裝備制造業(yè)之塑性成形技術(shù)

吳秋梅

[摘 要]塑性成形技術(shù)是一種重要的成形加工技術(shù)，在裝備制造業(yè)中扮演著不可或缺的角色。本文對裝備制造業(yè)中常用到的塑性成形技術(shù)及其特點(diǎn)進(jìn)行了研究，并對當(dāng)前塑性成形技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展建議進(jìn)行了探討，以期對塑性成形技術(shù)的發(fā)展能夠有所借鑒。

[關(guān)鍵詞]裝備制造業(yè)，塑性成形，技術(shù)特點(diǎn)，發(fā)展建議

中圖分類號(hào)：TG306 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）27-0025-01

隨著生產(chǎn)的發(fā)展，制造業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所占的地位也越來越高，而制造業(yè)直接受裝備制造業(yè)的影響，裝備制造業(yè)在制造業(yè)中扮演著脊梁的角色。在美國、日本、德國等制造業(yè)先進(jìn)的國家，裝備制造業(yè)一直是其發(fā)展的重點(diǎn)。而塑性成形技術(shù)在裝備制造業(yè)中扮演著不可替代的角色。

塑性成形技術(shù)具有高效、節(jié)能、材料利用率高等顯著優(yōu)勢，是一種重要的裝備制造技術(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)地進(jìn)步，塑性加工新工藝和新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，這使得塑性成形技術(shù)成為了當(dāng)今裝備制造領(lǐng)域的一個(gè)重要發(fā)展方向。

1 裝備制造業(yè)常見的塑性成形技術(shù)及其特點(diǎn)

經(jīng)過多年的努力，裝備制造業(yè)中不論是體積成形還是板料、鈑金成形都得到了較大的發(fā)展，并在各類軍民裝備中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

1.1 模鍛

隨著汽車、兵器工業(yè)的發(fā)展，模鍛技術(shù)也取得了較快的發(fā)展，但我國整個(gè)模鍛生產(chǎn)行業(yè)與國外模鍛技術(shù)發(fā)達(dá)的國家相比還有一定差距，與國外先進(jìn)熱模鍛壓力機(jī)生產(chǎn)線占成形設(shè)備50%左右相比，我國的所占比例僅為15%左右。此外，與國外模鍛生產(chǎn)已經(jīng)發(fā)展到用精密剪切下料、少無氧化加熱相比，我國還處在以鋸床下料、中頻加熱或天然氣加熱的較落后階段。

當(dāng)前裝備制造業(yè)中的模鍛件，特別是大、中型模鍛件，其精密水平和模具壽命還需作進(jìn)一步的提升。

1.2 精密擠壓

精密擠壓是具有代表性的塑性體積成形技術(shù)，它具有尺寸精度高、表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，在許多裝備儀器，尤其是小型、薄壁、斷面尺寸要求非常精確的儀器件制造領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。精密擠壓工藝對擠壓機(jī)、工模具、擠壓工藝的要求相當(dāng)嚴(yán)格。擠壓機(jī)必須是先進(jìn)的設(shè)備，模具材料、設(shè)計(jì)和制造都必須符合相關(guān)要求，至于擠壓方法和工藝則必須依據(jù)制品的實(shí)際斷面情況進(jìn)行合理選擇。

精密擠壓大多采用冷擠壓成形的方式。精密冷擠壓成形是一種高效、節(jié)省材料、低成本的塑性成形工藝，在中、小型復(fù)雜殼體加工方面具有突出優(yōu)勢，可以成型0.3mm的薄壁零件，這是其它機(jī)械切削加工方法難以實(shí)現(xiàn)的。冷擠壓成形的最大優(yōu)勢就是易于實(shí)現(xiàn)高效率、大批量地生產(chǎn)，它可在較短的時(shí)間內(nèi)完成換模，實(shí)現(xiàn)多類殼體的快速加工，如果再將其與數(shù)控機(jī)床結(jié)合，那么還可以實(shí)現(xiàn)高效的柔性加工。

必須指出的是，由于模具對零件最終的成形精度影響重大，所以精密擠壓技術(shù)對模具的材質(zhì)、設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量的要求都非常高，必須保證擠壓過程中模具的尺寸變化極小，其剛性、耐熱性和耐磨性都要滿足加工需求。此外，擠壓方法也是影響零件最終尺寸精度的一個(gè)重要因素。與反向擠壓相比，正向擠壓前后端壁厚變化較大，所以一般推薦采用反向擠壓法。

1.3 特種軋制

特種軋制的工藝特點(diǎn)是在成形過程中工件或模具中至少有一方旋轉(zhuǎn)，然后通過瞬時(shí)接觸實(shí)現(xiàn)局部的積累變形。典型的特種軋制成形方法主要包括以下幾類：

（1）輥鍛

輥鍛是將軋制成形技術(shù)應(yīng)用到鍛造生產(chǎn)中而發(fā)展起來的，其原理是將坯料在一對反向旋轉(zhuǎn)的輥鍛模具中通過，利用模具壓力使其發(fā)生塑性變形的成形工藝。

（2）斜軋與楔橫軋

與常用的鑄造-鍛造-切削加工工藝相比，斜軋與楔橫軋能顯著提高機(jī)械零件的生產(chǎn)效率和材料利用率。我國自主設(shè)計(jì)制造的高剛度楔橫軋機(jī)，在階梯軸等復(fù)雜鍛件的精密成形領(lǐng)域具備國際領(lǐng)先水平。

（3）環(huán)件軋制

環(huán)件軋制是借助輾擴(kuò)機(jī)、擴(kuò)孔機(jī)等軋環(huán)機(jī)和軋制孔型模具進(jìn)行軋環(huán)、輾擴(kuò)或擴(kuò)孔的一種塑性成形工藝，屬于典型的連續(xù)漸進(jìn)塑性成形的加工工藝，適用于各種環(huán)形零件成形。

1.4 沖壓

沖壓工藝是借助于毛坯的塑性和壓力機(jī)的壓力作用，使在不同模具中的材料形成所需要的零件形狀，在裝備制造業(yè)應(yīng)用廣泛，如各類板料沖孔、切邊、拉深、彎曲、翻邊、縮口、擴(kuò)孔、脹形等等。沖壓成形加工通常是在常溫下進(jìn)行，在各類板材塑性成形加工中占有非常重要的地位。

1.5 旋壓技術(shù)

旋壓成形技術(shù)的發(fā)展起源較早，但隨著自動(dòng)精確控制系統(tǒng)的引人以及強(qiáng)力旋壓技術(shù)的出現(xiàn)，使這一傳統(tǒng)成形技術(shù)又有了飛躍性的發(fā)展。

旋壓是一種經(jīng)濟(jì)、快速成形薄壁回轉(zhuǎn)體零件的方法，它可以把板狀、管狀等形狀的毛坯，通過一道或多道次旋壓制成各種薄壁回轉(zhuǎn)體零件，是一種連續(xù)局部的塑性變形方法。旋壓可以分為普通旋壓和強(qiáng)力旋壓。其中，強(qiáng)力旋壓的特點(diǎn)是不僅改變毛坯的形狀。因?yàn)閴簯?yīng)力是強(qiáng)力旋壓過程中起主要作用的應(yīng)力，所以可以允許較大的變形量，其生產(chǎn)效率和適用范圍遠(yuǎn)高于普通旋壓。

2 當(dāng)前裝備制造業(yè)塑性成形技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展建議

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

很多裝備制造企業(yè)對塑性成形技術(shù)重視不夠，與機(jī)械切削加工技術(shù)相比，無論是工藝科研資金的投入還是制造設(shè)備的引進(jìn)上都明顯不足，造成現(xiàn)有的塑性成形加工設(shè)備無法適應(yīng)大批量、高效地生產(chǎn)加工。先進(jìn)的塑性成形工藝也應(yīng)用地較少，很多大、中型鍛件毛坯機(jī)加余量仍很大，不少零件直接用棒料加工，造成工時(shí)和材料的大量浪費(fèi)。一些難變形材料的塑性成形工藝應(yīng)用不足，缺乏對塑性成形工藝與其它成形工藝、熱處理方法結(jié)合使用的相關(guān)研究，缺乏CAPP的相關(guān)應(yīng)用，或者應(yīng)用的水平較低、發(fā)揮的作用不夠。

2.2 發(fā)展建議

首先，充分認(rèn)識(shí)塑性成形技術(shù)在高效、節(jié)能以及降低成本等方面的優(yōu)勢，加強(qiáng)工藝科研資金和相關(guān)設(shè)備的投入。

其次，加強(qiáng)對塑性成形新技術(shù)的研究，注重塑性成形技術(shù)與其他成形技術(shù)、熱處理工藝的集成研究，提高應(yīng)用范圍和成形精度。

最后，加強(qiáng)數(shù)字化成形技術(shù)的研究和應(yīng)用，對企業(yè)內(nèi)外的相關(guān)加工案例進(jìn)行收集整理，并提煉、建立塑性成形知識(shí)庫。用基于知識(shí)的工程技術(shù)（KBE）開發(fā)出具有實(shí)用價(jià)值的塑性成形工藝推理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對工藝設(shè)計(jì)水平和效率的提高，促進(jìn)塑性成形技術(shù)的發(fā)展與提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 海錦濤.塑性成形技術(shù)的新思路[J].中國機(jī)械工程，2010，（2）：189-191.

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