材料成型与工艺学习教案

1、会计学1材料材料(cilio)成型与工艺成型与工艺第一页，共84页。2、金属材料的成型加工分类： 金属材料的成型加工按其特点分为冷加工（机械加工、冷轧、冷锻、冲压等）和热加工（铸造(zhzo)、热扎、锻造、焊接、热处理等）。铸造铸造 铸造是指金属受热融化并浇铸铸造是指金属受热融化并浇铸(jiozh)(jiozh)到预先制作好的铸型内，凝固后获得一定形状和性能的金属制品的成型方法。到预先制作好的铸型内，凝固后获得一定形状和性能的金属制品的成型方法。第1页/共83页第二页，共84页。一、一、 铸造基本知识铸造基本知识 1 1、铸造工艺的特点：、铸造工艺的特点： （1 1）对铸件形状和尺寸的适应性强

2、。它可以生产各种形状、各种尺寸的毛坯，特别适宜制造具有复杂内腔的零件。）对铸件形状和尺寸的适应性强。它可以生产各种形状、各种尺寸的毛坯，特别适宜制造具有复杂内腔的零件。 （2 2）对材料的适应性强。可适应大多数金属材料的成形，对不宜锻压和焊接的材料，铸造具有独特的优点。）对材料的适应性强。可适应大多数金属材料的成形，对不宜锻压和焊接的材料，铸造具有独特的优点。 （3 3）铸件成本低。这是由于铸造原材料来源丰富，铸件的形状接近于零件，可减少切削加工量，从而降低铸造成本。）铸件成本低。这是由于铸造原材料来源丰富，铸件的形状接近于零件，可减少切削加工量，从而降低铸造成本。 因此铸造是毛坯生产最主要的

3、方法之一，如按重量计，机床中因此铸造是毛坯生产最主要的方法之一，如按重量计，机床中60%60%80%80%、汽车中、汽车中50%50%60%60%采用铸件。但由于铸造工艺环节多，易产生多种铸造缺陷，且一般铸件的晶粒粗，力学性能不如锻件。因此铸件一般不适宜制作受力复杂和受力大的重要零件，而主要用于受力不大或受简单静载荷（特别适合于受压应力）的零件，如箱体、床身、支架采用铸件。但由于铸造工艺环节多，易产生多种铸造缺陷，且一般铸件的晶粒粗，力学性能不如锻件。因此铸件一般不适宜制作受力复杂和受力大的重要零件，而主要用于受力不大或受简单静载荷（特别适合于受压应力）的零件，如箱体、床身、支架(zhji)(

4、zhji)、机座等。、机座等。( (动画动画) )第2页/共83页第三页，共84页。2 2、铸造的分类：、铸造的分类： 砂型铸造：是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺方法，它具有适应性广、生产准备简单、砂型铸造：是以型砂为主要造型材料制备铸型的铸造工艺方法，它具有适应性广、生产准备简单、成本低廉等优点，是应用最广的铸造方法；成本低廉等优点，是应用最广的铸造方法；( (动画动画) ) 特种铸造：是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称，常用的特种铸造方法有金属型铸造、压力铸特种铸造：是除砂型铸造以外其它铸造方法的总称，常用的特种铸造方法有金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心造、熔模铸造、离心(lx

5、n)(lxn)铸造、陶瓷型铸造等。特种铸造一般具有铸件质量好或生产率高等优点，铸造、陶瓷型铸造等。特种铸造一般具有铸件质量好或生产率高等优点，具有很大的发展潜力。具有很大的发展潜力。 3 3、金属的铸造性能、金属的铸造性能 金属的铸造性能是指金属材料铸造成形的难易程度。评价指标：流动性和收缩性。金属的铸造性能是指金属材料铸造成形的难易程度。评价指标：流动性和收缩性。 流动性：是指金属液本身的流动能力，流动性好坏影响到金属液的充型能力。流动性好的金属，流动性：是指金属液本身的流动能力，流动性好坏影响到金属液的充型能力。流动性好的金属，浇注时金属液容易充满铸型的型腔，能获得轮廓清晰、尺寸精确、薄而

6、形状复杂的铸件；还有利于金浇注时金属液容易充满铸型的型腔，能获得轮廓清晰、尺寸精确、薄而形状复杂的铸件；还有利于金属液中夹杂物和气体的上浮排除。属液中夹杂物和气体的上浮排除。第3页/共83页第四页，共84页。相反，金属的流动性差，则铸件易出现冷隔、浇不到、气孔、夹渣等缺陷。常用铸造合金中，灰铸铁硅黄铜铝硅锡青铜铸钢。提高浇注温度可改善金属的流动性。 收缩率：是铸造合金从液态凝固和冷却至室温过程中产生的体积和尺寸的缩减。包括液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。 液态收缩和凝固收缩若得不至到补足，会使铸件产生缩孔和缩松缺陷；固态收缩若受到阻碍会产生铸造内应力，导致铸件变形开裂(ki li)。铸造

7、材料、浇注温度和铸件的结构对收缩都有影响 。第4页/共83页第五页，共84页。二、 砂型铸造 砂型铸造是在砂型中生产铸件的铸造方法。由于其造型(zoxng)材料来源广泛，成本低廉，是最常用的铸造方法，目前我国砂型铸件约占铸件产量的 80%。 第5页/共83页第六页，共84页。 砂型铸造工艺过程如下图所示。主要包括以下几个工序：模样与芯盒准备(zhnbi)、型砂与芯砂配制造型、造芯熔炼、浇注落砂、清理检验入库。 第6页/共83页第七页，共84页。（一）造型方法1、手工造型:是全部用手工或手动工具完成的造型工序。根据铸件的形状特点，可采用整体模造型、分块模造型、挖砂造型、活块造型、三箱造型、刮板造

8、型等。 (1)整模造型 (动画) 模样为整体，分型面为平面，型腔在同一砂箱(sh xin)中，不会产生错型缺陷，操作简单。应用在最大截面在端部且为一平面的铸件，应用较广。 第7页/共83页第八页，共84页。（2）分模造型 (动画) 模样在最大截面处分开，型腔位于上、下型中，操作(cozu)较简单。最大截面在中部的铸件，常用于回转体类等铸件。第8页/共83页第九页，共84页。（3）挖砂造型 (动画) 整体模样，分型面为一曲面，需挖去阻碍(z i)起模的型砂才能取出模样，对工人的操作技能要求高，生产率低，适宜中小型、分型面不平的铸件单件、小批生产。第9页/共83页第十页，共84页。（4）活块造型

9、(动画) 将妨碍起模的部分做成活动的，取出模样(myng)主体部分后，再小心将活块取出，造型费工时。用于单件小批生产，带有凸起部分的，难以起模的铸件 。第10页/共83页第十一页，共84页。（5）刮板造型 (动画) 刮板形状和铸件(zhjin)截面相适应，代替实体模样，可省去制模的工序，操作要求高。单件小批生产，大、中型轮类、管类铸件(zhjin)。第11页/共83页第十二页，共84页。（6）三箱造型 (动画) 另：大型工件造型 (动画) 用上、中、下三个砂箱，有两个(lin )分型面，铸件的中间截面小，用两个(lin )砂箱时取不出模样，必须分模，中箱高度有一定要求，操作复杂。单件小批生产，

10、适合于中间截面小，两端截面大的铸件。第12页/共83页第十三页，共84页。2、机器造型 (动画) 机器造型是用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。主要用于成批大量生产。按紧砂方式不同，常用的造型机有震压造型、微震压实造型、高压造型、抛砂造型、射砂造型、气流冲击造型等。其中以震压式造型机最为常用，震压式造型机适合于中、小型铸型，主要优点是结构简单(jindn)、价格低，但噪音大、生产率不够高、铸型的紧实度不高。震压造型(zoxng)示意图第13页/共83页第十四页，共84页。（二）浇注（二）浇注 金属液应在一定的温度范围金属液应在一定的温度范围(fnwi)(fnwi)内按规定的速度注入铸型

11、。浇注时铸铁液应以适宜的流量和线速度定量地浇入铸型，速度过快，铸型中的气体来不及排出易产生气孔，并易形成冲砂。浇注速度过慢，使型腔表面烘烤时间过长，导致砂层翘起脱落，产生结疤、夹砂等缺陷。浇注时既可采用手动浇注，也可采用自动烧注，自动浇注通常用于自动造型线、离心铸管机等。内按规定的速度注入铸型。浇注时铸铁液应以适宜的流量和线速度定量地浇入铸型，速度过快，铸型中的气体来不及排出易产生气孔，并易形成冲砂。浇注速度过慢，使型腔表面烘烤时间过长，导致砂层翘起脱落，产生结疤、夹砂等缺陷。浇注时既可采用手动浇注，也可采用自动烧注，自动浇注通常用于自动造型线、离心铸管机等。（三）落砂、清理（三）落砂、清理

12、检验检验 就是用肉眼或借助于尖嘴锤找出铸件表层或皮下的铸造缺陷，如气孔、砂眼、粘砂、缩孔、冷隔、浇不到等，对铸件内部的缺陷还可采用耐压试验、磁粉探伤、超声波探伤、金相检验、力学性能试验等方法。就是用肉眼或借助于尖嘴锤找出铸件表层或皮下的铸造缺陷，如气孔、砂眼、粘砂、缩孔、冷隔、浇不到等，对铸件内部的缺陷还可采用耐压试验、磁粉探伤、超声波探伤、金相检验、力学性能试验等方法。第14页/共83页第十五页，共84页。三、三、 特种铸造特种铸造 特种铸造是指与砂型特种铸造是指与砂型(shxng)(shxng)铸造不同的其它铸造方法。可列入特种铸造的方法有近二十种，常用的有金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、

13、离心铸造、陶瓷型铸造等。特种铸造在提高铸件精度和表面质量、提高生产率、改善劳动条件等方面具有独特的优点。铸造不同的其它铸造方法。可列入特种铸造的方法有近二十种，常用的有金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、陶瓷型铸造等。特种铸造在提高铸件精度和表面质量、提高生产率、改善劳动条件等方面具有独特的优点。 （一）压力铸造（一）压力铸造 ( (动画动画) ) 压力铸造是指熔融金属在高压下快速压入铸型中，并在压力下凝固的铸造方法，简称压铸。压力铸造是指熔融金属在高压下快速压入铸型中，并在压力下凝固的铸造方法，简称压铸。、压力铸造工艺过程、压力铸造工艺过程 压铸工艺是在专门的压铸机上完成的，压铸机的主

14、要类型有冷压室压铸机和热压室压铸机两类。压铸机主要由合型机构、压射机构和顶出机构组成，压铸工艺是在专门的压铸机上完成的，压铸机的主要类型有冷压室压铸机和热压室压铸机两类。压铸机主要由合型机构、压射机构和顶出机构组成，第15页/共83页第十六页，共84页。卧式冷室式压铸机第16页/共83页第十七页，共84页。2、压力铸造的特点及适用范围 压力铸造具有(jyu)如下特点：生产率高，便于实现自动化；铸件的精度高、表面质量好；组织细密、性能好；能铸出形状复杂的薄壁铸件。但压力铸造设备投资大，压铸型制造周期长、成本高；受压型材料熔点的限制，目前不能用于高熔点铸铁和铸钢件的生产；目前压力铸造主要用于大批量

15、生产铝、锌、铜、镁等非铁金属与合金件。如汽车、仪表、计算机、航空、摩托车、日用品等行业各类中小型薄壁铸件，如发动机气缸体、气缸盖、仪表壳体、电动转子、照相机壳体、各类工艺品、装饰品等。卧式冷室式压铸机工作(gngzu)原理图第17页/共83页第十八页，共84页。常见(chn jin)压铸件第18页/共83页第十九页，共84页。（二）熔模铸造 (动画) 熔模铸造是用易熔材料制成模样，在模样上涂挂若干层耐火涂料，待硬化后熔出模样形成无分型面的型壳，经高温焙烧后即可浇注获得铸件的方法。由于易熔材料通常采用蜡料，故这种方法又称为“失蜡铸造”。 、 熔模铸造的工艺过程（1）蜡模制造首先根据铸件的形状和尺

16、寸，用钢、铜或铝合金制造压型；然后把熔化成糊状的蜡质材料（常用50%石蜡+50%硬脂酸）压入压型中，待冷却(lngqu)凝固后取出，修去分型面上的毛刺后得到单个的蜡模；为能一次铸出多个铸件，可将多个蜡模粘合在一个蜡制的浇注系统上，构成蜡模组。 （2）型壳制造 在蜡模组上涂挂耐火涂料层以制成具有一定强度的耐火型壳。首先将蜡模浸入涂料中（石英粉+水玻璃、硅酸乙酯等）；取出后撒上石英粉（砂）；再浸入氯化铵的溶液中进行硬化。重复上述过程4-6次，制成5-10mm厚的耐火型壳。待型壳干燥后，置于90-95的热水中浸泡，熔出蜡料即得到一个中空的型壳。 （3）焙烧、浇注 将型壳在850950的炉内进行焙烧，

17、去除残留的蜡料和水份，并提高型壳的强度；将焙烧后的型壳趁热置于砂箱中，并在其周围填充砂子或铁丸固定之，即可进行浇注。 第19页/共83页第二十页，共84页。2、熔模铸造的特点及应用 熔模铸造是一种精密铸造工艺，铸件的尺寸精度高、表面质量好；适应性强，能生产出形状特别复杂的铸件，适合于高熔点和难切削合金，生产批量不受限制。但熔模铸造的工艺复杂、生产周期长、成本高，不适宜(shy)大件铸造。熔模铸造适合于形状复杂、精密的中小型铸件；可生产高熔点、难切削的合金铸件。如用于形状复杂的涡轮发电机、增压器、汽轮机的叶片和叶轮，复杂刀具等，可生产各种不锈钢、耐热钢、磁钢等的精密铸件。 第20页/共83页第二

18、十一页，共84页。（三） 金属(jnsh)型铸造 (动画) 金属(jnsh)型铸造是指在重力的作用下将液态金属(jnsh)浇入金属(jnsh)型中获得铸件的方法，也称狭义的重力铸造。金属(jnsh)型可连续使用几千次至数万次。 1金属型的材料与结构 金属型常采用铸铁或铸钢制造，按分型面不同，金属型有整体式、垂直分型式、水平分型式等。右图为垂直分型式金属型的结构。由底座、定型、动型等部分组成，浇注系统在垂直的分型面上(min shn)，为改善金属型的通气性，在分型面处开有0.2mm-0.4mm深的通气槽。移动动型、合上铸型后进行浇注，铸件凝固后移开动型取出铸件。 垂直分型式(xn sh)金属型第

19、21页/共83页第二十二页，共84页。2金属型铸造工艺要点 由于(yuy)金属型的导热快、无退让性、无透气性，使铸件易出现冷隔与浇不到、裂纹、气孔等缺陷。因此金属型铸造必须采取一定的工艺措施：浇注前应将铸型预热，并在内腔喷刷一层厚0.3mm-0.4mm的涂料，以防出现冷隔与浇不到缺陷，并延长金属型的寿命；铸件凝固后应及时开型、取出铸件，以防铸件开裂或取出铸件困难。 3金属型铸造的特点及应用范围 金属型使用寿命长，可“一型多铸”，提高生产率；铸件的晶粒细小、组织致密，力学性能比砂型铸件高约25；铸件的尺寸精度高、表面质量好；铸造车间无粉尘和有害气体的污染，劳动条件改善。金属型铸造的不足之处是金属

20、型制造周期长、成本高、工艺要求高，且不能生产形状复杂的薄壁铸件，否则易出现浇不足和冷隔等缺陷；受铸型材料的限制，浇注高熔点的铸钢件和铸铁件时，金属型的寿命低。 目前金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的铝、铜、镁等非铁金属及合金铸件。如铝合金活塞、油泵壳体，铜合金轴瓦、轴套等。第22页/共83页第二十三页，共84页。（四）离心铸造（四）离心铸造 ( (动画动画) ) 离心铸造是指将金属浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下凝固成铸离心铸造是指将金属浇入绕水平、倾斜或立轴旋转的铸型，在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。件的铸造方法。 离心铸造多用于简单的圆筒体，铸造时不用型芯便可形

21、成内孔。离心铸造多用于简单的圆筒体，铸造时不用型芯便可形成内孔。1 1离心铸造方法离心铸造方法 离心铸造机按旋转轴的方位不同，可分为立式、卧式和倾斜式三种类型。离心铸造机按旋转轴的方位不同，可分为立式、卧式和倾斜式三种类型。2 2离心铸造的特点及应用离心铸造的特点及应用 离心铸造可省去浇注系统和型芯，比砂型铸造省工省料，生产率高，成本低；铸件在离离心铸造可省去浇注系统和型芯，比砂型铸造省工省料，生产率高，成本低；铸件在离心力的作用下结晶，组织致密，基本上无缩孔、气孔等缺陷，力学性能好；便于双金属铸件心力的作用下结晶，组织致密，基本上无缩孔、气孔等缺陷，力学性能好；便于双金属铸件的铸造。但铸件的

22、内孔尺寸误差大、表面粗糙；铸件的比重偏析大，金属中的熔渣等密度小的铸造。但铸件的内孔尺寸误差大、表面粗糙；铸件的比重偏析大，金属中的熔渣等密度小的夹杂物易集中在内表面。的夹杂物易集中在内表面。 离心铸造广泛离心铸造广泛(gungfn)(gungfn)用于大口径铸铁管、缸套、双金属轴承、活塞环、特殊钢无缝用于大口径铸铁管、缸套、双金属轴承、活塞环、特殊钢无缝管坯等的生产。管坯等的生产。 第23页/共83页第二十四页，共84页。离心铸造(zhzo)方法卧式离心(lxn)铸造机第24页/共83页第二十五页，共84页。（五）陶瓷型铸造（五）陶瓷型铸造 ( (动画动画) 8) 8分钟时间较长分钟时间较长

23、 陶瓷型铸造是指用陶瓷质耐火材料制成铸型而获得铸件的方法。是在砂型铸造和熔模铸造陶瓷型铸造是指用陶瓷质耐火材料制成铸型而获得铸件的方法。是在砂型铸造和熔模铸造的基础上发展起来的一种精密铸造新工艺。的基础上发展起来的一种精密铸造新工艺。 1 1陶瓷型铸造的工艺过程陶瓷型铸造的工艺过程 为节省价高的陶瓷材料，先用砂套模样、普通水玻璃砂制成一个型腔稍大于铸件的砂套为节省价高的陶瓷材料，先用砂套模样、普通水玻璃砂制成一个型腔稍大于铸件的砂套；然后用铸件模样、陶瓷材料（如锆英粉、刚玉、铝钒土；然后用铸件模样、陶瓷材料（如锆英粉、刚玉、铝钒土 + +硅酸乙脂水解液），经灌桨、结胶硅酸乙脂水解液），经灌桨、

24、结胶、焙烧等工艺制成陶瓷铸型。、焙烧等工艺制成陶瓷铸型。2 2陶瓷型铸造特点及应用陶瓷型铸造特点及应用 陶瓷型的材料与熔模铸造的壳型相似，故铸件的精度和表面质量与熔模铸造相当；可适合陶瓷型的材料与熔模铸造的壳型相似，故铸件的精度和表面质量与熔模铸造相当；可适合于高熔点、难加工材料的铸造；而且与熔模铸造相比，铸件大小基本于高熔点、难加工材料的铸造；而且与熔模铸造相比，铸件大小基本(jbn)(jbn)不受限制，工艺不受限制，工艺简单、投资少、生产周期短。但陶瓷型铸造原材料价格贵，因有灌桨工序，不适宜于铸造大批简单、投资少、生产周期短。但陶瓷型铸造原材料价格贵，因有灌桨工序，不适宜于铸造大批量、形状

25、复杂的铸件，且生产工艺过程难以实现自动化和机械化。量、形状复杂的铸件，且生产工艺过程难以实现自动化和机械化。 陶瓷型铸造适宜于制造小批量、较大尺寸的精密铸件，较多用于各种模具的生产（如金属陶瓷型铸造适宜于制造小批量、较大尺寸的精密铸件，较多用于各种模具的生产（如金属型、压铸模、塑料模、锻模等。型、压铸模、塑料模、锻模等。第25页/共83页第二十六页，共84页。（a）模样(myng) （b）砂套造型 （c）灌桨 （d）喷烧 （e）合型 （f)铸件 陶瓷型铸造工艺(gngy)过程第26页/共83页第二十七页，共84页。压力加工（锻压加工）压力加工（锻压加工）一、概述一、概述 锻压加工是指对坯料施加

26、压力，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。它是锻造锻压加工是指对坯料施加压力，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。它是锻造(dunzo)(dunzo)和冲压的总称。和冲压的总称。 锻压加工包括轧制锻压加工包括轧制( (动画动画) )、挤压、挤压( (动画动画) ) 、拉拨、拉拨( (动画动画) ) 、自由锻造、自由锻造(dunzo)(dunzo)、模型锻造、模型锻造(dunzo)(dunzo)、冲压等加工方法，其典型工序实例如图所示。、冲压等加工方法，其典型工序实例如图所示。 常用(chn

27、yn)的锻压加工方法第27页/共83页第二十八页，共84页。1、锻压加工的特点 锻压加工是以金属的塑性变形为基础的 , 各种钢和大多数非铁金属及其合金都具有(jyu)不同程度的塑性 , 因此它们可在冷态或热态下进行锻压加工 , 而脆性材料 (如灰铸铁、铸造铜合金、铸造铝合金等)则不能进行锻压加工。 金属锻压加工的优点： （1）能改善金属内部组织，提高金属的力学性能。 吊钩、曲轴(qzhu)中的流线分布第28页/共83页第二十九页，共84页。 （2）节省金属材料。与直接切削钢材的成形相比，还可以节省金属材料的消耗，而且也节省加工工时。 （3）生产效率较高。 如齿轮轧制、滚轮轧制等制造方法均比机械

28、加工的生产率高出几倍甚至几十倍以上。 金属锻压加工的缺点: （1）不能获得形状很复杂的制件, 其制件的尺寸(ch cun)精度、形状精度和表面质量还不够高 ； （2）加工设备比较昂贵, 制件的成本比铸件高。 2、锻压加工的分类: 锻压主要按成形方式和变形温度进行分类。按成形方式锻压可分为锻造和冲压两大类；按变形温度锻压可分为热锻压、冷锻压、温锻压等。 3、金属的锻压性能：评价：可锻性 可锻性是指材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。金属的可锻性可用塑性和塑性变形抗力来综合衡量。塑性越高，变形抗力越小，金属的可锻性就越好；低的塑性变形抗力使设备耗能少；优良的塑性使产品获得准确的外形而不遭破

29、裂。第29页/共83页第三十页，共84页。一次成型(chngxng)椅第30页/共83页第三十一页，共84页。二、二、 锻造锻造（一）自由锻（一）自由锻 ( (动画动画) ) 1 1、基本工序、基本工序 自由锻是指用简单的通用性工具自由锻是指用简单的通用性工具 , ,或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力, ,使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。采用自由锻方法生产使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工方法。采用自由锻方法生产(shngchn)(shngchn)的锻件称为自由锻件。自由锻的基本工序包

30、括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。的锻件称为自由锻件。自由锻的基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移及锻接等。 (1) 拔长 拔长也称延伸 ,它是使坯料横断面积减小、长度增加的锻造工序(gngx)。拔长常用于锻造杆、轴类零件 。拔长的方法主要有两种:在平砧、芯棒上拔长 。a)在平面(pngmin)上拔长 b)在芯轴上拔长第31页/共83页第三十二页，共84页。（2）镦粗 镦粗是使毛坯高度减小,横断面积增大的锻造工序 镦粗工序可以有效地改善坯料组织, 减小力学性能的异向性。镦粗与拔长的反复进行, 可以改善高合金(hjn)工具钢中碳化物的形态和分布状态。 第32页/

31、共83页第三十三页，共84页。(3) 冲孔 冲孔是在坯料(p lio)上冲出透孔或不透孔的锻造工序。冲孔的方法主要有以下两种：双面冲孔法，单面冲孔法。 第33页/共83页第三十四页，共84页。(4) 弯曲 弯曲采用一定的工模具将坯料弯成所规定的外形的锻造工序，称为弯曲。常用的弯曲方法(fngf)有以下两种：锻锤压紧弯曲法、模弯曲法。 第34页/共83页第三十五页，共84页。（5）切割 切割是指将坯料分成几部分或部分地割开，或从坯料的外部割掉一部分，或从内部割出一部分的锻造工序 。（6）错移 错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离，但仍保持轴心(zhu xn)平行的的锻造工序，常用于

32、锻造曲轴零件。错移时，先对坯料进局部切割，然后在切口两侧分别施加大小相等、方法相反且垂直于轴线的冲击力或压力，使坯料实现错移。 第35页/共83页第三十六页，共84页。（7）锻接 锻接是将坯料在炉内加热至高温后，用锤快击, 使两者在固态结合的锻造工序。 锻接的方法有搭接(d ji)、对接、咬接等。锻接后的接缝强度可达被连接材料强度的70%80%。 （8）扭转 扭转是将毛料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。小型坯料扭转角度不大时, 可用锤击方法 。第36页/共83页第三十七页，共84页。2. 自由锻的生产特点和应用(yngyng) 自由

33、锻所用工具和设备简单, 通用性好, 成本低。 同铸造毛坯相比, 自由锻消除了缩孔、缩松、气孔等缺陷, 使毛坯具有更高的力学性能。因此,它在重型机器及重要零件的制造上有特别重要的意义。 自由锻是靠人工操作来控制锻件的形状和尺寸的 ,所以锻件精度低 ,加工余量大 , 劳动强度大,生产率也不高 , 因此它主要应用(yngyng)于单件、小批量生产 。第37页/共83页第三十八页，共84页。（二）模锻（模型锻造）(动画) 模锻是指利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。金属材料通过模具锻造变形而得到(d do)的工件或毛坯称为模锻件。 按所用设备不同, 模锻可分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机

34、上模锻等。 1、锤上模锻 (动画)锤上模锻 图为锤上模锻。锻模由上锻模和下锻模两部分组成 , 分别安装在锤头和模垫上 , 工作时上锻模随锤头一起(yq)上下运动。上模向下扣合时 , 对模膛中的坯料进行冲击, 使之充满整个模膛 , 从而得到所需锻件。第38页/共83页第三十九页，共84页。按模膛在锻模(dun m)中的个数 , 锻模(dun m)分为单膛锻模(dun m)和多膛锻摸 。 第39页/共83页第四十页，共84页。 2、锤上模锻的特点和应用 锤上模锻与自由锻、胎模锻比较，有如下优点 : (1) 生产率高。 (2) 表面质量高，加工余量小，余块少甚至没有，尺寸准确，锻件(dunjin)公

35、差比自由锻小2/33/4，可节省大量金属材料和机械加工工时。 (3)操作简单，劳动强度比自由锻和胎模锻都低。 锤上模锻的主要缺点是：模锻件(dunjin)的重量受到一般模锻设备能力的限制，大多在7OKg以下；锻模的制造周期长、成本高；模锻设备的投资费用比自由锻大。模锻用于生产大批量锻件(dunjin)。 第40页/共83页第四十一页，共84页。（三）胎模锻 (动画) 胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具(胎模)生产模锻件的一种锻造方法。在生产中、小型锻件时，广泛采用自由锻制坯、胎模锻成形的工艺方法。 1、胎模的种类 根据(gnj)胎模的结构特点，胎模可分为摔子、扣模、套模和合模四种。 第41页

36、/共83页第四十二页，共84页。2. 胎模锻的特点和应用 胎模锻与自由锻相比有如下优点 : （1) 由于坯料在模膛内成形，所以锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，所以质量较高。 （2）由于锻件形状(xngzhun)由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高15倍。 （3）胎模锻能锻出形状(xngzhun)比较复杂的锻件。 （4）余块少，因而加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。 胎模锻也有一些缺点: 需要吨位较大的锻锤；只能生产小型锻件；胎模的使用寿命较低；工作时一般要靠人力搬动胎模，因而劳动强度较大。胎模锻用于生产中、小批量的锻件。第42页/共83页第四

37、十三页，共84页。三、冲压三、冲压 冲压是指使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。冲压是指使板料经分离或成形而得到制件的工艺统称为冲压。 冲压的特点冲压的特点 ： (l) (l) 多用于形状复杂的薄壁零件，并且能使其强度高，刚度大，重量轻。多用于形状复杂的薄壁零件，并且能使其强度高，刚度大，重量轻。 (2) (2) 冲压件表面光滑且有足够的尺寸精度冲压件表面光滑且有足够的尺寸精度(jn d)(jn d)，可满足一般互换性要求。，可满足一般互换性要求。 (3) (3) 操作简单迅速，易于实现自动化，生产率高。操作简单迅速，易于实现自动化，生产率高。 冲压设备冲压设备( (动画动画) )

38、(4) (4) 冲模制造复杂，大批量冲压生产时才能使冲压件成本降低。冲模冲模制造复杂，大批量冲压生产时才能使冲压件成本降低。冲模( (动画动画) ) 冲压所需的板料必须具有足够的塑性冲压所需的板料必须具有足够的塑性, , 常用的金属板材有低碳钢、高塑性的合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金等。常用的金属板材有低碳钢、高塑性的合金钢、铜及铜合金、铝及铝合金等。 第43页/共83页第四十四页，共84页。冲压件第44页/共83页第四十五页，共84页。 生产中常用的冲压工序可分为两大类。一类是分离工序, 主要包括切断、落料、冲孔、切口、切边等。 另一类是变形工序, 主要包括弯曲、拉深、翻边、起伏(qf)、缩

39、口和胀形等。 （一) 分离工序 分离工序是使坯料的一部分与另一部分相分离的工序。 1. 剪切 剪切是指以两个(lin )相互平行或交叉的刀片对金属材料进行切断的工序。 主要用于下料 , 将板料切成冲压所需的具有一定宽度的条料。第45页/共83页第四十六页，共84页。2. 落料及冲孔 (动画) 落料及冲孔落料和冲孔的工艺过程完全相同, 当坯料被冲下的部分为成品时, 该工艺过程称为(chn wi)落料；当坯料的周边为成品时, 该工艺过程称为(chn wi)冲孔。落料与冲孔总称为(chn wi)冲裁。冲裁示意图为保证落料与冲孔的边缘整齐、切口光洁(gungji), 冲头与凹模间的间隙必须合适。若间隙

40、过大, 则冲裁件断面有拉长的毛刺, 且边缘出现较大的圆角。若间隙过小, 则模具刃口的磨损加剧, 寿命降低。一般间隙要等于板厚的5%10% 。 3. 整修 整修它是指利用整修模沿冲裁件的外缘或内孔刮去一层薄薄的切屑，以提高冲裁件的加工精度(jn d)和剪断面的光洁度的冲压方法。第46页/共83页第四十七页，共84页。(二) 变形工序 1. 弯曲 (动画) 弯曲它是将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件(zhjin)的成形方法。板材(bn ci)弯曲示意图第47页/共83页第四十八页，共84页。管材(un ci)弯曲示意图第48页/共83页第四十九页，共84页。2. 拉深 (动

41、画) 拉深是指变形区在一拉一压的应力状态作用(zuyng)下,使板料（浅的空心坯）或形为空心件（深的空心件）而厚度基本不变的加工方法。拉深是一个重要的冲压工序, 应用很广。如汽车、农机及工程机械的覆盖件, 仪器仪表的壳体, 日用品中的金属容器等都需用拉深工序制作。圆形板料毛坯(mop)拉深第49页/共83页第五十页，共84页。3. 翻边 翻边是指在毛坯的平面部分或曲面部分的边缘，沿一定曲线翻起竖立直边的成形(chn xn)方法 。图为用凸凹模获得内凸缘的加工方法。.起伏 起伏在板坯或制品表面上通过局部变薄获得各 种形状的凸起与凹陷的成形(chn xn)方法称为起伏。图为用起伏变形的方法获得制件

42、的例子。有起伏的制件(加强筋)刚度显著增大。起伏变形实质上是深度不大的局部拉深。 内孔翻边示意图起伏(qf)变形的举例第50页/共83页第五十一页，共84页。5. 缩口 缩口是将管件或空心制件的端部加压，使其径向尺寸缩小的加工方法。 6. 胀形 胀形板料或空心坯料(p lio)在双向拉应力作用下，使其产生塑性变形取得所需制件的成形方法。胀形示意图缩口示意图第51页/共83页第五十二页，共84页。（三）冲压件生产举例 在生产实际中, 绝大多数冲压件要经过(jnggu)好几道工序才能生产出来。 例：柴油机底油箱的生产过程。(动画) 落料-拉伸-剪切（切边）-翻边-冲孔（安装孔）-冲孔（放油孔）（四

43、）发展 冲压的自动化发展(动画) 第52页/共83页第五十三页，共84页。切削加工切削加工一、概述一、概述 金属切削加工是指利用切削刀具在工具（刀具）与工件的相对运动中，切除工件上的多余材料，得到预想的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。金属切削加工是指利用切削刀具在工具（刀具）与工件的相对运动中，切除工件上的多余材料，得到预想的工件形状、尺寸和表面质量的加工方法。1 1、切削加工的分类、切削加工的分类 （1 1）钳工）钳工 钳工是利用各种手工工具对金属进行切削加工的。基本的加工方法有划线、錾切、锯割、挫削、钻孔、攻丝、套扣和刮研等。钳工操作大部分是用手工完成。因此钳工是利用各种手工工具对金属

44、进行切削加工的。基本的加工方法有划线、錾切、锯割、挫削、钻孔、攻丝、套扣和刮研等。钳工操作大部分是用手工完成。因此(ync)(ync)，生产率低，劳动强度大。，生产率低，劳动强度大。 （2 2）机械加工）机械加工 机械加工是通过了人操纵机床对工件进行切削加工的。其主要方法是车、钻、铣、刨、磨和齿轮加工等。机械加工作为零件的最终手段，使零件的表面得到更高的尺寸精度和更高的光洁表面，切削加工仍是不可缺少的方法。所以切削加工在金属材料加工中仍占有相当重要的地位。机械加工是通过了人操纵机床对工件进行切削加工的。其主要方法是车、钻、铣、刨、磨和齿轮加工等。机械加工作为零件的最终手段，使零件的表面得到更高

45、的尺寸精度和更高的光洁表面，切削加工仍是不可缺少的方法。所以切削加工在金属材料加工中仍占有相当重要的地位。第53页/共83页第五十四页，共84页。2 2、机床、机床(jchung)(jchung)的分类的分类 （1 1）按照加工性质和所用刀具的不同：）按照加工性质和所用刀具的不同： 车床、铣床、钻床、磨床、镗床、拉床、锯床、刨床、齿轮加工机床车床、铣床、钻床、磨床、镗床、拉床、锯床、刨床、齿轮加工机床(jchung)(jchung)、螺纹加工机床、螺纹加工机床(jchung)(jchung)、插床和其他机床、插床和其他机床(jchung)(jchung)。 （2 2）按机床）按机床(jchun

46、g)(jchung)的通用程度：的通用程度： 通用机床通用机床(jchung)(jchung)（也叫万能机床（也叫万能机床(jchung)(jchung)）、专用机床）、专用机床(jchung)(jchung)（动画）和专门化机床（动画）和专门化机床(jchung)(jchung)（也叫专能机床（也叫专能机床(jchung)(jchung)）。）。 （3 3）按机床）按机床(jchung)(jchung)的精度：的精度： 普通精度机床普通精度机床(jchung)(jchung)、精密机床、精密机床(jchung)(jchung)和超精密机床和超精密机床(jchung)(jchung)。 机床的

47、类别(libi)代号第54页/共83页第五十五页，共84页。3 3、切削动动、切削动动 切削运动指为了实现金属切削加工，刀具和工件切削运动指为了实现金属切削加工，刀具和工件(gngjin)(gngjin)之间所必须作的相对运动。之间所必须作的相对运动。第55页/共83页第五十六页，共84页。 切削动动主要分为主运动和进给运动。切削动动主要分为主运动和进给运动。( (动画动画) ) 主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，主运动的速度最主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，主运动的速度最高，所消耗的功率最大。主运动只有一个，它可以高，所消耗的功率最大。主运动只有

48、一个，它可以(ky)(ky)由工件完成，也可以由工件完成，也可以(ky)(ky)由刀具完成。由刀具完成。 进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。也就是进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切削出整个表面的运动。也就是说，没有这个运动，就不能连续切削。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少，可说，没有这个运动，就不能连续切削。进给运动一般速度较低，消耗的功率较少，可由一个或多个运动组成。由一个或多个运动组成。4 4、材料的切削加工性、材料的切削加工性 材料的切削加工性指工件材料进行切削加工时的难易程度。通常用下列二种标准材料的切削加工性指工件材料进行切削加工时的难易程

49、度。通常用下列二种标准进行衡量。进行衡量。 （1 1）一定刀具耐用度下允许切削速度的大小，一般用耐用度为）一定刀具耐用度下允许切削速度的大小，一般用耐用度为6060分钟时的切削速分钟时的切削速度度U60U60来表示，来表示， U60 U60愈大则切削加工性愈好，这种指标用得较多。愈大则切削加工性愈好，这种指标用得较多。 （2 2）在精加工中，常用加工后所得表面粗糙度）在精加工中，常用加工后所得表面粗糙度RaRa值的大小来表示，加工后表面粗值的大小来表示，加工后表面粗糙度糙度RaRa值愈小则切削加工性愈好。值愈小则切削加工性愈好。第56页/共83页第五十七页，共84页。二、机械加工二、机械加工

50、1 1、车床：是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床、车床：是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床(jchung)(jchung)。车床主要用于加工轴或孔、圆锥。车床主要用于加工轴或孔、圆锥或球体等具有回转表面的工件，是使用最广的一类机床或球体等具有回转表面的工件，是使用最广的一类机床(jchung)(jchung)。（动画）。（动画）第57页/共83页第五十八页，共84页。2 2、铣床：是用铣刀、铣床：是用铣刀(x do)(x do)对工件进行铣削加工的机床。铣床主要用于加工零件上的键槽和端面。对工件进行铣削加工的机床。铣床主要用于加工零件上的键槽和端面。（动画）（动画）第58页/共

51、83页第五十九页，共84页。3 3、钻床：指主要用钻头在工件、钻床：指主要用钻头在工件(gngjin)(gngjin)上加工孔的机床。（动画）上加工孔的机床。（动画） 第59页/共83页第六十页，共84页。4、刨床：是用刨刀对工件的平面、沟槽或成形(chn xn)表面进行刨削的直线运动机床。（动画） 第60页/共83页第六十一页，共84页。5、磨床：是利用磨具对工件表面进行磨削加工(ji gng)的机床。主要目的提高工作表面的精度。（动画） 第61页/共83页第六十二页，共84页。6、镗床(tngchung)：镗床(tngchung)主要用来加工壳体的轴孔和端面。（动画） 第62页/共83页第

52、六十三页，共84页。7 7、数控机床（、数控机床（CNCCNC）是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该）是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够控制系统能够(nnggu)(nnggu)逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。（动画）加工中心码，从而使机床动作并加工零件。（动画）加工中心 （动画）（动画）第63页/共83页第六十四页，共84页。8、插床、拉床等（动画）9、特种加工 （1）电火花加工（动画） （2）线切割加工（动画） （3）水切

53、割加工（动画） （4）激光加工（动画） （5）超声振动加工（动画） 另说明：反求工程（不属于机械加工）-激光扫描、三坐标(zubio)测量（动画） 第64页/共83页第六十五页，共84页。2.6 2.6 金属连接金属连接焊接概述焊接概述 焊接是通过加热或加压，或两者同时并用，使两个分离的物体产生原子间结合力而连接成一体的成形方法。焊接是通过加热或加压，或两者同时并用，使两个分离的物体产生原子间结合力而连接成一体的成形方法。一、焊接的分类一、焊接的分类 根据焊接过程中加热程度和工艺特点根据焊接过程中加热程度和工艺特点(tdin)(tdin)的不同，焊接方法可以分为三大类。的不同，焊接方法可以分为

54、三大类。 （1 1）熔焊）熔焊 将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。（动画）将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离的整体。（动画） 常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。常见的熔焊方法有气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。 （2 2）压焊）压焊 在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。在焊接过程中无论加热与否，均需要加压的焊接方法。 常见的压焊有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊、爆炸焊等。常见的

55、压焊有电阻焊、摩擦焊、冷压焊、扩散焊、爆炸焊等。 （3 3）钎焊）钎焊 采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。采用熔点低于被焊金属的钎料（填充金属）熔化之后，填充接头间隙，并与被焊金属相互扩散实现连接。第65页/共83页第六十六页，共84页。二、焊接的特点：二、焊接的特点： 焊接主要用于制造金属结构，其结构强度高，产品质量好。能化大为小，以小拼大。但焊接后易产生焊接应焊接主要用于制造金属结构，其结构强度高，产品质量好。能化大为小，以小拼大。但焊接后易产生焊接应力与变形，导致出现裂纹，另外可制造双金属结构，能连接同类和不同类型的金属材料。力与

56、变形，导致出现裂纹，另外可制造双金属结构，能连接同类和不同类型的金属材料。 焊接主要应用机械、造船、冶金、化工、国防等各个行业，在宇宙航行、海洋开发中发挥着极其重要的作用。焊接主要应用机械、造船、冶金、化工、国防等各个行业，在宇宙航行、海洋开发中发挥着极其重要的作用。 三、金属的焊接性能三、金属的焊接性能(xngnng) (xngnng) 1 1焊接性能焊接性能(xngnng)(xngnng)概念概念 焊接性能焊接性能(xngnng)(xngnng)是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定工作要求的能力。包是材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定工作要求

57、的能力。包括两方面内容：括两方面内容： 工艺焊接性：在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力；工艺焊接性：在一定的焊接工艺条件下，能否获得优质，无缺陷的焊接接头的能力； 使用焊接性：即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各种使用性能使用焊接性：即焊接接头或整体结构满足技术要求所规定的各种使用性能(xngnng)(xngnng)的程度。包括力学性能的程度。包括力学性能(xngnng)(xngnng)及耐热、耐蚀等特殊性能及耐热、耐蚀等特殊性能(xngnng)(xngnng)。第66页/共83页第六十七页，共84页。金属焊接性与金属本身的材质和焊接工艺条件有关。例如铝在气焊和

58、焊条电弧焊条件下，难以获得优质焊接接头，用氩弧焊却能达到较高的技术要求。因此，又可以(ky)说铝的焊接性能良好。 有色金属及其合金通常采用氩弧焊进行焊接。2 钢焊接性的评定 钢的焊接性很大一部分取决于碳的含量。把钢中合金元素 ( 包括碳 ) 的含量按其作用换算成碳的相当含量称碳当量，碳当量常用来评定碳钢和低合金结构钢的焊接性。 低碳钢、低合金钢的焊接性优良，一般采用焊条电弧焊或埋弧自动焊进行焊接。中、高碳钢、铸铁的焊接性差，一般不作为焊接结构用材料，只限于修补工作。奥氏体不锈钢焊接性良好，适用于焊条电弧焊、氩弧焊和埋弧自动焊。 第67页/共83页第六十八页，共84页。熔焊熔焊 将工件焊接处局部

59、加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离将工件焊接处局部加热到熔化状态，形成熔池（通常还加入填充金属），冷却结晶后形成焊缝，被焊工件结合为不可分离(fnl)(fnl)的整体。的整体。一、焊条电弧焊一、焊条电弧焊 （动画）（动画） 焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。是生产中应用最多、最普遍的焊接方法。它是利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。焊条电弧焊是用手工操纵焊条进行焊接的电弧焊方法。是生产中应用最多、最普遍的焊接方法。它是利用焊条与焊件之间产生的电弧热，熔化焊件与焊条而进行焊接的。 1 1、焊接电弧的产生

60、、焊接电弧的产生 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，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。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，在气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。2 2、焊接设备、焊接设备 焊条电弧焊的主要设备是弧焊机焊条电弧焊的主要设备是弧焊机第68页/共83页第六十九页，共84页。 焊接电弧的过程：将夹在焊钳上的焊条，擦划或敲击焊件，由于焊条末端与焊件瞬时接触而造成短路(dunl)，产生很大的短路(dunl)电流，在短时间内产生大量的热，触点金属温度迅速升高，使焊条末端温度迅速提高并熔化。在很快提起焊条的瞬间，电流只能从已