机械制造技术第05次课-第二章

前次课回顾 第三节 模 锻 1、 模锻的特点与应用 2、 锤上模锻 锤上模锻的特点 模锻设备 锻模结构 模锻工艺规程的制订 第二节 自由锻 2、自由 锻工艺规程的制订 本次课内容 第四节 板料冲压 第三章 焊接 第一节 熔焊 1、板料冲压的特点和应用 2、板料冲压的基本工序 分离工序 变形工序 第五节 锻压件结 构工艺性 1、自由锻件的结构工艺性 2、模锻件的结构工艺性 3、板料冲压结构工艺性 1、焊条电弧焊的焊接过程 2、焊条电弧焊的冶金过程及特点 第三节 模锻 3、胎模锻 特点及应用 常用胎模 4、其它设备上的模锻 第三节 模锻 三、胎模锻 1、特点及应用 1)与自由锻相比，胎膜锻的特点： 尺寸精度高，形状准确，表面粗糙度好 敷料少，加工余量小，节约金属与切削加工量 组织致密，纤维分布合理 对工人技术水平要求不高，生产率高 2)与模锻相比，胎膜锻的特点： 模具不固定在锤头或砧铁上 胎膜制造简单，不需昂贵设备，成本低 工艺灵活，可局部成形，可用小设备锻大锻件 劳动强度大，精度低，生产效率低 3）应用： 适用于小型锻件的中、小批量生产。 在自由锻设备上使用可移动的 胎模生产锻件的工艺方法。 第三节 模锻 三、胎模锻 2、常用胎模 轴类锻件 的成形或精整，或 为合模锻造制坯 摔子 1 应用范围 简 图 名称 序号 非回转体 锻件的局部或整体成形 ，或为合模锻造制坯 扣模2 应用范围简 图名称序号弯曲类 锻 件的成形， 或为合模锻造制坯 弯模3应用范围简 图序号回转体类 锻件的成形 套模4应用范围简 图序号形状较复杂 的 非回转体 类锻件的终锻成形 合模5应用范围简 图序号在自由锻设备上使用可移动的 胎模生产锻件的工艺方法。 第三节 模锻 四、其它设备上的模锻 1、曲柄压力机上模锻 1) 结构与工作原理 2) 吨位： 2000120000) 曲柄压力机模锻的特点 设备结构封闭、刚性大， 滑块导向精度高，公差、余量、模锻斜度及圆角都较小。 金属变形在滑块一次行程中完成，金属变形量不易过大，可采用多模膛，逐步完成。 作用力为静压力，适合于对变形速率敏感的低塑性合金的成形。 具有顶出机构，锻件自动从模膛中顶出。 滑块行程和压力大小不能随意调节，不适于拔长、滚压等。 12、 345、 678910第三节 模锻 四、其它设备上的模锻 2、平锻机上模锻 1) 结构同曲柄压力机，但滑块作水平运动 2) 吨位： 50031500) 平锻机模锻特点 可加工长杆类零件。 有两个相互垂直的分模面，可锻两个方向上有凹槽的锻件。 可进行终锻、制坯，也可以进行局部镦粗、冲孔等工序。 生产效率高，每小时 400900件。 锻件尺寸精确，表面粗糙度好。 设备造价高，锻件成本高。 12356、 789151213 18、 19、 20 1617第三节 模锻 四、其它设备上的模锻 3、螺旋压力机上模锻 1) 种类： 液压 、电动 、摩擦压力机 2) 摩擦压力机工作原理 3) 摩擦压力机吨位：63010000) 摩擦压力机模锻特点： 兼有锤锻和曲柄压力机的特点。行程不固定，定具有压力与冲击力。 滑块运动速度低，变形慢，变形过程中再结晶可充分进行。 具有锻件顶出机构，可实现小或无模锻斜度锻件的生产。 不宜承受偏心载荷，一般只进行单模膛锻造。 123456780 一、板料冲压的特点和应用 第四节 板料冲压 1、板料冲压的特点 2、板料冲压的应用 生产效率高。 冲压件质量好，强度高。 节约材料、燃料和能源。 板料冲压： 金属板料在冲模之间产生分离或变形的加工方法。 冷冲压与热冲压： 板料冲压一般在冷态下进行，板厚大于 810热冲压 设备： 剪板机、冲床 大批量或多品种小批量生产 二、板料冲压的基本工序 分离工序 是使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序如剪切、冲裁（冲孔、落料）等。 1、分离工序 第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 1、分离工序 剪切： 剪切是使板料沿 不封闭轮廓 进行分离的工序 冲裁： 冲裁是使板料沿 封闭轮廓 进行分离的工序 1）落料： 被分离的部分是 成品，周边是废料。 2）冲孔： 被分离的部分是废 料，周边是成品。 1）冲裁变形过程 A. 弹性变形阶段 B. 塑性变形阶段 应力达到屈服极限，产生塑性变形 加工硬化促使材料出现微裂纹，塑性变形结束。 C. 断裂分离阶段 随着凸模继续压入，上下微裂纹向内扩展，相遇重合后，材料被剪断分离。 上微裂纹 下微裂纹 凸模 凹模 第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 1、分离工序 2）凸、凹模间隙 A. 间隙对冲裁件断面质量、模具寿命等因素影响大。 B. 间隙大小的经验公式： c = C. 冲孔时，凸模外径 孔公差范围内的最大尺寸； 落料时，凹模内径 落料件公差范围内的最小尺寸 材料 软钢、黄铜、紫铜 中硬钢 硬钢 极硬钢 m 1/20 1/16 1/14 1/12 1/10 3）冲裁力的计算 A. 冲裁力是选择设备吨位，检验模具强度的重要依据。 B. 冲裁力计算公式： P = K L t 第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 2、变形工序 坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序。 1) 拉深 (1)利用模具使平板毛坯变成开口空心零件的工序。 (2)拉深过程： 毛坯的环形部分在切向压应力和径向拉应力作用下，其圆周方向产生压缩变形，径向伸长，形成直壁； 直壁与底部之间的过渡圆角被拉得最薄，易破裂； 筒形的口部边缘厚度有所增大； 底部一般不变形，只传递拉应力。 第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 2、变形工序 1) 拉深 (3) 拉深系数 m 拉深件直径 0的比值称为拉深系数。 一般 拉深系数一般在 拉深系数过小，可采用多次拉深，逐步成形。 总拉深系数 m = 四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 2、变形工序 1) 拉深 (4)拉深件的缺陷及防治 A. 拉裂： 凸、凹模圆角半径不能太小。 凸、凹模间隙要合适： ( t 拉深系数不能太小。 板料与模具涂有润滑油。 B. 起皱： 凸、凹模的圆角半径及间隙尺寸过大，易起皱。 坯料的相对厚度（ t/小，易起皱。 拉深系数 起皱。 防止措施：采用压边圈。 10t ( 1)第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 2、变形工序 弯曲是坯料的一部分相对于另一部分弯曲成一定角度的工序。 2) 弯曲 (1)最小弯曲半径 弯曲时，内层受压，外层受拉 最小弯曲半径 =（ ） t 弯曲线与材料纤维方向垂直或塑性好的材料易获得小的最小弯曲半径 (2)弹复角 弹复角一般为 010。 设计弯曲模时，应使模具角度减小一个弹复角。 第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 2、变形工序 在工件的内孔或外缘获得凸缘的一种工序。 3) 翻边 (1) 内孔翻边系数 边前后孔径之比。 K0= (2) 若孔翻边高度很高，可先拉深，再冲孔，再翻边。 4) 成形 (1) 成形的分类 (按成形面积分 )： A. 局部成形：如压筋条、凹坑、花纹等 B. 整体成形：摩托车、自行车挡泥板等 C. 大曲面成形：汽车车身的外罩板等 利用局部变形使金属坯料或半成品改变形状的工序。 第四节 板料冲压 二、板料冲压的基本工序 2、变形工序 4) 成形 (2) 成形的分类 (按冲头结构分 )： A. 刚模成形：用整体模或分瓣模使坯料成形。 B. 软模成形：用软模（液、气、橡胶、聚氨酯等）代替刚性的分瓣模成形。 整体刚性模成形 分瓣凸模 芯子 毛坯 分瓣刚性模成形 传力块 凹模 毛坯 冲头 外套 第五节 锻压件结构工艺性 一、自由锻件的结构工艺性 2尽量避免锥体和斜面结构。 1形状力求简单 合理结构 不合理结构 工艺要求 4避免椭圆形、工字形或其他非规则形状截面及弧线、曲线形表面。 3锻件上应避免产生空间曲线。 6复杂件或横截面急剧变化的锻件，应设计成简单件构成的组合体，分别锻出后，采用机械连接或焊接方式进行组合。 5避免加强筋和凸台等结构，用小孔或凹槽代替，然后进行切削加工。 合理结构不合理结构第五节 锻压件结构工艺性 二、模锻件的结构工艺性 1、具有合理的分模面。 2、与锤击方向平行的非加工面应设计出模锻斜度。设计模锻圆角 3、零件力求外形简单、平直、对称。尽力避免零件截面差别过大、薄壁、高筋、凸起等。 4、尽量避免深孔、多孔结构。 5、复杂模锻件采用锻焊结构。 第五节 锻压件结构工艺性 三、板料冲压结构工艺性 1、冲裁件的结构工艺性 1) 形状尽量简单、对称，尽可能采用圆形、矩形等规则形状，并尽可能以剪切代替落料 2) 避免过长的悬臂与狭槽。 3) 尽可能采用圆角过渡。 4) 孔径、孔间距、孔边距不宜过小（ t ）。 5) 形状有利于合理排样，提高材料的利用率。 剪切代替落料 b2t Rt t t t t t 90 t 无搭边排样 第五节 锻压件结构工艺性 三、板料冲压结构工艺性 2、弯曲件的结构工艺性 1) 形状应尽量对称，弯曲半径应大于最小弯曲半径。 2) 弯曲边长 hR+3t 3) 应避免在尺寸突变处弯曲。 4) 弯曲线应与纤维方向垂直。 3、拉深件的结构工艺性 1) 形状应简单、对称，且不宜太高。 2) 避免尖角形状，圆弧半径不宜过小。 第三章 焊接 焊接的定义 焊接是用加热或 /和加压等手段，借助于金属原子的结合与扩散作用，使分离的金属材料牢固地、永久性地连接起来的一种工艺方法。 焊接的特点 可将零件化大为小、化复杂为简单的办法来准备坯料。 采用铸 以制造大型零部件。 可制成双金属结构，如复合层容器等 焊接的分类 熔焊 压焊 钎焊 第一节 熔焊 熔焊 是将焊件连接部位局部加热至熔化状态，冷却凝固后形成一体的焊接方法。 熔焊种类： 焊条电弧焊 埋弧焊 气体保护焊等 一、焊条电弧焊的焊接过程 焊条电弧焊 是利用电弧产生的热量来熔化母材和焊条的一种手工操作的焊接方法。 1) 电弧的温度及热量分布 阴极区 占总电弧热量的 36%，用钢焊条焊接钢材时，其温度约 2400K。 阳极区 占 43%， 2600K。 弧柱 仅占 21%，中心温度高达5000 8000K。 电弧： 焊条与工件间的气体介质长时间而有力的放电现象，即在局部气体介质中有大量电子流通过的导电现象。 1、焊接电弧 2) 电弧的极性 焊条电弧焊可采用交流和直流两种焊接电源。用直流电源焊接时，有两种接线方法： 正接 当焊件接正极，焊条接负极时，称为正接。一般用于厚板的焊接。 反接 当焊件接负极，焊条接正极时，称为反接。一般用于薄板、铸铁及有色金属等焊件的焊接。 当使用交流电时，由于极性的交替变化，焊条与工件间的温度和热量分布基本相同（ 2500K），无正反接，电弧的稳定性比直流的差。 第一节 熔焊 一、焊条电弧焊的焊接过程 1、焊接电弧 第一节 熔焊 一、焊条电弧焊的焊接过程 1) 焊条电弧焊的装置 2) 焊接过程 2、焊条电弧焊的焊接过程 液态熔 渣第一节 熔焊 二、焊条电弧焊的冶金过程及特点 焊接过程中，熔化金属、熔渣和气体间发生一系列 冶金反应 空气和杂质在高温下分解成原子状态的氧、氮、氢。 氧 使金属氧化而被烧损，残留的氧化物影响焊缝质量，生成的 氮 大量溶解在高温的熔池中，形成 加焊缝的脆性；冷却时析出的氮气来不及逸出而形成气孔。 氢 大量溶解在高温的熔池中，冷却时析出的氢气来不及逸出而形成气孔，产生 “ 白点 ” ，引起氢脆。 熔渣中的 S、 们与铁形成低熔点的共晶体而存留于晶界上，加大了热脆和冷脆的可能性。 1、冶金过程 第一节 熔焊 二、焊条电弧焊的冶金过程及特点 2、冶金特点 冶金温度太高，导致金属元素蒸发，气体呈原子状态而异常活泼，从而引起金属烧损或形成有害物质。 熔池凝固时间短（ 10秒），化学反应难于达到平衡状态，成分不均匀；气体和杂质来不及浮出而产生气孔和夹渣。 3、保证焊缝质量的措施 焊前认真清理焊件和焊丝表面上杂质及烘干焊接材料等。 对焊接区进行保护，限制空气侵入。如气体保护焊等。 采用