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精密鍛造是指零件鍛造成形后，只需少量加工或不再加工就符合零件要求的成形技術(shù)。精密鍛造是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，也是汽車(chē)、礦山、能源、建筑、航空、航天、兵器等行業(yè)中應用廣泛的零件制造工藝。精密鍛造不僅節約材料、能源，減少加工工序和設備，而且顯著(zhù)提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，從而提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭能力。

工藝介紹

能夠成形大型復雜結構鍛件是反映一個(gè)國家工業(yè)科技水平和綜合國力的重要體現。航空、航天、能源等重要制造領(lǐng)域所使用的主要結構鍛件材料大多以高溫合金、鈦合金和高強度合金鋼等為主，這些材料在飛行器和燃氣輪機中大量成功應用，對提高發(fā)動(dòng)機的推重比，提升飛行器速度，提高燃氣輪機工作效率起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

隨著(zhù)我國經(jīng)濟和國防事業(yè)的飛躍發(fā)展，大型復雜鍛件的需求量激增，如飛機的整體框、發(fā)動(dòng)機的整體葉盤(pán)、燃氣輪機和氣輪機的大型葉片及大型盤(pán)等，很多鍛件的投影面積達到 3m2以上。然而，鈦合金和高溫合金既是價(jià)格昂貴的金屬材料，又是難加工、難變形的特殊材料。

一方面，這類(lèi)材料的機械加工性能特別差；另一方面，由于材料變形抗力大，變形溫度高，變形的溫度范圍狹窄，一般只能先鍛成粗鍛件再進(jìn)行機械加工，因此導致了過(guò)高制造成本，從而在一定程度上限制和影響了材料的使用。然而，以熱模鍛造和等溫鍛造為代表的熱精密鍛造技術(shù)的出現為解決鈦合金、高溫合金等難變形材料的近凈成形鍛造開(kāi)創(chuàng )了一條重要的途徑，為大型復雜鍛件的生產(chǎn)提供了新的手段。

工藝方法

目前已應用于生產(chǎn)的精密鍛造工藝很多。按成形溫度不同可以分為熱精鍛、冷精鍛、溫精鍛、復合精鍛、等溫精鍛等 。

熱精鍛工藝

鍛造溫度在再結晶溫度之上的精密鍛造工藝稱(chēng)為熱精鍛。熱精鍛材料變形抗力低、塑性好，容易成形比較復雜的工件，但是因強烈氧化作用，工件表面質(zhì)量和尺寸精度較低。熱精鍛常用的工藝方法為閉式模鍛。

冷精鍛工藝

冷精鍛是在室溫下進(jìn)行的精密鍛造工藝。冷精鍛工藝具有如下特點(diǎn)：工件形狀和尺寸較易控制，避免高溫帶來(lái)的誤差；工件強度和精度高，表面質(zhì)量好。冷鍛成形過(guò)程巾，工件塑性差、變形抗力大，對模具和設備要求商，而且很難成形結構復雜的零件。

溫精鍛工藝

溫精鍛是在再結晶溫度之下某個(gè)適合的溫度下進(jìn)行的精密鍛造工藝。溫鍛精密成形技術(shù)既突破冷鍛成形中變形抗力大、零件形狀不能太復雜、需增加中間熱處理和表面處理工步的局限性，又克服了熱鍛中因強烈氧化作用而降低表面質(zhì)量和尺寸精度的問(wèn)題。它同時(shí)具有冷鍛和熱鍛的優(yōu)點(diǎn)，克服了二者的缺點(diǎn)。

復合精鍛工藝

隨著(zhù)精鍛工件的日趨復雜以及精度要求提高，單純的冷、溫、熱鍛工藝已不能滿(mǎn)足要求。復合精鍛工藝將冷、溢、熱鍛工藝進(jìn)行縫合共同完成一個(gè)工件的鍛造，能發(fā)揮冷、溫、熱鍛的優(yōu)點(diǎn)，摒棄冷、溫、熱鍛的缺點(diǎn)。

等溫精鍛工藝

等溫精鍛是指坯料在趨于恒定的溫度下模鍛成形。等溫模鍛常用于航空航天工業(yè)中的鈦合金、鋁合金、鎂合金等難變形材料的精密成形，近年來(lái)也用于汽車(chē)和機械工業(yè)有色金屬的精密成形。等溫鍛造主要應用于鍛造溫度較窄的金屬材料，尤其是對變形溫度非常敏感的鈦合金。

發(fā)展趨勢

隨著(zhù)制造業(yè)的發(fā)展，對精鍛成形零件的要求越來(lái)越高，也對精密鍛造工藝的研究和發(fā)展提出了更高的要求，目前精密鍛造工藝研究的主要方向有以下幾方面 。

（1）持續不斷的工藝革新。為了滿(mǎn)足成形零件的要求，降低生產(chǎn)成本，需要不斷的開(kāi)發(fā)成形精度高、模具壽命長(cháng) 、生產(chǎn)效率高的精密鍛造成形新工藝。

（2）復合工藝的開(kāi)發(fā)。隨著(zhù)成形零件工藝要求的不斷提高，單一的精密鍛造很難滿(mǎn)足要求，這就需要開(kāi)發(fā)復合成形工藝，將不同溫度或不同工藝方法的鍛造工藝結合起來(lái)，取長(cháng)補短共同完成一個(gè)零件的加工制造。也可以將精密鍛造工藝與其它精密成形工藝如精密鑄造、精密焊接等工藝進(jìn)行組合，提高精密成形工藝的應用范圍和加工能力。

（3）基于知識的工藝設計。隨著(zhù)精密鍛造工藝的不斷發(fā)展，工藝設計日趨復雜，為了提高工藝設計的可靠性和高效性，開(kāi)發(fā)基于知識的專(zhuān)家系統是未來(lái)精密鍛造工藝設計的重要研究方向。

精密鍛造設備

為了滿(mǎn)足精密鍛造工藝的要求，精密鍛造設備需要具備如下特點(diǎn) 。

1)具有較好的剛性，使變形過(guò)程中機器本身的變形較小，保證鍛造工件的尺寸精度。

2)具有精密的導向機構，保證模具的合模精度 。

3)具有多缸的動(dòng)作能力，實(shí)現精密鍛造多個(gè)模具運動(dòng)的要求。

4)具有生產(chǎn)工序的自動(dòng)監控和檢測功能等。

對于熱精密鍛造常用的設備包括高能螺旋壓力機、電液錘、熱模鍛壓力機等，冷精密鍛造成形常用的設備包括冷鍛壓力機、冷擠壓機、冷鐓機、冷擺輾機等。我國早期采購精密鍛造設備主要有 2 個(gè)途徑：從國外知名的公司例如瑞士 Hatebur 公司、英國 Hewelco 公司、意大利 SACMA 公司 、日本小松公司、德國舒勒公司、美國 National 公司等進(jìn)口精鍛設備或生產(chǎn)線(xiàn)；對國內的通用鍛造設備進(jìn)行改造 。

由于進(jìn)口設備價(jià)格昂貴，而改造設備其精度和可靠性較差，因此迫切需要研究和開(kāi)發(fā)國產(chǎn)的精密鍛造設備，近年來(lái)國產(chǎn)精密鍛造設備獲得很大發(fā)展，其中北京機電研究所、濟南第二機床廠(chǎng)、上海鍛壓機床廠(chǎng)、天津鍛壓機床廠(chǎng)、青島鍛壓機床廠(chǎng)等研究單位和企業(yè)，成功研制和開(kāi)發(fā)了系列精密鍛造設備，并已投入工程應用。

工藝優(yōu)化

無(wú)論是正向模擬還是反向模擬，都可歸結為利用數值模擬技術(shù)進(jìn)行設計結果驗證的試錯法 。其基本思路仍與傳統的試錯法一樣，只不過(guò)所用的驗證手段不同，對不合理設計的修改還需要由設計者根據經(jīng)驗提出，設計過(guò)程的自動(dòng)化程度還很低。

為了提高精密鍛造工藝和模具設計的效率和可靠性，近年來(lái)國內外學(xué)者對精密鍛造過(guò)程工藝與模具的優(yōu)化設計進(jìn)行了大量研究，并取得了較大進(jìn)展。精密鍛造過(guò)程工藝與模具的優(yōu)化設計，一般以工藝參數或模具的形狀為設計變量，以工件的形狀或物理性能為目標函數，以有限元法方法為目標函數的計算器 。

采用高效的優(yōu)化算法，實(shí)現工藝參數與模具形狀的自動(dòng)優(yōu)化。目前，常用到的優(yōu)化方法包括：基于梯度的靈敏度分析優(yōu)化算法，以及基于全局尋優(yōu)的遺傳算法。

來(lái)源：百度百科

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