C6仪器仪表元器件的成型工艺.

C6:仪器仪表元器件的成型工艺及特殊工艺金属元器件的精密成型工艺非金属元器件的精密成型工艺仪器仪表元器件的连接成型工艺刻划技术电子组装技术主要内容6.1金属元器件的精密成型工艺金属元器件的精密成型----是指零件成型后仅需少量加工或不必加工，即可作为机械构件使用的成型技术。精密铸造：熔模铸造、压力铸造精密锻造：精密模锻、冷挤压精密冲压：精密冲裁、成型工序1.精密铸造特种铸造：熔模铸造、压力铸造1）熔模铸造：（失蜡铸造）先用易熔材料（如蜡料）制成实体模样，然后在模样表面涂挂数层耐火材料制成型壳，待型壳硬化、干燥后，加热使壳内易熔的实体模样熔化失掉，得到空心型壳，再经高温焙烧后进行浇注，从而获得铸件。熔模铸造工艺过程：制作母模、用母模制作压型----制造压型、向压型中压蜡----制造熔模、熔模组合、结壳、脱蜡、焙烧、造型浇注。制作母模熔模的制造型壳的成型脱模、型壳焙烧浇注、落砂、清理熔模铸造广泛用于仪器仪表、航空航天、机械、汽车等。特点：（1）精度高于普通铸造；尺寸精度达IT11-IT13；表面粗糙度Ra12.5-1.6um。是近净成型方法。（2）可铸造结构形状非常复杂，并难于用其他方法加工成型的零件。铸件重量小至几克；壁厚小至0.5mm；铸出孔径小至1mm以下。（3）适用于各种合金，特别是难加工材料，如不锈钢、耐热钢、硬质合金。（4）单件、小批、大量生产均可。（5）工艺过程较复杂、生产周期长。----多用于小型零件。重量小于25公斤。蜡模模具生产现场司母戊鼎鸟尊2）压力铸造----是将液态或半液态的金属或合金，在高压下高速充填金属铸型，并在压力下凝固成型的铸造方法。常用压力：几Pa-几十Pa；充型时间：0.05-0.2s；充型速度：10-120m/s；设备：压铸机压力铸造工艺过程（P185---图6-3）特点：（1）精度高；尺寸精度达IT11-IT13；表面粗糙度Ra3.2-0.8um。是近净成型方法。（2）铸件在压力下凝固结晶、冷却速度快。----其铸件组织致密，提高铸件强度和表面硬度。（3）压铸件中便于嵌铸其他材料的零件。可简化工艺、减少装配工时。（4）压铸提高充型能力，可铸出形状复杂的零件。最小壁厚达0.3mm,小孔达0.7mm。（5）生产效率高。2.精密锻造----塑性体积成型工艺锻造按坯料成型温度分热锻、温锻、冷锻、等温锻锻造特点：材料利用率高；精度高，尺寸一致性好。尺寸精度±（0.4-0.2）mm（热锻）±（0.2-0.1）mm（温锻）±（0.1-0.01）mm（冷锻）粗糙度Ra1.6-0.4um可获得更细密的晶粒----提高材料的力学性能。生产率高。模具成本高----适用大批量生产。1）精密模锻（机械压力机）通过压力迫使金属流动，使金属充满锻模模膛（型腔），而生产锻件的方法。模锻占锻件数的70%以上。保证精密模锻制品质量的工艺措施：（1）采用多级锻造，使用两套（或以上）不同的模锻。（2）对毛坯有较高要求：需精确计算原始坯料的体积，公差为±（0.3-0.8）%。（3）采用少无表面氧化加热----防止表面氧化。（4）严格控制温度，并对模具润滑。行星齿轮锻件图？？？？导柱式齿轮锻造模结构图？？？？？？？？冷挤压----是在冷态（室温）下，使金属坯料在挤压模膛内受压而被挤出，从而获得所需形状、尺寸以及一定力学性能的成型制品。冷挤压分为：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压。？？？？？？？？？？？？？？特点：工件三向受压----提高坯料的塑性成型能力。多用于深孔、薄壁、异型断面的空心件或杯形件。精度高。尺寸精度达IT6-IT7，纤维组织连续。材料冷作硬化----提高制品的强度和硬度。效率高。3）其他精密锻造方法（1）精压----锻造后续工序。尺寸精度±（0.25-0.1）mm；粗糙度钢件Ra3.2-1.6um铝件Ra0.8-0.4um。（2）闭塞式模锻----精密模锻和挤压工艺的结合与发展。（3）粉末锻造----是将金属粉末冶金和精密模锻相结合的新工艺。----将金属粉末烧结的预成型坯，经加热后在闭式锻模中实现无飞边精密模锻，从而获得与普通模锻件相同密度、形状复杂的精密金属锻件的方法。特点：精度高。IT6-IT9；模具寿命高。可提高0-20倍。工艺过程：金属粉末预成型烧结锻造机加工热处理3.精密冲压（机械压力机）冲压是通过模具使板料塑性成型以获得零件制品的工艺方法。板厚4mm，一般是冷态（室温）加工。分类：分离工序----主要是精密冲裁；成型工序----塑性成型。主要加工对象：低碳钢、铜、铝、镁合金及高塑性合金钢等。特点：板材冲压件壁薄、重量轻、又具有高强度和刚度；精密冲压件质量稳定，互换性好，多数可直接使用。操作简单，加工成本低。冲模复杂，制造成本高----适用大批量生产。1）精密冲裁剪切面粗糙度达Ra3.2-0.2um。问题：精密冲裁与普通冲裁的异同？2）成型工序使坯料产生塑性变形而不破裂的工序，包括：弯曲、拉深、翻边、缩口、胀形等。拉深件高度尺寸精度：IT8-IT10直径尺寸精度：IT9-IT10弯曲尺寸精度：IT9-IT10厚度尺寸精度：IT9-IT104.弹性元件的精密成型弹性元件----是利用材料的弹性特性来完成各种功能的元件。特点：常见的弹性元件：螺旋弹簧、弹簧管、簧片、波纹管1）螺旋弹簧----用圆形弹簧丝绕制而成。2）弹簧管----是一种弯成圆形的空心扁管。6.2仪器仪表非金属元器件的精密成型工艺主要非金属材料：塑料、陶瓷补充：塑料材料----以合成树脂为主要成分，在一定温度和压力下可塑制成型的高分子合成材料。组成：由合成树脂和添加剂组成。合成树脂：占40%-100%；决定塑料的主要性能。由聚合反应获得。常为粘稠状液体或固体。添加剂：为了改变塑料的性能。填充剂：占20%-50%；如加入玻璃纤维—提高强度；加入石棉—提高耐热性；加入云母—提高绝缘性。增塑剂：提高塑料的可塑性和柔软性。防老剂：与金属材料相比工程材料的特点：密度小；比强度高；耐腐性好；优良的电绝缘性；工艺性好；耐热性差。常见的工程塑料：（P95表3-6）（1）热塑性塑料聚乙烯PE、聚丙烯PP、聚氯乙烯PVC、聚苯乙烯PS、ABS塑料ABS、聚酰胺（尼龙）PA、聚甲醛ROM、聚碳酸酯PC、聚砜PSU、聚四氟乙烯（塑料王）F-4、聚甲基丙烯酸甲脂（有机玻璃）PMMA；（2）热固性塑料酚醛塑料PF、环氧塑料EP、有机硅塑料、聚氨酯塑料。1.塑料零件的精密成型按塑料受热时所呈现的性质不同，分为：（1）热固性塑料（2）热塑性塑料塑料零件的成型方法：1）注射成型----主要用于热塑性塑料成型。80%以上都采用注射成型方法生产。----在注射成型机上进行。注射成型原理：工艺流程：特点：可以制造各种结构复杂、尺寸精密、或带有金属嵌件的成型零件。对各种塑料的成型适应性强。成型周期短，可多腔成型。易于实现自动化连续生产。注射成型的精度以及元件的性能：主要取决于注射模的精度（成型精度），注射时的温度、压力和时间（元件的性能）。2）压缩成型及压注成型----主要用于热固性塑料压缩成型压注成型3）挤压成型----主要用于热塑性塑料，主要用于成型各种塑料型材。挤压成型可制成各种截面的板材、管材、棒材、异型材、以及细丝、薄膜、电线电缆涂层等制品。4）塑料零件的结构工艺性（与金属铸造的结构工艺性相似）脱模斜度脱模方向斜度大小壁厚----是塑料制品结构设计的最基本要素。强度、刚度、均匀加强筋筋厚、筋方向支撑面凸起的边框、底脚凸台圆角孔的要求孔间距、塑料成型螺纹强度、长度、直径、螺距、滚花镶嵌件2.陶瓷零件的精密成形与精密加工陶瓷是一种硬而脆的材料，其原料大多是粉料。----是以天然或人工合成的无机非金属物质为原料，经过成形和高温烧结而制成的固体材料和制品。普通陶瓷----是利用天然硅酸盐矿物为原料制成的陶瓷。特种陶瓷----是采用高纯度的人工合成原料制成的具有各种独特的力学、物理或化学性能的陶瓷。陶瓷的性能：力学性能：弹性模量大，硬而脆；物化性能：热膨胀、导热性和热稳定性；化学稳定性；导电性。陶瓷应用：氧化铝陶瓷----高速切削刀具、量规、火花塞敏感陶瓷----制作敏感元件（传感器）陶瓷制造方法：采用成形后再烧结1）陶瓷零件的精密成型技术干压成形（金属模成型）等静压成形注射成形2）陶瓷零件的精密加工技术由于陶瓷硬而脆----常采用磨削、研磨、抛光等加工方法。（1）陶瓷零件的磨削用普通外圆、内圆、无心、平面磨床；砂轮采用金刚石砂轮。金刚石砂轮结构：磨料层金刚石磨料、结合剂基体骨架（铝制成）过渡层保证磨料层与基体的牢固结合金刚石砂轮主要参数：粒度浓度----磨料层单位体积内金刚石的含量；150%100%75%50%25%五种磨料层厚度1.5，2，3，5mm（2）陶瓷零件的其他加工方法超声波加工线切割加工电子束加工6.3仪器仪表元器件的连接成形三大连接成形技术：焊接、胶接、机械连接（螺纹连接、铆接）1.焊接成形焊接是利用局部加热（有时还要加压）的方法将两个或两个以上的金属焊件在联接处形成分子间的结合而构成的一种联接。由于焊接结构具有质量轻、施工简便、生产率高和成本低等优点。分为：熔焊、压焊、钎焊1）熔焊----分为：手工电弧焊、气焊、埋弧自动焊、气体保护焊、电渣焊。2）压焊----分为：电阻焊、摩擦焊、扩散焊、超声波焊适用于薄件的焊接。3）钎焊----分为：硬钎焊、软钎焊特点：温度低，变形小，可用与精密连接；可以连接异种材料；连接强度不高；使用材料广。如：印刷电路的制作----铅锡合金钎焊。注意：选用合适的钎料和钎焊剂。钎焊剂的作用----进一步清除钎焊表面的氧化物，并在钎焊中保护钎焊接头面。（焊锡膏、松香）4）高能量密度焊接激光焊接、电子束焊接瞬时功率达105—1012W/cm2，比一般焊弧高103—108倍。特点：能量束束径小，热影响区小；焊接速度快，焊缝深度比大。2.胶接成形粘接（又称胶接）长期以来用于木材、橡胶、塑料等材料的联接。由于近四十年来粘胶剂和粘接技术的发展，粘接已用于轻金属、钢、铁等材料的联接。1）特点：适用范围广；（多种材料）连接处应力分布均匀；（无热变形）接头密封性好；成本低，易实现机械化、自动化加工。2）胶接工艺选择胶粘剂----接头设计----接头表面处理----胶粘剂涂敷----胶接装配----固化（加热、光照）3）接头的结构形式P213图6-534）胶粘剂的选择常用胶粘剂：改性环氧树脂胶、改性丙烯树脂胶（502）、聚氨酯胶、紫外固化胶、无极胶；不同材料胶接要选择不同的胶粘剂P214表6-4§6－1螺纹的基本知识§6－2螺纹连接的基本类型及应用§6－3螺纹连接的预紧和防松§6－4其他连接第6章连接一、螺纹的类型和应用§6－1螺纹的基本知识d2螺旋线----一动点在一圆柱体的表面上，一边绕轴线等速旋转，同时沿轴向作等速移动的轨迹。螺纹----一平面图形沿螺旋线运动，运动时保持该图形通过圆柱体的轴线，就得到螺纹。螺纹按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹螺纹的牙型矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹15º30º3º30º按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹潘存云教授研制按螺纹的牙型分螺纹的分类按螺纹的旋向分按螺旋线的根数分按回转体的内外表面分按螺旋的作用分按母体形状分矩形螺纹三角形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹右旋螺纹左旋螺纹单线螺纹多线螺纹一般:n≤4双线螺纹单线螺纹PSPh=2PP