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            零件加工
            機械零件加工的幾種常用工藝
            2022/05/23

            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的主要手段,同時也具有很強的加工適應性,是機h制造中應用最廣泛的加工方式。材料去除法工藝與材料成形工藝相結合,可以大大降低原材料的消耗。隨著少無切削加工技術 (精密鑄造、精鍛造等) 的發展,可以進一步提高材料的利用率。生產數量很少時,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濟合理的。材料去除工藝有很多加工形式,包括傳統的切削加工和特種加工。

            切削加工是用金屬切削刀具在機床上切除工件 (毛坯) 上多余的金屬,從而使工件的形狀、尺寸和表面質量符合設計要求的工藝方法。切削過程中,刀具和工件安裝在機床上,由機床帶動實現一定規律的相對運動。在刀具與工件的相對運動過程中,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、磨損等現象。對加工過程、加工質量都存在一定的影?。染U握確選擇加工方法、加工機床、刀具、夾具和切削參數,改善加工質量,提高加工效益將是本書的重點講述內容。

            特種加工是指利用電能、光能等對工件進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生的脈沖放電現象蝕除工件材料達到加工目的。加工時,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,可以加工任何力學性能的導電材料。在工藝上其主要優點是可以對復雜形狀的內輪廓表面進行加工,將其加工難度轉化為外輪廓(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,一般不用于產品的形狀加工。激光加工、離子束加工多用于細微加工。

            隨著科學技術的進步,在航天、計算機領域,有些加工精度和表面粗糙度要求特別高的零件,需要進行精密加工及超精加工。精密、超精密加工達到的尺寸精度可以達亞微米乃至納米級。這些加工方法有超精密車削、超精密研磨等。

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            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,甚至結合狀態都會改變。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雜但精度要求不太高的零件。材料成形工藝的生產效率較高。常用的成形工藝有鑄造、鍛壓、粉末冶金等。

            (一)鑄

            鑄造是將液態金屬澆注到與零件的形狀尺寸相適應的鑄型型腔中去,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。由于合金鑄造時的充型能力、收縮及其它因素影響,鑄件可能會存在組織不均勻、縮孔、熱應力、變形腥畢藎使鑄件的精度、表面質量、力學性能不高。盡管如此,由于適應性強,生產成本低,鑄造加工依然得到十分廣泛的應用。形狀復雜,尤其有復雜內腔零件的毛坯常采用鑄造。

            目前生產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,普通砂型鑄造應用最廣。

            (二) 鍛壓

            鍛造與板料沖壓統稱為鍛壓。鍛造是利用鍛造設備對加熱后的金屬施加外力進行塑性變形,形成具有一定形狀、尺寸和組織性能的零件毛坯。經過鍛造的毛坯其內部組織致密均勻。金屬流線分布合理,提高了零件強度。因此,鍛造常用于制造綜合力學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行金屬塑性變形,利用自由流動的侶沙尚?。成袦u率低,精度低。一般用于生產批量較小,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。但由于模具制造費用很高,通常用于大批量生產。與自由略煜啾齲模型鍛造時需要的鍛造力大,不能用于大型鍛件的鍛造。

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

            板料沖壓略諮沽機上利用沖模將板料沖壓成各種形狀和尺寸的制件。沖壓加工具有極高的生產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、拉深等成形工序將板料沖壓成各種立體制件。

            (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,經模具壓制、燒結等工序,制造某些金屬制品或金屬材料的工藝方法。它既可以生產特種金屬材料,又可以生產少無切削加工的金屬零件。粉末冶輪破返牟牧俠用率能達到95 %,可大量減少切削加工的投入,降低生產成本,因此在機械制造中獲得日益廣泛的應用。由于粉末冶金所用蹬粉末原料價格高,成形時粉末的流動性差,零件形狀的和大小受到一定的限制。粉末冶金制件內部存在一定量的微小孔隙,其強度比鑄件或鍛件約低20 %~30 %,且塑性、韌性也較差。

            粉末冶金生產的工藝流程包括粉末制備、混配料、壓制成形、燒結、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。

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            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,將零件三維實體模型數據經計算機處理,控制材料的累積過程,形成所要的零件。此類工藝方法的優點是無需刀具、夾具等生產準備活動,就可以成形任意復雜形狀的零件。

            制造出采的原型可供設計評估、投標或樣件展示。因此,這一工藝又稱為快速成形技術??焖俪尚渭夹g用于產品樣件的制造、模具制造和少量零件的制造,成為加速新產品開發及實現并行工程的有效技術,使企業的產品能快速響應市場,提高企業的競爭能力。

            快速成形技術的發展十分迅速,現在有幾種方法已 經 進 入 應 用 階 段, 主 要 有 光 固 化 法 (SL :Stereolithog -raphy)、層疊制造法 (LO M :LaminatedObject Manufacturing)、激光選區燒結法 (SLS :Selec-tive Laser Sintering)、熔化堆積造型法 (FD M :FusedDeposition Modeling),其中光固 化 法 是 最 早 投入商業應用的快速成形技術。

            光固化法以光敏樹脂為原料,將計算機控制的紫外激光按預定零件分層截面對液態樹脂逐點掃描,使被掃描區域的樹脂薄層產生光聚合反應,從而形成零件一個薄層截面。當一層固化完畢后,托盤下降一個薄層高度。在原先固化好的樹脂表面再敷上一層新的液態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,直到整個零件原型制造完畢。


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