机械压力成型技术应用与质量控制方法分析.pdf

46农机使用与维修2023年第8 期机械压力成型技术应用与质量控制方法分析周慧芳（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃嘉峪关7 3510 0)摘要：在现代化生产加工过程中，机械压力成型技术应用十分广泛，作为传统的金属材料加工技术之一，其生产工艺和设备近年来实现快速升级，有效保证了压力成型加工的质量。为进一步提高机械压力成型技术应用合理性，分析了其技术内涵与应用情况，并对压力成型关键技术类型与技术特点展开深入分析，对机械压力成型加工的质量优化途径进行总结。关键词：机械压力成型；应用；质量控制；方法中图分类号：TH16Application of Mechanical Pressure Forming Technology and Analysis of Quality Control MethodsAbstract:In the process of modern production and processing,mechanical pressure forming technology is widely used.As one of the traditional metal material processing technologies,its production process and equipment have been rapidlyupgraded in recent years,effectively ensuring the quality of pressure forming processing.In order to further improve therationality of the application of mechanical pressure forming technology,its technical connotation and application are an-alyzed,and the key technical types and technical characteristics of pressure forming are analyzed in depth,and the qual-ity optimization approaches of mechanical pressure forming processing are summarized.Keywords:mechanical pressure forming;application;quality control;method0引言近年来，我国的工业技术得到了快速发展，机械产品的加工制造实现突飞猛进，机械压力成型技术作为较为成熟的机加工技术，逐渐成为汽车、农业机械、工程机械、造船业、航空航天等众多领域不可或缺的关键技术 1-2 。在数控技术的加持下，现代化的机械压力成型加工质量得到大幅提升，加工的方法和工艺得到显著改进，在现代化生产加工的众多方式中，压力成型技术在节省材料、降低污染等方面具有自身优势，在生产加工过程中，通过选取和设计合理的加工制造工艺，能有效提升压力成型零件的生产加工效率和产品质量，有利于传统生产工艺进一步向轻量化、省料化、高强度化等方向发展 3，促进机械加工制造行业整体实力提升。1技术内涵与应用情况机械压力成型主要是指利用压力成型机械设备对技术材料施加外力，使其整体或局部产生塑性变形,使金属材料形成所需的形状,达到机械产品所需的尺寸、力学性能、物理结构,形成优质零件。基金项目：2 0 2 2 年学院职业教育教学改革研究项目(2022jgxm-16)作者简介：周慧芳（198 2 一），女，甘肃天水人，学士，讲师，研究方向为机械设计制造及其自动化。文献标识码：AZHOU Huifang(Gansu Iron and Steel Vocational Technical College,Jiayuguan 735100,China)根据压力成型技术特征的不同，压力成型加工的主要形式包括锻压成型、冲压成型、拉拔成型、轧制成型等多种类型。机械压力成型加工能直接将金属材料加工成为所需要的形状和尺寸，有效减少加工工序,减少后续生产加工环节，在压制过程中使制造零件的整体强度、塑性得到大幅提升，达到甚至超过机械加工零件的物理属性，显著提高金属材料的利用率 4-5 。在机械压力成型加工制造过程中，利用现代化的数控设备能有效降低生产制造的难度，进而保证生产加工品质，但在生产实践过程中仍不可避免出现加工质量不合格问题，如压制件起皱、破裂、表面质量不合格、整体刚性不良、内部结构不均匀等，导致产生废品、残次品的概率增加。随着生产工艺的优化升级，压制成型的制造工艺得到显著提升，国产化的压力设备在可控性、可靠性等方面进步明显。以汽车钣金加工为例，我国汽车企业的生产线不仅引进了现代化的冲压成型设备，而且在自动化质检、冲压后处理等方面也形成了一整套现代化工艺流程，使汽车产业整体实力和汽车产品产出品质大幅提升。2关键技术特征及应用情况2.1冲压成型技术机械冲压成型加工主要有两种加工形式，一是doi:10.14031/ki.njwx.2023.08.0142023年第8 期冲压分离，即利用专用模具将金属材料的局部材料与本体分离，例如，冲压圆孔、冲压边缘等,精确冲压分离能实现加工后零件边缘轮廓精确，后续使用质量高，冲压分离的工序为：切断一冲孔一修边一切口一落料。二是塑性成形,是在保持金属材料整体性的前提下，利用专用模具施加挤压力，使其产生塑性变形，使毛坏材料加工成为一定形状、尺寸、物理结构的零件,塑性成形加工工序为：落料一弯曲一拉伸一涨形一缩口一卷边。根据压力供给方式的不同，冲压成型机械的压力设备分为机械压力机和液压压力机两种类型,其中机械压力机以曲柄压力机应用较多，液压压力机以冲压液压机为主，现阶段，数控冲压机床普及率持续提升，使冲压成型加工的自动化程度及品质得到提升。曲柄压力机主要以电动机作为驱动力，电动机带动传动带转动后将动力传递给传动齿轮利用大齿轮的惯性力驱动曲柄连杆和滑块做功，进行冲压加工。曲柄压力机的特征是惯性力加工，多用于轻薄板材的快速冲压成型，加工过程冲击力较大，压力持续时间较短，适用于落料模、冲孔模、弯曲模、拉伸模的加工。冲压液压机主体结构包括：立柱、上横梁、下横梁、工作缸、顶出器、操纵箱、可控阀门等，与曲柄压力机相比，冲压液压机以液压泵和液压缸为动力源和执行结构，液压力的特点是具有一定的持续加压能力，因此，冲压液压机不仅能完成冲裁、薄板拉伸等工作，还能完成弯曲、翻边、精细塑形等工作。冲压液压机更适合采用数字控制（图1），先进的液压冲压机具有丰富的可控功能，在数控技术的控制下，实现工作压力、压制速度、行程范围可调节，可自由选择顶出、不带顶出、拉伸三种工艺，能完成复杂的压力制造过程。工图1数控冲压液压机农机使用与维修冲压成型主要以冷冲压加工方法为主，最适宜用于金属薄板的加工，不仅材料利用率高，而且易于实现机械化和自动化，能保证良好的工作效率，但对于中大型结构复杂的零件，其模具结构通常较为复杂，模具所需的生产制造成本较高，周期较长。2.2锻压成型技术锻压成型是机械制造金属热成型的一项关键技术,其特征是将锻造和冲压制造融合，利用模具、冲头、冲锤等对加热到高温后的金属材料进行冲压加工,使其产生塑性变形，制造成为工业所需的形状、尺寸,并获得所需的金属材料性能。锻压成型主要用于加工重载或交变载荷等恶劣工况使用的毛坏件，或对表面加工质量及精度要求不高的零件，常用于加工制造起重机吊钩，或在锻压成型进行表面精加工制造齿轮（图2)等。图2 齿轮锻造锻造常使用的材料为低碳钢、铜、铝，所选金属材料的要求为可塑性好，经过锻压成型制造的零件具有以下技术优势。一是加工制造的精度较高，对于非精密配合的机械零件，可在锻造加工后直接使用,对于精密零件，锻造后的毛坏件精度高，仅需少量精加工即可使用，对于金属材料的节约性较好。二是能有效改善金属的力学性能，提高金属组织结构，使金属材料产生硬化特性。图3a为工业纯铁金属锻压制造前的显微组织状态,图3b为工业纯铁金属锻压制造并冷却后的显微组织状态，可见经过锻压制造后，工业纯铁晶粒伸长、晶格扭曲，使材料的强度、硬度均实现提升。三是加工制造效率提高，与传统的机械加工制造相比，在批量化生产过程中,锻造加工的规则结构金属零件能有效减少机械加工工序，提高劳动生产效率。此外,锻压成型也存在一定的不适用范围,例如,铸铁等脆性材料不适宜采用锻压成型加工，过于复杂或形状不规则难于脱模的零件也不适宜采用锻压成型加工，此外，零件锻压后金属得到强化，但后续精加工的难度增加，复杂加工或受力不良可4748a锻压制造前图3工业纯铁金属锻压制造前后显微组织状态对比能产生零件开裂问题。2.3轧制成型技术轧制成型是金属材料压制加工的另一种常见形式，根据轧制时金属的状态差异，轧制成型分为热轧成型和冷轧成型两种类型，二者之间的相同点是均通过一对旋转轧辊将金属材料进行辊压，利用轧辊间隙和滚动挤压力使金属材料横截面积产生变化,通常使横截面减小而整体长度增加，常用于生产普通型材、管材，以及表面带有特殊纹理的金属材料。除上述共性外，热轧成型主要以高温金属为基材进行加工，热轧成型能消除显微组织的缺陷，使金属材料的力学性能得到有效改善，但可能出现分层现象，使钢材沿厚度方向受拉性能产生恶化;冷轧成型主要是在常温状态下对热轧钢卷进行轧制加工,其特点是能通过轧制改变钢材的塑性状态，使制造的零件整体强度增加，且冷轧加工不需对金属加热,效率较高,适用范围较广，冷轧加工会使截面内存留残余应力,对零件的局部屈曲的特性产生不利影响。2.4拉拔成型技术拉拔成型是对轧制或锻压的金属半成品进行拉力加工的成型技术，利用专用模型约束拉拔形状和外形尺寸,使用与加工管材、棒材、毛细金属管及金属丝，利用现代化的拉拔成型工艺，除可生产常规材料外,还可生产直径0.0 1 0.0 0 1mm的极细金属丝和直径0.3 0.1mm的极细管材等特种材料,拉拔后的最小壁厚可达0.0 1mm。拉拔成型主要采用拉拔机进行加工，根据拉拔机的结构和形式不同，可分为链式拉拔机、钢绳式拉拔机、液压式拉拔机、圆盘式拉拔机等多种类型。拉拔成型所生产的产品形状和尺寸精确，部分材料可达0.0 1m的表面光洁度，但加工过程工序较多，成材率较低。3质量控制的方式与途径3.1优化生产工艺在金属材料的压力成型加工制造过程中，生农机使用与维修产工艺对于加工质量存在关键影响，采用压力加工的模式会在一定范围内对金属材料的理化性能产生影响，例如，热轧成型过程在显著提高材料硬度的同时，也会造成金属材料塑性大幅降低，导致生产的零件不能很好适应冲击或交变应力的工作环境，此时应采取再结晶的热处理方式，使b锻压制造后金属零件加热到熔点温度的40%，此时金属零件的晶粒结构得到改善，加工硬化得到消除，金属材料塑性得到恢复。3.2引进自动质检技术可以在自动化生产的过程中引进自动质检技术，快速判断压力成型加工质量，避免加工缺陷批量化。例如，在拉拔成型加工时，引进分光检验技术，通过高能光线照射后的材料辐射状态分析，快速鉴别加工质量，不仅有利于提高加工质量，而且引进成本低，检测精度高。3.3加强微观研究与新材料引进进一步加强对金属材料受压、受热过程的微观研究,明确微观晶粒结构与金属性能的关系，并通过开发和引进新型材料，优化压力成型加工过程，或降低成型难度、提升产出件质量，促进金属材料学与加工学的融合。4结语综上所述，机械压力成型技术在我国的工业生产过程中应用广泛,其有效弥补了常规机械加工的不足，为零件制造提供了新思路，并能够生产制造大量基础材料、高硬度材料和特种材料，具有显著的研究与应用价值。压力成型这一制造方式在生产应用中仍存在加工质量不理想、精度不高、零件物理性能恶化等问题，需要通过持续改进工艺、引进新材料和新技术等多种手段进行优化改进。参考文献：1何娟，张健，张亚芳，等.压力成型条件下成型工艺对GRC力学性能的影响 J.华南理工大学学报（自然科学版）,2 0 19,47(12)：9 2-9 8+10 5.2周飞.汽车车身热冲压成型技术的应用和质量控制措施 J.汽车实用技术,2 0 2 1,46(11)：139-140+143.3李娅.成型钢筋与钢筋原材进场检验的若干技术问题分析 J.居舍,2 0 2 1(18)：32-34.4朱超兵，银润邦，王筱磊.热成型工艺对Q345R热轧钢板力学性能的影响 J.热处理技术与装备,2 0 16,37(1):28-31.5刘刚.复杂模面拉拔成型力能参数研究 D.苏州：苏州大学,2 0 2 0.(05)2023年第8 期