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展示
1. 介绍
制造过程（例如铸造和加工）彻底改变了现代行业, 从复杂的医疗植入物到强大的汽车零件，可以生产一切.
在这两种方法之间进行选择需要深入了解其能力, 限制, 以及适合特定应用的适用性.
铸造和加工代表了塑造材料的两种基本方法, 一种使用模具和熔融金属, 另一个依靠精确切割工具.
在本文中, 我们将探索这些过程的优点和劣势, 提供见解，以帮助您为制造需求做出最佳选择.
2. 什么是铸造?
铸件 是熔融材料的制造过程, 通常是金属, 倒入一个含有所需形状的空心腔的模具中.
材料在冷却时会固化, 采用模具的形状. 一旦固化, 从模具中取出铸件, 并采用所有精加工来生产最后一部分.
铸造已数千年，仍然是生产具有复杂几何形状金属零件的用途最广泛的方法之一.
铸件类型:
沙子铸造:
- 过程概述: 砂铸造使用沙子作为霉菌材料. 沙子围绕着图案包装 (通常由木头制成, 塑料, 或金属) 形成模具的腔.
删除图案后, 将熔融金属倒入腔. 一旦冷却, 沙模被破裂以揭示铸件. - 申请: 大型零件和低成本生产的理想选择, 沙子铸造可以产生从几盎司到数百吨不等的零件.
它通常用于汽车发动机块, 齿轮, 和工业机械组件. - 优势: 低工具成本, 处理大零件的能力, 以及适合各种材料的适用性.
- 缺点: 与其他铸造方法相比, 粗糙的表面饰面, 设置的交货时间更长.
投资铸造 (迷失的蜡像):
- 过程概述: 投资铸造涉及创建蜡模式，然后将其涂有陶瓷材料.
开火后, 蜡融化, 留下一个空心陶瓷模具，倒入熔融金属. 一旦固化, 陶瓷模具被拆开以揭示铸件. - 申请: 以其精度而闻名, 投资铸件用于航空航天组件, 涡轮刀片, 珠宝, 和医疗植入物.
- 优势: 高维精度, 出色的表面饰面, 以及创建复杂内部几何形状的能力.
- 缺点: 由于劳动密集型过程而导致的成本更高, 生产率较慢, 并限于相对较小的零件.
铸造:
- 过程概述: 在高压下熔融金属变成可重复使用的钢模具称为DIES.
快速冷却和凝固允许快速生产周期. - 申请: 适用于小型生产小, 详细的零件，例如锌或铝制外壳, 连接器, 和消费电子组件.
- 优势: 快速生产速度, 紧张的公差, 和良好的表面饰面.
- 缺点: 较高的初始工具成本, 仅限于较低的熔点合金, 不太适合非常大的零件.
永久模具铸件:
- 过程概述: 类似于铸造，但使用重力或低压来填充模具. 模具通常由钢或铁制成，可以多次重复使用.
- 申请: 永久模具铸件通常用于活塞等汽车零件, 气缸盖, 和车轮.
- 优势: 比砂铸造更好的尺寸精度, 由于更快的冷却而改善了机械性能, 和表面表面光滑.
- 缺点: 与沙子铸造相比，工具成本更高, 生产率慢于铸造, 并限于中型零件.
3. 什么是加工?
加工 是一种减法制造过程，其中使用切割工具从工件中取出材料以实现所需的几何形状, 尺寸, 并完成.
可以手动执行此过程，但通过使用计算机数值控制越来越自动化 (CNC) 系统, 增强了精度, 可重复性, 和效率.
加工在行业中广泛用于创造具有紧密公差和复杂功能的零件，这对于性能至关重要.
加工过程的类型:
CNC加工:
- 过程概述: CNC加工使用预编程的软件来控制机床, 自动加工过程.
常见的CNC加工操作包括铣削, 转身, 钻孔, 无聊的, 和敲击.
- 申请: CNC加工在航空航天中广泛使用, 汽车, 医疗设备, 以及用于生产需要高精度和一致性的零件的消费电子产品.
- 优势: 高精度, 出色的可重复性, 生产时间更快, 降低人工成本.
- 缺点: 由于编程和工具，更高的初始设置成本, 与铸造相比，不太适合非常大的零件.
手动加工:
- 过程概述: 由熟练的操作员执行的，他们手动控制机床（例如车床）, 米尔斯, 和演习.
手动加工需要重要的操作员专业知识，并且比CNC加工要慢. - 申请: 通常用于小批量生产, 原型, 和维修工作，需要快速调整和自定义.
- 优势: 更大的灵活性, 一次性零件的成本较低, 以及适合较小商店或专业应用的适用性.
- 缺点: 较低的生产速度, 较高的人工成本, 与CNC加工相比，结果不一致.
电气加工 (EDM):
- 过程概述: EDM使用电气放电 (火花) 从工件中侵蚀材料.
这对于难以在传统上很难加工的硬材料和复杂的几何形状特别有用. - 申请: 通常用于霉菌和制造, 航空航天组件, 和复杂的医疗设备.
- 优势: 可以加工极度硬的材料吗, 实现细节, 并产生最小的热影响区域.
- 缺点: 过程较慢, 限于导电材料, 和更高的运营成本.
研磨:
- 过程概述: 研磨涉及使用高速旋转的磨料轮除去材料. 它用于完成和实现非常紧张的公差.
- 申请: 在汽车中广泛使用, 航天, 和工具行业以生产平稳, 准确的表面.
- 优势: 出色的表面饰面, 能够实现非常紧张的公差, 适合硬材料.
- 缺点: 产生可以改变材料特性的热量，如果无法正确管理, 与其他方法相比，这可能是一个较慢的过程.
提取:
- 过程概述: Braaching使用称为Bruach的齿工具以单笔的方式去除材料.
broach相对于工件线性移动, 每颗牙齿都会逐步切割. - 申请: 用于生产键盘, 花键, 以及大规模生产中的其他内部或外部形式.
- 优势: 快速而有效的特定形状, 重复任务的高生产率.
- 缺点: 限于某些形状, 需要专用的设备, 并且可以有高工具成本.
4. 铸造与. 加工
| 特征 | 铸件 | 加工 |
|---|---|---|
| 物质浪费 | 由于近网状零件而导致的最小废物 | 从材料去除产生的大量废料 |
| 精度和公差 | 需要次要过程才能更紧密的公差 | 提供卓越的精度和紧张的公差 |
| 成本 | 较高的初始工具成本 | 成本取决于清除和复杂性 |
| 生产速度 | 更快的高体积生产 | 在原型和小批量运行中表现出色 |
| 设计复杂性 | 可以实现复杂的内部几何形状 | Limited by tool access |
| 材料选择 | 多种金属和合金 | 主要是金属, 一些塑料 |
5. 铸造的优势
铸造提供了多种好处，使其成为广泛行业有吸引力的制造过程, 从汽车和航空航天到重型机械和消费品.
以下是铸造的一些关键优势:
大规模生产的成本效益
- 经济: 铸造对于生产大量零件特别有效.
初始设置成本, 例如霉菌创造, 可以在生产量中摊销, 导致每个单位成本较低.
例如, 铸造可以将单位成本降低到最多 30% 生产时 10,000 单位.
创造复杂形状的能力
- 复杂的几何形状: 铸造的杰出特征之一是它能够产生复杂形状和内部几何形状，而其他制造方法很难或不可能实现.
投资铸造, 尤其, 擅长创建具有细节和薄壁的零件, 它非常适合涡轮刀片等复杂组件.
广泛的材料选择
- 多功能材料: 铸造支持各种金属和合金, 包括铝, 青铜, 铸铁, 钢, 和Superalloys.
这种灵活性使制造商可以根据特定的应用要求选择材料.
例如, 铝制铸造不仅可以减轻重量 50% 与钢相比，还具有良好的耐腐蚀性和机械性能.
适合大零件
- 处理重件: 铸造的生产能力是无与伦比的, 这对于建筑和运输等行业至关重要.
沙子铸造, 例如, 可以处理权重的零件 100,000 磅, 非常适合重型机械组件和汽车发动机块.
近网状功能
- 最小化的材料废物: 铸造过程通常会产生靠近最终尺寸的零件 (近网状), 大大减少了对二级加工操作的需求.
这可以最大程度地减少材料废物并降低总体生产成本. 永久模具铸件, 例如, 可以使表面表面表面光滑如 60 微英寸, 减少或消除后处理步骤.
设计灵活性
- 定制和原型制作: 铸造以大量生产而闻名, 它还提供设计灵活性.
快速原型制作技术, 例如3D打印的沙模, 在开发阶段进行快速迭代和调整.
这使得铸造不仅适合大规模生产，而且适合定制和限量项目.
改善的机械性能
- 量身定制的性能: 取决于铸造方法和所使用的材料, 零件可以表现出增强的机械性能.
例如, 永久模具铸造的更快冷却速度会导致更细的谷物结构, 提高力量和硬度.
此外, 某些铸造过程可以结合热处理或合金元素，以进一步量身定制零件的性能特征.
6. 加工的优势
加工是一种多功能且精确的制造过程，可提供许多优势,
使其在从航空航天和汽车到医疗设备和消费电子产品的行业中必不可少.
以下是加工的一些关键好处:
高精度和准确性
- 无与伦比的公差: 加工的最重要优势之一是它具有实现极高公差的能力.
CNC (计算机数值控制) 机器可以产生耐受性高达±0.0005英寸的零件 (0.0127 毫米), 确保组件符合确切的规格. - 一致性和可重复性: 自动化的CNC加工确保生产的每个部分与最后, 提供高水平的一致性和可重复性.
这对于零件一致均匀性至关重要的应用至关重要.
上表面饰面
- 光滑的表面: 加工可以产生异常光滑的表面饰面，而无需其他治疗.
例如, CNC加工可以达到表面表面的光滑 8 微英寸, 这是需要最小摩擦或高审美标准的应用的理想选择. - 减少后处理: 加工的精度通常意味着更少的后处理, 例如打磨或抛光, 是必须的, 节省时间并降低成本.
原型设计和自定义设计的多功能性
- 快速迭代: 加工可以在开发阶段进行快速调整和修改, 促进快速原型制作.
这种灵活性对于创建自定义零件或测试新设计特别有益. - 定制: 修改数字模型和CNC编程的能力迅速使加工成为生产根据特定需求量身定制的独特或小批量项目的绝佳选择.
物质灵活性
- 广泛的材料: 加工与广泛的材料兼容, 包括钢等金属, 铝, 钛, 和各种合金, 以及塑料和复合材料.
这种多功能性使制造商可以为其应用要求选择最佳材料. - 硬材料能力: 某些加工过程, 例如电气加工 (EDM),
可以处理极其硬的材料，这些材料难以使用其他方法来塑造, 扩展可能的应用程序范围.
设计复杂性
- 复杂的几何形状: 在铸造时，擅长创建复杂的内部几何形状, 加工可以产生复杂的外部特征和详细的表面.
配备了多轴功能的现代CNC机器可以轻松处理复杂的三维形状. - 工具访问: 尽管与铸造相比，工具访问可能受到限制,
工具技术的进步已大大扩展了可以加工的功能的类型.
中小型批次的成本效率
- 较小运行的设置成本较低: 与铸造不同, 通常需要昂贵的模具才能大规模生产, 对于较小的批量尺寸，加工可能更具成本效益.
CNC编程和工具更改相对较快且价格合理, 使加工适用于低体积生产和原型制作. - 敏捷制造: 快速设计和适应不断发展的项目需求的能力增强了敏捷性, 允许制造商迅速对市场需求做出回应.
减少交货时间
- 生产周期更快: 自动加工操作可以大大减少交货时间, 特别是中小批次.
CNC机器可以连续运行, 优化生产效率并达到紧迫的截止日期.
7. 施法的应用与. 加工
| 申请 | 铸件 | 加工 |
|---|---|---|
| 汽车 | 发动机块, 齿轮, 悬架零件. | 原型, 精密齿轮, 自定义组件. |
| 航天 | 结构部件, 涡轮刀片. | 括号, 住房, 和高耐受零件. |
| 工业设备 | 阀, 泵, 和大型机械组件. | 精密工具, 夹具, 和固定装置. |
| 医疗设备 | 外科植入物和住房. | 高精度乐器和组件. |
8. 在铸造与. 加工
在铸造和加工之间做出决定时, 有几个因素起作用:
- 设计复杂性和耐受性要求: 复杂的内部结构偏爱铸造, 而紧张的公差倾向于加工.
例如, 航空航天零件可能需要加工才能确切拟合和功能. - 生产量和交货时间: 大批铸造出色, 加工适合较小的运行和快速原型.
公司生产 50,000 零件可能会选择铸造以提高效率. - 材料类型和特性: 这两个过程都根据申请需求支持不同的材料.
钢零件可能会受益于铸造强度, 虽然铝制零件可能会加工以节省重量. - 成本限制和预算: 评估数量的初始设置成本与每单位成本.
例如, 永久模具铸件的前期成本较高，但每部分成本较低. - 环境影响: 考虑符合可持续性目标的物质浪费和能耗.
加工会产生更多的废料，但可以通过优化的工具路径提供更好的材料利用.
9. 结合铸造与. 加工
在许多情况下, 结合两种方法都会产生最佳结果. 例如:
- 发动机块: 铸造以形成基本结构, 然后加工以添加精确的孔和线.
这种方法利用了这两个过程的优势以达到最佳性能. - 医疗植入物: 铸造创建一般形状, 其次是对关键表面和功能进行加工.
结合技术可确保效率和精度.
10. 结论
在铸造和加工之间的选择取决于项目的特定要求.
铸造为大规模生产和复杂几何形状提供了具有成本效益的解决方案, 加工为较小的批次和自定义设计提供了无与伦比的精度和灵活性.
通过了解每种方法的优势和局限性, 您可以选择最合适的过程（甚至结合起来），以满足制造需求的最佳结果.
如果您有任何铸造和加工需求, 请随时 联系我们.
