18新利最新登入汽车金属成型如何工作

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几千年来,铁匠们一直在把金属敲成有用的物品。看到电动工具图片
©iStockphoto.com/斯泰西贝茨

铁匠这一职业可以追溯到几千年前。在古代,铁匠会用锤子把金属敲成有用的东西,通常是先在锻炉里加热金属。(“Smith”这个词和“smite”来自同一个词根,所以铁匠是指那些工作是在火中敲打变黑的金属的人。)

铁匠在今天相对稀少——尽管他们仍然存在,而且使用的工具比古代使用的工具要现代得多。把金属加工成可用物品的工作现在主要是由机器完成的。在汽车制造业中,没有什么比金属成形艺术更重要的了,从车身到车轮上最小的凸耳螺母,每个金属部件都是通过工业金属成形工艺制造出来的。这些过程存在于现代制造业的最前沿,在这些最前沿中,计算机与汽车厂的机械和液压机械相遇。

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汽车金属成形是汽车制造中最重要的环节之一。如果不可能把金属加工成有用的形状,汽车就不可能存在。而机器(通常由计算机控制)快速可靠地生产汽车零部件的能力,正是让人们能够以略低于买房的价格买到一辆汽车的原因之一。

但是金属18新利最新登入成型是如何工作的呢?很容易理解现代铁匠如何用动力锤和氧乙炔炬来塑造金18新利最新登入属,但机器怎么能做这些事情呢?在接下来的几页中,我们将讨论如何在大规模的工业基础上实现这种金属成形过程的机械18新利最新登入化和执行。我们将研究汽车制造中使用的一些具体技术和流程。我们还将展望未来,看看今天开发的金属成形技术将如何帮助我们制造明天的汽车。18新利最新登入

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汽车金属成形技术

金属最重要的特性之一是它能经受考验塑性变形.这并不意味着金属是由塑料制成的,但它可以做塑料能做的事情之一:它几乎可以变成我们能想象到的任何形状。

变形的过程始于a空白一种基本形态的金属,会发生形状的变化。空白变成了工件在金属成形过程中被重塑的金属块。对于汽车金属成形,毛坯通常是由钣金制成的,可以冲压、切割或弯曲成汽车车身所需的形状。或者,它可以是立方体或透镜状的固体金属块。以下是在汽车制造过程中金属工件变形的一些方式:

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弯曲:在弯曲过程中,力被施加在钣金工件上以产生表面的曲率。弯曲通常用于制造简单的曲面,而不是复杂的曲面。机械操作的压力机驱动冲床冲击金属片,用足够的压力迫使它进入一个简单的模具,使金属形状发生永久的变化。压力的大小很重要。如果施加的压力不够大,金属就会弹回原来的形状。如果涂抹太多,它就会断裂。

图:在拉伸过程中,钣金被压在模具上,模具被切割成钣金将要呈现的三维,通常是弯曲的形状。实际上,模具被用作金属的模具。这种技术可以产生相对复杂的形状。再一次,使用液压或机械操作冲床将压力施加到工件上。这其中有许多危险,对人的危害不大(因为这个过程基本上是机械化的),但对金属本身的危害却很大。它可能因压力过大而破裂,或因与模具相互作用而起皱。可以使用润滑剂使金属在模具上滑动更平稳,避免起皱的可能性。或者,可以在单独的操作中从金属上修剪起皱的边缘。这种方法通常用于制造汽车车身零件和油箱。

冲压件:在冲压中,一种叫做冲压压力机的设备与一系列模具一起使用,将金属切割成各种形状。这通常用于制造汽车零件,如轮毂盖和挡泥板。

挤压:挤压可用于生产长金属物体,如棒和管。金属工件被压入模具,模具的另一端有孔。金属从孔中挤出来形成形状。挤压可以用来制造汽车传动系统的重要部件或固定安全带的锚。

锻造:锻造过程使用的锤子或压力机本质上是古代铁匠使用的锤子的机械化版本。金属被锤击在一个表面上,这个表面就像一个铁砧。它可以反复锤击,以形成复杂的形状。这可以作为绘图过程的替代方法。

以上工艺一般用于冷金属。也可以使用热金属,有时在足够高的温度下,熔化的金属可以倒入模具。这需要非常昂贵的模具,可以承受热量,必须迅速完成,以尽量减少模具暴露于熔融金属。

在下一页中,我们将看看现代金属成形技术是如何将汽车制造业推向未18新利最新登入来的。

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汽车金属成形研究进展

在中国北京的现代汽车工厂,工人们正在排列用于汽车装配线的冲压金属零件。"width=
在中国北京的现代汽车工厂,工人们正在排列用于汽车装配线的冲压金属零件。
美联社照片/吴汉关

在过去的半个世纪里,汽车制造和金属成形领域发生的最重要的事情是计算机的出现。计算机对金属成形的重要性体现在两个方面:

他们指导整个过程.计算机可以用来通过复杂的序列来指导金属成形操作的瞬间决策——例如,用锻锤击打工件的方式与古代铁匠的方式大致相同,但增加了液压机械的物理力。锤子的动作可以预先编程,以制造出与手工工匠一样复杂的形状。类似地,计算机可以控制工件在操作的多个阶段之间的流动,以产生成品形状。

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他们模拟了这个过程.计算机可以用来模拟金属成形所涉及的物理力,这样就可以发明新的金属成形工艺,而不必使用昂贵的机器来试验新想法。先进的模拟软件可以在计算机上复制金属成形操作,这样科学家就可以看到对不同种类的金属施加热和力的结果。在计算机上犯错误的代价比在现实世界中犯错误要小得多,而且允许在实际机器上浪费时间的那种试错。

计算机模拟正在开辟金属成形的新前景。许多新的金属成形技术都是基于对各种金属的微观结构以及金属内部在压力和热量作用下的物理过程的深刻理解。一些新工艺是旧工艺的混合。也有向热金属工艺发展的趋势,这种工艺允许使用不适合冷工艺的金属。

这些新技术使得一些创新成为可能,比如使用更轻的金属,而这些金属仍然保留了传统汽车部件的强度。这是有用的,例如,在制造节油汽车或电池电动汽车时,车身需要尽可能轻,以抵消电池阵列的巨大重量。这些技术还可以降低汽车零部件的生产成本,而不降低质量。例如,电磁成形技术,将金属工件暴露在磁场中,在金属本身中产生电流,可以用来加速成形过程,而不会产生通常会发生的撕裂和起皱。这允许使用以前在自动化金属成形中不可能的工艺。

自从亨利·福特(Henry Ford)证明了用廉价的装配线生产汽车和汽车零部件的可行性以来,金属成形的科学和技术已经向汽车制造业展示了如何用昂贵的价格生产出卓越的汽车。18新利最新登入

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来源

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