材料焊接成型方法的选择原则与依据

材料焊接成型方法的选择原则与依据

摘要：工程材料除切削加工以外有各种成型方法包括金属液态成型、金属塑性成形、材料连接成型、粉末冶金成型以及塑料、橡胶、陶瓷等非金属材料成型及复合材料成型等。材料成型技术主要讲述金属材料成型和非金属材料成型，现对其进行详细论述。金属液态成型又称为铸造是将液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，待其冷却凝固后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件即铸件的方法，它是成形毛坯或机器零件的重要方法之一。金属塑性成形昰利用金属材料所具有的塑性变形规律，在外力作用下通过塑性变形，获得具有一定形状、尺寸、精度和力学性能的零件或毛坯的加工方法。

关键词：材料成型金属非金属

一、材料成型方法概述金属液态成形

金属材料在液态下成形，具有很多优点：1最适合铸造形状复杂、特别是复杂内腔的铸件。2适应性广，工艺灵活性大。3成本较低。但液态成形也有很多不足，如铸态组织疏松、晶粒粗大，铸件内部常有缩孔、缩松、气孔等缺陷产生，导致铸件力学性能特别是冲击性能低于塑形成行件。

铸件涉及的工序很多，不易精确控制，铸件质量不稳定。由于目前仍以砂型铸造为主自动化程度还不够高，工作环境较差，大多数铸件只是毛坯件，需经过切削加工才能成为零件。砂型铸造是将熔融金属浇入砂质铸型中，待凝固冷却后，将铸型破坏，取出铸件的铸造方法，是应用最为广泛的传统铸造方法，它适用于各种形状、大小及各种常用合金铸件的生产。砂型铸造的工艺过程称为造型。造型是砂型铸造最基本的工序，通常分为手工造型和机器造型两大类。手工造型时，填砂、紧实和起模都用手工和手动完成。其优点是操作灵活、适应性强、工艺装备简单、生产准备时间短。但生产效率低、劳动强度大、铸件质量不易保证。故手工造型只适用于单件、小批量生产。机器造型生产率很高，是手工造型的数十倍，制造出的铸件尺寸精度高、表面粗糙度小、加工余量小，同时工人劳动条件大为改善。但机器造型需要造型机、模板以及特质砂箱等专用机器设备，一次性投资大，生产准备时间长，故适用于成批大量生产，且以中、小型铸件为主。

冲模的种类一般分为成形模、冲裁模湾曲模3种，模具结构可根据压力使用情况做更详细的划分。成形模的种类有拉延、成形、整形和压印等；冲裁模的种类有落料、冲孔、修边、切断和切废料等；弯曲模的种类有翻边、弯曲、折弯和卷边等。

二、材料成形方法选择的依据选择材料成形方法的主要依据有：

（一）零件类别、功能、使用要求及其结构、形状、尺寸、技术要求等根据零件类别、用途、功能、使用性能要求、结构形状与复杂程度、尺寸大小、技术要求等，可基本确定零件应选用的材料与成形方法。而且，通常是根据材料来选

择成形方法。例如，机床床身，这类零件是各类机床的主体，且为非运动零件，它主要的功能是支承和连接机床的各个部件以承受压力和弯曲应力为主，同时为了保证工作的稳定性，应有较好的刚度和减振性，机床床身一般又都是形状复杂、并带有内腔的零件。故在大多数情况下机床床身选用灰铸铁件为毛坯，成形工艺一般采用砂型铸造。

（二）零件的生产批量选定成形方法应考虑零件的生产批量通常是单件小批量生产时选用通用设备和工具、低精度低生产率的成形方法，这样毛坯生产周期短，能节省生产准备时间和工艺装备的设计制造费用，虽然单件产品消耗的材料及工时多，但总成本较低，如铸件选用手工砂型铸造方法，锻件采用自由锻或胎模锻方法，焊接件以手工焊接为主，薄板零件则采用钣金钳工成形方法等，大批量生产时，应选用专用设备和工具，以及高精度、高生产率的成形方法，这样毛坯生产率高、精度高。虽然专用工艺装置增加了费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅降低，总的成本也降低。如相应采用机器造型、模锻、埋弧自动焊或自动、半自动的气体保护焊以及板料冲压等成形方法。特别是大批量生产材料成本。在一定条件下，生产批量还会影响毛坯材料和成形工艺的选择。若采用焊接件，则可以大大缩短生产周期，降低生产成本，但焊接件的减振、减摩性不如灰铸铁件。

三、成型过程中毛皮材料的处理方法

尽管国内外己通过长期的实践积累了大量的经验，形成了较系统的设计制造规则和方法，但新技术的出现仍可能为冲压工艺和模具技术的重大变革带来机遇。特别指出的是，以CAD/CAM/CAE为特征的计算机技术在冲压成形中的应用不仅能引起传统工艺流程在周期、成本和品质方面的变化，而且使一些以前难以实现的工艺设想可能成为现实。

在选择成形方法时，必须考虑企业的实际生产条件，如设备条件、技术水平、管理水平等。一般情况下，应在满足零件使用要求的前提下，充分利用现有生产条件。当采用现有条件不能满足产品生产要求时，也可考虑调整毛坯种类、成形方法，对设备进行适当的技术改造，或扩建厂房，更新设备，提高技术水平，或通过厂间协作解决。如单件生产大、重型零件时，一般工厂往往不具备重型与专用设备，此时可采用板、型材焊接或将大件分成几小块铸造、锻造或冲压

再采用铸-焊、锻-焊、冲-焊联合成形工艺拼成大件，这样不仅成本较低，而且一般工厂也可以生产。

修边冲孔模是模具中结构比较复杂、零件比较多的模具。 1.模具零件三维设计顺序遵循工序制件→工作部分→结构部分→辅助部分。 2.参数化问题。在设计初始阶段保留参数，以便于更改、提高效率。 3.三维实体设计规范和标注规范。三维实体造型到二维工程图是计算机自动完成的，与CAD二维设计图纸有区别，规范标注，比如，试题造型中采用颜色来区分加工面、非加工面。

四、结语

结合工艺性和制件的特点，在分析修边冲孔模结构设计特点的基础上，以UG作为开发平台进行三维修边冲孔模CAD。随着我国汽车工业的迅速发展，新车型更新换代的速度不断加快，传统的覆盖件模具设计制造方法已不能适应产品开发的要求。汽车覆盖件模具作为汽车车身生产的重要工艺装备，直接制约着汽车产品的质量和新车型的开发。覆盖件模具因其设计制造难度大、周期长而常常成为制约汽车生产的主要因素。在UG平台上提高模具设计的技术水平、缩短模具设计周期，适于汽车覆盖件模具结构设计。

总结：一种材料都必须通过一定的成型制造过程，制成制品后才具有使用价值。因此，材料成型工艺的选择是设计技术人员面对的重要问题。这项工作实际上在零件设计阶段便已开始。成型方法的选择是零件设计的重要内容，也是零件制造工艺人员所关心的重要问题。不同结构与材料的零件需采用不同的成形加工方法，各种成形加工方法对不同零件的结构与材料有着不同的适应性，不同加工方法对材料性能与零件质量也会产生不同的影响。