講述機械配件加工的材料成形過程

隨著科學技術的進步，在航天、計算機領域，有些加工精度和表面粗糙度要求特別高的零件，需要進行精密加工及超精加工。精密、超精密加工達到的尺寸精度可以達亞微米乃至納米級。這些機械配件加工方法有超精密車削、超精密研磨等。

機械配件加工材料成形制造工藝多利用模型使原材料形成零件或毛坯。材料成形加工過程中，原材料的形狀、尺寸、組織狀態，甚至結合狀態都會改變。由于成形精度一般不高，材料成形制造工藝常用來制造毛坯。也可以用來制造形狀復雜但精度要求不太高的零件。材料成形工藝的生產效率較高。常用的成形工藝有鑄造、鍛壓、粉末冶金等。

鑄造是將液態金屬澆注到與零件的形狀尺寸相適應的鑄型型腔中去，冷卻凝固后獲得毛坯或零件的工藝方法。基本工藝過程為造型、熔煉、澆注、清理等。由于合金鑄造時的充型能力、收縮及其它因素影響，鑄件可能會存在組織不均勻、縮孔、熱應力、變形等缺陷，使鑄件的精度、表面質量、力學性能不高。盡管如此，由于適應性強，生產成本低，鑄造加工依然得到十分廣泛的應用。形狀復雜，尤其有復雜內腔零件的毛坯常采用鑄造。

目前生產中常用的鑄造方法有普通砂型鑄造、熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造等。其中，普通砂型鑄造應用最廣。

機械配件加工鍛造與板料沖壓統稱為鍛壓。鍛造是利用鍛造設備對加熱后的金屬施加外力進行塑性變形，形成具有一定形狀、尺寸和組織性能的零件毛坯。經過鍛造的毛坯其內部組織致密均勻。金屬流線分布合理，提高了零件強度。因此，鍛造常用于制造綜合力學性能要求高的零件的毛坯。

鍛造可分為自由鍛造、模型鍛造和胎模鍛造。

自由鍛造是將金屬置于上下抵鐵之間進行金屬塑性變形，利用自由流動的規律成形。成形效率低，精度低。一般用于生產批量較小，形狀簡單的鍛件。

模型鍛造是將金屬置于鍛模的模膛中變形，金屬的塑性流動受到模膛的限制，成形效率高，精度高，金屬流線分布更加合理。但由于模具制造費用很高，通常用于大批量生產。與自由鍛造相比，模型鍛造時需要的鍛造力大，不能用于大型鍛件的鍛造。

胎模鍛造是在自由鍛造的設備上利用胎模對金屬進行鍛造。胎模制造簡單，成本低，成形方便，但成形精度不高，常用來生產精度要求不高的小鍛件。

機械配件加工板料沖壓是在壓力機上利用沖模將板料沖壓成各種形狀和尺寸的制件。沖壓加工具有極高的生產率和較高的加工精度，其加工形式有沖裁、彎曲、拉深、成形等。沖裁是將板料沖壓成各種平面制件。彎曲、拉深等成形工序將板料沖壓成各種立體制件。板料沖壓在電氣產品、輕工產品、汽車制造中有著十分廣泛的應用。

粉末冶金是以金屬粉末或金屬與非金屬粉末的混合物作為原料，經模具壓制、燒結等工序，制造某些金屬制品或金屬材料的工藝方法。它既可以生產特種金屬材料，又可以生產少無切削加工的金屬零件。粉末冶金制品的材料利用率能達到95 ％，可大量減少切削加工的投入，降低生產成本，因此在機械制造中獲得日益廣泛的應用。由于粉末冶金所用蹬粉末原料價格高，成形時粉末的流動性差，零件形狀的和大小受到一定的限制。粉末冶金制件內部存在一定量的微小孔隙，其強度比鑄件或鍛件約低20 ％～30 ％，且塑性、韌性也較差。

粉末冶金生產的工藝流程包括粉末制備、混配料、壓制成形、燒結、整形等。其中粉末的制備與混配料工序通常由提供粉末的廠商完成。