精密成形技术是先进制造技术的重要组成部分，是提高产品性能与质量的关键技术，近些年来，各种精成形技术发展迅速。热塑性精密成形技术是精密成形技术的重用组成部分。它不但可缩短产品制造周期、降低成本、减轻重量，更重要的是可以保留锻件优良的锻后组织、提高零件最终尺寸精度和粗糙度，极大提高产品的安全可靠性与寿命。此外，还可以大大提高材料利用率，有效地节能节材，并且可以改善生产条件，减少各种污染源。因此，热塑性精成形技术己成为机械零件加工极为重要又极有前途的新方法之一。在各种精成形少无切屑加工工艺过程中，严格的坯料体积精度和良好的表面质量是实现精密成形的前提。少无氧化加热技术未过关是各种精密锻造等热塑性精成形工艺不能大规模发展的重要原因，大型锻件常因加热质量不过关而影响其生产。高效少无氧化加热技术及热塑性成形过程中防氧化技术的研究，是实现精成形的关键配套技术。 目前，在锻造等热塑性成形生成过程中常采用快速加热和介质保护加热等方式来减少和防止坯料在加热过程中的氧化。其中采用气体保护介质是最为常用、也最有效的方法之一。按保护气氛的制备方式不同，主要有吸热式气氛、放热式气氛和氮基气氛等。氮基气氛由于具有安全、经济、适应性广等特点而被广泛应用，尤其是在热处理领域的应用已相当成熟。采用气体保护加热时，可有效减少和防止坯料在加热过程中所产生的氧化，但无法避免高温坯料在成形和冷却过程中发生氧化，因此，这对热塑性精成形极为不利。 我的导师宋玉泉教授多年来致力于金属热塑性精成形技术的研究，并已取得了系列性的成果，已有数项专利成果正在转化和实施中。针对热塑性精成形过程中的氧化问题，我导师首次提出了无氧化环境控制加工车间的大胆设想，既将热塑性精成形过程中的加热、成形和冷却等各阶段均在一气氛可调的密闭空间内进行，通过调整密闭空间内的气体成分，来有效地防止和减少坯料的氧化与脱碳。因此，本论文是我的导师关于连续局部塑性精成形研究方向的一个组成部分，是为热塑性精成形提供少无氧化成形环境的配套技术。 氮基气氛是以氮气为基本气体并加入适量的添加剂制备而成的一种合成保护气氛。因此，解决氮气源问题是应用氮基气氛的前提，选择最佳供氮方式，提供质优价廉的氮气是制备氮基气氛的一个基本技术经济条件。本论文选择先进的膜分离空分制氮作为少无氧化热塑性精成形氮基气氛的制氮设备。膜分离技术是20世纪60年代开始出现，80年代才开始逐渐成熟的一项新技术，由于具有设备机械结构简单、能耗低、可靠性高、寿命长、操作弹性大和易于自动控制和操作等优点，被认为是制氮设备中最先进的分离方法。本论文设计的膜分离制氮机主要包括气源和膜分离主机两部分。气源部分主要包括螺杆式空气压缩机、缓冲罐和冷冻式干燥机;膜主机由净化部分、压力控制部分、温度控制部分和浓度控制部分组成。 另外，工业氮中的微量氧将严重影响少无氧化保护效果，还需添加一些添加剂，来消除和抵消微量氧的作用。在这里我们采用高温木炭来与微量氧发生反应生成CO的方法来消除微量氧的影响，同时产生还原性氮基气氛添加剂CO。 应用氮基保护气氛实现少无氧化热塑性精成形时，需对成形空间内压力、温度、氧浓度等各参数进行实时检测并严格控制在一定的范围内。本论文设计了以微型计算机和单片机组成的主、从式环境检测系统，设计内容主要包括硬件电路和控制软件两部分。以ATMEL单片机为核心的多个从机(下位机)组成监控点，分布在成形空间现场的不同位置，主要负责对各项参数的实时检测，并通过控制相应的执行机构运行将各项参数控制在所要求的范围之内。工业控制用计算机作为主控制计算机(上位机)，位于距生产现场一定距离的控制室内，主要是对各监控站的工作状态进行监测与控制，并控制整个热塑性精成形工艺生产过程。由于在热塑性精成形吉林大学硕士研究生学位论文车间中震动和噪音较大，通讯环境恶劣，因此，主、从机之间的通讯选用RS一485通讯方式。 本论文设计的氮基气氛制备装置和环境检测系统已申报国家发明专利“氮基气氛保护的少无氧化加工技术”，它虽然可以应用于各种热加工的少无氧化保护，但是本论文所针对的是汽车连杆辊压塑性精成形工艺。