先进制造工艺与装备.ppt

第三章 先进制造工艺与装备 3.1先进成型技术 3.1.1精密铸造成型技术 优点： 1）铸件尺寸精确，少切削或无切削。 2）铸件内部质量好，力学性能高。 3）降低金属消耗与废品率 4）简化工序，实现机械化、自动化。 5）改善劳动条件，提高劳动生产率。 1.熔模铸造 熔模铸造又称失蜡法精密铸造，是一种少切削或无切削的精密铸造工艺，是精密铸造行业中的一项优异的工艺技术，其应用非常广泛。 所谓熔模精密铸造工艺，简单说就是用易熔材料（例如蜡料或塑料）制成可熔性模型（简称熔模或模型），在其上涂覆若干层特制的耐火涂料，经过干燥和硬化形成一个整体型壳后，再用蒸汽或热水从型壳中熔掉模型，然后把型壳置于砂箱中，在其四周填充干砂造型，最后将铸型放入焙烧炉中经过高温焙烧（如采用高强度型壳时，可不必造型而将脱模后的型壳直接焙烧），铸型或型壳经焙烧后，于其中浇注熔融金属而得到铸件。  主要特点： 铸件尺寸精度较高 铸造复杂的铸件。如喷气式发动机的叶片，其流线型外廓与冷却用内腔，用机械加工工艺几乎无法形成。 合金不受限制，特别可以精密铸造高温合金铸件。 2.压力铸造 压力铸造（简称压铸）的实质是在高压作用下，使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸型型腔，并在压力下成型和凝固而获得铸件的方法。 高压、高速是压力铸造的重要特征。 压铸有以下三方面优点： 1. 产品质量好铸件尺寸精度高；表面光洁度好；强度和硬度较高，强度一般比砂型铸造提高25~30％，但延伸率降低约70％；尺寸稳定，互换性好；可压铸薄壁复杂的铸件。例如，当前锌合金压铸件最小壁厚可达0.3mm；铝合金铸件可达0.5mm；最小铸出孔径为0.7mm；最小螺距为0.75mm。 2.生产效率高机器生产率高，例如国产JⅢ3型卧式冷空压铸机平均八小时可压铸600～700次；压铸型寿命长，一付压铸型，寿命可达几十万次，甚至上百万次；易实现机械化和自动化。 3.经济效果优良由于压铸件尺寸精确，表面光洁等优点。一般不再进行机械加工而直接使用，或加工量很小，所以既提高了金属利用率，又减少了大量的加工设备和工时；铸件价格便宜；可以采用组合压铸以其他金属或非金属材料。既节省装配工时又节省金属。  缺点 1. 压铸时由于液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，故采用一般压铸法，铸件易产生气孔，不能进行热处理；2. 对内凹复杂的铸件，压铸较为困难；3. 高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；4. 不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。（P90轿车缸体例子） 3.消失模铸造 最普遍实用的方法是把涂有耐火材料涂层的模型放入砂箱，模型四周用干砂充填紧实，浇注液态金属，取代泡沫塑料模型，这种铸造工艺被称为：消失模铸造（EPC） 消失模铸工艺的优点 技术方面 1）模型设计的自由度增大 新工艺有可能进行造型设计，并完全可以从第一阶段就能在模型上增加一些附加功能。例如：柴油预热器有一个特殊功能部件，它可采用消失模铸造工艺进行制造，而不能采用传统铸造方法生产。 2）免除了铸件生产中使用的砂芯 3）很多铸件可以不要冒口补缩 4）提高铸件精度 可获得形状结构复杂，可100重复生产高精度铸件，可使铸件壁厚偏差控制在-0.15~ 0.15mm之间。 5）在模型接合面不产生飞边  6）具有减轻铸件重量约1/3的优势 7）减少加工余量 可以减小机加工余量，对某些零件甚至可以不加工。这就大大减少了机加工和机床投资。 8）与传统空腔铸造相比，模具投资下降。 9）完全消除了传统的落砂和出芯工序  经济方面 1）可整体生产复杂铸件 采用新工艺设计，分块模型可胶合组成整体模型，铸成复杂整体部件，对比原先多个铸件组合装配部件（如柴油预热器）而言，可获益1到10倍。 2）减少车间人员 建立消失模铸造工厂，所雇员工数量少于传统铸造工厂，因此应当考虑这一因素。 3）铸造工艺灵活 铸造工艺的灵活性非常重要，因为新工艺有可能同时生产在砂箱中变化放置大量类似的或不同的铸件，浇注系统也因此十分灵活。同时还改善了工作条件。  图3 消失模铸造车间 3.1.2精密塑性成形技术 1.零件轧制成形 零件轧制技术是冶金轧制技术与机械锻压加工技术交叉、延伸与发展的产物。由于零件轧制技术具有高效、低耗、清洁等优点，因此其应用受到国内外的广泛重视。 。 与机械制造中的切削(其成形特征为连续、局部、去除成形)、锻造(其成特征为断续、整体、塑性成形)方法比较，轧制方法成形特征是连续、局部、塑性成形。 零件轧制较之锻造也有其不足之处，即模具复杂、尺寸大、设备通用性差、工艺调整难度大等。因此，轧制技术适合于批量大的零件生产和专业化工厂的生产。 (1