金屬成形裝備的案例
我國(guó)鋁車(chē)輪鍛造技術(shù)及成形裝備的發(fā)展
液態(tài)模鍛工藝
液態(tài)模鍛又稱(chēng)擠壓鑄造、鍛打鑄造或熔湯鍛造，它是融合了鑄造和模鍛特點(diǎn)的成形工藝，利用液態(tài)金屬優(yōu)異的填充性能，工藝過(guò)程如圖8所示。首先將金屬液注入模膛中，合模實(shí)現(xiàn)金屬液充填流動(dòng)，國(guó)內(nèi)多采用2000～4000t熱模鍛壓力機(jī)，加壓過(guò)程中尚未凝固的金屬液在等靜壓的作用下結(jié)晶凝固，因此已凝固的金屬層在該壓力下發(fā)生了一定量的塑性變形，制品性能優(yōu)于鑄件。
圖8 液態(tài)模鍛工藝過(guò)程圖
目前液態(tài)模鍛工藝在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，主要生產(chǎn)卡巴車(chē)輪以及部分轎車(chē)車(chē)輪，生產(chǎn)效率約為：5～8分鐘/件，典型的采用液態(tài)模鍛工藝的廠家有遼寧忠相、保定立中等。
成形設(shè)備介紹
壓力機(jī)、輾鍛機(jī)、旋壓機(jī)是鋁合金鍛造車(chē)輪生產(chǎn)工藝中的核心裝備，裝備的性能也影響著各種工藝的順利實(shí)施。
鍛造壓力機(jī)
模鍛作為關(guān)鍵工序，鍛坯的質(zhì)量對(duì)后續(xù)成形有較大的影響，中信戴卡引進(jìn)的第一條生產(chǎn)線所用的壓力機(jī)為德國(guó)制造，價(jià)格昂貴。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，目前天津天鍛壓力機(jī)有限公司生產(chǎn)的6000t、8000t、10000t模鍛壓力機(jī)成為了鋁合金車(chē)輪鍛造生產(chǎn)線的首選，性能也達(dá)到了世界先進(jìn)水平。
輾鍛機(jī)
輾鍛機(jī)是五步萬(wàn)能生產(chǎn)工藝和短流程工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，主要用于制坯工序，制造廠家有德國(guó)的SSB、美國(guó)MJC等，秦皇島燕大現(xiàn)代公司在國(guó)家“十二五”863項(xiàng)目的支持下，研發(fā)成功WERFM/3600型鋁車(chē)輪輾鍛機(jī)（圖9），該機(jī)噸位達(dá)到了3600kN，是世界上噸位最大的車(chē)輪輾鍛機(jī)之一，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過(guò)國(guó)際先進(jìn)水平。
圖9 鋁合金車(chē)輪旋轉(zhuǎn)輾鍛機(jī)
強(qiáng)力旋壓機(jī)
鋁合金車(chē)輪強(qiáng)力旋壓機(jī)是用于輪輞成形的核心裝備，此前，世界上只有德、美、日、西班牙等國(guó)能夠制造。
展開(kāi) 超高強(qiáng)鋼汽車(chē)構(gòu)件熱沖壓成形技術(shù)與裝備
圖11為加工制造完成后的模具實(shí)物圖
先進(jìn)熱沖壓生產(chǎn)示范線的建立
先進(jìn)的輕量化車(chē)身結(jié)構(gòu)件伺服熱沖壓成形示范線，主要裝備包含高速伺服壓力機(jī)、數(shù)控加熱爐、熱沖壓模具、低自由度桁架機(jī)器人、激光切割機(jī)和噴丸裝備等主要裝備（圖12）。通過(guò)運(yùn)用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)裝備平臺(tái)的互聯(lián)互鎖，可以完成滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)節(jié)拍需求的加熱、成形-保壓淬火和上、下料全過(guò)程各項(xiàng)功能及安全防護(hù)要求，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的伺服熱沖壓成形生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)方法。
圖10 第六個(gè)工藝循環(huán)模具冷卻水熱傳遞系數(shù)云圖
圖11 B柱加強(qiáng)板熱沖壓模具實(shí)物圖
圖12 熱沖壓生產(chǎn)示范線
結(jié)束語(yǔ)
作為汽車(chē)輕量化的重要途徑，超高強(qiáng)度鋼板熱沖壓成形技術(shù)正在被世界各國(guó)企業(yè)和學(xué)者廣泛關(guān)注。系統(tǒng)地、深層次地開(kāi)展相關(guān)研究，形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱沖壓成形工藝及裝備關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
—— 來(lái)源：《鍛造與沖壓》2018年第22期
展開(kāi) Deform 金屬體積成形專(zhuān)題培訓(xùn)
1
培訓(xùn)信息
Training Information
課程名稱(chēng)
Deform 金屬體積成形專(zhuān)題培訓(xùn)
開(kāi)課時(shí)間
6 月 29 日~30 日
課程費(fèi)用
3000 /人
授課講師
金屬材料成形工藝匯總
材料成形方法是零件設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，也是制造者們極度關(guān)心的問(wèn)題，更是材料加工過(guò)程中的關(guān)鍵因素，今天小編就帶大家來(lái)看看金屬金屬成形工藝。
一
鑄造
液態(tài)金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產(chǎn)方法，通常稱(chēng)為金屬液態(tài)成形或鑄造。
工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件
工藝特點(diǎn)：
1、可生產(chǎn)形狀任意復(fù)雜的制件，特別是內(nèi)腔形狀復(fù)雜的制件。
2、適應(yīng)性強(qiáng)，合金種類(lèi)不受限制，鑄件大小幾乎不受限制。
3、材料來(lái)源廣，廢品可重熔，設(shè)備投資低。
4、廢品率高、表面質(zhì)量較低、勞動(dòng)條件差。
鑄造分類(lèi) ：
(1)砂型鑄造（sand casting）
砂型鑄造：在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。
工藝流程：
砂型鑄造工藝流程
技術(shù)特點(diǎn)：
1、適合于制成形狀復(fù)雜，特別是具有復(fù)雜內(nèi)腔的毛坯；
2、適應(yīng)性廣，成本低；
3、對(duì)于某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是制造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。
應(yīng)用：汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件
(2)熔模鑄造(investmentcasting)
熔模鑄造：通常是指在易熔材料制成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無(wú)分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案。常稱(chēng)為“失蠟鑄造”。
工藝流程：
熔模鑄造工藝流程
工藝特點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)：
1、尺寸精度和幾何精度高；
2、表面粗糙度高；
3、能夠鑄造外型復(fù)雜的鑄件，且鑄造的合金不受限制。
展開(kāi) 
金屬塑性成形仿真技術(shù)
金屬塑性成形仿真技術(shù)
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展開(kāi) 金屬塑性成形原理課件
金屬塑性成形原理課件1西北工大的課件
一個(gè)金屬成形的網(wǎng)站
http://bbs.formingcn.com/?fromuid=18760
金屬成形材料模型總結(jié)
$1.8 *MAT_037(*MAT_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC_ELASTIC_PLASTIC)
這個(gè)模型模擬各向異性板料成形過(guò)程。僅僅考慮transverse anisotropy。
這個(gè)塑性模型是全迭代的，僅適用于殼單元。
考慮笛卡爾參考軸平行于各向異性三個(gè)對(duì)稱(chēng)平面。屈服準(zhǔn)則采用[Hill 1948]。
Hill, R., "A Theory of the Yielding and Plastic Flow of Anisotropic Metals," Proceedings of the Royal Society of London, Series A., Vol. 193, 1948, pp. 281-197.
$1.9 *MAT_039(*MAT_FLD_TRANSVERSELY_ANISOTROPIC)
這個(gè)模型與*MAT_037幾乎一樣。除了：一個(gè)成形極限圖能被定義并且被用來(lái)計(jì)算最大應(yīng)變比（在lspost中內(nèi)被畫(huà)出）。
$1.10 *MAT_103(*MAT_ANISOTROPIC_VISCOPLASTIC)
可應(yīng)用于殼單元或磚單元。
材料參數(shù)可以直接擬合，或者，輸入應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，由LS-DYNA來(lái)擬合決定常數(shù)。運(yùn)動(dòng)或等向或者兩者混合可以被使用。詳細(xì)描述這個(gè)模型的文獻(xiàn)有：Berstad, Langseth, and Hopperstad[1994]; Hopperstad and Remseth[1995]; and Berstad[1996]。
屈服準(zhǔn)則采用Hill48。
展開(kāi) 金屬塑性成形仿真技術(shù)
金屬塑性成形仿真技術(shù)
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伺服主驅(qū)動(dòng)是金屬成形機(jī)床的必選
金屬成形是指利用有源動(dòng)力，在工裝模具的限制范圍內(nèi)，使金屬材料發(fā)生變形而得到所需形狀零件的過(guò)程。金屬成形零件主要包括鍛件、沖壓件、鈑金制作件等，消耗金屬板材、管材、棒材、線材和型材等所有金屬材料總量的70%。整個(gè)金屬成形行業(yè)從業(yè)大軍1000多萬(wàn)人，每年創(chuàng)造工業(yè)增加值達(dá)2萬(wàn)億元，采購(gòu)成形技術(shù)裝備800億元，消耗工模具1000億元。在鍛造、沖壓和鈑金制作三大金屬成形行業(yè)中，生產(chǎn)工藝、技術(shù)設(shè)備、工模具和原材料四大要素缺一不可。其中，以金屬成形機(jī)床為主的技術(shù)裝備提供了成形能量，在保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，減少操作人員，控制生產(chǎn)成本，環(huán)保節(jié)能，可否持續(xù)發(fā)展等各方面都起到關(guān)鍵作用。
當(dāng)今這個(gè)年代，網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化不僅改變了我們的工作和生活方式，而且也在顛覆制造和金屬成形行業(yè)。目前，金屬成形企業(yè)自動(dòng)化、信息化和智能化建設(shè)已是當(dāng)務(wù)之急，而采用智能化機(jī)床，又是使用自動(dòng)化生產(chǎn)，建設(shè)信息化工廠，實(shí)現(xiàn)智能化制造的先決條件，反之，沒(méi)有智能化機(jī)床，就很難或者說(shuō)不可能實(shí)現(xiàn)企業(yè)的自動(dòng)化、信息化和智能化。所以，金屬成形企業(yè)采用智能化機(jī)床或進(jìn)行機(jī)床智能化改造，是企業(yè)智能化建設(shè)的必修課。在智能化金屬成形機(jī)床中，主驅(qū)動(dòng)的智能化十分重要；而解決金屬成形機(jī)床主驅(qū)動(dòng)智能化的核心就是采用伺服主驅(qū)動(dòng)。
下面基于金屬成形機(jī)床的應(yīng)用行業(yè)，分別就鍛造、沖壓和鈑金制作行業(yè)成形機(jī)床的主驅(qū)動(dòng)方式伺服化問(wèn)題做一下分析展望，以便各金屬成形機(jī)床企業(yè)規(guī)劃自己的發(fā)展方向，幫助各金屬成形零部件制造企業(yè)選擇采購(gòu)機(jī)床，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力。
金屬成形機(jī)床發(fā)展到今天，無(wú)論是鍛造機(jī)床，還是沖壓和鈑金制作機(jī)床；無(wú)論是機(jī)械機(jī)床，還是液壓機(jī)床，向伺服主驅(qū)動(dòng)方向發(fā)展已勢(shì)在必行。
展開(kāi) 金屬塑性成形仿真技術(shù)（上交版）
金屬塑性成形仿真技術(shù)
金屬塑性成形仿真技術(shù)（上交版）
金屬塑性成形仿真技術(shù)（上交版）
液態(tài)金屬成形有哪些特點(diǎn)？
液態(tài)金屬充型流動(dòng)過(guò)程的水力學(xué)特性目前在實(shí)際鑄造生產(chǎn)中，砂型仍占相當(dāng)大的分量，而液態(tài)金屬在砂型中流動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)出如下水力學(xué)特性：1. 粘性流體流動(dòng)：液態(tài)金屬是有粘性的流體。液態(tài)金屬的粘性與其成分有關(guān)，在流動(dòng)過(guò)程中又隨液態(tài)金屬溫度的降低而不斷增大，當(dāng)液態(tài)金屬中出現(xiàn)晶體時(shí)，液體的粘度急劇增加，其流速和流態(tài)也會(huì)發(fā)生急劇變化。2. 不穩(wěn)定流動(dòng)：在充型過(guò)程中液態(tài)金屬溫度不斷降低而鑄型溫度不斷增高，兩者之間的熱交換呈不穩(wěn)定狀態(tài)。隨著液流溫度下降，粘度增加，流動(dòng)阻力也隨之增加；加之充型過(guò)程中液流的壓頭增加或和減少，吹塑具液態(tài)金屬的流速和流態(tài)也不斷變化，導(dǎo)致液態(tài)金屬在充填鑄型過(guò)程中的不穩(wěn)定流動(dòng)。3. 多孔管中流動(dòng)：由于砂型具有一定的孔隙，可以把砂型中的澆注系統(tǒng)和型腔看作是多孔的管道和容器。液態(tài)金屬在“多孔管”中流動(dòng)時(shí)，往往不能很好地貼附于管壁，此時(shí)可能將外界氣體卷入液流，形成氣孔或引起金屬液的氧化而形成氧化夾渣。4. 紊流流動(dòng)：生產(chǎn)實(shí)踐中的測(cè)試和計(jì)算證明，液態(tài)金屬在澆注系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí)，其雷諾數(shù)Re大于臨界雷諾數(shù)Re臨，屬于紊流流動(dòng)。例如ZL104合金在670℃澆注時(shí)，液流在直徑為20mm的直澆道中以50cm/s的速度流動(dòng)時(shí)，其雷諾數(shù)為25000，遠(yuǎn)大于2300的臨界雷諾數(shù)。對(duì)一些水平澆注的薄壁鑄件或厚大鑄件的充型，液流上升速度很慢，也有可能得到層流流動(dòng)。輕合金優(yōu)質(zhì)鑄件澆注系統(tǒng)的研究表明，當(dāng)Re＜20000時(shí)，液流表面的氧化膜不會(huì)破碎，如果將雷諾數(shù)控制在4000～10000，就可以符合生產(chǎn)鋁合金和鎂合金優(yōu)質(zhì)鑄件的要求。有人通過(guò)水力模擬和鋁合金鑄件的實(shí)澆試驗(yàn)證明：允許的最大雷諾數(shù)，在直澆道內(nèi)應(yīng)不超過(guò)10000，橫澆道內(nèi)不超過(guò)7000，內(nèi)澆道內(nèi)不超過(guò)1100，型腔內(nèi)不超過(guò)280。 綜上分析，影響金屬液流動(dòng)的平穩(wěn)性的主要因素是金屬液的流動(dòng)速度和澆注系統(tǒng)的形狀及截面尺寸。
展開(kāi) DEFORM在金屬塑形成形中的應(yīng)用
資源共享
金屬擠壓與鍛造裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算利器---高速計(jì)算設(shè)備硬件配置推薦
金屬擠壓與鍛造裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主要研究金屬擠壓和鍛造領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)和裝備。其研究重點(diǎn)包括但不限于以下方面：
1) 金屬擠壓技術(shù)：研究金屬材料在高溫和高壓條件下的擠壓工藝，包括擠壓模具設(shè)計(jì)、擠壓參數(shù)優(yōu)化、金屬流動(dòng)行為研究等。
2) 金屬鍛造技術(shù)：研究金屬材料在高溫和高應(yīng)變速率條件下的鍛造工藝，包括鍛造設(shè)備設(shè)計(jì)、鍛造工藝參數(shù)控制、金屬變形行為研究等。
3) 材料力學(xué)行為：研究金屬材料的塑性變形、強(qiáng)度、疲勞和斷裂等力學(xué)行為，為擠壓和鍛造工藝提供理論支持。
4) 新材料與新工藝：研究新型金屬材料的擠壓和鍛造工藝，開(kāi)發(fā)高性能、高強(qiáng)度的金屬材料。
5) 設(shè)備與工藝優(yōu)化：研究金屬擠壓和鍛造裝備的設(shè)計(jì)、制造和優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。
在研究過(guò)程中，金屬擠壓與鍛造裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室可能使用多種軟件工具來(lái)支持其研究項(xiàng)目。一些常見(jiàn)的軟件工具包括：
1) DEFORM：用于金屬擠壓和鍛造過(guò)程的有限元模擬和分析。
2) FORGE：用于金屬鍛造工藝的數(shù)值模擬和優(yōu)化。
3) MSC.Marc：用于金屬材料力學(xué)行為的有限元分析和仿真。
4) ANSYS：通用有限元分析軟件，可用于金屬材料的力學(xué)行為和工藝模擬。
5) Pro/ENGINEER或SolidWorks：用于設(shè)計(jì)和建模金屬擠壓和鍛造設(shè)備。
具體使用哪些軟件工具取決于實(shí)驗(yàn)室的具體研究方向和需求，可能會(huì)根據(jù)項(xiàng)目的具體要求選擇適合的軟件工具。
FORGE計(jì)算特點(diǎn)
FORGE是一種專(zhuān)門(mén)用于金屬鍛造工藝的軟件，它基于有限元方法和數(shù)值模擬技術(shù)。以下是關(guān)于FORGE的一些基本信息和特點(diǎn)：
1) 計(jì)算方式：FORGE采用顯式動(dòng)力學(xué)求解算法，適用于金屬鍛造過(guò)程中的非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題。
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