机械制造基本工艺基础教案.doc

绪论一、机械制造工艺机械制造工艺是各种机械制造办法和过程总称。制造办法：热加工办法 铸、锻、焊 冷加工办法 机床切削 组装实验 钳工装配、实验学习本课就是理解整个机械制造中各种机械加工办法工艺过程。二、课程性质和任务本课性质是技校机械类专业一门专业基本课。重要内容涉及：（1） 毛坯制造工艺 （俗称热加工工艺）（2） 零件切削加工工艺 （俗称冷加工工艺）（3） 机械加工工艺规程制定 （编写工艺文献：依照零件图样进行工艺分析，制定加工工序、工步。）（4） 装配（将合格零件装配成成品工艺过程）学习本课基本规定： （1）以机械制造工艺过程为主线，理解毛坯制造（铸、锻、焊）零件切削加工（车、铣、刨、磨）各重要工种工作内容、工作特点、工艺装备和应用范畴等基本知识。 （2）普通理解各工种重要设备（涉及附件、工具）基本工作原理和使用范畴。（3）初步掌握选取毛坯和零件加工办法基本知识。 （形状复杂宜选用铸件毛坯，强度规定高宜选用锻件毛坯）（5） 初步掌握拟定常用典型零件加工工艺过程基本知识。（典型零件：轴类、套类、齿轮、箱体等）（6） 理解装配基本知识和典型机械、部件装配办法。三、生产过程概述1、生产过程与工艺过程（1）生产过程 将原材料转变为成品全过程叫生产过程。 金属材料 铸、锻、焊 毛坯 切削、热解决 零件 装配、实验 机械（成品） 生产过程涉及：生产准备过程（设计、编写工艺规程、制定材料设备采购筹划、制定生产筹划等） 工艺过程（需要各工种工序工艺过程） 生产辅助过程（原材料购买、运送保管、成本核算、销售服务）（2）工艺过程 变化生产对象形状、尺寸及相对位置和性质，使其成为成品或半成品过程。 涉及：毛坯制造、零件加工、产品组装。 （工艺过程实际就是零件及产品制造过程，它是直接作用于生产对象加工过程，在整个生产过程中，它是一种重要某些） 2、工艺规程 规定产品或零部件制造工艺过程和操作办法工艺文献。1）工艺规程中惯用文献形式：（有如下两种）（1） 机械加工工艺过程卡片零件从毛坯到成品需安排工艺过程。（2） 机械加工工序卡片某一工艺过程加工工序（粗、精加工工序）2）工艺规程作用：（见P3、）3）工艺规程重要性：工艺规程是工艺过程书面文献，在生产中有着极其重要作用。在正常条件下，必要按照工艺规程组织生产，以建立和保持正常生产秩序。工艺规程是各项生产组织和管理工作基本根据，是全体关于生产人员必要认真贯彻和严格执行纪律性文献。第一章、锻造 11、概述将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后而得到一定形状和性能铸件办法称为锻造。锻造所得到金属工件或毛坯称为铸件。一、锻造分类依照生产办法不同，锻造可分为砂型锻造和特种锻造两大类。 1、砂型锻造 用型砂紧实成形锻造办法。湿砂型锻造（潮模锻造）干砂型锻造（干模锻造） 挂图解析砂型锻造工艺过程。 2、特种锻造 普通称砂型锻造以外其他锻造办法为特种锻造。金属型锻造：将熔融金属浇入金属铸型获得铸件办法。压力锻造：使熔融金属在高压下充型、凝固锻造办法。离心锻造：运用离心力浇铸铸件办法溶模锻造：（蜡模锻造、失蜡锻造）运用蜡料制成模样，再在模样上包覆耐火材料浸入水玻璃石英粉涂料，撒上石英砂，浸入氧化铵溶液中硬化，如此重复，制成型壳，再将型壳加热，熔出蜡模，得到空腔型壳然后进行浇铸办法。二、锻造特点 （P5）1、 长处：（1） 可获得各种复杂外形及内腔铸件。（各种箱体、床身、机架、汽缸体等）（2） 铸件尺寸与质量几乎不受限制。（小至几毫米、几克金银饰品，大至十几米、几百吨铸件均可锻造）（3） 可锻造任何金属和合金铸件。（4） 铸件成本低廉。（指普通锻造：原材料来源广泛、生产设备简朴）（5） 铸件形状、尺寸与零件接近，可减小切削加工工作量，并可节约大量金属材料。（以齿轮加工为例解析：圆钢毛坯、铸件毛坯）由于锻造具备上述长处，因此，锻造工艺被广泛应用于机械零件毛坯制造，在各种机械和设备中，铸件所占比重是非常大。铸件在各种机械设备中质量比：（1）各种农业机械达 4070（2）普通机床、内燃机达 7080（3）重型机械设备高达 90由此可见锻造在机械制造中地位是非常显赫，素有“机械之母”称号。2、 缺陷：（1） 锻造生产工艺繁多，工艺过程较难控制，铸件易产生缺陷。（2） 尺寸均一性差，精度低。（给毛坯加工带来一定困难，需找正基准）（3） 内在质量差，承载能力不及锻件。（4） 工作环境差，温度高，粉尘多，劳动强度大。小结：作业布置：12、砂型制作一、造型材料和砂型 1造型材料造型材料是制作砂型和砂芯基本材料。 普通由如下材料配制而成：砂 硅砂：经筛洗目数符合规定（粒度为0.0751mm）硅砂。 旧砂：使用过型砂。黏土 颗粒不大于2um黏性粉土。黏结剂 无机黏结剂：水玻璃、澎润土等。 有机黏结剂：干性油（桐油）淀粉、纸浆残液等。黏结剂作用：使型砂、芯砂具备一定强度和可塑性。附加物 烟煤粉、锯末屑等。 烟煤粉作用：可防止铸件表面粘砂保证铸件表面光洁。 锯木屑作用：可改进砂型和砂芯透气性和退让性，保证锻造工艺性。将以上材料按一定比例，经搅拌碾压混制而成。2型砂和芯砂型砂 按一定比例配合造型材料，通过混制，符合造型规定混合料称为型砂。 （用于制作砂型砂料）芯砂 按一定比例配合造型材料，通过混制，符合造芯规定混合料称为芯砂。 （用于制作芯型砂料）由于砂型在浇注和凝固过程中要经受熔融金属冲刷、静压力和高温作用，型芯则还要承受凝固收缩时压力，因而规定型砂在物理上应具备如下几方面规定：（1） 可塑性好，易于成形。（有助于型腔清晰）（2） 强度高。（能承受铁水冲击压力，不致砂型毁坏，避免铸件产生夹 砂、结疤、砂眼等缺陷。） （3） 耐火性好（不易软化，熔融烧结；避免铸件表面粘砂，导致清理、切 削困难。）（4） 透气性好（能使浇注时产气愤体迅速排出。）（5） 退让性好（能使铸件收缩时产生内应力得到一定释放，避免铸件产生变形和裂纹。）在以上特性中，芯砂比型砂规定更高。（以芯砂工作条件解析）3砂型定义：用型砂制成，涉及形成铸件形状空腔、型芯和浇冒口系统组合整体称为砂型。砂型制作是砂型锻造工艺工程中重要工序。（俗称造型工序）砂型制作材料及工艺装备：造型材料（型砂）：面砂、背砂、用于潮模造型。 配制砂 用于干模造型。砂箱： 由生铁铸成，用于支撑砂型。模样： 木制模样、铝制模样、用于造型。芯盒： 木制芯盒、铝制芯盒、用于造芯。二、模样、芯盒1模样与芯盒模样 用木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔工艺装备。 （金属模样惯用于大批量生产中铸件） 芯盒 制造型芯或其他耐火材料芯所用装备（依照铸件内部形状尺寸设计制造）2制造模样与芯盒注意要点：（P7） （1）分型面 （分型面是指铸型组元之间结合面。 图例示意） 选取分型面时，应使分型面具备最大水平投影尺寸（这样便于铸型组合）并应尽量满足浇注位置规定（便于浇注）同步应考虑造型时起模以便，简化造型工艺。 要点：1） 分型面应尽量为平面，不用或少用曲面。（这样可以简化造型工艺，便于造型和铸型组合）2） 分型面数量应尽量少。（分型面过多会使铸型不紧凑，影响浇注工艺性）3） 分型面应能使整个铸件或铸件重要表面、基准面都在铸型同一组元内（最佳将整个铸件都设立在下型之内，这样能保证铸件尺寸和形状完整性和精确性。）4） 分型面选取应避开活块、减少型芯或使型芯安顿以便、稳固（2）收缩余量：依照金属收缩率，恰当增大铸件体积尺寸。（3）加工余量：依照零件公差尺寸恰当增大加工尺寸。（普通指铸件加工面尺寸，普通小型铸件加工余量为26mm） （4）起模斜度：便于造型时模样取出。普通= 0.5030（见P8、图1-5） （5）锻造圆角：重要为以便取模或脱模设立（见P8、图1-6） （6）设立芯头：模样上突出某些，造型后形成芯座，用于放置砂芯。三、造型 定义：用造型混合料（型砂或石英耐火材料）及模样等工艺装备制造铸型工艺过程称为造型。造型分为：手工造型、机器造型和自动化造型。 1、手工造型 所有用手工或手动工具完毕造型工序。 特点：造型办法简便，工艺装备简朴（简朴修型工具、杵砂杆等） 适应性强（适应各种锻造生产，特别是大型、复杂铸件生产） 缺陷：生产率低，劳动强度大，铸件质量不稳定。 手工造型涉及：有箱造型（干砂型） 整体模造型：模样无分面模（合用于形状简朴铸件） 分开模造型：模样有分面模（合用于形状复杂铸件） （据P9、图1-9、1-10、解析） 脱箱造型（见P10、图1-11）特点：可用一种砂箱造出许多铸型。（普通用于批量较大小型铸件锻造，可节约砂箱制作且造型以便。）地坑造型（见P10、图1-12）特点：运用地坑造型，主体铸型不用砂箱，（只用上砂箱）且铸件形体尺寸不受限制。（重要用于大、中型铸件单间生产。）刮板造型（见P11、图1-13）特点：可以节约制作模样材料和工时，缩短生产准备时间。（重要用于尺寸较大回转体铸件生产。如：带轮、齿轮、飞轮等。）手工造型工艺过程：安放模样、下砂箱 填砂杵砂 刮平翻箱 修整分型面、（注意撒上隔离干砂）安放浇口棒和上砂箱 填砂杵砂 刮平、打定位销孔、取出浇、冒口棒、 分型 脱模 修模 涂料 烘干。 2、机器造型和自动化造型机器造型 用机器完毕紧砂和起模或至少完毕紧砂操作造型工序。自动化造型 所有造型工序基本不需人力完毕造型过程。特点：生产效率高，可改进劳动条件。 提高铸件精度和表面质量。（因采用精度较高金属模样） 适应大批量生产和流水线生产。 但是，其设备、工艺装备投资较大，且锻造适应范畴小。四、造芯制造型芯过程称造芯。型芯 是为获得铸件内孔或局部外形，用芯砂或其她耐火材料制成安放在铸型内部铸型组元。造芯可分为手工造芯和机器造芯手工造芯 运用芯盒造芯，型芯质量不稳定。适应单件、小批量生产。 （普通与手工造型配合）机器造芯 造芯机造芯，型芯质量好，适应于大批量生产。 （普通与机器造型配合）手工造芯工艺过程：紧固芯盒 填砂 置入芯骨 杵紧型砂 撤芯盒 修型 涂料 烘干。五、浇注系统 1、浇注系统 简称浇口。作用：（1）保证熔融金属平稳、均匀、持续地布满型腔。 （2）制止熔渣、气体和砂粒随熔融金属进入型腔。 （3）控制铸件凝固顺序。浇注系统构成：浇口杯 漏斗形外浇口。能缓和熔融金属对铸型冲击，并使熔渣、杂质上浮，起挡渣作用。直浇道 浇注系统中垂直通道。可调节铁水流入型腔速度和压力，直浇道越高，浇注流速越快压力越大。 横浇道 浇注系统中水平通道。其截面多为梯形，用以分派熔融金属流入内浇道。 内浇道 浇注系统中，引导液态金属进入型腔通道，用以控制熔融金属流动速度和方向。开设浇注系统规定：普通情形下，直浇道截面应不不大于横浇道截面，横浇道截面应不不大于内浇道截面这样能形成压差，以保证熔融金属布满浇道，并使熔渣浮集在浇道上部，起挡渣作用。 2、冒口冒口是在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属空腔。除补缩外，还起排气和集渣作用。普通设立在铸件最高处和最厚处。（设立在高处是为了便于浇注时能顺利排气、排渣；设立在最厚处有助于冒口清理时避免损伤铸件体。）六、合型将铸型各个组元如上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一种完整铸型操作过程称为合型。合型时应注意：1）合型时应对砂型和型芯质量进行检查，若有损坏，需要进行修理；为检查型腔顶面与型芯顶面之间距离，需要进行试合型（也叫验型）。2）合型时，要保证铸型型腔几何形状和尺寸精确及型芯稳固。3）合型后，上、下型应用夹具夹紧或在铸型上放置压铁，以防止浇注时上型被熔融金属顶起，导致抬箱、射箱（熔融金属流出箱外）或跑火（着火气体逸出箱外）等事故合型工艺过程：补型 安顿型芯 试合型 检查调节 清洁型腔 合型 夹装或放置压铁小结：作业布置：13、浇注、落砂和清理一、浇注定义：将熔融金属从浇包注入铸型操作称为浇注。1浇包浇包 是用来容纳、输送和浇注熔融金属用容器。构造：由钢板焊制或铆制，内衬耐火材料而成。（挂图简介几种惯用浇包：P14、图1-19）a)握包 用手掌握小型浇包，用于小型铸件浇注。b)抬包 双人或多人抬浇浇包，用于小型或中型铸件浇注。c)吊包 用起重行车吊浇大型浇包，用于大型铸件浇注或输送熔融金属供抬包浇注。为了获得优质铸件，除对的造型，熔炼合格锻造合金溶液外；浇注温度高低以及浇注速度快慢也是影响铸件质量重要因素。2浇注温度和浇注速度浇注温度 熔融金属浇入铸型时所测得温度。（举例解析温度影响） 灰铸铁浇注温度普通在1340 0C黄铜 1060 0C青铜 1200 0C浇注速度 单位时间浇入铸型中金属液质量。（用kg/s表达） 普通依照铸件大小，凭感觉控制。浇注要点：（1）除渣 将金属液表面熔渣除尽。（2）浇注时，须使浇口杯保持布满，不容许半途浇注中断。（3）防止飞溅和漫溢。（规定浇注精确，收水及时）二、落砂和清理1、落砂（清砂） 用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开操作。 手工落砂 机械落砂注意：落砂应在铸件充分冷却后进行，过早落砂，会因铸件冷却太快而使其内应力增长，导致变形开裂。干砂型（特别是大型）浇注，冷却时间需长些；湿砂型浇注，所需冷却时间短些。2、清理（清产） 落砂后从铸件表面清除粘砂、型砂、多余金属（冒口、飞翅、氧化皮）过程。1） 浇冒口清理铸铁件：可用铁锤敲除； 铸钢件：可用气割切除；有色金属：可用锯除法。 2）飞翅（飞边）清理 垂直于铸件表面上厚薄不均薄片状突起物。（普通出当前铸件分型面和芯头部位）较大飞翅和毛刺可用錾子或移动式砂轮机清理；较小飞翅和毛刺可用铁锤直接敲除。3）粘砂清理： 大型铸件可采用水力清砂、喷砂清理； 小型大批量铸件普通用专用清理设备清理。4）精整：将清理后铸件进行打磨、矫正、上底漆。三、铸件外观检查及缺陷铸件经落砂、清理后应进行质量检查。普通铸件均需进行外观质量检查，重要铸件还需进行内在质量检查和使用质量检查。3、 铸件外观质量表面粗糙度：应达到图样上给定用不去除材料获得表面粗糙度规定。表面缺陷：夹砂、结疤、皱皮、缩陷应不影响切削工艺。尺寸公差、形状偏差、质量偏差等应符合技术规定。4、 铸件内在质量化学成分：铁、硅、锰、硫、磷含量与否符合规定；力学性能：强度、塑性、硬度、韧性以及抗疲劳强度与否符合规定；金相组织：灰铸铁中石墨以片状形态存在，断口呈灰色；球墨铸铁石墨呈球状。（内在质量普通通过实验和金相分析检测）内部孔洞、裂纹、夹杂物缺陷：通过无损探伤法检测。5、 使用质量在强力、高速、磨耗、腐蚀、高热等不同条件下工作性能；切削性能、焊接性能、运转性能。 铸件缺陷 （挂图解析）（1）气孔 特点：存在于铸件内部（接近上表面）孔壁较光滑，呈梨形、圆形或椭圆形；大孔孤立存在，小孔则成群浮现。 因素：砂型中水分过多、发气性物质配比过高、浇注速度过快（型腔中气体来不及排出） （2）缩孔 特点：出当前铸件最后凝固部位（中间部位）其孔壁形状不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶。 因素：浇注时补缩不良导致。（铸件断面浮现分散而微小缩孔称为缩松；有缩松缺陷部位，在气密性实验时也许浮现渗漏现象。） （3）砂眼 特点：铸件内部或表面带有砂粒孔洞。 因素：型砂强度不够、砂型紧实度局限性、浇注速度太快。 （4）粘砂 特点：铸件某些或整个表面粘附一层砂粒和金属机械混合物（芯骨材料）或由金属氧化物、砂子和黏土互相作用而生成低熔点化合物。因素：型砂耐火性差或浇注温度过高。 （5）裂纹 特点：铸件表面或内部形成开裂。因素：铸件壁厚相差大；（应缓慢冷却，避免过早落砂） 浇注系统开设不当；（应开设在铸件较厚处） 砂型与砂芯退让性差。（增强型砂或芯砂退让性）这些缺陷使铸件在收缩时产生较大应力从而导致开裂。小结：作业布置：14、特种锻造简介一、金属型锻造定义：通过重力作用进行浇注，将熔融金属浇入金属铸型获得铸件办法。金属型普通用灰铸铁或铸钢制成，尺寸精度高。型心可用：砂芯（因砂芯耐火性好惯用于高熔点合金铸件） 金属芯（惯用于有色金属铸件） 与砂型锻造比较，金属型锻造有如下特点：（1） 可多次使用，浇注次数可达数万次而不损坏。（2） 尺寸精度高（IT12IT10），表面粗糙度Ra可达（12.56.3）可使铸件形状，尺寸精确、表面光洁。（3） 传热迅速，铸件冷却速度快，因而铸件结晶晶粒细，力学性能好。（此特性只适合非铁合金铸件，有细化组织作用。锻造灰铸铁则易出白口） 白口铁 一种断口呈银白色，性能既脆又硬，切削性能极差铸铁。（4） 生产率高，无粉尘，劳动条件比砂型锻造好。（5） 但设计、制造、使用及维护规定高，制导致本高；生产准备时间长。 （这是金属型比较砂型成本高地方）金属型重要应用于非铁合金铸件大批量生产，其铸件不适当过大，形状不能太复杂，壁不能太薄；因此金属型锻造有一定局限性。二、压力锻造（压铸）定义：使熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固锻造办法。重要由压铸机完毕压铸充型过程。（据图解析压铸机工作原理）压铸机重要由压射装置和合型机构构成。（P17、图）类型按铸型与否预热分为：冷室压铸机 适应于非铁合金压铸。（如：锌、铝、镁、铜等有色金属）热室压铸机 适应于铁合金压铸。（如：铸铁、碳素钢、合金钢等）按压射冲头位置分为：立式、卧式两种。压铸特点：（1） 可以锻造形状复杂薄壁铸件。因铸件在高压下充型、凝固、可消除铸件在凝固收缩时应力作用。（2） 铸件质量高，强度和硬度都较砂型和金属型铸件高。尺寸精度可达IT12IT10，Ra可达3.20.8。（这也是压铸收缩影响小原故）（3） 生产率高，成本低，容易实现自动化生产。（4） 但压铸机投资大，铸型制造复杂，生产周期长，费用高。压力锻造是实现少切削或无切削锻造工艺，压铸产品可一次成型不必加工。重要用于锌、铝、镁、铜等有色金属中、小型薄壁铸件大批量生产。三、离心锻造定义：使熔融金属浇入绕水平轴、倾斜轴或立轴旋转铸型，在惯性力作用下，凝固成形铸件轴线与旋转铸型轴线重叠。这种锻造办法称为离心锻造。特点：（1） 用金属型或砂型，在离心作用下浇注成型。（2） 铸件组织细密，无气孔、缩孔、夹渣等缺陷。（3） 设备简朴，成本低，生产率高。（4） 但内表层余量大，机械加工量大。（这是由于在离心力作用下，金属液中熔渣、杂质都积聚在铸件内表面，因而，内表层加工余量普通都比较大。）应用：重要用于空心回转体铸件单件、成批、大量生产。（例：轴套、珐琅套等）还可进行双金属衬套（铜、铝合金衬套）轴瓦锻造。四、熔模锻造定义：用易熔材料制成摸样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧，然后进行浇注锻造办法称为熔摸锻造。也称失蜡锻造。（据图解析熔模锻造法工艺过程）熔模锻造特点：（1） 可以制造形状很复杂铸件。由于形状复杂整体蜡模可以由若干形状简朴蜡模单元组合而成。（2） 铸件尺寸精度高（IT12IT9）Ra值可达（12.51.6）（3） 适应性广，既可浇注低熔点有色合金铸件，也可生产高熔点金属铸件。因型壳由石英耐火材料构成，耐火性比普通型砂要好。（4） 但生产工艺复杂，生产周期长，成本较高，且铸件质量不能太大。应用：重要用于锻造各种形状复杂精密小型零件毛坯。小结：作业布置：P19 1、2、10、任务二 锻造 锻造是指在加压设备及工（模）具作用下，使坯料或铸锭产生局部或所有塑性变形，以便获得一定几何尺寸、形状和质量锻件加工办法。锻件则是指金属材料经锻造变形而得到工件毛坯。锻造从本质上讲就是运用固态金属塑性变形能力实现成形加工。锻造特点和分类1、特点：（1） 锻件组织性能好。 （ 通过锻造可以改进金属内部组织，提高金属力学性能。经锻造金属其内部结晶组织晶粒更加细密）（2） 成形困难且适应性差 （这是由于锻造时金属塑性流动类似于锻造时熔融金属流动，但固态金属塑性流动必要在施加外力条件下，采用加热等工艺办法才干实现。因而，塑性差金属材料（如灰铸铁）是不能进行锻造，并且形状较复杂锻件也难以锻导致形。特别是不能锻造内部形状复杂锻件。）（3） 成本较高 （由于锻导致形相对锻造来说困难得多，锻件毛坯与零件形状相差较大，材料运用率较低；并且锻造设备投资成本较高，故锻件成本普通比铸件要高。2、分类： 依照成形方式不同分为（1）自由锻 （按工件所受作用力来源不同又分为）手工自由锻 应用铁砧、手锤等简易工具手工锻造，效率低，劳动强度大。机器自由锻 应用锻造设备气锤等进行自由锻造，效率高，劳动强度改进。（机器自由锻是自由锻重要生产办法。）（2）模型锻（模锻） （按使用锻造设备不同又分为） 胎膜锻 使用自由锻设备进行锻造。模具不与设备装在一起，只在使用时才将模具放在设备下砧上。 模锻 使用专门模锻设备进行锻造。（如：模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机、模锻水压机等；）模具是分别装在锤头和砧座上。一、自由锻自由锻定义：自由锻是指运用冲击力或压力使高温金属坯料在上、下两个铁砧之间受力向各个方向自由流动产生变形，从而得到所需要形状、尺寸锻件一种工艺办法。自由锻特点：（1） 锻件精度不高，形状简朴。（重要锻造杆类零件毛坯和盘饼类零件毛坯）其形状和尺寸普通通过操作者使用通用工具来保证。重要用于多品种，或单件、小批量锻件生产。（2） 对于大型及特大型锻件，自由锻也是唯一有效办法。由于模锻有一定局限性。可以说：在锻造工艺中，自由锻是应用最多和最普遍锻造办法。1自由锻设备 1、空气锤 以压缩空气为工作介质，驱动锤头上下运动打击锻件，使其获得塑性变形锻锤。（椐图解析气锤构造及工作原理） 空气锤吨位以落下某些质量表达： 惯用吨位有：0.150.75t（150750kg）尚有15t大气锤 重要合用于中小型锻件生产。 在空气锤上进行自由锻时，应依照锻件体积大小和质量，合理选用锻造设备。设备吨位太小会导致锻不透，生产效率低。吨位太大则导致动力挥霍，增长锻导致本。 2、水压机 以水作为工作介质传递能量机器。工作时以静压力作用在锻件上，使其发生变形。 水压机吨位是以上砧块最大工作压力来表达。 惯用吨位有5001t 重要用于大型和特大型锻件生产。（椐图解析水压机工作原理 见：P21、图26）2自由锻工序 自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序三大类1）基本工序有：镦粗、拔长、冲孔、切割等。（1） 镦粗和局部镦粗定义：使毛坯高度减小，横断面积增大锻造工序称为镦粗。镦粗普通用来制造齿轮毛坯或盘饼类毛坯。为防止坯料镦粗时产生轴弯曲，镦粗某些高度应不不不大于坯料直径2.53倍。 50 150在坯料上某一某些进行镦粗叫局部镦粗。局部镦粗只需加热需镦粗某些，然后运用垫环锻压镦粗某些。（见P9 表1.1 图）（2）拔长、芯棒拔长和扩孔 使毛坯横断面积减小、长度增长锻造工序为拔长。 减小空心毛坯壁厚，而增长其内外径锻造工序为扩孔。 （挂图解析） 拔长重要用于锻造杆轴类零件或空心轴类零件拔长，扩孔则用于空心类零件孔径扩大。（3）冲孔 在坯料上冲出透孔或不透孔锻造工序。 双面冲孔 单面冲孔 （P23、图211、12） 用于锻造环套类零件和齿轮坯件轴孔冲制。（4）弯形 采用一定工模具，将锻件弯制成所需形状变形工序 自由弯形 成形弯形 （P23、图213） 适应于锻造吊钩，弯板、角尺等零件（5）切割 运用剁子将坯料切断或某些割开锻造工序 单面切割 双面切割 （P2324、图215） 用于切除锻件料头、分段、劈缝或切割成所需形状等。（6）错移 以坯料轴线为基准，将坯料一某些相对另一某些平移错开锻造工序。 用于锻造曲轴类零件（7）扭转 将坯料一某些相对另一某些绕其轴线旋转一定角度锻造工序。 用于锻造相错轴连杆类零件或扭曲类零件。2）辅助工序 是指协助基本工序操作时所采用某些工序办法。如压钳口、（锻造时由助手压制钳口位置避免打偏）压肩、钢锭倒棱等。3）精整工序 是以减少锻件锻件表面缺陷而进行工序。例如用整形模对锻件校正整形等。小结：作业布置：二、模锻模锻是使金属坯料在锻模模膛内一次或多次承受冲击力或压力作用，而被迫流动成形锻造办法。由于模膛对金属坯料流动限制，最后被锻成与模膛形状相符锻件。模锻重要特点：（见P10、共六点，逐条解析）模锻按使用设备不同分为锤上模锻和胎模锻两种。1锤上模锻定义：用专用模锻设备进行锻造办法。 锤上模锻所使用专用模锻设备有：模锻空气锤、螺旋压力机、平锻机、模锻水压力等。锤上模锻最大特点就是其锻模是紧固在锤头（或滑块）与砧座（或工作台）上，（见P11、图1.13）锤头沿导向性良好导轨运动，砧座普通与模锻设备机架连接成整体。锤上模锻所使用锻模较普通胎模更复杂、精密。（见P11、图1.14）锻模模膛分为：制坯模膛 完毕坯料拔长、滚挤、弯形。模锻模膛 完毕预缎和终锻。2胎模锻定义：在自由锻设备上使用可移动胎模具生产模锻件一种锻造办法。胎模锻所使用坯料必要先经自由锻制成粗坯，再在模锻中终锻成形。由于胎模可以移动，一台自由锻设备可用各种不同形状胎模锻造各种不同形状尺寸模锻件。因而，胎模锻既具备自由锻简朴、灵活特点又具备模锻能锻造形状复杂，尺寸精确锻件长处。合用于小批量生产中用自由锻成形困难，模锻又不经济复杂形状锻件锻造。1） 胎模锻特点：（见P11、共六点）逐条解析2）胎模分类：制坯整形模（摔模） 用于回转体轴类坯件制坯、整形、拔长、校正。成形模：扣模 用于非回转体杆料制坯、弯形或终锻成形（三棱条等） 套模 分为开式、（只有下模）闭式（由凸模凹模构成） 用于回转体齿轮坯件制坯成形。 合模 由上下模及导向装置（定位销）构成 用于形状复杂非回转体锻件成形。切边冲孔模 由冲头、垫环构成。用于切除坯件飞边或坯件冲孔。任务三 板料冲压板料冲压是指运用冲压设备使板料经分离或成形而得到制件加工办法。一、冲压设备最常用冲压设备有机械压力机和剪切机。 1、机械压力机（冲床） 2、剪切机 （剪扳机） 挂图解析其工作原理二、冲压基本工序1、分离工序：使板料一某些和另一某些分开工序。（涉及冲裁和切断）冲裁 运用冲模将板料以封闭轮廓与坯料分离一种冲压办法。 涉及落料和冲孔 落料是运用冲裁获取制件或坯料办法，其冲落某些为制件或坯料。 冲孔是将冲压坯内材料以封闭轮廓分离出来，得到带孔制件冲压办法， 其冲落某些为废料。冲裁时，板料变形过程分为三个阶段：（见P13、图1.16所示）（1）弹性变形阶段就是在凸模接触板料时，板料产生弹性压缩及弯曲变形。此时凹模上板料会向上翘起，凸凹模间隙越大，上翘现象会越严重。（冲裁效果也会越差）（2） 塑性变形阶段凸模继续压入，当材料应力达到屈服点时开始产生塑性变形。随着凸模压入深度增长，塑性变形限度愈大，此时，凸凹模刃口处材料硬化加剧，产生微裂状态。（3） 断裂分离阶段 刃口处上、下微裂纹在凸模继续施压下，向材料内部扩展并重叠，使板料被剪切分离。2、成形工序：使板料发生塑性变形，以获得规定形状工件工序。（涉及弯形和拉深）弯形 将板料在弯矩作用下弯成具备一定曲率和角度制件成形办法。弯形工艺特点：（P13）（1） 弯形时，坯料内侧受压缩，处在压应力状态，外侧受拉伸，处在拉应力状态。当外侧拉应力超过材料抗拉强度时，将产生弯裂现象。坯料越厚且弯形半径越小，坯料承受压缩和拉伸应力越大，坯料越容易弯裂。为防止坯料弯形时产生弯裂，应采用三个方面工艺办法：控制相对弯形半径r/t （即：弯形件内表面圆角半径与材料厚度比值）弯形半径愈小，弯形变形限度愈大，弯形件外侧愈易弯裂。为防止弯裂，普通规定弯曲模弯形半径要不不大于限定最小弯形半径rmin普通取（0.251）t （材料越厚相对弯形半径应大些，反之可小些；塑性好热轧板或经退火材料，弯形半径可小些；塑性差冷轧板弯形半径应大些。）对的截取弯形用板料裁料时，板料纤维方向与弯形时拉、压应力方向应尽量一致。即：板料弯形曲线应与板料纤维方向垂直或成450 （画图例解析）若弯曲线与纤维方向平行，则规定该处弯形半径应比正常值大一倍以上。例：2mm钢板正常最小弯形半径为2.5，若弯曲线与纤维方向平行，则其最小弯形半径应5凸模和凹模工作部位应设计合理圆角（普通按弯形半径合理设立）（2） 弯形后零件还容易产生回弹和偏移。回弹是指弯形时，当外力去除后，由于弹性变形回答，会使零件弯曲角增大，此现象称为回弹。（弯形零件回弹势必影响零件尺寸和形状精度。）为防止回弹影响弯形零件尺寸和形状精度，在设计模具时应考虑其曲率角度应比零件角度小一种回弹角。普通回弹角为0100 偏移是指坯料沿凹模圆角变形时，由于坯料受到不同摩擦阻力影响而产生向左或向右偏移现象。普通可运用零件上工艺孔进行压延定位，或运用压料装置进行限位消除偏移现象。（3）拉深 变形区在一拉一压应力状态作用下，使板料成形为空心件，而厚度基本不变加工办法。拉深工艺特点分析：（P13、14）拉深模与冲裁模不同，拉深模具备一定圆角而不是锋利刃口，且凸凹模之间单边间隙普通都稍不不大于板料厚度。（可保证板料拉深成形而不被剪切）拉深件容易产生起皱和拉裂缺陷拉裂普通发生在拉深件侧壁和底部过渡圆角处；起皱多发生在拉深件顶部环口法兰面。重要是由于拉深过程拉应力超过材料抗拉强度引起拉裂，或因法兰某些受切向压应力挤压作用引起波纹皱褶现象。 防止拉深件缺陷，应采用如下工艺办法：（见P14、共六点）对的选取拉深系数。（拉深系数是指拉深件直径与坯料直径比值）普通不应不大于0.50.8 塑性好坯料可取下限值。对于变形量大拉深件应采用多次拉深（防止一次拉深引起变形过大导致拉伤）合理设计凸凹模圆角半径。（钢制拉深件凹模取：r凹=10t (t为板料厚度) 凸模取凹模0.61倍圆角半径r凸=（0.61）r凹凸模与凹模之间应留有略不不大于板料厚度间歇。普通取 Z=（1.11.2）t拉深前应对模具进行润滑。以减少拉伸应力作用同步减少模具磨损。为防止拉深中浮现起皱现象，可通过设立压力圈办法解决。小结：作业布置：任务五 焊接焊接是指通过加热或加压或两者并用，并使用（或不使用）填充材料，使连接件达到原子间结合一种加工办法。焊接是一种不可拆永久性连接金属工艺办法，它不但可以连接各种同质金属，也可以连接不同质金属。由焊接办法连接组件称为焊件。焊接长处：（与其她金属连接办法（如铆接）比较，焊接具备如下长处）（1）可以节约材料和工时，减轻构造重量。（依照铆接与焊接方式解析）（2）焊接接头致密性好，可以制造密封容器，以及双金属构造件（可将不同金属焊合一起）（3）生产率高，便于机械化。自动化生产（如特种焊接：埋弧焊、电阻焊等）但是，由于焊接过程是局部加热与冷却过程，焊件容易产生焊接应力，形成变形及有关焊接缺陷，有些金属焊接，还规定有比较复杂工艺办法才干保证其焊接质量（例如铝金属 普通焊接工艺是不能保证其焊接质量）焊接应用：焊接在当代工业生产中有着广泛应用。如：船舶、化工容器、建筑构件、桥梁以及航空、航天、电子工业等领域都离不开焊接。焊接分类按焊接过程中被焊金属所处状态不同分为：熔焊 是将待焊处母材金属熔化以形成焊缝焊接办法。常用有：气焊 运用气体火焰作热源熔焊办法。电弧焊 运用电弧作热源熔焊办法。压焊 是焊接过程中必要对焊件施加压力（加热或不加热）以完毕焊接办法。如：电阻点焊、对焊、锻焊等。钎焊 采用比母材熔点低金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点温度，运用液态钎料浸润母材，填充接头间隙，并与母材互相扩散实现连接焊件办法。如：烙铁钎焊、火焰钎焊等。 本教材重要