型材·擠出

工藝簡介（jiè）

將鋁棒（或銅）加熱到（dào）再結晶溫度以上進行擠壓，迫使金（jīn）屬產生定向變形，從模具的模孔中擠出，再經矯直等工藝獲得製品的方法。

擠出（chū）的原理，有點類似擠牙膏。

家裏（lǐ）鋁合金門窗的（de）邊框，工廠（chǎng）內一些設備框體都是型材（cái）擠出的。型材擠出後獲（huò）得的是統一截麵的拉伸體，當然（rán），要獲得最終製品（pǐn），一般還需要後續的加（jiā）工作業。下圖展示了一些典型的型材擠出（chū）應用案例。

機型機台配（pèi）合不（bú）同的模具，可以生產不同截麵形狀（zhuàng）的製品，要獲（huò）得優（yōu）良製品，截麵的設計和（hé）模（mó）具結構是關鍵。下圖展示的（de）是擠型模具的結構。

值得注意的是，由於模芯需要固（gù）定，模具結構中不可避免（miǎn）的存在分流（liú）橋結構，當鋁流（或其他擠型金屬流）流通過分流橋後，會在母模的存（cún）料室中熔合，分流橋部位的鋁流會因較慢熔合形成合模線（xiàn）。這些合模線在素材上有時不太明顯（xiǎn），當製（zhì）品做表麵處理後（hòu）（如陽極氧化（huà））會放大，有（yǒu）時會明顯可見。如（rú）對外觀要求高的產品，在（zài）開模時需要考慮這個因素。

壓鑄

壓鑄（zhù）適用材料：鑄鐵，鑄銅，鋁（lǚ）合金，鋅合金（jīn），鎂合金（jīn）

原理：利用高（gāo）壓將液態金屬壓（yā）入模具內，經過結晶、冷卻後獲得製品的方（fāng）法。

壓鑄工序需要經過原材料熔煉，壓鑄成型，去渣料，和表麵處理等工藝。壓鑄由於是高溫液態金屬進入到（dào）模具型腔中（zhōng）固化成型，先進入模具型腔中的金（jīn）屬液體容易與空氣中的氧發生氧化反應而影響產品品（pǐn）質，因此（cǐ）壓（yā）鑄模具（jù）都會設（shè）計渣包來儲（chǔ）存（cún）這些被氧化的渣料。

上圖可以看到，水口（kǒu）和渣包要占據相當大一（yī）部分。壓鑄件出模後，還需要經過去水口（kǒu）、渣包工藝，通常還需要視產品要求對表麵進行打磨，拋光，噴砂和機械加工（gōng），最後還需要進行表麵處理。而去（qù）水口，渣料，和打磨部分會對產品的一致（zhì）性會有些影響，對於產品外觀和尺寸（cùn）要求很高的產品需要注（zhù）意。

善於觀察的看官們，可以對照上述（shù）壓鑄的工藝特點來找找生活中常見的壓鑄件製品。下（xià）圖是我找的一些案例，供參考。

衝壓

衝壓（yā）工藝（yì）適用範圍：薄壁金（jīn）屬板材（鈑金）成型。

原理：利用衝（chōng）床或油壓機的壓（yā）力，配合模具將板料進行剪切、變（biàn）形、折彎（wān）等（děng）工藝（yì）來獲得製品的方法。

衝壓模具的種類豐（fēng）富（fù），根據衝壓的工藝（yì）特點分為剪切模、折彎模、成型模、鉚（mǎo）合模等等。一（yī）個衝壓製品可能是由（yóu）多副模具（jù）完成加工的，每（měi）副模具（jù）完（wán）成一個或幾個獨立的特征（zhēng）加工，每（měi）副需要一台（tái）衝壓機床。這（zhè）種模具教科書裏叫（jiào）級進模，台灣工廠也叫工站模。也可以將所有工序集中在一套模具內（nèi）完成，這種模具叫連續模。連續（xù）模需要更大噸位的（de）機台，模具造價也高，但是生產效率高。

拉深模是一種特殊的衝壓模（mó），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（shì）合深抽的材料，拉深深度比較深（shēn）的話，則不能（néng）一次拉深到位，需要（yào）進行多次拉深。

CNC

CNC是多軸（zhóu）數控（kòng）加工的簡稱，配合不同的刀具，幾乎可以加工任（rèn）何形狀。

原理：工具工件形狀將道路編寫成程序，有程序控製機床主軸刀具對工件進行（háng）切削加工。

特點：加工範圍廣，精度高，但加工昂貴。

CNC為切削加工，加工成本於去除材料的體積成（chéng）正比關係，加工成本高。廣泛應用於模具加工，機械設備加工， 和小批量樣機製作。在快消產品中常作為擠型/衝壓/壓鑄等模製工序的後處理工（gōng）序。（前（qián）工序模具製造為CNC毛坯（pī），可以大幅減小CNC切削量（liàng），因（yīn）此可（kě）以降低CNC成本）

上圖說明的是CNC的（de）加工步驟，根據工件的3D模型（xíng）編刀路，然（rán）後（hòu）導出NC程序到數控機台，再經工件裝夾，對刀，使得工件的（de）編程原點和機台加工（gōng）的原（yuán）點重合。

CNC編程和加工很講究經驗（yàn）和技巧，有專業的論壇（tán）討論相關技術問題。曾經公司弄了台精雕機，當時沒（méi）有人操作。我（wǒ）自學UG編程，學對刀和操機。那兩年時間產品結（jié）構自己設計，樣機也自己加工。塑料外（wài）殼分麵加工還需要打石膏做支撐，現在（zài）回過（guò）頭想想其實也挺有趣的（de）。做樣機時經常會（huì）碰到一些清角（jiǎo）和清根（gēn）的問（wèn）題，加工過（guò）程中遇到的一些工（gōng）藝問題（tí）反過來其實也能對結（jié）構設計優化帶來一些思考。

粉末冶金

簡介： 粉末冶金用（yòng）金屬（shǔ）粉末（或金屬粉末與非（fēi）金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過成（chéng）形和燒結，製造製品的工藝技（jì）術。

與金屬鑄造（zào）/壓鑄相比，粉末冶金更適合於難熔金屬和小尺寸精密結構件。但是成形過程中（zhōng）粉末流動性不如液態金屬，因此結構形狀有一（yī）定限製，製品強度也低於（yú）鑄件。

粉末冶金壓模成本（běn）高，一般隻適用於大批（pī）生產。

金屬製品往（wǎng）往需要進行表麵處理，表麵處理前（qián）需要做一些前置處理。

表麵處理前置處理·打磨/拋光（guāng）

原理：利（lì）用砂輪或布輪在製品表麵打磨，去除製品表麵的原始加工痕跡或表麵缺陷的加工方法。

備注：壓鑄件出模後表麵會有毛刺、顆粒和不均勻的氧化（huà）層；擠出加（jiā）工製品表麵也會留（liú）下（xià）拉絲痕跡。通常壓鑄製品和擠型製品在做表麵處（chù）理前需要做打磨（mó）和拋光處理。

表麵處理前置（zhì）處理（lǐ）·噴砂

噴砂機是（shì）采用壓縮空氣為動力，以（yǐ）形（xíng）成高速噴射束將噴料（liào）高速噴射（shè）到被需處理工件表麵，使工件表麵的外表麵的機（jī）械性能發生變化的（de）一種機（jī）器。

產品表麵粗糙度，由砂料目數和噴砂時間決定。

此處做一個小結，從（cóng）加工成本，造型和結構的（de）豐（fēng）富程度以及模具成（chéng）本方便考量做個簡單的對比。僅僅作（zuò）為參考（kǎo），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（zì）體。上圖（tú）紅色虛（xū）線框說明的是壓（yā）鑄鋁合（hé）金，因材料流動性需要，材料中含有矽，不能氧化上（shàng）色（sè）。采用脫矽氧化，氧化膜（mó）也會發暗，有黑點，光澤性不好。因此，壓鑄鋁（lǚ）合金極少用在外觀要求高的場合（hé）。

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

車

特征：回轉體加工

鑽

特征：鑽孔加工，多軸鑽床可用於攻牙（內螺紋加工）

銑

特征：主要用於麵加工。可（kě）裝夾各類銑刀，適合平麵粗加工/精加工，也可加工溝槽和曲麵。

刨

特（tè）征：用於平麵、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（hé）CNC取代。

鏜

特征：於對已有的預製孔（kǒng）進行（háng）精加工，或加工內孔（kǒng）溝槽（cáo）。 加工精度和表麵質量高（gāo）於（yú）鑽床（chuáng） 。

磨

特征（zhēng）：利用砂輪（lún）等磨具對（duì）工件表麵進行磨削加工，活得高質量的表麵。

文末（mò），在附上（shàng）金屬常見的幾種表麵（miàn）處理方式（shì）簡介。

表麵處理.陽極氧化

對象：鋁（lǚ）及其合金。

原理（lǐ）：在電解液（通常為硫酸（suān）液）和特定的工藝條件下，將鋁製品作為陽極（jí），在外加（jiā）電流的作（zuò）用（yòng）下在鋁製品上形成（chéng）一層氧化膜的工藝。

著色：染色劑著色

膜厚：5μm~30μm。

表麵處理.電鍍（水鍍）

對象：鐵、鋅（xīn）、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（tā）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（zuò）用下經電（diàn）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（sè）：由電鍍液的PH值（zhí）和金屬離（lí）子共同作（zuò）用決定。

表麵處理.PVD（真空鍍）

對象（xiàng）：硬質金屬及其合金。（對於鋅合金（jīn）、銅等壓（yā）鑄件需要先化學鍍鉻（gè）後才能做PVD。）

原理：將惰性氣體或反應氣體（tǐ）電離成離子（zǐ），在電場的（de）作用下轟擊靶材（電鍍（dù）消耗的（de）材料），靶材濺射出來（lái）的原子或分子在（zài）電場的加速下沉積在工（gōng）件（jiàn）表麵而（ér）形成電鍍層。（鍍（dù）層具有高硬度，高耐磨性）

著（zhe）色：氣體與靶材（cái）離子作用，共同決定。

表麵處理.噴塗

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（biǎo）麵，並經過烘烤後在工件表麵形（xíng）成防腐蝕的裝飾層。

著色：塗料顏色。