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金属的自由锻和切削加工2.自由锻的生产特点和应用自由锻所用工具和设备简单,通用性好,成本低。同铸造毛坯相比,自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷,使毛坯具有更高的力学性能。因此,它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。自由锻是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的,所以锻件精度低,加工余量大,劳动强度大,生产率也不高,因此它主要应用于单件、小批量生产。（二）模锻（模型锻造）模锻是指利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。金属材料通过模具锻造变形而得到的工件或毛坯称为模锻件。按所用设备不同,模锻可分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻等。1、锤上模锻锻模由上锻模和下锻模两部分组成,分别安装在锤头和模垫上,工作时上锻模随锤头一起上下运动。上模向下扣合时,对模膛中的坯料进行冲击,使之充满整个模膛,从而得到所需锻件。2、锤上模锻的特点和应用锤上模锻与自由锻、胎模锻比较，有如下优点:(1)生产率高。(2)表面质量高，加工余量小，余块少甚至没有，尺寸准确，锻件公差比自由锻小2/3～3/4，可节省大量金属材料和机械加工工时。(3)操作简单，劳动强度比自由锻和胎模锻都低。锤上模锻的主要缺点是：模锻件的重量受到一般模锻设备能力的限制，大多在7OKg以下；锻模的制造周期长、成本高；模锻设备的投资费用比自由锻大。模锻用于生产大批量锻件。（三）胎模锻胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具(胎模)生产模锻件的一种锻造方法。在生产中、小型锻件时，广泛采用自由锻制坯、胎模锻成形的工艺方法。1、胎模的种类根据胎模的结构特点，胎模可分为摔子、扣模、套模和合模四种。2.胎模锻的特点和应用胎模锻与自由锻相比有如下优点:（1)由于坯料在模膛内成形，所以锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，所以质量较高。（2）由于锻件形状由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高1～5倍。（3）胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件。（4）余块少，因而加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。胎模锻也有一些缺点:需要吨位较大的锻锤；只能生产小型锻件；胎模的使用寿命较低；工作时一般要靠人力搬动胎模，因而劳动强度较大。胎模锻用于生产中、小批量的锻件。三、冲压冲压是指使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。冲压的特点：(l)多用于形状复杂的薄壁零件，并且能使其强度高，刚度大，重量轻。(2)冲压件表面光滑且有足够的尺寸精度，可满足一般互换性要求。(3)操作简单迅速，易于实现自动化，生产率高。冲压设备(动画)(4)冲模制造复杂，大批量冲压生产时才能使冲压件成本降低。冲压所需的板料必须具有足够的塑性,常用的金属板材有低碳钢、高塑性的合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金等。生产中常用的冲压工序可分为两大类。一类是分离工序,主要包括切断、落料、冲孔、切口、切边等。另一类是变形工序,主要包括弯曲、拉深、翻边、起伏、缩口和胀形等。（一)分离工序分离工序是使坯料的一部分与另一部分相分离的工序。1.剪切剪切是指以两个相互平行或交叉的刀片对金属材料进行切断的工序。主要用于下料,将板料切成冲压所需的具有一定宽度的条料。2.落料及冲孔落料及冲孔落料和冲孔的工艺过程完全相同,当坯料被冲下的部分为成品时,该工艺过程称为落料；当坯料的周边为成品时,该工艺过程称为冲孔。落料与冲孔总称为冲裁.为保证落料与冲孔的边缘整齐、切口光洁,冲头与凹模间的间隙必须合适。若间隙过大,则冲裁件断面有拉长的毛刺,且边缘出现较大的圆角。若间隙过小,则模具刃口的磨损加剧,寿命降低。一般间隙要等于板厚的5%～10%。3.整修整修它是指利用整修模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑，以提高冲裁件的加工精度和剪断面的光洁度的冲压方法。(二)变形工序1.弯曲弯曲它是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法.2.拉深拉深是指变形区在一拉一压的应力状态作用下,使板料（浅的空心坯）或形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法。拉深是一个重要的冲压工序,应用很广。如汽车、农机及工程机械的覆盖件,仪器仪表的壳体,日用品中的金属容器等都需用拉深工序制作。3.翻边翻边是指在毛坯的平面部分或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形方法。图为用凸凹模获得内凸缘的加工方法。４.起伏起伏在板坯或制品表面上通过局部变薄获得各种形状的凸起与凹陷的成形方法称为起伏。图为用起伏变形的方法获得制件的例子。有起伏的制件(加强筋)刚度显著增大。起伏变形实质上是深度不大的局部拉深。5.缩口缩口是将管件或空心制件的端部加压，使其径向尺寸缩小的加工方法。6.胀形胀形板料或空心坯料在双向拉应力作用下，使其产生塑性变形取得所需制件的成形方法。2.5.3切削加工一、概述金属切削加工是指利用切削刀具在工具（刀具）与工件的相对运动中，切除工件上的多余材料，得到预想的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。1、切削加工的分类（1）钳工钳工是利用各种手工工具对金属进行切削加工的。基本的加工方法有划线、錾切、锯割、挫削、钻孔、攻丝、套扣和刮研等。钳工操作大部分是用手工完成。因此，生产率低，劳动强度大。（2）机械加工机械加工是通过了人操纵机床对工件进行切削加工的。其主要方法是车、钻、铣、刨、磨和齿轮加工等。机械加工作为零件的最终手段，使零件的表面得到更高的尺寸精度和更高的光洁表面，切削加工仍是不可缺少的方法。所以切削加工在金属材料加工中仍占有相当重要的地位。2、机床的分类（1）按照加工性质和所用刀具的不同：车床、铣床、钻床、磨床、镗床、拉床、锯床、刨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、插床和其他机床。（2）按机床的通用程度：通用机床（也叫万能机床）、专用机床）和专门化机床（也叫专能机床）。（3）按机床的精度：普通精度机床、精密机床和超精密机床。3、切削动动切削运动指为了实现金属切削加工，刀具和工件之间所必须作的相对运动。切削动动主要分为主运动和进给运动。主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，主运动的速度最高，所消耗的功率最大。主运动只有一个，它可以由工件完成，也可以由刀具完成。进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。也就是说，没有这个运动，就不能连续切削。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成。4、材料的切削加工性材料的切削加工性指工件材料进行切削加工时的难易程度。通常用下列二种标准进行衡量。（1）一定刀具耐用度下允许切削速度的大小，一般用耐用度为60分钟时的切削速度U60来表示，U60愈大则切削加工性愈好，这种指标用得较多。（2）在精加工中，常用加工后所得表面粗糙度Ra值的大小来表示，加工后表面粗糙度Ra值愈小则切削加工性愈好.二、机械加工1、车床：是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。车床主要用于加工轴或孔、圆锥或球体等具有回转表面的工件，是使用最广的一类机床。1、铣床：是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床主要用于加工零件上的键槽和端面。2、钻床：指主要用钻头在工件上加工孔的机床4、刨床：是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形表面进行刨削的直线运动机床。5、磨床：是利用磨具对工件表面进行磨削加工的机床。主要目的提高工作表面的精度。6、镗床：镗床主要用来加工壳体的轴孔和端面。7、数控机床（CNC）是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。8、插床、拉床等9、特种加工（1）电火花加工（2）线切割加工（3）水切割加工（4）激光加工（5）超声振动加工