
经第一次摆动锻造后,圆锥齿轮大约65%的轮廓形状已经基本完成
许多OEM汽车生产厂家和汽车零部件供应商都希望能够在尽可能少的生产制造过程中完成拥有高承载能力和功能表面的铸件的生产加工,实现交钥匙的产品供货。现在所要生产和制造的零部件的形状和结构越来越复杂。利用摆动精密锻造和精密锻造两种工艺可以非常接近这一目标。
精密锻造在大批量生产中的优势
严格来说,摆动精密锻造和精密锻造并不是两种独立的工艺。摆动精密锻造使用的锻坯是锻造对称回转体形工件所需的具有最终零件轮廓形状的毛坯(净成形)。而精密锻造则是把锻造和成形加工工艺组合在一起的复合锻造工艺;加工出来的锻件接近最终轮廓形状(近净成形)或是最终轮廓形状的工件。无论是摆动精密锻造还是精密锻造,从节约原材料、缩短工时和提高零件晶格结构等方面来讲都要优于铣削加工。
由于精密锻造能够加工出几何精度很高、形状非常复杂的锻件,因此是全球锻造领域中公认的顶级锻造技术。利用精密锻造可以锻造出拥有功能表面、公差严格、高表面质量和无需机械加工即可安装使用的锻件。
而保证锻造精度和最终零件轮廓形状,降低生产成本,提高锻造工艺过程可靠性的基础是其所使用的锻造模具。在模具制造中,要考虑许多对精密锻造最终产品质量产生影响的变量参数。在掌握了精密锻造的所有过程和参数之后,可以通过进一步的几何形状优化做到任意的控制和调节锻造零件的承载能力。然后,才能在大批量和高精度的锻造生产过程中经济地锻造出功能集成度很高的零件。
完成零件最终轮廓形状的65%
圆锥齿轮的毛坯采用热锻成形加工而成,在这个简单、经济的生产过程中,完成圆锥齿轮最终轮廓形状65%的加工。这样,生产企业只需一台市场上常见的锻造设备即可。在摆动精密锻造设备上冷锻出圆锥齿轮的最终轮廓和形状;最终冷锻出准确的轮齿。摆动精密锻造技术是一种冷成形工艺:它的变形力仅作用在工件的局部表面。当模具的下模与上模准确合模之后,上模绕摆动轴线做0o~2o的摆动运动。在摆动模具的碾压下,锻件材料迅速地充满模具的整个型腔。这样作用力始终只是作用在零件表面。它所产生的纯滑动摩擦的滚动摩擦力非常小,锻件材料在阻力很小的情况下即可产生径向流动。因此,所产生的最大应力只是略微超过锻件材料的流变应力。由于很小的接触面积和有利的摩擦状态,因此所需的摆动锻造力仅为挤压时的10%。
通过上模的摆动运动能够保证在绝对不产生裂纹的情况下实现很高的成形率。这种锻造工艺和锻造设备所决定的摆动精密锻造属于单级锻造。由于摆动精密锻造模具的生产制造成本并不是太高,因此在锻造批量不大的情况下,摆动精密锻造是非常理想的加工方式。在市场上也可以购买到现成的摆动精密锻造机床,如Heinrich Schmid股份公司的产品。摆动精密锻造的生产节拍约为5s。
连成一条生产线
这种在室温下没有振动的、能够加工出准确形状的摆动精密锻造允许把锻造和其他摆动精密锻造零件的后续加工放置在同一个车间中,这样就构成了一条完整的生产线。在差速器圆锥齿轮的摆动精密锻造中,将车削和拉削加工结合在一起,辅以必要的上下料装置,这样就构成了一条自动化生产线。由于摆动精密锻造过程完全不使用冷却液和润滑油,因此有着很好的环保性能。由于不使用冷却液,因此不会出现蒸发和挥发现象,能够实现保护工作人员身体健康的目的。同时,也不会在地面上出现油污和润滑油,大幅降低了发生人身伤害事故的风险,延长了卫生清洁的周期。除此之外,摆动精密锻造比精密锻造有着成本费用更低、占地面积更小、需要操作人员更少的优点。
通常情况下,锻造集中在单独的一个厂房或车间内。因为这道工序除了会产生强烈的振动和高温以外,还有产生大量的粉尘和污垢,不适合集成到加工生产线中。在已经拥有锻造车间的大型OEM汽车生产企业或是其零部件供应商处,都可以安装精密锻造设备。
高效地使用工艺
摆动精密锻造和精密锻造两种工艺都能够高效利用锻件的原材料,锻造出高精度、无需后续机械加工、复杂程度一般和结构并不非常紧凑的零件。由于精密锻造和摆动精密锻造在零件的成形加工过程中不切断材料的纤维,使得零件能够按照更加合理的材料纤维流向承受载荷,因此采用这两种锻造工艺的锻件都有着很高的承载能力。因此,使得差速器圆锥齿这类的零件有着很好的轮齿表面接触痕迹,提高了传动的平稳性。
从总体生产过程来考虑,摆动精密锻造工艺应用范围很广。这种锻造工艺和设备可以轻松集成到现有的生产线中。可以在新零件的生产线设计时考虑采用摆动精密锻造工艺,这样能够充分体现出摆动精密锻造一次锻造出最终形状和精度的优点。精密锻造的特点是:几乎可以锻造出各种几何结构和形状的锻件。同时,在批量大于100000件时,它具有生产时间最短的优点。
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