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铝型材热挤压模具毕业论文

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铝型材热挤压模具毕业论文

铝型材挤压模具氮化后硬度变化首先它是由于弯曲的程度变成了种植的,因为通过空气中的养分以及氮化后,才可以将硬度变化,而且变化完成之后也可以看出很多的化学原理。

热挤压模具在铝型材厂是一个很重要的部门,因为铝型材做得好不好处决于模具的品质。

模具在挤压过程中,由于受到铝合金的挤压会造成不可避免的变形等缺陷,这个时候模具师傅的作用就能发挥出来了。

学习模具维修需要一定的经验,对模具的设计和挤压的原理要十分熟练。这个过程需要时间积累,少则一两年,多则三五年。这要看个人的悟性与工作的态度。

一名合格的模具修理师,月薪都能达到1W以上,加上年终奖每年拿个15W不成问题。

挤压模具在铝型材生产中起到决定性的作用,尺寸合格与否全靠它了。

通过模具加工产品,可以大大提高生产效率,节约原材料,降低能耗和成本,产品的一致性好,质量好

挤压模具毕业论文答辩范文

模具专业毕业设计模式的实践与探讨以模具专业学生的毕业设计模式的改革为例,探讨计算机技术在模具专业学生毕业设计中的应用范围、步骤及结果,明确指出了模具设计理论同先进设计方法相结合在模具专业学生毕业设计教学环节的重要性和必然性。 关键词:模具设计 毕业设计 计算机技术 1 引言 模具是一种技术密集、资金密集型产品,在我国国民经济巾的地位也非常重要。模具工业已被我国正式确定为基础产业,并在“十五”中列为重点扶持产业。由于新技术、新材料、新工艺的不断发展,促使模具技术不断进步,对人才的知识、能力、素质的要求也在不断提高。 根据社会发展对模具专业学生的新要求以教学生的实际情况,探圳大学工程技术学院对99级模具设计方向学生的毕业设计的进行了较大的改节,并取得了较好的效果。 2 模具专业学生培养目标 深圳大学模具设计专业隶属于深圳大学工程技术学院机械制造及其自动化专业,主要是从事注射模的设计与制造。为了明确本方向的培养目标,我们对珠江三角洲,特别是深圳周边地区模具企业进行了比较广泛的社会调查,调查结果表明,用人单位要求毕业生有较高的思想品质和道德修养,爱岗敬业和较好的与人协调共事能力,要求毕业生基础理论扎实,着重基本技能的掌握和再学习能力,要求毕业生熟练掌握外语,有一定的计算机软件应用和开发能力。 根据调查结果分析,我们把模具专业人才培养的规格定位于:面向各类型企业,培养爱岗敬业,具备机械及各类模具设计与制造基础知识,具有较强的再学习能力和创造能力,能在模具生产第一线从事模具设计制造、技术开发、应用研究和经营销售的应用型工程技术和管理人才。据此把拓宽专业口径,课程体系合理,教学内容优化、实验研究能力强,社会适应面宽,作为本方向教学的基本指导思想,将模具设计理论、实践与及计算机应用融合为一体。 3 计算机技术在注射模中的应用领域 塑料产品从设计到成型生产是一个十分复杂的过程,它包括塑料制品设计、模具结构设计、模具加工制造和塑件生产等几个工要方面。它需要产品设计师.模具设计师、模具加工工艺师及熟练操作工人协同努力来完成,它是一个设计、修改、再设计的反复迭代、不断优化的过程。传统的手工设计已越来越难以满足市场激烈竞争的需要。计算机技术的运用,正在各方面取代传统的手工设计方式,并取得了显著的经济效益。计算机技术在注射模中的应用主要表现在以下几个方面: (1)塑料制品的设计:基于特征的三维造型软件为设计者提供了方便的设计平台,而且制品的质量、体积等各种物理参数为后续的模具设计和分析打下了良妤的基础。 (2)结构分析:利用有限元分析软件可以对制品的强度、应力等进行分析,改善制品的结构设计。 (3)模具结构设计:根据塑料制品的形状、精度、大小、工艺要求和生产批量,模具设计软件会提供相应的设计步骤、参数选择.计算公式以及标准模架等,最后给出全套模几结构设计图。 (4)模具开合模运动仿真:运用CAD技术可对模具开模、合模以及制品被推出的全过程进行仿真,从而检查出模具结构设计的不合理处,并及时更正,以减少修模时间。 (5)注射过程数值分析:采用CAE方法可以模拟塑料熔体在模腔中的流动与保压过程,其结果对改进模具浇注系统及调整注塑工艺参数有着重要的指导意义,同时还可检验模具的刚度和强度、制品的翘曲性、模壁的冷却过程等。 (6)数控加工:利用数控编程软件可模拟刀具在三维曲面上的实时加工过程并显示有关曲面的形状数据,同时还可自动生成数控线切割指令、曲面的三轴,五轴数控铣削刀具轨迹等。 目前,国际上占主流地位的注射模CAD软件有Pro/E、I-DEAS、UGⅡ、SolidWorks等;结构分析软件有MSC、Analysis等;注射过程数值分析软件有MoldFlow等;数控加工软件有MasterCAM、Cimatron等。 4 模具专业毕业设计模式 模具专业的学生要求综合知识和实践能力较强,它既是学生大学四年所学的机械制图、工程材料、公差配合与技术测量、塑料成型工艺与设备等技术基础课、专业课的综合应用,又需要学生了解大量的实践经验。 通过毕业设计,应使学生在下述基本能力上得到培养和锻炼:①塑料制品的设计及成型工艺的选择;②一般塑料制品成型模具的设计能力;③塑料制品的质量分析及工艺改进、塑料模具结构改进设计的能力;④了解模具设计的常用商业软件以及同实际设计的结合, 以往的毕业设计严格来说只能算是模具设计这门课的课程设计;老师指定一个塑料产品,有时甚至连产品模型图都交给学生,学生按照谍本上的模具设计步骤一步步做下去,由于没有实践经验,学校也不可能将学生的设计变成实际产品,因此,设计的合不合理,学生不知道,即使有经验的老师指不出不合理处,学生也没有感性认识,只能是纸上谈兵。学生踏人社会,从事实际产品设计,往往会发现无从下手,即使设计出来也是废纸一张,通常都要通过1到2年的时间才能入门。因此,学生常会感叹:在学校什么也没学到这不能不说是我们教育的失败。 为了改变这种状况,在99级的毕业设计中,我们采取将模具设计内容同CAD/CAM/CAE紧密结合在一起,学生通过先进的软件仿真,可以随时发现自己在每一步设计中的不合理处,会找出各种解决方案让设计趋于合理,同时掌握了最先进的设计,加上及分析技术,提高了学生的学习兴趣和创新能力,使毕业设计真正成为了学生实际工作前的一次全过程模拟。设计流程如图1所示。为了保证毕业设计的质量,我们专门成立了一个 由4名老帅组成的模具设计指导小组,每个老师负责设计流程的一个步骤。此次参加模具设计毕业课题的学生共15人,我们分成5组,每组3人。 首先在布置毕业设计题目时,不给出具体的塑件制品,只是告诉学生要做一个开关按钮,学生根据自己的兴趣,确定自己的设计产品:游戏机手柄按钮、眼镜盒开关按钮、电灯墙壁开关按钮以及鼠标按钮等。通过市场调研、查阅大量的文献资料,确定自己塑件的外形及内部结构。采用三维造型软件Pro/E设计出塑件的内外结构,用AutoCAD绘出二维图,在结构设计过程中,运用结构分析软件MSCPatran分析按钮受力后的结构强度、刚度及应力等,对结构进行不断修正,学生会发现机械设计、工业产品设计、材料力学、理论力学等课程的知识在这个阶段都有所体现,对以前所学课程也是一个综合应用的过程。图2为某学牛设计的游戏机按钮装配图及爆炸图,图3为按钮对角两点受力时的最大变形和最大应力图。塑料制品设计完成后,进行模具结构设计,采用的是Prom/E下的模具设计模块对产品建立工件进行分型、分割、抽取得到型芯、型腔文件;通过专家模座系统EMX(Pro/E,系统外挂程序之一)建立标准模座零件及滑块、斜销等其它附件。这个过程实际上并没有结束,它要同后续的注塑过程数值分析紧密联系起来,所采用的注射流动分析软件是MoldFlow,根据熔体在浇注系统和型腔中的流动过程的动态图,改进模具浇注系统、调整注射工艺参数,使模具各系统的设计达到最佳。图4为分析出的最佳浇注位置以及采用圆形排列的流道方式进行注塑,最后注塑出来的结果。图5为按钮模具的装配图及爆炸图。模具结构完成后,进行数控加工,我们采用的是MasterCAM8.0加工软件,完成模具的虚拟加工过程,并自动编制数控加工的NC代码,利用仿真模块可以查看加工完后工件的合理性。 最后学生要提供详细的设计说明书以及完整的二维、三维图纸。在论文撰写阶段和答辩过程中,学生还采用了ACDSee图像软件,用来截取设计图像并辅助介绍整个设计过程;采用Office软件用来做文字的处理,写出分析报告。 每位学生在整个设计完成后,都必须对自己的没计 过程及结果做一个总结,提出本设计的创新与特色在何处。例如在建模部分或流道设计部分,同时也要考虑设计中存在问题以及相应的解决方法,从大多数学生的总结来看,学生迫切体会到了实践经验的欠缺,因此,在下一届学生的毕业设计中我们力争多请企业的设计人员同学生交流,多让学生接触到实际的设计、生产过程, 至此,学生完成了一个项目的全过程:塑料制品设计--模具设汁--模具加工.学生可以在计算机上看到自己设计、加工出来的最终产品,体会到成功的感觉。5 结束语 通过对此次毕业设计模式的改革,学生既对大学四年课程的学习做了—个总结,同时又掌握了最流行的、同社会实际最靠近的设计、加工方法。因此,本届模具专业方向的毕业生受到了社会的欢迎,深圳某大型台资公司模具部一次意愿接受本校的毕业生5名.取得了很好的社会效益。 (end)

毕业论文答辩稿写法:

1、自己为什么选择这个课题。

2、研究这个课题的意义和目的是什么。

3、全文的基本框架、基本结构是如何安排的。

4、全文的各部分之间逻辑关系如何。

5、在研究本课题的过程中,发现了那些不同见解。对这些不同的意见,自己是怎样逐步认识的。又是如何处理的。

6、论文虽未论及,但与其较密切相关的问题还有哪些。

7、还有哪些问题自己还没有搞清楚,在论文中论述得不够透彻。

8、写作论文时立论的主要依据是什么。

论文答辩稿范文:

尊敬的各位评委老师:

大家好!我是经济管理学院农林经济管理专业一班的XXXX。我的毕业论文题目是《广西三江侗族自治县茶叶营销状况调查研究》。

三江侗族自治县位于广西北部,处于黔湘桂三省交界地区。近年来,该县的茶叶产业进入了一个快速发展的阶段,茶叶成为该县唯一成范围种植的农作物品种。

作为一个农业欠发达的地区,该县在整体经济水平处于劣势的情况下,发展具有地方特色和县域比较优势的特色农业,对于提高该县农业的整体竞争力、推动农村地区的经济发展和小城镇建设,加快农村城市化进程至关重要。因此对三江侗族自治县的茶业市场营销研究具有十分重要的现实意义和研究价值。

通过在该县农业局实习期间,我收集到了大量关于该县茶叶产业的数据,同时结合相关的参考文献,并在导师的指导下,拟定提纲,写开题报告初稿,毕业论文初稿,修改等一系列程序,于XXXX年6月正式定稿。

具体来说,我的论文分为以下四个部分:

第一部分,通过翔实的数据,概述了广西三江侗族自治县基本情况,三江侗族自治县茶叶产业状况,让读者能够在宏观上一目了然的看到广西三江侗族自治县基本情况及茶叶产业的现状。

第二部分,主要阐述了三江侗族自治县茶叶生产和茶叶营销存在的主要问题。如叶生产企业实力弱小,生产条件落后,产品竞争力不强,茶叶品种单一,服务体系不健全,生产者的市场营销认识不高,营销方法同质化等问题。

第三部分,运用SWOT分析法对三江侗族自治县茶叶生产营销状况进行了优势、劣势、机会和威胁四个方面的基本的分析和判断,既是对该县茶叶产业的深入挖掘,也是对文章理论体系的完善。

第四部分,提出了茶叶差异化营销策略,树立全员营销观念,创建原生态茶叶区域品牌等策略,并在品牌传播上提出文化营销、精确营销、低成本以营销、网络营销、植入式营销等理念。对全文进行收尾。使得论文整体结构完整,论述合理。

经过本次论文写作,我学到了许多有用的东西,也积累了不少经验。

但由于学生能力不足,加上时间和精力有限以及论文篇幅和结构的限制,论文没有像企业营销策划方案那么详细,许多问题还有待于进一步思考和研究,借此答辩的机会,我希望各位老师能够提出宝贵的意见,多指出本篇论文的不足之处,学生将虚心接受,从而使该论文得到完善和提高。

铝合金压铸模论文模板

影响模具寿命的因素:1,模具结构。2,模具的工作条件3,模具材料的性能。4,模具制造。5,模具的维护和管理。

哪种?合金一般以性能优越..导热电性强著称...

模具制造技术与发展趋势摘要】论述了模具与模具工业概况,以及我国模具工业的现状和发展趋势,指出了我国模具技术与国外的差距,同时对国内外的模具市场进行了分析。关键词:模具制造技术;发展;模具工业1引言模具是当今工业生产中使用极为广泛的主要工艺装备,是最重要的工业生产手段和工艺发展方向,一个国家工业水平的高低在很大程度上取决于模具工业的发展水平,模具工业的发展水平是一个国家工业水平的重要标志之一。模具工业称作“黄金工业”。国民经济的5大支柱产业:机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应,模具是“效益放大器”,用模具生产的最终产品价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍,模具生产水平的高低,已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志,也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力,因此,振兴和发展我国的模具工业,日益受到人们的重视和关注。2模具与模具工业概述模具是一种专用工具,用于成形(型)各种金属或非金属材料所需要零件的形状制品,这种专用工具统称模具。模具是工业生产中最基础的设备,是实现少切削和无切削的不可缺少的工具,广泛用于工业生产中的各个领域,如汽车、摩托车、家用电器、仪器、仪表、电子等,它们中60%~80%的零件都需要模具来进行制造;高效大批量生产的塑料件、螺钉、螺母和垫圈等标准件也需要模具来生产;工程塑料、粉末冶金、橡胶、合金压铸、玻璃成型等更需要用模具来成型。2.1我国模具工业的现状我国模具工业从起步到飞跃发展,历经了半个多世纪,近几年来,我国模具技术水平有了很大的发展和提高;大型、精密、复杂、高效和长寿命模具又上了一个新台阶,模具质量及寿命明显提高,模具交货期大大缩短。模具CAD/CAE/CAM技术广泛地得到应用,并开发出了自主版权的模具CAD/CAE/CAM软件。电加工、数控加工在模具制造技术发展中发挥了重要作用。2.2我国模具工业的发展趋势当前,我国工业生产的特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈,在这种情况下,用户对模具制造要求是“交贷期短”“、精度高”“、质量好”和“价格低”,模具技术的发展应该与这些要求相适应。现代模具制造技术是以两大技术的应用为标志的,一是数控加工技术,二是计算机应用技术。(1)数控加工技术包括:数控机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。数控机械加工技术:模具制造中的数控车削技术、数控铣削技术,这些技术正在朝着高速切削的方向发展。数控电加工技术:如数控电火花加工技术、数控线切割技术。数控特种加工技术:通常利用光能、声能和超声波等来完成加工的,如快速原型制造技术等,它们为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。(2)计算机技术。CAD/CAM技术:用于建模和为数控加工提供NC程序。CAE技术:主要是针对不同的模具类型,以相应的基础理论,通过数值模拟方法达到预测产品成型(形)过程的目的,改善模具设计。仿真技术:主要是检测模具数控加工的NC程序,减少实际加工过程中的失误。网络技术:通过局域网和广域网达到异地同步通信、及时解决问题的目的。2.3我国模具技术与国外的差距虽然我国模具工业在过去10多年中取得了令人瞩目的发展,但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如,精密加工设备在模具加工设备中占的比重较低;CAD/CAE/CAM技术的普及率不高;许多先进的模具技术应用不够广泛等等,致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。(1)产需矛盾。工业发展水平的不断提高,工业产品更新速度加快,对模具的要求越来越高,尽管改革开放以来,模具工业有了较大的发展,但无论是在数量上,还是在质量上仍满足不了国内市场的需要,目前满足率只能达到70%左右,造成产需矛盾突出的原因:一是专业化、标准化程度低,除少量标准件外购外,大部分工作均需模具厂去完成,加工企业管理体制上的约束,造成模具制造周期长,不能适应市场要求;二是设计和工艺技术落后,如模具CAD/CAM技术普及率不高,加工设备数控化程度低等,也造成了模具生产效率不高,周期较长。(2)产品水平。衡量模具产品的水平,主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度,加工模具的复杂程度、模具的使用寿命和制造周期等,国内外模具产品水平仍有很大差距,见表1、表2和表3所示。(3)工艺装备水平。我国机床工具行业已经可以提供成套的高精度模具加工设备,如加工中心、数控铣床、数控仿形铣床、电加工机床、座标磨床、光曲磨床和3坐标测量机等。但在加工和定位精度、加工表面粗糙度、机床刚性、稳定性、可靠性、刀具和附件的配套性方面,与国外相比,仍有较大差距。3我国模具技术的发展趋势当前,我国工业生产的特点是产品的品种多、更新快和市场竞争激烈,在这种情况下,用户对模具制造的要求是交货期短、精度高、质理好、价格低,因此,模具工业的发展趋势是非常明显的。3.1模具产品的大型化和精密化模具产品成型(形)零件的日趋大型化,以及由于高效率生产要求的一模多腔(如塑封模已达到一模几百腔),使模具日趋大型化。随着零件微型化和模具结构发展的要求(如多工位级进模工位数的增加,其步距精度的提高),精密模具精度已由原来的5μm提高到2~3μm,今后有些模具加工精度公差要求在1μm以下,这就要求发展超精加工。3.2多功能复合模具新型多功能复合模具是在多工位级进模基础上开发出来的,一副多功能模具除了冲压成形零件外,还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务,通过多功能模具生产出来的不再是单个零件,而是成批的组件。3.3新型的热流道模具塑料模中由于采用热流道技术,可以提高模具制造的生产效率和质量,并能大幅度节省制作的原材料和节约能源,所以广泛应用这项技术是塑料模的一大变革,国外模具已有一半用上了热流道技术,有的企业甚至已达80%以上,效果十分明显。3.4气体辅助注射模和高压注射成型工艺模具气体辅助注射成型是一种塑料成型的新工艺,它具有注射压力低、制品翘曲变形少、表面好、易于成型、壁厚差异较大等优点,可在保证产品质量的前提下,大幅度降低成本。3.5快速经济模具目前快速经济模具在生产中的比例将达75%以上,一方面是制品使用周期短和品种更新快,另一方面制品的花样变化频繁,均要求模具的生产周期越快越好。因此,开发快速经济模具越来越引起人们的重视。3.6高速铣削加工国外近年来发展的高速铣削加工,主轴转速可达到40000~100000转/min,快速进给速度可达到30~40m/min,换刀时间可提高到1~3s,这样就大幅度提高了加工效率,如在加工压铸模时,可提高7~8倍,并可获得Ra≤10μm的加工表面粗糙度,形状精度可达10μm。另外,还可加工硬度达60HRC的模块,形成了对电火花成型加工的挑战。因此,高速铣削加工技术的发展,促进了模具加工的发展,特别给汽车、家电行业中大型腔模具制造方面注入了新的活力。4模具市场分析从模具市场发展的总体趋势来看应该是平稳向上的,国内外行家都称现代模具工业是不衰亡工业。模具市场的总体趋势虽然平稳向上,但各类模具的表现却不可能一致,冲模、塑料模和压铸模的总和一般占模具总量的80%左右,在未来的模具市场中,塑料模和压铸模的发展速度将高于冲模,它们在模具总量中的比例将逐步提高。模具需要量是根据有关主机产量及其技术发展来进行预测的,模具需求发展高于主机发展速度是一般规律。国内的汽车、摩托车行业的模具市场是模具最大的市场,4.1家用电器行业单台电冰箱需用模具生产的零件约150个,共需模具约350副,价值约400多万元,其中冲模与塑料模之比为2:1。单台洗衣机需用模具生产的零件约为500多个,共需模具200副,价值约2000万元到3000万元,其中冲模与塑料模之比为1:2~1:3。单台空调器仅塑料模就需近20副,价值约为150万元左右。单台微波炉共需模具近100副,价值约200万元。4.2电子及通讯产品电子产品中,音像产品是模具的主要市场,其中以彩色电视机为主,单台彩电大约有150个零件需用模具生产,共需模具约140副,价值约700万元,其中塑料模约10副,价值120万元左右。4.3建材行业随着建筑业的发展,建材的需求量将大幅度增长,塑料型材和铝合金型材模具需求量将日益增大,其中塑料型材模具增幅将高于模具行业总体发展水平。4.4塑料制品2005年,我国塑料制品将达1800万吨,其中工程塑料是我国重点支持和优先发展的产业,目前满足率只有36.2%,预计每年将有25%的增长率。4.5国际模具市场分析目前世界模具市场供不应求,近几年,世界模具市场总量一直为600~650亿美元,美国、日本、法国和瑞士等国一年出口的模具约占本国模具总产值的1/3。我国模具出口数量极少,模具标准件虽已开始向香港和东南亚地区出口,但为数也不多,1998年模具出口总额约为0.96亿美元,约为全国模具总产值的3.6%,与其他先进国家相比差距甚大。我国模具钳工技术水平高,劳动力成本低,只要配备一些先进的数控制模设备,提高模具加工质量,缩短生产周期,沟通外贸渠道,模具出口将会有很大发展。随着经济的高速发展,中、高档模具比例将不断增大,这也是产品结构调整所带来的市场走势。综上所述,未来几十年,国内外模具市场需求很旺,前景很好。5参考文献[1]蒋建强.模具数控加工技术[M].北京:电子工业出版社,2005.[2]李发致.模具先进制造技术[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]孔德音.模具制造学[M].北京:机械工业出版社,1998.[4]蒋建强.数控加工技术与实训[M].北京:电子工业出版社,2003

冲压模具的毕业论文

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模具毕业论文冲压模具设计中对机械运动的控制和运用摘要:在冲压过程中,机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理,这种运动是与模具密切相关的,各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动,直接影响到冲压件的品质,所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求,不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中,而应不断发展和创新,在模具设计中对机械运动灵活运用。关键词:冲压模具设计,机械运动,控制,灵活运用1.引言本论文是以冲压工艺学基本理论为依据,通过对各种冲压工艺基本运动的分析,提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中,机械运动的基本概念,然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理,指出模具设计中应着重控制到的内容,并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法,并强调在模具设计中,对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。2.冲压过程中机械运动的概述冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料,利用模具和冲压设备(压力机,又名冲床)对其施加压力,使之产生变形或分离,获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床,因而决定了冲压过程的主运动是上下运动,另外,还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式,在冲压过程中都存在,但是各种运动形式的特点不同,对冲压的影响也各不相同。既然冲压过程存在如此多样的运动,在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制,以达到模具设计的要求;同时,在设计中还应当根据具体情况,灵活运用各种机械运动,以达到产品的要求。冲压过程的主运动是上下运动,但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等,可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难,成本也较高,但是为了达到产品的形状、尺寸要求,却不失为一种有效的解决方法。3.冲裁模具中机械运动的控制和运用冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离,然后凸、凹模分开,卸料板把工件或废料从凸模上推落,完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的,为了保证冲裁的质量,必须控制卸料板的运动,一定要让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则冲裁件切断面质量差,尺寸精度低,平面度不良,甚至模具寿命减少。按通常的方法设计落料冲孔模具,往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下,可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块,以使落料冲孔运动完成后,凹模卸料板先把工件从凹模中推出,然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落,这样一来,工件与废料也就自然分开了。对于一些有局部凸起的较大的冲压件,可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模,同时施加足够的弹簧力,以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的,再继续落料冲孔运动,往往可以减少一个工步的模具,降低成本。有些冲孔模具的冲孔数量很多,需要很大冲压力,对冲压生产不利,甚至无足够吨位的冲床,有一个简单的方法,是采用不同长度的2~4批冲头,在冲压时让冲孔运动分时进行,可以有效地减小冲裁力。对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔(例如对侧弯曲上两孔的同心度等)的冲压件,如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的,必须设计斜楔结构,在弯曲后再冲孔,利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的,也可以采用类似的结构设计。4.弯曲模具中机械运动的控制和运用弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死,凸模下降至与板料接触,并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料变形折弯,然后凸、凹模分开,弯曲凹模上的顶杆(或滑块)把弯曲边推出,完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的,为了保证弯曲的质量或生产效率,必须首先控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力一定要足够,否则弯曲件尺寸精度差,平面度不良;其次,应确保顶杆力足够,以使它顺利地把弯曲件推出,否则弯曲件变形,生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件,应特别注意一点,最好在弯曲运动中,要有一个运动死点,即所有相关结构件能够碰死。有些工件弯曲形状较奇特,或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落,这时,往往需要用到斜楔结构或转销结构,例如,采用斜楔结构,可以完成小于90度或回钩式弯曲,采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。值得一提的是,对于有些外壳件,如电脑软驱外壳,因其弯曲边较长,弯头与板料间的滑动,在弯曲时,很容易擦出毛屑,材料镀锌层脱落,频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛,提高其光洁度和耐磨性;或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴,把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动,由于滚动比滑动的摩擦力小得多,所以不容易擦伤工件。5.拉深模具中机械运动的控制和运用拉深工艺的基本运动是,卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触,并继续下降,进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料体积成形,然后凸、凹模分开,凹模滑块把工件推出,完成拉深运动。卸料板和滑块的运动非常关键,为了保证拉深件的质量,必须控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则拉深件容易起皱,甚至裂开;其次应确保凹模滑块压力足够,以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理,可以很好地控制结构件的运动过程,达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。另外,有些装饰品和日用品的拉深件需要有卷边(或滚边)工序,模具设计中也用到了滚轴结构,所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小,不容易擦伤工件表面。对那些需要在马达中旋转的拉深结构件,切边的高度、跳动度等要求相当高,需要在模具中设计特别的旋切结构,利用旋转(切)运动修边,不仅能保证切边的尺寸精度高,甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是,此旋切结构在实际设计改良后,已经非常易于模具加工制作,并且已运用于连续拉深模具当中。6.连续模具中机械运动的控制和运用连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺,因而其冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式,对连续模具中运动的控制,应分成各基本工艺分别进行控制。通常连续模具要求不断加快冲压速度,提高生产效率,有些形状较复杂、较特别的冲压件,其冲压运动较费时,在连续模具设计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如,工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90度圆弧弯曲~中间60度圆弧弯曲~整体抱圆~圆度校正四个工序,不仅提高效率,亦能保证冲压件圆度。需要特别指出的是,连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等,在设计中应充分考虑到这些因素,让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好,连续模具才能真正顺利生产。7.结束语尽管各种工艺的基本运动原理是不同的,但是也有共同点,就是卸料板(或滑块)的运动是重要的控制因素。实际上,在模具设计当中,产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单,应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析,再据此作进一步的设计。在对产品工艺运动作分析时,应主要考虑其必要性、时间性、可行性,还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺;时间性是指所需各项运动的先后顺序;可行性是指能否通过结构设计和力学设计来实现所需运动;创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下,要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺,也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。冲压过程存在多种多样的机械运动,而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同,因而在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。无偿援助!~~~鄙视那些那这些论文.就题目而言就可以用个好几年~还收费..买官材啊?

冲压模具设计中对机械运动的控制和运用摘要:在冲压过程中,机械运动贯穿始终。各种冲压工艺的实现都有其基本运动机理,这种运动是与模具密切相关的,各种模具的结构设计和力学设计最终都是为了满足其能够实现特定运动的要求。设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需的运动,直接影响到冲压件的品质,所以在模具设计中应对机械运动进行控制。同时为了达到产品形状尺寸的要求,不能够拘泥或局限于各种工艺基本运动模式中,而应不断发展和创新,在模具设计中对机械运动灵活运用。关键词:冲压模具设计,机械运动,控制,灵活运用1.引言本论文是以冲压工艺学基本理论为依据,通过对各种冲压工艺基本运动的分析,提出了对冲压模具设计的要求。首先阐述冲压过程中,机械运动的基本概念,然后逐项分析了冲裁、弯曲、拉深工艺的基本运动机理,指出模具设计中应着重控制到的内容,并介绍了在模具设计中对机械运动灵活运用的方法和一些实例。最后总结了根据具体情况进行产品工艺运动分析的方法,并强调在模具设计中,对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质的重要意义。2.冲压过程中机械运动的概述冷冲压就是将各种不同规格的板料或坯料,利用模具和冲压设备(压力机,又名冲床)对其施加压力,使之产生变形或分离,获得一定形状、尺寸和性能的零件。一般生产都是采用立式冲床,因而决定了冲压过程的主运动是上下运动,另外,还有模具与板料和模具中各结构件之间的各种相互运动。机械运动可分为滑动、转动和滚动等三种基本运动形式,在冲压过程中都存在,但是各种运动形式的特点不同,对冲压的影响也各不相同。既然冲压过程存在如此多样的运动,在冲压模具设计中就应该对各种运动进行严格控制,以达到模具设计的要求;同时,在设计中还应当根据具体情况,灵活运用各种机械运动,以达到产品的要求。冲压过程的主运动是上下运动,但是在模具中设计斜楔结构、转销结构、滚轴结构和旋切结构等,可以相应把主运动转化为水平运动、模具中的转动和模具中的滚动。在模具设计中这些特殊结构是比较复杂和困难,成本也较高,但是为了达到产品的形状、尺寸要求,却不失为一种有效的解决方法。3.冲裁模具中机械运动的控制和运用冲裁工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离,然后凸、凹模分开,卸料板把工件或废料从凸模上推落,完成冲裁运动。卸料板的运动是非常关键的,为了保证冲裁的质量,必须控制卸料板的运动,一定要让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则冲裁件切断面质量差,尺寸精度低,平面度不良,甚至模具寿命减少。按通常的方法设计落料冲孔模具,往往冲压后工件与废料边难以分开。在不影响工件质量的前提下,可以采用在凸凹模卸料板上增加一些凸出的限位块,以使落料冲孔运动完成后,凹模卸料板先把工件从凹模中推出,然后凸凹模卸料板再把废料也从凸凹模上推落,这样一来,工件与废料也就自然分开了。对于一些有局部凸起的较大的冲压件,可以在落料冲孔模的凹模卸料板上增加压型凸模,同时施加足够的弹簧力,以保证卸料板上压型凸模与板料接触时先使材料变形达到压型目的,再继续落料冲孔运动,往往可以减少一个工步的模具,降低成本。有些冲孔模具的冲孔数量很多,需要很大冲压力,对冲压生产不利,甚至无足够吨位的冲床,有一个简单的方法,是采用不同长度的2~4批冲头,在冲压时让冲孔运动分时进行,可以有效地减小冲裁力。对那些在弯曲面上有位置精度要求高的孔(例如对侧弯曲上两孔的同心度等)的冲压件,如果先冲孔再弯曲是很难达到孔位要求的,必须设计斜楔结构,在弯曲后再冲孔,利用水平方向的冲孔运动可以达到目的。对那些翻边、拉深高度要求较严需要做修边工序的,也可以采用类似的结构设计。4.弯曲模具中机械运动的控制和运用弯曲工艺的基本运动是卸料板先与板料接触并压死,凸模下降至与板料接触,并继续下降进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料变形折弯,然后凸、凹模分开,弯曲凹模上的顶杆(或滑块)把弯曲边推出,完成弯曲运动。卸料板及顶杆的运动是非常关键的,为了保证弯曲的质量或生产效率,必须首先控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力一定要足够,否则弯曲件尺寸精度差,平面度不良;其次,应确保顶杆力足够,以使它顺利地把弯曲件推出,否则弯曲件变形,生产效率低。对于精度要求较高的弯曲件,应特别注意一点,最好在弯曲运动中,要有一个运动死点,即所有相关结构件能够碰死。有些工件弯曲形状较奇特,或弯曲后不能按正常方式从凹模上脱落,这时,往往需要用到斜楔结构或转销结构,例如,采用斜楔结构,可以完成小于90度或回钩式弯曲,采用转销结构可以实现圆筒件一次成型。值得一提的是,对于有些外壳件,如电脑软驱外壳,因其弯曲边较长,弯头与板料间的滑动,在弯曲时,很容易擦出毛屑,材料镀锌层脱落,频繁抛光弯曲冲头效果也不理想。通常的做法是把弯曲冲头镀钛,提高其光洁度和耐磨性;或者在弯曲冲头R角处嵌入滚轴,把弯头与板料的弯曲滑动转化为滚动,由于滚动比滑动的摩擦力小得多,所以不容易擦伤工件。5.拉深模具中机械运动的控制和运用拉深工艺的基本运动是,卸料板先与板料接触并压牢,凸模下降至与板料接触,并继续下降,进入凹模,凸、凹模及板料产生相对运动,导致板料体积成形,然后凸、凹模分开,凹模滑块把工件推出,完成拉深运动。卸料板和滑块的运动非常关键,为了保证拉深件的质量,必须控制卸料板的运动,让它先于凸模与板料接触,并且压料力要足够,否则拉深件容易起皱,甚至裂开;其次应确保凹模滑块压力足够,以保证拉深件底面的平面度。拉深复合模设计合理,可以很好地控制结构件的运动过程,达到多工序组合的目的。例如典型的落料拉深切边冲孔复合模具的设计。另外,有些装饰品和日用品的拉深件需要有卷边(或滚边)工序,模具设计中也用到了滚轴结构,所以在卷边过程中滚动的摩擦力非常小,不容易擦伤工件表面。对那些需要在马达中旋转的拉深结构件,切边的高度、跳动度等要求相当高,需要在模具中设计特别的旋切结构,利用旋转(切)运动修边,不仅能保证切边的尺寸精度高,甚至切边的毛刺及冲切纹路亦相当美观。值得一提的是,此旋切结构在实际设计改良后,已经非常易于模具加工制作,并且已运用于连续拉深模具当中。6.连续模具中机械运动的控制和运用连续模具中常常同时包括了冲裁、弯曲和拉深等冲压工艺,因而其冲压过程中的机械运动也包括了这三种工艺的基本运动模式,对连续模具中运动的控制,应分成各基本工艺分别进行控制。通常连续模具要求不断加快冲压速度,提高生产效率,有些形状较复杂、较特别的冲压件,其冲压运动较费时,在连续模具设计中可以分解成效率较高的冲压运动。例如,工程膨胀螺钉圆筒件在连续模具设计中即可将其圆筒成型运动分解为两侧90度圆弧弯曲~中间60度圆弧弯曲~整体抱圆~圆度校正四个工序,不仅提高效率,亦能保证冲压件圆度。需要特别指出的是,连续模具因为在实际生产中还牵涉到送料机、吹风装置等,在设计中应充分考虑到这些因素,让冲床、模具、送料机和吹风装置的运动在时间上配合好,连续模具才能真正顺利生产。7.结束语尽管各种工艺的基本运动原理是不同的,但是也有共同点,就是卸料板(或滑块)的运动是重要的控制因素。实际上,在模具设计当中,产品的冲压工艺不可能都象各种工艺的基本运动那样简单,应当要根据具体情况对产品工艺作好运动分析,再据此作进一步的设计。在对产品工艺运动作分析时,应主要考虑其必要性、时间性、可行性,还应具有创造性。必要性是指运用基本运动原理判断需要那些运动来实现产品工艺;时间性是指所需各项运动的先后顺序;可行性是指能否通过结构设计和力学设计来实现所需运动;创造性是指在前述运动无法被实现或运动无法完全实现产品工艺的情况下,要善于大胆采用新方法去努力实现产品工艺,也就是前面所说的对机械运动的灵活运用。 冲压过程存在多种多样的机械运动,而各种机械运动对冲压工艺实现与冲压件品质的影响也各不相同,因而在冲压模具设计中对机械运动的控制和灵活运用对提高设计水平和保证冲压件品质具有重要意义。

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挤压铸造研究论文

碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状及发展趋势摘要:综述了铝基复合材料的发展历史及国内外研究现状,重点阐述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备工艺的发展现状。同时说明了碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究中仍存在的问题,在此基础上展望了该复合材料的发展前景。关键词:SiCp /Al 复合材料; 制备方法中图分类号:TB333 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2011)12-0092-05Research Status and Development Trend of SiCP/Al CompositeZHENG Xijun, MI Guofa(College of Material Science and Engineer, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)Abstract:The development history, domestic and foreign research present situation of SiCP /Al composite wasintroduced, the research progress of preparation process for SiCP /Al composite were elaborated, the research on SiCP /Alcomposite was analyzed and the development prospect of the composite was put forward.Key words:SiCp /Al composite; preparation methods收稿日期:2010-11-20作者简介:郑喜军(1982- ),男,河南西平人,硕士研究生,研究方向为材料加工工程;电话:;E-mail:《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术应用进行了广泛的关注和研究,从材料的制备工艺、组织结构、力学行为及断裂韧性等方面做了许多基础性的工作, 取得了显著的成绩。在美国和日本等国,该类材料的制备工艺和性能研究已日趋成熟,在电子、军事领域开始得到实际应用。SiC 来源于工业磨料,可成百吨的生产,价格便宜,SiC 颗粒强化铝基复合材料被美国视为有突破性进展的材料, 其性能可与钛合金媲美,而价格还不到钛合金的1/10。碳化硅颗粒增强铝基复合材料是最近20 年来在世界范围内发展最快、应用前景最广的一类不连续增强金属基复合材料,被认为是一种理想的轻质结构材料,尤其在机动车辆发动机活塞、缸头(缸盖)、缸体等关键产品和航空工业中具有广阔的应用前景[5-7]。在1986 年,美国DuralAluminumComposites 公司发明了碳化硅颗粒增强铝硅合金的新技术, 实现了铸造铝基复合材料的大规模生产, 以铸锭的形式供给多家铸造厂制造各种零件[8-9]。美国Duralcan 公司在加拿大己建成年产11340 t 的SiC/Al 复合材料型材、棒材、铸锭以及复合材料零件的专业工厂。目前,Duralcan 公司生产的20%SiCp /A356Al 复合材料的屈服强度比基体铝合金提高75%、弹性模量提高30%、热膨胀系数减小29%、耐磨性提高3~4倍。美国DWA 公司生产的碳化硅增强复合材料随碳化硅含量的增加,只有伸长率下降的,其他性能都得到了很大提高。到目前为止,SiCp/Al 复合材料被成功用于航空航天、电子工业、先进武器系统、光学精密仪器、汽车工业和体育用品等领域,并取得巨大经济效益。表1 列举了一些SiCp/Al 复合材料的力学性能。目前国内从事研制与开发碳化硅颗粒增强铝复合材料工作的科研院所与高校主要有北京航空材料研究院、上海交通大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、国防科技大学等。哈尔滨工业大学研制的SiCw/Al 用于某卫星天线丝杆,北京航空材料研究院研制的SiCp/Al 用于某卫星遥感器定标装置[10-11]。国内到目前为止还没有出现高质量高性能的碳化硅颗粒增强铝基复合材料, 虽然部分性能已达到国外产品的指标, 但在产品的尺寸精度上还存在不小的差距,另外制造成本太高,离工业化生产还有一段距离要走。2 铝基复合材料的性能特征(1)高比强度、比模量由于在金属基体中加入了适量的高强度、高模量、低密度的增强物,明显提高了复合材料的比强度和比模量, 特别是高性能连续纤维,如硼纤维、碳(石墨)纤维、碳化硅纤维等增强物,他们具有很高的强度和模量[1]。(2)良好的高温性能,使用温度范围大增强纤维、晶须、颗粒主要是无机物,在高温下具有很好的高温强度和模量, 因此金属基复合材料比基体金属有更高的高温性能。特别是连续纤维增强金属基基复合材料,其高温性能可保持到接近金属熔点,并比金属基体的高温性能高许多。(3)良好的导热、导电性能金属基复合材料中金属基体占有很高的体积百分数, 一般在60%以上,因此仍保持金属的良好的导热、导电性能。(4)良好的耐磨性金属基复合材料,特别是陶瓷纤维、晶须、颗粒增强金属基复合材料具有很好的耐磨性。这是由于在基体中加入了大量细小的陶瓷颗粒增强物,陶瓷颗粒硬度高、耐磨、化学性能稳定,用它们来增强金属不仅提高了材料的强度和刚度,也提高了复合材料的硬度和耐磨性。(5)热膨胀系数小,尺寸稳定性好金属基复合材料中所用的增强相碳纤维、碳化硅纤维、晶须、颗粒、硼纤维等均具有很小的热膨胀系数,特别是超高模量的石墨纤维具有负热膨胀系数, 加入相当含量的此类增强物可降低材料膨胀系数, 从而得到热膨胀系数小于基体金属、尺寸稳定性好的金属基复合材料。(6)良好的抗疲劳性和断裂韧性影响金属基复合材料抗疲劳性和断裂韧性的因素主要有增强物与复合体系制备工艺增强体含量(vol,%)拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiCP /2009Al 粉末冶金20 572 109 5.3SiCP/2124Al 粉末冶金20 552 103 7.0SiCP/6061Al 粉末冶金20 496 103 5.5SiCP/7090Al 粉末冶金20 724 103 2.5SiCP/6061Al 粉末冶金40 441 125 0.7SiCP/7091Al 粉末冶金15 689 97 5.0SiCP/A356Al 搅拌铸造20 350 98 0.5SiCP/A359Al 无压浸渗30 382 125 0.4表1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的力学性能[1]Tab.1 Mechanical properties of aluminum matrixcomposite reinforced by SiC particle93Hot Working Technology 2011, Vol.40, No.12材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月金属基体的界面结合状态、金属基体与增强物本身的特性以及增强物在基体中的分布等。特别是界面结合强度适中,可以有效传递载荷,又能阻止裂纹扩展,从而提高材料的断裂韧性。(7)不吸潮、不老化、气密性好与聚合物相比,金属性质稳定、组织致密,不存在老化、分解、吸潮等问题,也不会发生性能的自然退化,在空间使用不会分解出低分子物质而污染仪器和环境,有明显的优势。(8)较好的二次加工性能可利用传统的热挤压、锻压等加工工艺及设备实现金属基复合材料的二次加工。由于铝基复合材料不但具有金属的塑性和韧性,而且还具有高比强度、比模量、对疲劳和蠕变的抗力大、耐热性好等优异的综合性能。尤其在最近20 年以来, 铝基复合材料获得了惊人的发展速度,表2 列举了一些铝基复合材料的力学性能。3 主要应用领域3.1 在航空航天及军事领域的应用美国ACMC 公司和亚利桑那大学光学研究中心合作,研制成超轻量化空间望远镜和反射镜,该望远镜的主镜直径为0.3m,仅重4.54kg。ACMC 公司用粉末冶金法制造的碳化硅颗粒增强铝基复合材料还用于激光反射镜、卫星太阳反射镜、空间遥感器中扫描用高速摆镜等;美国用高体积分数的SiCp/Al代替铍材,用于惯性环形激光陀螺仪制导系统、三叉戟导弹的惯性导向球及管型测量单元的检查口盖,成本比铍材降低2/3;20 世纪80 年代美国洛克希德.马丁公司将DWA 公司生产的25%SiCp /6061Al 用作飞机上承载电子设备的支架,其比刚度比7075 铝合金约高65%;美国将SiCp/6092Al 用于F-16 战斗机的腹鳍, 代替原有的2214 铝合金蒙皮, 刚度提高50%,寿命从几百小时提高到8000 小时左右,寿命提高17 倍,可大幅度降低检修次数,提高飞机的机动性,还可用于F-16 的导弹发射轨道;英国航天金属及复合材料公司(AMC)采用高能球磨粉末冶金法研制出高刚度﹑ 耐疲劳的SiCp/2009Al, 成功用于Eurocopter 公司生产的N4 及EC-120 新型直升机[12];采用无压浸渗法制备的高体积分数SiCp/Al 作为印刷电路板芯板用于F-22“猛禽”战斗机的遥控自动驾驶仪、发电元件、飞行员头部上方显示器、电子计数测量阵列等关键电子系统上, 以代替包铜的钼及包铜的锻钢,可使质量减轻70%,同时降低了电子模板的工作温度;SiCp/Al 印刷电路板芯板已用于地轨道全球移动卫星通信系统; 作为电子封装材料,还可用于火星“探路者”和“卡西尼”土星探测器等航天器上。美国采用高体积分数SiCp /Al 代替Cu-W 封装合金作为电源模块散热器,已用于EV1 型电动轿车和S10 轻型卡车上;美国将氧化反应浸渗法制备的SiC-Al2O3/Al 作为附加装甲,用于“沙漠风暴”地面进攻的装甲车;美国GardenGrove 光学器材公司用SiCp/Al 制备Leopardl 坦克火控系统瞄准镜。3.2 在汽车工业中的应用由山东大学与曲阜金皇活塞有限公司联合研制的SiCp /Al 活塞已用于摩托车及小型汽车发动机;自20 世纪90 年代以来, 福特和丰田汽车公司开始采用Alcan 公司的20%SiC/Al-Si 来制作刹车盘;美国Lanxide 公司生产的SiCp/Al 汽车刹车片于1996年投入批量生产[13];德国已将该材料制作的刹车盘成功应用于时速为160km/h 的高速列车上。整体采用锻造的SiCp/Al 活塞已成功用于法拉利生产的一级方程式赛车。3.3 在运动器械上的应用BP 公司研制的20%SiCp/2124Al 自行车框架已在Raleigh 赛车上使用;SiCp /Al 复合材料可应用于自行车链轮、高尔夫球头和网球拍等高级体育用品;在医疗上用于假体的制造。4 制备及成型方法一般来说, 根据铝基体状态的不同,SiCp/Al 的制备方法大致可分为固态法和液态法两类。目前主要有粉末冶金法、喷射沉积法、搅拌铸造法和挤压铸造法。4.1 粉末冶金法粉末冶金法又称固态金属扩散法,该方法由于克增强相/ 基体增强相含量拉伸强度/MPa弹性模量/GPa伸长率(%)SiC/Al-4Cu 15 476 92 2.3SiCp /ZL101 20 375 101 1.64SiCp /ZL101A 20 330 100 0.5SiCp /6061 25 517 114 4.5SiCp /2124 25 565 114 5.6Al2O3 /Al-1.5Mg 20 226 95 5.9Cf /Al 26 387 112 -表2 金属基复合材料的力学性能[1]Tab.2 Mechanical properties of metal matrix composite[1]94《热加工工艺》2011 年第40 卷第12 期下半月出版Material & Heat Treatment 材料热处理技术服了碳化硅颗粒与铝合金熔液润湿困难的缺点,因而是最先得到发展并用于SiCp/Al 的制备方法之一。具体制备SiCp/Al 的粉末冶金工艺路线有多种,目前最为流行和典型的工艺流程为:碳化硅粉末与铝合金粉末混合一冷模压(或冷等静压)一真空除气一热压烧结(或热等静压)一热机械加工(热挤、轧、锻)。粉末冶金法的优点在于碳化硅粉末和铝合金粉末可以按任何比例混合,而且配比控制准确、方便。粉末冶金法工艺成熟,成型温度较低,基本上不存在界面反应、质量稳定,增强体体积分数可较高,可选用细小增强体颗粒。缺点是设备成本高,颗粒不容易均匀混合,容易出现较多孔隙,要进行二次加工,以提高机械性能,但往往在后续处理过程中不易消除;所制零件的结构、形状和尺寸都受到一定的限制,粉末冶金技术工艺程序复杂,烧结须在在密封、真空或保护气氛下进行, 制备周期长, 降低成本的可能性小,因此制约了粉末冶金法的大规模应用。4.2 喷射沉积法喷射沉积法是1969 年由Swansea 大学Singer教授首先提出[14],并由Ospray 金属有限公司发展成工业生产规模的制造技术。该方法的基本原理是:对铝合金基体进行雾化的同时,加入SiC 增强体颗粒,使二者共同沉积在水冷衬板上, 凝固得到铝基复合材料。该工艺的优点是增强体与基体熔液接触时间短,二者反应易于控制;对界面的润湿性要求不高,可消除颗粒偏析等不良组织, 组织具有快速凝固特征;工艺流程短、工序简单、效率高,有利于实现工业化生产。缺点是设备昂贵,所制备的材料由于孔隙率高而质量差必须进行二次加工, 一般仅能制成铸锭或平板; 大量增强颗粒在喷射过程中未能与雾化的合金液滴复合, 造成原材料损失大, 工艺控制较复杂,增强体颗粒利用率低、沉积速度较慢、成本较高。4.3 搅拌铸造法搅拌铸造法的基本原理[15-17]:依靠强烈搅拌在合金液中形成涡漩的负压抽吸作用, 将增强体颗粒吸入基体合金液体中。具体工艺路线:将颗粒增强体加入到基体金属熔液中, 通过一定方式的搅拌与一定的搅拌速度使增强体颗粒均匀地分散在金属熔体中,以达到相互混合均匀与浸润的目的,复合成颗粒增强金属基复合材料熔体。然后可浇铸成锭坯、铸件等使用。该方法的优点是:工艺简单、设备投资少、生产效率高、制造成本低、可规模化生产。缺点是:加入的增强体颗粒粒度不能太小, 否则与基体金属液的浸润性差, 不易进入金属液或在金属液中容易团聚和聚集;普遍存在界面反应,强烈的搅拌容易造成金属液氧化,大量吸气及夹杂物混入,颗粒加入量也受到一定限制,只能制成铸锭,需要二次加工。4.4 挤压铸造法挤压铸造法是首先把SiC 颗粒用适当的粘结剂粘结,制成预制块放入浇注模型中,预热到一定的温度,然后浇入基体金属液,立即加压,使熔融的金属熔液浸渗到预制块中,最后去压、冷却凝固形成SiCp/Al。该方法的优点是:设备较简单且投资少,工艺简单且稳定性较好,生产周期短,易于工业化生产,能实现近无余量成型,增强体体积分数较高,基本无界面反应。缺点是容易出现气体或夹杂物,缺陷比较多,需增强颗粒需预先制成预成型体, 预成型体对产品质量影响大,模具造价高,而且复杂零件的生产比较困难。5 SiCp /Al 复合材料发展的建议与对策SiCp /Al 复合材料作为一种新的结构材料有着广阔的发展前景, 但要实现产业化还需做大量的研究工作。除了要对SiCp/Al 复合材料的制备工艺、界面结合状态、增强机制等方面的内容做进一步研究,其相关领域的研究及发展也应给予重视。5.1 现有制备工艺进一步完善和新工艺的开发现有工艺制备方法虽然已经成功制造了复合材料,但很难用于工业化生产且尚处于实验室研究阶段[18]。SiC 颗粒存在于铝液中,使金属液粘度提高,流动性降低,铸造时充填性变差,当颗粒含量增加至20%或在较低温度(<730℃)时,流动性急剧降低以致于无法正常浇注。另外,SiC颗粒具有较大的表面积, 表面能较大,易吸附气体并带入金属液中,而金属液粘度大也易卷入气体并难以排出,产生气孔缺陷。因此,对现有工艺的进一步完善和新工艺的开发成为下一步研究工作的主要任务。5.2 后续加工工艺的研究金属基复合材料的切削加工、焊接、热处理等后续加工工艺的研究较少,成为限制其应用的瓶颈。高强度、高硬度增强体的加入使金属基复合材料成为难加工材料[18-19],而由于增强体与基体合金的热膨胀系数差异大引起位错密度的提高, 也使金属基复合95Hot Working Technology 2011, Vol.40, No.12材料热处理技术Material & Heat Treatment 2011 年6 月材料的时效行为与基体合金有所不同[20]。另外,增强体影响焊接熔池的粘度和流动性, 并与基体金属发生化学反应限制了焊接速度, 给金属基复合材料的焊接造成了极大困难。因此, 解决可焊性差的问题也成为进一步研究的主要方向。5.4 环境性能方面的改善金属基复合材料的环境性能方面的研究, 即如何解决金属基复合材料与环境的适应性, 实现其废料的再生循环利用也引起了一些学者的重视, 这个问题关系到有效利用资源,实现社会可持续发展,因此, 关于环境性能方面的研究将是该领域今后研究的热点。由于铝基复合材料是由两种或两种以上组织结构、物理及化学性质不同的物质结合在一起形成一类新的多相材料, 其回收再利用的技术难度要比传统的单一材料大得多。随着铝基复合材料的批量应用,必然面临废料回收的问题,通过对复合材料的回收再利用, 不但可减少废料对环境的污染还可减低铝基复合材料的制备成本、降低价格,增加与其他材料的竞争力,有利于促进自身的发展。文献[21]配制了混合盐溶剂, 采用熔融盐法成功地分离出颗粒增强铝基复合材料中的增强材料,研究结果表明,利用该技术处理颗粒增强铝基复合材料, 其回收利用率可达85%。6 结语与铝合金基体相比, 铝基复合材料具有更高的使用温度、模量和强度,热稳定性增加及更好的耐磨损性能,它的应用将越来越广泛。然而,在目前的研究中仍然存在许多疑问和有待解决的问题, 例如怎样去克服铝基复合材料突出的界面问题, 并且力求研究结果有助于改善生产应用问题; 在制备过程前后, 怎样通过热处理手段来改善成品的各方面性能;如何利用由于热失配造成的内、外应力使材料服役于各种环境。此外,原位反应中仍不免其他副反应夹杂物存在, 同时对增强体的体积分数也难以精确控制,这些都是亟待研究解决的问题。参考文献:[1] 于化顺.金属基复合材料及其制备技术[M].北京:化学工业出版社,2006.241.[2] 吴人洁.复合材料[M].天津:天津大学出版社,2000.[3] 沃丁柱.复合材料大全[M].北京:化学工业出版社,2000.[4] 毛天祥.复合材料的现状与发展[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2000.[5] 赫尔(Hull, D).复合材料导论[M].北京:中国建设工业出版社,1989.[6] 尹洪峰,任耘,罗发.复合材料及其应用[M].陕西:陕西科学技术出版社,2003.[7] 汤佩钊.复合材料及其应用技术[M].重庆:重庆大学出版社,1998.[8] 张守魁,王丹虹.搅拌铸造制备颗粒增强复合材料[J].兵器材料科学与工程,1997,20(6):35-391.[9] 韩桂泉,胡喜兰,李京伟.无压浸渗制备结构/ 功能一体化铝基复合材料的性能及应用[J].航空制造技术,2006(01):95.[10] 李昊,桂满昌,周彼德.搅拌铸造金属基复合材料的热力学和动力学机制[J].中国空间科学技术,1997,2(1):9-161.[11] 桂满昌,吴洁君,王殿斌,等.铸造ZL101A/SiCp复合材料的研究[J].铸造,2001,50(6):332-3361.[12] 任德亮,丁占来,齐海波,等.SiCp /Al 复合材料显微结构与性能的研究[J].航空制造技术,1999,(5):53-551.[13] Clyne T W,Withers P J.An Introduction to Metal MatrixComposites [M].London:Cambridge University Press,1993.[14] Lee Konbae.Interfacial reaction in SiCp /Al composite fabricatedby pressureless infiltration [J].Scripta. 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随意推荐两篇,谨供参考1、国内外铸造生产线设计生产中的问题及解决办法 一.概述 随着国民经济的不断发展,近年来对铸件的要求越来越高,特别是汽车发动机缸体、缸盖类铸件,不仅要求材质好,而且还要求尺寸精度高、表面光法、重量轻。为此,作为影响铸件质量的关键工部件造型工部,纷纷采用新的工艺和设备,以满足铸件质量和产量的要求。据不完全统计,我国引进的高压造型线、气冲造型线、静压造型线已有60条左右;国内自己设计制造的高压造型线、气冲造型线已有70余条。 从使用情况来看,这些造型线确实为我国的铸件产量和质量的提高起了很重要的作用,但与我们的希望来比,还很不够。进口线的实际生产率一般在设计能力的5080%,国产线现在使用的估计只占50%,而在这50%中,开动率也较低,出现以上现象的原因是多方面的,归纳起来大概有以下几方面。 二.存在问题 1.设计存在的问题 由于造型线设备复杂,动作多,逻辑性强,因此,设计中就难免有考虑不周的地方,特别是造型线设计的初期,问题更多,比如:材质选用不合理,元件选用不当,逻辑关系不强等。这就决定了我国早期的高压线多数运行状况不太理想。比如:某大厂在70年代初期设计了一条高压造型线,制造安装后一直没有使用,其主要原因是:设计时许多辅机上的垂直液压缸原始位置设在中间位置,由于国产液压阀的泄漏,致使许多辅机不能处在原始位置;运行部件没有考虑制造的误差及液压泄漏,经常相碰,该联锁的电器上也没有联锁,放了这么多年,给工厂带来了很大的经济损失,听说最近要拆掉。国内如此,国外的造型线也同样存在设计上的不足,比如某厂引进一条高压造型线,由于设计时没有考虑砂箱走边的检测及清扫,以至砂箱的进翻箱机时经常卡死,甚至把翻箱机顶坏。还有一家厂引进的静压造型线在设计时工艺性考虑的不周,使上箱在下箱上边翻箱,从而导致造好的下箱内腔掉进砂子,造成铸件缺陷。 2.设备可靠性差 影响设计可靠性的因素主要有设计、制造、安装、生产管理、维修等。 设计中零件选用不当,材质选用不合理,是影响可靠性的重要原因之一,过去着重强调了国产化和降低成本,因此,元器件全为国产件。但由于国产无器件质量不过关,严重影响了造型线的开动率。比如:由于机械传动的误差,会导致转运车上的轨道与冷却道轨道对不准,致使输送器小车和砂箱脱轨,造成较长时间的停车;同样规格的密封件,国产的只能用3~6个月,而进口的能用12年;同样的管接头,国产的就漏油,进口的就不漏油,仅此一项,某一条造型线严惩时每年将漏油200多吨,价值100多万元;由于接近开关发讯不准,也常导致误动作造成停车;液压阀及气动阀的泄漏和精度不高,也是影响造型线开动率的主要因素。比如某厂造型机的控制不仅有电器联锁,而且有气动联锁,气动控制管路的管子是Φ8×1的,连接的管接头较多,由于管接头及气阀的漏气,常使控制气路压力降低,不能使气阀动作,为此,不得不冒险将部分联锁取消。 制造质量的好坏,也将影响造型线的开动率,包括内在质量和尺寸精度。比如:由于加工精度达不到要求,造成设备移动部分和固定部分相碰,定位不准等故障;由于元件的材质或热处理达不到要求,将影响设备的使用寿命和可靠性;由于液压系统的清理不干净,导致油液污染,使阀卡死的现象也经常出现。我到过一个现场,两台主机的工作台同样是球铁的,一台球化好了,用了几年就没问题,而另一台,没有多久就坏了,断面象马蜂窝似的。再如,某厂引进的气冲线96年投产以来,主机工作台油缸已更换了三次,第一次没过保质期就坏了,结果索赔了一台,此后,每两三年更换一次。另外,电线接头长时间使用后引起松动,也导致坏电路二三次。安装不按规范,偷工减料,也是造成可靠性差的重要原因之一。比如:安装时对管子不按规范进行清洗,该氩弧焊的用普通焊代替,造成管子里边有焊渣;该装管夹的地方不装或少装,造成管子震动,管接头松动,时间一长开始漏油;该用RVV软线的地方,用KVV代替,宜造成断路;该用螺栓固定的地方一焊了之,等等。 3.维修困难 由于设计人员现场经验不足,设计出来的设备往往只注意功能性,而没有注意维修容易,比如有些易损件或耐磨件,在制造厂装配时依次可以装上,但如果使用过程中磨损了,需要更换,则必须大卸八块,才能换上。这样,既费时,又影响了整个设备的精度。再如,过去将滤网放在泵的吸油口,并埋在油箱内,由于油的污染,经常要对滤网进行清理,但清理一次滤网必须先把油抽干净,而不是将滤网放在回油管上,清洗更换都方便。在阀箱里或多管平行的地方,安装管夹时,没有留出足够的维修空间,一旦一根管子漏油,必须选把别的管子拆掉,才能拧紧,形象地说,就跟栽葱的一样。制造过程中不注意质量,零件严重超差,也是造成维修困难的一个重要原因。比如一个零件与另一个零件为过度配合,由于加工超差,装配时变成了过盈配合,一旦零件出了问题需更换时,就很难取出。还有,经常拆装的缸端管接头,不用球铰接头,而用端直角接头,从而给维修带来困难。安装时只顾管子、电线走向,而忽略维修的可能性的情况也是常有的,比如,有些设备距地沟壁有一定的距离,本来是作为维修空间用的,但安装时不注意,觉得走管子或电缆桥架挺方便的,就装上了,但使用维修时就叫苦了。 4.生产任务不足,成本较高 在市场经济的今天,铸件成本的高低显得越来越重要了。近几年来,由于乡镇和民营铸造企业的蓬勃发展以及城市的环境保护要求,再加上乡镇和民营铸造企业的成本较低,企业经营灵活,这些企业的铸件在市场上的份额越来越大,从而导致一些具有造型线的大中型企业生产能力不足。例如:现在许多厂爱“开三停四”,一个月上半个月的班,由原来的两班或三班改为单班,经常放长假等。造型线的运行成本较高,也是影响使用的一个因素。如果开动造型线,必须所有设备开动,包括相关工部的设备,这样,用电量较大,同时,所有人员都得到岗,再加上漏油损失,在产量少的情况下,开机将很不划算。比如:有一个厂原来产量很大,上了一条气冲造型线,后来,产量锐减,开动造型线明显不划算,再加上实行成本核算,只好将造型线封存,改为地面造型。 5.管理不善 没有通盘计划,各自为政的现象严重,致使一些企业不考虑自己的实际情况,盲目上马,但后来由于资金不足,产品不对路等原因,造成虽已有较大投入,但尚未形成生产能力而闲置着的设备数量也不少。 企业内部管理不善,主要表现为:维修人员责任不明确,没有明确的设备维修制度,备件采购和维修脱节,维修人员素质较低,工资待遇差等。经常看到这样的现象:操作工上班时维修工在休息,操作工下班了维修工也下班了,至少设备是否需要备件,是否带病工作,是束需要维修,没有人去管,只有设备实在开不动了,才去修理,而这时换上的备件往往又不合适。比如某厂造型线上的备件是由设备科来组织,线上该备什么,备多少,基本不与维修人员通气,买来的备件也不与造型线上实际使用的实物对照,因此,常常出现原来是24伏的阀,更换时变成了220伏;应该是内控内泄阀,更换时变成了内控外泄阀;加工的备件更换时才发现超差等现象,从而影响生产。 6.各工部不匹配 由于国内外铸造设备的标定生产率与实际相差很大,所以,经常导致铸造车间各工部不匹配,从而影响造型线的开动率,据不完全统计,一般造型线由于各工部不匹配而占停机时间约为30-50%左右。例如有一个厂,在车间设计时引进了一条造型线,但其它工部选用国产设备,投入使用后出现两个问题:一是其它工部设备故障率高,严重影响了造型线的开动率,使造型线处于半停产状态;二是混砂能力不够,国产混砂机的混砂能力在实际实用中只能达到名义能力的一半左右,而设计时按名义能力考虑,因此,造成这样的后果。该车间这样生产了大概三、四年,厂里下决心又对砂处理工部进行了改造,目前,使用情况良好。 三.解决问题的办法 要想将一条造型线用好,无非要作好“防”和“备”两方面的工作,“防”是防止问题的出现,“备”是防不胜防时,出现问题了要有所准备,将问题尽快解决。但要做到这两点,必须在以下方面下功夫。 1.加强学习,吸引国内外先进技术和经验,以防为主 设计人员的素质直接影响到造型线的水平,只有设计水平提高了,才有可能制造出好的造型线。为此,设计人员必须掌握国内外的先进技术和设备,并不断总结经验,逐步提高,使设计水平从“小学”提高到“大学”。近年来,我国铸造设备设计人员已充分意识到这一点,通过他们的努力,再加上生产实践、消化吸引国外先进的工艺和技术,我国铸造设备设计水平大大提高,他们不仅具有了设计出高水平造型线的能力,而且具有现场动手的能力,通过不断改进,已设计出多条布置合理,性能可靠的造型自动线。这些改进有:工艺方面:由气动微震改为高压造型,再发展为气冲造型、静压造型、触头式动力撞击造型等。使设备越来越简单,工艺性越来越好。可靠性方面:过去造型线控制用顺控器控制,设备又庞大,故障又多,维修也困难,但有了PC以后,我们马上用在造型线控制上,目前,基本上没有人说电器有问题了;过去辅机及转运车为了实现慢--快--慢的动作,用子母电机或行程阀控制,现在有了调频电机和比例阀,很容易就解决了,可靠性也得到了提高;过去动作检测发讯用行程开关,现在用接近开关或编码器;过去由于油温过高,常使密封件容易老化,产生漏油等现象,严重影响造型线的开动,针对这一原因,现在增加了液压油冷却面积,改变溢流阀型号,使无负荷时泄荷,而不是溢流,减少产生热量的原因,降低落同温;活塞式蓄能器改为囊式蓄能器,性能可靠,动作灵敏;将不可靠的国产元件改为进口元件等。维修方面:一条造型线再好也不可能一点问题没有,但出了问题很难解决,设计水平就不能说很高,为此,设计人员也下了很大功夫。便好:过去液压系统出了故障,必须先把系统卸荷,回油完了再维修,现在将阀箱带在设备上,并在进出油口各加一个截止阀,维修时阀一关就行了,十分方便;还有,经常拆装的较大零件,设计时直接设计上两个吊装孔,使维修变的十分方便。专业设计方面:过去许多大厂车间设计由自己的技术人员来完成,但由于受专业和实际经验的限制,设计完成后问题较多,特别是各工部不匹配的现象普遍存在。因此,铸造项目最好不要请非专业的技术人员来设计,要请专业的设计院所来设计,这样,就会少出错或不出错,不走弯路。 2.强化质量意识,提高产品质量 “质量就是生命”这句话我们大家都很熟悉,但在实际中对质量的认识还很不够,还应该加强,使每一个员工意识到没有质量,就没有生存。一切操作按规范进行,绝对禁止为了一点小利进行偷工减料的行为。过去经常有这样的事,图纸归图纸,加工归加工,加工的人不看图纸要求,设备做成什么就是什么,比如端直通管接头的螺纹孔,由于要靠组合垫密封,图纸上螺纹孔和端面的锪平面有垂直度要求,但机加工工人是不管的,甚至不锪平,所以,容易造成漏油。还有多个螺钉固定的设备,往往有几个螺钉孔对不上,因此,把螺钉磨成丝锥一样拧进去或不拧。当然,经过这么多年的生产实践,许多厂已意识到质量的重要性,加工手段也提高了许多,比如现在许多厂用专机或加工中心加工砂箱,过去自己制造的油缸现在也外协到专业油缸厂制造。另外,必须提高基础件的质量,过去同样12.9级的螺钉固定液压阀,进口的就不漏油,国产的就漏油。减速机内的齿轮,要求是硬齿面,耐实际是软齿面,用不了多外就坏,等等。 3.加强管理,健全维修制度,有备无患 首先上级主管部门要根据企业的具体情况,决定是否要上造型线,把好第一关,避免上了一半而中途下马,经国家和企业造成经济损失。如果上了造型线,企业内部必须加强管理,与造型线有关人员必须责、权、利分明,谁出了问题,谁负责任,谁来解决。要有严格的管理制度,注意各工部之间的匹配,注意人材的培养和合理利用。再好的一条线,如果管理维修跟不上,也不可能用好。因此,必须重视维修人员的素质。维修人员必须对造型线非常了解,明白每一个零件的用途,平时要进行预检预修及巡检,出了故障能很快正确地判断并及时排除。我到过一个现场,维修人员没见过造型线的液压原理图,对全线的动作原理不清楚,因此,出了故障手忙脚乱,最后捣鼓一通能用为止,究竟出了什么问题,怎样解决却不清楚。因此,大大影响了开动率。象这种状况,以后必须改进。备品备件的管理对自动化流水生产线来说,显得特别重要,建议此项工作由专人管理。备件清单的提供要与造型线上的需要一致,进货后要与造型线核对,并分类保管,保管条件要符合材质的要求,定期对备件进行检查,对过期的零件清理出去,及时补充新的零件。要做到造型线使用的备品备件随时能准确无误地提供,从而,确保造型线正常运转。总之,要用好一条造型,不是一件简单的事,几十台设备、一、二百个点,每天都毫无差错地运行,不仅要从设计、制造、安装、调试、维修、备品备件等造型线本身方面来下工夫,而且要从生产管理、各工部协调匹配、正确确定工艺参数等方面下功夫。随着技术水平、制造水平,加上设计人员的设计水平和使用者管理水平的不断提高,国产造型线一定能制造好,使用好。 刘小龙 2、浅谈如何提高压铸模寿命 材料自身存在的缺陷、维修和保养的方法都是会影响压铸模的寿命的。本文从后者来介绍如果提高压铸模的寿命,并列举了压铸模常见的故障原因及排除方法。 压铸模由于生产周期长、投资大、制造精度高,故造价较高,因此希望模具有较高的使用寿命。但由于材料、机械加工等一系列内外因素的影响,导致模具过早失效而报废,造成极大的浪费。 压铸模失效形式主要有:尖角、拐角处开裂、劈裂、热裂纹(龟裂)、磨损、冲蚀等。造成压铸模失效的主要原因有:材料自身存在的缺陷、加工、使用、维修以及热处理的问题。 1、材料自身存在的缺陷 众所周知,压铸模的使用条件极为恶劣。以铝压铸模为例,铝的熔点为580-740℃,使用时,铝液温度控制在650-720℃。在不对模具预热的情况下压铸,型腔表面温度由室温直升至液温,型腔表面承受极大的拉力。开模顶件时,型腔表面承受极大的压应力。数千次的压铸后,模具表面便产生龟裂等缺陷。 由此可知,压铸使用条件属急热急冷。模具材料应选用冷热疲劳抗力、断裂韧性、热稳定性高的热作模具钢。H13(4Cr5MoV1Si)是目前应用较广泛的材料,据介绍,国外80%的型腔均采用H13,现在国内仍大量使用3Cr2W8V,但3Cr2W8VT_艺性能不好,导热性很差,线膨胀系数高,工作中产生很大热应力,导致模具产生龟裂甚至破裂,并且加热时易脱碳,降低模具抗磨损性能,因此属于淘汰钢种。马氏体时效钢适用于耐热裂而对耐磨性和耐蚀性要求不高的模具。钨钼等耐热合金仅限于热裂和腐蚀较严重的小型镶块,虽然这些合金即脆又有缺口敏感性,但其优点是有良好的导热性,对需要冷却而又不能设置水道的厚压铸件压铸模有良好的适应性。因此,在合理的热处理与生产管理下,H13仍具有满意的使用性能。 制造压铸模的材料,无论从哪一方面都应符合设计要求,保证压铸模在其正常的使用条件下达到设计使用寿命。因此,在投入生产之前,应对材料进行一系列检查,以防带缺陷材料造成模具早期报废和加工费用的浪费。常用检查手段有宏观腐蚀检查、金相检查、超声波检查。 (1) 宏观腐蚀检查。主要检查材料的多孔性、偏柝、龟裂、裂纹、非金属夹杂以及表面的锤裂、接缝。 (2) 金相检查。主要检查材料晶界上碳化物的偏析、分布状态、晶料度以及晶粒间夹杂等。 (3) 超声波检查。主要检查材料内部的缺陷和大小。 2、压铸模的加工、使用、维修和保养 模具设计手册中已详细介绍了压铸模设计中应注意的问题,但在确定压射速度时,最大速度应不超过100m/S。速度太高,促使模具腐蚀及型腔和型芯上沉积物增多;但过低易使铸件产生缺陷。因此对于镁、铝、锌相应的最低压射速度为27、18、12m/s,铸铝的最大压射速度不应超过53m/s,平均压射速度为43m/s。 在加工过程中,较厚的模板不能用叠加的方法保证其厚度。因为钢板厚1倍,弯曲变形量减少85%,叠层只能起叠加作用。厚度与单板相同的2块板弯曲变形量是单板的4倍。另外在加工冷却水道时,两面加工中应特别注意保证同心度。如果头部拐角,又不相互同心,那么在使用过程中,连接的拐角处就会开裂。冷却系统的表面应当光滑,最好不留机加工痕迹。 电火花加工在模具型腔加工中应用越来越广泛,但加工后的型腔表面留有淬硬层。这是由于加工中,模具表面自行渗碳淬火造成的。淬硬层厚度由加工时电流强度和频率决定,粗加工时较深,精加工时较浅。无论深浅,模具表面均有极大应力。若不清除淬硬层或消除应力,在使用过程中,模具表面就会产生龟裂、点蚀和开裂。消除淬硬层或去应力可用:①用油石或研磨去除淬硬层;②在不降低硬度的情况下,低于回火温度下去应力,这样可大幅度降低模腔表面应力。 模具在使用过程中应严格控制铸造工艺流程。在工艺许可范围内,尽量降低铝液的浇铸温度,压射速度,提高模具预热温度。铝压铸模的预热温度由100~130℃提高至180~200℃,模具寿命可大幅度提高。 焊接修复是模具修复中一种常用手段。在焊接前,应先掌握所焊模具钢型号,用机械加工或磨削消除表面缺陷,焊接表面必须是干净和经烘干的。所用焊条应同模具钢成分一致,也必须是干净和经烘干的。模具与焊条一起预热(H13为450℃),待表面与心部温度一致后,在保护气下焊接修复。在焊接过程中,当温度低于260℃时,要重新加热。焊接后,当模具冷却至手可触摸,再加热至475℃,按25mm/h保温。最后于静止的空气中完全冷却,再进行型腔的修整和精加工。模具焊后进行加热回火,是焊接修复中重要的一环,即消除焊接应力以及对焊接时被加热淬火的焊层下面的薄层进行回火。 模具使用一段时间后,由于压射速度过高和长时间使用,型腔和型芯上会有沉积物。这些沉积物是由脱模剂、冷却液的杂质和少量压铸金属在高温高压下结合而成。这些沉积物相当硬,并与型芯和型腔表面粘附牢固,很难清除。在清除沉积物时,不能用喷灯加热清除,这可能导致模具表面局部热点或脱碳点的产生,从而成为热裂的发源地。应采用研磨或机械去除,但不得伤及其它型面,造成尺寸变化。 经常保养可以使模具保持良好的使用状态。新模具在试模后,无论试模合格与否,均应在模具未冷却至室温的情况下,进行去应力回火。当新模具使用到设计寿命的1/6~1/8时,即铝压铸模10000模次,镁、锌压铸模5000模次,铜压铸模800模次,应对模具型腔及模架进行450—480℃回火,并对型腔抛光和氮化,以消除内应力和型腔表面的轻微裂纹。以后每12000~15000模次进行同样保养。当模具使用50000模次后,可每25000~30000模次进行一次保养。采用上述方法,可明显减缓由于热应力导致龟裂的产生速度和时间。 在冲蚀和龟裂较严重的情况下,可对模具表面进行渗氮处理,以提高模具表面的硬度和耐磨性。但渗氮基体的硬度应在35-43HRC,低于35HRC时氮化层不能牢固与基体结合,使用一段时间后会大片脱落:高于43HRC,则易引起型腔表面凸起部位的断裂。渗氮时,渗氮层厚度不应超过0.15mm,过厚会于分型面和尖锐边角处发生脱落。 3、热处理 热处理的正确与否直接关系到模具使用寿命。由于热处理过程及工艺规程不正确,引起模具变形、开裂而报废以及热处理的残余应力导致模具在使用中失效的约占模具失效比重的一半左右。 压铸模型腔均由优质合金钢制成,这些材料价格较高,再加上加工费用,成本是较高的。如果由于热处理不当或热处理质量不高,导致报废或寿命达不到设计要求,经济损失世大。因此,在热处理时应注意以下几点: (1) 锻件在未冷至室温时,进行球化退火。 (2) 粗加工后、精加工前,增设调质处理。为防止硬度过高,造成加工困难,硬度限制在25-32HRC,并于精加工前,安排去应力回火。 (3) 淬火时注意钢的临界点Ac1和AC3及保温时间,防止奥氏体粗化。回火时按20mm/h保温,回火次数一般为3次,在有渗氮时,可省略第3次回火。 (4) 热处理时应注意型腔表面的脱碳与增碳。脱碳会记过迅速引起损伤、高密度裂纹;增碳会降低冷热疲劳抗力。 (5) 氮化时,应注意氮化表面不应有油污。经清洗的表面,不允许用手直接触摸,应戴手套,以防止氮化表面沾有油污导致氮化层不匀。 (6) 两道热处理工序之间,当上一道温度降至手可触摸,即进行下道,不可冷至室温。

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