機(jī)械零件加工的幾種常用工藝

沈陽機(jī)械零件加工的幾種常用工藝：

一、材料去除制造工藝（⑽m ＜0）

材料去除制造工藝是按一定的方式從工件上切除多余的材料，得到所需形狀、尺寸的零件。此類工藝要求工件表面有足夠的多余材料。在材料的去除過程中，工件逐漸逼近理想零件的形狀和尺寸。原材料或毛坯與零h的形狀、尺寸相差越大，去除的材料就越多，材料損耗就越大，加工過程消耗的能源也越多。有時(shí)損耗的材料體積甚至超過零件自身的體積。

雖然材料去除工藝的材料利用率低，但至今它依然是提高零件品質(zhì)的主要手段，同時(shí)也具有很強(qiáng)的加工適應(yīng)性，是機(jī)制造中應(yīng)用廣泛的加工方式。材料去除法工藝與材料成形工藝相結(jié)合，可以大大降低原材料的消耗。隨著少無切削加工技術(shù)（精密鑄造、精鍛造等）的發(fā)展，可以進(jìn)一步提高材料的利用率。生產(chǎn)數(shù)量很少時(shí)，為了減少材料成形工藝投資，單純采用材料去除工藝也是經(jīng)濟(jì)合理的。

材料去除工藝有很多加工形式，包括傳統(tǒng)的切削加工和特種加工。

切削加工是用金屬切削刀具在機(jī)床上切除工件（毛坯）上多余的金屬，從而使工件的形狀、尺寸和表面質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求的工藝方法。切削過程中，刀具和工件安裝在機(jī)床上，由機(jī)床帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)一定規(guī)律的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中，多余的金屬被切除，形成了工件的已加工表面。常見的金屬切削加工方式有車削、銑削、刨削、拉削、磨削等。金屬切削過程中存在力、熱、變形、振動(dòng)、磨損等現(xiàn)象。對(duì)加工過程、加工質(zhì)量都存在一定的影凇Ｈ綰握確選擇加工方法、加工機(jī)床、刀具、夾具和切削參數(shù)，改善加工質(zhì)量，提高加工效益將是本書的重點(diǎn)講述內(nèi)容。

特種加工是指利用電能、光能等對(duì)工件進(jìn)行材料去除的加工方法。有電火花加工、電解加工、激光加工等。電火花加工是利用工具電極與詡電極之間產(chǎn)生的脈沖放電現(xiàn)象蝕除工件材料達(dá)到加工目的。加工時(shí)，工件電極與工具電極之間存在一定的放電間隙，而不直接接觸，加工中沒有力的作用，可以加工任何力學(xué)性能的導(dǎo)電材料。在工藝上其主要優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)復(fù)雜形狀的內(nèi)輪廓表面進(jìn)行加工，將其加工難度轉(zhuǎn)化為外輪廓（工詰緙）的加工，所以在模具制造中有特殊的作用。由于電火花加工的金屬去除率低，一般不用于產(chǎn)品的形狀加工。激光加工、離子束加工多用于細(xì)微加工。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，在航天、計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，有些加工精度和表面粗糙度要求特別高的零件，需要進(jìn)行精密加工及超精加工。精密、超精密加工達(dá)到的尺寸精度可以達(dá)亞微米乃至納米級(jí)。這些加工方法有超精密車削、超精密研磨等。

二、材料成形制造工藝（⑽m ＝0）

材料成形制造工藝多利用模型使原材料形成零件或毛坯。材料成屑庸す程中，原材料的形狀、尺寸、組織狀態(tài)，甚至結(jié)合狀態(tài)都會(huì)改變。由于成形精度一般不高，材料成形制造工藝常用來制造毛坯。也可以用來制造形狀復(fù)雜但精度要求不太高的零件。材料成形工藝的生產(chǎn)效率較高。常用的成形工藝有鑄造、鍛壓、粉末冶金等。

（一）鑄

鑄造是將液態(tài)金屬澆注到與零件的形狀尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中去，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的工藝方法?；竟に囘^程為造型、熔煉、澆注、清理等。由于合金鑄造時(shí)的充型能力、收縮及其它因素影響，鑄件可能會(huì)存在組織不均勻、縮孔、熱應(yīng)力、變形腥畢藎使鑄件的精度、表面質(zhì)量、力學(xué)性能不高。盡管如此，由于適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，鑄造加工依然得到十分廣泛的應(yīng)用。形狀復(fù)雜，尤其有復(fù)雜內(nèi)腔零件的毛坯常采用鑄造。

目前生產(chǎn)中常用的鑄造方法有普通砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄?、得摴衷?、離心鑄造等。其中，普通砂型鑄造應(yīng)用廣。

（二） 鍛壓

鍛造與板料沖壓統(tǒng)稱為鍛壓。鍛造是利用鍛造設(shè)備對(duì)加熱后的金屬施加外力進(jìn)行塑性變形，形成具有一定形狀、尺寸和組織性能的零件毛坯。經(jīng)過鍛造的毛坯其內(nèi)部組織致密均勻。金屬流線分布合理，提高了零件強(qiáng)度。因此，鍛造常用于制造綜合力學(xué)性能要求高的零件的毛坯。

鍛造可分為自由鍛造、模型鍛造和胎模鍛造。

自由鍛造是將金屬置于上下抵鐵之間進(jìn)行金屬塑性變形，利用自由流動(dòng)的侶沙尚?。成袦u率低，精度低。一般用于生產(chǎn)批量較小，形狀簡單的鍛件。

模型鍛造是將金屬置于鍛模的模膛中變形，金屬的塑性流動(dòng)受到模膛的限制，成形效率高，精度高，金屬流線分布更加合理。但由于模具制造費(fèi)用很高，通常用于大批量生產(chǎn)。與自由略煜啾齲模型鍛造時(shí)需要的鍛造力大，不能用于大型鍛件的鍛造。

胎模鍛造是在自由鍛造的設(shè)備上利用胎模對(duì)金屬進(jìn)行鍛造。胎模制造簡單，成本低，成形方便，但成形精度不高，常用來生產(chǎn)精度要求不高的小鍛件。

板料沖壓略諮沽機(jī)上利用沖模將板料沖壓成各種形狀和尺寸的制件。沖壓加工具有很高的生產(chǎn)率和較高的加工精度，其加工形式有沖裁、彎曲、拉深、成形等。沖裁是將板料沖壓成各種平面制件。彎曲、拉深等成形工序?qū)辶蠜_壓成各種立體制件。板料沖壓在電氣產(chǎn)品、輕工產(chǎn)品、汽車制造中有著路止惴旱撓τ謾

（三）粉末冶金

粉末冶金是以金屬粉末或金屬與非金屬粉末的混合物作為原料，經(jīng)模具壓制、燒結(jié)等工序，制造某些金屬制品或金屬材料的工藝方法。它既可以生產(chǎn)特種金屬材料，又可以生產(chǎn)少無切削加工的金屬零件。粉末冶輪破返牟牧俠用率能達(dá)到95 ％，可大量減少切削加工的投入，降低生產(chǎn)成本，因此在機(jī)械制造中獲得日益廣泛的應(yīng)用。由于粉末冶金所用蹬粉末原料價(jià)格高，成形時(shí)粉末的流動(dòng)性差，零件形狀的和大小受到一定的限制。粉末冶金制件內(nèi)部存在一定量的微小孔隙，其強(qiáng)度比鑄件或鍛件約低20 ％～30 ％，且塑性、韌性也較差。

粉末冶金生產(chǎn)的工藝流程包括粉末制備、混配料、壓制成形、燒結(jié)、整形等。其中粉末的制備與混配料工序通常由提供粉末的廠商完成。

三、材料累積制造工藝 （⑽m ＞0 ）

材料累積制造工藝是將零件以微元疊加方式逐漸累積生長出來的。在制造過程中，將零件三維實(shí)體模型數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，控制材料的累積過程，形成所要的零件。此類工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是無需刀具、夾具等生產(chǎn)準(zhǔn)備活動(dòng)，就可以成形任意復(fù)雜形狀的零件。

制造出采的原型可供設(shè)計(jì)評(píng)估、投標(biāo)或樣件展示。因此，這一工藝又稱為快速成形技術(shù)?？焖俪尚渭夹g(shù)用于產(chǎn)品樣件的制造、模具制造和少量零件的制造，成為加速新產(chǎn)品開發(fā)及實(shí)現(xiàn)并行工程的有效技術(shù)，使企業(yè)的產(chǎn)品能快速響應(yīng)市場，提高企業(yè)的競爭能力。

快速成形技術(shù)的發(fā)展十分迅速，現(xiàn)在有幾種方法已 經(jīng) 進(jìn) 入 應(yīng) 用 階 段， 主 要 有 光 固 化 法 （SL ：Stereolithog －raphy）、層疊制造法 （LO M ：LaminatedObject Manufacturing）、激光選區(qū)燒結(jié)法 （SLS ：Selec－tive Laser Sintering）、熔化堆積造型法 （FD M ：Fused Deposition Modeling），其中光固化法是很早投入商業(yè)應(yīng)用的快速成形技術(shù)。

光固化法以光敏樹脂為原料，將計(jì)算機(jī)控制的紫外激光按預(yù)定零件分層截面對(duì)液態(tài)樹脂逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合反應(yīng)，從而形成零件一個(gè)薄層截面。當(dāng)一層固化完畢后，托盤下降一個(gè)薄層高度。在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態(tài)樹脂以便下一次掃描固化。新固化的一層牢固地與前一層粘合，如此重復(fù)，直到整個(gè)零件原型制造完畢。

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