机械制造基础 复习一.ppt

1.铸件的温度场,在合金凝固和冷却的某瞬间，铸件横断面上的温度分布曲线。 、为等温线。,2.铸件的凝固区 凝固区S对铸件质量影响较大。 合金的结晶温度 温度梯度,一、铸件的凝固,题一、金属的液态成型基础（5分）P.2,(1)逐层凝固,(2)糊状凝固,(3)中间凝固大多数合金的凝固方式,液,3.铸件的凝固方式,使合金具有具有良好的充型能力和补缩条件。,凝固层将固相区与金属液分开，充型能力和补缩条件变差,调整凝固方式的措施 ：,（1）选择倾向于逐层凝固的合金,合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。灰铸铁、 硅铝合金等为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。,（2）加大温度梯度,在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其凝固区相应由宽变窄。 如采用金属型铸造等。,一、铸件壁厚的设计,1 合理设计铸件壁厚,1）铸件的最小壁厚,题二、砂型铸件的结构工艺性（2分）共15分 P.24,2）铸件的临界壁厚,在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。,在砂型铸造条件下，临界壁厚3最小壁厚,3）铸件截面形状,在一定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸件最小壁厚。,2 铸件壁厚应均匀、避免厚大截面,二、铸件壁的连接,1 铸件的结构圆角,2 避免锐角连接,3 厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡,4 减缓筋、辐收缩的阻碍,三、铸件外形的设计,1 避免外部侧凹、凸起；,2 分型面应尽量为平直面；,上,中,中,下,上,下,3 凸台、筋条的设计应便于起模。,四、铸件内腔的设计,1 应尽量减少型芯的数量，避免不必要的型芯。,芯撑,2 便于型芯的固定、排气和清理。,五、铸件结构设计应考虑的其它问题,1 铸造方法,2 组合铸件的设计,四、自由锻件结构工艺性,1. 避免斜面和锥度,2. 避免曲面相交,3. 避免加强筋和凸台,4. 采用组合工艺,题二、锻件的结构工艺性（2分） P.92/101,（五）模锻件结构工艺性,1. 易于从锻模中取出锻件；,2. 零件的外形应力求简单、对称、平直；,3. 避免薄壁、高筋、凸起等结构；,4. 避免设计深孔、多孔结构；,5. 采用锻焊组合工艺。,二、胎模锻造,利用自由锻设备在活动模具上生产模锻件的方法。,1. 扣模,2. 筒模,3. 合模,1. 冲压方法对结构工艺性的要求,1）对冲裁件的要求, 冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用；, 应避免细长槽和细长臂结构；,题二、冲压件的结构工艺性（4分）P.109, 冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角。,冲裁件最小圆角半径, 冲裁件孔的尺寸,2）对弯曲件的要求, 弯曲件的形状应力求简单、对称，并考虑材料纤维方向；, 弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径；, 弯曲高度H2t。, 带孔件的弯曲：,3）对拉深件的要求, 弯曲件的形状应力求简单、对称，并不宜太高；, 拉深件的圆角半径应满足：rdt、R 2t；,2. 改进结构可简化工艺及节省材料,1）采用冲焊结构,2）采用冲口工艺,3）尽量简化冲压件的结构,1 焊接结构材料的选择,1. 优先选用低碳钢和低强度低合金钢；,2. 对于重要件应有先选用镇静钢；,3. 尽量选用同一牌号的材料；,4. 材料的厚度最好相等；,5. 尽量选用型材。,2 焊接方法的选择,焊接方法的选择应充分考虑材料的焊接性、焊 件厚度、焊缝长短、生产批量及焊接质量等因素。,题二、焊接件的结构工艺性（1分）P.184,3 接头工艺设计,一、接头形式的设计,1.对接接头,2.搭接接头,3.角接接头,4. T字接接头,对接接头, 接头受力简单、均匀，应力集中较小， 强度较高，优先选用,搭接接头, 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重， 易产生焊接缺陷。,二、坡口形式的设计,不同厚度的工件焊接时：,三、焊缝的布置,1. 焊缝应避免密集交叉,2. 焊缝应对称分布,3. 焊缝应避开应力集中处和最大应力处,4. 焊缝应远离机械加工表面,5. 焊缝的布置应便于焊接操作,4.零件的结构工艺性的几方面要求: 1）加工表面的几何形状应尽量简单,尽可能布置在同一平面上或同一轴线上。 2）由相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工出来。 3）尽可能减少加工表面的数量和面积，合理地规定零件的精度和表面粗糙度，以利于减少切削加工量。,题二、切削加工、装配结构工艺性（6分）P.130,4）应力求零件的某些结构尺寸标准化，以便 于采用标准刀具和通用量具，降低生产成本。 5）零件应便于安装，定位准确，夹紧可靠； 便于加工，易于测量；便于装配和拆卸。 6）零件结构应与先进的加工工艺方法相适应。 7）零件应具有足够的刚性，能承受切削力和 夹紧力，以便于提高切削用量，提高生产率。,3结构工艺性是相对概念 随着科学技术的进步，新材料、新设备、新工 艺的应用，产品结构工艺性好坏的概念也在变 化，如过去认为工艺性差的零件结构，现在在数 控机床和加工中心上已不难加工。,1）分模面的选择,分模面应选在锻件的最大截面处；,分模面的选择应使模膛浅而对称；,分模面的选择应使锻件上所加敷料最少；,分模面应最好是平直面。,题三1.确定锤上模锻的分模面（5分）共15分P.97,（二）变形工序,使坯料的一部分相对一部分产生位移而不被破坏的工序。,（拉深、弯曲、翻边、成形等）,题三2.确定冲压变形工艺（5分）共15分 p.120,1 . 拉深,使坯料在凸模的作用下压入凹模， 获得空心体零件的冲压工序。,1）拉深变形过程,2）拉深废品, 拉裂（拉穿）, 起皱,3）拉深模设计及工艺特点, 凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角；,r凹=10t r凸=（0.6-1）r凹, 凸凹模间隙要合理,Z =（1.1-1.2）t,Z 单边间隙, 控制拉深系数（m）,m = d/D =（0.5-0.8）,D=100,d=20；h=42,d1=55,d2=32,32/55=0.58,d3=20,20/32=0.628, 设置压边圈, 涂润滑油,2. 弯曲,将平直板料弯成一定的 角度或圆弧的工序。,1）弯曲的变形特点, 变形区域主要在圆角部位；, 外层金属受拉应力，内层金属受压应力。,2）弯曲缺陷,弯裂,3）弯曲工艺特点,弯曲半径 rrmin=（0.25-1）t ；, 毛刺应位于内侧；, 弯曲线应尽量与坯料纤维方向垂直；, “回弹”问题,a）设计补偿角,b）对工件进行退火,c）设计加强筋,3. 翻边、成形,1）翻边,在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。,2）成形,包括：起伏、胀形、压印等,三、冲模的分类及结构,1. 简单冲模,2. 连续冲模,3. 复合冲模,冲床在一次行程中只完成一个冲压工序。,冲床在一次行程中在不同的工位同时只完成两个以上的 冲压工序。,冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压 工序。,4 典型工艺设计实例,题三3改进油罐焊缝布置（5分）共15分p.185,4 典型工艺设计实例,一、焊条电弧焊,特点,(1)设备简单、应用灵活方便。,(2)劳动条件差、生产率低、质量不稳定。,焊接过程,引弧,熔化焊,题四1常用焊接方法的质量和经济性（5分） 2选择合适的焊接方法（5分）共15分,1. 焊条,焊条芯,药皮,焊缝的填充材料 填充焊缝,电极传导电流 导电,机械保护的作用,冶金的作用,稳定电弧的作用,药皮的种类：,氧化钛型；氧化钛钙型； 钛铁矿型；氧化钛型；纤维素型；,低氢钾型；低氢钠型； 石墨型；盐基型。,(1)组成 和作用,（2）焊条的种类,结构钢焊条J； 钼和铬耐热钢焊条R； 低温钢焊条W； 不锈钢焊条A； 堆焊焊条D； 铸铁焊条Z； 镍及镍合金焊条Ni ； 铜及铜合金焊条T； 铝及铝合金焊条L； 特殊用途焊条TS,在熔渣中以酸性氧化物为主 （TiO2、SiO2、Fe2O3）,在熔渣中以碱性氧化物为主 （K2O、Na2O、CaO、MnO）,2.焊条的选用,1. 根据被焊工件的强度选用,2. 根据被焊工件的化学成分选用,3. 根据被焊工件工作条件和结构选用,4. 根据实际生产状况选用,二、埋弧自动焊,焊接电源,控制箱,焊接小车,焊接热源：电弧热,溶池保护：焊剂（气、渣）,1. 埋弧自动焊设备及焊接过程,2. 埋弧自动焊工艺,1）焊前准备,2)采取防漏措施,双面焊；手工电弧焊封底；焊剂垫；采用锁底坡口；水冷铜垫板。,板厚在2025mm以下的工件可不开坡口；但在实际生产中， 板厚在1422mm应开Y型坡口，半厚在2250mm，可开 双Y型坡口或U型坡口。,3)要有引弧板和引出板,环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a；（a=2040mm）。直径小于250mm一般不采用埋弧焊。,3. 埋弧自动焊工艺特点,1）生产率高（手弧焊的510倍）,2）焊接质量高且稳定。,3）节约金属材料、生产成本低。,4）劳动条件好。,5）只能在水平位置焊接。,应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的环形焊缝焊接。,如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。,三、气体保护焊,1 . 氩弧焊,利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。,焊接热源：电弧热,保护介质：Ar,Ar,不与金属发生化学反应不产生夹渣缺陷,不溶解于液体金属中不产生气孔缺陷,比重大于空气（25%）,“阴极破碎”作用,1）熔化极氩弧焊,25mm以下的工件,2）非熔化极氩弧焊,适于6mm以下工件的焊接,3）氩弧焊的特点及应用, 机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观， 焊接质量优良。, 电弧燃烧稳定，飞溅小。, 焊接热影响区和变形小。, 可进行全位置焊接。, 氩气昂贵，设备造价高。,应用：,适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。,适用所有金属材料的焊接。,以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。,焊接热源：电弧热,保护介质：CO2,CO2, 与金属发生化学反应产生夹渣缺陷, 溶解于液体金属中产生 CO 气孔缺陷, 比重大于空气（25%）, 氧化严重；, 气孔倾向大（CO）；, 飞溅严重。,1) 存在问题,2 . CO2气体保护焊, 生产率高（是手弧焊的13倍）。, 成本低（是手弧焊的40%） 。, 焊接热影响区和变形小。, 可进行全位置焊接。, 飞溅严重，焊缝成形差。,应用：,适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。,目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。,2）CO2气体保护焊的特点及应用,压力焊,五、电阻焊,通过加压、或同时加热加压，使焊件产生塑性变形， 并经再结晶和扩散作用，实现连接的焊接方法。,1. 点焊,工艺参数,电极压力,焊接电流,通电时间,适中,对组合焊件经电极加压，利用电流通过焊接接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，实现焊接。,焊点距离,太近分流现象严重,太远强度不够,应用：4mm以下的薄板搭接。,点 焊,缝 焊,2 . 缝焊,应用：3mm以下的薄板搭接。,如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。,3 . 对焊,主要用于棒料的对接。,1）电阻对焊,应用：用于断面简单，直径（或边长）小于20mm或强度要求不太高的工件。,2）闪光对焊,应用：用于重要工件的焊接。可焊相同金属， 也可焊异种金属（铝钢、铝铜等）。 工件直径0.01mm200mm。,六、摩擦焊,1 . 摩擦焊焊接过程,2 . 摩擦焊接头型式,3. 特点及应用, 质量稳定；, 不需填充金属及焊剂；, 生产率高，易实现自动化。,应用：适用于黑色金属、有色金属； 也适用于特种材料、异种材料焊接。,摩 擦 焊,七、钎焊,是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。,种类,1. 软钎焊,2. 硬钎焊,钎料的熔点在450 以下。,接头强度低，一般为60190MPa，工作温度低于100 ,钎料的熔点在450 以上。,接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。,钎料的作用, 连接, 填充,钎料的种类, 软钎料：, 硬钎料：,锡铝合金（焊锡）,铝基、铜基、银