金属精密件机加工
金属精密机加工|全球工程与招采用货一站式解决方案
1. 产品定位与适用范围
定位:按图制造(Build-to-Print)的金属精密机加工服务,覆盖不锈钢、碳钢与合金钢、双相与超级双相、镍基高温合金、铝与铜合金、钛合金等。可承接车削、铣削、钻镗、磨削、线切割与成形放电、深孔加工、焊接与装配以及表面工程等全流程。典型零件包括法兰与阀体、泵壳与轴类、齿轮与花键、换热器管板、治具与夹具、液压阀芯与阀套、医疗与半导体精密部件等。适用行业涵盖石化与天然气、能源与电力(含核能、风电、光伏、储能)、海工与船舶、汽车与轨交、航空航天、食品与制药、半导体与真空设备以及通用机械。
2. 标准矩阵(按用途归类)
图样与几何尺寸(GD&T):ASME Y14.5,ASME B4.1,ASME B1.1 与 B1.20.1(螺纹),ISO 8015、ISO 1101、ISO 14405、ISO 5459、ISO 286、ISO 2768、ISO 1302 与 ISO 21920(表面纹理)、ISO 13715;采用中国图样体系时可参照 GB/T 1182、GB/T 1800、GB/T 3505 等。
原材料(常见机加工毛坯):不锈钢棒与锻件按 ASTM A276、ASTM A479、EN 10088-3、GB/T 1220;合金钢棒按 ASTM A29、EN 10083、EN 10250、GB/T 3077;铝合金按 ASTM B221、ASTM B209、EN 573、EN 755、GB/T 3190;钛材按 ASTM B348、ASTM B265、GB/T 3621、GB/T 2965;镍基合金按 ASTM B446、ASTM B637、ASTM B564 等。
焊接与热处理:焊接工艺与人员按 ASME IX、ISO 15614、ISO 9606;热处理及炉温均匀性按 AMS 2750(如适用)。
表面与清洁:不锈钢酸洗与钝化按 ASTM A967;电抛光按 ASTM B912;电镀锌按 ASTM B633;化学镀镍按 ASTM B733;铝合金阳极氧化按 ISO 7599 与 MIL-PRF-8625;工业防腐涂装按 ISO 12944,海工涂层按 NORSOK M-501。
行业质量体系与合规:航空航天 AS9100 与 AS9102,汽车 IATF 16949 与 PPAP,医疗 ISO 13485,海工 NORSOK M-650(材料制造商资格),核电 ASME Ⅲ 或 RCC-M 等。
3. 场景—材料—标准—尺寸映射(文字化速查)
石化与海工(含 H₂S、氯离子):推荐双相 2205、超级双相 2507、镍基合金 625、铝青铜或钛;按 NACE MR0175(ISO 15156)校核耐硫化物应力腐蚀;密封面典型粗糙度 Ra ≤ 0.8 微米;常见机加尺寸由工装与设备行程决定。
压力设备与阀体:碳钢与合金钢锻件(如 ASTM A105、A182 系列),焊接按 ASME IX,型式检验按 ISO 17635 配置 UT、RT、MT、PT;如需壳压或气密试验可在订单中声明。
汽车与液压:IATF 16949 与 PPAP;孔轴配合常用 H7/g6;表面粗糙度 Ra 0.2~0.8 微米;清洁度验证按 ISO 16232 或 ISO 4406。
航空航天:常见材质 Inconel 718、Ti-6Al-4V、17-4PH;质量体系 AS9100 与 AS9102;热处理与过程受控(AMS 2750、AMS 2430 喷丸等);五轴加工覆盖叶片与复杂曲面。
食品与制药:316L,按 ASTM A270 与 ASME BPE(内表面等级 SF1 或 SF4);焊后电抛与钝化。
半导体与超高纯(UHP)/真空:低硫 316L(真空或 ESR 冶炼),内表面 Ra ≤ 0.25 微米;清洗与钝化按 ASTM A380 与 ASTM A967,可按 ASTM G93 执行氧洁;双袋洁净包装。
4. 规格范围与公差
设备能力(典型):CNC 车削最大直径约 Ø800~Ø1200 毫米,顶尖间距 1500~3000 毫米;三轴与四轴铣削行程 X 800~2000 毫米、Y 500~1000 毫米、Z 500~800 毫米;五轴可加工叶片、叶轮与复杂曲面;磨削支持内外圆与无心;深孔加工 L/D 可达 80~120;线切割与成形放电适用于窄槽与硬材;焊接支持 TIG、MIG、MAG、激光与埋弧并配套 WPS 与 PQR。
精度能力(与尺寸、材质、夹治具相关):尺寸公差常规可达 ±0.01~0.02 毫米,精镗与磨削可至 ±0.005 毫米;位置与同轴度 0.01~0.03 毫米;表面粗糙度车铣 Ra 0.8~3.2 微米,磨削与珩磨 Ra 0.2~0.4 微米,电抛光可至 Ra ≤ 0.2 微米。
默认公差与线程:一般未注公差建议按 ISO 2768;配合公差按 ISO 286 指定孔轴带;螺纹制式在图纸中明确 NPT(ASME B1.20.1)、BSPP(ISO 228-1)、BSPT(ISO 7-1)或公制。
5. 制造流程与关键控制
流程:RFQ 与 DFM 评审→工艺规划(夹治具、刀路、热处理与特殊过程)→来料检验与 PMI→粗加工→热处理与消应力→半精加与精加工→特殊过程(焊接、表面工程、镀覆或阳极、钝化或电抛)→清洗、去毛刺与去磁→中间检与终检(尺寸、功能、压力或气密、洁净度)→包装与标识→文件归档(合格证、EN 10204 3.1、FAI、PPAP)。
关键控制:双相不锈钢控制层间温度与相平衡,焊后酸洗与钝化去热色;镍基与硬切削材管理刀具磨损与热输入;涂覆按标准控制干膜厚度与附着力;清洁度禁止含氯残留;紧固件预紧采用扭矩-角度或张力法一致化。
6. 质量检验与文件
检验:化学成分与 PMI;尺寸(CMM)与功能测试;NDT 覆盖 UT、RT、MT、PT(按 ISO 17635 配置);必要时壳压、气密或氦检;粗糙度、形位与平衡报告按图纸;洁净度按行业规范。文件:合格证(CoC)、EN 10204 3.1 或 3.2、FAI 与 PPAP(按需)、热处理与特殊过程报告、材料与批次追溯。
7. 供货形态与包装
供货:单件或小批量试制、大批量量产、备品备件与现场改制加工。包装:通用件采用 VCI 与端口保护;镜面与电抛光件单件软包并双袋洁净包装;条码与批次追溯随附,外箱标识清晰。
8. 订货要点(可直接复制到 RFQ/PO)
1)图纸与 3D 模型(注明 GD&T 体系与版本)。
2)材料与标准(示例:ASTM A182 F316L 或 EN 10088-3 1.4301),可替代清单与同等性判据。
3)公差与配合(ISO 286 孔轴带、关键特性 KPC、一般公差 ISO 2768 等级)。
4)表面与边缘(Ra、取样长度与方向、倒角与去毛刺、镀覆或钝化标准编号)。
5)工序与特殊过程(热处理、焊接、喷丸、涂层,是否要求 Nadcap)。
6)检测方案(FAI 或 PPAP、抽检水平、NDT 类型与比例、功能或压力或气密)。
7)质量与合规(如 AS9100、IATF、PED、NORSOK、RCC-M 等)。
8)包装与标识(VCI 或真空、单件或周转箱、条码与追溯)。
9)交期、批量与分批发运安排。
9. 选材指南(摘要)
海水与氯化物环境:优先 2205、2507、铝青铜或钛,316L 的应力腐蚀风险随温度上升而增大。
高温强度与抗渗碳:347、310S、800H 或调质合金钢。
高强与耐蚀兼顾:17-4PH 时效态或双相不锈钢。
半导体与 UHP:低硫 316L(真空或 ESR),A380 与 A967 清洗钝化并控制颗粒与残留。
10. 采购、施工与运行维护风险提示
图纸未声明 GD&T 体系或一般公差导致验收口径不一致;螺纹制式与密封形式未明确;仅写 Ra 而未给取样长度与方向;材料替代未做等效性、耐蚀与焊接评估;双相与镍基未控刀具与热输入引发 σ 相与裂纹风险;特殊过程未覆盖 Nadcap;SPC 与 MSA 缺失;镜面件未单件软包导致污染与划伤。
11. 代表性规格行(可直接用于 RFQ/PO)
阀体(石化与 NACE):
“零件:阀体;材料:ASTM A182 F51(UNS S31803 或 S32205);粗加工至精加工按图;螺纹按 ASME B1.20.1 NPT;无损检测:PT 与 UT 100% 按 ISO 17635;表面:ASTM A967 钝化;随附 CoC 与 EN 10204 3.1 与 CMM 报告;包装:VCI 与端口保护。”
泵轴(海水):
“零件:泵轴;材料:17-4PH H1150;公差:h6;径向跳动 ≤ 0.01 毫米;表面:Ra ≤ 0.4 微米;动平衡:G2.5@3000 转每分;无损检测:MT;随附热处理、CMM 与平衡报告。”
半导体夹持环:
“零件:夹持环;材料:316L(ESR,低硫);表面:Ra ≤ 0.25 微米;电抛光按 ASTM B912 并钝化按 ASTM A967;清洁度按 ASTM G93;颗粒与残留按规范;双袋洁净包装;全程可追溯。”
12. 全球代表性生产商(示例,资质与能力以 RFQ 时提交的最新版为准)
按需制造与平台网络:Fictiv、Protolabs、Xometry。
航空与能源大型机加主体(部分业务可对外承接):Barnes Aerospace、GKN Aerospace、Magellan Aerospace、PCC Aerostructures、SKF Aerospace、MTU Aero Engines。
区域加工集群(代表性):德国巴符与巴伐利亚,意大利伦巴第与艾米利亚-罗马涅,美国中西部与西海岸,日本爱知与静冈。
金属精密件机加工|技术版说明
1) 产品与适用范围 | Definition & Scope
• 服务对象:不锈钢、碳钢/合金钢、双相/超级双相、镍基高温合金、铝/铜合金、钛合金等金属零件的 车削、铣削、钻镗、磨削、线切割/成形放电、深孔、表面工程、焊接与装配。
• 典型零件:法兰/阀体/泵壳、轴/齿轮/花键、热交换器端板、涡轮与燃机静子/转子件(机加外协段)、治具/夹具、液压/气动阀芯与套、医疗/半导体精密件等。
• 行业:石化与天然气、能源与电力(含核/风/光/储能)、海工与船舶、汽车与轨交、航空航天、食品与制药、半导体与真空设备、通用机械。
2) 标准矩阵 | Standards Matrix(含国标,按用途归并)
图样与几何尺寸
• ASME:Y14.5(GD&T);B4.1(极限与配合);B1.1(Unified)、B1.20.1(NPT)
• ISO/GPS:ISO 8015(基本原则)、ISO 1101(形位公差)、ISO 14405-1/-2(线性尺寸)、ISO 5459(基准)、ISO 286-1/-2(孔/轴公差带)、ISO 2768-1/-2(一般公差)、ISO 1302/21920(表面纹理)、ISO 13715(边缘/倒角)
• GB/国标:GB/T 1182(形位)、GB/T 1800(公差与配合)、GB/T 3505(表面粗糙度)等(使用中国图样体系时)
材料与原材(按常见机加工毛坯)
• 不锈钢棒/锻件:ASTM A276/A479、EN 10088-3、GB/T 1220
• 合金钢棒:ASTM A29、EN 10083/10250、GB/T 3077
• 铝板棒:ASTM B221/B209、EN 573/755、GB/T 3190/6892
• 钛:ASTM B348/B265、GB/T 3621/2965
• 镍基:ASTM B446/B637/B564(锻件)、GB/T 15077(部分)
焊接与热处理
• 焊接评定/操作者:ASME IX / ISO 15614 + ISO 9606
• 焊接通用规则:ISO 3834
• 热处理炉热电检定:AMS 2750(航空),或 ISO 17665/GB/T 9452(通用/真空炉)
• 不锈钢清洗钝化/电抛光:ASTM A380/A967、ASTM B912
检测与计量
• ISO 10360(CMM 性能)、ASME B89 系列(量具/计量)
• MSA(AIAG)、PPAP/APQP(IATF 16949)、AS9102(FAI)
• NDT:ISO 9712(人员)、ISO 17635(焊接件 NDT 总则)、ISO 17636(RT)、ISO 17640(UT)、ISO 3452-1(PT)、ISO 9934(MT);或 ASNT SNT-TC-1A
• 抽检:ANSI/ASQ Z1.4(AQL)
行业与法规
• 汽车:IATF 16949 + PPAP/MSA/SPC
• 航空航天:AS9100 + AS9102 + Nadcap(热处理/焊接/涂覆/表面)
• 压力设备:PED 2014/68/EU / AD2000 / ASME VIII(按项目)
• 海工:NORSOK M-650(材料制造商资格)/M-501(涂层)
• 核:ASME Sec.III / RCC-M
3) 材料与牌号 | Materials & Grades(示例)
• 不锈钢:303(快削)、304/304L、316/316L、321、347、17-4PH(S17400)、15-5PH、2205(S32205)、2507(S32750/760)、904L、310S
• 碳钢/合金钢:AISI 1018/1045、20#/45#、40Cr、42CrMo(4140)、34CrNiMo6(4340 类)、Quenched & Tempered 高强钢
• 镍基/高温合金:Inconel 600/625/718、Incoloy 800H/825、Hastelloy C-22/C-276、Monel 400、Alloy 20
• 铝合金:6061-T6/6082-T6、7075-T651、2024-T351、5083-O/H116(海工)
• 钛合金:Gr.2(TA2)、Gr.5(Ti-6Al-4V)、Gr.23(ELI)
• 铜及铜合金:C11000(紫铜)、C36000(快削黄铜)、C63000(铝青铜)
材料选择要点:
- 海水/含氯:316L 的 SCC 风险随温度上升,优先 2205/2507/铝青铜/钛;
- 高温强度/抗渗碳:347/310S/800H/合金钢调质;
- 高强 + 耐蚀:17-4PH(时效态)/双相;
- 半导体/UHP:低 S 316L(Vac/ESR) + A380/A967 清洗钝化 + 颗粒/残留控制。
4) 设备与尺寸能力 | Machine Envelope & Capability(典型)
• CNC 车削:最大 Ø800–Ø1200 mm,L 1500–3000 mm(顶尖间距);车铣复合支持动力刀/多轴同步
• CNC 铣削(3/4/5 轴):行程 X 800–2000 mm / Y 500–1000 mm / Z 500–800 mm;五轴可加工 叶片/叶轮/复杂曲面
• 磨削:内/外圆、无心、平面;圆度/圆柱度 ≤0.005–0.01 mm(件小/夹具优)
• 深孔/枪钻:L/D ≤ 80–120;内孔直线度 ≤0.05 mm/m(典型)
• EDM:线切割/成形放电用于窄槽/锐角/硬材
• 焊接:TIG/MIG/MAG/激光/SAW;WPS/PQR(ASME IX/ISO 15614),焊工持证(ASME IX/ISO 9606)
精度能力(与尺寸/材质/夹治具相关)
• 尺寸公差:常规 ±0.01–0.02 mm;精镗/磨/珩可达 ±0.005 mm
• 位置/同轴度:0.01–0.03 mm(GD&T 控制)
• 表面粗糙度:车铣 Ra 0.8–3.2 µm;磨/珩 Ra 0.2–0.4 µm;电抛光/镜面 Ra ≤0.2 µm
• 形位:圆度/圆柱度 ≤0.005–0.01 mm
5) 制造流程 | Manufacturing Flow(可写入 ITP)
RFQ → DFM/DFA 评审 → 工艺规划(夹治具/刀路/热处理/特殊过程)→ 原材来料检验/PMI → 粗加工 → 热处理/消应力 → 半精/精加工 → 特殊过程(焊接、表面工程、镀覆/阳极、钝化/电抛)→ 清洗/去毛刺/去磁 → 中间与终检(IPQC/CMM/功能/压力/气密/洁净度)→ 包装与标识 → 文件归档(CoC/3.1/FAI/PPAP)。
常见表面/涂覆标准
• 不锈钢钝化/电抛:ASTM A967 / ASTM B912
• 电镀锌:ASTM B633;化学镀镍:ASTM B733
• 阳极氧化:ISO 7599 / MIL-A-8625(现 MIL-PRF-8625)
• 磷化:MIL-DTL-16232 / ISO 9717
• 工业涂装:ISO 12944;海工涂层:NORSOK M-501
6) 工况—材料—工艺映射 | Application Mapping(文本化)
• 石化/海工(H₂S/Cl⁻/CO₂):2205/2507/Alloy 625/铝青铜/钛;螺纹密封面需 Ra≤0.8 µm;按 ISO 15156/NACE MR0175 验证。
• 压力设备/阀体:锻件 + A182/A105 + ASME IX 焊接;NDT(UT/RT/MT/PT)按 ISO 17635;壳压/气密可选。
• 汽车/液压:IATF 16949 + PPAP;孔系 H7/g6,表面 Ra 0.2–0.8 µm;清洁度 ISO 16232/ISO 4406。
• 航空航天:Inconel/Ti-6Al-4V/17-4PH;AS9100 + AS9102 + Nadcap;热处理 AMS 2750;喷丸 AMS 2430。
• 食品/制药/生物工艺:316L + ASTM A270/ASME BPE 表面等级(SF1/SF4);焊后电抛+钝化。
• 半导体/UHP/真空:低 S 316L(Vac/ESR),Ra≤0.25 µm,A380/A967 清洗;必要时 氧洁(ASTM G93);颗粒/非挥发残留限值。
7) 质量检测与过程控制 | QA/QC
• 计量与设备:CMM(ISO 10360)、圆度仪/粗糙度仪、硬度(ISO 6508/6507/6506),量具定期校准(可 ISO 17025)。
• 首件与量产:FAI(AS9102)/ISIR;量产 SPC 与 能力指数(Cp/Cpk≥1.33);MSA(GR&R<10%)。
• NDT:PT/MT/UT/RT(见上);人员 ISO 9712/ASNT;工艺卡与示意图。
• 特殊过程:热处理/焊接/涂覆/化学处理需过程确认;航空件建议 Nadcap。
• 材料追溯:EN 10204 3.1/3.2,PMI 抽检至 100%(关键合金)。
• 清洁/去毛刺:控制毛刺方向与边缘倒角(ISO 13715);洁净度按行业(汽车/半导体/医药)记录。
8) 交付与包装 | Delivery & Packaging
• 保护:防锈油/VCI、真空袋(医药/半导体)、端口塞、软护角;不锈钢镜面/电抛光面应单件袋装。
• 标识:零件号、修订版、序列号/批次、材料炉批、流向/安装面、二维码追溯。
• 文件:CoC、尺寸报告/CMM、材料与热处理/涂层合格证、NDT 报告、FAI/PPAP 包、焊接 WPS/PQR、MSDS(化学品)。
9) 订购要点(RFQ/PO Checklist)
1. 图纸/3D 模型(STEP/Parasolid)与 GD&T 体系(ASME/ISO)
2. 材料与标准(例 A182 F316L / EN 10088-3 1.4301),可替代清单与同等性判据
3. 公差与配合(ISO 286 公差带、关键 KPC、一般公差 ISO 2768 等级)
4. 表面与边缘(Ra/纹理、倒角/去毛刺、镀覆/钝化标准号)
5. 工序与特殊过程(热处理、焊接、喷丸、涂层,是否 Nadcap)
6. 检测(FAI/PPAP、抽检水平、NDT 类型与比例、功能/压力/气密)
7. 质量与合规(AS9100/IATF/PED/NORSOK/RCC-M 等)
8. 包装与标识(VCI/真空、单件/周转箱、条码追溯)
9. 交期/批量/批次分包(最小批量、分批发运)
10) 施工/装配阶段质量与风险控制点
• 混材与镀层兼容性:防 电偶腐蚀(不锈钢-铝/碳钢配合);螺纹/配合面涂装遮蔽。
• 焊接热输入:双相钢控制层间温度与相平衡;焊后酸洗/钝化去热色。
• 紧固件预紧:扭矩-角度/张力控制;润滑状态一致性。
• 清洁度:液压/燃油/氧气/真空系统装配前清洗与验证;禁止含氯清洗剂残留。
• 形位链:基准面/销孔一致性;现场加工应保留工装定位方案与复测。
11) 风险清单(常见失误)
• 图纸未声明 GD&T 体系/一般公差/公差带 → 供应与验收口径不一致
• 螺纹制式/密封形式未明(NPT/BSPP/BSPT/Metric)
• 仅写 Ra,未给出取样长度/方向与过滤参数
• 材料替代未做同等性与耐蚀/焊接评估;未更新 FMEA
• 双相/镍基未控刀具/热输入/应力 → σ 相/硬化与裂纹风险
• 热处理/涂覆无过程确认或溯源;航空件未覆盖 Nadcap
• SPC/MSA 缺失 → 量产能力不足;FAI/PPAP 不完整
• 包装不当(镜面/电抛光无单件袋)→ 划伤/污染
12) 全球代表性精密机加工单位(示例性分组,RFQ 需核实资质/能力)
以下为代表性与规模化的对外机加/按图制造服务主体或网络平台(按字母序,不完全)。不同公司业务边界与资质会变动,RFQ 时务必索取最新工艺能力表/资质清单/近 3 年同类供货业绩。
A. 按需制造与平台网络
• Fictiv(美/亚网络,CNC/钣金/表面,含中国合作工厂)
• Protolabs(美/欧,CNC/注塑/钣金/3D 打印;含网络订单)
• Xometry(美/欧/亚网络,CNC/钣金/表面/3D 打印)
B. 航空/能源领域的大型机加与结构件制造(部分业务单元可对外承接)
• Barnes Aerospace、GKN Aerospace、Magellan Aerospace、PCC Aerostructures、SKF Aerospace、MTU Aero Engines(叶片/机加能力)
C. 区域加工集群(代表性地区)
• 德国:巴符/巴伐利亚精密件集群(汽车/机械)
• 意大利:伦巴第与艾米利亚-罗马涅(机加工/模具)
• 美国:中西部与西海岸(航空/半导体设备)
• 日本:爱知/静冈(航空汽车)
• 中国:苏州/宁波/东莞/青岛(通用与复杂机加;阀泵/模具/非标设备)
• 韩国/台湾, 中国:精密电子与通用机加配套集群
注:若项目要求 AS9100/Nadcap/ISO 13485/IATF 16949 等,请在 RFQ 时将证书与适用范围写入“强制性准入”。
13) 规格行示例(可直接复制至采购文件)
• 阀体(石化,NACE)
“Part: Valve Body;Material ASTM A182 F51 (UNS S31803/S32205);Rough → Finish Machining per drawing;Threads per ASME B1.20.1 NPT;NDT PT+UT 100% to ISO 17635;Surface ASTM A967 Passivation;CoC + EN 10204 3.1 + CMM report;Packaging VCI + Cap。”
• 泵轴(海水)
“Shaft;Material 17-4PH H1150;Tolerance h6;Runout ≤ 0.01 mm;Surface Ra ≤ 0.4 µm;Dynamic balance G2.5 @ 3000 rpm;NDT MT;Heat-treat cert + CMM + Balance report。”
• 半导体夹持环
“Carrier Ring;Material 316L (ESR, Low-S);Finish Ra ≤ 0.25 µm;Electropolish ASTM B912 + Passivation A967;Cleanliness per ASTM G93;Particle/Residue limits per spec;Double-bag cleanroom pack;Full traceability。”
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