摘 要:随着科学技术的不断进步,各种新技术、新工艺、新材料和新设备不断涌现,机械制造技术正向着高质量、高生产率、低消耗、低成本和有利于保护环境的方向发展。
关键词:毛坯制造 新工艺
一、机械制造首先是从零件的毛坯制造开始
毛坯是根据零件所要求的形状、工艺尺寸等制成的机械加工对象,它是制订机械加工工艺规程的基础。毛坯的不同种类及制造方法对零件工艺过程影响很大,故正确选择毛坯具有重要的技术经济意义。
二、传统毛坯制造方法的不足
传统毛坯制造采用的是粗放型经营的传统工业模式,能耗高、效益低、环境污染严重。传统锻造工艺,加热方式落后、能耗高、噪音大、自由锻加工余量大、劳动强度高、后期机械加工量大、材料利用率低、生产效率低。
三、几种毛坯制造新工艺
1.“多向挤压压铸模锻”技术,简称“压铸模锻”技术
采用连铸连锻技术,能实现与传统铸造工艺相衔接,即实现在原有铸造工艺与装备的基础上,直接叠加上模锻的工艺,形成复合的连铸连锻工艺与装备。
将传统复杂的铸造工艺和锻造工艺结合起来,省去了传统铸造工艺中的模样(芯盒)制作、型砂(芯)制备、造型(造芯)、烘干、合型、浇注、落砂、清理及锻造前的下料与加热等工艺过程。
目前使用的设备形式有立式和卧式;铸造充型方式有热室式和冷室式;锻造方式有单向模锻、对向模锻和多向模锻(包括轴向与径向的多位模锻)。
采用连铸连锻工艺生产出来的毛坯,表面光洁度极高,铝锌镁等低熔点合金,达到类镜面的7-8级(Ra1.6-0.8),几乎与模具自身的光洁度一模一样,尺寸精度很高。它是现有各种铸锻毛坯生产工艺中,能实现最后几何尺寸、最终精度、最少缺陷与最高机械性能的“极限工艺”,或叫做“终极成形工艺”。
2.锻造毛坯的下料技术
下料是锻造的第一道工序。下料质量的高低即重量与尺寸的精确与否、断面的几何形状的好坏等,将直接影响锻造工艺和锻件的质量。
为了提高下料的几何精度和重量精度,一是对棒料实行径向压紧,二是提高剪切速度。下料设备的自动化程度较高,一般都具有上下料、送料、自动排除头、自动监测等装置。
此外也有应用单点压力机配合磨具进行剪切下料的,下料质量主要是受剪切时棒料的轴向窜动和翘曲的影响,有以下几种下料方法:套筒式剪切模;约束剪切模;棒料热切机;带锯下料。
3.重型减速器箱体、重型齿轮焊接毛坯及制造
船舶及港口机械中的重型减速器箱体、重型齿轮毛坯目前普遍采用焊接方法制造。采用热轧板材,在等离子数控切割机上切割成板料零件,再经焊接装配成型。
焊接毛坯制造过程首先是板料零件的下料工艺,常用方法有:
连环套裁下料法:板料零件中,很多都是形状相同,大小不一、形状尺寸相似的,只要将这些零件的毛坯集中起来,按照大套小,正反相套等连环套裁的形式进行排料,可以大大提高板材的利用率。
集中下料,综合套裁:对于单件小批量生产,实行集中下料和套裁下料便于使料头料边得到充分的利用,可以大大减少下料损耗。套裁下料是降低材料消耗行之有效的方法。
四、新工艺的技术经济意义
选择毛坯不仅要考虑各种毛坯及制造方法的经济性,还要考虑它们对环境的影响,对资源、能源的消耗状况以及对社会生产可持续性的影响。因此,在选择毛坯时尽可能做到以下几点:
1.毛坯的形状和尺寸越接近于成品零件,毛坯材料利用率就越高,机械加工劳动量就越少,机械加工费用也就越低。
2.所选毛坯种类及制造方法要能可靠地保证毛坯在性能、质量、生产率等方面的要求。
3.毛坯生产过程要全面考虑对环境的影响。如在锻造生产中采用非石墨型润滑材料,在砂型铸造中采用非煤粉型砂,可有效地避免产生污染。
这样就提高了对毛坯的制造要求,同时对技术管理和生产管理都提出了更高的要求。也相应地使毛坯制造设备的投资费用增大。但从环境治理、资源充分利用、社会生产的可持续发展考虑,必要的投入是完全值得的。
五、结束语
随着资源保护和环境保护呼声愈来愈高,迫使毛坯制造工艺向精密成形工艺方向发展。即毛坯成形的形状、尺寸精度正从近净成形向净成形(即近无余量成形)方向发展。将来“毛坯”与“零件”的界限可能越来越小,有的毛坯可能已接近或达到零件的最终形状和尺寸,磨削后即可装配。正因如此,精密毛坯制造工艺最近几年来得到快速发展,主要有精密铸造、精密冲裁、粉末冶金以及快速原型制造等先进工艺方法。
总之,随着毛坯制造新工艺的不断问世,已使越来越多的零件改变了传统的制造工艺,从而节省了大量金属,并大幅度地提高了生产率。不但大批、大量生产类型可以实现半自动化、自动化,而且中、小批量甚至单件生产类型也可采用成组加工工艺和计算机辅助加工技术,机械制造技术正向着全面自动化方向发展。
参考文献:
[1]《机械制造工艺基础》第4版.中国劳动社会保障出版社,2007年1月.
[2]王先逵.《机械加工工艺手册》(第2版)第一卷.工艺基础卷.机械工业出版社,2001.1.01.
[3]《新工艺新技术》期刊.新技术新工艺杂志社.
作者单位:江苏省南通技师学院
