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铸造,铸造定义;最适合制造内腔形状复杂零件的方法是铸造。铸造性能：1.合金流动性（不同合金，不同成分，不同结晶温度范围，共晶成份（铸铁的流动性比铸钢好）；2.浇注温度（浇温过高：）；3.铸型条件；凝固收缩：铸造合金从浇注温度冷却到室温收缩三个阶段：液；凝；固。铸造金属的凝固方式(糊状凝固；中间凝固；逐层凝固)及可选择的凝固原则（同时凝固和顺序凝固）顺序凝固-冒口-缩孔同时凝固-冷铁-应力影响铸铁石墨化的因素：化学成分；冷却速度。铸造应力：热应力/机械应力铸铁生产：铸铁分类-牌号-石墨形态分型面原则：起模；精度控制；充型；砂芯活块少。铸件的结构工艺性,型砂,型砂主要由原砂、粘结剂和水等组成应具备透气性强度耐火性退让性等基本性能。,垮砂、气孔、粘砂、裂纹？,浇注条件对充型能力的影响,浇注条件,浇注温度,充型压力,浇注系统,浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。,液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大,充型能力越强。,浇注系统的结构越复杂，则流动阻力越大，充型能力越差。,2.1.2.3铸型条件对充型能力的影响,铸型蓄热系数:即从金属中吸取热量并储存的能力,铸型温度(不能过高),铸型的发气和透气能力：铸型发气能力过强，透气能力又差时，若浇铸速度太快，则型腔中的气体压力增大，充型能力减弱。,是铸件让远离冒口的地方先凝固靠近冒口的地方次凝固最后才是冒口本身凝固现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去,原则：定向凝固原则,合理布置内浇道及确定浇铸工艺。,方法,合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施。,A等温线法,B内切圆法,判断缩孔出现的方法,消除缩孔和缩松的方法,解决缩孔的方法：定向凝固,冒口储存补缩用金属液的空腔。定向凝固铸件按照一定的次序逐渐凝固。,热应力的消除方法,铸件的结构：铸件各部分能自由收缩工艺方面：采用同时凝固原则时效处理：人工时效；自然时效,铸件的结构尽可能对称铸件的壁厚尽可能均匀,同时凝固整个铸件几乎同时凝固。在厚大部位安放冷铁。,灰口铸铁,灰铸铁：石墨呈片状球墨铸铁：石墨呈球状可锻铸铁：石墨呈团絮状蠕墨铸铁：石墨呈蠕虫状,可以看成是在钢的基体上分布着不同形态的石墨。而石墨的形态、大小和分布直接影响着铸铁的性能根据铸铁中石墨形态的不同，灰口铸铁可以分为：,石墨片越圆整、越细小、分布越均匀对基体割裂作用越小。,KHT350-04？,定性地绘出图示法兰盘的铸造工艺图。要求在答题纸上绘出零件图，再在零件图上表示出浇注位置及分型面、加工余量、拔模斜度、型芯轮廓及不铸出孔。（5分）,注意：1、分型面和浇注位置的选择；表示方法；2、加工余量：凡标注了加工符号的面都要有加工余量；不注出孔的画法；3、拔模斜度：上、下模的拔模斜度朝向分型面；4、型芯：型芯和加工余量；芯头的画法。,分型面的选取至关重要,衬套的零件图、铸造工艺图、铸件图,铸造工艺图实例,(a),(b),a)改进前；b)改进后,去掉凸台，避免活块减少型芯的数量，避免不必要的型芯分型面上不得有圆弧，防挖砂,凸台,型芯,分型面为曲面，需挖砂造型,材料HT200，如何生产？,调速套筒大批量生产，材料QT800-2？,内腔设计少用芯，安芯排气与清理，事先考虑想仔细,凸肋设计避活块,压力加工,金属可锻性：塑性；变形抗力；影响因素。加工硬化，回复、再结晶；冷变形、热变形（再结晶温度以上）；纤维组织：各向异性；切应力垂直；正应力同向；轮廓分布。锻件工艺设计：敷料；加工余量；公差等。自由锻造结构工艺性模锻：飞边槽、冲孔连皮、模膛（制坯、预锻、终锻）板料冲压：两大类（分离和变形），冲裁（落料和冲孔）。拉深缺陷及其防止：拉穿-凸凹模圆角和间隙，拉深系数，润滑起邹-压边圈拉深系数：0.5-0.8，数值小变形大，塑性差取大值,液态模锻造是一种介于铸造和锻压之间的加工方法。,自由锻只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量锻件的方法。坯料在两砧间变形时，沿变形方向可以自由流动。生产大型锻件的唯一方法,具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性能不相同。顺纤维方向的力学性能比横纤维方向的好。分析：采用棒料直接经切削加工制造螺钉采用同样棒料经局部镦粗方法制造螺钉纤维组织的利用原则使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断；使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。纤维组织的稳定性高，不能用热处理方法加以消除，只能通过塑性加工使金属变形，才能改变其方向和形状。,锻模模膛及其功用,预锻模膛预锻模膛的作用是：使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，终锻时金属容易充满终锻模膛。同时减少了终锻模膛的磨损，以延长锻模的使用寿命。预锻模膛和终锻模膛的区别是前者的圆角和斜度较大，没有飞边槽。,终锻模膛终锻模膛的作用是：是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量取1.5%。沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。,带有冲孔连皮及飞边的模锻件1-飞边；2-分模面；3-冲孔连皮4-锻件,伞齿轮大批量生产，材料45#？,落料及冲孔(板料冲裁)落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品。,冲孔,落料,垫片大批量生产，材料Q235？,落料凹模和冲孔凸模尺寸,落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。落料件的光面是因凹模刃口挤切材料产生的。,冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。冲孔的光面是凸模刃口挤切材料产生的。,冲孔,落料,间隙取在凸上,间隙取在凹上,拉深中常见的废品及防止措施拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。防止“拉裂”的措施有：正确选择拉伸系数拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用m表示，即m=d/D。拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。,拉深废品,如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺。第一次拉深系数m1=d1/D第二次拉深系数m2=d2/d1第几次拉深系数mn=dn/dn-1总的拉深系数m=m1m2mn,多次拉深时圆筒直径的变化,板料拉深时，拉深系数越大，表示变形程度?,合理设计拉深模工作零件凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹=10s，而r凸=（0.61）r凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。凸凹模间隙。一般取Z=(1.11.2)s。注意润滑拉深过程中另一种常见缺陷是起皱。可采用设置压边圈的方法解决，也可以通过增加毛坯的相对厚度或拉深系数的途径来解决。,有压边圈的拉深,起皱拉深件,例题：已知坯料直径D=100mm，工件直径d=20mm，求拉深次数及工艺。（材料为塑性好的低碳钢）,解：m=d/D=20/100=0.20.5不能一次拉深成形，须多次拉深。,m1=d1/D=50/100=0.5m2=d2/d1=30/50=0.6m3=d3/d2=20/30=0.66,因为每拉深一次，材料便产生加工硬化，所以必须使m3m2m1，且超过12次拉深后，应安排工序间的退火处理。,M总=m1m2m3=0.2,一般没有特殊说明按低碳钢处理,2019/11/18,25,可编辑,自由锻件的结构工艺性,避免锥体和斜面结构,几何体间的交接处不应形成空间曲线,改成平面与圆柱、平面与平面,锻件的结构工艺性,自由锻件的结构工艺性,自由锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面,截面变化大的锻件，采用组合连接,焊接,焊接方法分类：熔化焊，压力焊（电阻焊：点；缝；对），钎焊（软；硬）及其细分；手工电弧焊、钎焊、缝焊、埋弧自动焊、氩弧焊、电渣焊等适焊对象。电弧焊采用直流焊机焊接时正负接法及应用焊条分类（酸；碱）；焊条组成（焊芯；药皮）及其作用。熔池保护：气（氩气，CO2）；渣（埋弧）；渣气（手弧）焊接接头组织和性能：详见教材；焊缝区、熔合区、热影响区？；组织及其性能。金属材料的焊接性焊缝的合理布置及焊接顺序：T接；先自由后约束结构工艺性及其实例防止和减少焊接变形的工艺措施?,电焊条的组成及作用组成：焊芯和药皮作用：焊芯填充金属药皮稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。药皮必须含有造气剂和造渣剂。药皮中还应含有稳弧剂和合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂等。,焊条的种类和编号种类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。编号：以结构钢焊条为例：422其中：结构钢焊条42焊缝金属抗拉强度大于等于420MPa2药皮类型（钛钙型）和电源种类（交直流）5077低氢，直流,摩擦焊的工艺过程原理摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速顶锻，完成焊接的一种压焊方法。摩擦焊具有以下优点：接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的1%左右。适于焊接异种钢和异种金属，如碳素结构钢-高速钢、铜-不锈钢、铝-铜、铝-钢等。,典型焊件的工艺设计压力容器结构名称：中压容器材料：16MnA板厚：筒身12mm封头14mm入孔圈20mm管接头7mm生产数量：小批量生产,中压容器外形图,如何制备？,焊缝分散布置的设计,焊缝对称布置的设计,焊缝避开最大应力集中位置的设计,焊缝远离机械加工表面的的设计,焊缝的布置,焊缝位置便于手弧焊的设计,便于自动焊的设计,便于点焊及缝隙焊的设计,焊缝的布置,焊缝布置应尽量分散,由多块小板焊接拼装成大板材，焊缝合理布置,焊缝密集或交叉，会造成金属过热，加大热影响区，使组织恶化,合理焊缝布置,切削加工,切削运动：各种加工方法主运动和进给运动切削用量三要素：切削速度；进给量；切削深度（背吃刀量）刀具材料及结构刀具材料应具备的基本性能：硬度、耐磨性、耐热性，足够的强度和韧性，良好的工艺性能刀具几何参数及选用（实验）前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角（测量；角度对加工及分力的影响）。积削瘤：对粗加工有利，对精加工不利，中速形成。材料的切削加工性和相对切削加工性磨：（切削、刻划和滑擦三种作用的综合）不能磨有色金属外圆、平面、孔的加工方法及其选择切削加工的结构工艺性,在基面(Pr)：主偏角r主切削刃与进给方向间的夹角影响切削层的形状，切削刃的工作长度和单位切削刃上的负荷。减少r，主切削刃单位长度上的负荷减少，刀具磨损小，耐用。45、60、75、90。影响径向车削分力大小。副偏角r副切削刃与进给方向间的夹角影响已加工表面的粗糙度和刀尖强度，减少r，减少表面的粗糙度的数值，还可提高刀具强度。过小，会使副切削刃与已加工面的摩擦增加，引起震动，降低表面质量。515。粗加工取较大值。,副偏角对残留面积的影响,金属材料的切削加工性：切削加工性是指材料切削加工的难易程度。切削加工性衡量指标:一定刀具耐用度下的切削速度vT：即刀具耐用度为T(min)时切削某种材料所允许的切削速度。相对加工性Kr：即各种材料的V60与45钢（正火）的V60之比值（后者的V60作为比较的基准，(V60)j）Kr=V60/(V60)j凡Kr1的材料，其加工性比45号钢好；反之较差。,砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦三种作用的综合磨粒在高速、高压和高温作用下，将逐渐磨损而变得圆钝切削能力下降作用磨粒上的力不断增加磨粒破碎新的较锋利的棱角自锐性：砂轮的这种自行推陈出新、保持自身锋锐的性能切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞砂轮失去外形精度砂轮磨削一段时间后需要对砂轮进行修整,镗孔,3)镗削工艺特点,a.适应性广b.不仅可以保证单个孔的尺寸精度和形状,而且可以保证孔与孔之间的相互位置精度c.广泛用于单件，小批量生产中的孔或孔系的加工d.生产率低,对于直径较大的孔（一般D80100mm）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。,车床镗孔镗床镗孔,车床镗孔a)镗通孔；b)镗不通孔；c)镗槽；d)镗内凹槽,切屑的种类,a)带状切屑,b)节状切屑,c)崩碎切屑,用大前角的刀具，较高的切削速度和小的进给量切削塑性材料时，易得到带状切屑,带状切屑,切削过程平稳，切削力变化小，工件表面光洁;必须采取断屑措施,节状切屑,低的切削速度和较大的进给量加工中等硬度的钢材时产生,由于切削力波动较大，工件表面粗糙,崩碎切屑,切削层金属发生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩裂。工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和进给量越大，越易产生此类切屑,刀尖容易磨损，容易产生振动，影响表面质量,减少换刀次数和内孔沟槽的加工,改进前,改进后,统一零件形状,同类结构参数尽量统一,改进前：加工退刀槽、过渡圆弧、锥面和键槽时需要多把刀具，并增加了换刀和对刀次数。改进后：即可减少刀具的种类，又可节省换刀和对刀等的辅助时间。,留有足够的退刀槽、空刀槽和越程