汽车零件的毛坯制造工艺基础知识课件.ppt
第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,本章要点,铸造工艺基础,锻造工艺基础,焊接工艺基础,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,第一节 铸造工艺基础,一、概述,铸造的概念 将熔化后的金属液浇注到铸型型腔中，待其凝固、冷却后，获得一定形状的零件或零件毛坯的材料成形方法，称为铸造。铸造获得的毛坯或零件称为铸件。铸件一般占汽车自重的20%左右，仅次于钢材用量，居第二位。,铸造的方法砂型铸造液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔，且形成铸型的原材料主要为型砂。特种铸造砂型铸造以外的各种铸造方法。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,铸造的特点及应用 成型方便，适应性强。生产成本低，较为经济。铸件材料组织性能差。铸造一般应用在制造汽车的箱体、壳体、支架类零件毛坯，如：发动机的气缸体、气缸盖、进（排）气歧管、曲轴、凸轮轴，变速箱壳体，底盘的后桥壳、杀车支架、刹车鼓、刹车盘。,二、砂型铸造的造型工艺砂型铸造的工艺过程,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,整模造型动画,造型材料 制造铸型用的材料称为造型材料，砂型铸造使用主要是型砂和芯砂，它们是由砂、粘结剂和附加物组成。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,造型材料应具备以下性能：可塑性型砂和芯砂在外力作用下要易于成形。足够的强度型砂和芯砂烘干后在外力作用下要不易破坏。耐火性型砂和芯砂在高温下要不易软化、烧结、粘附。透气性型砂和芯砂紧实后要易于通气。退让性型砂和芯砂在冷却时其体积可以被压缩。,模样与芯盒模样与芯盒是制造铸型和型芯的工具。模样形成铸件的外形，其外形相当于铸件的外部形状。型芯形成铸件的内腔形状，芯盒是制造型芯的工具。砂型铸造多用木材制造模样和芯盒。特种铸造用金属模、塑料模和其它模样。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,造型方法 按造型操作方法的不同，可分为：手工造型填砂、紧实、起模等主要有人工完成，操作灵活，生产率低，主要用于单件小批量生产。手工造型的具体方法有很多种：整模造型、三箱造型、刮板造型、假箱造型等。,三箱造型动画,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,机器造型填砂、紧实、起模等实现机械化，生产率高，投资大，主要用于批量生产。,砂型铸造需解决的工艺问题 浇注位置的选择铸件的主要加工面、大平面应朝 下，铸件薄壁 部分应放在下部。分型面的选择应尽量采用平面分型面，分型面数量尽量少，尽量 使铸件全部或大部分放在同一砂型中。拔模斜度及铸造圆角为起模方便，应使模样具有一定拔模斜度，模样越高，斜度值越小；内壁斜度比外壁 斜度大。为防止铸件在壁 的连接和拐角处产生应力和裂纹，铸件壁的连接和拐角部分应设计成 圆角。,三、特种铸造 特种铸造的特点 铸件精度高；力学性能好；生产率高；工人劳动条件好等。特种铸造的方法 金属型铸造将液态金属注入用金属制成的铸型中，以获得铸件的 方法。工艺特点：一型多铸，铸件精度高，力学性能好，但成本高，主要用 于大批大量生产铜、铝、镁等非铁合金铸件。工艺过程（见动画）。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,金属型铸造动画,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,熔模铸造将蜡料制成模样，在上面涂以若干层耐火涂料制成型壳，然后加热型壳，使模样熔化、流出，并焙烧成有一定强度的型壳，再经浇注，去壳而得到铸件的一种铸造方法。工艺特点：以熔化模样为起模方式。铸件精度高，是少无切削加工的方法之一。其设备简单，生产批量不受限制，主要用于大批、大量生产。其缺点是工艺过程复杂，生产周期长。工艺过程（见动画）。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,熔模铸造动画,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,压力铸造将熔融的金属在高压下，快速压入金属铸型的型腔中，并在压力下凝固，以得到铸件的一种铸造方法。工艺特点：在金属型铸造基础上增加了高速高压，以增强了金属流动性。多用于非铁合金（如铝、铜、镁等）精密铸件的批量生产。工艺过程（见动画）。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,离心铸造将熔融的金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下凝固成形，以得到铸件的一种铸造方法。工艺特点：组织紧密，铸件质量好。用于生产空心铸件。工艺过程（见动画）。,压力铸造动画,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,离心铸造动画,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,一、概述 锻造的概念 锻造是在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何形状，尺寸和质量的锻件加工方法。锻造的方法 自由锻、胎模锻、模锻、轧制、拉拔、挤压等。其中，自由锻和模锻是最常用的锻造方法。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,第二节 锻造工艺基础,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,锻造的特点及应用 能改善金属内部组织，提高金属的力学性能。除自由锻外具有较高的劳动生产率。节约金属材料。不能锻造外形和内腔复杂的工件。锻造一般应用在制造强度高，可靠性好的汽车零件毛坯，如：发动机的曲轴、凸轮轴、连杆，底盘的驱动轴、十字轴、前车轴、后车轴，转向系统的转向节、转向节臂。,二、自由锻 自由锻的定义 自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下抵砧面间各个 方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状、尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,自由锻设备 自由锻造的设备分为锻锤和液压机两大类。生产中使用的锻锤有空气锤和蒸汽-空气锤。液压机是以液体产生的静压力使坯料变形的，是生产大型锻件的唯一方式。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,空气锤,液压机,液压机,自由锻基本工序镦粗镦粗是使坯料横截面增大、高度减小的锻造工序，有整体镦 粗和局部镦粗两种。拔长拔长是与镦粗相反，是使坯料长度增加、横截面减小的锻造 工艺。冲孔在坯料上冲出透孔或盲孔的工序称为冲孔。自由锻特点及应用 自由锻造是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的，所以锻件精度低，加工余量大，劳动强度大，生产率也不高，因此它主要应用于锻件结构形状简单的单件、小批量生产。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,三、模锻 模锻的定义 在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛 内受压变形的锻造方法。模锻的特点及应用 生产率较高。锻件尺寸精确，加工余量小。可锻出形状复杂的锻件。材料利用率高。主要用于批量和大量生产中生产结构形状复杂的锻件。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,模锻加工零件,模锻加工零件,模锻设备 根据使用设备不同，模锻可分为锤上模锻和压力机模锻。前者使用的设备是锻压机，后者使用的设备是压力机。锤上模锻的工艺性好，为常用模锻方法。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,锻压机,锻压机,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,锻模,锻模 锻模是热模锻的工具。把锻模模膛制成与所需锻件凹凸相反的相应形状，并作合适的分型。将锻件坯料加热到金属的再结晶温度上的锻造温度范围内，放在锻模上，再利用锻造设备的压力将坯料锻造成带有飞边或极小飞边的锻件。,曲轴锻模,曲轴锻模,模锻工艺规程的制定 锤上模锻的工艺基本过程为：切断毛坯加热坯料模锻切除飞边校正锻件锻件热处理表面清理检验库存。其生产工艺规程包括：绘制模锻件图、确定模锻工步、锻件修整。绘制模锻件图,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,锻件图,锻件图,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,确定分模面,选择余量,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,确定模锻斜度,确定圆角,确定模锻工步,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,镦粗、预锻、终锻,镦粗、预锻、终锻,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,切边和冲孔,校正,热处理,清理,精压,锻件修整,四、其它锻压加工工艺挤压加工 挤压是通过对挤压模内的坯料施加强大压力，使它发生塑性变现而获得毛坯或零件的压力加工方法。挤压加工主要应用于生产各种轴对称形状的小零件。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,挤压示意图,挤压示意图,轧制加工 零件轧制工艺主要有辊锻、环形件轧制、热轧齿轮等。辊锻是使坯料通过装在一对辊轮上的扇形模块时，受挤压产生塑性变现的加工方法。由于轧制工艺便于实现机械化、自动化，生产率高；同时，轧制锻件更接近零件形状，节约金属。在汽车零件制造中应用越来越广。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,第三节 焊接工艺基础,一、概述焊接的概念 焊接是利用加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种方法。焊接的特点 下料阶段：化大为小、化复杂为简单；焊接阶段：拼小成大、拼简单成复杂。焊接方法的分类熔焊将待焊处的母体材料金属熔化以形成焊缝的焊接方法。,压焊焊接过程中必须对焊件施加压力，以完成焊接的方法。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,钎焊采用比母体材 料熔点低的金属材料作 钎料，将钎料熔化以填 充接头间隙，并连接母 体材料的焊件方法。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,二、几种典型焊接方法 焊条电弧焊概念：焊条电弧焊是以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金属，电弧在 焊条的端部和被焊工作表面之间燃烧以熔化焊条，达到焊接金属 的方法。特点及应用：焊条电弧焊设备简单、轻便，操作灵活。可以应用于维修 及装配中的短缝的焊接，特别是可以用于难以达到的部位的焊接。,焊条电弧焊示意图,电阻焊概念：电阻焊是利用电流通过焊件接触面所产生的电阻热将焊件局部加热到 高塑性或半熔化状态，并在压力作用下结晶凝固形成焊接接头的方法。特点及应用：易于实现自动化，生产率高；不需填充金属，焊接变形小；焊 接设备复杂，耗电量大。通常用于大批量生产。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,电阻焊机,气体保护焊概念：气体保护焊是利用气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧 焊称为汽体保护焊。用作保护气体的主要有氩气和二氧化碳气体。特点及应用：热量集中，焊接速度较快，焊件焊后变形小；有利于焊接 过程的机械化和自动化。通常用于焊接薄板。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,气体保护焊机,钎焊概念：钎焊是指用比母体材料熔点低的金属材料作为钎料，用液态钎料 润湿母体材料和填充工件接口间隙并使其与母体材料相互扩散的 焊接方法。特点及应用：加热温度低，焊件应力和变形小；焊件接头光滑平整；可同时 焊接多条焊缝，生产率高；焊接设备简单，投资少；焊接强度低。钎 焊不适于一般钢结构和重载、动载机件的焊接。主要用于制造精密仪 表、电气零部件、异种金属构件以及复杂薄板结构。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,钎焊示意图,钎焊机,第四节 冲压工艺基础,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,一、概述 冲压的概念 冲压工艺是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形基础上，在常温条件下利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。冲压工艺在汽车工业有着广泛的应用，是汽车车身制造中的关键技术。冲压的特点 操作简便，易实现机械化与自动化，生产率高。零件的尺寸精度是由模具保证的，一般不需要切削加工便可用于装配，所以质量稳定。,可以获得其他金属加工方法所不能或难以加工的、形状复杂的零件。一般不需加热毛坯，也不像切削加工那样需切除大量金属，所以它不但节能，而且材料利用率高。所用原材料为轧制板料或带料，在冲压过程中材料表面一般不受破坏，所以冲压零件的表面质量较好。冲压工序的分类 按变形性质分类:分离工序被加工材料在外力作用下产生变形，当作用在变形部分的相当应力达到了材料的抗剪强度，材料便产生剪裂而分离，从而形成一定形状和尺寸的零件。这些冲压工序统称分离工序，如剪裁、冲孔、落料、切口等。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,成形工序被加工材料在外力作用下，作用在变形部分的相当应力处于材料的屈服极限与强度极限之间，材料仅仅产生塑性变形，从而得到一定形状和尺寸的零件，这些冲压工序统称成形工序，如弯曲、拉深、成形等变形工序。按基本变形方式分类：冲裁使材料沿封闭或不封闭的轮廓剪裂而分离的冲压工序为冲裁，如冲孔、落料等。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,冲裁工序,弯曲将材料弯成一定角度或形状的冲压工序称为弯曲，如压弯、卷边、扭曲等。拉深将平板毛坯拉成空心件，或将空心件的形状和尺寸用拉深模作进一步改变的冲压工序，称为拉深，有不变薄拉深和变薄拉深。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,弯曲工序,拉深工序,成形使材料产生局部变形，以改变零件或毛坯形状的冲压工序称为成形，如翻边、缩口等。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,成形工序,二、冲压设备及冲模 冲压设备 冲压工艺是在冲床或压力机上进行，冲床或压力机上配有专用的冲模工具。,冲床,冲模简单模在冲床或压力机滑块一次行程中只能完成一道工序的冲模。连续模在冲床或压力机滑块一次行程中，在同一冲模的不同部位同时完成两道以上工序的冲模。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,简单模,连续模,复合模在冲床或压力机滑块一次行程中，在冲模的同一部位同时完成两道以上工序的冲模。,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,复合模,第五节 汽车零件毛坯的选择,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,一、各种毛坯的特点 铸件 铸件适合一些要求耐磨、减振、承压、价廉以及形状复杂的零件毛坯，如：气缸体、气缸盖、活塞、活塞环、气缸套、进（排）气岐管等。铸造是汽车零件毛坯最常用的生产方式。锻压件 锻压件是汽车零件另一种常用毛坯，适合一些要求强度高、耐冲击、抗疲劳的重要汽车零件，如：连杆、凸轮轴、曲轴、齿轮等。焊接件 焊接件的特点是可以以小拼大，生产周期短，不需重型设备，但抗振性差，易变性。主要用在汽车车身覆盖件制造。,粉末冶金件 粉末冶金件是一种少无切削工艺，可获得表面光洁、尺寸精度高的零件。其成分可以任意调制，制成耐高温，承载高速的构件。但生产成本高，并受工艺限制，只能制成结构简单，尺寸不大的零件。二、汽车零件毛坯的选择 零件毛坯类型有铸、锻、焊、冲压、型材和板材等。确定毛坯时要考虑以下因素：零件的材料及其力学性能零件的形状和尺寸生产类型具体生产条件充分考虑利用新工艺、新技术,第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识,
