汽车制造工艺（高等职业）全套教学课件

汽车制造工艺全套可编辑PPT课件汽车制造概述汽车零部件毛坯制造工艺基础知识、机床夹具与工件的定位汽车零部件机械加工工艺基础知识汽车装配工艺基础知识汽车典型零件制造工艺汽车车身制造工艺汽车产品设计的结构工艺性汽车先进制造技术与工艺第1章汽车制造概述1.1汽车的生产过程及工艺过程1.2汽车及其零部件的生产类型及工艺特征1.1本课程的性质、任务及学习目标1.1汽车的生产过程和工艺过程

汽车的生产过程是指将原材料转变为汽车产品的全过程。

1.1.1汽车生产过程载货汽车主要生产过程的方框图轿车主要生产过程的方框图1.汽车生产过程的组成

汽车的生产过程包括毛坯（铸件、锻件等）的制造、零件的机械加工、毛坯和零件的热处理、总成（或部件）的装配和汽车产品的总装配等基本生产过程。除上述基本生产过程外，汽车生产过程还包括保证生产过程能正常进行所必需的其他过程，如动能（压缩空气、蒸汽、煤气等）的生产、非标准设备及工艺装备的生产等，它们统称为辅助生产过程。此外，为保证生产的正常进行和产品质量，汽车生产过程还包括各生产环节之间的运输、保管、产品的销售及售后服务等服务过程和生产及技术准备过程。1.1汽车的生产过程和工艺过程1.1.1汽车生产过程2.汽车生产的分工

汽车是一种复杂的机电产品，它的生产涉及多个行业，如机械制造行业、玻璃制造行业及橡胶轮胎制品制造行业、电子电器装置制造行业、化工制品制造行业等。一家汽车制造企业（或公司）是不可能承担汽车全部零件及总成的生产的，它通常只完成生产过程中的主要零部件及总成的生产，如发动机、变速器、驱动桥、车架、驾驶室等总成中主要零件的制造和装配，其他零部件，如橡胶轮胎制品、玻璃制品、电子电器装置等，则由专业化企业（或公司）进行生产。

在汽车制造企业（或公司）内部，一般按产品专业化和工艺专业化原则，设置铸造、锻造、热处理、发动机、变速器或传动器、驱动桥、转向器等子公司或车间。它们可以制造不同车型的多种零件或总成，以保证产品的质量和降低制造成本。总之，汽车产品的生产过程较为复杂，它需要由社会大协作生产共同完成。1.1汽车的生产过程和工艺过程1.1.2汽车制造的工艺过程1.汽车制造工艺过程的概念

汽车制造工艺过程是指在汽车生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，主要包括毛坯制造、零件机械加工、热处理、总成及整车产品装配等工艺过程。

将原材料通过铸造、锻造或冲压等方法制造成具有一定形状和尺寸的铸件、锻件或冲压件的工艺过程统称为毛坯制造工艺过程。

铸造：是将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后得到一定形状、尺寸和性能铸件的方法。

锻造或冲压：是在压力设备及工模具的作用下，使金属坯料产生局部或全部的塑性变形以获得一定形状、尺寸和质量的锻件或冲压件的方法。

例如，汽车中发动机气缸体、变速器箱体、后桥壳体等零件多采用铸件毛坯；连杆、万向节等零件多采用锻件毛坯；车身组件、车架纵横梁等零部件多采用冲压件毛坯。（1）毛坯制造工艺过程1.1汽车的生产过程和工艺过程1.1.2汽车制造的工艺过程1.汽车制造工艺过程的概念

在机床设备上利用切削刀具或其他工具，借助机械力将毛坯或工件加工成零件的过程，称为机械加工工艺过程。它是进一步改变毛坯形状和尺寸的过程。根据加工过程中有无切屑，机械加工过程可分为切削加工和无屑加工两类。其中，汽车零件制造中常用的车、钻、铰、铣、拉、镗、磨、超精加工及齿轮轮齿加工中的滚齿、插齿、剃齿、拉齿等属于切削加工；汽车零件制造中采用的热轧齿轮轮齿、冷扎和冷挤齿轮轮齿、拉拔等属于无屑加工。

采用各种热处理方法（如退火、正火、淬火、回火、调质、表面热处理等），改变毛坯或零部件的使用性能和工艺性能，以改善材料性能，提高零部件使用寿命的工艺过程统称为热处理工艺过程。汽车零部件制造中铸、锻件毛坯及曲轴、齿轮等重要零部件都应根据需要进行各种热处理。（2）零件机械加工工艺过程（3）热处理工艺过程1.1汽车的生产过程和工艺过程1.1.2汽车制造的工艺过程1.汽车制造工艺过程的概念

按规定的装配技术要求，将零件或总成（部件）进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程，称为装配工艺过程。它是改变零件、装配单元（总成或部件）间的相对位置的过程，包括部件或总成的装配（如车架、发动机、变速器等）和汽车整车的装配。（4）总成及整车产品装配工艺过程1.1汽车的生产过程和工艺过程1.1.2汽车制造的工艺过程2.工艺过程的组成

工序是组成工艺过程的基本单元，它是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。其中，工人、工作地点、工件、连续作业是构成工序的四个要素，任何一个要素发生改变即构成新的工序。

通常情况下，划分工序的主要依据是工作地点是否改变和加工是否连续。例如，铣削汽车变速器输入轴的两端面时，可在一台专用铣床上用两把铣刀同时铣削大、小头端面，即在一道工序一次安装中同时完成，如图1-3（a）所示；也可在两台卧式铣床上分别铣削大、小头端面，即在两道工序中各进行一次安装先后完成，如图（b）所示。（1）工序的定义及划分依据（a）在一道工序中同时完成两端面的铣削（b）在两道工序中分别完成两端面的铣削图1-3汽车变速器输入轴两端面的铣削方法1.1汽车的生产过程和工艺过程1.1.2汽车制造的工艺过程2.工艺过程的组成

一个完整的工序由安装、工位、工步及走刀等组成：

安装：工件每次装夹所完成的那一部分工序内容。例如，图（a）所示为一道工序中一次安装同时完成两端面的加工；如图（b）所示的两道工序中各有一次安装。

工位：在一次安装后，工件在机床上所占据的每一个位置上。例如，在图1-4所示的旋转工作台上有四个工位，分别进行装卸、钻孔、扩孔、铰孔等操作。

工步：在加工表面、刀具、切削用量等要素都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。例如，在图1-5所示的汽车变速器输入轴阶梯外圆车削工序中，共包括5个工步。

走刀：切削刀具在加工表面切削一次所完成的工步内容。根据被切削材料厚度的不同，一个工步可包括一次或多次走刀。（2）工序的内容图1-4在回转工作台上加工孔图1-5车削变速器输入轴的阶梯外圆1.2汽车及其零部件的生产类型及工艺特征1.2.1生产纲领

为保持高效生产，提高企业竞争力，现代汽车制造业中均以专业化分工与协作的方式来组织生产。汽车及零部件制造企业需要根据市场需求及产品特征制定生产纲领，并据此确定汽车产品和零部件的生产类型。

生产纲领是指企业在计划期内（通常为一年）应当生产的产品或零部件的数量和进度计划。当计划期为一年时，汽车零部件的生产纲领N可按下式计算：式中，Q——产品年计划产量，单位为辆/年；

n——每辆车中该零件的数量，单位为件/辆；

a%，b%——备品、废品的百分率。1.2汽车及其零部件的生产类型及工艺特征1.2.2生产类型及其工艺特征

生产类型是对企业专业化生产程度的分类。根据生产纲领中产品年产量的不同，汽车产品和零件的生产类型一般可分为单件小批生产、成批生产、大量生产等三种类型。

单件生产的特征为产品的种类多而同一种产品的产量很少且不确定，每台设备或加工地点的加工对象不重复或很少重复。例如，汽车制造厂中新款汽车的试制等属于单件小批生产。1.生产类型的概念（1）单件生产（2）成批生产

成批生产的特征为产品的产量较大，产品或零件周期性地成批投入生产。根据产量的大小，成批生产可细分为小批量、中批量、大批量生产。例如，在汽车制造厂中，普通轿车多属于大批量生产，重型车、特种车多属于中批量生产。（3）大量生产

大量生产的特征为产品的产量很大，一台设备可长期固定地进行某一零件中某一道工序的加工。例如，汽车变速器、驱动桥、轴承等零部件多属于大量生产。1.2汽车及其零部件的生产类型及工艺特征1.2.2生产类型及其工艺特征

生产类型的划分主要取决于生产纲领，但同时要考虑产品本身的大小及结构的复杂程度。2.生产类型的划分生产类型

轿车或1.5t以下商用车的年产量/辆商用车或特种车年产量/辆2～6t8～15t单件小批生产新型汽车的试制，一般为几辆至几十辆不等成批

生产小批量≤2000≤1000≤500中批量2000～100001000～10000500～5000大批量10000～5000010000～300005000～10000大量生产≥50000≥30000≥10000汽车制造企业中机械加工车间生产类型的划分1.2汽车及其零部件的生产类型及工艺特征1.2.2生产类型及其工艺特征

不同生产类型中，零件加工工艺、工艺装备、毛坯制造方法及对工人的技术要求等都有很大的不同，如下表所示。在制定零件机械加工工艺时，首先确定生产类型，则工艺过程的总体轮廓就勾画出来了。3.各生产类型中工艺过程的特点工艺特点单件小批量生产成批生产大量生产产品产品种类多，数量少，改型对生产影响小产品种类较多，数量较大，改型对生产影响较大产品种类单一，数量大，改型对生产影响大零件互换性广泛采用钳工修配大部分零件具有互换性，同时保留某些钳工修配工作零件具有广泛的互换性，高精度配合件可用分组选择法装配毛坯制造广泛采用木模手工造型、自由锻造，毛坯精度低，加工余量大部分采用金属模造型、模锻等，毛坯精度中等广泛采用金属模机器造型、模锻等，毛坯精度高，加工余量小生产组织无流水线作业成批轮流生产流水线或自动生产线生产设备万能机床、自动换刀数控机床万能机床、数控机床等专用机床、组合机床或自动机床工艺装备标准刀具、万能量具、万能夹具等标准刀具、万能量具和夹具等，也用专用刀、量、夹具专用复合刀具、成形刀具、自动化量具、专用夹具等对工人要求要求技术熟练的工人需要一定熟练程度的工人和编程技术人员对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求较高工艺文件比较简单，只有工艺过程卡片工艺过程卡片，重点工序有工序调整卡片详细工艺文件，重点工序有工序调整卡片各种生产类型中工艺过程的主要特点1.3本课程的性质、任务及学习目标1.3.1本课程的性质与任务

本课程是汽车制造与装配技术及相关专业的一门核心专业课，其主要任务是：学习本课程，可使学生掌握现代汽车制造中各种工艺过程的基本理论知识，了解现代汽车制造技术的发展趋势；培养学生分析问题和解决问题的能力，使学生具备继续学习专业技术的能力；为学生毕业后从事汽车制造与装配等工作打下基础，以适应现代汽车工业高速发展对高技能应用型人才的需要。1.3本课程的性质、任务及学习目标1.3.2本课程的学习目标①了解汽车的生产过程和工艺过程。②掌握铸造、锻造、焊接、冲压等汽车零部件毛坯制造工艺的基础知识。③掌握车、铣、钻、磨、光整加工等汽车零部件机械加工工艺的基础知识。④掌握汽车装配工艺的基础知识，熟悉汽车冲压、车身焊接、车身涂装等汽车车身制造技术。⑤掌握汽车零部件加工及装配结构工艺性的一般原则，能进行汽车产品结构工艺性的分析。⑥了解国内外汽车先进制造技术的发展现状。1.知识目标1.3本课程的性质、任务及学习目标1.3.2本课程的学习目标①能根据零部件的特征选择合适的毛坯制造工艺方法。②能根据零部件的加工要求，制定合理的机械加工工艺。③能借助相关资料，制定齿轮、曲轴、连杆、简单箱体类零件等汽车零部件的机械加工工艺。④熟悉汽车冲压、车身装焊、车身涂装等汽车车身制造的工艺过程，初步具备参与汽车车身生产实践的能力。⑤掌握保证装配精度的装配方法，初步具备参与汽车一般总成装配的能力。2.能力目标3.素质目标

学生在学习本课程后，应具备一定的分析、解决问题的能力以及较强的学习和创新能力。学生应掌握从零部件毛坯制造、机械加工及整车装配等一系列汽车制造工艺的基本理论和知识，具备设计加工路线和制定详细工艺规程的初步能力，为参与汽车制造、装配及维修等实践工作打下较强的理论基础。此外，通过对国内外汽车先进制造技术的了解，为后续课程的学习奠定必要基础。ThankYou!第2章汽车零部件毛坯制造工艺基础知识2.1铸造工艺基础2.2锻压工艺基础2.3冲压工艺基础2.4焊接基本工艺2.1铸造的工艺基础

多数铸件需经机械加工后才能使用，这类铸件称为铸造毛坯；少数铸件不经过机械加工即可装配到机器上直接使用。

铸造：是将熔融的金属液浇入铸型型腔内，待其冷却、凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺方法，其实质是利用熔融金属的流动性来实现成形的。

铸件：用铸造方法获得的毛坯或零件。

铸造具有成本低、适应性强、经济性好等优点，在生产中得到广泛应用，在机械制造中占有重要的地位。铸造工艺过程包括熔炼、造型（芯）、浇注等许多环节，影响因素较多，容易产生铸造缺陷（如缩孔、气泡、裂纹等）而响铸件的力学性能。此外，铸件多为合金，结晶时易产生偏析，且高温时间较长，晶粒粗大，力学性能较差。2.1.1铸造的特点及分类1.铸造的特点2.1铸造的工艺基础2.1.1铸造的特点及分类1.铸造的特点

铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能凸显它的经济性。汽车的各种零部件中，铸造常用于各类箱体、壳体、支架类零件毛坯的制造，如变速箱壳体、后桥壳、刹车盘、发动机气缸体、刹车支架等。

汽车用铸件的主要特点是壁薄、形状复杂、尺寸精度高、质量轻、可靠性好、生产批量大等。铸件一般占汽车自重的20%左右，仅次于钢材的用量，居第二位。铸件的材料很广，包括铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等。其中，铸铁又细分为灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、可锻铸铁及合金铸铁等。2.1铸造的工艺基础

根据造型材料及工艺方法的不同，铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。

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。在汽车铸件生产中，砂型铸造所生产的铸件占整个汽车铸件的90%以上。凡不同于砂型铸造的铸造方法统称为特种铸造，包括金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造等。一般特种铸造多用于尺寸及质量较小，结构复杂、生产批量较大的场合，如照相机壳体、仪器仪表壳体、轻型减速器壳体等。2.1.1铸造的特点及分类2.铸造的分类铸造砂型铸造特种铸造以型砂为主要造型材料的铸造方法，铸型只能使用一次。金属型铸造压力铸造离心铸造溶模铸造铸型由金属材料加工而成，可多次使用。金属液以高压、高速压入铸型中，并在高压下结晶。

将金属液注入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下结晶。用易熔材料制造模样，再用模样制造壳型。2.1铸造的工艺基础

合金的铸造性能是指熔融的合金金属液在铸造过程中获得优质铸件的能力，主要包括流动性、收缩性、偏析及吸气性等。

液态合金的流动性表示液态合金的流动能力，即充满型腔的能力。流动性的好坏，直接影响合金的成形质量，流动性不好，铸件容易产生冷隔、浇不足等缺陷。影响液态合金流动性的因素主要由合金的成分、浇注的温度及压力、铸型的结构等。2.1.2合金的铸造性能1.流动性

为了获得形状完整、轮廓清晰的铸件，尤其是形状复杂的薄壁类铸件，除注意选择流动性较好的金属材料，如选择共晶合金或接近共晶成分的合金进行浇注外，在工艺上应注意改善铸造条件，适当提高浇注温度和浇注速度等来改善液态合金的流动性，并限制铸件的最小壁厚。2.1铸造的工艺基础

铸件在冷凝过程中会产生体积和尺寸缩小的现象。合金的液态收缩和凝固收缩引起的体积缩小，是导致铸件产生缩孔和缩松的重要原因。金属的固态收缩引起铸件尺寸的缩小，是产生铸造应力、变形和裂纹的主要原因。

工艺上控制缩孔的方法是使铸件实现自上而下的顺序凝固，在铸件上部最后凝固的部位进行补缩或放置冒口，使缩孔移到冒口中去；工艺上控制铸造应力的主要方法是使铸件实现同时凝固。此外改善型砂、芯砂的退让性，掌握好落砂的时间，并合理设计铸件结构等都能减少铸造应力。对于铸件内的残余应力，可通过去应力退火加以消除。2.1.2合金的铸造性能2.收缩性3.偏析及吸气性

铸件中出现化学成分不均匀的现象称为偏析，它将导致铸件性能不均匀。吸气性是指合金在熔炼、浇注时吸收气体的性能。若气体在液态合金冷凝过程中无法逸出，铸件内部将产生气孔或夹杂物等缺陷。

工艺上降低吸气性的方法是缩短合金熔炼时间，对炉料进行烘干，在制造铸型及型芯时提高其透气性等。2.1铸造的工艺基础

砂型铸造是指以砂型作为主要造型材料制备铸型的铸造方法。它是最基本同时也是应用最为广泛的一种铸造方法。目前，使用砂型铸造方法生产的铸件约占铸件总产量的80%以上。砂型铸造的工艺过程主要包括造型、造芯、砂型及型芯烘干、合型、熔炼金属、浇注、落砂和清理、检验等环节，如下图所示。2.1.3砂型铸造砂型铸造的工艺过程2.1铸造的工艺基础

制造铸型用的材料称为造型材料。砂型铸造中使用的造型材料主要有型砂和芯砂。二者都由砂、黏结剂和附加物等组成。为保证铸造的顺利进行并获得优质的铸件，造型材料应具备良好的可塑性、足够的强度、较高的耐火度、良好的透气性和退让性等。2.1.3砂型铸造1.造型材料2.造型方法

砂型铸造的造型方法很多，按操作特点不同可分为手工造型和机器造型两大类。

手工造型：指填砂、紧实和起模等操作主要采用手工进行的造型方法。其优点是操作灵活、适应性强、造型成本低、生产准备时间短；但存在铸件质量较差、生产效率低、劳动强度大等不足。因此，手工造型多用于单件及小批量生产。手工造型的方法主要有：整体模造型、挖砂造型、假箱造型、分模造型、活块造型、三箱造型、刮板造型等。

机器造型：指用机器完成全部或至少完成紧砂操作的造型方法。它可显著提高劳动生产效率，提高铸件的质量，减少机械加工余量，同时大大改善工人的劳动条件。因此，现代化铸造车间中大多采用机器造型。2.1铸造的工艺基础

型芯主要用于形成铸件的内腔和尺寸较大的孔，有时也用作铸件上难以起模部分（凸台和凹档处）的局部砂型。制造型芯的过程称为造芯，或叫制芯。其方法也可分为手工制芯和机器制芯两类。单件小批量生产时多采用手工制芯，大量生产时采用机器制芯。手工制芯有用型芯盒造芯及刮板造芯两种方法，其中以用型芯盒造芯最为常用。下图为简单芯盒手工制芯示意图。2.1.3砂型铸造3.造芯（a）整体式芯盒造芯（b）对开式芯盒造芯（c）可拆芯盒造芯

芯盒造芯示意图2.1铸造的工艺基础

浇注时，液体合金流入铸型时所经过的通道称为浇注系统。浇注系统一般包括浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道，如下图所示。2.1.3砂型铸造3.造芯无论采用何种方法制芯，都要在型芯中放置芯骨，并将型芯烘干以保证其强度，同时还应在型芯上扎出通气孔或在型芯内埋入蜡线、麻线来形成通气孔，以保证其透气性。对于尺寸较大的型芯，可在内部放入焦炭以增强其透气性。对形状复杂和批量大的型芯，宜采用机器制芯。4.浇注系统（a）浇注系统一

（b）浇注系统二浇注系统示意图

合理地设计浇注系统，可使液体合金平稳地充满铸型型腔；控制金属液的流动方向和速度；调节铸件中各部分的温度，控制冷却凝固顺序；阻挡夹杂物进入铸型型腔等。2.1铸造的工艺基础

浇注后，经过一段时间待铸件完全凝固后，将铸型打散，取出铸件，此过程称为落砂。落砂后将铸件上的浇冒口及表面粘砂、砂芯清除掉，这一过程称为清理。清理后的铸件为成品铸件，清理掉的浇冒口可作为回炉料重新投入熔炼。2.1.3砂型铸造5.落砂、清理2.1.4特种铸造

特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造方法的统称。汽车中铝合金铸件多采用特种铸造方式获得。常用的特种铸造方法有以下几种。1.金属型铸造

铸造时金属液靠重力浇入用金属制成的铸型中，以获得铸件的方法，称为金属型铸造。金属型可重复使用，故又称永久型铸造。2.1铸造的工艺基础2.1.4特种铸造1.金属型铸造

根据分型面位置的不同，金属型可分为整体式、垂直分型式、水平分型式和复合分型式等。其中，垂直分型式金属型（参见下图）便于设置内浇道和取出铸件，也易于实现机械化，所以应用较广。它由定型和动型两个半型组成，分型面位于垂直位置，浇注时先使两个半型合紧，待熔融金属凝固、铸件定型后，再利用简单机构使两个半型分离，取出铸件。垂直分型式金属型金属型铸造实现了“一型多铸”（几十次至几万次），节约了大量造型材料、工时和占地面积，提高了生产效率，改善了劳动条件。由于金属型的制造成本高、周期长，且不宜铸造形状复杂的大型薄壁件，此外，必须采用机械化、自动化装置进行生产，才能改善劳动条件，因此，金属型铸造主要适用于大批量生产形状简单的有色合金铸件和灰铸铁件，如汽车发动机中的活塞、气缸体、缸盖、油泵壳体、水泵叶轮、铜合金轴瓦和轴套等。2.1铸造的工艺基础2.1.4特种铸造2.压力铸造

在高压下，将液态或半液态金属高速压入金属铸型，并在高压下凝固成型的铸造方法称为压力铸造（简称压铸）。压力铸造所使用压铸机的结构如下图（a）所示，主要部件包括活塞、压室、定型、动型等。铸造时，首先使动型与定型合紧，用活塞将压室中的熔融金属压射到型腔，如下图（b）所示；待凝固后打开铸型并顶出铸件，如下图（c）所示。压力铸造2.1铸造的工艺基础2.1.4特种铸造2.压力铸造2

可铸出结构复杂，轮廓清晰的薄壁、深腔、精密铸件，可直接铸出各种孔眼、螺纹、齿形、花纹和图案等，也可压铸镶嵌件。铸孔的最小直径可达0.7mm，铝合金铸件的最小壁厚可到0.5mm。1生产效率比其他铸造方法都高，并易于实现半自动化。4

铸件强度和表面硬度高，组织细密，其抗拉强度比砂型铸件提高约25%～40%。3

铸件的尺寸公差等级为IT13～IT11、表面粗糙度Ra值为6.3～1.6mm，可实现少甚至无切屑加工。对于精度要求不高的零件，压力铸造得到的铸件不需切削加工即可直接使用，所以能省工、省料，且成本低廉。压力铸造的特点

压力铸造主要应用于非铁合金（如铝、镁、锌、铜等）的中小型铸件的大批量生产。汽车中采用压力铸造生产毛坯的零部件很多，包括铝压铸件缸体、缸盖等。2.1铸造的工艺基础2.1.4特种铸造3.低压铸造

低压铸造是一种利用低压（0.01～0.08MPa）干燥空气将合金液压入铸型，并在加压条件下凝固，以获得铸件的铸造方法。

低压铸造的工艺原理如下图所示。铸造过程中，贮气罐向保温室内通入压力为0.01～0.08MPa的干燥空气或惰性气体，金属液在压力作用下沿升液管从坩埚中以10m/s左右的速度进入铸型型腔中。金属液充满型腔后，仍保持一定压力至完全凝固。之后撤去压力，使没有凝固的金属液在重力作用下流回坩埚。打开铸型即可取出铸件。低压铸造工艺原理图

低压铸造的特点是充型平稳，铸件内的气孔、夹渣等缺陷较少，金属的利用率高达95%以上，铸件的尺寸精度为IT14～IT12，最小壁厚为2mm。因此，低压铸造不仅可以生产铜、铝、镁等合金铸件，还能制造薄壁壳体类钢制铸件，如汽车发动机活塞、带轮、变速箱壳体等。2.1铸造的工艺基础2.1.4特种铸造4.离心铸造

离心铸造是指将金属液浇入高速旋转的铸型中，使其在离心力作用下充满铸型并凝固成形的铸造方法。根据转轴位置的不同，离心铸造机可分为立式、卧式和倾斜式三种。

立式离心铸造机（参见下图（a））的铸型在垂直轴上旋转，因重力作用铸件内表面呈抛物线形，上薄下厚。铸型转速越慢，铸件高度越大，其壁厚差越大。因此只适用于铸造高度不大的环类、套类及成型铸件，如青铜齿轮、巴氏合金及青铜轴套等。在这种铸造机上固定铸型和浇注都比较方便。

卧式离心铸造机（参见下图（b））的铸型绕水平轴线旋转，当其转速足够大时，铸件的壁厚沿长度和圆周方向都很均匀，因此应用较广。它主要用于铸造较长的管类、缸套等中空类铸件。（a）立式离心铸造机

（b）卧式离心铸造机2.1铸造的工艺基础2.1.4特种铸造4.离心铸造

铸件的结构工艺性是指所设计的铸件结构不仅能满足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。结构工艺性良好的铸件，可以达到优质、高产和低耗的目的。

离心铸造过程中，金属液在离心力作用下由外向内结晶，故铸件组织细密，无缩孔、缩松、气孔、夹渣等缺陷，力学性能好；但铸件内表面尺寸通常不够精确，且由于金属液中的气体、熔渣等夹杂物，因密度小而集中在内表面，导致表面质量较差，一般需通过机械加工予以切除。离心铸造常用于制造铸钢、铸铁、有色金属等材质的各类管状零件的毛坯，尤其适用于铸造要求壁厚均匀的中空铸件。2.1.5铸件的结构工艺性2.1铸造的工艺基础1.铸造工艺对铸件结构的要求

模样（芯盒）的制造、造型和造芯等是铸造中重要的工艺环节，铸件的结构对于这些工艺过程的可操作性和工作难度以及所完成铸型的质量有很大影响。因此，在设计铸件结构时，从铸造工艺的角度出发，应注意以下几个方面：2.1.5铸件的结构工艺性

①铸件外形应尽量简单。在满足使用要求的前提下，铸件外形设计应尽量简化，以方便生产；尽量避免铸件外侧面下凹；设计铸件上的凸台和肋条时，应考虑方便造型起模；尽量避免使用活块或外型芯。

②铸件结构应合理分割与组合，对于某些复杂的大型铸件，在生产条件不允许整体铸造时，可采用组合铸件，即将一个铸件分成几部分铸造，然后用焊接或螺钉将它们连成一个整体。

③设计铸件结构时应在垂直于分型面的不加工立壁上设计出斜度，以方便起模。2.1铸造的工艺基础2.金属的铸造性能对铸件结构的要求

在设计铸件结构时，还要考虑到金属铸造性能的优劣，否则铸件就会出现浇不足、缩孔、缩松、冷隔、铸造应力、变形和裂纹等缺陷。往往在采用更合理的铸件结构后，便可以消除这些缺陷。因此，铸件结构应有利于合金液的充型，并能减轻或避免因合金液收缩带来的铸件缺陷。在设计铸件时，从金属铸造性能出发，应注意以下几个方面：2.1.5铸件的结构工艺性

①铸件的壁厚应适当。每一种铸造合金都有其适宜的铸件壁厚范围，过大或过小都会对铸件质量产生不利影响。

②铸件壁厚应均匀。壁厚不均的铸件易在厚壁处产生缩孔和缩松，并且壁厚不同的部位的冷却速度不同，由此产生的铸造应力会使铸件变形和开裂。

③铸件壁的连接方式要合理。如右上角图所示，铸件壁之间的连接应有铸造圆角；铸件壁要避免交叉和锐角连接；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避免大平面。大平面受高温金属液烧烤时间长，易产生夹砂；金属液中气孔、夹渣上浮滞留在上表面，会产生气孔、渣孔；而且大平面不利于金属液充填，易产生浇不足和冷隔。铸件壁的连接方式2.2锻压工艺基础2.2.1概述

锻压包括各类金属塑性成形加工方法，如锻造、冲压、拉拔、轧制等，其原理是利用金属的塑性，对坯料施加外力，使其产生塑性变形，以获得所需形状、尺寸和性能的型材、棒材、板材、线材或锻压件。各类钢材和大多数有色金属及其合金都有一定的塑性，故它们均可在冷态或热态下进行锻压加工。1.锻压的生产方法、特点及应用（1）锻压的生产方法

锻压的生产方法很多，主要分为锻造和冲压两大类。其中，锻造是利用手锤、锻锤或压力设备上的模具对加热的金属坯料施力，使金属材料在不分离条件下产生塑性变形，以获得形状、尺寸和性能符合要求的锻件。锻造可分为自由锻、胎模锻、模锻等；冲压依靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）。锻压的其他生产方法包括轧制、挤压、拉拔等。2.2锻压工艺基础2.2.1概述1.锻压的生产方法、特点及应用（1）锻压的生产方法

自由锻、胎膜锻、模锻：利用加热后的金属坯料发生体积转移和分配来获得毛坯，如图2-9所示。

冲压：主要用于加工板料，又称板料冲压，如图2-10（a）所示。

轧制：多为热轧，利用金属坯料与轧辊接触表面的作用力，使金属坯料截面减小、长度增加的加工方法，如图2-10（b）所示。

拉拔：金属坯料在拉力作用下通过拉拔模孔，使截面缩小、长度增加的加工方法，如图2-10（c）所示。

挤压：在挤压模内，使金属坯料受压并被挤出模孔，产生所需变形的加工方法，如图2-10（d）所示。（a）自由锻

（b）胎模锻

（c）模锻图2-9锻造的生产方法（a）冲压

（b）轧制

（c）拉拔

（d）挤压图2-10其他锻压生产方法2.2锻压工艺基础2.2.1概述1.锻压的生产方法、特点及应用（2）锻压的特点及应用锻压获得的毛坯和零件在工业生产中应用十分广泛，其主要特点为：2

锻压时金属材料在塑性状态下发生体积转移，无需切除材料，故锻压时材料利用率高，能节约大量金属材料。1

金属材料经过锻压后，内部组织得到改善，力学性能得以提高。3

除自由锻外，其他锻压方法均容易实现机械化、自动化，具有较高的生产效率，其中，尤其以轧制、拉拔、挤压等工艺最为明显。4

由于锻压过程中金属在固态时流动，故变形量不能太大，工件的形状不能太复杂；而且锻压设备和模具等投资较大。自由锻等方式获得的锻件表面质量较差，生产效率也比较低。

锻压广泛应用于制造强度高、可靠性好的汽车零件毛坯。例如，发动机（如曲轴、连杆、凸轮轴等）、前悬架（如上、下悬臂架等）、前桥（如转向节、转向节臂等）、后桥（如后车轴、外壳末端等）、差速器（如主动小齿轮、环齿轮等）等零部件均采用锻压件作为毛坯。2.2锻压工艺基础2.2.1概述2.金属的锻造性能

金属的锻造性能，又称可锻性，是金属材料的重要工艺性能之一。它能反映材料经受塑性成形加工，获得优质锻件的难易程度。金属锻造性能的好坏常用金属的塑性变形能力和变形抗力作为衡量指标。金属塑性高，变形抗力低，则锻造性能好；反之，则锻造性能差。影响金属塑性变形能力和变形抗力的因素主要有化学成分、金属组织、变形温度和变形速度等几个方面。2.2锻压工艺基础2.2.2锻造方法1.自由锻

自由锻是一种利用锻压设备的上、下砧块和一些简单的工具，使坯料在压力作用下发生自由塑性变形，从而获得所需形状、尺寸和一定力学性能的锻件的加工方法。（1）自由锻的特点及应用

自由锻所用的工具、设备简单，通用性大；工艺灵活，锻件锻造的范围大，锻件质量可以从几百克到几百吨不等。但自由锻依靠人工来控制锻件的形状和尺寸，故锻件的形状和尺寸精度低，加工余量大，且劳动生产效率低，劳动强度大，对工人操作技术要求高。

因此，自由锻适用于结构形状简单锻件的单件小批量生产。对于大型锻件，如大型发电机的叶轮主轴、多拐曲轴、水轮机叶片、火车轮轴等，自由锻是仍是唯一的锻造方法。自由锻分为手工锻和机器锻两种。其中，手工锻只能生产小型锻件，生产效率较低；机器锻生产效率相对较高，是自由锻的主要生产方法。2.2锻压工艺基础2.2.2锻造方法1.自由锻自由锻的工序包括基本工序、辅助工序和精整工序三类。

基本工序：使坯料完成主要变形的工序。常用的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、扩孔、弯曲、切割、扭转、错移和锻接等。

辅助工序：为方便基本工序的操作，先对坯料进行少量的变形。常用的辅助工序包括压肩、压钳口、倒棱等。

精整工序：在基本工序后进行，以使锻件尺寸、表面质量达到要求。常用的精整工序包括校正、滚圆、表面平整等。（2）自由锻的工序（3）自由锻零件的结构工艺性①锻件尽量设计成方形、圆柱形结构，避免楔形、曲线形、锥形等结构，以减少专用工具的使用。②锻件表面交接处尽量设计成平面与圆柱体交接或平面与平面交接，以保证平滑过渡。③锻件上不得带有加强筋或表面凸台，通常采用增加壁厚的方式来提高强度。④锻件横截面变化应平缓，当形状较为复杂时，可分解成几个简单形状的锻件，再通过焊接等方式组合为一个整体。2.2锻压工艺基础2.2.2锻造方法2.模锻

在高强度金属锻模上预先制出与锻件形状一致的模膛，使坯料在模膛内受压变形的锻造方法称为模锻。在变形过程中，模膛通过对坯料的限制来得到与模膛形状一致的锻件。（1）模锻的特点及应用与自由锻相比，模锻的生产效率较高，操作简单，容易实现机械化；锻件表面粗糙度值小，尺寸精确，加工余量小，材料利用率高；能锻造形状较为复杂的锻件。但模锻设备投资大，锻模的制造成本高，且每种锻模仅能加工一种锻件；受锻模设备吨位限制，模锻件质量一般不超过150kg。因此，模锻适用于中小型锻件的成批和大量生产，广泛应用于汽车、拖拉机、飞机、机床和动力机械等行业。（2）模锻的分类

模锻按照所使用的设备不同，可分为锤上模锻、摩擦压力机模锻、热模锻压力机模锻和平锻机模锻等。其中，锤上模锻是常用的模锻方法，常用设备为蒸汽—空气模锻锤。2.2锻压工艺基础2.2.2锻造方法2.模锻（3）锻模

锻模是热模锻的重要工具，它的模腔制成与所需锻件凹凸相反的形状，并进行合理的分型。加热到合适温度的金属坯料放入锻模后，利用锻造设备的压力将其锻造为带有飞边或极小飞边的锻件。典型的锻模结构组成如图2-11所示，它主要由带燕尾的活动上模2和固定下模4两部分组成，并分别用楔铁10，7紧固在锤头1和模座5上。上下合模后，中部形成完整的模膛、分模面和飞边槽。1—锤头；2—上模；3—坯料；4—下模；5—模座；6，7，10—楔铁；8—分模面；9—飞边槽图2-11锻模的组成示意图2.2锻压工艺基础2.2.2锻造方法2.模锻（4）锤上模锻的工艺过程

锤上模锻的一般工艺过程为：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→成堆存放。模锻生产的工艺规程包括：绘制锻件图、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。（5）模锻零件的结构工艺性要求2锻件的几何形状应有利于金属坯料的成形。1

锻件应设置合理的分模面、模锻斜度和圆角半径。3锻件上应避免深孔或多孔结构。4形状复杂的锻件可采用锻—焊组合工艺加工。2.2锻压工艺基础2.2.2锻造方法3.胎模锻

胎模锻是在自由锻设备上用可移动的简单锻模（简称胎模）生产锻件的工艺方法。它结合了自由锻与模锻各自的优点，因此在生产中得到较广泛的应用。与自由锻相比，胎模锻的优点为：2胎模锻件的形状较准确，尺寸精度高，加工余量小，故既能节约原材料，又可减少后续的切削加工时间。1胎模锻件的形状和尺寸可由模具来保证，所以对工人的技术要求不高，操作简便。3胎模锻件在胎模内成形，锻件内部组织致密，纤维分布合理，故锻件具有较好的力学性能。与模锻相比，胎模锻的优点为：2胎膜锻工艺操作灵活，能够用较小的设备成形较大的锻件。1胎膜锻造不需要昂贵的模锻设备，用自由锻设备即可，从而扩大了自由锻设备的应用范围。3胎模是一种不固定在锻造设备上的锻模，其结构较简单，通过组合多个模具可完成不同的锻造工序。但胎模锻件的尺寸精度比模锻件低，工人劳动强度较大。

胎模锻适用于中小型锻件的中、小批量生产，在没有模锻设备的中、小企业中应用较为广泛。2.3冲压工艺基础2.3.1冲压的特点及应用

冲压主要用于加工板料，故又称板料冲压。其原理是利用冲压设备（压力机）和模具使板料经分离或成形而得到具有一定形状、尺寸和性能的零件。冲压一般在室温下进行，故又称冷冲压。只有当板料厚度超过8～10mm时，才采用热冲压。

板料冲压的缺点是：冲模制造复杂，成本高。板料冲压广泛应用于汽车、航空航天、电器仪表、国防以及日用品等工业部门，尤其适用于大批量生产。冲压的特点：2可生产形状复杂的零件，废料较少。1冲压件有较高的尺寸精度和表面质量，互换性好，一般不需要进行切削加工，而且质量稳定。3冲压件的质量轻，强度和刚度好，有利于减轻结构重量。5可生产各种大小的零件，质量从几克到几十千克不等，尺寸从几毫米到几米不等。4操作简单，工艺过程便于实现机械化和自动化，生产效率高，成本低。6适应范围广，金属与非金属件均可采用冲压加工。但因冷冲模的制造较复杂，故只在成批大量生产的条件下，冷冲压的优越性才能充分发挥。汽车车身是由覆盖件、结构件等焊接而成的金属薄壳结构，车身的组件基本都是由冲压工艺生产出来的，冲压件的尺寸精度和表面质量直接关系到汽车车身的制造质量。因此，冲压技术是汽车车身制造中的关键技术之一。2.3冲压工艺基础2.3.2冲压设备剪床（即剪板机）用于在冲压生产中剪切直线边缘的板料、条料和带料，为下一步冲压工序提供毛坯。厚度小于10mm的板料用机械式剪床剪切，厚度超过10mm的用油压式剪床剪切。

板料冲压所用设备的类型很多，最基本的是下料用的各种剪床和冲压成形用的各种冲床，如图2-12和图2-13所示。图2-12剪床图2-13冲床冲床是冲压加工的基本设备，一般分为开式冲床和闭式冲床。其中，闭式冲床用于加工大、重型冲压件，中小冲压件使用开式冲床加工。2.3冲压工艺基础2.3.3冲压工艺

分离工艺是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工艺方法，主要有剪切、落料、冲孔、切边、修正等，其中以冲孔和落料（统称为冲裁）应用最广。

剪切：将板料沿不封闭的曲线分离的冲压工艺称为剪切。剪切通常在剪板机上进行，剪切后将材料分为两部分，其切口为一条直线。

冲裁：利用冲模将板料沿封闭曲线轮廓与坯料分离的冲压工艺称为冲裁。落料和冲孔都属于冲裁，但二者有区别。落料时，落下的是工件，余下的是废料，如图2-14（a）所示；冲孔时，落下的是废料，余下的是工件（带孔工件），如图2-14（b）所示。（a）落料

（b）冲孔图2-14落料与冲孔

冲压工艺在汽车工业中有着广泛的应用，是汽车车身制造中的关键技术之一。冲压工艺按材料变形的性质不同可分为分离工艺和成形工艺两大类。1.分离工艺2.3冲压工艺基础2.3.3冲压工艺2.成形工艺

成形工艺是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不分离的工艺，主要有弯曲、拉深、成形等。

弯曲：将毛坯的一部分相对于另一部分弯成一定角度或形状的成形方法，如图2-15所示。设计弯曲模时，应使模具的角度比工件的角度略小一些（10°左右），以抵消弯曲后弹性变形的恢复。

拉深：使板料或者半成品在拉深模具内成形变成中空零件的成形方法，如图2-16所示。由于板料边缘受到压应力的作用，容易产生波浪状变形裂纹。因此拉伸时，必须采用压边圈将板料压住。图2-15弯曲图2-16拉深2.3冲压工艺基础2.3.4冲模1.简单冲模

所有冲压产品都是利用安装在冲床上的冷冲模具冲制而成的。模具的外形及尺寸直接影响着冲压产品的质量。冲模按工序组成和结构特点不同，可分成简单冲模、连续冲模及复合冲模三类。

冲床滑块在一次行程内只能完成一个工序的冲模称为简单冲模，如图2-17所示。凹模用下压板固定在下模板上，而下模板又用螺栓固定在冲床的工作台上。凸模则用上压板固定于上模板上，再用冲头把下模板与冲床滑块相连，故凸模可随滑块作上、下运动而实现冲裁动作。为了保证冲裁时凸模和凹模孔对准，模具上装有导套和导柱。每冲一件料的送进距离用定位销控制。卸料板用于防止板冲材料卡在凸模上。1—凸模；2—凹模；3—上模板；4—下模板；5—模柄；6—固定板；7—压板；8—卸料板；9—导板；10—定位销；11—导套；12—导柱图2-17简单冲模的结构组成

简单冲模虽然结构简单，制造成本低，但精度不高，生产效率较低，只用于产量不大和精度要求不高的冲压件的生产。2.3冲压工艺基础2.3.4冲模2.连续冲模

把两个简单冲模安装在一块模板上，以便在冲床滑块的一次行程内完成两个以上冲压工序的冲模称为连续冲模，如图2-18所示。工作时，导头对正板料上的定位孔，当凸模下行时，落料凸模进行落料，同时冲孔凸模则进行冲孔；当凸模回升时，卸料板使凸模上的坯料退下。之后使坯料向前送进（其送进距离可通过一定的方法来控制），即可继续进行冲压。1—落料凸模；2—定位销；3—落料凹模；4—冲孔凸模；5—冲孔凹模；6—卸料板；7—坯料；8—工件；9—废料图2-18连续落料冲孔模

这种冲模的生产效率高，但结构比较复杂且制造过程繁琐，其冲压件的精度也比复合模低，故只适用于冲压精度要求不高的中、小型冲压件的大量生产。2.3冲压工艺基础2.3.4冲模3.复合冲模

在冲模内的同一位置上，冲床滑块在一次冲程中同时完成两个以上冲压工序的冲模称为复合冲模。

这种冷冲模的生产效率较高，且冲压件精度也较高，但冲模制造复杂，故适用于大批量或精度要求较高的冲压件生产。

2.3冲压工艺基础2.3.5冲压件的结构工艺性1.冲裁件的结构工艺性

在编制冲压件的冲压工艺规程之前，应仔细分析冲压件的结构工艺性，对不合理的地方提出修改方案。通常对冲压件结构工艺性影响最大的因素是工件的几何形状、尺寸和精度要求。

2冲裁件的形状力求简单、对称，这样有利于排样，并能提高材料的利用率。1在不影响使用要求的前提下，尽量使零件的要求精度与冲裁方法所能达到的经济精度保持一致。3冲裁件的外形不要有过于狭窄的槽或过长的悬臂，其宽度B一般应大于板料厚度S的两倍。4孔的尺寸不宜过小（直径d>板厚S），孔与孔之间及孔与边沿之间的距离不能过小（距离D>板厚S）。2.3冲压工艺基础2.3.5冲压件的结构工艺性2.弯曲件的结构工艺性2弯曲件的圆角半径不宜小于最小弯曲半径，也不宜过大，通常内弯半径r内>S。1弯曲件的经济精度一般为IT15～IT13。3弯曲件的形状尽量设计成对称，圆角半径对应相等，防止板料由于所受摩擦阻力不均而产生滑移。4弯曲件上的孔若有一定的精度要求，应先弯曲后冲孔。否则，一般先冲孔后弯曲；且孔离边缘的距离

。5弯曲件弯边长度不宜过小，直边高度

。2.3冲压工艺基础2.3.5冲压件的结构工艺性3.拉深件的结构工艺性2拉深件形状力求简单、高度小，避免曲面空心、实底，尽量采用对称结构，以使变形均匀，并方便模具的加工。1拉深件的尺寸精度不宜过高，精度精度一般为IT15～IT13。3对于半敞开或不对称的空心件，可考虑将两个或几个零件合并后再冲压，之后切开，这样能节约材料，减少加工时间。4拉深件中凸缘尺寸

要适当，将工件直径记为d，板料厚度记为S，则凸缘尺寸的合理范围为：

。2.4焊接基本工艺2.4.1焊接的特点及分类1.焊接的特点

通过加热或加压，或两者并用，使用或不使用填充材料，使连接件达到原子结合的加工方法，称为焊接。焊接的实质是使被焊金属的原子之间相互扩散，相互结合，并形成整体的过程，属于永久性连接金属的工艺方法。

焊接能方便地利用型材或采用复合工艺（如锻—焊、铸—焊、冲压—焊等），连接不同材质和形状的坯材，从而制造出各种结构复杂的大型机械零件，并使许多大型其复杂的铸、锻件的生产过程由难变易。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，生产中广泛采用自动焊机和弧焊机器人工作站。2.4焊接基本工艺2.4.1焊接的特点及分类2.焊接的分类铸造熔焊钎焊

焊接时，将焊件接头局部加热到熔化状态，不加压力，靠熔化金属冷却结晶成一体而完成焊接，如电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊等。

焊接时，必须对焊接接头施加压力（或同时加热）以完成焊接，如锻焊、电阻焊、冷压焊等。

采用比母材熔点低的金属材料作钎料，把钎料与焊件加热到高于钎料熔点而低于母材熔点的温度，使液态钎料润湿母材、填充接头间隙并与母材相互扩散，然后冷却结晶而形成接头。实现原子结合途径的不同压焊2.4焊接基本工艺2.4.1焊接的特点及分类2.焊接的分类2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法1.焊条电弧焊

焊条电弧焊又称手弧焊，是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，其焊接过程如图2-20所示。焊接前，用电缆线将工件和焊钳分别与电焊机的两个输出极相连接，然后将焊条夹持在焊钳中。焊接时，先在焊条和焊件之间引燃电弧，在电弧热的作用下，焊条端部和焊件局部熔化，形成金属熔池。随着电弧沿焊接方向的前移，熔池冷却、凝固形成焊缝，从而使分离的焊件连成一体。图2-20焊条电弧焊的焊接过程

手工电弧焊设备简单，操作方便，实用性强，对生产环境及焊接位置的适应性强，对焊接接头装配要求较低，可焊接的金属材料广。但由于焊条电弧焊的熔敷速度低，焊接质量受焊工水平的影响较大，焊后焊渣的清理比较麻烦，因此在汽车生产线上应用较少。2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法2.气体保护电弧焊

用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊方法，称为气体保护焊。常用的气体保护焊有氩弧焊和二氧化碳气体保护焊。

氩弧焊是用氩气作为保护性介质的气体保护焊。在高温下，氩气不与金属起化学反应，并保护电弧和熔池不受空气的影响。根据所使用电极的不同，氩弧焊可分为钨极氩弧焊和熔化极氩弧焊，如图2-21所示。

图2-21（a）所示为钨极氩弧焊的工艺原理图。由于采用高熔点的钨棒做电极，在整个焊接过程中，电极不熔化，但是有少量的损耗。为尽量减少钨极损耗，钨极氩弧焊通常采用直流正接，且使用的焊接电流不能过大。因此，钨极氩弧焊适用于焊接较薄的焊件。

图2-21（b）所示为熔化极氩弧焊的工艺原理图。由于使用焊丝作为电极，可用较大的电流，故焊接时热量集中且利用率高，可焊接厚板，并容易实现自动化。（1）氩弧焊（a）钨极氩弧焊

（b）熔化极氩弧焊图2-21氩弧焊的焊接过程2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法2.气体保护电弧焊

由于氩气是一种惰性气体，它既不与金属发生化学反应，又不溶解于金属液，因此，氩弧焊是一种高质量的焊接方法；氩弧焊是明弧焊接，便于观察熔池；氩气的导热系数小，高温下不吸热、不分解，热量损失小；氩弧焊可以进行各种空间位置的焊接，易于实现自动化和机械化（1）氩弧焊氩弧焊的优点:氩弧焊的缺点:氩气价格贵，设备较复杂，焊接成本高；氩弧焊不能通过冶金反应消除进入焊接区的氢和氧等元素的有害作用。因此，在焊接前必须对焊丝和焊件坡口及坡口两侧20mm范围的油、锈等进行严格清理。

氩弧焊几乎可以焊接所有的金属，目前主要用于焊接不锈钢、耐热钢及容易氧化的铜、铝、镁、钛及其合金等。2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法2.气体保护电弧焊

二氧化碳气体保护焊简称CO2焊，它是利用CO2作为保护气体，以连续送进的焊丝为电极的焊接方法。CO2焊的焊接过程与熔化极氩弧焊相似，可以采用自动焊和半自动焊的方式进行焊接。但由于CO2为氧化性气体，故它不适用于焊接非铁金属。（2）二氧化碳气体保护弧焊

由于焊接采用CO2气体，因此成本低廉；焊接电流密度大，热量利用率高，因此生产效率高；焊接薄板时，比气焊速度快，变形小；操作灵活，适用于各种位置的焊接；焊缝抗裂性能和力学性能好，焊接质量高。

焊缝成形差，飞溅大；烟雾较大，控制不当时焊缝中容易产生气孔；设备使用和维修不便。焊的优点:

焊的缺点:

焊目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造等工业生产。对于单件、小批生产的焊件或短曲、不规则焊缝，采用半自动焊（送丝自动，电弧移动靠手工操作）；对于成批生产的焊件或长直焊缝和环焊缝，可采用自动焊（送丝和电弧移动均自动进行）。2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法3.电阻焊（1）点焊

电阻焊是利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，将焊件加热到塑性变形或局部熔化的状态，再施加压力形成焊接接头的一种焊接方法。

电阻焊的基本形式包括点焊、缝焊和对焊，如图2-22所示。（a）点焊

（b）缝焊

（c）对焊图2-22电阻焊的基本形式

点焊是焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。如图2-22（a）所示。点焊是汽车焊接生产中应用最广的工艺方法。它适用于制造可以采用搭接接头、接头气密性要求不高的薄板结构，如轿车车身、载货汽车驾驶室等。2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法3.电阻焊（2）缝焊

缝焊是焊件装配成搭接或对接接头并置于两个滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法，如图2-22（b）所示。缝焊主要用于焊接有气密性要求的工件。缝焊时焊点互相重叠，焊件密封性好。（3）对焊

对焊是用对接方式，在整个接触面上通电产生电阻热使焊件连接在一起的焊接方法，如图2-22（c）所示。根据焊接过程的不同，对焊可分为电阻对焊和闪光对焊。

电阻对焊：指将焊件装配成对接接头，使其端面紧密接触，利用电阻热加热至塑性状态，然后迅速施加顶锻力完成焊接的方法。它适用于焊接强度要求不高，直径小于20mm，截面简单而紧凑的零件，也可用于棒材、管材、板材的焊接。

闪光对焊：指将焊件装配成对接接头，接通电源，并使其端面逐渐移近达到局部接触，利用电阻热加热这些接触点（产生闪光），使端面金属熔化，直至端部在一定深度范围内达到预定温度时，迅速施加顶锻力完成焊接的方法。闪光对焊除了可以焊接同种金属外，还适用于异种金属的焊接，如铝和铜等。汽车发动机排气阀等重要焊件常采用闪光对焊。2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法3.电阻焊电阻焊生产效率高，不需要填充金属，焊件变形小，操作简单，易于实现自动化生产。此外，由于在焊接过程中电流很大（几千安到几万安），焊接时间短（0.01秒至几秒），故生产效率很高。电阻焊的缺点是设备复杂，耗电量大，适应性较差。4.钎焊

钎焊是采用熔点比母材熔点低的金属材料作为钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现焊件连接的方法。

根据钎料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两种。其中，硬钎焊是指钎料熔点高于450℃的钎焊。常用的硬钎料有铜基钎料和银基钎料等；软钎焊是指钎料熔点低于450℃的钎焊。常用的软钎料有锡铅钎料和锡锌钎料等。

钎焊时，一般要用钎剂。钎剂的主要作用是去除钎料和母材表面的氧化物，保护母材连接表面和钎料在钎焊过程中不被氧化。2.4焊接基本工艺2.4.2常用焊接方法4.钎焊

与熔焊相比，钎焊加热温度低，焊接接头处的金属组织与力学性能好，焊接变形小，焊接尺寸精度高；钎焊可以焊接同种或异种金属，也可以焊接金属与非金属；可以焊接形状较复杂的焊件，如蜂窝结构、封闭结构等。

钎焊接头强度低，耐热能力较差，焊前准备工作要求高。目前，钎焊广泛用于制造硬质合金刀具、钻探钻头、散热器、自行车车架、仪器仪表、电真空器件和导线等。2.4焊接基本工艺2.4.3材料的焊接性能1.焊接性的概念

焊接性是指金属材料在一定的焊接工艺条件下获得优质焊接接头的难易程度，其代表了金属材料对焊接加工的适应性。焊接工艺简单，焊接接头完整，且能满足使用要求，则金属材料的焊接性好。焊接性除了与金属本身的材质有关外，还与焊接时采用的工艺条件和焊接方法有关。2.碳钢及合金钢的的焊接性（1）低碳钢的焊接性

低碳钢具有良好的焊接性，在一般焊接工艺条件下即可获得良好的焊接接头，并且适应于各种焊接方法的焊接。对于结构复杂、较厚的焊件，以及低温下焊接较大刚度的结构件时，可能产生较大的焊接内应力，故焊接前应适当预热。（2）中、高碳钢的焊接性

中、高碳钢属于易淬火钢，在焊接过程中，热影响区易产生淬硬组织，且由于母材碳含量较高，渗入熔池后会增大焊缝的碳含量，从而降低其塑性，使之容易开裂。因此，焊接中、高碳钢件时，应采取合理的焊接工艺措施，如焊前预热（150～250℃），使用细焊条及小电流焊接，焊后进行热处理等。2.4焊接基本工艺2.4.3材料的焊接性能2.碳钢及合金钢的的焊接性（3）合金钢的焊接性

合金钢因含有合金元素，焊接性能较差。低合金结构钢进行焊接较为常见，而合金渗碳钢与合金调质钢则很少用来制造焊接结构件。高合金钢中，除奥氏体不锈钢外，极少用于焊接生产。3.铸铁的焊补

铸铁中的碳、硅含量高，塑性低，焊接性很差，通常不制造焊接结构件。但是铸铁生产中若出现铸造缺陷，或者铸铁零件在使用过程中发生局部损坏，可用焊补进行修复。铸铁焊补时易产生白口组织、气孔与裂纹。2.4焊接基本工艺2.4.3材料的焊接性能4.有色金属的焊接性

由于有色金属材料焊接时具有容易氧化、吸气性大、热导率大和线膨胀系数大等不足，故有色金属的焊接性较差。铝及其合金常用的焊接方法有氩弧焊、电阻焊、钎焊和气焊等。其中，氩弧焊的焊接质量较好，焊接时可不用熔剂，焊丝成分与母材相近，但氩气纯度应大于99.9%。对焊接质量要求不高的焊接可采用气焊。但是焊接时，必须使用氯化物和氟化物等物质组成的熔剂，以去除氧化膜及杂质。ThankYou!第三章机床夹具与工件的定位第一节

夹具的功用、组成和分类第二节

工件在夹具中的定位第三节

工件在夹具中的夹紧机械加工中，在机床上确定工件相对于刀具正确加工位置的过程称为定位；为防止在加工时工件因受外力作用（如切削力、惯性力、离心力和重力等）而破坏定位，在已定好的位置上，将工件可靠夹住的过程称为夹紧。定位和夹紧两个过程合称为装夹，实现工件装夹的工艺设备称为机床夹具，如车床上的三爪自定心卡盘和铣床上的台虎钳等。三爪自定心卡盘台虎钳第一节

夹具的功用、组成和分类第一节

夹具的功用、组成和分类工件的装夹方法有两种：直接装夹在机床上；用夹具装夹在机床上。工件直接装夹在机床上时，一般要先按图样要求在工件表面划线，装夹时用划针或百分表找正后夹紧。这种方法生产效率低，且对工人的技术水平要求较高，一般用于单件和小批生产。成批及大量生产时一般采用夹具装夹工件。一、夹具的功用3.1夹具的功用、组成和分类保证加工精度采用夹具装夹时，工件相对于机床和刀具的位置由夹具来保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度。提高生产效率采用夹具装夹时，工件不需划线找正，定位和夹紧方便、迅速，可显著减少辅助时间，提高生产效率。扩大机床的工艺范围使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工。减轻劳动强度使用专用夹具，特别是自动化程度较高的专用夹具，可以减轻工人的劳动强度，改善劳动条件，保证安全。夹具的功用主要体现在：3.1夹具的功用、组成和分类工程实际中的机构往往具有复杂的外形和结构，在研究这些机构的运动规律时，为了简化问题，可忽略机构中不影响运动关系的因素（如构件的形状、组成构件的零件数目和运动副的具体结构等），而仅用简单的线条或符号画出运动方案以供分析。这种用规定的符号和线条表示构件和运动副，按一定的比例表示运动副的相对位置，并准确反映平面机构运动特征的简图称为机构运动简图。为研究平面机构而绘制的机构运动简图称为平面机构运动简图。二、夹具的组成定位元件夹紧装置夹具体其他装置或元件夹具的组成

除上述基本组成部分外，有些夹具根据需要还设置了一些其他装置或元件，如分度装置、对刀或引导装置和安全保护装置等。如图3-2所示的钻套和钻模板就是为了引导钻头而设置的引导装置。

夹具体是机床夹具的基础件，用于支承和连接夹具的各种元件和装置，使之成为一个整体，如图3-2所示的夹具体。夹具体主要有铸造夹具体、型材夹具体、焊接夹具体和锻造夹具体四种。其中，生产中应用较多的是铸造夹具体和型材夹具体。

夹紧装置用来固定工件定位后的位置，保证在加工过程中，工件不会因外力作用而离开正确位置。例如，图3-2中的螺杆（与圆柱销合成一个零件）、螺母和开口垫圈组成了夹紧装置。

定位元件用来确定工件在夹具中的正确位置。例如，钻削图3-1所示后盖零件上f10mm孔时，应选用图3-2所示的后盖钻夹具。该夹具上的圆柱销、菱形销和支承板都是定位元件，通过它们使工件在夹具中占据正确的位置。二、夹具的组成图3-1后盖零件简图

图3-2后盖钻夹具back三、夹具的分类（一）按使用特点分类按使用特点，夹具可分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和拼装夹具等。（二）按适用的机床分类按适用的机床，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具和齿轮加工机床夹具等。（三）按夹紧动力源分类按夹紧动力源，夹具可分为手动夹具、液压夹具、气动夹具、电动夹具和磁力夹具等。三、夹具的分类通用夹具通用夹具是指已标准化、可用于加工一定范围内不同工件的夹具，如三爪自定心卡盘、分度头和平口钳等。这类夹具通常作为机床附件由专门工厂生产，其特点是使用范围广，但操作费时，生产效率低，因此适用于单件、小批量生产。专用夹具专用夹具是指为某一工件的某一工序专门设计的夹具。这类夹具结构紧凑，操作简便，生产效率高，但设计周期长，且产品更换后就无法再次使用，因此适用于大批量生产。成组夹具成组夹具是指根据成组工艺的要求，针对一组形状、尺寸及工艺相似的工件所设计的夹具。这类夹具主要用于多品种、成批生产中，尤其适用于成组生产。组合夹具组合夹具是指由预先制造好的通用标准部件经组装而成的夹具。夹具用完即可拆卸，留待组装新的夹具，因此适用于新产品试制、单件、小批量或大批量生产。拼装夹具拼装夹具是指在成组工艺基础上，用标准化、系列化的夹具零部件拼装而成的夹具。它有组合夹具的优点，比组合夹具有更好的精度和刚性、更小的体积和更高的效率，主要用作数控机床夹具。第二节

工件在夹具中的定位一、定位原理图3-3空间物体的六个自由度1．工件的自由度一个自由的物体对三个互相垂直的坐标系来说有六种活动的可能性，它可朝三个方向移动，也可绕三个方向转动。习惯上把这六种活动的可能性称为自由度。如图3-3所示，一个在空间处于自由状态的物体共有六个自由度，即沿X，Y，Z三个坐标轴移动的自由度

以及绕X，Y，Z三个坐标轴转动的自由度

2．六点定位原理要确定工件在夹具中的位置，就必须限制其六个自由度。通常，一个支承点限制工件的一个自由度。因此，如果用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度，则工件在夹具中的位置将会完全确定，这一原理称为六点定位原理。如图3-4所示，在底面