外行如何装“内行”——百大工艺动态解析

冷暖自知

很多朋友，第一次来到生产线，总会感觉有些懵。

具体说来，就是看见那些设备、那些人忙忙碌碌的，却又不知道到底忙活着啥！

今天，卡尔先生就带你了解生产线常见的百大工艺！

在上正餐之前，我们还是先来点开胃小菜吧。

更何况今天要吃的这个正餐量非常的大，吃之前不开开胃一般人还真会有些受不了！

怎么开胃呢？我们先来了解一下接下来这百来道正餐（工艺）到底有啥特点。

从哪些维度可以更快、更准确的了解它们。

来来来，小菜先走起来~

正如菜有千种，工艺的种类也是极其丰富的。

德国人曾整理过汽车行业涉及到的工艺，有数百种之多。

单汽车行业就有这么多种工艺，虽然长着不同的面孔，不过其核心的DNA，却是极为类似的。

这些DNA到底是什么呢？

1954年，第10届国际计量大会决议，决定采用长度、质量、时间、电流、热力学温度、发光强度和物质的量7个量作为实用计量单位制的基本量，其他所有单位都可以通过这7个单位推导出来。

这7个量（单位）就是所有工艺的DNA。

当你对一个工艺不了解时，不妨从这七个单位出发，看看到底哪些DNA在起作用。

大多数情况下，我们遇到的工艺，用到的DNA可能没那么多，比如注塑工艺，其最核心的参数无非是长度（螺杆动作位置）、温度（炮筒温度变化）。

通过这两个DNA，就可以大体知道这个工艺最核心的作用（功能）是什么。

开胃菜上好，接下来我们上正餐了。

1.注塑

注塑工艺想必大家并不陌生。

上面动图就是一个注塑过程，其原理和医院的注射器非常类似。

在注塑机里将塑料粒子熔化了，挤出到模具里，冷却后得到产品。

需要指出的是，注塑不仅可以注塑塑料，一些橡胶也可以通过注塑成型。

2.低压注塑

这是一种特殊的注塑方法，其关键词在低压。

是一种以很低的注塑压力将封装材料注入模具并快速固化成型的工艺方法。

这种工艺在精密、敏感的电子元器件的封装与保护方面应用广泛。

包括：印刷线路板、防水连接器、传感器、微动开关等等。

其过程和注塑类似。

3.滴塑

滴塑是利用塑料具有状态可变的特性。

即在一定条件下具有黏流性，而常温下又可恢复固态的特性。

通用一定的工具，在其黏流状态下按要求塑造成设计的形态，然后在常温下固化成型。

滴塑工艺广泛应用于各种商标铭牌、卡片、日用五金产品、旅游纪念证章、精美工艺品及高级本册封面等的装饰上。

4.挤出

挤出也是一种常见的成型方法，前半段和注塑的前半段类似，都是在料筒中加热，通过螺杆挤出。

只不过成型不是通过模具，而是在螺杆挤出口处有“口模”。

物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面的产品。

一个典型的挤出产品就是汽车密封条。

同样的，虽然挤出工序采用的原材料绝大多数都是橡胶，但也有塑料挤出的情况，比如TPV。

5.模压

模压和上面提到的成型过程最大的区别在于，原材料直接是先放到成型温度下的模具型腔中。

通过闭模加压而使其成型并固化（如有需要）得到产品。

模压工艺比较传统，应用面也比较广（适合热固/热塑性塑料，以及橡胶）。

6.树脂传递模塑

树脂传递模塑(Resin Transfer Moulding，RTM)是先将增强剂置于模具中形成一定的形状，再将树脂注射进入模具、浸渍纤维并固化的一种复合材料生产工艺。

该项技术可不用预浸料、热压罐，有效地降低设备成本、成型成本。

在飞机工业、汽车工业、舰船工业等领域应用广泛。

7.层压

与模压最大的区别在于，层压的不止一层。

通过加热、加压把相同或不相同材料的两层或多层结合为整体的方法。

层压的意义就在于不同层材料的性能/特点可以强强联合。

8.吹塑

吹塑又称“中空吹塑”，里面的关键词是“吹”。

吹出来的什么呢？自然是“气”，就像我们吹泡泡一样。塑料通过挤出或者注射得到管状型坯。

型坯还热的时候，放置于对开模中，闭模后立即在型坯内通入压缩空气。

使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上，经冷却脱模，得到产品。

看到上面动图形状，熟悉吗？是不是特别像矿泉水瓶？

对的，矿泉水瓶、各式饮料瓶几乎都是通过吹塑成型的。

另外，汽车上的油箱也是通过吹塑成型的，不过工艺要复杂很多，常见的油箱一共有六层。

当然也有通过其他方法生产油箱的。

9.吸塑

有“吹”自然就有“吸”，所以我们还有吸塑工艺。

吸塑是将平展的塑料板材加热变软后，抽真空，吸附到模具表面，冷却后成型得到产品。

上面这个图稍显简单，如果想了解整个工艺过程，包括加热与抽真空过程，可以看下图。

10.压延

压延里面有两个关键词，“压”与“延”，通过辊筒压成所需要的形状（厚度）。

可光有压还不行，要保持连续生产，还需要有牵引力的作用。

压延时，原材料一般要通过两个以上的平行异向（两个接触辊）旋转辊筒间隙。

使熔体受到辊筒挤压延展、拉伸而成为具有一定尺寸的产品。

轮胎某一部分，就是通过压延工艺生产的。

11.三种发泡

发泡的技术有好多，如EPP发泡、聚氨酯发泡。

这里指的发泡，和上面提到的两种都不一样。严格意义上讲应该是微发泡。

它主要靠气孔的膨胀来填充制品，并在较低的压力下完成制件的成型。

其原理相对复杂，比如这个气体是怎么样均匀的跑到塑料粒子里面的？

其实是将超临界流体(CO2或N2)溶解到热融胶中形成单相溶体实现的。

12.缠绕

这是是将浸过树脂胶液的纤维（或布带、预浸纱）按照一定规律缠绕到芯模上。

然后经固化、脱模，获得制品。

图片不是很清晰，大家看个样子就好。

13.涂覆成型

涂覆成型是连续地将液态薄膜涂覆到一移动的、柔性或刚性基板上。

比如溶胶涂覆在布或纸等基材的表面。

涂覆成型一般被用来加工金属、纸板、照相胶片、音像带以及黏胶带等。

14.浇注

在常压下将液态单体或预聚物，注入模具内经聚合而固化成型变成与模具内腔形状相同的制品。

浇铸成型的特点是一般不施加压力，对设备和模具的强度要求不高。

对制品尺寸限制较小，制品中内应力也低。

因此，生产投资较少，可制得性能优良的大型制件，但生产周期较长，成型后须进行机械加工。

15.挤压

挤压成型是一种胚料的加工方法，加工过程是坯料在三向不均匀压应力作用下。

从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减小长度增加，成为所需制品。

16.IMD/INS

两者都是一种特殊的注塑工艺。

将片材加热，在外力作用下，使其紧贴模具的型面，以取得与型面相仿的形状。

冷却定型后，经修整即成制品（注意IMD和INS的区别）。

17.激光快速成型

激光快速成型有多项技术，比如立体光造型(SLA) 技术；选择性激光烧结(SLS) 技术；激光熔覆成形（LCF）技术；激光近形（LENS）技术；激光薄片叠层制造(LOM) 技术；激光诱发热应力成形（LF）技术及三维印刷技术等。

其中SLA的原理是计算机控制激光束对光敏树脂为原料的表面进行逐点扫描，被扫描区域的树脂薄层（约十分之几毫米）产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。

工作台下移一个层厚的距离，以便固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，进行下一层的扫描加工，如此反复，直到整个原型制造完毕。

由于光聚合反应是基于光的作用而不是基于热的作用，故在工作时只需功率较低的激光源。

18.熔融沉积成型法

通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出.

按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。

熔融沉积快速成型（FDM）其实也是一种3D打印技术。既然说到3D打印了，我们也来认识一下它吧。

19.3D打印

3D打印是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料。

通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

3D常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型。

后来逐渐用于一些产品的直接制造，已经有使用这种技术打印而成的零部件。

20.砂型铸造

铸造，从定义上看，铸造是将加热到液态的金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型型腔中。

待其冷却凝固，以获得毛坯或零件的生产方法，也称为金属液态成形。

不过要是细分的话，种类很多（如下图）。

砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法（是不是感觉像废话）。

其基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。

需要在砂子中放入成品零件模型或木制模型(模样，上图中深黄色部分)，然后在模样周末填满砂子，开箱取出模样以后砂子形成铸模。

为了在浇铸金属之前取出模型，铸模应做成两个或两个以上部分，在铸模制作过程中，必须留出向铸模内浇铸金属的孔和排气孔，合成浇注系统。

铸模浇注金属液体以后保持适当时间，一直到金属凝固。

取出零件后，铸模被毁，下一次要做的话还得制作新铸模。

21.熔模铸造

熔模铸造又称失蜡铸造：通常是指将易熔材料（如蜡）制成蜡模。

在蜡模表面包覆若干层耐火材料制成型壳（泥模），泥模晾干后，在焙烧成陶模。一经焙烧，蜡模全部熔化流失，只剩陶模。

一般制泥模时就留下了浇注口，再从浇注口灌入金属熔液，冷却后，所需的零件形状就制成了。

实际生产过程中，工序的步骤要复杂的多，如上图，下面是几张关键工艺步骤的动图。

制作泥模

陶模中浇注金属溶液

冷却后，去除陶模

22.压力铸造

该工艺指利用高压将金属液高速压入一精密金属模具型腔内。

在压力作用下，冷却凝固而形成铸件。

该工艺有高压和高速充填两大特点。

常用的压射比压是从几千至几万kPa，充填速度在10~50m/s，充填时间一般在0.01~0.2s范围内。

23.低压铸造

既然讲到“低压”，其压力比上面提到的压力铸造要小上许多。

指使液体金属在较低压力(0.02～0.15MPa)作用下（一般在气体作用下）充填铸型。

并在压力下结晶以形成铸件的方法.。

该工艺大多采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象。

可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，提高了铸件的合格率。

另外，由于在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利。

24.离心铸造

离心铸造的离心就像滚筒洗衣机甩干衣服一样，是将金属液体金属注入高速旋转的铸型内。

使金属液在离心力的作用下充满铸型和形成铸件。

注意，辊筒在转动哦

离心铸造多用于生产铸管，金属利用率高，在生产中空铸件时可不使用型芯，不过不大适合生产异形铸件，且内径尺寸不精确，内孔表面较为粗糙。
25.金属型铸造

金属型铸造又称硬模铸造，它是将液体金属浇入金属铸型，在重力作用下获得铸件的一种铸造方法。

铸型是用金属制成，铸型可以反复使用多次。

金属型铸造从中文名字看会有些难理解。

其英文相对简单一些，是gravity die casting（重力压铸），当然，要想更好地了解金属型铸造，需要与砂型铸造对比着来了解。

由于不像沙型铸造那样，每一个铸模都可以毁掉，所以金属型铸造在零件重量和形状方面还有一定的限制。

另外，壁厚也有限制，较小的铸件壁厚无法铸出。

26.真空铸造

真空铸造中的“真空”讲的是铸造环境，金属在真空室中进行熔炼、浇注和结晶的铸造过程。

可以使金属中的气体含量减到最少，可以防止金属氧化。

抽真空，前面都是硬梆梆的金属，来个能吃的！

真空铸造主要用来生产要求很高的特殊合金钢铸件和极易氧化的钛合金铸件等。

27.挤压铸造

挤压铸造是指对定量浇入铸型型腔中的液态金属施加较大的机械压力。

使其成形、结晶、凝固，而获得铸件的一种工艺。

如上图，具体过程为：先是将熔融态金属或半固态合金注入敞口模具中。

随后闭合模具，以产生充填流动，到达制件外部形状，接着施以高压，使已凝固的金属产生塑性变形。

未凝固金属承受等静压，同时发生高压凝固，最后获得制件。

它是介于铸造和锻造之间的一种工艺，故亦称之为“液态模锻”，兼有两者的一些优点。

28.消失模铸造

又称实型铸造，将泡沫塑料制成的模样，置入砂箱内填入造型材料后夯实。

模样不取出构成一个没有型腔的实体铸型。

当金属液浇入铸型时，泡沫塑料模在高温金属 液的作用下迅速气化、燃烧而消失，金属液取代了原来泡沫塑料模样所占据的位置，冷却凝固成与模样形状相同的实型铸件。

再给大家看看动态的图片。

29.连续铸造

连续铸造较为先进，是将熔融的金属，不断浇入一种叫做结晶器的特殊金属装置中。

凝固（结壳）了的铸件，连续不断地从结晶器的另一端拉出，它可获得任意长或特定的长度的铸件。

铸造谈完了，我们再来看看其他的金属成型工艺。

30.锻造

在挤压铸造里我们提到了锻造，我们这就来认识一下它。锻造的关键词在“锻”，锻的就是锤击的意思。

是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。

锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构。

同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。

31.模锻

模锻全称为模型锻造，将加热后的坯料放置在固定于模锻设备上的锻模内锻造成形的。

根据设备不同，模锻分为锤上模锻，曲柄压力机模锻，平锻机模锻，摩擦压力机模锻等。

32.轧制

又称压延，将金属锭通过一对滚轮来为之赋形的过程（与上一期谈到的非金属压延很类似）。

如果压延时，金属的温度超过其再结晶温度，那么这个过程被称为“热轧”，否则称为“冷轧”。

33.冲压

汽车上有非常多的冲压件。

该工艺是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）的成形加工方法。

冲压、拉伸、折弯

连续冲压模

34.车削加工

就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，加工成符合图纸的要求。

车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工。

如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等。

35.铣削加工

铣削是将毛坯固定，用高速旋转的铣刀在毛坯上走刀，切出需要的形状和特征。

传统铣削较多地用于铣轮廓和槽等简单外形特征。数控铣床可以进行复杂外形和特征的加工。

和车削不同之处在于铣削加工中刀具在主轴驱动下高速旋转，而被加工工件处于相对静止。

而车削用来加工回转体零件，把零件通过三抓卡盘夹在机床主轴上，并高速旋转，然后用车刀按照回转体的母线走刀，切出产品外型来。

36.刨削加工

刨削加工是用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。

刨削加工的生产效率比较低，因为是它的切削是非连续性的。

刀具在切割的过程中容易发生较大的不稳定性导致加工过程出现振动和冲击，容易导致零件的损坏。

在大量的生产过程中应用相对比较少。

37.磨削加工

利用高速旋转的砂轮等磨具加工工件表面的切削加工。

磨削用于加工各种工件的内外圆柱面、圆锥面和平面,以及螺纹、齿轮和花键等特殊、复杂的成形表面。

磨床能加工硬度较高的材料，如淬硬钢、硬质合金等。

也能加工脆性材料，如玻璃、花岗石。磨床能作高精度和表面粗糙度很小的磨削，也能进行高效率的磨削，如强力磨削等。

38.拉拔

拉拔（drawing），是用外力作用于被拉金属的前端。

将金属坯料从小于坯料断面的模孔中拉出，以获得相应的形状和尺寸的制品的一种塑性加工方法。

由于拉拔多在冷态下进行，因此也叫冷拔或冷拉。

拉拔过程拉拔油比较关键，能有效减少工件与模具的摩擦，降低磨损，具有强韧的油膜，减少划痕、划伤、烧结焊合、破裂等缺陷的发生。

39.模切

下料工艺，将前制程成型后的薄膜定位在冲切模公模上，合模去除多余的材料。

保留产品3D外形，与模具型腔相匹配。

至于一些高大上的，比如金属沉积、激光烧结等，由于并不常见，这里就不介绍啦。

其他还有哪些常见工艺呢？欢迎留言告诉大家。

先聊到这，8~

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