电池包结构设计，一文看得懂的机械加工工艺

1.车削

车削主要是在车床上，利用刀具对旋转的工件进行切削加工。车床上还可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙和滚花工具等进行相应的加工。车削的加工原理为：工件旋转（主运动），车刀在平面内作直线或曲线运动（进给运动），可用以加工内外圆柱面、端面、圆锥面、成型面和螺纹等。车削圆柱面时，车刀沿平行于工件旋转轴线的方向运动；车削端面或切断工件时，车刀沿垂直于工件旋转轴线的方向水平运动。若车刀的运动方向与工件的旋转轴线成一条斜角，那么可加工成圆锥面。

车削加工的主要参数是背吃刀量和进给量。背吃刀量指垂直于进给速度方向的切削层最大尺寸，一般指工件上以加工表面和待加工表面间的垂直距离。进给量是指工件（或刀具）每旋转一周或往复一次，或刀具每转过一齿时，工件或工具在进给运动方向上的相对位移。在粗车时，尽量使用大的背吃刀量和进给量以提高生产率，而在精车时，则选用较小的背吃刀量和进给量，以保证工件所要求的加工精度和表面质量。

2.铣削

铣削和车削运动方式相反，它是利用旋转的多人刀具作旋转运动来切削工件，是高效率的加工方法。铣削时，刀具旋转（主运动），工件移动（进给运动），工件也可固定，但此时旋转的刀具还必须移动，即刀具同时完成主运动和进给运动。铣削一般在铣床或镗床上进行，适用于加工平面、沟槽、各种成型面如花键、齿轮、螺纹和模具的特殊型面等。

铣削的特征是：铣刀各刀齿周期性地间断切削，每个刀齿在切削过程中厚度是变化的，每齿进给量表示铣刀每转过一个刀齿的时间内工件的相对位移量。

3.钻削

钻削是加工孔的基本方法，通常在钻床或车床上进行，也可在镗床或铣床上进行。钻削时，钻削刀具与工件作相对转动（主运动）并作轴向进给运动。由于钻削的精度较低，故钻削主要用于粗加工或精加工之前的预加工。

4.磨削

磨削是以较高的线速度旋转的磨料、磨具（如砂轮）对工件的表面进行加工。磨削加工在机械上属于精加工，加工量少，精度高。磨削用于加工工件的内外圆柱面、圆锥面、平面、螺纹、花键、齿轮等特殊、复杂的成型表面。由于磨粒硬度高，磨具具有自锐性，因此磨削可用于加工各种材料，包括淬硬钢、各种合金钢、硬质合金、玻璃、陶瓷和大理石等高硬度金属和非金属材料。磨削分为外圆磨削、内圆磨削、平面磨削和无心磨削。外圆磨削主要在外圆磨床上进行，用以磨削轴类工件的外圆柱，磨削时，工件低速旋转，若工件同时作纵向往复移动并在纵向移动的每次单行程或双行程后砂轮相对工件作横向进给，则称为纵向磨削法；若砂轮宽度大于被磨削的表面长度，则工件不需作纵向往复移动，称为切入磨削法。切入磨削法的效率高于纵向磨削法。内圆磨削主要在内圆磨床、万能外圆磨床或坐标磨床上进行，主要磨削工件的圆柱孔、圆锥孔和孔端面，一般采用纵向磨削法，而磨削成型内表面时可采用切入磨削法。在坐标磨床上磨削内孔时，工件固定在工作台上，砂轮除作高速旋转外，还绕所磨孔的中心线作行星运动。平面磨削主要是在平面磨床上磨削平面、沟槽等，其分为两种：用砂轮外圆表面磨削的称为周边磨削，用砂轮端面磨削的称为端面磨削。无心磨削是在无心磨床上进行，用以磨削工件外圆，磨削时，工件不用顶尖定心和支承，而是放在砂轮与导轮之间，由其下方的托板支承，并由导轮带动旋转。当导轮轴线与砂轮轴线调整成斜交16°时，工件能边旋转边自动沿轴向作进给运动，称为贯穿磨削，其只适用于磨削外圆柱面。

磨削速度高，温度也高，磨削加工可获得较高的精度和很小的表面粗糙度，其不但可以加工软材料，如未淬火钢、铸铁和有色金属，还可加工淬火钢及其他道具不能加工的硬质材料，如瓷件、硬质合金等。磨削时的切削深度很小，在一次行程中所能切除的金属层很薄，当磨削加工时，从砂轮上飞出大量细的磨削，从工件上飞出大量金属削，易对人造成伤害。

5.刨削

刨削是刨刀与工件作相对直线往复运动的切削加工，是加工平面的主要方法之一，适用于单小批量生产平面、垂直面和斜面。刨削可在牛头刨床或龙门刨床上进行，其主运动是变速往复直线运动，因为在变速时有惯性。限制了切削速度的提高，并在回程时不切削，故而效率低，不适合大批量生产。刨削也可广泛应用于加工直槽、燕尾槽、T形槽、齿条、齿轮、花键、和母线为直线的成型面等。其特点是通用性好、效率低、精度不高。

6.镗削

镗削是一种用刀具扩大孔或其他圆形轮廓的内径车削工艺，其镗刀旋转作主运动，镗刀或工件作进给运动。镗削一般在镗床、加工中心或组合机床上进行，主要用于加工箱体支架和机座等工件上的圆柱孔、螺纹孔孔内沟槽或端面，当采用特殊附件时，也可加工内外球面、锥孔等。镗削时，工件安装在机床工作台或机床夹具上，镗刀装夹在镗杆上（也可与镗杆制成整体），由主轴驱动旋转。镗削的应用范围一般从半粗加工到精加工，其镗刀类型分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀，一般采用的是单刃镗刀。

7.拉削

拉削是使用拉床（拉刀）加工工件内外表面的一种切削工艺，是拉刀在拉力作用下作轴向运动，加工工件的内、外表面。拉削与其他切削作业不同，主要考虑的是刀具的磨损及刀具的使用寿命，在拉削作用下，数个齿同时啮合，而且切削宽度经常很大，移除切削比较困难，故常需要低粘度油。拉削分为内拉削和外拉削。内拉削用来加工各种形状的通孔或孔内通槽，如圆孔、方孔、多边形孔、花键孔、键槽孔、内齿轮等，拉削前要有已加工孔，让拉刀能够插入，一般情况下，拉削的孔直径范围为8～125毫米，深度不能超过孔径范围的5倍。外拉削用以加工非封闭性表面，如平面、成型面、沟槽、榫槽、叶片榫头和外齿轮等，特别适合于在大量生产中加工比较大的平面和复合型面，如汽缸体、轴承座、连杆等。拉削具有效率高、精度高、范围广、结构操作简便等优点，同时也有期刀具结构复杂，成本高的缺点。拉削时，从工件上切除加工余量的顺序和方式有成形式、渐成式、轮切式和综合轮切式等。成形式加工精度高，表面粗糙度较小，但效率较低，拉刀长度较长，主要用于加工中小尺寸的圆孔和精度要求高的成形面。渐成式适用于粗拉削复杂的加工表面，如方孔、多边形孔和花键孔等,这种方式采用的拉刀制造较易,但加工表面质量较差。轮切式切削效率高，可减小拉刀长度，但加工表面质量差，主要用于加工尺寸较大、加工余量较多、精度要求较低的圆孔。综合轮切式是用轮切法进行粗拉削,用成形法进行精拉削,兼有两者的优点，广泛用于圆孔拉削。

8.锯切

锯切是用边缘具有许多锯齿的刀具(锯条、圆锯片、锯带)或薄片砂轮等将工件或材料切出狭槽或进行分割的切削加工。锯切可按所用刀具形式分为弓锯切、圆锯切、带锯切和砂轮锯切等。弓锯切是将锯条张紧在弓形的锯架上，并作直线往复运动，对工件进行切割,一般在弓锯床上利用动力锯切,也可用手工锯切。由于弓锯切在回程时不进行切削，故效率较低。圆锯切是在圆锯床上由主轴带动圆锯片旋转对工件进行连续切割，效率较高。带锯切是在带锯床上利用两个轮子把长而薄的环形锯带张紧，并驱动锯带作连续运动对工件进行切割。宽带锯切的效率高，切口窄,有取代弓锯切的趋势;窄带锯切适于切割扁平工件的外部曲线轮廓或成形的通孔。砂轮锯切是用高速旋转的薄片砂轮切割工件，适于切割难加工金属材料。各种锯切方法的精度都不高，除窄带锯切外，一般用于在备料车间切断各种棒料、管料等型材。锯切设备一般采用硬质合金圆锯片作为锯切刀具，大大提高了锯片的耐磨性，设备采用气压传动实现对型材的夹紧和工进，采用电动机与锯片同轴或带增速的高速切割，使得切割面光滑，切削质量高。

9.铸造

9.1 压力铸造

压力铸造（简称压铸）是熔融金属在高压下高速充满型腔，并在压力下凝固成型而获得铸件的铸造方法。其显著特点是高压和高速、精度高、产品质量好（强度、硬度、表面光洁度好）、效率高、经济效果优良（大批量生产）。在压铸生产中，压铸机、压铸合金、压铸模具是其三大要素，压铸工艺是将三大要素有权地组合并加以运用的过程。压铸也存在某些缺点，主要在于：液态金属充填型腔速度高，流态不稳定，铸件易产生气孔，不能进行热处理；对内凹复杂的铸件加工较困难，高熔点合金（如铜，黑色金属），压铸型寿命较低；不宜小批量生产，其主要原因是压铸型制造成本高，压铸机生产效率高，小批量生产不经济。

9.2 重力铸造

重力铸造是指金属液在地球重力作用下注入铸型的工艺，也称重力浇铸。广义的重力铸造包括砂型浇铸、金属型浇铸、熔模铸造、消失模铸造，泥模铸造等；窄义的重力铸造主要指金属型浇铸。

10.冲压

冲压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。其坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状,尺寸和性能的产品零件的生产技术。材料，模具和冲压设备(压力机等)是冲压加工的三要素。按冲压加工温度分为热冲压和冷冲压。前者适合变形抗力高，塑性较差的板料加工；后者则在室温下进行，是薄板常用的冲压方法。它是金属塑性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成型工程技术。

冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔窝、凸台等。冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。

冲压的优点，主要表现在：冲压加工的生产效率高，且操作方便，易于实现机械化与自动化。这是因为冲压是依靠冲模和冲压设备来完成加工，普通压力机的行程次数为每分钟可达几十次，高速压力要每分钟可达数百次甚至千次以上，而且每次冲压行程就可能得到一个冲件；冲压时由于模具保证了冲压件的尺寸与形状精度，且一般不破坏冲压件的表面质量,而模具的寿命一般较长,所以冲压的质量稳定,互换性好,具有“一模一样”的特征；冲压可加工出尺寸范围较大、形状较复杂的零件，如小到钟表的秒表，大到汽车纵梁、覆盖件等，加上冲压时材料的冷变形硬化效应，冲压的强度和刚度均较高；冲压一般没有切屑碎料生成，材料的消耗较少，且不需其它加热设备，因而是一种省料，节能的加工方法，冲压件的成本较低。

同时，冲压也存在一些问题：冲压加工所使用的模具一般具有专用性，有时一个复杂零件需要数套模具才能加工成形，且模具制造的精度高，技术要求高，是技术密集型产品。所以，只有在冲压件生产批量较大的情况下，冲压加工的优点才能充分体现，从而获得较好的经济效益；冲压加工时产生的噪音和振动两种公害，而且操作者的安全事故时有发生。不过，这些问题并不完全是由于冲压加工工艺及模具本身带来的，而主要是由于传统的冲压设备及落后的手工操作造成的。随着科学技术的进步，特别是计算机技术的发展，随着机电一体化技术的进步，这些问题一定会尽快而完善的得到解决；随着板料强度的提高，传统的冷冲压工艺在成型过程中容易产生破裂现象，无法满足高强度钢板的加工工艺要求。

冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。

11.注塑

注塑是一种工业产品生产造型的方法。产品通常使用橡胶注塑和塑料注塑。 注塑还可分注塑成型模压法。和压铸法。注射成型机（简称注射机或注塑机）是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备，注射成型是通过注塑机和模具来实现的。橡胶注射成型是一种将胶料直接从机筒注入模型硫化的生产方法。橡胶注塑的优点是：虽属间歇操作，但成型周期短，生产效率高取消了胚料准备工序，劳动强度小，产品质量优异；塑料注塑：.塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑机。目前最常使用的塑料是聚苯乙烯。所得的形状往往就是最后成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。

注射模塑机（注塑机）有两个基本部件：用于熔融和把塑料送入模具的注射装置与合模装置。合模装置的作用在于：使模具在承受住注射压力情况下闭合；将制品取出注射装置在塑料注入模具之前将其熔融，然后控制压力和速度将熔体注入模具。目前采用的注射装置有两种设计：螺杆式预塑化器或双级装置，以及往复式螺杆。螺杆式预塑化器利用预塑化螺杆（第一级）再将熔融塑料注入注料杆（第二级）。螺杆预塑化器的优点是熔融物质量恒定，高压和高速，以及精确的注射量控制（利用活塞冲程两端的机械止推装置）。这些长处是透明、薄壁制品和高生产速率所需要的。其缺点包括不均匀的停留时间（导致材料降解）、较高的设备费用和维修费用。最常用的往复式螺杆注射装置不需要柱塞即将塑料熔融并注射。

注塑工艺基础：温度、压力、速度。注塑常见缺陷：缩孔、缩水、不饱模、毛边、熔接痕、银丝、喷痕、烧焦、翘曲变形、开裂/破裂、尺寸超差等。

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