型材·擠出

工藝簡介

將鋁棒（或銅）加熱到再結晶溫度以上進行擠壓，迫使金屬產生定向變形，從模具的?？字袛D出，再經矯直等工藝獲得制品的方法。

擠出的原理，有點類似擠牙膏。

家里鋁合金門窗的邊框，工廠內一些設備框體都是型材擠出的。型材擠出后獲得的是統一截面的拉伸體，當然，要獲得Z終制品，一般還需要后續的加工作業。下圖展示了一些典型的型材擠出應用案例。

機型機臺配合不同的模具，可以生產不同截面形狀的制品，要獲得優良制品，截面的設計和模具結構是關鍵。下圖展示的是擠型模具的結構。

值得注意的是，由于模芯需要固定，模具結構中不可避免的存在分流橋結構，當鋁流（或其他擠型金屬流）流通過分流橋后，會在母模的存料室中熔合，分流橋部位的鋁流會因較慢熔合形成合模線。這些合模線在素材上有時不太明顯，當制品做表面處理后（如陽極氧化）會放大，有時會明顯可見。如對外觀要求高的產品，在開模時需要考慮這個因素。

壓鑄

壓鑄適用材料：鑄鐵，鑄銅，鋁合金，鋅合金，鎂合金

原理：利用高壓將液態金屬壓入模具內，經過結晶、冷卻后獲得制品的方法。

壓鑄工序需要經過原材料熔煉，壓鑄成型，去渣料，和表面處理等工藝。壓鑄由于是高溫液態金屬進入到模具型腔中固化成型，先進入模具型腔中的金屬液體容易與空氣中的氧發生氧化反應而影響產品品質，因此壓鑄模具都會設計渣包來儲存這些被氧化的渣料。

上圖可以看到，水口和渣包要占據相當大一部分。壓鑄件出模后，還需要經過去水口、渣包工藝，通常還需要視產品要求對表面進行打磨，拋光，噴砂和機械加工，Z后還需要進行表面處理。而去水口，渣料，和打磨部分會對產品的一致性會有些影響，對于產品外觀和尺寸要求很高的產品需要注意。

善于觀察的看官們，可以對照上述壓鑄的工藝特點來找找生活中常見的壓鑄件制品。下圖是我找的一些案例，供參考。

沖壓

沖壓工藝適用范圍：薄壁金屬板材（鈑金）成型。

原理：利用沖床或油壓機的壓力，配合模具將板料進行剪切、變形、折彎等工藝來獲得制品的方法。

沖壓模具的種類豐富，根據沖壓的工藝特點分為剪切模、折彎模、成型模、鉚合模等等。一個沖壓制品可能是由多副模具完成加工的，每副模具完成一個或幾個獨立的特征加工，每副需要一臺沖壓機床。這種模具教科書里叫級進模，臺灣工廠也叫工站模。也可以將所有工序集中在一套模具內完成，這種模具叫連續模。連續模需要更大噸位的機臺，模具造價也高，但是生產效率高。

拉深模是一種特殊的沖壓模，可以將一塊平板材料拉伸成杯狀體。材料選擇也需要選擇適合深抽的材料，拉深深度比較深的話，則不能一次拉深到位，需要進行多次拉深。

CNC

CNC是多軸數控加工的簡稱，配合不同的刀具，幾乎可以加工任何形狀。

原理：工具工件形狀將道路編寫成程序，有程序控制機床主軸刀具對工件進行切削加工。

特點：加工范圍廣，精度高，但加工昂貴。

CNC為切削加工，加工成本于去除材料的體積成正比關系，加工成本高。廣泛應用于模具加工，機械設備加工， 和小批量樣機制作。在快消產品中常作為擠型/沖壓/壓鑄等模制工序的后處理工序。（前工序模具制造為CNC毛坯，可以大幅減小CNC切削量，因此可以降低CNC成本）

上圖說明的是CNC的加工步驟，根據工件的3D模型編刀路，然后導出NC程序到數控機臺，再經工件裝夾，對刀，使得工件的編程原點和機臺加工的原點重合。

CNC編程和加工很講究經驗和技巧，有專業的論壇討論相關技術問題。曾經公司弄了臺精雕機，當時沒有人操作。我自學UG編程，學對刀和操機。那兩年時間產品結構自己設計，樣機也自己加工。塑料外殼分面加工還需要打石膏做支撐，現在回過頭想想其實也挺有趣的。做樣機時經常會碰到一些清角和清根的問題，加工過程中遇到的一些工藝問題反過來其實也能對結構設計優化帶來一些思考。

粉末冶金

簡介： 粉末冶金用金屬粉末（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，制造制品的工藝技術。

與金屬鑄造/壓鑄相比，粉末冶金更適合于難熔金屬和小尺寸精密結構件。但是成形過程中粉末流動性不如液態金屬，因此結構形狀有一定限制，制品強度也低于鑄件。

粉末冶金壓模成本高，一般只適用于大批生產。

金屬制品往往需要進行表面處理，表面處理前需要做一些前置處理。

表面處理前置處理·打磨/拋光

原理：利用砂輪或布輪在制品表面打磨，去除制品表面的原始加工痕跡或表面缺陷的加工方法。

備注：壓鑄件出模后表面會有毛刺、顆粒和不均勻的氧化層；擠出加工制品表面也會留下拉絲痕跡。通常壓鑄制品和擠型制品在做表面處理前需要做打磨和拋光處理。

表面處理前置處理·噴砂

噴砂機是采用壓縮空氣為動力，以形成高速噴射束將噴料高速噴射到被需處理工件表面，使工件表面的外表面的機械性能發生變化的一種機器。

產品表面粗糙度，由砂料目數和噴砂時間決定。

此處做一個小結，從加工成本，造型和結構的豐富程度以及模具成本方便考量做個簡單的對比。僅僅作為參考，畢竟具體考量還需要根據具體的結構和工藝而定。

請注意上圖紅色字體。上圖紅色虛線框說明的是壓鑄鋁合金，因材料流動性需要，材料中含有硅，不能氧化上色。采用脫硅氧化，氧化膜也會發暗，有黑點，光澤性不好。因此，壓鑄鋁合金極少用在外觀要求高的場合。

以下對傳統機加工以圖片的形式做下簡單介紹，傳統機加工包含車、鉆、銑、刨、鏜、磨等工藝，經過數百年的發展，至今在生產加工中仍占據很大比例。

車

特征：回轉體加工

鉆

特征：鉆孔加工，多軸鉆床可用于攻牙（內螺紋加工）

銑

特征：主要用于面加工?？裳b夾各類銑刀，適合平面粗加工/精加工，也可加工溝槽和曲面。

刨

特征：用于平面、溝槽粗加工。

加工精度低、生產效率低，除銑床無法加工的大型工件外，基本已被銑床和CNC取代。

鏜

特征：于對已有的預制孔進行精加工，或加工內孔溝槽。 加工精度和表面質量高于鉆床 。

磨

特征：利用砂輪等磨具對工件表面進行磨削加工，活得高質量的表面。

文末，在附上金屬常見的幾種表面處理方式簡介。

表面處理.陽極氧化

對象：鋁及其合金。

原理：在電解液（通常為硫酸液）和特定的工藝條件下，將鋁制品作為陽極，在外加電流的作用下在鋁制品上形成一層氧化膜的工藝。

著色：染色劑著色

膜厚：5μm~30μm。

表面處理.電鍍（水鍍）

對象：鐵、鋅、銅等及其合金。

原理：利用點解原理在某些金屬上鍍上一層其他金屬或合金的過程。工件作為陰極放入電鍍槽中，電鍍槽中的金屬離子在電場的作用下經電極反應還原成金屬原子在陰極工件上沉積形成電鍍層。

著色：由電鍍液的PH值和金屬離子共同作用決定。

表面處理.PVD（真空鍍）

對象：硬質金屬及其合金。（對于鋅合金、銅等壓鑄件需要先化學鍍鉻后才能做PVD。）

原理：將惰性氣體或反應氣體電離成離子，在電場的作用下轟擊靶材（電鍍消耗的材料），靶材濺射出來的原子或分子在電場的加速下沉積在工件表面而形成電鍍層。（鍍層具有高硬度，高耐磨性）

著色：氣體與靶材離子作用，共同決定。

表面處理.噴涂

對象：金屬或塑料。

原理：利用壓力或靜電力將油漆或粉末附著在工件表面，并經過烘烤后在工件表面形成防腐蝕的裝飾層。

著色：涂料顏色。