第四篇 机械制造工艺基础

1、第四篇机械制造工艺基础知识网络总图第一章切削加工的基础知识(建议6课时)考纲要求1了解切削运动与切削用量的概念。2了解刀具切削部分的几何形状(三面二刃一尖)。3了解切削液的常用种类及作用。知识网络知识要点一、切削运动1基本概念(见下表)术语定义切削加工利用切削工具从工件上切除多余材料的加工方法。包括钳加工、机械加工钳加工一般在钳工台上以手工工具为主，对工件进行的各种加工方法机械加工通过工人操作机床进行的切削加工切削运动切削时，工件与刀具的相对运动称为切削运动。包括主运动和进给运动主运动切除工件表面多余材料所需的最基本的运动进给运动使工件被切削层材料相继投入切削，从而加工出完整表面所需的运动2.

2、常用切削加工方法的切削运动(见下表)车外圆面铣平面刨削平面钻孔磨外圆面加工机床(卧式)车床(卧式)铣床(牛头)刨床钻床磨床主运动工件的旋转刀具的回转刀具的直线往复移动刀具的回转砂轮的回转进给运动刀具的纵、横向移动工件的纵、横、垂直方向的移动工作台横向移动，刨刀的垂直(斜向)移动刀具沿自身轴线方向的移动砂轮轴向、径向移动，工件回转及纵向、横向移动注：龙门刨床主运动是工作台，进给运动是刨刀。二、切削用量(见下表)术语定义切削用量在切削加工过程中切削速度、进给量和切削深度的总称切削速度切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度(线速度)。表示符号：vc，单位：m/min或m/s进给量刀具在进给运动方向

3、上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。表示符号：f，单位：mm/r或mm/str切削深度一般指工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离。表示符号：ap，单位：mm待加工表面工件上有待切除的表面已加工表面工件上经刀具切削后形成的表面过渡表面工件上由切削刃切削的那部分表面三、刀具的几何形状与材料1刀具的几何形状(1)刀具由切削部分(刀头)和被夹持部分(刀体或刀柄)两部分组成。刀头和刀体可用同一种材料，也可用不同材料分别制造，然后用焊接法和机械夹持法将两者接合成一体。(2)切削部分的组成(见下表，如图所示)组成符号定义前面Ar刀具上切屑流过的表面主后面A切削时刀具上与工件

4、过渡表面相对的表面副后面A切削时刀具上与工件已加工表面相对的表面主切削刃S前面与主后面的交线，切削时起主要切削作用副切削刃S前面与副后面的交线，切削时起辅助切削作用刀尖/主切削刃与副切削刃的交点，通常磨成圆角(修圆刀尖)或短平刃(倒角刀尖)普通外圆车刀切削部分的组成前面主后面主切削刃副后面副切削刃刀尖刀体2刀具切削部分材料（1）对刀具切削部分的要求：高硬度60HRC以上良好的耐磨性足够的强度和硬度高的热硬性良好的工艺性（2）常用的刀具材料(见下表)类别常用牌号性能应用优质碳素工具钢T10A，T12A容易刃磨，热硬性差，切削速度低用于制造切削速度低，尺寸小的手动工具合金工具钢9SiCr，CrWM

5、n热硬性，韧性，切削速度较碳素工具钢好制造形状复杂的低速工具，铰刀、丝锥、板牙高速工具钢W18Cr4VW6Mo5Cr4V2热硬性好，切削速度高成形车刀、铣刀、钻头、拉刀等硬质合金钨钴类YG3，YG6，YG8YG3X，YG6X，YG8C常温硬度高，热硬性好，耐磨性好，切削速度高，韧性差，抗弯强度低加工脆性材料、铸铁、青铜(有色金属)钨钴钛类YT5，YT14，YT15，YT30加工韧性材料：碳钢，合金钢等钨钽(铌)钴类YG6A，YG8N硬铸铁、球墨铸铁等钨钛钽(铌)钴类YW1，YW2耐热钢、高锰钢、不锈钢、高温合金等难加工材料3.刀具切削部分的主要角度(见下表)名称符号定义对加工的影响前角0前面(

6、Ar)与基面(Pr)间夹角，在正交平面中测量增大0，切屑流出容易，可降低切削力后角0后面(A)与切削平面(Ps)间夹角，在正交平面中测量增大0，降低切削力主偏角Kr主切削平面(Ps)与假定工作平面间夹角(Pf)，在基面中测量在ap、f不变时，增大Kr有利于细长轴工件加工。对切削抗力影响小刃倾角s主切削刃与基面间夹角，在主切削平面中测量s为正值时，切屑流向待加工面；s为负值时，切屑流向已加工面四、切削液的作用、种类及选用1作用(见下表)作用作用原理冷却作用从切削区域带走大量的切削热，降低刀具、工件温度，提高刀具寿命、加工质量润滑作用渗透到刀具、切屑和工件间，形成润滑膜，减小摩擦，控制残余应力、微

7、观裂纹的产生清洗和排屑作用细小的切屑或脱落的磨料被切削液冲走，防止加工表面被擦伤2.种类(见下表)特性分类作用性质应用水基切削液合成切削液主要起冷却作用以水为主，加入适量水溶性防锈添加剂，常用磨削乳化液起冷却、润滑作用，但冷却作用低于合成溶液乳化油加水(90%95%)稀释而成，广泛应用粗加工油基切削液切削油有良好的润滑作用，冷却作用差些有矿物油、植物油、复合油三种精加工注：在普通切削液中加入极压添加剂即为极压水溶液、极压乳化液、极压切削油，用于难切削材料的加工。3.选用(见下表)选用依据加工条件切削液工件材料塑性材料（钢）需用切削液脆性材料(铸铁)不用切削液高强度、高温合金等难切削材料极压切削

8、油，极压乳化液铜、铝及其合金使用不含硫的切削液镁合金不能使用水基切削液刀具材料高速钢刀具一般使用切削液硬质合金刀具一般不用切削液，必要时可用低浓度乳化液或合成切削液，连续浇注加工方法钻、铰孔、攻螺纹、拉削用乳化液、极压乳化液、极压切削油螺纹刀具、齿轮刀具、成形刀具极压切削油、硫化切削油磨削加工冷却作用好，清洗能力强的切削液磨不锈钢、高温合金润滑作用好的极压型切削液加工要求粗加工冷却作用好的切削液精加工润滑作用好的切削液典型例题【例1】切除工件表面多余材料所需的最基本的运动，称为_运动。使工件切削层材料相继投入切削从而加工出完整表面所需的运动，称为_运动。【解题指导】根据切削运动的定义和分类，切

9、削运动是指刀具切削时，工件与刀具的相对运动；它分为主运动和进给运动。在切削运动中直接切削工件的被切削层，使之成为切屑的运动称为主运动；使工件被切削金属层相继投入切削的运动称为进给运动。【答案】主进给【点评】本题解题关键是要准确理解切削运动的基本概念。平时在学习过程中要弄清常用的机加工方法，如车、铣、刨、磨、钻等的切削运动形式，从而达到举一反三功效。【例2】对于进给量的单位，以下表示不正确的是 ()A m/min Bmm/r Cmm/str Dmm/Z【解题指导】表示进给运动快慢的方法有两种：一是用进给速度表示，单位为mm/min，另一种用进给量表示，单位为mm/r(旋转)或mm/str(往复直

10、线移动),对于多刃刀具还有每齿进给量mm/Z ，一般用进给量表示。【答案】A 【点评】本题解题的关键是要求理解切削用量三要素的基本概念，切削用量三要素在不同的加工方法中的表达形式是不同的，如单位、表示符号等。【例3】在车床上用车刀车削工件外圆柱面，已知工件直径为260mm，选用切削速度为90m/min。试回答下列问题：(1) 指出右图中1、2、3、4所指表面分别是什么表面？(2) 说明哪个运动是主运动，哪个运动是进给运动。(3) 计算出车床主轴转速。【解题指导】(1) 表面1是待加工表面；2是已加工表面，它与刀具上的副后面相对；3是过渡表面，它与刀具上主后面相对；4是切削横截面，其面积称为公称

11、横截面积，用AD表示，ADfap。(2) 工件的旋转运动是主运动，车刀的纵、横向移动为进给运动。(3) 由于vc，所以主轴的转速n110r/min。【答案】(1)1待加工表面；2已加工表面；3过渡表面；4切削横截面(2)主运动工件的旋转；进给运动车刀的移动(3)vc110r/min。【点评】在切削加工时，往往是首先确定切削深度ap(一般精车时ap0.1mm05mm，半精车时ap1mm3mm)，然后确定进给量f(粗车时，在允许的情况下，f取得尽量大些，一般可取0.3mm/r0.8mm/r。精车时一般f取0.088mm/r0.3mm/r)，最后确定的是切削速度。切削速度确定后再转换成车床主轴转速，

12、若计算出的车床主轴转速与车床转速铭牌上所列出的转速有出入，应选取铭牌上与计算转速接近的转速。【例4】在正交平面中测量的车刀几何角度是（ ）。A后角 B主偏角 C副偏角 D刃倾角【解题指导】(1)后角0是指后面与切削平面间的夹角，在正交平面中测量。(2)主偏角是主切削平面与假定工作平面的夹角，在基面中测量。(3)副偏角是副切削平面与假定工作平面的夹角，在基面中测量。(4) 刃倾角s在主切削平面中测量，前角和后角在正交平面中测量，主偏角和副偏角在基面中测量。【答案】A【点评】车刀的切削部分共有5个独立的基本角度，其对切削变形、切削力、刀具磨损，加工质量等均有重要影响。【例5】根据以下给定的刀具几何

13、角度，在正交平面静止参考系中，画出Kr75o15，oo 8，s5，Kr15 外圆车刀的几何角度，并指出刀具的前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃及刀尖的位置。【解题指导】车外圆时的进给方向为水平方向向左，AB为主切削刃，切削时起主要切削作用；AC为副切削刃，切削时起辅助切削作用。刀尖为主切削刃与副切削刃的连接处相当少的一部分切削刃。图中即为A。主、副偏角为主、副切削平面与假定工作平面间的夹角，即为1,2。前角为前面与基面的夹角；后角为后面与切削平面间的夹角。【答案】【点评】理解刀具各组成部分的基本概念，重视刀具切削部分的角度。巩固训练一选择题：1以下属于机械加工的是（ ）。A、锉削 B

14、、锯削 C、刨削 D、套螺纹2一般说来，垂直于假定主运动方向的平面为（ ）。A、正交平面 B、基面 C、主切削平面 D、副切削平面3车削细长轴，增大（ ）可减小或防止工件弯曲变形。A、前角 B、后角 C、刃倾角 D、主偏角4在自动机床上，零件获得规定尺寸精度的方法是（ ）A、用尺寸刀具加工 B、调整法 C、自动控制法 D、试切法二、填空题1切削加工可分为_和_两部分。2切削过程中，工件上形成的三种表面是 表面、 表面和 表面。3切削用量三要素是 、 和 。4常用的刀具材料有 ， ， 和 四种。5所有参与切削的各切削部分所产生的总切削力的合力称为 。在车削外圆时它可分解为 个 的切削分力。其中不

15、做功的是 ，消耗功率最大的是 。6切削速度是切削加工时刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在_方向上的_速度，单位一般为_或_，用_表示。7切削液是为了提高切削加工效果而使用的液体，切削液有_、_和_作用。8切削液常用的类型有_、_和_。9自动获得规定尺寸精度的方法主要有_、_和_三种。10车刀的切削部分共有五个独立的基本角度：前面与基面的夹角为_，后面与切削平面间夹角为_，主切削平面与假定工作平面间的夹角为_，主切削刃与基面间的夹角称为_。在正交平面中测量的角度是_、_，在基面中测量的角度是_、_。三、问答题下图为车刀简图，试回答下列问题。题56图（1）根据图中所示分别写出车刀五个常用角度的

16、名称：是 ，是 ，是 ，是 ，是 。（2） 角增大，刀具后面与工件过渡表面和已加工表面的挤压变形和摩擦减小，总切削抗力减小。（3）当车削细长工件时，增大 角可减小或防止工件弯曲变形。第二章常用毛坯制造方法第一节铸造(建议2课时)考纲要求了解铸造的加工方法的原理、特点和应用范围。知识网络知识要点一、 铸造的基本原理及主要特点(见下表)项目内容原理将熔融金属浇铸、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后得到具有一定形状和性能的铸件，这种方法称为铸造特点优点1可以铸造任何形状复杂的铸件，铸件的尺寸及质量几乎不受限制；2.可以铸造任何金属和合金铸件；3.生产设备简单、投资少，铸造用原料来源广泛，成本低；4.铸

17、件形状、尺寸与零件接近，可节省大量金属材料，减少切削加工量。缺点铸件尺寸精度低，内在质量差，承载能力不及锻件，生产环境差，劳动强度大；注：铸造分为砂型铸造和特种铸造二、砂型铸造1基本术语(见下表)术语定义砂型铸造用型砂紧实成形的铸造方法铸型用型砂、金属或其他耐火材料制成，包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整体砂型用型砂制成的铸型型砂按一定比例混合的造型材料，经过混制、符合造型要求的混合料芯砂按一定比例混合的造型材料，经过混制、符合造芯要求的混合料模样由木材、金属或其他材料制成，用来形成铸型型腔的工艺装备芯盒制造型芯或其他种类耐火材料芯所用的装备造型用造型混合料及模样等工艺装备制造铸

18、型的过程造芯制造型芯的过程浇注系统为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道冒口在铸型内储存供补缩铸件用熔融金属的空腔合型将铸型的各个组元组合成一个完整铸型的操作过程，又称合箱浇注将熔融金属从浇包注入铸型的操作落砂用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作清理落砂后从铸件上清除表面粘砂、型砂、多余金属等过程总称分型面铸型组之间的接合面2.砂型的制作3工艺过程4.铸件常见缺陷及原因(见下表)类型特征原因气孔表面较光滑，呈梨形、圆形、椭圆形孔洞造型材料中水分过多或含有大量发气物质，砂型及型芯透气性差，浇注速度过快缩孔形状不规则，孔壁粗糙并带有枝状晶的孔洞，出现在厚断面处主要是由于补缩不良造成的砂眼铸

19、件内或表面带有砂粒的孔洞型砂强度不够、型砂紧实度不够、浇注速度过快粘砂铸件表面上粘附着一层砂粒和金属的机械混合物或由金属氧化物，沙子或黏土相互形成的低熔点化合物型砂耐火性差或浇注温度过高裂纹铸件开裂铸件壁厚相差大，浇注系统开设不当，砂型或型芯退让性差三、特种铸造(见下表)方法主要特点应用范围金属型铸造用金属铸型，在重力下浇注成型，与砂型铸造相比，铸件精度高，力学性能好，生产率高，无粉尘。铸造非铁合金有细化组织作用，铸造灰铸铁易出白口。设备费用高主要用于非铁合金铸件成批、大量生产。铸件不宜过大，形状不宜过于复杂，铸件壁不能太薄压力铸造用金属铸型，在高压下高速充型，并在压力下凝固，是精度高、效率高

20、的高压成形方法。可铸造形状复杂的薄壁零件，但成本高主要用于锌合金、铝合金、镁合金、铜合金等有色金属合金的中小型薄壁铸件大批、大量生产离心铸造用金属型或砂型，在离心力作用下浇注成型，铸件组织细密。设备简单，成本低，生产率高。但内孔尺寸不精确，内层余量大，机加工量大主要用于空心回转体铸件的单件，成批、大量生产，并可进行双金属衬套、轴瓦铸造熔模铸造用蜡模，外面包覆耐火涂料制成型壳，熔出模样后，经高温焙烧，进行重力浇注成型。铸件精度高，表面质量好，可铸造形状复杂的铸件和高熔点合金铸件。生产工艺复杂，生产周期长、成本高主要用于碳钢、合金钢为主的合金和耐热合金的复杂、精密铸件的各种批量生产，尤其是形状复杂

21、的小零件典型例题【例1】下列不是铸造优点的是（ ）。A、可以铸造各种形状复杂的铸件 B、可以铸造各种金属和合金C、与锻件相比，内在质量好 D、设备简单，投资少，成本低【解题指导】(1)铸造是指将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，待其凝固后得到一定形状和性能铸件的方法。(2)主要特点是：可以铸造任何形状复杂的铸件，铸件的尺寸及质量几乎不受限制；可以铸造任何金属和合金铸件；生产设备简单、投资少，铸造用原材料来源广泛、成本低；铸件形状、尺寸与零件接近，可节省大量金属材料，减少切削加工量；铸件易产生缺陷，尺寸件精度低，内在质量差，承载能力不及锻件，生产环境差，劳动强度大。(3)应用范围：广泛用于机械

22、零件的毛坯制造，在各种机械和设备中，铸件在质量上占有很大的比例。【答案】C【点评】(1)铸造的特点教材中介绍了多个方面，其中最主要的特点是可以铸造外形及内腔复杂的铸件，其次是可以铸造任何金属和合金铸件。(2)铸造是获得零件毛坯的重要途径之一。【例2】指出图中铸件各种缺陷的名称，并简要说明其产生的主要原因。【解题指导】图(a)：图中的孔呈梨形(大孔)、椭圆形(小孔)，且大孔孤立存在，小孔则成群出现。这些孔都在表面附近出现，因而是气孔。产生气孔的主要原因是造型材料中水分过多或含有大量的发气物质，砂型、型芯的透气性差，浇注速度过快，使型腔中的气体来不及排出。图(b)：图中的孔出现在厚断面处及附近，形

23、状不规则，因而是缩孔。产生缩孔的主要原因是铸件结构设计不合理，无法进行补缩而造成。另外，冒口位置设置不正确、合金成分不合格、收缩过大、浇注温度过高也会造成缩孔。图(c)：图中的铸件内部和表面上均有充满砂粒的孔洞、且形状不规则，因而是砂眼。造成砂眼的主要原因是型砂强度不够或型砂紧实度不足、浇注速度过快。图(d)：铸件表面上粘附着一层难以除掉的砂粒，是粘砂。造成这一缺陷的主要原因是型砂的耐火性差、浇注温度过高，另外砂型舂得太松，型砂透气性过高也会造成这一缺陷。图(e)：铸件局部形状和尺寸不符合设计要求，有明显的不对称，是偏芯。造成的原因主要有型芯变形、下芯时型芯放偏或由于型芯位置未固定好，浇注时被

24、冲偏。【答案】(a)气孔；(b)缩孔；(c)砂眼；(d)粘砂；(e)偏芯产生的主要原因见解题指导【点评】如图所示的各种缺陷，是砂型铸造中常见的缺陷，其产生的原因也往往是多方面的，题中分析的原因是其产生的主要原因。【例3】下图为某套筒零件的砂型铸造过程，在括号内填写恰当的名称，并简要叙述其生产过程。【解题指导】铸造前，首先要依据零件图绘制出铸造工艺图，然后依据工艺图制造出模样()及生产出芯盒()，模样一般用木材或金属制造用以形成铸型型腔，芯盒用以制造型芯。、 两步是配制造型、造芯用的型砂、芯砂，其原材料包括砂、黏土，有机或无机粘结剂及其他附加物，按一定比例混合而成，从而制造出砂芯和砂型()，再开

25、设出合理的浇注系统、冒口，合型()即得铸型()。浇注完成后，经过足够的冷却时间，经落砂清理()即得铸件。【答案】芯盒模型芯砂型砂合箱砂型铸型落砂清理生产过程见解题指导【点评】砂型铸造是铸造的主要方法之一。砂型铸造的一般工艺过程见知识要点。【例4】如图(a)为某零件的铸型装配图，图(b)为带浇注系统的铸件，试指出其各部分的名称并简述其作用。(a)(b)【解题指导】该铸件为一回转体零件，宜采用分模造型。造型时应首先造下型，再造上型、开设浇注系统及冒口，然后下芯、合型并加压铁得到铸型如图(a)所示。为上砂型，为上、下砂型的分型面，为下砂型。为冒口，为型芯，为型腔，为直浇道，是压铁。分型面选在通过零件

26、对称轴线的位置，冒口主要用于铸造时补缩及排气和集渣，型腔将容纳熔融金属以形成铸件，型芯用于形成零件中间的锥形孔，直浇道的作用是调节熔融金属流入型腔的速度和压力，压铁的作用是防止浇注时上砂型被熔融金属顶起，造成抬箱、射箱、跑火等事故。为浇口杯，其作用是缓和熔融金属对铸型的冲击，并使熔渣、杂质上浮起到挡渣作用。为直浇道，为横浇道，用以分配熔融金属流入内浇道，同时也起到挡渣作用。为内浇道，其作用是用以控制熔融金属的流动速度和方向。【答案】上砂型；分型面；下砂型；冒口；型芯；型腔；直浇道；压铁；浇口杯；直浇道；横浇道；内浇道各部分的作用见解题指导【点评】图(b)为带浇注系统的铸件，了解每个组成部分的作

27、用对于理解砂型铸造的过程是非常重要的，结合上图可以更全面了解砂型铸造的全过程。【例5】填空：(1)使用模样可以获得与零件 轮廓相似的型腔；型芯形成铸件 的孔穴。(2)砂型和型芯透气性差会形成 ，补缩不良会形成 缺陷。(3)型芯和芯砂的 好可获得型腔清晰的砂型，保证铸件具有精确的轮廓尺寸， 好能减轻铸件冷却收缩时的内应力。(4)成形后的型芯一般都需要烘干，烘芯的目的是提高型芯的 ，减少型芯的 。【解题指导】(1)模样是由木材、金属或其他材料制成的，用来形成铸型型腔的工艺设备，制造砂型时，使用模样可获得与零件外部轮廓相似的型腔。芯盒是制造型芯或其他种类耐火材料芯所用的装备。芯盒的内腔与型芯的形状和

28、尺寸相同，型芯形成铸件内部的孔穴。(2)气孔是铸件常见缺陷之一，产生气孔的原因有造型材料中水分过多或含有大量的发气物质、砂型和型芯的透气性差等；缩孔是铸件在凝固过程中收缩时得不到足够熔融金属的补充，即补缩不良而造成。(3)型芯砂的性能要求有可塑性、强度、耐火性、透气性、退让性。可塑性好，易于成形，退让性好，能减轻铸件冷却收缩时的内应力。(4)成形后的型芯一般都需要烘干，烘芯的目的是，提高型芯的强度和透气性，减少型芯的发气量。【答案】(1)外部 内部(2)气孔 缩孔(3) 可塑性 退让性(4)强度和透气性 发气量【点评】砂型的制作是砂型铸造工艺过程中的主要工序。巩固训练一、选择题1. （ ）的作

29、用是为了型芯在铸型中得到正确定位和支承。DA、铸造圆角 B、分型面 C、起模斜度 D、芯头2. （ ）的作用是调节熔融金属流入型腔的速度和压力。BA、浇口杯 B、直浇道 C、横浇道 D、内浇道3.型砂强度不够，紧实度不足会使铸件产生（ ）缺陷。DA、砂眼 B、气孔 C、缩孔 D、粘砂4模样制造出起模斜度目的是()。A起模 B防止铸件产生裂纹 C造型方便 D防止铸件产生缩孔5在铸造生产中，最基本的方法是()A金属型铸造 B离心铸造 C熔模铸造 D砂型铸造6汽轮机和航空发动机的叶片的毛坯加工方法一般为（ ）。A离心铸造 B金属型铸造 C压力铸造 D熔模铸造7铸造形状复杂的高熔点合金材质的精密小型零

30、件的毛坯应采用()。 A离心铸造 B金属型铸造 C压力铸造 D熔模铸造二、填空题1. 为了获得优质铸件，除正确的造型、熔炼合格的铸造合金熔液外， 高低和 快慢是对铸件质量有影响的两个重要因素。2.冒口一般设置在铸件的 处和 处。3.浇注系统通常由 、 、 、和 组成。4.铸型浇注后，铸件在砂型内应有足够的冷却时间，冷却时间根据铸件的 、 和 确定。2根据生产方法的不同，铸造可分为_和_两大类。3铸造可获得_的铸件。4模样是按照_图样制造的。5造型可分为_、_和_。9_主要用于铸造各种形状复杂的精密小型零件毛坯。10_铸造主要适用于铸造空心回转体。第二节锻压(建议2课时)考纲要求了解锻压的加工原

31、理、特点和应用范围。知识网络知识要点一、锻压的定义及分类1定义对坯料施加外力，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。2分类二、锻造1锻造的原理、特点及应用(见下表)原理特点应用在加压设备及工(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1. 改善金属的内部组织，提高金属的力学性能2. 具有较高的劳动生产率；3. 采用精密模锻可使锻件尺寸、形状接近成品零件，因而可大大节约金属材料和工作量4. 适应范围广，既可进行单件、小批量生产，又可进行大批量生产5.不能锻造形状复杂的工件锻件的质量可小

32、至不足一千克，大至数百吨，但不能锻造形状复杂的零件。既可进行单件、小批量生产、又可大批量生产。钢、有色金属都具有一定的塑性，都可用锻压加工，但铸铁一般不用锻压加工2.分类(见下表)定义特点工序设备缺陷自由锻只用简单的通用工具，或在锻造设备的上、下砧间直接使坯料变形而获得的几何形状及内部质量的锻件的锻造方法1. 精度不高，设备简单2. 几何形状不能复杂3. 主要用于单件、小批量生产4. 是大型、特大型锻件制造的唯一方法5. 对工人技术水平要求高，生产率低，劳动条件差1. 基本工序：镦粗、拔长、冲孔、弯曲、切割2. 辅助工序：压肩压痕等。它是预变形工序3. 精整工序：整平、整形等，它是最终变形工序

33、1. 空气锤：以锤头落下部分质量表示其吨位，适用于中小型锻件2. 水压机：以上砧块的最大工作压力表示吨位，适用于大型锻件裂纹、末端凹陷轴心裂纹折叠模锻利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法1. 锻件尺寸精度高2.表面光洁、加工余量小3. 锻件形状复杂4. 节约金属、生产率高5. 锻件不能太大6. 成本高、主要用于大批生产胎模锻在自由锻设备上使用可移动模具生产，胎模不固定在锤头或砧座上。先用自由锻制坯，再在胎模中终锻成形模锻在专用的模锻设备上进行生产。锻模由上模与下模两部分，分别紧固在锤头(或滑块)与砧座(或工作台)上3.金属的加热及锻件的冷却(1) 加热的目的：提高金属塑性，降低变形抗力，并使

34、内部组织均匀。(2)锻造温度范围：锻件的始锻温度到终锻温度的间隔。一般金属材料的始锻温度应比其熔点低100200，将变形允许的最低温度定为终锻温度。对于碳素钢，含碳量越高，始锻温度越低；有色金属合金的锻造温度范围比碳素钢范围小。(3)加热速度：在避免因坯料断面温差引起的热应力而产生的裂纹前提下，以最快的加热速度达到合理的始锻温度。对于导热性差的材料(高碳钢，高合金钢)或断面尺寸较大的坯料应先进行低温预热，然后快速加热；而导热性好的材料(低碳钢、低合金钢、有色金属)或断面尺寸较小的坯料直接加热。(4)锻件的冷却方法冷却过程中温度与时间的关系称为冷却规范。不同的冷却方法具有不同的冷却规范。常用的冷

35、却方法如下：空冷：热态锻件在空气中冷却的方法称为空冷。空冷是冷却速度较快的一种冷却规范，适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件。堆冷：将热态锻件成堆放在空气中进行冷却的方法称为堆冷。堆冷的冷却速度低于空冷，适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件。坑冷：将热态锻件放在地坑(或铁箱)中缓慢冷却的方法称为坑冷。坑冷的冷却速度较堆冷低，适用于低合金钢及截面尺寸较大的锻件。灰砂冷：将热态锻件埋入炉渣、灰或砂中缓慢冷却的冷却方法称为灰砂冷。锻件入灰(砂)温度一般不低于500，到150左右出灰(砂)，周围蓄砂厚度不能小于80mm。灰砂冷的冷却速度低于坑冷，使用场合与坑冷相同。炉冷：锻后锻件放入炉中缓慢冷却的冷却方法称为炉冷

36、。炉冷应根据需要按预定的温度时间曲线进行，其冷却速度低于灰砂冷，适用于高合金钢及大型锻件。三、冲压(见下表)内容定义使板料经分离或成形而得到制件的工艺称为冲压特点1. 板料厚度变化很小，内部组织不产生变化2. 生产效率高，易实现机械化，自动化生产3. 尺寸精确，表面光洁4. 适应范围广，能制出形状较复杂的冲压制件5. 模具精度高，制造复杂，成本高，适于大批量生产设备1. 机械压力机2. 剪切机工序分离工序1. 冲裁：利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法2. 切断：将材料沿不封闭的曲线分离的一种冲压方法成形工序1. 弯形：将板料在弯矩作用下变成具有一定曲率和角度的制件的成形方法2.

37、 拉伸：变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料成形为空心件而厚度基本不变的加工方法典型例题【例1】以下几项中（ ）是冲压的优点。A、改善内部组织 B、生产率高，易实现机械化、自动化C、分离或成形过程中板料厚度变化大 D、制造成本低，单件和批量生产都适应【解题指导】(1) 改善内部组织，提高金属力学性能是锻造的优点不是冲压的优点。(2)生产率很高，易实现机械化、自动化生产是冲压的优点。(3)在分离或成形过程中，板料厚度变化很小，内部组织也不产生变化。(4) 冲压加工主要适用于大批量生产。【答案】B【点评】本例着重考查的是冲压的基本特点，因而必须结合生产实际对冲压的主要特点有全面而深入的理解。【

38、例2】当坯料质量不好，加热不正确，锻造温度过低，锻件冷却不当时，产生的缺陷是（ ）。A、裂纹 B、折叠 C、轴心裂纹 D、末端凹陷【解题指导】(1)产生裂纹的原因主要有坯料质量不好、加热补充分、锻造温度过低、锻件冷却不当。(2) 产生折叠的原因主要是坯料在锻压时送进量小于单面压下量。(3) 产生轴心裂纹和末端凹陷是由于锻造时坯料内部未热透或坯料整个截面未锻透，变形只产生在坯料表面造成的。【答案】A【点评】熟悉自由锻常见缺陷以及产生原因。【例3】对于低碳钢、中碳钢的小型锻件应采用( )。A水冷 B空冷C炉冷 D坑冷【解题指导】(1)锻件的冷却方法有空冷、堆冷、坑冷、灰砂冷、炉冷五种方法，无水冷这

39、一方法。(2) 锻件冷却方法中空冷和堆冷适用于低碳钢、中碳钢的小型锻件，坑冷和灰砂冷适用于低合金钢及截面尺寸较大的锻件，炉冷适用于高合金钢及大型锻件。【答案】B【点评】冷却过程中温度与时间的关系称为冷却规范，冷却规范是锻造工艺过程的一个重要环节，熟悉五种冷却方法的适用范围。【例4】填空题(1)空气锤的吨位以 表示，适用于 锻件，水压机以 表示其吨位，适用于 锻件。(2)自由锻精度 ，主要用于 ；而模锻锻件尺寸精度 ，主要用于 生产。(3)自由锻拔长是使毛坯横截面积 、长度 的锻造工序，扩孔是减小毛坯 而增大 的锻造工序。【解题指导】(1) 空气锤的吨位是用锤头落下部分的质量表示，适用于中小型锻

40、件，水压机的吨位是以上砧块的最大工作压力表示，适用于大型工件。(2) 自由锻分为手工自由锻和机器自由锻，锻件的形状、尺寸一般通过工人使用工具来保证，因而对工人技术水平要求高，加工精度不高，主要用于单件、小批量；模锻加工精度高，主要用于大批量。(3) 自由锻拔长使横截面积减小、长度增加的锻造工序，扩孔时减小了空心毛坯壁厚而增大了坯料的内径、外径。【答案】(1)落下部分质量 中小型 上砧块的最大工作压力 大型(2)不高 单件、小批量 高 大批量(3)减小 增加 空心毛坯壁厚 毛坯内径、外径【点评】自由锻和模锻是锻造加工的两种基本方法，但两者在加工设备、加工工具、加工的方法上有很多不同，应注意比较区

41、别。【例5】什么是冲压？它有何特点？应用在什么场合？【解题指导】(1)冲压是指使板料经分离或成形而得到制件的工艺。冲压的基本工序可分为分离工序和成形工序。(2)主要特点：在分离或成形过程中，板料厚度变化很小，内部组织也不产生变化。生产效率很高，易实现机械化，自动化生产。冲压制件尺寸精确，表面光洁，一般不需要再进行加工或按需补充进行机械加工即可使用。适应范围广并能制出形状较复杂的冲压制件。冲压模具精度高，制造复杂，成本高。(3)应用范围：从小型的仪表零件到大型的汽车横梁等均能生产，主要用于大批量生产。【答案】见解题指导【点评】冲压最主要的特点是在分离或成形过程中，板料厚度变化很小，内部组织也不产

42、生变化。【例6】什么是锻造？锻造的主要特点有哪些？其应用于什么地方？【解题指导】(1)锻造是指在加压设备及工(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，以获得一定形状、尺寸和质量的锻件加工方法。(2)主要特点：改善金属的内部组织，提高金属的力学性能；具有较高的劳动生产率；采用精密模锻可使锻件尺寸、形状接近成品零件，因而可大大节约金属材料和工作量；适应范围广，既可进行单件、小批量生产，又可进行大批量生产；不能锻造外形和内腔复杂的锻件。(3)应用范围：锻件的质量可小至不足一千克，大至数百吨，但不能锻造复杂的零件。既可进行单件，小批量生产，又可大批量生产。钢、有色金属都具有一定的塑性

43、，都可用锻造加工，但铸铁一般不用锻造加工。【答案】见解题指导【点评】(1)锻造最主要的特点是能够改善金属的内部组织，提高金属的力学性能；(2)锻造是毛坯制造的主要方法之一。巩固训练一、选择题1. 碳钢的始锻温度在（ ）以下200为宜。BA、A3线 B、ACcm线 C、固相线 D、A1线2.以下几种工序中（ ）属于分离工序。AA、冲裁 B、弯形 C、拉深 D、翻边3.终锻模膛一般设置在锻模的（ ）位置。BA、偏左 B、居中 C、偏右 D、都可以4.大批量在3mm的钢板上加工10mm的孔，宜采用（ ）。BA锻压 B冲压C挤压 D拉制5.对于截面较大的坯料，一般采用（ ）的方法。BA单面切割 B双面

44、切割C原料切割 D都可以6金属锻造加工的重要环节有()。A预热 B加热C保温 D冷却7用胎膜成型锻造形状复杂的非回转体锻件采用()。A扣模 B闭式套模C摔模 D合模8对于高合金及大型锻件应采用的冷却方法有()。A空冷 B坑冷C炉冷 D水冷 9自由锻时，为便于取出冲子，应在冲孔位置放置些()。A石墨粉 B煤粉C石英粉 D木屑10下列材料中锻造性最好的是()。A20钢 B45钢 CQT60003 DHT150二、填空题1根据成形方式不同，锻造可分为_和_两大类。2冲压加工通常是在 下进行的，其基本工序分为 和 两大类。3锻造能改善金属的_，提高金属的 ，具有较高的劳动生产率。4金属加热的目的是提高

45、_，降低_，均匀_。5不同钢材的锻造温度范围不同，含碳量越高的碳素钢，始锻温度 ，有色金属合金的锻造温度范围比碳素钢的锻造温度范围 。6自由锻常用的设备有_和_。7胎模锻是在_设备上使用_生产模锻件的一种锻造方法。8模锻模膛包括_和_。第三节焊接(建议2课时)考纲要求了解焊接的加工原理、特点和应用范围。知识网络知识要点一、焊接的原理、分类及主要特点(见下表)定义及特征焊接通过加热或加压或两者并用，并使用(或不用)填充材料，使工件达到结合的方法，它是一种不可拆连接，可以连接同质或不同质金属分类熔焊将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法焊接过程中母材金属处于熔化状态而形成熔池，熔池的液态金属冷

46、却凝固而构成焊缝，将焊件连在一起压焊焊接时对焊件施加压力，以完成焊接的方法焊接过程中必须对焊件施加压力，压力使经加热至塑性状态焊件实现连接或使未经加热的焊件产生塑性变形、原子间相互扩散而实现连接钎焊采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔化的温度，利用液态钎料浸润母材，填充接头间隙并与母材互相扩散实现连接焊接过程中母材不熔化，只有钎料熔化。焊件加热温度低，构件变形小，焊件组织和性能基本不变。可焊接异种金属、难熔金属，为半永久性连接特点1.与铆接相比，焊接可节约金属，接头密封性好，容易实现机械化、自动化2.生产程序简单，经济效益高3.可用型材拼焊成焊接结构件替

47、代大型复杂铸件，生产周期短，劳动强度小4.设备简单，操作方便，产品成本低二、焊条电弧焊(见下表)内容焊接原理1.焊条电弧焊是通过手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法，它利用焊条与焊件间产生的电弧热将金属加热并熔化而实现焊接2.焊接电弧是由焊接电源供给的具有一定电压的两电极间或电极与母材间，通过气体介质产生的强烈而持久的放电现象焊接特点1.电弧温度高，热量集中，设备简单，操作方便、灵活2.能进行各种接头形式及各种位置的焊接3.手工操作，生产效率低，劳动强度大，对工人的技术水平要求高焊接电源直流弧焊发电机，交流弧焊变压器，弧焊整流器焊接用具焊接电缆、焊钳、面罩、辅助器具等焊条1.由药皮及焊芯两部分组成

48、2.焊芯作用：一是作为电极传导电流，产生电弧，二是作为填充材料，形成焊缝3.焊条的直径和长度是指焊芯的直径和长度工艺参数1.焊条直径：主要取决于焊件厚度。焊件厚度不大于4mm时，焊条直径不超过焊件厚度；大于4mm时，焊条直径一般取3.2mm6mm2.焊接电流：焊接电流的大小取决于焊条直径3.焊接速度：在保证接头质量前提下，尽量采用较大的焊接速度电弧的引燃与控制1.引弧：将焊条的末端与焊件表面接触形成短路，然后迅速将焊条提离焊件表面至一定距离(2mm4mm)。方法有：直击法、划擦法2.控制：电弧引燃后应控制焊条末端与焊件表面距离并保持不变缺陷1.焊接过程中在焊接接头中产生的金属不连续、不致密或连

49、接不良的现象称为焊接缺陷2.原因：接头处未清理干净、焊条未烘干、焊接工艺参数选择不当、操作方法错误3.形式：未焊透、夹渣、气孔、咬边、焊瘤、焊接裂纹三、气割与气焊(见下表)气焊气割原理利用气体火焰作热源的焊接方法利用气体火焰的热能将工件切割处预热到一定温度，然后喷出高速切割氧流，使其燃烧并放出热量，从而实现切割的方法气体、设备、工具可燃气体乙炔，助燃气体氧气；氧气瓶，溶解乙炔气瓶、减压器、气焊炬可燃气体乙炔，助燃气体氧气；氧气瓶、溶解乙炔氧气瓶、减压器、割炬特点1.焊接时不需要电源2.火焰温度比电弧焊低，火焰控制容易，热输入调节方便、设备简单、使用灵活3.火焰热量比电弧分散，焊件受热面积大，变形也大，质量不如电弧焊4.生产率较低1.设备简单、操作方便，使用范围广2.气割的金属应满足的条件是：金属的燃点必须低于熔点，金属氧化物的熔点应低于金属本身的