汽车及其零件制造工艺基础课件.ppt

第一节 铸造工艺基础,第二章 汽车及其零件制造中常用制造工艺基础知识,1铸造工艺概要,将熔化的金属液浇注到铸型中，经冷却凝固后获得所需形状和尺寸的成形方法，这种方法称为铸造。 铸造生产的特点是： (1) 不但可以生产与机械零件形状接近的毛坯，而且可以生产半成品甚至成品，这样可以大大减少机械加工及金属的消耗。 (2) 一般说来，可以制造任何尺寸、质量和复杂形状的铸件。 (3) 可以用其他方法不能加工或不易加工的材料生产铸件，如铸铁、南锰钢等。 (4) 生产成本低。,1铸造工艺概要,我国铸造技术的辉煌历史,司母戊大方鼎 铜奔马(马踏飞燕),1铸造工艺概要,我国铸造技术的辉煌历史,曾侯乙编钟,1铸造工艺概要,我国铸造技术水平,图片,汽车铸件特性的主要要求是： (1)铸件形状复杂，常需使用砂芯； (2)尺寸精度高； (3)采用薄壁铸件以减轻质量； (4)材质稳定； (5)具有足够的耐压性和抗压性。 针对上述要求，所采用新的铸造技术有：自动化的高速高压造型法、大型低频感应电炉熔炼法，或冲天炉低频电炉的双联熔炼法、强韧铸铁的薄壁轻型铸件、精密铸造法等。,1 铸造工艺概要,铸造分类 由所采用的各种工艺方法，铸造分成砂型铸造和特种铸造两大类。 砂型铸造 液态金属完全靠重力充满整个铸型型腔，且直接形成铸型的原材料主要为型砂，这种铸造方法称为砂型铸造 特种铸造 凡不同于砂型铸造的所有铸造方法，统称为特种铸造 。,1 铸造工艺概要,汽车铸件生产采用多种各具特色的铸造方法，其中有代表性的几种有：砂型铸造、壳型铸造、压力铸造 铸造车间平面布置 确定铸造车间平面布置时，应注意： (1)缩短搬运距离，并使产品流通顺畅； (2)设备作立体布置，充分利用空间； (3)提高车间的机械化、自动化程度，充分进行检测管理； (4)改善劳动环境。,汽车常用铸造方式,1 铸造工艺概要,合金的铸造性能,1.流动性：液态合金的流动能力,液态金属的流动性好，充型能力强，能浇出形状复杂、壁薄的铸件，避免产生浇不足、冷隔等缺陷;有利于金属液中气体和夹杂物的上浮和排除，可减少气孔、渣眼等缺陷;铸件在凝固及收缩过程中，可得到来自冒口的液态合金的补充，可防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷。影响流动性的因素很多，主要有合金成分、浇注温度、浇注压力和铸型等。 液态金属的充型能力是指液态金属流经浇注系统并充满铸型型腔的全部空间，形成轮廓清晰、形状完整的铸件的能力。 充型能力是铸造过程中对液态金属的基本要求，是液态金属重要的铸造性能指标。,1 铸造工艺概要,合金的铸造性能,2.收缩性：合金在冷却凝固过程中，其体积和尺寸减小的现象,合金从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩和固态收缩三个阶段。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔的基本原因。固态收缩是产生铸造应力、变形和裂纹的基本原因。影响铸件收缩的主要因素有合金成分，浇注温度以及铸型和铸件结构等。,1 铸造工艺概要,合金的铸造性能,3.偏析及吸气性：在铸件中出现成分不匀的现象为偏析，合金在熔炼和浇 注时吸收气体的性 能称为合金的吸气性,偏析使铸件性能不均匀，严重时会使铸件报废。在合金液冷凝过程中，随着温度降低会析出过饱和气体。若这些气体来不及从合金液中逸出，将在铸件中形成气孔、针孔或非金属夹杂物，从而降低了铸件的力学性能和致密性。 偏析可分为微观偏析和宏观偏析两大类。微观偏析又称显微偏析，是指微小范围内的化学成分不均匀现象;宏观偏析又称区域偏析，是指铸件各部位之间大范围内的化学成分的不均匀现象。,1 铸造工艺概要,典型汽车铸件成分举例,1铸造工艺概要,续表,1铸造工艺概要,二、砂型铸造的造型工艺,（一）砂型铸造的工艺过程,砂型铸造的工艺过程,二、砂型铸造的造型工艺,工装 :对某一特定产品加工、所涉及的专用加工设备的设计、制造；专用刀具、专用夹具、专用辅具、专用检具、专用模具、专用量具等专用工位器具的设计、制造都称为“工装”。,砂型铸造工艺过程,二、砂型铸造的造型工艺,造型材料 ：制造铸型用的材料，型砂和芯砂,1对型砂和芯砂性能的要求 (1) 可塑性。 (2) 强度。 (3) 耐火性。 (4) 透气性。 (5) 退让性。,（二）造型材料和造型方法,二、砂型铸造的造型工艺,2配制型砂和芯砂用的原材料 （1）原砂。 （2）黏结剂。 黏结剂有黏土和特殊黏结剂(桐油。 合脂)两大类。 (3) 特殊附加物(木屑透气和退让，石墨和石英粉防沾砂）。,（二）造型材料和造型方法,二、砂型铸造的造型工艺,型砂,型砂可分面砂、填充砂和单一砂等。 型砂试验有以下几种： (1)砂的成分试验(黏土量、化学成分)； (2)透气性与粒度试验； (3)强度试验； (4)硬度试验； (5)流动性试验； (6)老化度试验； (7)高温强度试验等等。,（二）造型材料和造型方法,二、砂型铸造的造型工艺,芯砂,芯砂采用油砂、CO2干燥砂和壳芯砂。,二、砂型铸造的造型工艺,造型方法,1.造型 造型就是用型砂和模型制造铸型的过程。造型方法分手工造型和机器造型两大类。 手工造型主要用于单件和小批生产，也用于形状复杂和大型铸件的生产。在大量生产时，主要采用机器造型。 机器造型是指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型过程。,（二）造型材料和造型方法,二、砂型铸造的造型工艺,常用手工造型方法的特点和其适用范围,（二）造型材料和造型方法,续表,常用手工造型方法的特点和其适用范围,（二）造型材料和造型方法,常用的砂型铸造机器造型比较,（二）造型材料和造型方法,2制芯 可用手工造芯、机器造芯。在大量生产中多采用机器造芯。手工造芯方法也有很多种，但主要是用芯盒造芯。 制芯一般使用吹芯机或射芯机。 吹芯机是以57 kg/cm2的压力将油砂、CO2干燥砂吹入芯盒，制成砂芯。壳芯制造可使用高效壳芯吹芯机。射芯机是靠安装在储气罐和砂斗之间的射芯阀的开合，将砂射入芯盒内制芯，流动性差的砂也能使用。,（二）造型材料和造型方法,铸件的浇注位置是指浇注时铸件在铸型内所处的位置;分型面是指两半铸型相互接触的表面。它们的选择原则主要是保证铸件质量和简化造型工艺。一般情况下，应先选择浇注位置后决定分型面。但在生产中由于浇注位置的选择和分型面的确定有时互相矛盾，所以必须综合分析各种方案的利弊，选择最佳方案。,（三）铸件浇注位置和分型面选择,1.浇注位置的选择原则: (1)铸件的重要加工面应朝下 (2)铸件的大平面应朝下 (3)铸件薄壁部分应放在下部 (4)保证铸件实现定向凝固 (5)便于型芯的固定、安装、排气和合型,（三）铸件浇注位置和分型面选择,2.分型面的选择原则: (1)分型面应尽量采用平面分型面 (2)分型面数量尽量减少 (3)尽量使铸件全部或大部分放在同一砂型中 (4)应尽量减少型芯和活块的数量,（三）铸件浇注位置和分型面选择,铸造工艺参数: (1)加工余量 (2)起模斜度 (3)铸造圆角 (4)型芯头 (5)收缩余量,（四）工艺参数的选择,铸件结构工艺性是指所设计的铸件结构不仅能保证零件使用性能的要求,而且还能适应铸造工艺和合金铸造性能的要求。 铸件结构设计是否合理，对铸件质量、铸造成本和生产率有很大的影响,铸件结构工艺性是一种经验总结,通过不断的实践来掌握铸件的结构工艺性。,三、铸件结构工艺性,(1)铸件外形的设计要求： 1)分型面容易使铸件产生错型，影响铸件外形和尺寸精度，应力求避免两个以上的分型面。 2)铸件外形应尽量方便造型。减少表面凹凸部分。,三、铸件结构工艺性,(一)、铸造工艺对铸件结构的要求,（2）铸件内腔的设计要求： 1)尽量避免不必要的型芯。 2)型芯要便于固定、排气和清理。,三、铸件结构工艺性,（3）铸件结构斜度的设计要求： 铸件结构设计时,考虑到起模方便,应在垂直于分型面的不加工立壁上设计出斜度。设计斜度要比制作模样时给出的起模斜度大,这样便于制作模样时不再考虑起模斜度,从而使起模方便,铸件精度高。,三、铸件结构工艺性,铸件结构的设计应考虑到合金的铸造性能要求，避免产生缩孔、缩松、浇不足、变形和裂纹等铸造缺陷。 (1)合理设计铸件壁厚 (2)铸件壁厚应尽可能均匀 (3)铸件壁的连接方式要合理 1)铸件壁之间的连接应有铸造圆角。 2)铸件壁要避免交叉和锐角连接 3)铸件壁厚不同的部分进行连接时，应力求平缓过渡，避免截面突变。 (4)避免铸件收缩阻碍 (5)避免大平面,三、铸件结构工艺性,(二)、合金铸造性能对铸件结构的要求,四、特种铸造,为获得高质量、高精度的铸件，提高生产率，人们在砂型铸造的基础上，创造了多种其它的铸造方法；通常把这些有别于砂型铸造的其他铸造方法通称为特种铸造。与普通砂型铸造相比，特种铸造的基本特点可概括为以下两点。 1)改变铸型的制造工艺或材料 2)改善液体金属充型和凝固条件,（一）金属型铸造 将液态金属浇入金属型内，靠金属液自身质量充满型腔的铸造方法称为金属型铸造。适用于形状不太复杂的尺寸精确要求较高的中小型铸件，各种合金特别是铝、镁合金应用最广泛，成批或大量生产。在航空工业中为追求铸件质量，可做较复杂铸件，并不受生产批量的限制。,四、特种铸造,垂直分型金属型 1一右半型;2-左半型;3-金属型芯,水平分型金属型 1一上半型;2-型芯;3-下半型,（二）压力铸造 压力铸造是将液态或半液态金属在高压的作用下，以极高的速度充填压铸型的型腔，并在压力作用下快速凝固而获得铸件的一种铸造方法，简称压铸。高压力和高速度是压铸时金属液充填成形过程的两大特点，也是压铸与其他铸造方法最根本的区别。,压铸过程循环图,四、特种铸造,（二）压力铸造,压力铸造 a)合型浇注 b)压射 c)开型顶件,四、特种铸造,（三）低压铸造 低压铸造是在2070kPa的压力下，使金属液压人铸型并在压力下结晶凝固的铸造方法。因其压力低，故称为低压铸造。低压铸造主要应用于较精密复杂的铸件，合金不限，尤其适用于铝、镁合金，可进行成批生产。现已应用于汽车、拖拉机、船舶、摩托车、柴油机、汽油机、机动车车辆。 工艺特点： (1)金属液在压力下充型，流动性增加，有利于生产薄壁复杂铸件。同时，金属液充型平稳，有利于铸件质量提高。 (2)铸件在压力下结晶，其力学性能好。 (3)工艺出品率高。 (4)易于实现机械化、自动化。与压铸相比投资少。,四、特种铸造,（三）低压铸造 将干燥的压缩空气通入密封坩埚内的金属液面上，使金属液在气体压力的作用下，沿升液管上升，通过浇道平稳地充满铸型，并在压力下凝固。当铸件完全凝固后，解除液面上的气体压力，使升液管和浇道中没有凝固的金属液靠自重流回坩埚中。将铸型打开，取出铸件。 低压铸造工艺过程为:合型升液充型增压凝固卸压冷却开型取件。,四、特种铸造,低压铸浩基本原理 1一坩埚;2一升液管;3一金属液; 4-讲气管;5一密封盖;6-浇道; 7-型腔;8一铸型,（四）离心铸造 离心铸造是将液体金属浇人旋转的铸型中，使之在离心力的作用下，完成铸件充填成形和凝固过程的一种铸造方法。工艺过程为:铸型准备开机调速将定量金属液浇人旋转铸型随机冷却铸件出型。,四、特种铸造,四、特种铸造,立式离心铸造机示竟图 1一浇包;2-浇注槽;3一液体金属; 4-皮带和皮带轮;5一旋转轴; 6-铸件;7-电机,卧式离心铸造机示竟图 1一浇包;2-浇注槽;3一铸型; 4-液体金属;5一端盖;6-铸件,小结,铸造过程及影响铸件质量的主要要素,曲轴湿砂型铸造生产过程,一般曲轴湿砂型铸造生产是由炉料准备、熔化、造型(含砂处理和制芯)、球化孕育、浇注、清理检查等以造型为中心的铸造生产过程组成。,曲轴湿砂型铸造生产过程,小结,第二节 锻造工艺 基础,第二章 汽车及其零件制造中常用制造工艺基础知识,1 锻造工艺概要,锻造是利用金属材料的可塑性，借助外力(加压设备)和工模具的作用，使坯料或铸锭产生局部或全部变形而形成所需要的形状、尺寸和一定组织性能锻件的加工方法。 锻造按所用工具与模具的安置情况的不同可分为自由锻、胎模锻、模锻等类型；按加工温度可分为热锻、温锻、冷锻、等温锻等类型。,a)自由锻 b)胎模锻 c)模锻,锻造的生产方式,锻造的生产方式,锻造的生产方式,锻造的生产方式,胎模锻,胎模锻是在自由锻设备上使用胎模生产模锻件的工艺方法。胎模锻一般采用自由锻方法制坯，然后在胎模中成形。 胎模的种类较多，主要有扣模、筒模及合模三种。,扣模 扣模用来对坯料进行全部或局部扣形，以生产长杆非回转体锻件。也可以为合模锻造进行制坯。用扣模锻造时，坯料不转动,锻造的生产方式,胎模锻,筒模主要用于锻造齿轮、法兰盘等盘类锻件。组合筒模(图323c)由于有两个半模(增加一个分模面)的结构，可锻出形状更复杂的胎模锻件，扩大了胎模锻的应用范围。,锻造的生产方式,胎模锻,合模由上模和下模组成，并有导向结构，可生产形状复杂、精度较高的非回转体锻件。,合模,锻造的生产方式,模锻按成形温度分类表,热锻工艺过程,锻造的生产方式,锻造的生产方式,(1)自由锻、胎模锻、模锻 都是通过金属体积的转移和分配来获得毛坯的加工方法。为使金属有较好的塑性，一般都在热态下加工。 (2)轧制 利用金属坯料与轧辊接触表面的摩擦力，使金属坯料截面积减小、长度增加的加工方法称为轧制。 (3)拉拔 金属坯料在拉力作用下，通过拉拔模模孔使截面缩小、长度增加的加工方法 称为拉拔。 (4)挤压 将金属坯料放人挤压模内，使其受压并被挤出模孔、产生变形的加工方法称 为挤压。,锻造的生产方式,锻造特点,(1)金属材料经过锻压后，改善组织，提高力学性能。 (2)锻件材料利用率高，流线分布合理，工件强度高。 (3)用轧、拉、挤、压等加工方法制得的坯料或零件具有力学性能好、表面光洁、精度高、刚度大等特点，可做到少切削、无切削。 (4)除自由锻外，其他锻压加工容易实现机械化、自动化，具有较高的生产率，其中尤以轧制、拉拔、挤压等工艺最为明显。,锻造加工的适用范围,(1)发动机:曲轴、连杆、连杆盖、凸轮轴、进排气阀门等。 (2)前悬架:上悬臂架、下悬臂架、转向横拉杆球铰接头等。 (3)前桥:转向节、转向节臂等。 (4)转向:转向扇形轴、转向摇臂、变速器等。 (5)后桥:后车轴、外壳末端。 (6)驱动轴:驱动轴、十字轴、轴叉、TM齿轮。 (7)差速器:主动小齿轮、环齿轮、凸缘叉。 (8)等速万向节、半轴齿轮轴、轴承外座圈、内轴承座圈。,金属的锻造性能,金属的锻造性能(可锻性)是衡量材料经受塑性成形加工，获得优质锻件难易程度的一项工艺性能。金属锻造性能的优劣，用金属的塑性变形能力和到变形抗力两个指标来衡量。,金属的锻造性能,影响锻压性能的主要因素是金属的本质和变形条件 1金属本质的影响 （1）化学成分 纯金属的锻压性能比其合金好。碳素钢随含碳量增加，锻压性能变差。合金钢中合金元素种类和含量越多，锻压性能越差。特别是加入能提高高温强度的元素（如钨、钼、钒、钛等）后，锻压性能更差。 （2）组织结构 固溶体的锻压性能较好，尤其是奥氏体，塑性好，变形抗力小，锻压性能好。化合物（如渗碳体等）锻压性能很差。单相组织的锻压性能比多相组织好。铸态组织中晶粒细小而均匀的组织的锻压性能比柱状组织及粗晶粒组织好。,2019/11/16,61,可编辑,金属的锻造性能,影响锻压性能的主要因素是金属的本质和变形条件 2变形条件的影响 （1）变形温度 在不产生过热的条件下，提高金属变形温度，可使原子动能增加，结合力减弱，塑性增加，变形抗力减小。高温下再结晶过程很迅速，能及时克服冷变形强化现象。因此，适当提高变形温度可改善金属锻压性能。 （2）变形速度 变形速度即单位时间内的变形量，随着变形速度的提高，金属的冷变形强化现象不能通过回复和再结晶及时克服，使塑性下降，变形抗力增加，锻压性能变差。但是，当变形速度超过临界值C后，由于塑性变形的热效应，使金属温度升高，加快了再结晶过程，使塑性增加，变形抗力减小。变形速度越高，热效应越明显。生产小除高速锤锻造和高能成形外，常用的锻造设备都不可能超过临界变形速度。因此，塑性较差的金属（如高合金钢等）或大型锻件，宜采用较小的变形速度，以防锻裂坯料。 （3）应力状态 用不同的锻压方法使金属变形时，其内部产生的应力大小和性质（压或拉）是不同的，甚至在同一变形方式下，金属内部不同部位的应力状态也可能不同。实践证明，三向受压时金属的塑性最好，出现拉应力时则塑性降低。这是因为在三向压应力状态下，金属中的某些缺陷难以扩展，而拉应力的出现使这些缺陷易于扩展，从而易导致金属的破坏。,常用锻造方法的综合比较表,概述 自由锻是利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁之间产生变形，从而获得所需形状及尺寸的锻件。 特点：自由锻生产所用工具简单，具有较大的通用性，因而它的应用范围较为广泛。可锻造的锻件质量由不及1 kg到300 t。在重型机械中，自由锻是生产大型和特大型锻件的惟一成形方法。 自由锻所用设备：根据它对坯料施加外力的性质不同，分为锻锤和液压机两大类。 锻锤 是依靠产生的冲击力使金属坯料变形，但由于 能力有限，故只用来锻造中、小型锻件。 液压机是依靠产生的压力使金属坯料变形。其中，水 压机可产生很大的作用力，能锻造质量达300 t 的锻件，是重型机械厂锻造生产的主要设备。,二、自由锻,二、自由锻,（一）自由锻工序 自由锻的工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类。 (1)基本工序 它是使金属坯料实现主要的变形要求，达到或基本达到锻件所需形状和尺寸的工序。 (2)辅助工序是指进行基本工序之前的预变形工序。如倒棱、压肩等。 (3)精整工序它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。,二、自由锻,自由锻基本工序,返回,二、自由锻,自由锻零件结构工艺性的一般原则： （1）锻件上应避免楔形、曲线形、锥形等倾斜结构 （2)圆柱体与圆柱体曲面交接处锻造很困难，应改成平面与圆柱体交接或平面与平面交接较为合理。 （3)带加强筋和表面小凸台的锻件，结构上是不允许的。 （4)对于横截面有急剧变化或形状复杂的锻件，可将其设计成几个简单件锻制成形后，再用焊接或机械连接方式构成整体组合件。,（二）自由锻零件的结构工艺性,概述 模锻是使金属坯料在冲击力或压力作用下，在锻模模膛内变形，从而获得锻件的工艺方法。 特点：由于金属是在模膛内变形，其流动受到模壁的限制，因而模锻生产的锻件尺寸精确、加工余量较小、结构可以较复杂，而且生产率高。 适用：模锻生产广泛应用在机械制造业和国防工业中。 模锻按使用的设备不同分为：锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、胎模锻等。,二、模锻,(1) 锤上模锻 蒸汽-空气模锻锤 （a）模锻锤外形 （b）模锻锤结构 1砧座；2下模； 3锤头；4气缸； 5活塞；6锤杆； 7上模,模锻的主要设备,(2)压力机上模锻 摩擦压力机的外形与传动系统 （a）外形 （b）传动系统 1螺杆；2螺母；3飞轮；4摩擦轮；5传送带；6电动机 7滑块；8导轨；9机架；10机座,模锻的主要设备,锤上模锻生产所用的锻模如右图所示。上模2和下模4分别用楔铁10、7固定在锤头1和模垫5上，模垫用楔铁6固定在砧座上。上模随锤头作上下往复运动。9为模膛，8为分模面，3为飞边槽。,（一）锻 模,（一）锻模,模锻又分为预锻模膛和终锻模膛两种。 根据模锻件复杂程度不同，锻模又可分为单膛锻模和多膛锻模。单膛锻模是指在一副锻模上只具有一个终锻模膛;多膛锻模是指在一副锻模上具有两个以上的模膛。 锻模模膛可分为制坯模膛和模锻模膛两大类，,(二）锤上模锻工艺规程的制订,锤上模锻的工艺过程一般为: 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成堆存放。 模锻生产的工艺规程包括: 绘制模锻件图、坯料尺寸计算、确定模锻工步(选择模膛)、选择模锻设备、安排修整及辅助工序等。,优点： 锤上模锻虽具有设备投资较少， 锻件质量较好， 适应性强， 可以实现多种变形工步， 锻制不同形状的锻件， 缺点： 锤上模锻震动大、噪声大， 完成一个变形工步往往需要经过多次锤击， 难以实现机械化和自动化， 生产率在模锻中相对较低。,锤上模锻优缺点,三、模锻,模锻结构工艺性要求： 模锻件应有合理的分模面、模锻斜度和圆角半径; 模锻件的几何形状应有利于金属成形; 应尽量避免锻件上有深孔或多孔结构; 形状复杂的模锻件可采用锻一焊组合工艺。,（三）模锻零件的结构工艺性,特种锻造,1回转锻造,加工原理图,四、锻压新工艺,1-切削刃 2-模膛外缘面 3-加工坯料 4-模膛成形面 5-工件轧辊 6-轧辊轴,2烧结锻造 烧结锻造是种将粉末冶金技术中的烧结法和锻造加工法的优点相互结合的方法。其要点是，以金属粉末为原材料，用粉末冶金方法作成预成型件，然后进行热锻，以接近理论密度，得到普通烧结法所不能比拟的，质量不低于一般锻件的产品。 3液态模锻 液态模锻又称高压铸造法或半熔融锻造法，可以认为是一种将铸造、锻造相结合的成型方法。其法是将熔融或半熔融状态的金属注入金属型内，施加高压并保持之，直至凝固终了，以阻止金属晶粒增长，提高零件强度，并能高效率生产形状复杂的零件。,挤压是通过对挤压模内坯料施加强大压力，使它发生变形而获得毛坯或零件的加工方法。 挤压主要应用于生产各种轴对称形状的小型零件，对于非对称件，挤压时金属流动不均，很容易使凸模折断。 根据挤压时金属流动方向和凸模运动方向的关系，可分为以下四种挤压方法。 （1）正挤压 （2）反挤压 （3）复合挤压 （4）径向挤压,零件的挤压,锻压新工艺,辊锻机广泛用于锻坯预成型。后半轴类零件采用双支承式辊锻机加工。辊锻使材料延展均匀、迅速。大量生产时，与锻锤或压力机配套，高效率生产锻件。,辊锻机,辊锻机,零件的轧制,摆动辗压又称旋转成形，其工作原理，如右图所示。上模1与垂直轴线成一倾斜角，上模作高频率的圆周摇摆运动，与坯料2顶面局部接触，同时，液压柱塞3推动下模4使坯料向上移动，对摆动的上模加压。当液压柱塞到达预定位置，锻造完 摆动碾压的工作原理 1一上模2-坯料 3一柱塞 4一下模5一顶杆,摆动碾压,整体精锻连杆盖、连杆体的撑断新工艺,整体精锻连杆盖、连杆体的撑断新工艺,连杆盖、连杆体整体精锻，待半精加工后，采用连杆盖与连杆体撑断的方法，已在汽车发动机连杆生产中广泛采用，这样产生的接合断面凸凹不平，连杆盖与连杆体再组装时的装配位置具有唯一性。 为了保证将撑断面控制在一定范围内，撑断时连杆盖与连杆体不发生塑性变形，连杆设计时应注意适当减小接合面面积，并在撑断前在连杆盖与连杆体接合处拉出引断槽，形成应力集中。,第二节、焊接基本工艺,第二章汽车及其零件制造中常用制造工艺基础知识,一、焊接工艺概要,焊接的特点： 1)宏观上建立了永久联系 2)微观上建立了组织之间的内在联系 3)方便采用复合工艺(锻一焊、铸一焊、冲压一焊) 4)把不同材质和不同形状尺寸的坯材连接成不可拆卸的整体,焊接是指通过加热或加压，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。,一、焊接工艺概要,汽车制造中焊接特点: 汽车制造中焊接生产具有批量大、生产速度快、自动化程度高、对被焊接零件的装配焊接精度要求高等特点，生产中广泛采用专用自动焊机和弧焊机器人工作站。,一、焊接工艺概要,焊接方法分类 焊接的分类方法很多，若按焊接过程中金属所处的状态不同，可把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三大类，每一类又包括许多焊接方法。,焊接方法的分类,汽车制造焊接方法的分类,汽车焊接,在汽车装配过程中，焊接所占的比例极大。对于焊接工艺的严格要求是： (1) 从汽车的安全性与耐久性出发，必须提高焊缝强度、耐蚀性、密封性与外观质量。 (2) 尽量采用经济的焊接工艺，以适应大量生产和节省劳动力的要求。,一、 焊接工艺概要,1前悬架零部件(厚板、箱形截面采用点焊或二氧化碳气体保护焊). 前悬挂零部件一般为箱形截面的焊接结构，采用点焊与电弧焊工艺。 2转向轴(机械加工零件的连接采用闪光对焊、摩擦焊) 将渗碳淬火后的蜗杆与轴相结合，一般采用闪光对焊。 3盘形车轮(大量生产、厚板、重型焊接采用点焊闪光焊) 盘形车轮由中间盘形辐板和外侧轮辋组成的，以点焊固定。,4制动蹄(大量生产的重要安全部件采用凸焊) 其凸焊工艺是将打有凸起的制动蹄板与制动蹄作T形八点焊接。 5后桥壳(厚板、纵向焊接采用二氧化碳气体保护焊) 是以较厚钢板制成，焊缝长，电弧持续时间长，容易显示自动烽接的效果。焊缝为直线或圆形曲线，过去常用埋弧自动焊，现在多使用经济性好又无熔渣的二氧化碳气体保护电弧焊。,6汽油箱(皂盒结构、气密焊接采用滚焊) 以镀锌钢板为材料，一般取皂盒结构，采用滚焊工艺来保证气密性。 7车身零部件(薄板冲压件采用点焊) 汽车车身上的各种板件几乎都是由1mm左右的钢板冲压成型，宜采用效率高，焊接变形小，对工人操作技术依赖程度低的电阻焊接工艺，特别是点焊，其焊接量占车身焊接部位的90%以上。,5.1.3 焊接零件设计,焊接设计的基本要求： 尽量减少焊接点数和焊缝长度； 不使焊缝过分接近，过于集中; 零件的形状与尺寸应便于焊接; 零件结构应尽量避免使用复杂的焊接装置; 相互重叠的焊合钢板数量应尽量限制在两层。 1薄板点焊件 2厚板电弧焊零件,二、几种焊接方法 二氧化碳气体保护焊,CO2气体保护焊具有如下一些特点： (1) 焊接成本低。 (2) 生产率高。 (3) 适用范围广。 (4) 抗锈能力较其他焊接方法强，焊缝含氢量低，抗裂性好。 (5) 因是明弧，便于观察和控制焊接过程，有利于实现焊接过程的机械化和自动化，焊后不需清渣。,气体保护焊原理图,CO2气体保护焊设备由焊接电源、焊枪、送丝机构、供气系统和控制电路组成，如 下图所示。焊接程序为：提前送气通电、送丝、焊接断电、停丝、停止悍接滞后停气。,CO2气体保护焊的焊接设备示意图,CO2气体保护焊有下列几种类型： (1) 管状焊丝焊接法。 (2) 实心焊丝普通CO2气体保护焊。 (3) 短路移动CO2气体保护焊。 (4) 脉冲电弧焊。 汽车工业所用的焊接方法属于上述(3)和(4)两类。,CO2气体保护焊,电阻焊,1点焊 广泛使用点焊工艺的主要理由有： (1) 与熔焊方法相比，点焊是在压力作用下通过内部电阻热加热金属而形成焊点，其冶金过程简单，且加热集中，热影响区域小，易于获得品质优良的焊接接头。 (2) 与铆接相比，不需其他金属，结构质量轻，这对有着较高行驶速度的乘用车十分重要，可以达到轻量化节省能源的要求。 (3) 焊接过程中不产生弧光、有害气体及噪声，工人劳动条件好。 (4) 点焊过程因机械化、自动化程度高，可提高生产效率，减轻操作者的劳动强度。 缺点：焊接设备费用高。,2凸焊 凸焊是一种能够同时进行多点焊接的高效率焊接法，可用于代替电弧焊、钎焊与咬接。 3缝焊 缝焊是一种连续进行的点焊方法，可获得密封性优良的焊缝，适用于汽油箱、后桥壳等部件。 4. 闪光焊 闪光焊热影响区的范围极小，宜用于薄板或薄壁管件焊接。,钎焊,1硬钎焊 硬钎焊方法同于气焊，而用铜基、银基和镍基合金钎料，以所填充的金属将板件焊合。 2软钎焊 软钎焊用于填补点焊焊缝，使之丰满美观，增加板件的整体感，也可用于板面整形。,焊接发展方向,(1) 产量的保证与质量的稳定。 (2) 设备利用率与设备维修。 (3) 通用性与标准化。 (4) 减少工人数量。 (5) 以人为中心的自动化设备。 (6) 技术综合化。 (7) 软件与硬件的平衡。 (8) 有效使用工业机械手。,车身装焊,装焊工艺的操作对象是车身本体(也称为白车身，Body in white)，一般是由底板、前围、后围、左右侧围、顶盖和车门等分总成组成，而各分总成又由很多合件、组件及零件(大多为冲压件)组成。,轿车白车身 1-发动机罩前支撑板；2-散热器固定框架；3-前裙板；4-前框架；5-前翼子板； 6-地板总成；7-门槛；8-前门；9-后门；10-门窗框；11-车轮挡泥板；12-后翼子板；13-后围板；14-行李箱盖；15-后立柱(A柱)；16-后围上盖板；17-后窗台板；18-上边梁；19-顶盖；20-中立柱(B柱)；21-前立柱(A柱) 22-前围侧板；23-前围板；24-前围上盖板；25-前挡泥板；26-发动机罩,1车身装焊工艺,车身装配工艺过程图,车身装配所采用的加工方法主要有下列几种： (1) 焊接。 (2) 黏结。 (3) 卷边。 (4) 密封。 (5) 打磨。 (6) 软钎焊填补。,车身装焊中的加工方法,点焊过程及影响质量主要因素,冲压工艺,第二章汽车及其零件制造中常用制造工艺基础知识,第四节 冲压工艺基础,一、冲压工艺概要,冲压工艺是一种先进的金属加工方法，它是建立在金属塑性变形基础上，在常温条件下利用模具和冲压设备对板料施加压力，使板料产生塑性变形或分离，从而获得具有一定形状、尺寸和性能的零件。 冲压件一般是通过冲裁、拉延、切边、冲孔、复合冲裁、弯曲、复合屈曲等工序中的若干种，冲压成指定形状。,冲压工艺概要,a) 拉深 b) 切边 c) 冲孔 d) 弯曲冲孔 发动机罩内板的加工工序,一、冲压工艺概要,一、冲压工艺概