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汽车零件温冷复合成形加工工艺分析
摘要
摘要：由于市场需求的快速变化和先进制造技术的发展，作为汽车零部件企业，只有以最低的运营成本生产高质量的产品，才能在激烈的市场竞争中获得竞争优势。基于某汽车零部件制造企业的资源和生产现状，研究并应用基于精益生产理念的温冷复合成形汽车零部件加工技术，以提高零部件生产的灵活性和适应市场快速变化的能力，降低生产成本，增强企业产品的竞争优势。本文以制动活塞、起动机花键轴和换挡块为研究对象，主要从以下几个方面进行研究:
1、总结了温冷复合成形技术的发展和工艺特点，介绍了生产方式的演变和发展，并提出了本课题的研究内容。
2、分析了温冷复合成形的工艺内容。根据制动活塞、起动电机花键轴和换挡块的特点，提出了温冷复合成形的工艺方案。
关键词：汽车零件；温冷复合；工艺分析
Abstract：Due to the rapid changes in market demand and the development of advanced manufacturing technology, as an auto parts enterprise, only by producing high-quality products at the lowest operating cost can it obtain competitive advantages in the fierce market competition. Based on the resources and production status of an automobile parts manufacturing enterprise, the warm and cold composite forming automobile parts processing technology based on lean production concept is studied and applied to improve the flexibility of parts production and the ability to adapt to rapid market changes, reduce production costs and enhance the competitive advantage of enterprise products. In this paper, the brake piston, the spline shaft of the starter and the shift block are taken as the research objects, and the research is mainly carried out from the following aspects:
- Summarize the development and technological characteristics of warm-cold composite forming technology, introduce the evolution and development of production mode, and propose the research content of this topic.
- The technological content of warm-cold composite forming is analyzed. According to the characteristics of brake piston, spline shaft of starting motor and gear shift block, a process scheme of temperature-cooling compound forming is proposed.
Key words: auto parts; Warm-cold combination; Process analysis
目录
目录 3
一、绪论 4
1.1引言 4
1.2温冷复合成形技术 4
二、典型汽车零件毛还温冷复合成形工艺分析 5
2.1温冷复合成形的技术内容 6
2.1.1原材料及其热处理 6
2.1.2温冷复合成形工艺设计 6
2.1.3温冷复合成形设备 7
2.1.4温锻模具的冷却与润滑 8
2.1.5表面处理 8
2.2活塞毛还的温冷复合成形工艺分析 8
2.2.1活塞的锻造成形技术 8
2.2.2某制动器活塞原加工工艺 9
2.2.3温冷复合成形工艺方案 11
总结 13
致谢 15
参考文献 16
一、绪论
1.1引言
汽车工业作为我国国民经济的支柱产业，其发展将直接影响整个国民经济的发展。汽车零部件产业作为支柱产业，对整个汽车产业的发展起着重要的作用。近年来，随着全球化的推进和我国社会经济的快速发展，定制需求、市场的快速变化和产品生命周期的缩短，使得速度、敏捷性和竞争力成为企业面临的最大挑战。如何在不断变化的市场环境中保持企业的活力和竞争力，已经成为企业不断探索和追求的目标。
各种先进制造技术和生产模式的出现为企业找到了成功之路。提高产品生产线快速响应市场变化的能力，缩短生产周期以保证交货时间，减少生产浪费，合理利用产能，提高产品质量成为提高零部件制造企业整体竞争力的重要手段之一。采用先进的制造技术和对现有产品生产线的生产模式和操作的管理，有助于提高零部件工业对多品种和可变批次的快速变化的市场需求的快速适应能力。
1.2温冷复合成形技术
温冷复合成形技术是指冷锻前温锻的复合工艺。温锻是20世纪90年代左右出现在国外的一种新工艺，但直到20世纪90年代以后才广泛应用于汽车制造。温锻是加热再结晶温度下方的金属进行锻造。目前，对于黑色金属和有色金属，温锻的一般温度范围通常是从高于室温到低于室温。在温锻温度范围内，材料的屈服应力普遍降低，可以明显降低挤压时模具上的压力，同时可以显著提高材料的变形程度，减少工序和中间处理的数量，可应用于冷锻中难以加工的材料。与热锻相比，温锻工艺形成的产品不会发生强烈氧化，表面质量好，尺寸公差小，甚至可以直接形成零件的工作面(无飞边)，完全省略了后续加工，有效节约了原材料。碳钢温锻、冷锻和热锻的技术经济比较见表1-1。
冷锻前温锻复合工艺可以达到单独冷锻所能达到的尺寸精度和表面粗糖度，同时可以减少工序数量，使用小吨位压力机。温冷复合成形技术虽然优势明显，但需要高精度专用设备，设备投资大，对模具的材料和结构要求较高，一般只用于大批量生产。汽车由20，000多个零件组成，包括大量轴对称或旋转对称的复杂形状零件，包括极爪、轴承内外圈、轴直径、行星轮、齿轮、联轴器等。由于这些零件的形状和材料特性，很难通过简单的冷成型工艺生产它们。如果采用热成型工艺，将消耗大量的原材料和能量，并留下一个大加工余量。一些难以加工的复杂面粉会增加生产成本，零件金属纤维的连续性会在切割过程中受损，从而降低零件的机械性能。汽车零部件生产的特点是数量大。如果采用温锻工艺或温冷复合成形工艺生产，可以充分发挥优势，提高生产效率，降低生产成本。因此，近年来温冷复合成形技术在美国、日本、德国等发达国家得到了广泛应用，并有逐步取代热锻工艺的趋势。
二、典型汽车零件毛还温冷复合成形工艺分析
汽车工业中有大量轴对称或旋转对称零件。这些锻件受到零件材料或形状的限制，很难通过简单的冷锻工艺成形。采用热锻工艺，原材料和能源消耗大，后续加工量大。冷加工前温锻复合成形工艺可以达到单独冷锻所能达到的尺寸精度和表面粗糖度，同时可以减少工序数量，使用小吨位压力机。本章分析了温冷复合成形的工艺内容，介绍了盘式制动器活塞和起动电机花键轴变速器换挡块的三种典型类型。
零件的常规锻造工艺，并提出了温冷复合成形工艺方案。
2.1温冷复合成形的技术内容
温冷复合成形工艺设计是一项系统工程，由工艺本质决定。它需要技术支持，包括原材料及其热处理、温冷复合成形工艺设计、温冷复合成形设备、模具、表面处理、生产管理等。所有这些都是不可或缺的，如图2-1所示。
2.1.1原材料及其热处理
温冷复合成形锻件对原材料的一般要求如下:
原材料的化学成分:碳含量、合金元素的种类和含量以及非金属杂质的含量，与抗变形能力有关，要求较低的硬化率和较高的塑性，否则会出现较大的抗变形能力和冷、热脆性现象。碳化物分布和晶粒尺寸。不允许粒度在网状碳化物及以下。表面状况:表面不应有感应痕迹或划痕。材料被软化以获得良好的塑性，并且在变形过程的中间设置退火过程以恢复硬化组织的塑性。除了奥氏体不锈钢1CrL8NiTi通过外部火处理软化外，所有其他钢种都通过退火处理软化。
2.1.2温冷复合成形工艺设计
过程设计是整个系统工程的主要环节，是获得合格产品的关键手段。原材料及其热处理、温冷复合成形设备、模具、表面处理和生产管理都是温冷复合成形工艺顺利发展的保证条件。温冷复合成形工艺的基本流程如图2-2所示。
2.1.3温冷复合成形设备
温冷复合成形压力机的一般要求如下:
机身具有高强度和刚性。如果采用高刚度的箱体结构，将动力驱动部分与传动部分分开，可以提高冷温锻件的精度，延长模具的使用寿命。压力机构的过载装置，如金属密封垫式液压过载保护装置，可以在压力机过载时产生瞬时动作，从而使驱动系统分离，滑块紧急停止，保护珍贵模具。有些设计采用直角多面长导轨。这样做的目的是承受较大的偏心载荷，保护模具并长期保持产品的精度。采用强肘杆形式的传动结构，满足冷温锻造变形力大、变形速度慢的工艺要求。生产较高高度的深孔锻件时，采用高位压力机，在滑块下止点以上较高位置能承受较大载荷。
2.1.4温锻模具的冷却与润滑
温锻生产过程中，温锻模具受高温返回材料热传导的影响。气温一直在上升。在高温高压作用下，模具会变形，导致温锻件尺寸和形状精度严重降低。因此，温锻模的型腔必须冷却以保持在150-300℃。模具主要有两种冷却方法:
(1)在模具结构上设置冷却装置，这不仅会减少模具的强度影响模具的使用寿命，同时也使模具结构复杂化，增加了模具的制造成本。
(2)润滑剂用于冷却模具。在实际生产中，润滑剂喷涂被广泛用于润滑和冷却模腔。温锻润滑剂除了满足冷锻的要求外，还需要:(1)承受2000兆帕以上的高压；即使在温锻成形的温度范围内，热稳定性好，润滑效果好；(3)保温性好，可减缓返料温度的降低和升模速度；(4)可以在温锻成形范围内均匀地附着在返回材料或模具的表面上，而不会积累或形成厚膜。温锻常用润滑剂有水基聚合物石墨润滑剂和油基石墨润滑剂。油基石墨润滑该润滑剂具有良好的润滑效果，但油在高温下会燃烧产生烟雾，污染环境并恶化工作条件。因此，水基聚合物石墨润滑剂通常用于实际生产中。
2.1.5表面处理
冷锻时，流动金属与模具表面之间会产生较高的挤压应力，钢的挤压应力可达2000-2500兆帕。因此，返回表面上的润滑层质量可以决定加工的成功并影响模具的使用寿命。目前，碳钢及合金结构钢零件冷锻前的表面处理和润滑方法是华福。使用磷锌酸保护膜作为金属发烟层，在性能、生产率和经济性方面是常用的方法。磷化和发烟工艺如下:脱脂(60℃)-水洗(常温)-酸洗(常温)-水洗(常温)-水洗(常温)-热水洗涤(80℃)-流动处理(80-90℃)-水洗(常温)-中和(60℃)-皂化处理(80-90℃)-自然干燥。
奥氏体不锈钢的表面处理方法是草酸盐处理，润滑处理是脂肪堆加混合溶液。温锻过程中的挤压应力低于冷锻过程中的挤压应力，因此温锻过程中不进行上述表面处理过程，而是使用二硫化钼进行润滑。
2.2活塞毛还的温冷复合成形工艺分析
2.2.1活塞的锻造成形技术
（支持资料、图片参考_降重降ai）)
