在做砂型時由于起模以及刷涂料時所引起的砂型饋散所造成鑄件精度及表面質(zhì)量的下降，使其完全等同于模樣的水平。模造型可消除起模斜度，可減少鑄件壁厚，能夠獲得表面光潔、尺寸精確、無飛邊的少無余量的精密鑄件。這種鑄造工藝已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用，并被稱為“明天的鑄造新技術(shù)”。(4)特種鑄造技術(shù)包括壓力鑄造、低壓鑄造、熔模鑄造、真空鑄造、擠壓鑄造等。以金屬模取代砂型模，以非重力澆注取代重力撓注，可使鑄件尺寸精確，表面光潔，內(nèi)部致密，鑄件可實現(xiàn)少切削或無切削加工。但每一種特種鑄造方法都有其自身的特點，應(yīng)用場合都有一定的局限性。2．清潔(
4、綠色)鑄造技術(shù)日趨嚴(yán)格的環(huán)境與資源的約束，清潔鑄造已成為21世紀(jì)鑄造生產(chǎn)的重要特征。清潔鑄造技術(shù)的主要內(nèi)容有：1）采用潔凈的能源2）采用無砂和少砂的特種鑄造工藝3）研究并推廣使用清潔無毒的工藝材料4）采用高潰散性型砂工藝5）研究開發(fā)多種廢棄物的再生和綜合利用技術(shù)6）研制開發(fā)鑄造機器人或機械手，以代替工人在惡劣條件下工作。3．鑄造過程計算機模擬鑄造過程計算機仿真可在計算機上實現(xiàn)試澆，預(yù)測顯示充型及凝固過程隨時間流動及溫度的變化，預(yù)測顯示因工藝不合理而產(chǎn)生的鑄造缺陷，可對各種不同鑄造工藝方案做出最優(yōu)的選擇。1．精密模鍛工藝精
5、密模鍛是在模鍛設(shè)備上鍛造出鍛件形狀復(fù)雜、精度高的模鍛工藝。為了最大限度地減少氧化，提高精鍛件的質(zhì)量，精鍛時采用較低的加熱溫度。對于碳素鋼，精鍛一般在900-450℃之間，又稱低溫模鍛。精密模鍛的鍛件精度在很大程度上取決于鍛模的加工精度，鍛模精度要求比鍛件精度高1—2級。模具型腔需開排氣孔，以減小金屬流動阻力。目前，較為流行一種冷溫模鍛成形技術(shù)。所謂冷溫模鍛，是指金屬材料在室損或再結(jié)晶溫度以下的塑性成形工藝，又稱冷擠壓成形。二、精確高效金屬塑性成形工藝2．超塑性成形超塑性是指材料在一定的內(nèi)部組織條件(如晶粒形狀及尺寸、相變
6、等)和外部環(huán)境條件(如溫度、應(yīng)變速率等)下，呈現(xiàn)出異常低的流變抗力、異常高的伸長率現(xiàn)象。有人將伸長率超過100％的材料稱之為超塑性材料。金屬的超塑性主要有兩種類型：①細(xì)晶超塑性；②相變超塑性；目前研究和應(yīng)用較多的是細(xì)晶超塑性。超塑性成形工藝包括超塑性等溫模鍛、擠壓、氣壓成形、真空成形、模壓成形等；對于薄板的超塑性成形加工，氣壓成形應(yīng)用最多。超塑性成形需要較高恒定的溫度條件，較低的成形政變速率，生產(chǎn)率較低．模具需耐高溫，這些不足因素致使該工藝沒有得到較大推廣的原因。3．精密沖裁工藝精密沖裁是使沖裁件呈純剪切分離的沖裁工藝，
7、它是在普通沖裁工藝基礎(chǔ)上通過模具改進來提高制件精度，使沖裁件尺寸精度可達IT6-IT9級，斷面粗糙度Ra值為1.6-0.4μm。(1)光潔沖裁光潔沖裁又稱小間隙小圓角沖裁。與普通沖裁相比，其特點是采用了小圓角刃口和很小的沖模間隙。(2)負(fù)間隙沖裁負(fù)間隙沖裁的特點是凸模尺寸大于凹模型腔尺寸，產(chǎn)生負(fù)的沖裁間隙負(fù)間隙沖裁實質(zhì)上為沖裁與整修兩者的復(fù)合工序。(3)帶齒圈壓板精沖帶齒圈壓板的沖裁工藝可由原材料直接獲得精度高、剪切面光潔的高質(zhì)量沖壓件，并可與其他沖壓工序復(fù)合進行如沉孔、半沖孔、壓印、彎曲、內(nèi)孔翻邊等精密沖壓成形。4．輥
8、軋工藝輥軋工藝是用軋輥對坯料進行連續(xù)變形的壓力加工方法，具有生產(chǎn)率高、質(zhì)量好、低和材料消耗少的優(yōu)點。（1）輥鍛軋制輥鍛是將軋制工藝應(yīng)用于鍛造生產(chǎn)的一種新工藝。輥鍛既可作為模鍛的制坯工序，也可直接生產(chǎn)鍛件，主要用于：①扁斷面的長桿件，如扳手、鏈環(huán)等；②帶有不變形頭部而沿長度方向橫截面面積遞減的鍛件。（2）輾環(huán)軋制輾環(huán)軋
