冷加工的知识点.docx

冷加工部分1. 加工法概観加工法種類a) 加工時温度i. 熱間加工、常温加工b) 加工物形状変化i. 除去加工1. 工具素材相対運動転写2. 熱的、蒸発利用3. 化学的溶解、分子的分解ii. 変形加工iii. 付加加工加工法選択根拠 加工可能 加工精度表面品質許容範囲内 加工精度：形状、寸法、位置 表面品質：仕上面粗、加工変質層 高率、 資源消費少 環境対悪影響 2. 金属切削加工基礎切削加工 切削工具，工作物不要部分切形除去()作業，工作物所望()形状()、寸法表面仕上与用。 切削加工種類 機械加工(机械加工)： 旋削、削、平削、研削、穴明 手仕上(钳工作业)：切削加工特徴（切削加工長所欠点）長所 材料切削加工。 形状切削加工作。 高能率荒加工高精度仕上加工，目的応各加工。 生産数量多少応，汎用機自動盤各種工作機械使，高能率加工。 切削消費他加工法比小。欠点 切出。 刃物介工作物力加 有害弾性変形。 切削消費90%以上熱変，温升 有害熱変形。 加工変質層（）作。工作機械 主金属工作物切削、研削、又電気他利用不要部取除、所用形状作上機械。工作機械運動（切削運動、送運動） 切削運動： 刃物切刃工作物削動運動 工具（又被削材）回転運動（又直線運動） 送運動： 新切削面切刃次移動運動 切削条件 3要素：切削速度、送量、切込量切削速度切込量計算切削工具(刃物)材料要求条件 被削材硬 性大 耐磨耗性（）高 高温硬低下 成形性（） 安価 刃物材料名称 炭素工具鋼T10A 合金工具鋼 9SiCr 高速度鋼 W18Cr4V 超硬合金 K01(YG3) K類(YG類)、 P類( YT類) 、M類(YW類) 超硬材料 、立方化硼素 工具 各部名称 1点(刃先) 、 2線(主切刃、副切刃)、三面(面、主逃面副逃面) 座標平面 基面Pr、切削面Ps 、主断面P0定義角度(5個)表方(作业题) 角、横逃角 、横切刃角、前切刃角、切刃倾角切削抵抗工具工作物切削時，工作物工具働抵抗切削抵抗(utting orce) 言。切削抵抗分力 主分力(F1 )、送分力(F2) 、背分力(F3 )切削電動機動力計算(作业题) 切削 Pm ： 主分力F1Kft K-比切削力、t-切込、f-送 電動機動力： PE= Pm /m切削熱切削温度 切削熱：切削発生熱量 切削熱発生源:3個 1）剪断面断変形仕事： 大 2）面上摩擦仕事：小 3）逃面摩擦仕事：小 切削熱平衡Q = Q切+ Q介質+ Q工作物 + Q工具 切削温度上昇抑方法 切削少発熱量 切削速度 v 送量 f 切込 ap 角0 伝導率高刃物被削材用 伝熱経路広 刃物、工作物太厚大 切削油剤使刃物磨耗寿命 磨耗形式 逃面 磨耗 面 磨耗 面逃面同時磨耗 磨耗経過曲線 刃物寿命切削中切刃工具寿命判定基準寿命点達正味切削時間切削油剤 切削油剤果重要役割 潤滑作用：切工作物工具間摩擦減少、熱発生抑制工具摩耗防、仕上面改善 冷却作用：工作物工具冷却、削温度低下，高速切削行工具寿命延 切排除 切削油剤種類 水溶性切削油 不水溶性切削油3. 工作機械基礎知識工作機械分類 万能性 汎用工作機械、專門化 、專用 精度 普通工作機械、精密 、超精密 重 普通工作機械、大型 、特大型工作機械主要構造本体(支承件)、駆動機構(传动机构)、取付台(安装装置)、動力源(动力源) 速度比計算（作业题）a) (belt)伝動b) 固定歯車c) 歯車d) 駆動機械式駆動構成定比駆動機構、速度変換機構、逆転裝置、操縱機構、其他油圧式駆動構成動力装置、制御素子、補助装置機械駆動油圧転動区別4. 切削加工各論旋盤作業特徴 各仕上面位置精度保証() 切削過程連続()、平穏()，仕上面平滑() 非鉄金属部品仕上加工 加工低 応用範囲広旋削応用範囲：金属、非金属盤作業特点(欠点解決方法) 加工精度悪 案内性悪穴明治具（钻模） 主切刃対称性() 悪対称刃磨（对称刃磨） 求心性()悪 打(打冲眼) 切屑排出性悪 （分屑槽） 間欠送（间歇进给） 深穴 ()用（深孔钻） 切削熱温度上昇高 逃面工作物摩擦大工作液（切削液） 散熱性悪工作液（切削液）中種類: 横中盤 立中盤 固定式浮動式中特徴 固定式中 寸法調整 軸線誤差校正() 生産性悪（切刃数 1） 浮動式中 寸法精度保証 生産性良（切刃数 2） 工具高平削（龙门刨床）形削加工（牛头刨床）特徴 刃物（）安価 大工作物加工 汎用性良 精密仕上困難 生産性悪削盤種類 形削盤、平削盤、立削盤特徴盤作業特徴 生産性良 応用範囲広 加工精度高 工具寿命長 工具高削形式 正面（端铣） 平（周铣）(下向削、上向削) 下向削(顺铣) 、回転方向送方向同。 上向削(逆铣)，回転送方向反対動加工状態。性能比較：正面平性能比較：下向削上向削砥石構成（3要素：砥粒、結合材、気孔） 切刃自生作用 砥粒適当破砕、脱落自然切味回復研削加工特徴 加工精度高 研削盤剛性好 送機構精密 砥粒小 砥石自生作用 背分力大 温度上昇高 研削速度高 摩擦大5. 精密加工湿式乾式区別 湿式 砥粒転動運動 切削量多 仕上面無光沢犁地面 主粗用 乾式 砥粒埋込 切削量小 非常光沢仕上面得 主精密仕上用原理、特徴 簡単設備精密仕上 工作物寸法、形状精度表面粗向上 寸法、形状精度：0.10.3 m Ra0.025 m 能率悪超仕上原理、特徴 取310m程度 能率良 仕上面極平滑方向性，加工変質層薄（Ra0.012 m ）原理、特徴 温昇少，加工変質層薄 加工能率 砥石仕上面交差軌跡描.特殊加工特殊加工 通常切削研削工程加工困難工作物対、機械力物理的化学的用加工行。特殊加工特徴 工具硬材料加工 非接触加工，加工力小 簡単送運動利用複雑形状加工 加工精密制御微細加工 加工費切削加工高放電侵食利用加工目的達必要条件 放電定値制御 電極自動送機構（自动进给调节系统） 短時間（pulse）性放電(10-710-3s)発生 電源（脉冲电源） 電極非加工物絶縁性液体（加工液）浸加工液供給装置（工作液循环过滤系统）正極性加工？逆極性加工？ 正極性加工：工作物陽極接続状態加工行。 短 、上仕上 逆極性加工：工作物陰極接続状態加工行。 長 、荒加工放電加工工作液役割:放電媒質、圧縮、加工産物排除、冷却放電加工用電極材料要求条件 放電消耗少 加工性 安価安全放電加工特徴 導電材料、硬無関係加工 工具電極回転複雑形状加工 加工時作用力小 放電調整荒加工精密加工幅広対応可能 電極消耗問題加工精度悪影響 切削加工加工速度遅(0.0110g/min)放電加工細（0.060.3mm）電極、状態、走行加工物間発生放電加工物加工走行速度（运行速度）： 快速走行式（快走丝、810m/s） 慢速走行式（慢走丝、 0.2 m/s）放電加工正極性加工採用原因？ 電極細（0.060.2mm） 単一放電大限 小電流（A）、短（260s）加工必要 短正極性加工工具電極消耗小放電加工使加工液 慢速走行式：脱水（純水） 快速走行式：乳化液不動態（钝化现象）？化学的又電気化学的溶解或反応停止金属特殊表面状態活性化方法 機械的破壊 物理的活性（溶液加熱） 化学的活性（還元性気体或活性Cl-）電解加工中、電解液役割 導電体両電極間電解電流流動 電気化学反応行 電解生成物加工中発生熱除去電解加工利点 材料硬関係、導電材加工 加工速度早 放電加工510倍 加工表面質量 粗Ra：1.250.2m；加工精度：0.1mm 加工中熱作用機械力加 加工応力、加工歪、加工変質層生 工具電極消耗全電解加工欠点 加工精度高 加工穏定性悪 工具電極設計製造難 電解加工機高 付属設備必要 電解液腐食性、廃液処理必要電解研磨特徴 表面質量12級高 工作物寸法変 変質層加工残留応力生 耐磨耗性、耐食性向上 洗浄性、非付着性優電気化学機械加工原理 電気化学腐食 機械利用電解生成物除去、加工表面成形電鋳原理 陽極： 電子失、金属溶解 陰極： 金属還元、陰極電着加工特徴 密度大、高硬度、高融点材料精密加工可能 非接触加工，熱影響熱歪少 加工領域非常小、微細、精密加工可能 金型複雑形状切断 高重複精度困難加工種類超音波加工特徴 硬脆材料加工適用 加工精度高、加工歪残、寸法精度0.010.02mm，Ra0.630.08m 加工力小、薄肉切断低剛性部品加工 複雑形状加工 加工速度小、工具磨耗大電子加工？加工？7.表面加工方法分析円筒外面加工法穴加工法平面加工法総形面加工法 型板方法 総形刃物(成形车刀)方法 倣工作機械（仿形机床）方法 NC旋盤（数控机床）方法種類 締付（紧固螺纹）：三角（三角螺纹） 転動用（传动螺纹）：角（方牙螺纹），台形（梯形螺纹） ，鋸歯（锯形螺纹）加工法種類 切加工，旋盤加工，転造加工，作業，研削作業歯車加工法 歯切法 総形歯切法(成型法,仿形法):総形刃物歯切法，総形研削法 創成法(展成法,范成法,包络法):歯切法(插齿),歯切法(滚齿),(剃齿) 鋳造 歯車転造(滚轧齿轮)8. 工程設計基礎生産形態 与市場、経営、技術環境条件生産行形態生産形態種類 製品性質分類(見込生産、注文生産) 生産工程様態分類(小量生産、生産、大量生産) 以上6類生産定義 見込生産(预生产) 製品注文先立生産，在庫保管，注文出荷生産形態 注文生産(订单生产) 顧客注文製品仕様決，使用基生産行形態 小量(一品)生産(单件生产) 一品単独生産形態 生産(成批生产) 一定数量製品定期的繰返連続的生産 大量生産(大量生产) 同一製品一定期間続生産形態 区別：小量生産、生産、大量生産治具()取付具治具取付具意図目的 作業正確部品精度向上均一性。 部品互換性 工作物取付、調整付隨作業時間(辅助时间)低減省略。 作业速度 作業単純化。 作業強度熟練度要求治具取付具構成 位置決機構、締付機構、案内機構本体粗形材選択根拠 部品機械性能、部品寸法形状、削代選沢法 概算法、-法、計算法工作物6個自由度6個束位置決法 工作物位置定6個運動自由，個平行運動個回転運動自由束部品設計留意事項 取付容易構造 加工測量便利構造 設計図面要求公差保証 生産性良設計 標準化程度高热加工部分第一篇 金属材料的基本知识金属材料的使用性能和工艺性能s 使用性能：材料在使用过程中所表现的性能，包括力学、物理和化学等方面的性能s 工艺性能：材料在加工过程中适应各种冷、热加工和热处理的性能强度的概念、评价指标(屈服点、抗拉强度)s 金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力s 评价指标：屈服点、抗拉强度硬度的概念、测量方法有几种？ 受压时抵抗局部塑性变形的能力，是衡量金属软硬的指标 压入法（布氏硬度、洛氏硬度） 划痕法（莫氏硬度） 回弹高度法（肖氏硬度）韧性的概念、如何评价韧性？s 材料在断裂前吸收变形能量的能力s 通过摆锤冲击弯曲试验，测量冲击韧度晶粒对金属力学性能的影响s 晶粒愈细，其强度、硬度愈高，塑性、韧性愈好细化铸态金属晶粒的主要途径 提高冷却速度增加晶核数目 变质处理：向金属液内加入变质剂增加晶核数目 热处理或塑性加工同素异晶转变的概念s 固态金属随温度的改变，晶格类型发生改变的现象铁碳合金的三种组织类型：固溶体、金属化合物、机械混合物固溶体的固溶强化的概念s 形成固溶体时，产生溶剂晶格畸变，可提高固溶体的强度和硬度机械混合物的概念s 结晶过程中形成的两相混合组织s 机械混合物的2种类型 珠光体,莱氏体何谓钢的热处理？将固态下的钢，通过加热保温冷却，以获得预期组织和性能的工艺 为什么要奥氏体细化？ 奥氏体的晶粒小而均匀强度高，塑性和韧性好 如何细化？ 加热温度不宜过高 保温时间不易过长 提高加热速度退火的概念 将零件加热保温随炉或埋入灰中缓慢冷却退火的目的: 消除应力，降低硬度 细化晶粒，均匀成分 为最终热处理作好组织准备正火与完全退火有何异同点？s 与完全退火相似，但冷却速度快，形成索氏体，其比珠光体(完全退火时产生)的强度、硬度稍高，韧性未下降淬火的概念: 将钢加热到临界点以上，保温后以大于vk速度冷却，使奥氏体转变为马氏体淬火的目的：获得马氏体组织，提高钢的性能淬火缺陷的产生原因: 形成马氏体时体积膨胀，淬火时易产生内应力、裂纹防止产生缺陷的措施严格控制淬火加热温度 温度不足硬度不足 温度过高脆性，产生裂纹、变形 合理选择淬火介质 水冷却速度大，易获得马氏体，用于碳素钢 油冷却速度低，不易产生裂纹和变形，用于合金钢 合理选择淬火方法 单介质淬火法操作简单，易于自动化，常用回火的概念: 将淬火钢重新加热到Ac1以下某温度，保温后冷却回火的目的: 消除淬火内应力,降低脆性,防止产生裂纹;获得所需的力学性能表面淬火的概念：通过快速加热,使表面层很快达到淬火温度,在热量来不及传到工件心部就立即淬火，使其表面获得马氏体组织，心部仍保持原始组织目的：“表硬里韧”表层获得高硬度、高耐磨性,而心部仍保持原有的良好韧性化学热处理的概念：将钢件置于适合的化学介质中加热和保温，使介质中的活性原子渗入钢件表层，改变钢件表层的化学成分和组织，从而改变表面性能(表硬里韧)化学热处理根据渗入元素分为：渗碳、渗氮、碳氮共渗碳素钢中，有害杂质元素有哪些？对材料性能有何影响？s 磷：低温时脆性急剧下降(冷脆性)s 硫：高温热加工时易产生裂纹(热脆性)碳素结构钢、优质碳素结构钢、碳素工具钢的牌号表示方法s 碳素结构钢s 优质碳素结构钢s 用两位数字(钢中平均含碳量的万分数)表示s 45钢：平均含碳量为0.45%s 08、10、15、20：低碳钢；易于塑性加工;螺钉螺母等s 40、45：中碳钢；强度、硬度有所提高,淬火后硬度提高明显;主轴、丝杠、齿轮等s 60、65：高碳钢；淬火、回火后，强度、硬度显著提高,弹性优良;弹簧、凸轮、轧辊等s 碳素工具钢s 牌号：T + 1或2位数字 + As 1或2位数字：钢中平均含碳量的千分数s A：硫磷含量低的高级优质第二篇 铸 造铸造的特点 可制成形状复杂、特别是具有复杂内腔的毛坯，如箱体等 适应范围广,适于多种材料,不同尺寸,不同批量 可直接利用成本低廉的废机件和切屑，设备费低 铸件组织性能差：铸件晶粒粗大，力学性能差合金的流动性及其评价方法、改善流动性的措施 定义：液态合金本身的流动能力 评价标准：“螺旋形试样”长度；试样越长，合金流动性越好 改善流动性的措施:加高直浇道，扩大内浇道截面，增设出气孔，烘干铸型等，以延长液态合金的流动时间缩孔与缩松的概念、形成原因 缩孔：铸件上部或最后凝固部位容积较大的孔洞 液态合金充满型腔 外层先凝固 因凝固缩减, 液面下降 逐层凝固时, 缩孔 铸件缩小 缩松：分散在铸件某区域内的细小缩孔 铸件最后凝固区域的收缩未能得到补足 糊状凝固时，被树状晶体分割的小液体区难以得到补缩顺序凝固的目的、如何实现顺序凝固？s 在可能出现缩孔的厚大部位，安放冒口等措施，按以下顺序凝固：s 远离冒口部位靠近冒口部位冒口本身s 实现方式：加冒口(补充金属液)；加冷铁(加速冷却)铸造内应力的种类：机械应力和热应力铸造内应力产生原因s 机械应力原因：合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力s 热应力原因：由于铸件的壁厚不均匀、各部分冷却速度不同，使铸件各部分的收缩不同步而引起防止铸件的变形的措施 铸件设计使铸件的壁厚均匀、形状对称 铸造工艺采用同时凝固原则；采用“反变形”工艺铸件中气孔的种类: 析出性气孔、浸入性气孔、反应性气孔铸件中气孔产生原因s 析出性气孔：金属液凝固时,气体溶解度下降析出气体未被排除产生气孔s 浸入性气孔：浇注时，砂型或砂芯产生的气体聚集在型腔表面浸入金属液内形成气孔s 反应性气孔：高温金属液与铸型材料、冷铁、熔渣等产生化学反应形成气体留在铸件内形成气孔铸铁的概念：含碳量超过2.11%的铁碳合金种类：按铸铁中石墨的形状分为 片状石墨灰铸铁 团絮状石墨可锻铸铁 球状石墨球墨铸铁 蠕虫状石墨蠕墨铸铁灰铸铁孕育处理的原理：加入孕育剂增大外来质点石墨结晶核数目石墨均匀细化孕育处理工艺：s 1400特殊成分高温铁液孕育处理浇注s 孕育剂：含Si75%的硅铁s 加入出铁槽内;插入铸型内灰铸铁牌号的表示方法：HT + 三位数字（其最低抗拉强度值）球墨铸铁的概念: 加入孕育剂和球化剂球状石墨铸铁牌号表示方法：QT + 两位数字（其最低抗拉强度和伸长率）铸造碳钢牌号的表示方法：ZG + 屈服点的最低值(三位数字) +抗拉强度最低值(三位数字)铸钢件铸造中易产生缺陷的原因、减少缺陷的工艺措施熔点高浇注温度高,流动性差气孔、缩孔、缩松、热裂、粘砂等缺陷 选择有高耐火度、抗粘砂性、高的强度、透气性、退让性的型砂 顺序凝固安置多个冒口和冷铁手工造型的种类:刮板造型，整模造型，分模造型，挖砂造型，活块造型，三箱造型机器造型的种类：压造型,微振压实造型,高压造型,射砂造型,抛砂造型确定浇注位置的原则（4个） 铸件的重要加工面或主要工作面应处于底面或侧面 铸件的大平面应尽可能朝下或采用倾斜浇注 铸件的薄壁部分应放在铸型的下部或侧面 较厚实的部分应放在顶部或分型面的侧面确定分型面的原则（3个） 尽量使分型面平直、数量少 应避免不必要的型芯和活块，以简化造型工艺 应尽量使铸件全部或大部置于下砂箱，以保证铸件的精度起模斜度：为了使模样便于从砂型中取出，在平行起模方向的模样表面上所增加的斜度为满足合金铸造性能,对铸件结构有哪些要求(表2-12)特种铸造的概念及其种类，了解各种特种铸造的原理第三篇 金属塑性加工塑性加工的概念: 借助外力作用，使金属产生塑性变形，获得所需形状、尺寸和组织、性能的毛坯或零件的加工方法冷变形强化的概念及其产生原因 冷变形强化(加工硬化)：在冷变形时，随变形程度的增加，强度和硬度提高，但塑性下降的现象 原因：变形增大时滑移面上晶碎块增多,晶格更加扭曲滑移阻力抗变形能力塑性/韧性,硬度/强度回复和再结晶的概念 回复(恢复)：将冷变形后的金属加热到一定的温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小 再结晶：温度升高至0.4 T熔时,金属原子获得热能,使被拉长的晶粒重新生核、结晶，变成与原来相同的新等轴晶粒纤维组织是如何形成的？金属在塑性变形时，晶粒形状和沿晶界分布的杂质沿变形方向被拉长，呈纤维状纤维组织对性能的影响：使金属的性能产生各向异性金属的可锻性的概念: 材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力锻造的概念：在加压设备及工具作用下，使金属材料产生局部或全部的塑性变形，以获得一定尺寸、形状和质量的锻件的加工方法锻造的分类：自由锻，模锻模锻的概念：利用锻模使坯料变形，获得锻件模膛的种类：锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻、胎模锻等分模面的选择原则 应保证能取出模锻件分模面应选最大截面处 上下两模沿分模面的模膛轮廓一致便于发现错模现象 分模面能使模膛深度最浅利于模锻、便于取件 分模面为平面，使上下锻模的模膛深度一致 应使零件上所加的余块最少自由锻件的结构工艺性(锻件结构设计中注意事项,4条) 应避免锥体或斜面结构尽量采用平面、圆柱面 避免几何体的交接处形成空间曲线尽量采用“平面-圆柱面” 或 “平面-平面”的形式交接 避