DEFORM在汽车零件冷锻工艺中的应用.doc
冷锻工艺的优点可以显著降低原材料的消耗冷锻技术是一种先进的塑性成形工艺，它在不破 坏金属的前提下，使金属体积作出塑性转移，达 到少切屑无切屑而使金属成形。金属零件如 用热模锻方法制造，材料的利用率通常为40%60%;而用冷锻方法制造材料利用率高达 80%95%。冷锻工艺的优点二. 可以大幅度提高劳动生产率冷锻工艺是在机械压力机上进行的，压力机的_ 次行程就可以完成一道工序，因此与多工序的 热模锻工艺相比住产率可以大幅度地提高。 如俄罗斯冷模锻弯钩拉臂的生产率每小时为 400件,美国多工位冷锻机用毛坯尺寸70m mx47mm （质量1.4kg ） /令挤压汽车轴套零 件的生产率每小时为2100件。冷锻工艺的优点三. 可以加工成形复杂的零件在压力机的往复直线动作下完成复杂的成形 工序,并可以制成形状复杂的零件，效果特别显 著。如后图所示的带齿的轴套冷模锻件，如果 不采用冷模锻方法制造就会感到十分困难，或 增加很多工序，而用冷模锻加工却十分方便。冷锻工艺的优点带齿的轴套;令樓锻件!1!可以提高制件的力学性能在冷锻过程中，金属材料处于三向不等的压应 力作用下。冷锻变形后,金属材料的晶粒组织 更加致密，金属流线不被切断，成为沿着零件轮 廓连续分布的金属流线。同时,由于冷塑性成 形利用了金属材料冷变形的冷作硬化特性，使 冷锻制件的强度大大提高，从而提供了用低强 度钢代替高强度钢的可能性。冷锻工艺的优点五可以获得较高尺寸精度和较低表面粗糙度的 零件。冷锻零件的表面质量是十分良好的。在冷塑 性成形过程中，金属表面在高压下受到模具型 腔光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度很 小。冷锻工艺的优点六.可以降低零件的制造成本。由于冷锻工艺可以显著节省原材料和切削加 工工时，所以大大降低制件的生产成本。如弯 钩拉臂，可以用普通热模锻工艺,也可以用冷模 锻工艺，后者的生产成本比前者降低了 40% 50%o冷锻工艺的优点项冃07.26孔粗糙度Ra07.8孔粗糙度Ra:冷锻工艺 0.86.3 3.2机加工工艺3.2 1.612.56.376孑1彳彳公并/mtn0020030.10.0-0.040.20.307.8孔径公湮/mm07.26孔与螺纹轴线同轴度/mm 原材料消耗g/个0.0350.05-0.062生产效率|提高12某型螺栓冷锻工艺和机加工工艺效果对比2常用冷锻工艺冷锻指在室温下或低于工件回复温度下进行 的塑性变形的总称,包括冷墩、冷挤压、冷 模锻、冷压E卩等。冷锻制作的产品有大量生产的销、钉、螺栓、 螺母、钏钉等小件,以及汽车驱动轴、压力 容器等大件。常用冷锻工艺 冷傲二.用来使毛坯的高度减小、横截面积增大，也可 以使毛坯的局部高度减小，而局部横截面积增 大。但由于冷徹时的变形抗力大，所以多用于 坯料尺寸小而批量大的产品，如螺栓、螺母、 销钉等标准紧固件和小型轴承的内、夕卜环等。常用冷锻工艺螺钉典型冷徹工序常用冷锻工艺二.冷挤压用来使毛坯的局部长度增加、横截面积减小, 也可以使毛坯的局部长度增加、局部横截面 积减小。但为了保证冷挤压成形过程中金属 材料产生均匀的流动，应尽量为轴对称形状，如 各种材料（铝、铜、钢等）筒形、异形及带 散热片的冷挤压件。常用冷锻工艺SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY75.6挤压套端做粗匸反挤爪内花键轴套;令模锻工序常用冷锻工艺三.冷模锻它是挤压和局部徹锻结合在一起的塑性成形 加工方法，可获得复杂形状的零件。如除了各 种带凸缘、法兰的短轴类零件以外，还有长轴 类形状复杂的异形零件，如弯钩拉臂、踏板小 杠杆、医用银子、餐刀、餐叉、餐匙等。常用冷锻工艺行星齿轮;令模锻工序常用冷锻工艺根据所用的设备来命名工艺，除了常规的设备（液压机、机械压力机等）以外，目前冷成 形工艺还有冷摆辗法（毛坯在摆辗机上冷成形制得）冷辗锻法（毛坯在辐锻机上冷成形制得）冷楔横轧法（毛坯在楔横轧机上冷成形制得）日本将毛坯在双动液压机上进行闭塞冷模锻, 故称闭塞冷模锻法。汽车中的冷锻件丄2001年我国国内汽车产量为233万辆,比上 年增加了 13% ; 2002年达到325万辆,同 比增长39% ;去年汽车产量已经达到444万 辆,同比增长35% ,其中轿车同比增长83%。仅仅2年内中国的汽车产量翻了一番。这一 情况表明我国的汽车产业已进入了一个快速 发展时期。汽车中的冷锻件4汽车上的各种齿轮、齿条、带齿活塞、端面凸 轮和端面齿轮、十字头、轴套、同步环等零件, 均可采用冷锻精密成形工艺，达到净形或近净 形。据英国诺丁汉大学Pstandrin介绍，在汽车上 大约有40种冷锻成形件。汽车中的冷锻件汽车中的冷锻件金上厝A复尢逐SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY汽车中的冷锻件丄据有关资料表明,冷锻件的生产对汽车的依 附性很强。一般国家冷锻件的80%是汽车锻 件,每辆汽车上的冷锻成形件大体在70 kg 以上,这还不包括每辆汽车使用的紧固件。 到目前为止，我国生产的轿车上的冷锻件重量 不足20kg相当于发达国家的一半，开发潜力 很大。汽车中的冷锻件丄汽车制造中有很多零部件,要求耐疲劳、质 量轻和尺寸精确,而冷锻技术正好对提高零 部件的疲劳强度和零件尺寸精度特别有利, 因此,冷锻技术在汽车零部件制造业中所占 的比重不断增大。冷锻工艺的缺点要求锻造设备吨位大、刚度和精度高 对模具强度、刚度和寿命提出了较高的要 求三要求坯料材质均匀,杂质少,无缺陷,尺寸精度高,表面质量好,下料精确坯料或毛坯一般需经热处理、润滑处理、 中间退火和再润滑等附加工序新技术的革命数值模拟技术新技术的革命 20世纪70年代塑性有限元理论和计算机技 术的飞速发展而发展在冷锻成形工艺领域，有限元数值模拟技术可 以很直观地得到金属流动过程的应力、应变、 模具受力、模具失效情况及锻件可能出现的 缺陷情况。新技术的革命以上重要信息的获得对合理的模具结构，模具 的选材、热处理及成形工艺方案的最终确定 有着重要的指导意义。改变了传统的设计理念和工艺规划流程。十字轴冷挤成形模拟通过对整个冷挤成形过程的模拟,计算出所需要的变形力,进而进行设备的优化选择。十字轴冷挤成形模拟Stroke (mm)(x10El)十字轴冷挤成形模拟Z Load vs Stroke(S30X二 N)peoz0.GS8012 0.160( j0.0000.3600.7?0l.QWStroke (mm)(x10El)>4401.000十字轴冷挤成形模拟通过对成形过程中应力和应变分布情况的分析,校验模具的结构设计以及材料的选择十字轴冷挤成形模拟十字轴冷挤成形模拟十字轴冷挤成形模拟OPERATION 1 Step 87 Stress ( EHecttve ) (MPa)十字轴冷挤成形模拟十字轴冷挤成形模拟OMed )3 IlSUOery$594MS2IM 121DKM0C2十字轴冷挤成形模拟OPERATION 1 Step 87 Strain ( Effective) (mnVmm)轴套冷模锻多工序模拟 圏上济支佥久孝SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY通过DEFORM软件来实现物理试模过程, 考察该产品多工步设计方案的可能性。轴套冷模锻多工序濮拟上耘色乂孝请各位同行指正谢谢！IBSB
