金屬加工工藝

1、金屬加工工藝制作人：制作人：汽車材料的組成汽車材料的組成汽車中的金屬零件汽車中的金屬零件汽車汽車金屬金屬零件零件加工工藝加工工藝 1 1 金屬鑄造金屬鑄造 2 2 塑性塑性加工加工 3 3 切削切削加工加工 4 4 金屬金屬焊接焊接 5 5 熱處理熱處理 6 6 表面處理表面處理金屬材料是金屬及其合金的總禰。金屬的特性是由金屬結(jié)合鍵的性質(zhì)所決定的。金屬的特性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 金屬材料幾乎都是具有晶格結(jié)構(gòu)的固體。 金屬材料是電與熱的良導(dǎo)體。 金屬材料表面具有金屬所特有的色彩與光澤 金屬材料具有良好的展延性。 金屬可以制成金屬間化合物，可以與其他金屬或非金屬元素在熔融態(tài)下形成合金，以改善金屬的

2、性能。 除了貴金屬之外，幾乎所有金屬曲化學(xué)性能都較為活潑，易于氧化而生銹。1 1金屬材料的特性金屬材料的特性 將熔融態(tài)金屬澆入鑄型后，冷卻凝固成為具有一定形狀將熔融態(tài)金屬澆入鑄型后，冷卻凝固成為具有一定形狀鑄件的工藝方法。鑄造按鑄型所用材料及澆注方式分為砂型鑄造、鑄件的工藝方法。鑄造按鑄型所用材料及澆注方式分為砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造。造。1 1 金屬鑄造金屬鑄造汽車壓鑄件汽車壓鑄件砂型鑄造的生產(chǎn)工序主要包括：制模、配砂、造型、造芯、合型、熔煉、澆注、落砂、清理和檢驗(yàn)。砂型鑄造砂型鑄造 熔模鑄造熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，然后再模樣上涂耐火材料，經(jīng)

3、硬化之后，再將模樣熔化，排出型外，獲得無(wú)分型面的鑄型，澆注即可獲得鑄件。也稱失蠟鑄造，是發(fā)展較快的一種精密鑄造方法。加熱脫臘加熱脫臘 成型澆鑄成型澆鑄 撒撒砂砂 制造臘模制造臘模 熔模鑄造熔模鑄造 金屬的塑性加工主要分為兩類： 體積成形：坯料一般為棒材或扁坯，坯料經(jīng)受很大的塑性變形，坯料的形狀或橫截面以及表面積與體積之比發(fā)生顯著的變化。 板料成形：坯料是各種板材或用板材預(yù)先加工成的中間坯料，板材的形狀發(fā)生顯著變化，但其橫截面形狀基本上不變。2 2 塑性塑性加工加工修 邊切 斷剁 切剝 皮形 彎脹 彎輥 彎 金屬塑性加工分類金屬塑性加工分類體積成形板料成形 軋制 擠壓 拉拔 鍛造剪切脹形拉深彎曲

4、正 擠反 擠復(fù) 合擠實(shí)心空心沖壓沖壓應(yīng)用應(yīng)用 使板料經(jīng)分離或塑性變形而得到制件的工藝稱為沖壓。凡承受重載荷、工作條件惡劣的機(jī)器零件，如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、主軸、葉輪、重要齒輪、連桿等，通常均需采用鍛件毛坯，再經(jīng)切削加工制成。擠壓擠壓應(yīng)用應(yīng)用 坯料在壓應(yīng)力作用下從模具的孔口或縫隙擠出，使之橫截面積減小、長(zhǎng)度增加，成為所需制品的加工方法稱為擠壓。按擠壓溫度可分為冷擠、溫?cái)D、熱擠，適用于加工有色金屬和低碳鋼等金屬材料。冷擠壓產(chǎn)品自由鍛自由鍛 只用簡(jiǎn)單的通用性工具或在鍛造設(shè)備的上下砧間直接使坯料變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件，這種加工方法稱為自由鍛。自由鍛自由鍛模模鍛鍛精密鍛造模精密鍛造模車架液壓脹

5、形機(jī)理示意圖部分零件脹形應(yīng)用脹形應(yīng)用3 3 切削加工切削加工 制造尺寸、形狀、位置精度要求較高，表面粗糙度較細(xì)的零件，通常采用切削加工方法。金屬切削機(jī)床就是利用刀具對(duì)金屬毛坯進(jìn)行切削加工的設(shè)備，通常簡(jiǎn)稱為機(jī)床。 本節(jié)主要涉及到車削，銑削，刨削，鏜削，電火花切割和氣割。車削加工車削加工 車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)面等）以及回轉(zhuǎn)體的端面。車床主要使用的刀具為各種車刀，也可用鉆面等）以及回轉(zhuǎn)體的端面。車床主要使用的刀具為各種車刀，也可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、絞刀進(jìn)行孔加工，用絲錐、板牙加工內(nèi)外螺紋表面。頭、擴(kuò)孔鉆、絞刀

6、進(jìn)行孔加工，用絲錐、板牙加工內(nèi)外螺紋表面。銑削加工銑削加工 銑床可以加工水平面、垂直面、銑床可以加工水平面、垂直面、T T形槽、鍵槽、燕尾槽、螺紋、形槽、鍵槽、燕尾槽、螺紋、螺旋槽、分齒零件（齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸）以及成形面等。螺旋槽、分齒零件（齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸）以及成形面等。刨削加工刨削加工刨床的加工范圍很廣，主要用來(lái)加工平面、各種溝槽及成形表面等。刨床的加工范圍很廣，主要用來(lái)加工平面、各種溝槽及成形表面等。鏜鏜削加工削加工 鏜床主要用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別適鏜床主要用于加工尺寸較大、精度要求較高的孔，特別適用于加工分布在不同位置上，孔距精度、相互位置精度要求很用

7、于加工分布在不同位置上，孔距精度、相互位置精度要求很嚴(yán)格的孔系。除鏜孔外，鏜床還可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔嚴(yán)格的孔系。除鏜孔外，鏜床還可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，汽車箱體類粗、精鏜孔汽車箱體類粗、精鏜孔等工作，大部分鏜床還具有銑削的功能。等工作，大部分鏜床還具有銑削的功能。機(jī)夾式盲口鏜刀機(jī)夾式盲口鏜刀 機(jī)夾式通口鏜刀機(jī)夾式通口鏜刀 可轉(zhuǎn)位式鏜刀可轉(zhuǎn)位式鏜刀電火花線切割加工電火花線切割加工 電火花加工是一種利用電火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對(duì)材料進(jìn)電火花加工是一種利用電火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象對(duì)材料進(jìn)行加工的方法。行加工的方法。 電火花線切割加工是指在工具電極電火花線切割加工是指在工具電極( (電極絲電

8、極絲) )和工件間施加脈沖電和工件間施加脈沖電壓壓, ,使電壓擊穿間隙產(chǎn)生火花放電的一種加工方式。使電壓擊穿間隙產(chǎn)生火花放電的一種加工方式。 氣割氣割焊條電弧焊焊條電弧焊激光焊激光焊點(diǎn)焊、氣體保護(hù)焊、釬焊點(diǎn)焊、氣體保護(hù)焊、釬焊4 4 金屬金屬焊接焊接 焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。焊接焊接是一種永久性連接金屬材料的工藝方法。焊接過(guò)程的實(shí)質(zhì)是用加熱或加壓力等手段，借助于金屬原子過(guò)程的實(shí)質(zhì)是用加熱或加壓力等手段，借助于金屬原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用，是分離的金屬材料牢固地連接起來(lái)。的結(jié)合與擴(kuò)散作用，是分離的金屬材料牢固地連接起來(lái)。 按焊接過(guò)程的特點(diǎn)分：熔化焊、壓力焊、釬焊三大類按焊接過(guò)程的特點(diǎn)

9、分：熔化焊、壓力焊、釬焊三大類 1 熔化焊熔化焊通過(guò)加熱，使被焊金屬自身熔化而相互連接，通過(guò)加熱，使被焊金屬自身熔化而相互連接，也稱為自身焊也稱為自身焊 2 壓力焊壓力焊在加熱的同時(shí)加壓，使被焊金屬相互連接在加熱的同時(shí)加壓，使被焊金屬相互連接 3 焊料焊焊料焊通過(guò)加熱，利用焊接材料將被焊金屬相互連接通過(guò)加熱，利用焊接材料將被焊金屬相互連接熔焊主要焊接方法壓焊釬焊等離子弧焊氣焊電弧焊電渣焊電子束焊激光焊硬釬焊軟釬焊冷壓焊超聲波焊擴(kuò)散焊爆炸焊摩擦焊電阻焊焊條電弧焊埋弧焊氣體保護(hù)焊點(diǎn)焊縫焊對(duì)焊錫焊銅焊銀焊自動(dòng)半自動(dòng)氬弧焊co2焊焊接示意圖焊接示意圖電弧焊電弧焊（一）焊條（二二）焊縫空間位置）焊縫空間

10、位置（三）手工電弧焊的基本工藝（三）手工電弧焊的基本工藝（四四）焊接參數(shù)）焊接參數(shù)焊縫圖焊縫圖坡口形式坡口形式 a a點(diǎn)焊點(diǎn)焊電阻焊電阻焊b b 對(duì)焊對(duì)焊電阻焊的電阻焊的應(yīng)用范圍：應(yīng)用范圍：氣體保護(hù)氣體保護(hù)焊焊a a二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊 b b. . 氬弧焊氬弧焊 氬弧焊是以氬氣為保護(hù)氣體的電弧焊，氬氣是惰性氣體，可保護(hù)電氬弧焊是以氬氣為保護(hù)氣體的電弧焊，氬氣是惰性氣體，可保護(hù)電極和熔化金屬不受空氣的有害作用。極和熔化金屬不受空氣的有害作用。2000 年美國(guó)三大汽車公司已經(jīng)有50%的電阻點(diǎn)焊生產(chǎn)線被激光焊生產(chǎn)線所取代。2004年，大眾公司共有73臺(tái)激光焊接機(jī)，當(dāng)年全世界使用的激

11、光焊接機(jī)700多臺(tái)。CO2激光焊接機(jī)器人NdYAG激光焊接機(jī)器人激光焊接法激光焊接法激光拼焊技術(shù)激光拼焊技術(shù) 激光拼焊的目的：為了降低車身重量，根據(jù)車身不同部位激光拼焊的目的：為了降低車身重量，根據(jù)車身不同部位的性能要求，選擇鋼材等級(jí)和厚度不同的鋼板，通過(guò)激光的性能要求，選擇鋼材等級(jí)和厚度不同的鋼板，通過(guò)激光裁剪和拼焊技術(shù)完成車身某一部位的制造。裁剪和拼焊技術(shù)完成車身某一部位的制造。 激光拼焊的優(yōu)點(diǎn)：減少零件和模具數(shù)量；縮短設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)激光拼焊的優(yōu)點(diǎn)：減少零件和模具數(shù)量；縮短設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)周期；減少材料浪費(fèi)；最合理使用不同級(jí)別、厚度和性能周期；減少材料浪費(fèi)；最合理使用不同級(jí)別、厚度和性能的鋼板，減少

12、車身重量；降低制造成本；提高尺寸精度；的鋼板，減少車身重量；降低制造成本；提高尺寸精度；提高車身結(jié)構(gòu)剛度和安全性。提高車身結(jié)構(gòu)剛度和安全性。激光拼焊激光拼焊應(yīng)用應(yīng)用（1 1）車身頂蓋與側(cè)圍激光釬焊）車身頂蓋與側(cè)圍激光釬焊激光釬焊：車頂、頭部、尾部激光釬焊：車頂、頭部、尾部（2 2）激光拼焊鋼板）激光拼焊鋼板 可將可將不同厚度不同厚度和具有和具有不同表面涂鍍層不同表面涂鍍層的金屬板焊在一的金屬板焊在一起，然后起，然后再進(jìn)行沖壓再進(jìn)行沖壓，這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理，這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理的金屬組合。的金屬組合。 汽車底盤(pán)（汽車底盤(pán)（19851985年年AUDIAUDI）、車門）、車門

13、(1986(1986年豐田年豐田) )！ 車車身側(cè)框架、車門內(nèi)板、擋風(fēng)玻璃窗框、輪罩板、底板、中身側(cè)框架、車門內(nèi)板、擋風(fēng)玻璃窗框、輪罩板、底板、中間支柱等。間支柱等。（3 3）汽車零部件焊接）汽車零部件焊接 變速箱的齒輪焊接，激光焊接后的齒輪幾乎沒(méi)有焊接變速箱的齒輪焊接，激光焊接后的齒輪幾乎沒(méi)有焊接變形，不需要焊后熱處理，而且焊接速度大大提高。變形，不需要焊后熱處理，而且焊接速度大大提高。 尾氣排放系統(tǒng)（歧管、排氣管、消聲器等）、變速箱尾氣排放系統(tǒng)（歧管、排氣管、消聲器等）、變速箱雙聯(lián)齒輪、減振器儲(chǔ)油缸筒體、濾清器、車門鉸鏈等。雙聯(lián)齒輪、減振器儲(chǔ)油缸筒體、濾清器、車門鉸鏈等。邁騰車身激光拼接技

14、術(shù)邁騰車身激光拼接技術(shù) 5 5 熱處理熱處理 熱處理是在一定的條件下，給金屬一定的加熱與冷卻，熱處理是在一定的條件下，給金屬一定的加熱與冷卻，使金屬獲得一定的機(jī)械性能或化學(xué)性能的工藝方法。使金屬獲得一定的機(jī)械性能或化學(xué)性能的工藝方法。主要主要分為普通熱處理和化學(xué)熱處理兩大類。分為普通熱處理和化學(xué)熱處理兩大類。 金屬零件進(jìn)行熱處理的主要目的是：金屬零件進(jìn)行熱處理的主要目的是： a.提高硬度、強(qiáng)度及增加耐磨性提高硬度、強(qiáng)度及增加耐磨性 b.降低硬度，便于機(jī)械加工降低硬度，便于機(jī)械加工 c.消除加工過(guò)程中所引起的內(nèi)應(yīng)力消除加工過(guò)程中所引起的內(nèi)應(yīng)力 d.提高表面耐磨、耐蝕性能提高表面耐磨、耐蝕性能普通

15、熱處理主要包括普通熱處理主要包括： a 退火退火 b 正火正火 c 淬火淬火 d 回火回火普通熱處理普通熱處理b b、退火、退火 把工件加熱到一定溫度（稍高于臨界溫度），經(jīng)過(guò)一把工件加熱到一定溫度（稍高于臨界溫度），經(jīng)過(guò)一定時(shí)間保溫后，緩慢冷卻下來(lái)（一般隨爐冷卻定時(shí)間保溫后，緩慢冷卻下來(lái)（一般隨爐冷卻) )的過(guò)程的過(guò)程叫退火。叫退火。 由于加熱溫度和冷卻速度不同，退火處理對(duì)改變金屬由于加熱溫度和冷卻速度不同，退火處理對(duì)改變金屬組織和性能的作用也不同。組織和性能的作用也不同。a a、淬火、淬火 把工件加熱到一定溫度（臨界溫度以上），經(jīng)過(guò)一定時(shí)把工件加熱到一定溫度（臨界溫度以上），經(jīng)過(guò)一定時(shí)間保溫

16、后，在水、油或鹽水中急速冷卻的操作過(guò)程叫淬間保溫后，在水、油或鹽水中急速冷卻的操作過(guò)程叫淬火?；稹Ｒ源艘源耸故构ぜ谋砻娴玫胶芨叩挠捕?，內(nèi)部卻保持原工件的表面得到很高的硬度，內(nèi)部卻保持原來(lái)的韌性。來(lái)的韌性。常用退火方法常用退火方法 完全退火完全退火 主要是細(xì)化顆粒、消除或減少組織的不均勻性、降低溫度、主要是細(xì)化顆粒、消除或減少組織的不均勻性、降低溫度、 改善切削改善切削加工性、提高韌性和塑性、消除內(nèi)應(yīng)力。加工性、提高韌性和塑性、消除內(nèi)應(yīng)力。 球化退火球化退火 主要用于刀具和冷卻模具的鍛造毛坯，效果同上，為淬火處理作組織主要用于刀具和冷卻模具的鍛造毛坯，效果同上，為淬火處理作組織準(zhǔn)備。準(zhǔn)備。 消

17、除加工硬化的退火消除加工硬化的退火 主要用于消除工件經(jīng)冷拔、冷彎燈產(chǎn)生的硬化現(xiàn)象。主要用于消除工件經(jīng)冷拔、冷彎燈產(chǎn)生的硬化現(xiàn)象。 去應(yīng)力退火去應(yīng)力退火 主要用于消除鑄件、焊接件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以及精密零主要用于消除鑄件、焊接件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以及精密零件表面加工時(shí)留下的加工應(yīng)力。件表面加工時(shí)留下的加工應(yīng)力。c c、正火、正火 正火是退火的一種變態(tài)，正火與完全退火的區(qū)別是：正火正火是退火的一種變態(tài)，正火與完全退火的區(qū)別是：正火是使工件在空氣中冷卻，完全退火是工件隨爐冷卻。是使工件在空氣中冷卻，完全退火是工件隨爐冷卻。 正火的目的主要是細(xì)化晶粒、改善切削加工性、提高韌性正火的目

18、的主要是細(xì)化晶粒、改善切削加工性、提高韌性和強(qiáng)度、為最后的熱處理做好準(zhǔn)備和強(qiáng)度、為最后的熱處理做好準(zhǔn)備。d d、回火、回火 把淬火的零件加熱到把淬火的零件加熱到723723攝氏度以下某一溫度，經(jīng)過(guò)一定攝氏度以下某一溫度，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間保溫后，在油、水或空氣中冷卻的操作過(guò)程叫回火。時(shí)間保溫后，在油、水或空氣中冷卻的操作過(guò)程叫回火。 回火的目的是：消除或減少淬火零件的內(nèi)應(yīng)力、降低脆性、回火的目的是：消除或減少淬火零件的內(nèi)應(yīng)力、降低脆性、硬度、增加韌性、穩(wěn)定淬火后的工件尺寸、防止使用中變硬度、增加韌性、穩(wěn)定淬火后的工件尺寸、防止使用中變形。形。a、滲碳 鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱和保溫，使碳原子滲入表面，獲

19、得一定鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱和保溫，使碳原子滲入表面，獲得一定的表面含碳量和一定碳濃度梯度的工藝。目的的表面含碳量和一定碳濃度梯度的工藝。目的是為了是為了提高表面硬度、提高表面硬度、耐磨性及提高接觸疲勞強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。耐磨性及提高接觸疲勞強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。c、氰化、氰化 氰化氰化又叫碳氮共滲。時(shí)間短、效率高、但是所用氰鹽（氰化鉀、又叫碳氮共滲。時(shí)間短、效率高、但是所用氰鹽（氰化鉀、氰化鈉有劇毒）成本高。氰化鈉有劇毒）成本高。b、氮化、氮化 氮化是把放在含氮原子的介質(zhì)中，加熱到氮化是把放在含氮原子的介質(zhì)中，加熱到500-600500-600，使工件表，使工件表面增氮的一種化學(xué)熱處理。目的：提高硬度和耐磨性面增氮的一種化學(xué)熱處理。目的：提高硬度和耐磨性，提高疲勞強(qiáng)度提高疲勞強(qiáng)度，提高抗腐蝕能力提高抗腐蝕能力?；瘜W(xué)熱處理化學(xué)熱處理6 6 表面加工表面加工 隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)汽車抵御外界環(huán)境作用能力和汽車長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及汽車的外觀提出了越來(lái)越高的要求。汽車損壞主要有事故損壞、磨損損壞、腐蝕損壞等三種形式，汽車上所使用的材料主要以金屬材料為主，金屬材料普遍存在著腐蝕問(wèn)題。腐蝕不僅破壞汽車的外觀，還直接影響汽車的使用壽命，事故的發(fā)生以及材料和能源