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国家标准计划《高强度钢强力旋压 工艺规范》由 TC74(全国锻压标准化技术委员会)归口上报及执行 ,主管部门为国家标准化管理委员会

主要起草单位 内蒙古航天红岗机械有限公司北京机电研究所中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所晋西工业集团有限责任公司

目录

基础信息

计划号
20180827-T-469
制修订
制订
项目周期
24个月
下达日期
2018-07-18
申报日期
2017-06-30
公示开始日期
2018-01-03
公示截止日期
2018-01-17
标准类别
基础
国际标准分类号
25.020
25 机械制造
25.020 制造成型过程
归口单位
全国锻压标准化技术委员会
执行单位
全国锻压标准化技术委员会
主管部门
国家标准化管理委员会

起草单位

目的意义

旋压技术是锻造工艺中的回转成形,属于近净成形,是一种先进的金属材料加工方法。

旋压加工分为普通旋压和强力旋压:普通旋压主要通过改变产品形状来实现工件成形,以居家产品为主,如灯罩、餐盘、各类金属饰品等;而强力旋压主要通过减薄产品壁厚来实现工件成形,主要应用于航空航天、兵器、化工、冶金等工业领域,且产品具有大型化、高精度、高强度的特点。

强力旋压技术非常适合用于成形薄壁回转体零件,强力旋压产品最薄壁厚可以达到0.3 mm,最长可达10 m,相对于卷焊零件,强力旋压产品尺寸精度高、产品性能优异,非常适合对产品有较高强度要求的场合使用;相比焊接工艺,强力旋压加工过程无任何烟尘排放,不产生工业三废,对环境、人员无影响,且加工过程平稳,无振动,绿色环保;强力旋压技术属于逐点成形方式,与冲压相比,其对设备能力要求较低,一般为50t左右的强力旋压设备,而其加工能力可达到1000t压机的水平,从而降低能耗;强力旋压产品的材料利用率多达90%以上,可以节省大量的原材料成本,节材效果显著。

因此,强力旋压技术是一种节能、节材、高效、优质、绿色环保的成形工艺,属于《中国制造2025》重点支持的先进基础工艺,也是我国“强基工程”中重点支持发展的先进基础制造工艺之一,属于《工业强基工程实施指南(2016-2020年)》提出的十大重点领域四基“一揽子”突破行动中(航空航天装备“一揽子”突破行动中的精密高效快速成形技术和节能与新能源汽车“一揽子”突破行动中的推广轻量化材料成形制造工艺、汽车件近净成形制造工艺等先进基础工艺)的首要任务,也属于《绿色制造工程实施指南(2016-2020年)》中提出的“实施基础制造工艺绿色化改造”发展方向,是一种优质的绿色制造技术。

同时,也符合国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中的“积极发展绿色制造、形成高效、节能、环保和可循环的新型制造工艺”重要发展方向,符合国家《绿色制造工程实施指南(2016-2020)》中基础制造工艺的绿色化改造,逐渐实现由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向高效、绿色制造的转变。

采用强力旋压加工的高强钢旋压件具有精确的外形、较高的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度,且只需经过简单的加工便可直接使用,产品质量水平较传统加工工艺有了质的提升,能够有效满足产品高强、轻质、高精度的要求,符合国家实现制造业由大到强的转变、质量为本的发展思路。

高强度钢强力旋压件主要应用于对产品性能有较高要求的航空航天、兵器等领域中的中程导弹发动机壳体、喷管壳体、防空导弹发动机壳体等,以及水电站水轮机组前端高压无缝钢管、高压气瓶不锈钢内胆等民用领域,且一般不允许有焊缝存在,对产品的重量也有较高要求。

随着国家军民技术的深度融合,强力旋压技术在民用领域不断拓展,逐渐在化工、医疗器械、汽车工业等领域得以应用,如钛合金强力旋压圆筒制备的湿法冶金阴极辊筒、强力旋压封头制备的核磁共振设备、汽车旋压轮毂、皮带轮等。

但是目前我国还没有关于强力旋压成形工艺方面的标准。

本标准对高强钢强力旋压的两项关键技术旋压工艺方案设计(包括旋压工艺流程设计,旋压毛坯、旋压模具设计,旋压设备的选择)和旋压工艺参数的确定(包括旋压间隙、进给、主轴转速等的确定)都有较为详尽的说明,具有较强的指导性和可操作性。

通过此标准的建立,进一步推进强力旋压技术在机械领域的发展与应用。

本课题目标是制定高强度钢强力旋压工艺设计方面的国家标准,以推动强力旋压技术在国内的广泛应用和水平提高,同时能够推动国内制造业的进步,并能为高强度钢的强力旋压技术领域提供技术支持。

本标准的研究、制定以及实施对我国锻造行业实现绿色、高效、节能、节材制造起到积极的推动作用。

本标准已列入《国家重点研发计划--国家质量基础的共性技术研究与应用--重要领域绿色制造关键共性标准研究--清洁高效制造工艺关键技术标准研究》(课题编号:2017YFF0207902)课题中,因此,本项目属于重大项目。

在航天支撑项目“15-5PH新材料应用研究”(61801060403)中研究了15-5PH材料的强力旋压工艺;在国防科工委消化吸收再创新科研项目“三旋轮旋压机拓展应用研究”中深入研究了高强钢的强力旋压工艺,本标准便是在这些研究成果的基础上形成的。

本标准是国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)中明确提出的“智能制造和装备升级标准化工程”中的绿色工艺及基础制造装备标准,也是《装备制造业标准化和质量提升规划》提出的,以及《促进装备制造业质量品牌提升专项行动指南》和《绿色制造标准体系建设指南》中大力发展的基础工艺标准,急需立项。

范围和主要技术内容

本标准规定了高强度钢产品强力旋压中工艺方案、工艺参数设计的一般方法。本标准适用于高强度钢筒形、锥形、复合结构旋压件的强力旋压工艺设计,也可作为铝合金、铜合金等材料强力旋压工艺的参考资料。本标准不适用于普通旋压工艺的设计,也不适用于任何热旋压工艺设计。 预研情况:2016年7月全国锻压标准化技术委员会六届六次会议暨七届一次会议决定,向国家标准化管理委员会提出制定国家标准《高强度钢强力旋压 工艺规范》的立项申请。会后,在全国锻压标准化技术委员会的组织下,成立了由内蒙古航天红岗机械有限公司、北京机电研究所、中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所、晋西工业集团有限责任公司等有关技术人员组成的《高强度钢强力旋压 工艺规范》标准起草工作组。工作组根据多年生产实践积累的经验和资料,确定了本标准的框架。工作组经过半年多的研制于2016年9月完成了标准大纲,撰写了推荐性国家标准项目建议书,并向国家标准化管理委员会提出制定国家标准《高强度钢强力旋压 工艺规范》的立项申请。

国内外简要情况说明

1. 国内外对该技术研究情况说明 美国、日本、德国等许多发达国家的旋压技术日臻完善,不论在设备设计与制造、理论与工艺研究、强力旋压技术的应用等方面都有很大的发展。如德国LEIFELD公司的ST56-75NC三轮强力旋压机可完成各种高精度薄壁筒形件多种曲母线的旋压。美国最大400t双轮立式强力旋压机可对任意合金筒形件进行加工,某些精密件收口壁厚公差可达±0.38 mm,表面粗糙度为Ra3.2 μm。日本东芝机械公司的高效率旋压机将液压仿形与数控相结合来热旋各种形状的高压气瓶。 我国的旋压技术始于六十年代初期,经过几十年的努力,在强力旋压技术设备和强力旋压工艺理论基础研究方面取得了较大进展,使得强力旋压技术的应用日益广泛,且目前强力旋压产品精度和性能都接近或达到了国际先进水平。但产品种类、设备能力、自动化程度、工艺理论研究方面仍有一定的差距。 本标准起草单位以内蒙古航天红岗机械有限公司是国内最早从事强力旋压技术研究的企业之一,于20世纪60年代完成了我国最早的双轮卧式强力旋压设备的制造,并应用于航天产品的研制。我国东方红一号卫星第三级助推器喷管壳体、我国最早的返回式卫星制动器喷管壳体、摩托罗拉铱星第三级EPKM发动机喷管壳体、长征一号发动机储液舱封头都是红岗公司通过强力旋压技术加工的,在强力旋压技术研究方面红岗公司在一直处于国内领先地位。近年来,红岗公司通过国家技术投资、自筹资金,购置了先进的强力旋压加工设备,具备直径2米以内的各种锥形、筒形、异形结构高强钢、超高强度钢、钛合金产品的强力旋压加工能力。特别是在高强钢强力旋压加工方面,红岗公司解决了小锥角零件强力旋压技术、筒形零件贴模强力旋压技术、台阶式锥筒强力旋压技术、异形结构零件强力旋压技术等旋压技术难题,并将产品成功应用于航天、冶金、医疗器械等行业,实现了航天技术与民用产业的深入融合,且高强度钢强力旋压工艺技术是稳定的。同时,红岗公司还和国内许多顶尖的强力旋压技术企业,如中航工业625所、兵器集团743厂、航天科技7414厂、长春工艺设备研究所等单位建立了良好的合作关系,在强力旋压产品研制、新技术应用方面都有着深入的合作。 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所等已研制出了较稳定可靠的多种类型的强力旋压机,在国内市场已有一定份额。 2. 项目与国际标准或国外先进标准采用程度的考虑 该标准项目属于我国自主研发制定的标准,没有对应的国际或国外标准,故未采标。 3. 与国内相关标准间的关系 经查无对应的国内标准。 4. 明确指出标准项目是否存在知识产权问题 本标准不涉及知识产权的问题。

国家级科研专项支撑

课题编号:2017YFF0207902 《国家重点研发计划--国家质量基础的共性技术研究与应用--重要领域绿色制造关键共性标准研究--清洁高效制造工艺关键技术标准研究》