汽车零件毛坯制造工艺基础

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第2章汽车零件毛坯制造工艺基础
• 2. 1铸造工艺基础 • 2. 2锻造工艺基础 • 2. 3冲压工艺基础 • 2. 4焊接工艺基础 • 2. 5塑料成形工艺基础
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2. 1铸造工艺基础
• 铸造是将熔化后的金属液浇注到与零件内外形状相适应的铸模型腔中，待其凝固、冷却后，获得一定形状的零件或零件毛坯的生产方法。铸造是用来制造结构复杂的箱体类零件毛坯的主要生产方法，通过铸造获得的毛坯或零件统称为铸件。在汽车制造过程中，约占全车重量 10%的零件的毛坯是铸件，并通过钻削、铣削、锁削、磨削等切削方法加工而成。
• 2.1.1铸造工艺过程及其特点
• 按工艺条件不同，铸造工艺分为砂型铸造和特种铸造。砂型铸造是指由液态金属依靠重力充满整个以型砂为主要原材料形成的铸型型腔的成形方法。
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2. 1铸造工艺基础
• 凡不同于砂型铸造的所有铸造方法，包括熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造和实型铸造等，统称为特种铸造。
• 1.砂型铸造成形工艺过程 • 在汽车生产中，砂型铸造所生产的铸件占整个汽车铸件的90%以上。
砂型铸造工艺过程主要由造型、造芯、砂型及型芯烘干、合型、熔炼金属、浇注、落砂和清理、检验等几大部分组成，其流程如图2-1所示。 • 造型用的材料为型砂，而造芯的材料为芯砂，统称为造型材料。型砂是以原砂为主，均匀混合旧砂、黏土、树脂和少量水分的混合物，具有成形性、耐火性、黏合性和透气性等工艺性能。
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2. 1铸造工艺基础
• 造芯工艺形成的型芯，是在合箱后最终用来成形铸件内部空腔与孔洞的构件。把成分和温度都合格的熔炼合金液浇注到装配固定好的铸型中，再冷却、凝固、开箱、落砂和铸件清理后，即可获得铸件。
• 2.特种铸造工艺过程 • 1)熔模铸造工艺过程 • 熔模铸造又称失蜡铸造，俗称精密铸造。名称来自“蜡模表面结壳、
蜡失得以精密”其工艺过程如图2-2所示。即:先压蜡制模，在蜡模表面制壳，然后熔模流失脱水、烧结，金属熔炼浇注、凝固和铸件清理等。 • 熔模铸造特点:
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2. 1铸造工艺基础
• (1)铸型是一个内空壳体，无分型面;铸件无披缝，表面光洁，尺寸、形状精确，尺寸精度可达IT11~IT14，表面粗糙度值Ra 12. 5~1.6μm 。
• (2)铸造合金不受限制，任何性质的合金铸件都可以采用熔模铸造成形。
• (3)可制造形状特别复杂且难以加工的薄壁(最小壁厚0. 7 mm)精密铸件，像汽车上的小型风路、油路、水路管接头和三通等小型铜合金和合金钢铸件等，一般都采用熔模精密铸造生产。
• 熔模铸造广泛应用于汽车、拖拉机、航空、兵器等制造业，已成为少、无切屑加工中最重要的工艺方法。特别是形状复杂、难以加工的精密合金铸钢件，如商用车挂钩等，需要采用熔模铸造。
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2. 1铸造工艺基础
• 2)压力铸造工艺过程 • 压力铸造是借助压铸机的高压，将合金液高速注入压铸模型腔内，并
在高压作用下结晶凝固的工艺过程。压力铸造有两个显著特点:一是在金属模(压铸模)内成形;二是借助于高压作用结晶。压力铸造工艺过程如图2-3所示。 • 汽车压铸件的铸造精度高，表面质量好，内部结晶组织致密，具体表现为尺寸精度可达到IT 11~13，表面粗糙度值Ra 3. 2~0. 8，强度提高25%~30%，从而达到少、无切屑加工。如图2 -4所示为以硬铝合金为原材料，经压铸而成的精密压铸件—气门摇臂。 • 3.铸造成形工艺的优点
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2. 1铸造工艺基础
• 铸造是零件毛坯的主要制造方法，其优点是成本低，工艺灵活性大，适用范围广，几乎不受零件尺寸大小、形状结构复杂程度、金属材料种类、生产批量的限制。如缸体、缸盖、曲轴、排气管等极为复杂的汽车零件毛坯除了用铸造工艺外，是无法用其他成形工艺加工制造的，其铸件如图2-5所示。
• 金属型铸造、压力铸造、低压铸造和离心铸造等特种铸造工艺，由于采用了金属铸型，并应用热作模具钢等耐高温材料进行加工制作，具有强度大、一型多铸、使用寿命长、生产效率高、型腔表面光洁、合金液冷却快、结晶细密、产品力学性能好等一系列优点。但是，这些特种工艺存在金属铸型制造周期较长、设备投资增加等缺点。
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2. 1铸造工艺基础
• 2.1.2汽车零件铸件类型
• 汽车铸件根据铸造金属材质与相应铸造方法不同而分为铸铁结构件，铝合金、铜合金铸件和少量小型铸钢件等。
• 1.铸铁结构件 • 汽车铸铁结构件可以大致分为箱体、盘类，如气缸体、气缸盖、变速
器壳体等;汽车飞轮壳、桥壳及许多保安件类;发动机曲轴类等三类。箱体、盘类常选用普通灰口铸铁HT25 0(抗拉强度≥250 MPa)铸造;汽车飞轮壳、桥壳及许多保安件类则采用铁素体基体球墨铸铁，如 QT420-10;发动机曲轴等高强度铸件，则采用珠光体基体球墨铸铁 QT700-02。
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2. 1铸造工艺基础
• 汽车铸铁结构件一般都采用砂型铸造，其工艺应用如图2-6所示。发动机凸轮轴一般采用冷激铸铁铸造毛坯，其凸轮表面通过安放在砂型中的成形冷铁的冷激(快速冷却)作用而形成一层耐磨性非常好的细微渗碳体组织，轴体与凸轮中心仍然保证得到良好的高强度球墨铸铁。当前，在东风汽车公司和一汽集团的汽车生产中，汽车零件的砂型铸造基本实现了自动流水线方式的机械化生产，并采用了计算机辅助控制。
• 2.铝合金铸件 • 汽车铝合金铸件通常采用金属型铸造、压力铸造与离心铸造成形。 • 1)金属型铸造的应用
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2. 1铸造工艺基础
• 金属型铸造是在重力作用下，将合格的熔融铝合金液浇注入周围采用循环水冷却的金属铸型内，凝固冷却后得到铸件毛坯的过程。金属型铸造具有尺寸精度高、表面光洁、结晶组织致密、力学性能良好的优点;同时，因实现了“一型多铸”，所以生产效率较高。但是，比起砂型铸造来，金属铸型铸造工艺相对复杂，制造成本增加。汽车活塞的毛坯就是采用金属型铸造工艺(图2-7)，由铝硅合金材料(硅含量一般为13%左右)制成的。