DEFORM在汽車零部件

冷鍛工藝中的應(yīng)用

上海交通大學(xué)董萬(wàn)鵬第一頁(yè)，共三十六頁(yè)。可以顯著降低原材料的消耗冷鍛技術(shù)是一種先進(jìn)的塑性成形工藝,它在不破壞金屬的前提下,使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)移,達(dá)到少切屑無(wú)切屑而使金屬成形。金屬零件如用熱模鍛方法制造,材料的利用率通常為40%～60%;而用冷鍛方法制造,材料利用率高達(dá)80%～95%。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)第二頁(yè)，共三十六頁(yè)。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)可以大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率冷鍛工藝是在機(jī)械壓力機(jī)上進(jìn)行的,壓力機(jī)的一次行程就可以完成一道工序,因此與多工序的熱模鍛工藝相比,生產(chǎn)率可以大幅度地提高。如俄羅斯冷模鍛彎鉤拉臂的生產(chǎn)率每小時(shí)為400件,美國(guó)多工位冷鍛機(jī)用毛坯尺寸Φ70ｍｍ×47ｍｍ（質(zhì)量1.4kg）,冷擠壓汽車軸套零件的生產(chǎn)率每小時(shí)為2100件。第三頁(yè)，共三十六頁(yè)。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)可以加工成形復(fù)雜的零件 在壓力機(jī)的往復(fù)直線動(dòng)作下完成復(fù)雜的成形工序,并可以制成形狀復(fù)雜的零件,效果特別顯著。如后圖所示的帶齒的軸套冷模鍛件,如果不采用冷模鍛方法制造就會(huì)感到十分困難,或增加很多工序,而用冷模鍛加工卻十分方便。第四頁(yè)，共三十六頁(yè)。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)帶齒的軸套冷模鍛件第五頁(yè)，共三十六頁(yè)。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)可以提高制件的力學(xué)性能 在冷鍛過(guò)程中,金屬材料處于三向不等的壓應(yīng)力作用下。冷鍛變形后,金屬材料的晶粒組織更加致密,金屬流線不被切斷,成為沿著零件輪廓連續(xù)分布的金屬流線。同時(shí),由于冷塑性成形利用了金屬材料冷變形的冷作硬化特性,使冷鍛制件的強(qiáng)度大大提高,從而提供了用低強(qiáng)度鋼代替高強(qiáng)度鋼的可能性。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)?？梢垣@得較高尺寸精度和較低表面粗糙度的零件。 冷鍛零件的表面質(zhì)量是十分良好的。在冷塑性成形過(guò)程中,金屬表面在高壓下受到模具型腔光滑表面的熨平,因此零件的表面粗糙度很小。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)第七頁(yè)，共三十六頁(yè)?？梢越档土慵闹圃斐杀?。 由于冷鍛工藝可以顯著節(jié)省原材料和切削加工工時(shí),所以大大降低制件的生產(chǎn)成本。如彎鉤拉臂,可以用普通熱模鍛工藝,也可以用冷模鍛工藝,后者的生產(chǎn)成本比前者降低了40%～50%。冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)第八頁(yè)，共三十六頁(yè)。某型螺栓冷鍛工藝和機(jī)加工工藝效果對(duì)比[2]冷鍛工藝的優(yōu)點(diǎn)第九頁(yè)，共三十六頁(yè)。

冷鍛指在室溫下或低于工件回復(fù)溫度下進(jìn)行的塑性變形的總稱，包括冷墩、冷擠壓、冷模鍛、冷壓印等。

冷鍛制作的產(chǎn)品有大量生產(chǎn)的銷、釘、螺栓、螺母、鉚釘?shù)刃〖约捌囼?qū)動(dòng)軸、壓力容器等大件。常用冷鍛工藝第十頁(yè)，共三十六頁(yè)。冷鐓 用來(lái)使毛坯的高度減小、橫截面積增大,也可以使毛坯的局部高度減小,而局部橫截面積增大。但由于冷鐓時(shí)的變形抗力大,所以多用于坯料尺寸小而批量大的產(chǎn)品,如螺栓、螺母、銷釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)緊固件和小型軸承的內(nèi)、外環(huán)等。常用冷鍛工藝第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。常用冷鍛工藝螺釘?shù)湫屠溏吂ば虻谑?yè)，共三十六頁(yè)。冷擠壓 用來(lái)使毛坯的局部長(zhǎng)度增加、橫截面積減小,也可以使毛坯的局部長(zhǎng)度增加、局部橫截面積減小。但為了保證冷擠壓成形過(guò)程中金屬材料產(chǎn)生均勻的流動(dòng),應(yīng)盡量為軸對(duì)稱形狀,如各種材料（鋁、銅、鋼等）筒形、異形及帶散熱片的冷擠壓件。常用冷鍛工藝第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。常用冷鍛工藝內(nèi)花鍵軸套冷模鍛工序第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。冷模鍛 它是擠壓和局部鐓鍛結(jié)合在一起的塑性成形加工方法,可獲得復(fù)雜形狀的零件。如除了各種帶凸緣、法蘭的短軸類零件以外,還有長(zhǎng)軸類形狀復(fù)雜的異形零件,如彎鉤拉臂、踏板小杠桿、醫(yī)用鑷子、餐刀、餐叉、餐匙等。常用冷鍛工藝第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。常用冷鍛工藝行星齒輪冷模鍛工序第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)。

根據(jù)所用的設(shè)備來(lái)命名工藝,除了常規(guī)的設(shè)備（液壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)等）以外,目前冷成形工藝還有常用冷鍛工藝?yán)鋽[輾法（毛坯在擺輾機(jī)上冷成形制得）冷輥鍛法（毛坯在輥鍛機(jī)上冷成形制得）冷楔橫軋法（毛坯在楔橫軋機(jī)上冷成形制得）日本將毛坯在雙動(dòng)液壓機(jī)上進(jìn)行閉塞冷模鍛,故稱閉塞冷模鍛法。第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)。2001年我國(guó)國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)量為233萬(wàn)輛，比上一年增加了13％；2002年達(dá)到325萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)39％；去年汽車產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到444萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)35％，其中轎車同比增長(zhǎng)83％。

汽車中的冷鍛件僅僅2年內(nèi)中國(guó)的汽車產(chǎn)量翻了一番。這一情況表明我國(guó)的汽車產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展時(shí)期。第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)。汽車上的各種齒輪、齒條、帶齒活塞、端面凸輪和端面齒輪、十字頭、軸套、同步環(huán)等零件,均可采用冷鍛精密成形工藝,達(dá)到凈形或近凈形。據(jù)英國(guó)諾丁漢大學(xué)Pstandrin介紹,在汽車上大約有40種冷鍛成形件。汽車中的冷鍛件第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)。汽車中的冷鍛件第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)。汽車中的冷鍛件第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。據(jù)有關(guān)資料表明，冷鍛件的生產(chǎn)對(duì)汽車的依附性很強(qiáng)。一般國(guó)家冷鍛件的80%是汽車鍛件，每輛汽車上的冷鍛成形件大體在70kg以上，這還不包括每輛汽車使用的緊固件。到目前為止,我國(guó)生產(chǎn)的轎車上的冷鍛件重量不足20kg相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)家的一半,開發(fā)潛力很大。汽車中的冷鍛件第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)。汽車制造中有很多零部件，要求耐疲勞、質(zhì)量輕和尺寸精確，而冷鍛技術(shù)正好對(duì)提高零部件的疲勞強(qiáng)度和零件尺寸精度特別有利，因此，冷鍛技術(shù)在汽車零部件制造業(yè)中所占的比重不斷增大。汽車中的冷鍛件第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。要求鍛造設(shè)備噸位大、剛度和精度高對(duì)模具強(qiáng)度、剛度和壽命提出了較高的要求要求坯料材質(zhì)均勻，雜質(zhì)少，無(wú)缺陷，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，下料精確坯料或毛坯一般需經(jīng)熱處理、潤(rùn)滑處理、中間退火和再潤(rùn)滑等附加工序冷鍛工藝的缺點(diǎn)第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。數(shù)值模擬技術(shù)新技術(shù)的革命第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。20世紀(jì)70年代塑性有限元理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展而發(fā)展在冷鍛成形工藝領(lǐng)域,有限元數(shù)值模擬技術(shù)可以很直觀地得到金屬流動(dòng)過(guò)程的應(yīng)力、應(yīng)變、模具受力、模具失效情況及鍛件可能出現(xiàn)的缺陷情況。新技術(shù)的革命第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)。以上重要信息的獲得對(duì)合理的模具結(jié)構(gòu),模具的選材、熱處理及成形工藝方案的最終確定有著重要的指導(dǎo)意義。改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和工藝規(guī)劃流程。新技術(shù)的革命第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)。通過(guò)對(duì)整個(gè)冷擠成形過(guò)程的模擬，計(jì)算出所需要的變形力，進(jìn)而進(jìn)行設(shè)備的優(yōu)化選擇。十字軸冷擠成形模擬第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)。十字軸冷擠成形模擬第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)。通過(guò)對(duì)成形過(guò)程中應(yīng)力和應(yīng)變分布情況的分析，校驗(yàn)?zāi)＞叩慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及材料的選擇十字軸冷擠成形模擬第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)。十字軸冷擠成形模擬第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)。十字軸冷擠成形模擬第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)。通過(guò)DEFORM軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)物理試模過(guò)程，考察該產(chǎn)品多工步設(shè)計(jì)方案的可能性。軸套冷模鍛多工序模擬第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)。軸套冷模鍛多工序模擬第三十四頁(yè)，共三十六頁(yè)。請(qǐng)各位同行指正謝謝！第三十五頁(yè)，共三十六頁(yè)。內(nèi)容總結(jié)DEFORM在汽車零部件

冷鍛工藝中的應(yīng)用。冷鍛技術(shù)是一種先進(jìn)的塑性成形工藝,它在不破壞金屬的前提下,使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)移,達(dá)到少切屑無(wú)切屑而使金屬成形。如俄羅斯冷模鍛彎鉤拉臂的生產(chǎn)率每小時(shí)為400件,美國(guó)多工位冷鍛機(jī)用毛坯尺寸Φ70ｍｍ×47ｍｍ（質(zhì)量1.4kg）,冷擠壓汽車軸套零件的生產(chǎn)率每小時(shí)為2100