材料成形方法是零件設計的重要內容，也是加工過程中的關鍵因素，除了機加工外，金屬注射成型、塑性成型以及近年興起的3D列印都是主要技術，下面就來細數一下這些金屬成形工藝的特點。

鑄造

液態金屬澆注到與零件形狀、尺寸相適應的鑄型型腔中，待其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通常稱為金屬液態成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件

展開剩餘96%

工藝特點：

1、可生產形狀任意複雜的製件，特別是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種類不受限制，鑄件大小几乎不受限制。

4、廢品率高、表面質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

在砂型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和大多數有色合金鑄件都可用砂型鑄造方法獲得。

工藝流程：

技術特點：

1、適合於製成形狀複雜，特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些塑性很差的材料，如鑄鐵等，砂型鑄造是製造其零件或，毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發動機氣缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造(investmentcasting)

通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表面包覆若干層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分型面的鑄型，經高溫焙燒後即可填砂澆注的鑄造方案。常稱為“失蠟鑄造”。

工藝流程：

優點：

1、尺寸精度和幾何精度高；

2、表面粗糙度高；

3、能夠鑄造外型複雜的鑄件，且鑄造的合金不受限制。

缺點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行其它加工的小型零件，如渦輪發動機的葉片等。

（3）壓力鑄造(die casting)

利用高壓將金屬液高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓力作用下冷卻凝固而形成鑄件。

工藝流程：

優點：

1、壓鑄時金屬液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺寸穩定，互換性好；

3、生產效率高，壓鑄模使用次數多；

4、適合大批大量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄件容易產生細小的氣孔和縮松。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有震動的情況下工作；

3、高熔點合金壓鑄時，鑄型壽命低，影響壓鑄生產的擴大。

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐步擴大到各個行業，如農業機械、機床工業、電子工業、國防工業、計算機、醫療器械、鐘錶、照相機和日用五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

指使液體金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，並在壓力下結晶以形成鑄件的方法。

工藝流程：

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、採用底注式充型，金屬液充型平穩，無飛濺現象，可避免捲入氣體及對型壁和型芯的沖刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓力下結晶，鑄件組織緻密、輪廓清晰、表面光潔，力學效能較高，對於大薄壁件的鑄造尤為有利；

4、省去補縮冒口，金屬利用率提高到90～98%；

5、勞動強度低，勞動條件好，裝置簡易，易實現機械化和自動化。

應用：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等）。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

將金屬液澆入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固成形的一種鑄造方法。

工藝流程：

優點：

1、幾乎不存在澆注系統和冒口系統的金屬消耗，提高工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件緻密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學效能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點：

1、用於生產異形鑄件時有一定的侷限性；

2、鑄件內孔直徑不準確，內孔表面比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

應用：

離心鑄造最早用於生產鑄管，國內外在冶金、礦山、交通、排灌機械、航空、國防、汽車等行業中均採用離心鑄造工藝，來生產鋼、鐵及非鐵碳合金鑄件。其中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的生產最為普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

液態金屬在重力作用下充填金屬鑄型並在型中冷卻凝固而獲得鑄件的一種成型方法。

工藝流程：

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快，鑄件組織緻密，力學效能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度和較低表面粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性好。

3、因不用和很少用砂芯，改善環境、減少粉塵和有害氣體、降低勞動強度。

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須採用一定的措施匯出型腔中的空氣和砂芯所產生的氣體；

2、金屬型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂紋；

3、金屬型製造週期較長，成本較高。因此只有在大量成批生產時，才能顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬型鑄造既適用於大批次生產形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合金鑄件，也適合於生產鋼鐵金屬的鑄件、鑄錠等。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

透過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內的氣體而消除或顯著減少壓鑄件內的氣孔和溶解氣體，從而提高壓鑄件力學效能和表面質量的先進壓鑄工藝。

工藝流程：

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提高壓鑄件的機械效能和表面質量，改善鍍覆效能;

2、減少型腔的反壓力，可使用較低的比壓及鑄造效能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充填條件，可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較高;

2、真空壓鑄法如控制不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造(squeezing die casting)

使液態或半固態金屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種節能型的、具有潛在應用前景的金屬成形技術。

工藝流程：

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、洩壓，分模、毛坯脫模、復位；

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、洩壓，分模、毛坯脫模、復位。

技術特點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮松等缺陷；

2、表面粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械化、自動化。

應用：可用於生產各種型別的合金，如鋁合金、鋅合金、銅合金、球墨鑄鐵等

（9）消失模鑄造（Lost foam casting ）

將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷塗耐火塗料並烘乾後，埋在幹石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬佔據模型位置，凝固冷卻後形成鑄件的新型鑄造方法。

工藝流程：預發泡→發泡成型→浸塗料→烘乾→造型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減少了加工時間；

2、無分型面，設計靈活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染；

4、降低投資和生產成本。

應用：

適合成產結構複雜的各種大小較精密鑄件，合金種類不限，生產批次不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆入一種叫做結晶器的特殊金屬型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特定的長度的鑄件。

工藝流程：

技術特點：

1、由於金屬被迅速冷卻，結晶緻密，組織均勻，機械效能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造型及其它工序，因而減輕了勞動強度；所需生產面積也大為減少；

4、連續鑄造生產易於實現機械化和自動化，提高生產效率。

應用：

用連續鑄造法可以澆注鋼、鐵、銅合金、鋁合金、鎂合金等斷面形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

塑性成形

利用材料的塑性，在工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔、衝壓等。

（1）鍛造

利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定機械效能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法。

根據成形機理，鍛造可分為自由鍛、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由鍛造：一般是在錘鍛或者水壓機上，利用簡單的工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加工方法。

模鍛：是在模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模具來成形的。

碾環：指透過專用裝置碾環機生產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪等輪形零件。

特種鍛造：包括輥鍛、楔橫軋、徑向鍛造、液態模鍛等鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊形狀的零件。

工藝流程：鍛坯加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊→衝孔→矯正→中間檢驗→鍛件熱處理→清理→矯正→檢查

技術特點：

1、鍛件質量比鑄件高能承受大的衝擊力作用，塑性、韌性和其他方面的力學效能也都比鑄件高甚至比軋件高。

2、節約原材料，還能縮短加工工時。

3、生產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件小批次生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組的轉子、葉輪、護環，巨大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車和拖拉機的曲軸、連桿等。

（2）軋製

將金屬坯料透過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥的壓縮成型軋製使材料截面減小，長度增加的壓力加工方法。

軋製分類：

按軋件運動分有：縱軋、橫軋、斜軋。縱軋就是金屬在兩個旋轉方向相反的軋輥之間透過，並在其間產生塑性變形的過程；橫軋軋件變形後運動方向與軋輥軸線方向一致；斜軋軋件作螺旋運動，軋件與軋輥軸線非特角。

工藝流程：

應用：

主要用在金屬材料型材，板，管材等 ，還有一些非金屬材料比如塑膠製品及玻璃製品。

（3）擠壓

坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具的孔口或縫隙擠出使之橫截面積減小長度增加，成為所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種加工叫擠壓成型。

工藝流程：

擠壓前準備→鑄棒加熱→擠壓→拉伸扭擰校直→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝入庫

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產靈活性大，適合小批次生產；

3、產品尺寸精度高，表面質量好；

4、裝置投資少，廠房面積小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬流動不均勻；

3、擠壓速度低，輔助時間長；

4、工具損耗大，成本高。

生產適用範圍：主要用於製造長杆、深孔、薄壁、異型斷面零件。

（4）拉拔

用外力作用於被拉金屬的前端，將金屬坯料從小於坯料斷面的模孔中拉出，以獲得相應的形狀和尺寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表面光潔；

2. 工具、裝置簡單；

3. 連續高速生產斷面小的長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間的總變形量有限；

2. 長度受限制。

生產適用範圍：拉拔是金屬管材、棒材、型材及線材的主要加工方法。

（5）衝壓

靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件）的成形加工方法。

技術特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生產性良好，適合大量生產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。

4、材料利用率高、剪下性及回收性良好 。

適用範圍：

全世界的鋼材中，有60～70%是板材，其中大部分經過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器、腳踏車、辦公機械、生活器皿等產品中，也有大量衝壓件。

機加工

在零件生產過程中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要求的尺寸精度、形狀和位置相互精度、表面質量等技術要求的加工過程。

常用機加工方法：

焊接

也稱作熔接，是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑膠的製造工藝及技術。

焊接分類：

粉末冶金

製取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及各種型別製品的工藝技術。

工藝基本流程：

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來製造。

2、節約金屬，降低產品成本。

3、不會給材料任何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。

5、粉末冶金適宜於生產同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產成本。

缺點：

1、在沒有批次的情況下要考慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

生產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半緻密或全緻密材料和製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料進行制粒再注射成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表面處理。

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表面質量好、廢品率低、生產效率高、易於實現自動化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的核心只有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以適合注射成型和維持坯塊的基本形狀。

金屬半固態成型

利用非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨有的流變性和攪熔性來控制鑄件的質量。半固態成型可分為流變成型和觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

(2)觸變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主缸、轉向系統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳動系統零件、燃油系統零件和空調零件等製造等航空、電子以及消費品等方面。

3D列印

3D列印是快速成型技術的一種，它是一種以數字模型檔案為基礎，運用粉末狀金屬或塑膠等可粘合材料，透過逐層列印的方式來構造物體的技術。3D列印技術比較:

關於金屬機械加工，就是指用機械裝置對工件的外形尺寸或效能改變的過程。金屬機械加工型別很多，下面就將我們一般常用的金屬機械加工的方法和原理介紹一下。

一、車削

車削就是在工件上切除金屬的加工，在工件旋轉的同時，刀具在平面內作直線或曲線移動的切削加工。車削一般在車床上進行，用以加工工件的內外圓柱面、端面、圓錐面、成形面和螺紋等。有立式車床和臥式車床或者普通車床都可以加工車削金屬機械加工。

二、銑削

銑削是使用旋轉刀具切除金屬的加工，主要加工槽和外形面，也可以兩軸或三軸聯動加工弧面。工作時刀具旋轉(作主運動)，工件移動(作進給運動)，工件也可以固定，但此時旋轉的刀具還必須移動(同時完成主運動和進給運動)。有立式銑床和臥式銑床，大型的有龍門銑床。

三、鏜孔

指的是對鍛出，鑄出或鑽出孔的進一步加工的方法。主要用於加工工件外形較大、直徑較大、精度較高的孔加工。鏜孔加工方法可以提高精度,減小表面粗糙度，還可以較好地糾正原來孔軸線的偏斜。有臥式鏜床和落地式鏜床。

四、插銷

刀裝夾在插床滑枕下部的刀杆上，可以伸入工件的孔中作豎嚮往復運動，向下是工作行程，向上是回程。安裝在插床工作臺上的工件在插刀每次回程後作間歇的進給運動，對於不通孔或有礙臺肩的內孔鍵槽，插削幾乎是唯一的加工方法。插削機床、加工中心都可以做。

五、磨削

利用磨削輪來切除金屬的機械加工方法，加工後精度精確、光潔度好。主要用於熱處理後的精加工，使其精度高。有內圓磨床、外圓磨床、座標磨床等。

六、鑽削

鑽削就是利用鑽頭在實心工件上加工，孔加工的基本方法。可以在機床、加工中心、鏜床等加工，最方便就是臺式鑽床、立式鑽床和搖臂鑽床等。

以上就是金屬機械加工最常用的幾種方法。

金屬切削的方法雖然有很多，但其實7個字就可以概括，分別是車、鑽、鏜、刨、拉、銑、磨。下面我們來逐一瞭解一下，不同的方法需要採用不同形式的加工機床才能完成，當然這也不是絕對的。1、車所謂車削，待加工金屬件一般都是圓柱體的棒料，棒料被夾在卡盤上，卡盤帶動棒料旋轉，然後車刀慢慢靠近棒料，並逐漸將棒料加工成粗細不同的產品。這種加工方法應用非常普遍，因此車床也是整個機床行業佔比最大的，車床的種類還可以進一步細分成臥式、立式、轉塔式，這裡就不過多展開。2、鑽我們通常所說的“鑽孔”，就是這種加工工藝，平時我們自己用手電鑽在牆上或木頭上打個孔，固定一些掛件，這都屬於鑽孔工藝，只是在機械加工領域，我們使用更大的鑽床來加工金屬板材。鑽床也可進一步分為臺式、立式、搖臂式。3、鏜從“鏜”這個字的字面意思，很難看出是什麼樣的動作。其實它是用來進一步加工諸如鍛造件、鑄造件上現有的孔，或者是已經用鑽床鑽好的孔。為什麼已經有孔了，還要再多此一舉鏜孔呢？因為鏜孔可以進一步擴大孔的直徑，還可以提高孔的內表面粗糙度。如果原來的孔徑偏掉了，還可以利用鏜孔來補救。4、刨說的簡單點，就是把一塊超級厚的板加工的薄一點，表面更光滑一點。就跟木匠刨木頭一樣。機械加工行業是利用刨床來完成該任務的，但由於單次只能加工一個產品，因此只適用於小批次的生產。刨床有牛頭刨床、龍門刨床、插床等等。5、拉這種加工方法和刨床加工有點類似，可能最大的區別在於刀具不同吧。反正都是把一塊厚板上不需要的部分一層一層的扯掉，可以是刨掉的，也可以是拉掉的。拉刀上有著分層的鋒利的齒，它是逐層將工件表面切除的，而且每一層都非常薄，這樣才能保證加工表面的粗糙度。6、銑銑床和車床可以對比來看一下，車床是工件旋轉，刀具往工件上；而銑床則是刀具旋轉，旋轉的同時還往固定的工件上懟。這種加工的生產效率比較高，可以用於批次產品的加工。銑床也可以分臥式和立式，還有龍門銑床。7、磨這種加工主要是為了給上面6種不同加工方式所加工的產品進行美化的過程，哪裡不平就把哪裡磨掉，哪裡有劃痕、就把劃痕磨掉，哪裡需要能當鏡子照，它還真能給你磨出鏡面的效果來。磨削的刀具主要是各種各樣的砂輪，磨床主要有外圓磨床、內圓磨床、平面磨床。