压力成型技术在机械制造中的应用分析

王玉洁

(新乡职业技术学院,河南 新乡 453003)

0 引言

机械压力成型技术是指利用机械设备对材料进行一定程度的加工变形,通过压力将原料加工成为所需形状和尺寸的工件的一种制造技术,目前已经广泛应用于金属、塑料、橡胶、陶瓷等材料的制造过程中。机械压力成型技术具有生产效率高、成本低、产品精度高等优点,被广泛应用于各种工业制造领域,如汽车制造、电子制造、金属制品制造、家电制造和塑料制品制造等[1]。常见的机械压力成型技术包括锻造、冲压、挤压、轧制、拉拔、弯曲等。机械压力成型技术对于制造业的发展具有重要意义,可以提高生产效率及制造精度,降低成本,扩大产品应用领域,满足客户的定制化需求[2]。

1 发展意义

1.1 提高生产效率

机械压力成型技术能够实现快速高效的生产,节省人力、时间和成本。例如,数控冲压机能够自动化操作、实现快速生产,提高生产效率。

1.2 提高制造精度

机械压力成型技术具有高精度、重复性好等优点,能够制造出高精度的零部件和产品。例如,数控弯曲机能够实现高精度的弯曲,保证产品的制造精度。

1.3 扩大产品应用领域

机械压力成型技术可以处理各种材料,能够制造出各种形状的产品,从而扩大了产品的应用领域。例如,挤压技术能够制造出各种形状的管材、型材等。

1.4 降低生产成本

机械压力成型技术能够实现批量生产、减少废品率,从而降低生产成本。例如,采用冲压成型技术制造产品,相对于其他加工方式,能够节省材料、降低成本。

2 机械压力成型技术分类

2.1 机械锻造成型技术

机械锻造成型技术是一种利用金属材料受到压力作用而发生塑性变形的加工方法,通过将金属坯料放在模具之间,施加高压力使金属坯料产生塑性变形,从而制造出所需的工件形状和尺寸的过程。在机械锻造成型技术中,通常采用各种类型的压力机或锻压机来施加压力[3]。机械锻造成型技术通常适用于大批量生产高强度、高耐磨性和高耐蚀性的零件和工件,例如汽车发动机、飞机零件、钢轨、锻件等。

机械锻造成型技术是制造业中非常重要的加工方法之一,具有以下应用特点:适用于制造高强度、高耐磨性和高耐蚀性的零件和工件、适用于大批量生产、制造精度高、能够减少材料浪费、生产过程中环保。

2.2 机械冲压成型技术

机械冲压成型技术是一种将金属板材或带材放在冲压模具上,通过冲压机械施加压力对金属进行加工的方法。冲压工艺通常包括剪切、冲孔、弯曲、成形和拉伸等操作[4],以将板材或带材加工成所需的形状和尺寸,从而制造出各种金属制品,如汽车零部件、电器外壳、家用电器、家具等。由于机械冲压成型技术在工业制造中应用广泛。机械冲压成型技术具有以下应用特点:适用于生产大批量的金属制品、制造精度高、成本低、效率高、灵活性好、工艺适应性强、生产效率高。

2.3 机械轧制成型技术

机械轧制成型技术是一种将金属材料通过轧制机械设备进行加工的方法。该方法将金属坯料放在轧机中,经过多次轧制和压缩,使其形成所需的形状和尺寸。通常情况下,机械轧制成型技术适用于生产各种金属板、带、管等产品,以满足工业、建筑、航空航天等领域的需要。由于机械轧制成型技术具有高效、高精度、低成本和大批量生产等特点,因此在工业制造中应用广泛。

机械轧制成型技术具有以下应用特点,目前机械轧制成型技术逐步实现轻量化和高强度发展,已经成为机械轧制成型技术发展的重要方向之一,广泛应用于工业制造和建筑领域。

1)适用于生产大批量的金属制品。机械轧制成型技术可以通过自动化生产线实现连续、高效的生产过程,从而适用于生产大批量的金属制品。

2)制造精度高。机械轧制成型技术可以通过轧辊的设计和制造来控制轧制过程中的变形和变形分布,从而实现高精度的金属制品制造。

3)成本低。相对于其他金属加工技术,机械轧制成型技术具有较低的生产成本,可以减少原材料的浪费、提高生产效率和降低人工成本。

4)工艺适应性强。机械轧制成型技术适用于各种类型的金属,如钢、铝、铜等,可以通过调整工艺参数来实现各种不同形状和尺寸的金属制品的制造。

5)生产效率高。机械轧制成型技术具有高效的生产速度和自动化程度,可以显著提高生产效率和生产能力,满足大规模生产的需求。

3 机械压力成型技术应用范围

机械压力成型技术是一种广泛应用于制造业的技术,各领域应用广泛。

3.1 汽车制造领域

机械压力成型技术在汽车制造领域应用广泛,例如汽车车身、发动机等零部件的制造。汽车零部件的制造通常采用数控冲床、数控弯曲机、数控钣金加工中心等机械压力成型设备,以保证高精度和高效率的生产。

3.2 电子制造领域

机械压力成型技术在电子制造领域中应用广泛,例如印刷电路板(PCB)和电子设备外壳的制造。印刷电路板通常采用压合工艺制造,电子设备外壳通常采用冲压工艺制造。

3.3 金属制品制造领域

机械压力成型技术在金属制品制造领域中应用广泛,例如钢铁制品、铜制品和铝制品的制造。金属制品的制造通常采用冲压、挤压、拉伸等工艺,以制造出各种形状和规格的金属制品。

3.4 家电制造领域

机械压力成型技术在家电制造领域中应用广泛,例如电冰箱、洗衣机、空调等家用电器的制造。家电制造通常采用数控冲压机、数控弯曲机、冲压机等机械压力成型设备,以提高生产效率和制造精度。

3.5 塑料制品制造领域

机械压力成型技术在塑料制品制造领域中应用广泛,例如塑料盒、塑料桶、塑料管等塑料制品的制造。塑料制品的制造通常采用注塑、挤压等工艺,以制造出各种形状和规格的塑料制品。

4 机械压力成型技术质量控制方法

机械压力成型技术的质量控制包括原材料质量控制、加工工艺控制、模具设计与制造质量控制、检测与测试控制、设备维护保养控制和质量管理控制等方面。

4.1 原材料质量控制

在机械压力成型过程中,保证原材料的化学成分、物理性能、几何尺寸等符合制造要求,防止因原材料问题导致的产品质量问题,为了确保原材料的质量,需要建立完善的原材料检验制度,采用科学的检测方法和工艺控制手段来进行质量控制,确保生产出高质量的成品。

4.1.1 原材料的化学成分控制

原材料的化学成分应符合生产工艺的要求,特别是对关键元素的含量应严格控制。可以通过检测原材料的化学成分来实现,如采用化学分析、光谱分析等方法。

4.1.2 原材料的力学性能控制

机械成型工艺需要原材料具有一定的力学性能,如强度、韧性等。为了确保成品质量,需要对原材料的力学性能进行测试和控制。

4.1.3 原材料的外观质量控制

外观质量是影响成品质量的重要因素之一。对于原材料,需要检查其表面是否有明显的缺陷、裂纹等。

4.1.4 原材料的尺寸控制

原材料的尺寸对成品的尺寸和形状具有重要影响。需要对原材料的尺寸进行测量和控制,以确保成品的精度和一致性。

4.1.5 原材料的表面清洁度控制

原材料的表面应清洁,没有油污、灰尘等杂质,可以通过清洗、除油等方法来实现。

4.2 加工工艺控制

加工工艺控制是指通过对加工工艺参数的控制,使加工件达到预期的尺寸、形状、表面质量等要求的过程。加工工艺控制对于生产高质量的零部件和产品非常重要,可以保证产品的一致性和稳定性,减少生产成本和资源浪费。在生产过程中,控制加工过程中的温度、压力、速度、变形量等参数,保证产品成型过程中的质量稳定性。

4.3 模具设计与制造质量控制

模具是压力成型加工中必不可少的工具,它会对产品的形状、尺寸、表面质量等方面产生至关重要的影响。因此,模具设计与制造质量控制是保证产品质量的重要环节。对于冲压、挤压等需要使用模具的成型技术,需要控制模具的设计、制造质量,确保模具的精度和寿命符合制造要求。

4.4 检测与测试控制

检测与测试控制是指在生产过程中对产品进行检测和测试,以保证产品质量的过程。检测与测试控制可以通过检测和测试来识别和纠正产品的缺陷和问题,确保产品符合设计要求。对成型后的产品进行尺寸、外观、物理性能、化学成分等方面的检测与测试,确保产品符合制造要求,发现和纠正问题。

5 机械压力成型技术发展趋势

随着制造业的发展,机械压力成型技术也在不断创新和发展,未来应逐渐加强自动化、智能化加工技术的发展,逐步提高机械压力成型技术的加工精度和加工效率,还要加强材料的多样化、环保和节能、个性化定制等方面的提升。

5.1 自动化、智能化

随着自动化、智能化技术的不断发展,机械压力成型技术也在向自动化、智能化方向发展。例如,新型自动化冲压线、智能化挤压设备等,能够实现自动化操作、智能控制,提高生产效率和产品质量。

5.2 精度和效率的提高

制造业对于产品精度和效率的要求越来越高,机械压力成型技术也在不断提高其制造精度和效率,逐步研制数控冲压机、高速挤压机等,能够实现高精度、高效率的生产。

5.3 材料的多样化

随着新材料的不断出现,机械压力成型技术也需要适应新材料的加工需求。例如,复合材料、高强度钢、高温合金等,需要机械压力成型技术具备适应性和灵活性。

5.4 环保和节能

环保和节能已成为现代制造业的必然趋势,机械压力成型技术也在不断推出环保、节能的设备,如采用先进的液压系统、空气动力系统等,能够降低能耗、降低噪音、减少废气排放等。

5.5 个性化定制

随着消费需求的个性化、多样化,机械压力成型技术也需要满足定制化的需求,能够根据客户需求进行快速定制。