第二章汽车零件的毛坯制造工艺基础知识案例

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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：焊条电弧焊是手工操作，以外部涂有涂料的焊条作电极和填充金 属，通过电弧火焰燃烧，熔化焊条和待焊处的母体材料，形成焊 缝，以达到焊接金属的方法。电弧焊是一种最常见的熔焊方法。 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。 由于焊接质量受焊工水平影响较大，生产率低，在汽车生产线上几 乎不使用。
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
三箱造型动画
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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。
焊条电弧焊示意图
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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。电阻焊是一种常见的压焊方法，根据焊缝形式通常分为点焊、缝 焊和对焊。
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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。
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汽车车身电阻焊
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，是 汽车车身的主要焊接方式。
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气体保护焊
概念：气体保护焊是利用外加气体作为电弧和焊缝的保护介质的一种电 弧焊。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，焊件变形小，焊接质量 好；有利于焊接过程的机械化和自动化。通常用于焊接薄板。
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
锻件图
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
确定分模面
a
a
选择余量
钎 焊 机
钎焊示意图
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识 第四节 冲压工艺基础
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。
挤压示意图
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轧制加工
利用金属坯料与轧辊接触表
面的摩擦力和挤压，使金属坯料 截面积减小、长度增加的加工方 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。
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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
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。
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）。
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
压力铸造动画
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
离心铸造动画
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
熔模铸造动画
13Hale Waihona Puke Baidu
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）。
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。
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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。
焊接方法的分类
熔焊——将焊件待焊处的母体材料金属熔化以形成焊缝的焊接方法。
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压焊——焊接过程中必 须对焊件施加压力，以 完成焊接的方法。压焊 一般需要加热。
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。
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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
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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）。
铸型：用型砂、金属或其他耐火材料 制成，包括形成铸件形状的型腔、芯子 和浇冒口系统的组合整体。
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
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（包括金属型铸造、压力 铸造、离心铸造等）。
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
空气锤
液压机
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
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——在坯料上冲出通孔或盲孔的工序称为冲孔。
铁金属只能铸造，不能锻造，而钢材则既可锻造，也 可铸造。
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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。 锻造一般应用在零件强度要求高，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、转向节臂以及齿轮等。
气体保护焊
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
钎焊
概念：钎焊是将熔点比焊件低的钎料加热熔化后渗入固态焊件的间隙内，将 焊件连接起来的焊接方法。 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。
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，因此它主要应用于单件小 批量生产中锻造结构形状简单的锻件。
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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（模具）上预先制出与锻件形状一致的模膛，利用 冲击力或压力使坯料在模膛内受压变形的锻造方法。
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
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。
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。
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
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）。
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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
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
确定模锻工步
镦粗、预锻、终锻
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
锻件修整
切边和冲孔 校正 热处理 清理
精压
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
四、其它锻压加工工艺
挤压加工
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 冲压工艺基础
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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中， 待其凝固、冷却后，获得一定形状的 零件或零件毛坯的成形方法，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。
锻压机
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
锻模
锻模是热模锻的工具。把锻模模膛制成与所需锻件形状相同的形状，并 作合适的分型。将锻件坯料加热到金属的再结晶温度以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 锻模
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
二、砂型铸造的造型工艺
砂型铸造的工艺过程
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
整模造型动画
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识
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。 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。 模锻加工零件
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第二章 汽车零件的毛坯制造工艺基础知识 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。
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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。 焊接能够非常方便地利用型材和采用锻—焊、铸—焊、冲压—焊 等复合工艺，制造出各种大型、复杂的机械结构和零件。因此，焊接 工艺在汽车车身覆盖件和车架结构件制造中广泛应用。