机制工艺教案.doc

教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程绪 论1、定义：机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称，是一门研究机械制造的工艺方法和工艺过程的学科，涉及将原材料转变为成品的各种劳动。 机械制造已经不是传统意义上的机械制造，即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。制造技术不只是一些经验的积累，实际上它是一个从产品设计进入市场返回产品设计的大系统。 信息化与工业化相辅相成。信息化不能代替工业化，但可以提升工业化、促进工业化，提高技术、生产、流通、管理的效率。机械制造工业必须依靠信息科学、材料科学来改造自己，另一方面信息科学、材料科学也必须依赖于制造技术来取得新的发展。2、制造业的重要地位和现状 制造业是国民经济的支柱产业，是国家创造力、竞争力和综合国力的重要体现。它不仅为现代工业社会提供物质基础，为信息与知识社会提供先进装备和技术平台，也是实现具有中国特色军事变革和国防安全的基础。 经过近三十年的改革、开放、发展，中国制造业取得了举世瞩目的成就，我国已崛起成为全球第三制造大国。2005年到2007年统计显示，制造业增加值占中国GDP的30以上，工业产品出口占中国出口贸易总额的90以上。然而，我国制造业仍存在着能源资源消耗大、污染排放严重、自主创新能力薄弱、区域产业结构趋同、服务增值率低、高水平人才短缺等亟待解决的问题。3、机械制造的工艺过程4、基本概念（1）生产过程与工艺过程生产过程将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。 工艺过程改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。 （2）工艺规程工艺文件指导工人操作和用于生产、工艺管理等的各种技术文件称为工艺文件。 工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。 工艺规程的重要性 ：l 指导、计划和组织生产，保持和稳定正常生产秩序，作为各项生产组织和管理工作的基本依据l 保证产品质量和获得高的生产效率及好的经济效益l 发挥和提高设备的利用率l 作为新建或扩建工厂、生产线的主要基础资料5、21世纪机械制造业的特点和发展趋势 当今世界正在发生的深刻变化，对制造业产生了深刻的影响，制造过程和制造工艺也有了新的内涵。传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。21世纪的制造业呈现出高技术化、信息化、绿色化、极端化、服务增值等特点和趋势。 在高技术的带动下，制造技术出现了前所未有的新进展，制造技术及制造工艺的高技术化应用体现在以下几个方面。 （1）微加工成为常规制造技术。制造业的常规性尺度由微米级精度下移1到2个数量级，亚微米及纳米级制造将成为主流。 （2）特种加工技术广泛应用。与传统的机械加工相比较，特种加工技术利用非机械能进行加工，例如激光加工、电花加工、电解加工、电化学加工等，将成为常规的制造手段，使有些原来难加工或不能加工的零件加工成为可能。 （3）生长型制造的比重日益提高。快速原型制造改变了传统加工“去除材料”的思维定式，通过材料的逐层累加使零件成型。在微制造领域，“从下而上”的制造和生长去除复合型制造将成为主要的制造方式。 （4）制造技术和材料技术联系更加紧密。特别是纳米材料的应用导致制造业发生巨变，无论产品的设计还是制造过程，都因此产生了根本性的改变。 （5）极端制造得到发展。极端制造是指在极端制造环境下，制造极端尺度或极高性能的器件和功能系统。小结：1、概念： 机械制造工艺 生产过程 工艺过程 2、制造业的重要地位和现状3、21世纪机械制造业的特点和发展趋势第一章 铸造 第一节 概述 复习：概念： 机械制造工艺 生产过程 工艺过程引入：铸造将熔融金属浇注、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的方法。铸件铸造所得到的金属工件或毛坯。 授新：一、 铸造的分类1砂型铸造：用型砂紧实成形的铸造方法（90%）2特种铸造：砂型铸造以外的其他铸造方法铸造步骤： （1）制造具有和零件形状相适应空腔的铸型。 （2）制备成分、温度都合格的液态金属。 （3）将液态金属浇注入铸型的空腔内。 （4）凝固后取出铸件并清理它的表面和内腔。 1砂型铸造砂型铸造用型砂紧实成形的铸造方法。 砂型铸造的传统工艺过程：（图13）造型造芯烘干合型浇注落砂清理铸件检验2特种铸造特种铸造砂型铸造以外的其他铸造方法。 l 金属型铸造（非铁合金铸件）l 压力铸造（薄壁铸件）l 离心铸造（空心回转体铸件；高度较小的管、筒、套）l 熔模铸造（复杂、精密铸件）二、 铸造的特点1优点l 可以铸造各种形状复杂的铸件（如箱体、机架、 床身、气缸体等）l 铸件的尺寸与质量几乎不受限制l 可以铸造任何金属和合金铸件l 生产设备简单，投资少，原料来源广，成本低l 减少了切削加工工作量，节省大量金属材料2缺点l 生产工序繁多，工艺过程较难控制，易产生缺陷l 铸件尺寸均一性差，尺寸精度低l 与锻件相比，铸件内在质量差，承载能力弱l 生产工作环境差，温度高，粉尘多，劳动强度大小结：砂型铸造的传统工艺过程：（图13）造型造芯烘干合型浇注落砂清理铸件检验布置作业12 砂型的制作（1）复习：砂型铸造的传统工艺过程引入：砂型：用型砂制成，包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统组成的整体。授新：一、造型材料1造型材料：制造砂型和砂芯的材料。 （1）砂 ：硅砂，成分SiO2 耐火， （2）黏土 : （3）黏结剂: 提高强度和可塑性（4）附加物：改善砂的性能（如煤粉和木屑） 2型砂和芯砂型砂按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造型要求的混合料。 芯砂按一定比例配合的造型材料，经过混制，符合造芯要求的混合料。型砂和芯砂要具有以下几个方面的要求：可塑性：易于成型，可以获得型腔清晰的砂型，提高铸件精度。 强度： 能承受液态金属的冲击和压力。耐火性：在高温液态金属的作用下不软化、不熔融、不粘黏的性能。透气性：浇注后，砂型中产生的大量气体易于排出。 退让性：铸件冷却收缩时，砂型与型芯的体积可以被压缩的性能。注意： 在铸造过程中，型芯被熔融金属包围，工作 条件恶劣，因此，它比型砂应具有更高的强度、耐火性、透气性和退让性。了解：型砂和芯砂的经验检验二、模样与芯盒1模样与芯盒模样用来制造型腔的模子。 芯盒用来制造型芯的盒子。2制造模样与芯盒的注意要点（1）分型面铸型组元间的接合面。 （平面、少、下型）（2）收缩余量为了补偿铸件收缩，模样比铸件图样尺寸增大的数值。 （3）加工余量为保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸造工艺设计时预先增加而在机械加工时切去的金属层厚度。（小型：26毫米） （4）起模斜度为使模样容易从铸型中取出或型芯从芯盒中脱出，在模样或芯盒上平行于起模方向所设的斜度。一般=0.5 3（5）铸造圆角制造模样时，凡相邻两表面的交角，都应做成圆角。原因：1、尖角易粘砂， 2、尖角处易产生裂纹。铸造圆角（r为铸造圆角半径） （6）芯头为了保证型芯在铸型中得到正确定位和支撑，模样与型芯均应设有芯头。l 模样上：模样的突出部分l 型芯上：型芯的外伸部分零件支座的铸型 1上型 2分型面 3型芯 4支座型腔 5芯头 6下型 小结：一、造型材料包括哪些？二、什么是模样与芯盒布置作业12 砂型的制作（2）复习：一、造型材料包括哪些？二、什么是模样与芯盒引入：造型制造铸型的过程。 授新：三、 造型分类：手工造型 机器造型 自动化造型1手工造型手工造型工具：捣砂锤 墁刀 砂钩 拔模针 风动锤（图18）（1）有箱造型：用砂箱作为铸型组成部分制造铸型的过程。 l 整体模造型（图19）l 分开模造型（图110）（2）脱箱造型：在可脱砂箱内造型，合型后浇注前脱去砂箱的造型方法。（大批量）图111（3）地坑造型（特制的地坑中造下型）在地平面以下的砂坑中或特制的地坑中制造下型的造型方法。 （4）刮板造型（刮板代替模样）是不用模样而用刮板操作的造型方法。图113 2机器造型：用机器完成紧砂和起模或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。 紧砂：使砂箱内的型砂和芯盒内的芯砂提高紧实度的操作。常用方法有压实法、震实法、抛砂法等。 3自动化造型：所有造型工序基本上不需要人力完成的造型过程称为自动化造型。 四、 造芯1、造芯：制造型芯的过程。2、目的：获得铸件内孔。3、分类：手工造芯和机器造芯。手工造芯：主要应用于单件、小批量生产中。 机器造芯：生产效率高，型芯质量好，适用于大批量生产。 4、手工造芯的方法：型盒造芯常用手工造芯的方法： 刮板造芯的方法：5、烘干与刷涂料1）、烘干：用适当的温度和足够的时间加热型芯2）、目的：提高型芯的强度和透气性。a需要增加型芯强度：可放入芯骨（放入型芯中用以加强或支持型芯并有一定形状的金属构） b需要增加透气性：扎通气孔或埋放通气蜡线。2）型芯刷涂料的目的：提高型芯表层的耐火度、保温性、化学稳定性，使型芯表面光滑，并增强其抵抗高温熔融金属侵蚀的能力。 五、浇注系统及冒口 1浇注系统浇注系统又称浇口，是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。1浇口杯：缓冲和挡渣作用。2直浇道：垂直通道，带锥度，调速调压3横浇道：水平通道，分配和挡渣4内浇道 ：引导液态金属进入型腔，浇注系统的作用：1、保证液态金属平稳、均匀、连续地充满型腔；2、阻止熔渣、气体和砂粒随液态金属进入型腔。3、控制铸件的凝固顺序。4、供给铸件冷凝收缩时所需补充的金属溶液。2冒口冒口铸型内存储供补缩铸件用熔融金属的空腔。排气；集渣。一般设置在铸件最高最厚处。 1浇口杯2直浇道3横浇道4内浇道5冒口 六、合型 合型又称合箱，是将上型、下型、型芯、浇口盆等组合成一个完整铸型的操作过程。 小结：1、手工造型 机器造型 自动化造型的特点 2、如何提高型芯的强度和透气性。 3、浇注系统及冒口的作用。13浇注、落砂和清理 一、 浇注 浇注将熔融金属从浇包注入铸型的操作。1浇包容纳、输送和浇注熔融金属用的容器，用钢板制成外壳，内衬耐火材料。 （握包 抬包 吊包）2浇注温度与浇注速度浇注温度（）金属熔液浇入铸型时所测量到的温度。 过高产生粘砂。浇注速度（kg/s）单位时间内浇入铸型中的金属熔液质量。过快产生气孔和砂眼。 二、落砂和清理1落砂落砂把铸件从型砂中取出。2清理清理落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属（包括浇、冒口、飞翅和氧化皮）等过程的总称。 三、 铸件的缺陷（表11） 气孔 缩孔 砂眼 粘砂14 特种铸造简介 一、金属型铸造金属型铸造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的方法。金属型用金属材料制成的铸型称为金属型。 垂直分型式金属型1底座 2活动半型 3定位销 4固定半型 铰链开合式金属型： 二、 压力铸造压力铸造使熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固的铸造方法，简称压铸。 卧式冷室压铸机工作原理图1动型 2定型 3压射冲头 4铸件 5压室 三、离心铸造离心铸造将熔融金属浇入绕水平轴、立轴或倾斜轴旋转的铸型，在离心力作用下，凝固成形的铸件轴线与旋转铸型轴线重合。 四、熔模铸造 熔模铸造将熔融金属浇入由熔模形成的型壳（铸型）型腔中，在重力作用下冷凝成形获得铸件的方法，又称失蜡铸造。 熔模铸造的工艺过程：标准铸件 压型 熔蜡 压制熔模 单个蜡模模组 制型壳、脱蜡 填砂、浇注四、 特种铸造的特点和应用 表12小结：1、浇注、落砂和清理 2、各种特种铸造的特点布置作业第二章 锻压复习：各种特种铸造的特点授新：21 概述锻压对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。一、 锻造锻造在加压设备及工（模）具的作用下，使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件的加工方法。 锻件金属材料经过锻造变形而得到的工件或毛坯。 分类：自由锻 模锻 锻造特点：l 改善金属的内部组织，提高金属的力学性能l 具有较高的劳动生产率l 适应范围广l 可以大大地节省金属材料和减少切削加工工时l 不能锻造形状复杂的锻件二、冲压 冲 压使板料经分离或成形而得到制件的工艺。 冲压件用冲压的方法制成的工件或毛坯。 1、冲压的特点：l 在分离或成形过程中，板料的厚度变化很小，内部组织也不产生变化。l 生产效率很高，易实现机械化、自动化生产。l 冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不再进行加工或仅按需要补充进行机械加工即可使用。l 适应范围广，从小型的仪表零件到大型的汽车横梁等均能生产，并能制出形状较复杂的冲压制件。l 冲压使用的模具精度高，制造复杂，成本高，所以主要适用于大批量生产。2、冲压的基本工序：分离工序和成形工序 三、 压力加工简介 轧制 拉拔 挤压22 金属的加热和锻件冷却金属加热的目的：提高塑性，降低变形抗力，并使内部组织均匀。 一、锻造温度范围1始锻温度开始锻造的温度。 2终锻温度终止锻造的温度。 3锻造温度范围锻件的始锻温度到终锻温度的温度间隔。 4加热速度加热时坯料表面温度升高的速度（/h）。 二、锻件的冷却方法1冷却规范冷却规范冷却过程中温度与时间的关系。2冷却方式l 空冷：热态锻件在空气中冷却l 堆冷：将热态锻件成堆放在空气中进行冷却 l 坑冷：将热态锻件放在地坑（或铁箱）中缓慢冷却 l 灰砂冷：将热态锻件埋入炉渣、灰或砂中缓慢冷却 l 炉冷：锻后锻件放入炉中缓慢冷却 23 自由锻 复习：锻造温度范围授新：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的锻件的锻造方法。 一、 加热炉加热炉的加热方式主要有：火焰加热和电加热。目前在一般中小型工厂中，较普遍采用的是以烟煤作燃料的反射炉。 二、自由锻设备常用设备有空气锤和水压机。三、自由锻方法自由锻的工序：基本工序、辅助工序和精整工序。自由锻的基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割。 1镦粗和局部镦粗镦 粗使毛坯高度减小、横断面积增大的锻造工序。 局部镦粗在坯料上某一部分进行的镦粗。 镦 粗 局部镦粗2拔长拔长使毛坯横断面积减小、长度增加的锻造工序 。方法： 反复90翻转法 沿螺旋线翻转法 3心棒拔长和扩孔心棒拔长在空心毛坯中加心棒进行变形以减小空心毛坯外径（即壁厚）而增加其长度的锻造工序。扩孔减小空心毛坯壁厚而增大其内径和外径的锻造工序。 心棒拔长 扩孔心轴扩孔 冲头扩孔4冲孔冲孔在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。 双面冲孔 单面冲孔5弯形弯形采用一定的工模具将毛坯弯成所规定外形的锻造工序。1成形压铁2坯料 3成形垫铁自由弯形 成形弯形6切割切割把板材或型材等切成所需形状和尺寸的坯料或工件的锻造工序。 l 单面切割l 双面切割和四面切割双面切割在坯料的两个相对面上先后切割。 四面切割先切割两相对面，再切割相邻的两相对面。双面和四面切割一般用于切割截面较大的坯料。 l 圆料切割四、自由锻常见缺陷l 裂纹l 末端凹陷l 轴心裂纹l 折叠小结：自由锻的基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割。布置作业教学过程教学过程教学过程教学过程教学过程24 模锻复习：自由锻的基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割。授新：模锻利用模具使毛坯变形而获得锻件的