《机械制造工艺基础》

机械制造工艺基础机械制造工艺基础第1章铸造第2章锻压第3章焊接第4章切削加工基础知识第5章车削第6章刨削与拉削第7章钻削与镗削第8章铣削第9章磨削第10章齿面加工第11章精密加工与特种加工第12章机械加工工艺过程第13章典型零件的加工第14章钳加工与装配返回第1章铸造铸造的特点及分类1.1砂型铸造1.2特种铸造1.3第1章铸造1.1.1铸造的特点1.1铸造的特点及分类铸造特点成本较低加工方便适应性强组织性能较差返回第1章铸造1.1.2铸造的分类铸造的工艺方法很多，一般习惯于将铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类，砂型铸造应用较广。如图1-1所示为砂型铸造的生产过程。1.1铸造的特点及分类图1-1砂型铸造的生产过程第1章铸造1.2.1砂型铸造的工艺过程砂型铸造的工艺过程如图1-2所示。根据零件图的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；制备型砂和芯砂；用模样制造砂型；用芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；熔炼合金并将金属液浇入铸型；凝固后落砂、清理；检验合格便获得铸件。1.2砂型铸造图1-2砂型铸造的工艺过程返回第1章铸造1.2.2造型材料制造砂型的造型材料包括型砂、芯砂及涂料等。型砂和芯砂是按一定比例配合制成的混合料。1.型砂和芯砂的性能要求2.型砂的组成型（芯）砂是由原砂、黏结剂、附加材料、旧砂和水等混合搅拌而成的。1.2砂型铸造可塑性透气性退让性强度耐火度性能要求第1章铸造1.2.3模样与芯盒模样是形成铸型型腔的模具，芯盒是用来制造型芯以形成具有内腔的铸件。为了保证铸件质量，在制造模样和芯盒时，必须了解加工余量、收缩余量、起模斜度、芯头（其结构见图1-3所示）和铸造圆角（其结构见图1-4所示）这五个工艺参数。1.2砂型铸造图1-3芯头结构图1-4铸造圆角第1章铸造1.2.4造型和造芯用造型材料及模样、芯盒等工艺装备制造砂型和型芯的过程称为造型和造芯。根据机械化程度的不同，造型、造芯可分别由手工或机器完成。1.造型1.2砂型铸造整模造型。过程如图1-5所示。分模造型。过程如图1-6所示。挖砂造型刮板造型。如图1-7所示。1）手工造型第1章铸造1.2.4造型和造芯1.造型1.2砂型铸造图1-5整模造型过程第1章铸造1.2.4造型和造芯1.造型1.2砂型铸造图1-6分模造型过程第1章铸造1.2.4造型和造芯1.造型1.2砂型铸造图1-7刮板造型第1章铸造1.2.4造型和造芯1.造型2）机器造型：机器造型就是用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型方法。机器造型使工人的劳动强度降低，生产率提高，铸件质量稳定，便于组织流水线生产。但由于设备投资大，主要用于大批量生产。如图1-8所示为震压式造型机紧砂机构示意图，机构采用先震后压的组合紧砂方法。1.2砂型铸造图1-8震压式造型机紧砂机构1-压实气缸；2-震实气路；3-压实活塞；4-震实活塞；5-工作台；6-砂箱；7-模样；8-压头；9-震实进气口；10-震实排气口第1章铸造1.2.4造型和造芯2.造芯型芯一般是用芯盒制成的，芯盒的空腔形状和铸件的内腔相适应。如图1-9所示为芯盒造芯方法，图（a）为采用整体芯盒造芯，图（b）为对开芯盒造芯，图（c）为可拆式芯盒造芯。1.2砂型铸造图1-9芯盒造芯方法第1章铸造1.2.5浇注系统浇注系统是指为将金属液体注入型腔而在铸型中开设的一系列通道。浇注系统包括冒口在内，统称为浇冒系统。典型的浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成，如图1-10所示。1.2砂型铸造1-10典型的浇注系统1-浇口杯；2-直浇道；3-横浇道；4-内浇道；5-出气口第1章铸造1.2.6铸造后续加工1.2砂型铸造落砂和清理合型与铸件检查浇注铸造后续加工浇注位置确定了铸件在浇注时受重力作用的状态，选择时应以保证铸件质量为前提，同时考虑造型和浇注的方便。浇注位置的选择原则如下：（1）铸件的重要表面应朝下或位于侧面。（2）铸件上的大平面应尽可能朝下。（3）铸件的薄壁部位应置于下部。（4）截面较厚的部分放在上部或侧面。第1章铸造第1章铸造砂型铸造的铸件表面粗糙，需留有较大的切削加工余量，废品率较高，生产效率低，劳动条件差。为了克服上述缺点，实践中一些区别于砂型铸造的方法统称为特种铸造。1.3特种铸造特种铸造熔模铸造压力铸造金属型铸造离心铸造返回第1章铸造1.什么是铸造？铸造有哪些优点？2.什么是砂型铸造？什么是特种铸造？常用的特种铸造有哪些？3.什么是型砂？什么是芯砂？型（芯）砂应具备哪些主要性能？4.何谓模样？制造模样时需要了解哪些工艺参数？5.常见的手工造型方法有哪几种？6.什么是浇注系统？浇注系统由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？7.什么是落砂？什么是清理？8.铸件常见的缺陷有哪些？简述其产生的原因。9.常用的特种铸造有哪几种方法？复习思考返回第2章锻压锻压的特点及分类2.1锻造2.2冲压2.3第2章锻压2.1.1锻压的分类1.锻造按照成形方式的不同，锻造又可分为自由锻造和模型锻造两大类，如图2-1（a）和（b）所示。2.冲压利用冲模使金属薄板受力产生分离或变形的工艺称为冲压，如图2-1（c）所示。2.1锻压的特点及分类图2-1锻压分类返回第2章锻压2.1.2锻压的特点锻压成形加工方法有如下特点：（1）锻压加工后，可使金属获得较细密的晶粒，可以压合铸造组织内部的气孔等缺陷，并能合理控制金属纤维方向，以提高零件的性能。（2）锻压加工后，坯料的形状和尺寸发生改变而其体积基本不变，与切削加工相比，可节约金属材料和加工工时。（3）能加工各种形状、重量的零件，使用范围广。2.1锻压的特点及分类第2章锻压2.2.1锻造加热与冷却1.锻造加热在锻造前，对金属进行加热，目的是提高其塑性，降低变形抗力，改善金属的可锻性，使之容易流动成形。锻造时由始锻温度到终锻温度的间隔称为锻造温度范围。确定锻造温度范围的基本原则是金属在确定的锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的变形抗力，并能获得优质锻件，不产生各种缺陷；加热次数少，生产效率高，成本低。2.冷却锻件冷却的方式主要根据材料的化学成分、锻件形状特点和截面尺寸等因素确定。锻件的形状越复杂、尺寸越大，冷却速度越慢。锻后的零件或毛坯要按图样技术要求进行检验。经检验合格的锻件，最后进行热处理。2.2锻造返回第2章锻压2.2.2自由锻1.自由锻造设备：包括加热炉和空气锤，其结构分别如图2-2和图2-3所示。2.2锻造图2-2红外箱式炉的结构1-踏杆2-炉门3-炉膛4-温度传感器5-硅碳棒冷端6-硅碳棒热端7-耐火砖8-反射层图2-3空气锤的结构1-踏杆2-砧座3-砧垫4-下砧铁5-上砧铁6-下旋阀7-上旋阀8-工作缸9-压缩缸10-减速装置11-电动机第2章锻压2.2.2自由锻2.自由锻的工序：自由锻的工序分为基本工序、辅助工序和精整工序三类。基本工序是使金属塑性变形的主要工序，包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、切割等。1）镦粗镦粗是使坯料的横截面增大和高度降低的工序，分为整体镦粗和局部镦粗（端部镦粗和中部镦粗），如图2-4所示。2.2锻造图2-4镦粗第2章锻压2.2.2自由锻2.自由锻的工序：2）拔长锻造时使坯料的长度增加、截面减小的工序称为拔长，如图2-5所示。2.2锻造图2-5拔长的翻料方案第2章锻压2.2.2自由锻2.自由锻的工序：4）弯曲使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序称为弯曲，如图2-7所示。2.2锻造图2-7弯曲第2章锻压2.2锻造图2-8自由锻缺陷自由锻常见的缺陷有裂纹、末端凹陷、轴心裂纹和折叠等。产生裂纹的原因主要有坯料质量不好、加热不充分、锻造温度过低、锻件冷却不当和锻造方法有错误等。末端凹陷和轴心裂纹是由于锻造时坯料内部未热透或坯料整个截面未锻透，变形只产生在坯料表面造成的，如图2-8（a）所示。产生折叠的原因主要是坯料在锻压时送进量小于单面压下量，如图2-8（b）所示。第2章锻压2.2.3模锻1.模锻的主要特点模锻加工的成形具有如下特点：（1）生产效率高，金属的变形在模膛内进行，锻件成形快，一般比自由锻高数倍。（2）锻件尺寸精度高，加工余量小，从而节约金属材料和切削加工的工时。（3）能锻造形状比较复杂的锻件。（4）热加工流线分布合理，大大提高了零件的力学性能和使用寿命。（5）操作过程简单，易于实现机械化和自动化生产，可以使工人劳动强度降低。2.2锻造第2章锻压2.2.3模锻2.常用的模锻方法1）锤上模锻锤上模锻用的锻模是由带燕尾的活动上模2和固定下模4两部分组成，并分别用紧固楔铁6、8、11紧固在锤头1和模座5上。上、下模合模后，中部形成完整的模膛10、分模面9和飞边槽3，如图2-9所示。2.2锻造图2-9锻模构造1-锤头；2-活动上模；3-飞边槽；4-固定下模；5-模座；6、8、11-紧固楔铁；7-模垫；9-分模面；10-模膛第2章锻压2.2.3模锻2.常用的模锻方法2）压力机上模锻（1）摩擦压力机模锻。摩擦压力机是利用摩擦传动的，故称为摩擦压力机，如图2-11所示。（2）曲柄压力机模锻。曲柄压力机又称为热模锻压力机，其曲柄连杆的运动由离合器控制，使曲柄旋转，通过连杆带动滑块上下往复运动，进行锻造加工。2.2锻造图2-11摩擦压力机1-机座；2-机架；3-导轨；4-电动机；5-传动带；6-圆轮；7-飞轮；8-螺杆；9-螺母；10-滑块第2章锻压2.2.3模锻2.常用的模锻方法3）胎模锻在自由锻设备上，使用可移动胎模具生产锻件的锻造方法称为胎模锻。按照胎模的结构形式，常用胎模可分为摔模、扣模、套筒模和合模，如图2-12所示。2.2锻造图2-12胎模种类第2章锻压2.3.1常用冲压设备1.机械压力机：俗称冲床，有很多种类型，常用的开式冲床如图2-13所示。2.剪板机：俗称剪床，用途是将板料剪切成一定宽度的条料，以供冲压使用，外形如图2-14所示。2.3冲压图2-14剪板机的外形图2-13开式冲床1-工作台；2-导轨；3-床身；4-电动机；5-连杆；6-制动器；7-曲轴；8-离合器；9-飞轮；10-V带；11-滑块；12-踏板返回第2章锻压2.3.2冲压工序1.分离工序分离工序是使板料的一部分和另一部分分开的工序，包括冲裁和切断，分别如图2-15（a）和2-15（b）所示。2.成形工序成形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不破坏的工序，如弯曲和拉深，分别如图2-15（c）和2-15（d）所示。2.3冲压图2-15冲压工序第2章锻压2.3.3冲压模具冲压模具简称冲模，由上模（凸模）和下模（凹模）两部分组成。典型的冲压模具包括冲裁模、弯曲模和拉深模等，如图2-16所示。2.3冲压图2-16冲压模具第2章锻压1.什么是锻压？锻压包括哪两种加工方法？2.什么是锻造？什么是冲压？3.什么是始锻温度？什么是终锻温度？4.锻件常用的冷却方法有哪几种？各适用于何种情况？5.什么是自由锻？自由锻的基本工序有哪些？6.胎模锻与模锻的主要区别是什么？7.冲压的基本工序分为哪两类？各有什么特点？8.落料和冲孔有什么异同？9.什么是弯曲？什么是拉深？10.摩擦压力机模锻和曲柄压力机模锻分别适用于哪些情况？复习思考第3章焊接返回焊接的特点及分类3.1焊条电弧焊3.2气焊与气割3.3其他焊接方法简介3.4第3章焊接3.1.1焊接的特点3.1焊接的特点及分类（1）焊接比其他的连接方法具有更高的强度及更好的密封性，且质量可靠。（2）可减轻结构质量，节约大量金属材料。（3）生产率高，便于机械化、自动化生产。（4）可以制造双金属结构的工件。（5）产品成本低。返回第3章焊接3.1.2焊接的分类3.1焊接的特点及分类焊接分类钎焊压焊熔焊第3章焊接焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的方法，如图3-1所示。焊接时，焊工手握夹持着焊条的焊钳进行焊接，焊条和工件之间产生的电弧将工件局部加热到熔化状态形成熔池。随着电弧向前移动，熔池尾部液态金属逐步冷却结晶，最终形成焊缝。其焊接过程如图3-2所示。3.2焊条电弧焊图3-1焊条电弧焊的操作1-焊条；2-工件；3-焊缝；4-绝缘手柄图32焊条电弧焊的焊接过程1-药皮；2-焊芯；3-焊缝弧坑；4-电弧；5