金屬加工工藝

金屬加工工藝(gōngyì)制作(zhìzuò)人：共五十二頁(yè)汽車(chē)(qìchē)材料的組成共五十二頁(yè)汽車(chē)中的金屬(jīnshǔ)零件共五十二頁(yè)汽車(chē)金屬零件加工(jiāgōng)工藝1金屬(jīnshǔ)鑄造2

塑性加工3

切削加工4金屬焊接

5熱處理6表面處理共五十二頁(yè)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：①金屬材料幾乎都是具有晶格結(jié)構(gòu)的固體。②金屬材料是電與熱的良導(dǎo)體。③金屬材料表面具有金屬所特有的色彩與光澤④金屬材料具有良好的展延性。

⑤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，以改善金屬的性能。

⑥除了貴金屬之外，幾乎所有金屬曲化學(xué)性能都較為(jiàowéi)活潑，易于氧化而生銹。1金屬材料的特性(tèxìng)共五十二頁(yè)

鑄造是

將熔融態(tài)金屬澆入鑄型后，冷卻(lěngquè)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、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造。在汽車(chē)制造過(guò)程中，采用鑄鐵制成毛坯的零件很多，約占全車(chē)重量10％左右，如氣缸體、變速器箱體、轉(zhuǎn)向器殼體、后橋殼體、制動(dòng)鼓、各種支架等。制造鑄鐵件通常采用砂型。1金屬(jīnshǔ)鑄造汽車(chē)壓鑄件共五十二頁(yè)

砂型的原料以砂子為主，并與粘結(jié)劑、水等混合而成。砂型材料必須具有一定的粘合強(qiáng)度，以便(yǐbiàn)被塑成所需的形狀并能抵御高溫鐵水的沖刷而不會(huì)崩塌。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(shāxíng)鑄造共五十二頁(yè)

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)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(jiāozhù)即可獲得鑄件。也稱(chēng)失蠟鑄造，是發(fā)展較快的一種精密鑄造方法。加熱脫臘

成型澆鑄

撒砂

制造臘模熔模鑄造共五十二頁(yè)金屬的塑性加工主要分為兩類(lèi)：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(biànhuà)。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塑性(sùxìng)加工共五十二頁(yè)

金屬塑性(sùxìng)加工分類(lèi)體積(tǐjī)成形板料成形軋制擠壓拉拔鍛造剪切脹形拉深彎曲共五十二頁(yè)沖壓(chòngyā)應(yīng)用

使板料經(jīng)分離或塑性變形而得到制件的工藝稱(chēng)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。冷沖壓或板料沖壓是使金屬板料在沖模(chòngmú)中承受壓力而被切離或成形的加工方法。采用冷沖壓加工的汽車(chē)零件有：發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼，制動(dòng)器底板，汽車(chē)車(chē)架以及大多數(shù)車(chē)身零件。共五十二頁(yè)擠壓(jǐyā)應(yīng)用

坯料在壓應(yīng)力作用(zuòyòng)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(chēng)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)品共五十二頁(yè)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(fāngfǎ)稱(chēng)為自由鍛。自由鍛a)完全鐓粗b)端面鐓粗

c)中間(zhōngjiān)鐓粗d)水壓機(jī)用球面板鐓粗共五十二頁(yè)模鍛精密鍛造模共五十二頁(yè)車(chē)架(chējià)液壓脹形機(jī)理(jīlǐ)示意圖部分零件脹形應(yīng)用共五十二頁(yè)3切削(qiēxiāo)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(chēng)為機(jī)床。

本節(jié)主要涉及到車(chē)削(chēxuē)，銑削，刨削，鏜削，電火花切割和氣割。共五十二頁(yè)車(chē)削(chēxuē)加工

車(chē)床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面（內(nèi)外(nèiwài)圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)面等）以及回轉(zhuǎn)體的端面。車(chē)床主要使用的刀具為各種車(chē)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(nèiwài)螺紋表面。共五十二頁(yè)銑削(xǐxuē)加工

銑床可以(kěyǐ)加工水平面、垂直面、T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。共五十二頁(yè)刨削(páoxuē)加工刨床的加工(jiāgōng)范圍很廣，主要用來(lái)加工(jiāgōng)平面、各種溝槽及成形表面等。共五十二頁(yè)鏜削加工(jiāgōng)

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?chē)?yán)格的孔系。除鏜孔(tánɡkǒnɡ)外，鏜床還可以完成鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，汽車(chē)箱體類(lèi)粗、精鏜孔等工作，大部分鏜床還具有銑削的功能。機(jī)夾式盲口鏜刀機(jī)夾式通口鏜刀可轉(zhuǎn)位式鏜刀共五十二頁(yè)電火花線切割加工(jiāgōng)

電火花加工是一種利用電火花放電時(shí)產(chǎn)生的腐蝕(fǔshí)現(xiàn)象對(duì)材料進(jìn)行加工的方法。電火花線切割加工是指在工具電極(電極絲)和工件間施加脈沖電壓,使電壓擊穿間隙產(chǎn)生火花放電的一種加工方式。

共五十二頁(yè)

氣割是利用可燃?xì)怏w與氧氣混合燃燒的火焰熱能將工件切割處預(yù)熱到一定溫度(wēndù)后，噴出高速切割氧流，使金屬劇烈氧化并放出熱量，利用切割氧流把熔化狀態(tài)的金屬氧化物吹掉，而實(shí)現(xiàn)切割的方法。金屬的氣割過(guò)程實(shí)質(zhì)是鐵在純氧中的燃燒過(guò)程，而不是熔化過(guò)程。氣割(qìgē)共五十二頁(yè)

焊接作為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中一種必要的工藝方法，在汽車(chē)制造中有廣泛的應(yīng)用。汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、車(chē)橋、車(chē)架、車(chē)身、車(chē)廂六大總成都離不開(kāi)焊接技術(shù)的應(yīng)用。在汽車(chē)零部件的制造中，點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、焊條電弧焊、二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊、氬弧焊、氣焊、釬焊、摩擦焊、電子束焊和激光焊等各種焊接方法中，由于點(diǎn)焊、氣體保護(hù)焊、釬焊具有生產(chǎn)量大，自動(dòng)化程度高，高速、低耗、焊接變形小、易操作等的特點(diǎn)，所以對(duì)汽車(chē)車(chē)身薄板覆蓋零部件特別適合。因此，在汽車(chē)生產(chǎn)中應(yīng)用最多。在投資費(fèi)用中點(diǎn)焊約占75%，其他焊接方法只占25%。本節(jié)主要(zhǔyào)介紹焊條電弧焊，電阻焊，氣體保護(hù)焊和激光焊在汽車(chē)中的應(yīng)用。4

金屬(jīnshǔ)焊接共五十二頁(yè)焊接是一種永久性連接(liánjiē)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，借助于金屬原子的結(jié)合與擴(kuò)散作用，是分離的金屬材料牢固地連接(liánjiē)起來(lái)。

按焊接過(guò)程的特點(diǎn)分：熔化焊、壓力(yālì)焊、釬焊三大類(lèi)1熔化焊通過(guò)加熱，使被焊金屬自身熔化而相互連接，也稱(chēng)為自身焊2壓力焊在加熱的同時(shí)加壓，使被焊金屬相互連接3焊料焊通過(guò)加熱，利用焊接材料將被焊金屬相互連接共五十二頁(yè)熔焊(rónɡhàn)主要(zhǔyào)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焊共五十二頁(yè)焊條電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法，它是利用電弧放電（俗稱(chēng)電弧燃燒）所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過(guò)程。

手工電弧焊必備(bìbèi)的焊接用具有焊接電纜、焊鉗、面罩，以及鋼絲刷、尖頭手錘和扁鏨子等。焊鉗(hànqián)和面罩焊接示意圖電弧焊共五十二頁(yè)（一）焊條(hàntiáo)手工電弧焊使用的焊條由焊芯和藥皮組成(zǔchénɡ)，如下圖所示。

a.焊芯焊芯是焊接專(zhuān)用的金屬絲，是組成焊縫金屬的主要材料。焊接時(shí)焊芯的作用是：一是導(dǎo)電，產(chǎn)生電?。欢侨刍笞鳛樘畛浣饘?，與熔化的母材一起形成焊縫。

b.藥皮焊條藥皮由礦石粉和鐵合金粉等原料按一定比例配制而成。藥皮的作用是保證焊接電弧的穩(wěn)定燃燒，防止空氣進(jìn)入焊接熔池，添加合金元素，保證焊縫具有良好的力學(xué)性能。共五十二頁(yè)（二）焊縫空間位置(wèizhi)

按焊縫在空間位置的不同，可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊四種。

(a)平焊；(b)立焊；(c)橫焊；(d)仰焊a.在焊接前清理焊接表面，以免影響電弧引燃和焊縫的質(zhì)量。

b.準(zhǔn)備好接頭形式。坡口的作用是使焊條、焊絲能直接伸入坡口底部以保證(bǎozhèng)焊透，并有利于脫渣和便于焊條在坡口內(nèi)作必要的擺動(dòng)，以獲得良好的熔合。

（三）手工電弧焊的基本工藝共五十二頁(yè)（四）焊接參數(shù)

為了保證焊接質(zhì)量(zhìliàng)和提高生產(chǎn)率，必須正確選擇焊接參數(shù)。焊條電弧焊的焊接參數(shù)包括焊條直徑、焊接電流及焊接速度等。

焊條直徑主要根據(jù)焊件厚度來(lái)選擇。焊接厚板時(shí)應(yīng)選較粗的焊條。焊縫(hànfénɡ)圖坡口形式共五十二頁(yè)電阻焊是將被焊工件壓緊于兩電極之間，并施以電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)將其加熱到熔化或塑性狀態(tài)，使之形成金屬結(jié)合的一種方法。電阻焊包括點(diǎn)焊、縫焊、對(duì)焊三種，其中(qízhōng)點(diǎn)焊和對(duì)焊在汽車(chē)工業(yè)中大量使用。

a．點(diǎn)焊電阻(diànzǔ)焊共五十二頁(yè)

點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩柱狀電極之間，利用電阻熱熔化母材金屬，形成焊點(diǎn)的電阻焊方法。點(diǎn)焊主要用于薄板焊接。

b．對(duì)焊

對(duì)焊是利用電阻熱將兩工件沿整個(gè)端面同時(shí)焊接起來(lái)(qǐlái)的一類(lèi)電阻焊方法。對(duì)焊的生產(chǎn)率高、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因而獲得廣泛應(yīng)用。

1）環(huán)形工件的對(duì)焊例如汽車(chē)輪輞和自行車(chē)、摩托車(chē)輪圈的對(duì)焊、各種鏈環(huán)(liànhuán)的對(duì)焊等。2）部件的組焊例如汽車(chē)方向軸外殼和后橋殼體的對(duì)焊，各種連桿、拉桿的對(duì)焊，以及特殊零件的對(duì)焊等。3）異種金屬的對(duì)焊例如刀具的工作部分（高速鋼）與尾部（中碳鋼）的對(duì)焊，內(nèi)燃機(jī)排氣閥的頭部（耐熱鋼）與尾部（結(jié)構(gòu)鋼）的對(duì)焊，鋁銅導(dǎo)電接頭的對(duì)焊等。電阻焊的應(yīng)用范圍：共五十二頁(yè)

氣體保護(hù)焊是利用具有一定性質(zhì)(xìngzhì)的氣流排除電弧周?chē)目諝?，從而達(dá)到保護(hù)金屬熔池的電弧焊方法。常用的保護(hù)氣體有CO2和Ar

氣。

氣體(qìtǐ)保護(hù)焊CO2保護(hù)焊是由送絲機(jī)構(gòu)自動(dòng)將光焊絲向熔池送進(jìn)，CO2由噴嘴不斷噴出，形成一個(gè)保護(hù)區(qū)，代替焊條藥皮和焊劑來(lái)保證焊縫質(zhì)量。a．二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊共五十二頁(yè)

b.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)電極和熔化金屬不受空氣的有害作用(zuòyòng)。因此能有效地保證焊接質(zhì)量，氬弧焊適合于不銹鋼和有色金屬材料的焊接。氬弧焊按照電極的不同分為熔化極氬弧焊和非熔化極氬弧焊兩種。

b)非熔化(rónghuà)極氬弧焊a)熔化極氬弧焊共五十二頁(yè)

2000

年美國(guó)三大汽車(chē)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)年全世界使用的激光焊接機(jī)700多臺(tái)。激光拼焊是采用激光能源，將若干不同材質(zhì)、不同厚度、不同涂層的鋼材、不銹鋼材、鋁合金材等進(jìn)行自動(dòng)拼合和焊接而形成一塊整體板材(bǎncái)、型材、夾芯板等。CO2激光(jīguāng)焊接機(jī)器人NdYAG激光焊接機(jī)器人激光焊接法共五十二頁(yè)共五十二頁(yè)激光(jīguāng)拼焊技術(shù)激光拼焊的目的：為了降低車(chē)身重量，根據(jù)車(chē)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)激光裁剪和拼焊技術(shù)完成車(chē)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(shùliàng)；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、厚度和性能的鋼板，減少車(chē)身重量；降低制造成本；提高尺寸精度；提高車(chē)身結(jié)構(gòu)剛度和安全性。激光拼焊應(yīng)用共五十二頁(yè)（1）車(chē)身頂蓋與側(cè)圍激光(jīguāng)釬焊激光(jīguāng)釬焊：車(chē)頂、頭部、尾部共五十二頁(yè)（2）激光(jīguāng)拼焊鋼板

可將不同厚度和具有不同表面(biǎomiàn)涂鍍層的金屬板焊在一起，然后再進(jìn)行沖壓，這樣制成的面板結(jié)構(gòu)能達(dá)到最合理的金屬組合。

汽車(chē)底盤(pán)（1985年AUDI）、車(chē)門(mén)(1986年豐田)！車(chē)身側(cè)框架、車(chē)門(mén)內(nèi)板、擋風(fēng)玻璃窗框、輪罩板、底板、中間支柱等。（3）汽車(chē)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）、變速箱雙聯(lián)齒輪、減振器儲(chǔ)油缸筒體、濾清器、車(chē)門(mén)鉸鏈等。共五十二頁(yè)邁騰車(chē)身激光拼接(pīnjiē)技術(shù)共五十二頁(yè)5熱處理

熱處理是在一定(yīdìng)的條件下，給金屬一定(yīdìng)的加熱與冷卻，使金屬獲得一定(yīdìng)的機(jī)械性能或化學(xué)性能的工藝方法。主要分為普通熱處理和化學(xué)熱處理兩大類(lèi)。

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b.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d.提高表面耐磨、耐蝕性能共五十二頁(yè)普通熱處理主要包括：a退火b正火c淬火(cuìhuǒ)d回火普通(pǔtōng)熱處理共五十二頁(yè)b、退火(tuìhuǒ)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)的過(guò)程叫退火。由于加熱溫度和冷卻速度不同(bùtónɡ)，退火處理對(duì)改變金屬組織和性能的作用也不同(bùtónɡ)。a、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)間保溫后，在水、油或鹽水中急速冷卻的操作過(guò)程叫淬火。以此使工件的表面得到很高的硬度，內(nèi)部卻保持原來(lái)的韌性。共五十二頁(yè)常用退火(tuìhuǒ)方法

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、

改善切削加工性、提高韌性和塑性、消除內(nèi)應(yīng)力。

球化退火

主要用于刀具和冷卻模具的鍛造毛坯，效果同上，為淬火處理作組織準(zhǔn)備。消除加工硬化的退火

主要用于消除工件(gōngjiàn)經(jīng)冷拔、冷彎燈產(chǎn)生的硬化現(xiàn)象。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，以及精密零件表面加工時(shí)留下的加工應(yīng)力。共五十二頁(yè)c、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(lěngquè)，完全退火是工件隨爐冷卻(lěngquè)。正火的目的主要是細(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。d、回火(huíhuǒ)把淬火的零件加熱到723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。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、防止使用中變形。共五十二頁(yè)a、滲碳(shèntàn)

鋼件在滲碳介質(zhì)中加熱(jiārè)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。目的是為了提高表面硬度、耐磨性及提高接觸疲勞強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度。c、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、氰化鈉有劇毒）成本高。b、氮化

氮化是把放在含氮原子的介質(zhì)中，加熱到500-600℃，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，提高疲勞強(qiáng)度，提高抗腐蝕能力?；瘜W(xué)熱處理共五十二頁(yè)6表面(biǎomiàn)加工

隨著汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)抵御外界環(huán)境作用能力和汽車(chē)長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性、耐腐蝕性以及汽車(chē)的外觀提出了越來(lái)越高的要求。汽車(chē)損壞主要有事故損壞、磨損損壞、腐蝕損壞等三種形式，汽車(chē)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(chē)的外觀，還直接影響汽車(chē)的使用壽命，事故的發(fā)生以及材料和能源的浪費(fèi)，因此，需要對(duì)其進(jìn)行(jìnxíng)表面加工。共五十二頁(yè)

電鍍和陽(yáng)極氧化電化學(xué)處理磷化、鈍化、發(fā)黑等

化學(xué)處理熱浸鍍、熱噴涂、熱燙印、化學(xué)熱處理等

熱處理蒸發(fā)鍍、