金属加工常识

第一章铸造成型第一节铸造工艺基础第二节砂型铸造详解第三节铸造工艺图第四节金属的铸造性能第五节铸件结构工艺性第六节特种铸造第一节铸造工艺基础一、铸造成型特点1．成本低廉，设备简单、周期短2．成型方便，工艺灵活性大

3．砂型铸件的力学性能较差，质量不够稳定

4．砂型铸造成型生产劳动强度大，生产条件差

二、铸造成型方法l．特种铸造2．砂型铸造返回第二节砂型铸造详解一、工艺流程砂型铸造的T艺过程如图1-1所示。图1-2为齿轮毛坯的砂型铸造T艺过程简图。铸件的形状与尺寸主要取决于造型和制芯，而铸件材料的化学成分则取决于熔炼。所以，造型、制芯和熔炼是铸造生产中的重要T序。

二、造型材料和工具

1．造型材料制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料主要包括型砂和芯砂。型砂和芯砂主要由原砂、黏结剂（多用黏土和膨润土，有时也用水玻璃、植物油、树脂等）、附加物毛坯（煤粉或木屑等）、旧砂和水组成。下一页返回第二节砂型铸造详解为了获得合格的铸件，造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火度、透气性、退让性和溃散性等性能。2．造型工具制造铸型用的T具称为造型T具。造型常用的T具是砂箱及底板、砂舂、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、半网等，如图1-3和图1-4所示。二、砂型组成如图1-5所示，型砂被舂紧在上砂箱和下砂箱中，连同砂箱一起，分别称为上砂型和下砂型。从砂型中取m模样后形成的空腔称为型腔，在浇注后形成铸件的外部轮廓。上砂型和下砂型的分界面称为分型面。图中有阴影线的部分表示型芯，型芯用于形成铸件的孔。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。型芯头位于砂型的型芯座上。型芯中设有通气孔，用于排出型芯在受热过程中产生的气体。型腔的上方开设出气口，用于排出型腔中的气体。另外，利用通气针在砂型中还扎有多个通气孔。金属液从浇口杯中浇入，经直浇道、横浇道、内浇道流入型腔中。

四、两种造型方法

1．手工造型全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。手工造型的特点是操作灵活，适应性强，模型制作成本低，生产准备时间短。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解但造型效率低，劳动强度大，劳动环境差，主要用于单件小批量生产。造型时如何将木模顺利地从砂型中取出，而又不致破坏型腔的形状，是一个很关键的问题。因此，围绕如何起模这一问题，就形成了各种不同的造型方法。(1)整体模造型(2)分开模造型(3)挖砂造型(4)假箱造型(5)活块造型(6)三箱造型(7)刮板造型上一页下一页返回第二节砂型铸造详解2.机器造型用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序称为机器造型。机器造型的实质就是机器代替了手工紧砂和起模，它是现代化铸造车间的基本造型方法。特点是生产率高，铸件尺寸精度高和表面质量好，改善了劳动条件，很适合于成批大量生产铸件。(1)紧砂方法常用的紧砂方法有震实、压实、振压、抛砂、压射等几种形式。其中以振压式应用最广，图1-14为振压式紧砂方法。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解(2)起模方法常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。图1-15为顶箱起模方法。随着生产的发展，新的造型设备会不断出现，从而使整个造型和制芯过程逐步地实现自动化，并逐步提高生产效率。三、制芯制造型芯的过程称为制芯。型芯的主要作用是用来获得铸件的内腔，但有时也可作为铸件难以起模部分的局部铸型。浇注时，由于型芯受金属液的冲击、包围和烘烤，因此，与砂型相比，型芯必须具有较高的强度、耐火度、透气性、退让性和溃散性。满足上述性能主要是依靠合理配制芯砂和正确的制芯工艺来保证的。在制芯过程中，应采取下列一些措施:上一页下一页返回第二节砂型铸造详解1.在型芯上开设通气孔2.在型芯里放置芯骨3.刷涂料及烘干四、浇注系统为了填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇注系统。通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成，如图1-20所示。浇注系统的主要作用是保证液态金属均匀、平稳地流人并充满型腔，以避免冲坏型腔;防止熔渣、沙粒或其他杂质进人型腔;调节铸件凝固顺序或补给铸件冷凝收缩时所需的液态金属。若浇注系统设计得不合理，铸件易产生冲砂、砂眼、夹渣、浇不足、气孔和缩孔等缺陷。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解五、熔炼金属熔炼质量的好坏对能否获得优质的铸件有着重要的影响。如果金属液的化学成分不合格，会降低铸件的力学性能和物理性能。常用的熔炼设备有冲天炉(适合于熔炼铸铁)、电炉(适合于熔炼铸钢)、琳竭炉(适合于熔炼非铁金属)。六、合型(合箱)将铸型的各个组元如上砂型、下砂型、型芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作过程称为合型。合型后要保证铸型型腔几何形状、尺寸的准确性和型芯的稳固性。型芯放好并经检验后，才能扣上上砂型和放置浇口杯。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解七、浇注将熔融金属从浇包注入铸型的操作称为浇注。在浇注过程中必须掌握以下两点:(1)浇注温度的高低对铸件的质量影响很大。

(2)较高的浇注速度，可使金属液更好地充满铸型，铸件各部温差小，冷却均匀，不易产生氧化和吸气。但速度过高，会使铁液强烈冲刷铸型，容易产生冲砂缺陷。实际生产中，薄壁件应采取快速浇注;厚壁件则应按慢一快一慢的原则浇注。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解八、落砂用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的操作称为落砂。落砂时铸件的温度不得高于500℃，如果过早取出，则会产生表面硬化或发生变形、开裂。九、清理铸件由铸型取出后，还需要进一步清理表面的钻砂。手工清除时一般用钢刷或扁铲加工，这种方法劳动强度大，生产率低，且妨害健康。因此，现代化生产主要是用震动机和喷砂喷丸设备来清理表面。所谓喷砂和喷丸就是用砂子或铁丸，在压缩空气作用下，通过喷嘴射到被清理工件的表面进行清理的方法。上一页下一页返回第二节砂型铸造详解

十、检验铸件清理后，应进行质量检验。检验可通过肉眼观察(或借助尖嘴锤)找出铸件的表面缺陷，如气孔、砂眼、黍占砂、缩孔、浇不足、冷隔等。对于铸件内部的缺陷可进行耐压试验、超声波探伤等。上一页返回第三节铸造工艺图一、浇注位置的选择浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置。可归纳为“三下一上”，即:(1)铸件的重要加工面或主要工作面应朝下其确定原则因为气体、渣子、沙粒等易上浮，铸件上部质量较差。(2)铸件的大平面应朝下这样可以防止大平面上产生气孔、夹砂等缺陷，如图1-23所示。(3)具有大面积的薄壁铸件，应将薄壁部分放在铸型下部这是为了防止薄壁部分产生浇不足、冷隔等缺陷，如图1-24所示。下一页返回第三节铸造工艺图

(4)易形成缩孔的铸件，浇注时应把厚的部分放在分型面附近的上部或侧面，这样便于在铸件厚处直接安置冒口，保证铸件自下而上顺序凝固，使冒口充分发挥补缩作用。二、工艺参数的选择绘制铸造工艺图时应考虑的主要工艺参数是加工余量、起模斜度、铸造圆角、收缩率和芯头等。三、绘制铸造工艺图在确定了铸件浇注位置、分型面、型芯结构、浇冒口系统及有关参数等内容后，即可用表1-1所列的工艺符号及其表示方法绘制铸造工艺图。上一页返回第四节金属的铸造性能一、流动性流动性是指熔融金属的流动能力。它是影响熔融金属充型能力的主要因素之一。液态金属流动性好，充型能力就强，就容易获得尺寸准确、外形完整和轮廓清晰的铸件，避免产生冷隔和浇不足等缺陷。也有利于金属液中非金属夹杂物和气体的排出，避免产生夹渣和气孔等缺陷。同时，金属的流动性好，也有利于补充在凝固过程中所产生的收缩，避免产生缩孔和缩松等缺陷。下一页返回第四节金属的铸造性能二、收缩性金属在液态凝固和冷却至室温过程中，产生体积和尺寸减小的现象称为收缩。收缩是铸造金属本身的物理性质，是铸件中产生缩孔、缩松、裂纹、变形、残余内应力的基本因素。

1.收缩的三个阶段金属液从浇注温度冷却到室温要经过液态收缩、凝固收缩、固态收缩三个阶段。上一页下一页返回第四节金属的铸造性能2.缩孔与缩松的形成及防止(1)缩孔和缩松的形成液态金属在铸型内凝固过程中，由于补缩不良，在铸件最后凝固的部分将形成孔洞，这种孔洞称为缩孔。缩孔形成的过程如图1-28所示。缩孔通常隐藏在铸件上部或最后凝固部位，有时经机械加工后才可暴露出来。(2)防止缩孔的方法防止缩孔的方法称为补缩。对于形状简单的铸件，可将浇口设置在厚壁处，适当扩大内浇道的截面积，利用浇道直接进行补缩，如图1-30所示上一页下一页返回第四节金属的铸造性能(3)铸造应力、变形和裂纹的形成与防止铸件在凝固和冷却过程中由于受阻收缩、热作用和相变等因素而引起的内应力称为铸造应力。铸造应力分为收缩应力、热应力和相变应力。收缩应力是由于铸型、型芯等阻碍铸件收缩而产生的内应力;热应力是由于铸件各部分冷却、收缩不均匀而引起的;相变应力是由于固态相变，造成各部分体积发生不均衡变化而引起的。为了防止铸件产生收缩应力，应提高铸型和型芯的退让性，如在型砂中加入适量的锯末或在芯砂中加入高温强度较低的特殊钻结剂等，都可以减小其对铸件收缩的阻力。上一页返回第五节铸件结构工艺性

一、铸造性能对铸件结构的要求

1.铸件应有合理的壁厚为保证液态合金充满铸型，铸件壁厚不能小于金属允许的最小壁厚。否则，易产生浇不足、冷隔等缺陷。

2.铸件壁厚应力求均匀铸件壁厚不均匀，会产生冷却不均匀，引起较大的内应力，从而使铸件产生变形和裂纹，同时，还会因金属局部积聚，产生缩孔。下一页返回第五节铸件结构工艺性3.铸件壁与壁的连接应合理铸件壁的连接应平缓、圆滑，避免直角处产生应力集中和金属积聚，铸件厚壁与薄壁间的连接要逐步过渡，做到减少应力集中，防止裂纹产生。4.铸件应避免收缩受阻铸件收缩受阻是产生内应力、变形和裂纹的根本原因。铸件结构设计时，应尽量使其能够自由收缩，以减少内应力，避免变形和裂纹。如图1-32(a)中的轮辐，往往由于内应力大使轮辐产生裂纹，改为图1-32(b)所示的弯曲轮可借助轮辐的微量变形来自行减少内应力。上一页下一页返回第五节铸件结构工艺性

5.铸件应尽量避免有过大的水平面铸件的大水平面，易产生浇不足等缺陷。同时，平面型腔的上表面，由于受液体金属长时间烘烤，易产生夹砂，而且大水平面也不利于气体和非金属夹杂物的排除。所以，应把铸件的大水平面设计成倾斜结构形式，如图1-33所示。二、铸造工艺对铸件结构的要求1.铸件外形应力求简单铸件外形尽可能采用平直轮廓，尽量少用曲面，尤其是非圆曲面，以便于制造模样。上一页下一页返回第五节铸件结构工艺性2.铸件应具有最少的分型面，并尽量使分型面呈平面图1-34（a）所示铸件因侧壁凹入，有两个分型面，需采用三箱造型，造型效率低，而且易产生错型缺陷。在不影响使用性能的前提下，改为图1-34（b）所示结构后，只有一个分型面，可采用两箱造型。3.铸件应有起模斜度为了起模方便，在模样或芯盒的出模方向留有一定斜度，以免损坏砂型或砂芯。这个在铸造工艺设计时所规定的斜度称为起模斜度。上一页下一页返回第五节铸件结构工艺性4.铸件应尽量少使用活块或型芯活块或型芯会增加铸造工艺的复杂性，增加工作量，提高成本，容易产生缺陷。图1-35(a)所示铸件的凸台，通常需采用活块。图1-35(b)将铸件凸台加长后，可不用活块，使起模方便，从而简化了造型工艺。5.型芯的设置要稳固并有利于排气与清理图1-36为轴承支架铸件，为获得图中的空腔结构需要采用两个型芯，如图1-36(a)所示。其中大的呈悬臂状，必须增设芯撑，型芯排气不畅，清理也不方便。如果能按图1-36(b)进行改进，使两个空腔连通，则只需一个型芯，而且结构稳固可靠、装配简便、易于排气和便于清理。上一页返回第六节特种铸造一、金属型铸造金属型铸造是指在重力作用下将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。图1-37为垂分形式金属型。二、压力铸造压力铸造是将熔融金属在高压下高速充填金属型腔，并在压力下凝固的铸造方法。压力铸造在压铸机上进行，图1-38为卧式冷压室压铸机工作原理图。下一页返回第六节特种铸造三、离心铸造离心铸造是将液态金属浇入绕水平或倾斜主轴旋转着的铸型中，并在离心力的作用下凝固成铸件的铸造方法。离心铸造的铸型可以是金属型，也可以是砂型。铸型在离心铸造机上根据需要可以绕垂直轴旋转，也可绕水平轴旋转，如图1-39所示。四、熔模铸造用易熔材料(如蜡料)制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，制成型壳，熔出模样后经高温焙烧即可浇注的铸造方法，称为熔模铸造。熔模铸造的工艺过程如图1-40所示。上一页返回图1-1砂型铸造工艺过程简图返回图1-2齿轮毛坯的砂型铸造T艺过程简图返回图1-3砂箱示意图返回图1-4造型工具返回图1-5砂型组成示意返回图1-14振压式紧砂方法返回图1-15顶箱起模方法返回图1-20浇注系统组成返回图1-23平板的浇注位置返回图1-24薄件的浇注位置返回表1-1铸浩工艺符号及其表示方法（1）返回表1-1铸浩工艺符号及其表示方法（2）返回图1-28铸件缩孔形成讨程示竟返回图1-30浇道直接补缩示竟返回图1-32轮辐的设计返回图1-33罩壳铸件返回图1-34底座铸件的结构设计返回图1-35带有凸台的铸件结构设计返回图1-36轴承支架铸件的两种结构分析示竟图返回图1-37垂直分形式金属型返回图1-38卧式冷压室压铸机工作原理返回图1-39离心铸造示意返回图1-40熔模铸造工艺工程示意返回第二章锻压成型第一节锻压工艺基础第二节金属锻压常识第三节金属锻造工艺第四节自由锻造工艺过程设计第五节锻造结构工艺性第六节冲压工艺基础第一节锻压工艺基础在锻造加工中，坯料整体发生明显的塑性变形，有较大量的塑性流动;在冲压加工中，坯料主要通过改变各部位面积的空间位置而成型，其内部不出现较大距离的塑性流动。锻压是锻造和冲压的合称，是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使之产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成型加工方法。锻造是指在加压设备及工(模)具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件加工方法。冲压是指使坯料经分离或成型而得到制件的工艺统称。下一页返回第一节锻压工艺基础挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，成为所需制品的加工方法。轧制是指金属材料(或非金属材料)在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法，按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同可分为纵轧、斜轧和横轧三种。拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加的工艺。上一页返回第二节金属锻压常识一、塑性变形金属在外力作用下将产生变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。弹性变形在外力去除后能够恢复原状，不能用于成型加工，只有塑性变形这种永久性的变形，才能用于成型加工。塑性变形会对金属的组织和性能产生很大影响，因此，了解金属的塑性变形对于掌握锻压成型加工的基本原理具有重要意义。下一页返回第二节金属锻压常识二、塑性变形的基本形式金属塑性变形是金属在外力的作用下金属晶格先产生晶格畸变，外力继续加大时，产生晶格错动，而这种错动通常在晶体中采取滑移和孪动两种形式。1.滑移当作用在晶体上的切应力达到一定数值后，晶体一部分沿一定的晶面，向着一定的方与另一部分之间做相对移动，这种现象叫滑移。上一页下一页返回第二节金属锻压常识2.孪动孪动也是在一定的切应力作用下，晶体的一部分相对另一部分，沿着一定的晶面和方向发生转动的结果，已变形部分的晶体位向发生改变，与未变形部分以孪晶面对称。3.晶间变形滑移和孪动都是发生在单个晶粒内部的变形，称为晶内变形。三、金属的冷变形强化在塑性变形时，随着金属冷变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高，但塑性有所下降，这种现象称为冷变形强化(或加工硬化)。上一页下一页返回第二节金属锻压常识四、回复与再结晶冷变形强化后的金属组织结构处于不稳定状态，它具有自发地恢复到稳定状态的倾向。冷变形金属加热时发生的变化过程包括:回复、再结晶和晶粒长大三个阶段，如图2-6所示。五、冷加工与热加工的界限所谓冷加工，通常指金属的切削加工，即用切削工具从金属材料(毛坯)或工件上切除多余的金属层，从而使工件获得具有一定形状、尺寸精度和表面粗糙度的加工方法。上一页下一页返回第二节金属锻压常识热加工是相对于冷加工而言的，一般是在较高的温度下将金属软化或熔化处理后再冷却至常温的成型技术。对金属进行加热和冷却的过程可人为干预或控制，称为热处理。热加工常见的分类有:凝固成型(铸造)、连接技术(焊接)、塑性成型(锻造和冲压)。热加工成型过程中，模具起着极其重要的作用，从而又衍生出厂模具设计和加工技术。在金属学中，冷热加工的界限是以再结晶温度来划分的。低于再结晶温度的加工为冷加工，而高于再结晶温度的加工为热加工。上一页下一页返回第二节金属锻压常识六、锻造流线与锻造比1.锻造比在锻造生产中，金属的变形程度常以锻造比Y来表示，即以变形前后的截面比、长度比或高度比表示。其中拔长时的锻造比镦粗时的锻造比

2.锻造流线铸锭内存有不溶于基体金属的非金属化合物，在压力加工过程中，脆性杂质被破碎，顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布，塑性杂质随晶粒伸长方向呈带状分布。这种具有方向性的组织称为锻造流线(也称流纹)，它使金属性能呈各向异性。上一页返回第三节金属锻造工艺一、坯料加热金属加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善金属的可锻性和获得良好的锻后组织。锻造温度范围是指始锻温度和终锻温度之间的一段温度间隔。确定锻造温度的基本原则，保证金属在锻造温度范围内具有较高的塑性和较小的变形抗力，并得到所要求的组织和性能。锻造温度范围应尽可能宽一些，以减少锻造火次，提高生产率。

(1)始锻温度始锻温度是指开始锻造时坯料的温度，也是允许的最高加热温度。

(2)终锻温度终锻温度是指金属坯料经过锻造成型，在停止锻造时锻件的瞬时温度。下一页返回第三节金属锻造工艺如图2-8所示。常用金属的锻造温度范围见表2-1二、锻造成型1.自由锻自由锻是指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几何形状及内部质量锻件的方法。自由锻分手工自由锻和机器自由锻两种。2.模锻利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法称为模锻。3.胎模锻造胎模锻造(图2-18)是在自由锻设备上使用胎模的一种锻造方法。上一页下一页返回第三节金属锻造工艺三、冷却、检验与热处理锻造成型的锻件，通常要根据其化学成分、尺寸、形状复杂程度等来确定其相应的冷却方法。低碳钢和中碳钢小型锻件锻后常采用单个或成堆放置地上进行空冷;低合金钢锻件及截面宽大的锻件则需要放入坑中或埋在沙或炉渣等填料中缓慢冷却;高合金钢锻件及大型锻件的冷却速度要缓慢，通常采用随炉缓冷。如果冷却方式不当，会使锻件产生内应力、变形，甚至裂纹。冷却速度过快还会使锻件表面产生硬皮，难以进行切削加工。上一页下一页返回第三节金属锻造工艺锻件冷却后应仔细进行质量检验，合格的锻件应进行去应力退火或正火或球化退火，准备切削加工。变形较大的锻件应矫正。对于存在缺陷的锻件，如果技术条件允许，可以进行焊补。上一页返回第四节自由锻造工艺过程设计一、绘制锻件图锻件图是在零件图的基础上，考虑加工余量、锻件公差、工艺余块等因素后绘制而成的。

1.锻件加工余量及其公差锻件加工余量是指锻造成型时为厂保证机械加工最终获得所需要的尺寸而允许保留的多余金属，如图2-21(a)所示。锻件公差是指规定的锻件尺寸的允许变动量，如图2-21(b)所示。锻件的加工余量及其公差可根据有关标准确定。2.余块余块是指在锻件的某些难以锻出的部位加添一些大于余量的金属体积，如图2-21(a)所示下一页返回第四节自由锻造工艺过程设计3.绘制锻件图锻件图中用粗实线表示锻件外形，用双点画线表示零件的外形。锻件的基本尺寸和公差标注在尺寸线上面，而零件的尺寸标注在尺寸线下面的括号内，如图2-21(b)所示。锻件图是锻造生产、锻件检验与验收的主要依据。二、坯料质量和尺寸的计算坯料的质量可按下式计算:坯料质量=锻件质量+烧损+截料损失上一页下一页返回第四节自由锻造工艺过程设计三、确定锻造变形工序确定锻造工序的主要依据是锻件的结构形状。例如，圆盘、齿轮等盘类锻件的主要锻造工序是镦粗;传动轴等杆类锻件的主要工序是拔长;圆环、套筒等空心类锻件的主要工序是冲孔及拔长;吊钩等弯曲件的主要工序是弯曲;曲轴类锻件的主要工序是拔长及错移;复杂形状锻件的工序常常是前几类锻件锻造工序的合理组合。上一页下一页返回第四节自由锻造工艺过程设计四、选择锻造设备自由锻的主要设备有空气锤、蒸汽一空气锤、水压机等，选择时需要根据锻件的质量和尺寸进行选择。锻件质量小于100kg时，可选择空气锤;锻件质量在100一1000kg时，可选择蒸汽空气锤;锻件质量大于1000kg时，可选择水压机。五、确定锻造温度范围、冷却方式和热处理规范金属毛坯的锻造温度主要决定于毛坯的制作材料。锻造后冷却方式的选择要根据锻件的材料、尺寸与形状以及技术要求等方面进行综合考虑，选择合理的冷却方式。锻造后的热处理一般采用正火和退火。上一页返回第五节锻造结构工艺性一、锻件材料对结构的要求金属材料不同，锻造性能不同，对结构的要求也不同。二、锻造工艺对结构的要求1.自由锻件的设计要求锻件各部分的结构形状要满足锻造加工工艺过程，用经济的和简单的方法生产出合格的锻件。表2-2为不同结构锻件的工艺性要求。2.模锻件的设计要求模锻件是在模膛内成型的，模锻件的形状应使锻件能从模膛中顺利地取出和容易充满模膛。锻件应尽量避免薄壁、高的凸起和深的凹陷结构。返回第六节冲压工艺基础一、冲压成型概述冲压主要是对薄板进行冷变形，冲压件的重量较小，进行冲压的金属材料必须具有良好的塑性，常用的金属材料有低碳钢，塑性好的合金钢以及铜、铝等非铁金属等。二、冲压的基本工序冲压的基本工序分为变形工序和分离工序两大类。1.成型工序成型工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深、翻边、胀形、缩口及扩口等。下一页返回第六节冲压工艺基础

2.分离工序分离工序是指使金属坯料的一部分与另一部分相互分离的工序，如剪切、冲裁(落料、冲孔)等。三、冲压工艺举例冲压件变形工序的选择，是根据其形状、尺寸及每道工序中金属材料所允许的变形程度确定的。图2-31所示的多角形制件是由8个弯曲变形工序组成。上一页返回图2-6冷变形金属加热时组织与性能的变化规律返回表2-1

各类钢的锻造温度范围返回图2一18胎膜锻造示意图返回图2-21锻件图返回表2-2自由锻造结构工意性返回图2-31多角形零件变形工序示竟返回第三章焊接成型第一节焊接工艺基础第二节气焊与气割第三节焊条电弧焊第四节其他焊接方法第五节常用金属材料的焊接第六节焊接结构工艺性第七节焊接应力及变形第八节焊接新工艺第一节焊接工艺基础一、焊接的分类焊接方法的种类很多，通常分为三大类:熔焊、压焊和钎焊，如图3-1所示。二、焊接的特点减轻结构重量，节省金属材料焊接与传统的铆接方法相比，一般可以节省金属材料15%~20%。由于节约了材料，金属结构的自重也得到减轻。可以制造双金属结构，用焊接方法可以对不同的金属材料进行对焊、摩擦焊等，还可以制造复合层容器，以满足高温、高压设备、化工设备等特殊的性能要求;返回第二节气焊与气割气焊与气割是利用气体火焰作为热源来熔化母材和填充金属，实现金属焊接的一种方法，如图3-2所示。可燃性气体主要有乙炔、氢气、液化石油气等，其中最常用的是乙炔。一、气焊与气割设备、工具气焊与气割设备基本相同，不同之处是气焊时采用焊炬，而气割时采用割炬。这些设备主要包括氧气瓶、氧气减压器、乙炔气瓶、乙炔减压器、回火防止器、焊炬、割炬、胶皮管等，如图3-3所示。下一页返回第二节气焊与气割1.乙炔气瓶乙炔气瓶是一种储存和运输乙炔气的高压容器，瓶口装有阀门并套有瓶帽保护。

2.氧气瓶氧气瓶是一种储存和运输氧气用的高压容器，氧气容积一般为40L，瓶口上装有开闭氧气的阀门，并套有保护瓶阀的瓶帽。

3.回火防止器在气焊或气割过程中，由于气体供应不足，或管道与焊嘴阻塞等原因，均会导致火焰沿乙炔导管向内逆燃，这种现象称为回火。回火会引起乙炔气瓶或乙炔发生器的爆炸。上一页下一页返回第二节气焊与气割

4.减压器减压器是将气瓶内的高压气体调节成工作所需要的低压气体，并在工作过程中保持压力与流量稳定不变。

5.焊炬焊炬的作用是将可燃气体与氧气按一定比例混合，并以一定的速度喷出，点燃后形成稳定燃烧并具有较高热能的焊接火焰。二、气焊工艺气焊是利用氧气和可燃气体(乙炔)混合燃烧所产生的热量将焊件和焊丝局部熔化而进行焊接的。上一页下一页返回第二节气焊与气割

1.气焊火焰气焊质量的优劣与所用气焊火焰的性质有很大关系。改变氧气和乙炔气体的体积比，可得到三种不同性质的气焊火焰，如图3-6所示。2.接头形式与坡口形式气焊时主要采用对接接头，而角接接头和卷边接头只是在焊接薄板时使用，头和T形接头很少采用。3.气焊工艺参数(1)焊丝直径的选择(2)氧气压力与乙炔压力(3)焊嘴倾角的选择上一页下一页返回第二节气焊与气割(4)基本操作方法(5)焊接速度三、气割工艺气割是利用氧一乙炔火焰的热能，将金属预热到燃点，然后开放高压氧气流使金属氧化燃烧，产生大量反应热，并将氧化物熔渣从切口吹掉，形成割缝的过程，如图3-8所示。上一页返回第三节焊条电弧焊一、焊接电弧焊接电弧是在电极与焊件之间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象，如图3-9所示。二、焊条电弧焊设备为焊条电弧焊提供电源的专用设备称为电焊机，它是焊条电弧焊的主要设备，生产中按焊接电流的种类不同，电焊机可以分为交流弧焊机和直流弧焊机两类。三、焊条电弧焊的工具1.面罩及护目玻璃2.焊钳3.焊接电缆下一页返回第三节焊条电弧焊四、焊条

1.焊条的组成与作用电焊条由焊芯和药皮两部分组成，如图3-16所示。其质量的优劣会对焊缝金属的力学性能有直接影响。

(1)焊芯焊芯是组成焊缝金属的主要材料。(2)药皮药皮由一系列矿物质、有机物、铁合金和钻结剂组成。

2.焊条的分类焊条的分类方法很多，按用途不同可分为碳钢焊条、低合金钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条、堆焊焊条、镍和镍合金焊条、铜和铜合金焊条、铝和铝合金焊条等上一页下一页返回第三节焊条电弧焊3.焊条型号、牌号及编制方法焊条型号及牌号主要反映焊条的性能特点及类别。五、焊条电弧焊工艺1.焊缝空间位置焊接时，按焊缝在空间位置的不同可分为平焊、立焊、横焊和仰焊四种，如图3-17所示。2.焊接接头基本形式和坡口基本形式对于焊条电弧焊，由于焊件结构形状，工件厚度及对焊接质量的要求不同，焊件的接头形式和坡口形式有所不同。如图3-18所示。上一页下一页返回第三节焊条电弧焊3.焊接工艺参数的选择焊接时为了保证焊接质量而选定的有关物理量的总称称为焊接工艺参数。它主要包括焊接电流、焊条直径、焊接层数、电弧长度和焊接速度等。4.基本操作技术(1)引弧引弧是弧焊时引燃焊接电弧的过程。(2)运条引弧后，首先必须掌握好焊条与焊件之间的角度，如图3-20所示。上一页返回第四节其他焊接方法(3)收尾焊缝收尾时，为防止尾坑的出现，焊条应停止向前移动。可采用划圈收尾法、后移收尾法等，自下而上地慢慢拉断电弧，以保证焊缝尾部成型良好。一、电阻焊(接触焊)

电阻焊是工件组合后通过电极施加压力，利用电流流过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法，生产中电阻焊根据接头的形式不同可分为点焊、缝焊和对焊三种，如图3-21所示。下一页返回第四节其他焊接方法二、气体保护电弧焊气体保护电弧焊简称气体保护焊或气电焊。它是利用外加气体作为电弧介质并保护电弧和焊接区的电弧焊，简称气体保护焊。

1、氩弧焊氩弧焊是以氩气作为保护气体的气体保护焊。按所用的电极不同，氩弧焊分为非熔化极(钨极)氩弧焊和熔化极氩弧焊两种，如图3-22所示。上一页下一页返回第四节其他焊接方法2、二氧化碳气体保护焊二氧化碳气体保护焊是用二氧化碳气体作为保护气体的气体保护焊，如图3-23所示。三、埋弧焊埋弧焊是指电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。埋弧焊属于电弧焊的一种，可分为埋弧自动焊和埋弧半自动焊两种。埋弧自动焊设备如图3-24所示。埋弧焊主要用于焊接非合金钢、低合金高强度钢，也可用于焊接不锈钢及纯铜等。适合于大批量焊接较厚的大型结构件的直线焊缝和大直径焊件的环形焊缝。上一页下一页返回第四节其他焊接方法四、电渣焊电渣焊是利用电流通过液态熔渣所产生的电阻热而进行焊接的方法，如图3-25所示。电渣焊分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊和板极电渣焊电渣焊三种。五、等离子弧焊等离子弧焊接是借助水冷喷嘴对电弧的拘束作用，获得较高能量密度的等离子弧进行焊接的方法。如图3-26所示。上一页下一页返回第四节其他焊接方法六、钎焊钎焊与熔化焊相比，焊件加热温度低、组织和力学性能变化较小，接头光滑平整;某些钎焊方法可以一次焊接多个工件和多个接头，生产率高;可以连接异种材料。但钎焊接头强度较低，工作温度不能太高。根据钎料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两种。1.硬钎焊钎料熔点在450℃以上的钎焊称为硬钎焊。2.软钎焊钎料熔点在450℃以下的钎焊称为软钎焊。上一页返回第五节常用金属材料的焊接一、金属材料的焊接性焊接性是金属材料在限定的施工条件下焊接成规定设计要求的构件，并满足预定要求的能力。它包括两方面内容，其一是使用性能，指焊接接头在使用过程的可靠性，包括力学性能及耐蚀性、耐热性等;其二是工艺性能，指在一定工艺条件下焊接时，焊接接头产生工艺缺陷的敏感程度，尤其是出现裂纹的可能性。金属的焊接性主要受材料化学成分、焊接方法、构件类型及使用要求四个因素影响。上一页下一页返回第五节常用金属材料的焊接对于非合金钢及低合金钢，常用碳当量来评定它的焊接性，所谓碳当量是指把钢中的合金元素(包括碳)含量按其作用换算成碳的相当含量的总和。国际焊接学会推荐的碳当量

的计算公式如下:上一页下一页返回第五节常用金属材料的焊接二、金属材料焊接接头组织与性能金属材料焊接接头包括焊缝、熔合区和热影响区三部分，如图3-27所示。1.焊缝焊缝组织是由熔池金属结晶后得到的铸态组织。2.熔合区熔合区在焊接过程中始终处于半熔化状态，该区域晶粒粗大，塑性和韧性很差，化学成分不均匀，容易产生裂纹，是焊接接头组织中，力学性能最差的区域。上一页下一页返回第五节常用金属材料的焊接3.热影响区如图3-27所示，在热影响区由于温度分布不均匀，可以将低碳钢熔焊接头的热影响区分为过热区、正火区和部分相变区。三、常用金属材料的焊接1.低合金钢的焊接对于低合金钢的屈服强度等级在400MPa以下，碳当量<0.4%时，其焊接性优良，焊接过程中不需要采用特殊的工艺措施。上一页下一页返回第五节常用金属材料的焊接2.非合金钢的焊接(1)低碳钢的焊接(2)中碳钢的焊接(3)高碳钢的焊接3.铝及铝合金的焊接焊接生产中一般采用不同焊接方法来焊接不同的铝或铝合金。目前最常用的焊接方法是氩弧焊、电阻焊、钎焊和气焊。另外，等离子弧焊及电子束焊也适宜于焊接铝合金。4.不锈钢的焊接不锈钢中应用最多是奥氏体不锈钢，这类钢焊接性良好，焊接过程中不需要采用特殊的工艺山措施，常用焊条电弧焊和氩弧焊进行焊接，也可用埋弧焊进行焊接。上一页下一页返回第五节常用金属材料的焊接5.铜及铜合金的焊接铜及铜合金的焊接性一般较差，同时由于铜的热导率大，焊接时母材和填充金属较难熔合，容易产生热裂纹和气孔。因此，必须采用大功率热源，必要时还要采取预热措施。焊接生产中，一般用不同的焊接方法来焊接不同的铜材料，这样可以改善铜及铜合金的焊接性。上一页下一页返回第五节常用金属材料的焊接6.铸铁的补焊铸铁的焊接性较差，焊接时焊缝金属的碳和硅等元素烧损较多，易产生白口组织及裂纹。因此，补焊时必须采用严格的措施，一般是焊前预热焊后缓冷。补焊方法有热焊和冷焊两种。一般采用焊条电弧焊和气焊进行补焊，焊条选用铸铁焊条。上一页返回第六节焊接结构工艺性一、焊接结构设计时应考虑的因素为保证焊接结构的质量，进行焊接结构设计时应考虑一下一些因索焊接接头应保证具有足够的强度和刚度，保证一定的使用寿命;要考虑焊接接头工作的环境和使用条件，如温度、压力、腐蚀性介质、振动及疲劳等;下一页返回第六节焊接结构工艺性对于大型结构，应尽可能减少焊前预热和焊后热处理的工作量;尽量使焊件不再进行或仅需少量进行切削加工;尽可能减少焊接工作量，便于施工，保持良好的工作条件;尽可能减小焊接应力和焊接变形的产生;尽量采用新的自动化程度高的焊接技术，提高劳动生产率;焊缝应便于检验，以便能及早地发现焊接缺陷，确保焊接接头的质量上一页下一页返回第六节焊接结构工艺性二、合理布置焊缝的位置焊缝的位置直接影响到焊件的质量和焊接过程是否能顺利进行，因此，要对焊缝进行合理的布置。一般布置焊缝应考虑以下几点:

(1)焊缝布置应尽量避免仰焊缝，减少立焊缝即便是仰焊缝和立焊缝也要尽量采用平焊操作，因为平焊操作方便，劳动条件好，生产率高，焊缝质量容易得到保证。(2)焊缝位置要便于操作在布置焊缝时，要留有足够的操作空间，以满足焊接时不同的焊接工具能自如地进行操作，保证焊接质量，图3-28(a)焊缝布置不合理，无法操作，改为图3-28(b)后操作便能顺利进行。上一页返回第七节焊接应力及变形(3)焊缝位置应保证焊接装配工作能顺利进行(4)焊缝应尽量避开最大应力处或应力集中处(5)焊缝应尽量远离切削加工面一、焊接变形的基本形式焊接结构件在焊接完成后，一般都会发生变形，但变形的形式较为复杂。常见的焊接变形可归纳为收缩变形、角变形、扭曲变形、波浪变形和弯曲变形五种基本形式，见表3-4。下一页返回第七节焊接应力及变形二、预防和减少焊接应力与焊接变形的措施顶防和减少焊接应力与焊接变形一般从设计和工艺两方面采取措施。1、设计方面的措施2、工艺方面的措施上一页返回第八节焊接新工艺一、等离子弧焊接和切割1.等离子弧焊接等离子弧焊接分为大电流等离子弧焊和微束等离子弧焊两类。

2.等离子弧切割等离子弧切割原理与氧气切割不同，它是利用能量密度高的高温高速等离子流，将切割金属局部熔化并随即吹去，形成整齐切口。下一页返回第八节焊接新工艺二、真空电子束焊接真空电子束焊是把工件放在真空内，利用真空室内产生的电子束经聚集和加速，撞击工件后，动能转化为热能的一种熔化焊，如图3-38所示。三、激光焊接和切割

1.激光焊接激光焊接示意图如图3-39所示。焊接中应用的激光器，目前有固体和气体介质两种。2.激光切割激光切割具有切割质量好、效率高、速度快、成本低等优点。上一页下一页返回第八节焊接新工艺四、扩散焊接扩散焊接是在真空或保护气氛中使被焊接表面在热和压力的同时作用下发生微观塑性流变后相互紧密接触，通过原子的相互扩散，经过一定时间的保温，使焊接区的成分、组织均匀化，最终达到完全冶金连接的过程。五、摩擦焊摩擦焊是利用工件相互摩擦发生的热量同时加压而进行焊接的一种工艺方法。上一页返回图3-1常用焊接方法的分类返回图3-2气焊操作过程示意图返回图3-3气焊设备连接示意图返回图3-6氧一乙炔火焰种类返回图3-8氧一乙炔火焰切割示竟返回图3-9焊条电弧焊焊接讨程示意返回图3一16电焊条返回图3-17焊缝的空间位置示意图返回图3-18焊条电弧焊接头形式与坡口形式返回图3-20焊条角度与运动示意图返回图3-21电阻焊示意图返回图3-22氩弧焊示意返回图3-23二氧化碳气体保护焊示竟返回图3-24埋弧焊自动示竟图返回图3-25丝极电渣焊示意图返回图3-26等离子弧发生装置示意返回图3-27低碳钢熔焊焊接头组织示意图返回图3-28焊缝布置要便于操作返回表3-4常见焊接变形的基本形式返回图3-38真空电子束焊接示意图返回图3-39激光焊接示意图返回第四章金属切削加工基础第一节金属切削加工基础知识第二节金属切削加工过程第三节金属切削过程中的物理现象第四节金属切削加工刀具第五节金属切削机床的分类和编号下一页第四章金属切削加工基础第六节齿轮齿形加工第七节车床与车削第八节钻床与钻削、镗床与镗削第九节刨床与刨削、插床与插削第十节铣床与铣削第十一节磨床与磨削上一页返回第一节金属切削加工基础知识金属切削加工是通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动，从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。金属切削加工是在常温状态下进行的，它包括机械加工和钳工加工两种，其主要形式有车削、钻削、刨削、铣削、磨削、齿轮加下以及钳工等。习惯上常说的切削加工往往是指机械加工。返回第二节金属切削加工过程一、切削运动切削过程中，切削刀具与工件间的相对运动，就是切削运动。它是直接形成工件表面轮廓的运动，如图4-1所示。

1.主运动主运动是由机床或人力提供的主要运动，它促使切削刀具和工件之间产生相对运动，从而使切削刀具前面接近工件。

2.进给运动进给运动是由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动，即可不断地或连续地切削，并获得具有所需几何特性的加工表面。下一页返回第二节金属切削加工过程二、切削用量切削用量是指在切削加工过程中的切削速度、进给量和背吃刀量的总称。

1.切削速度:

进行切削加工时，刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为切削速度.2.进给量:进给量是指主运动的一个循环内(一转或一次往复行程)刀具在进给方向上相对工件的位移量。3.背吃刀量背吃刀量一般是指工件已加工表面与待加工表面间的垂直距离，也称切削深度。上一页返回第三节金属切削过程中的物理现象一、切屑种类常见的切屑类型有崩碎切屑、带状切屑和节状切屑三种，见图4-3。二、积屑瘤在一定的切削速度范围内切削塑性材料时，经常发现在切削刀具刀尖附近的前面上牢牢地钻附一小块很硬的金属，这就是积屑瘤，又称刀瘤，如图4-4所示。下一页返回第三节金属切削过程中的物理现象三、总切削力切削刀具在切削工件时，必须克服材料的变形抗力，克服切削刀具与工件、切削刀具与切屑之间的摩擦力，才能切下切屑。切削刀具总切削力是切削刀具上所有参与切削的各切削部分所产生的切削力的合力。

1.总切削力为了便于测量和研究，一般并不直接讨论总切削力F，而是将它分解成三个相互垂直的分力(切削力)、(进给力)、(背向力)，如图4-5所示。车削时总切削力的计算公式是:上一页下一页返回第三节金属切削过程中的物理现象四、切削热在切削过程中，机床所消耗的功几乎全部转化为热量，所以，切削热的大小反映厂切削过程中消耗功的大小，切削热的直接来源有两个:内摩擦热和外摩擦热。五、切削刀具的磨损与切削刀具的寿命切削刀具磨损形式主要有后刀面磨损、前刀面磨损、前后两刀面同时磨损三种。我们把切削刀具两次刃磨中间的实际切削时间称为切削刀具的寿命，单位为min上一页返回第四节金属切削加工刀具一、刀具材料刀具材料是指切削部分的材料。它在高温下工作，并要承受较大的压力、摩擦、冲击和振动等，因此应具备良好的性能。二、刀具的角度要顺利地进行切削，刀具的切削部分(刀头)必须具有合理的几何形状，即组成刀具切削部分的各表面之间应有正确的相对位置，这种位置是靠刀具角度来保证的。下一页返回第四节金属切削加工刀具(一)车刀切削部分的组成如图4-7所示，最常用的外圆车刀切削部分由三个刀面、两个切削刃和一个刀尖组成，简称三面、两刃、一尖。(二)车刀切削部分的几何参数1.辅助平面为了确定车刀各刀面及切削刃的空间位置，必须选定一些坐标平面和测量平面作为基准，二者统称为辅助平面。2.车刀角度的基本定义普通外圆车刀一般有十大角度。如图4-10所示。上一页返回第五节金属切削机床的分类和编号一、金属切削机床的分类目前我国金属切削机床的分类方法主要是按加工性质和所用切削刀具进行分类的，共分为11大类。二、金属切削机床型号的编制方法

1.金属切削机床的类代号见表4-1，机床型号的第一个字母表示机床的类，采用汉语拼音第一个大写字母，并按名称读音。

2.金属切削机床的通用特性代号和结构特性代号机床的通用特性代号和结构特性代号是在代表机床类的字母后面，加一个汉语拼音字母表示，见表4-2。下一页返回第五节金属切削机床的分类和编号3.金属切削机床的组、系代号每类机床按其用途、性能、结构相近或有派生关系，分为10个组，每个组又分10个系列。在机床型号中，跟在字母后面的两个数字分别表示机床的组和系。4.金属切削机床的主参数机床的主参数表示机床规格的大小和工作能力。在机床型号中，表示机床组和系的两个数字后面的数字表示机床的主参数或主参数的折算值。上一页下一页返回第五节金属切削机床的分类和编号5.金属切削机床的重大改进规格相同的机床，经改进设计，其性能和结构有厂重大改进后，按改进设计的次序，分别用汉语拼音字母“A，B，C…”表示，并写在机床型号的末尾。上一页返回第六节齿轮齿形加工一、滚齿滚齿原理滚齿加工是用齿轮滚刀在滚齿机上按范成法原理进行的，用范成法加工直齿和斜齿圆柱齿轮轮齿表面的原理相当于一对相啮合的、轴线交叉的螺旋齿(斜齿)齿轮传动(见图4-11)。下一页返回第六节齿轮齿形加工2.直齿圆柱齿轮的齿面加工滚齿时，滚刀与齿轮齿坯两轴线间的相对位置应相当于两个螺旋齿轮啮合时轴线的相对位置，只是在滚切直齿圆柱齿轮时，把被加工齿轮看做是螺旋角的特殊情况。图4-12所示为在滚切直齿齿轮时，滚刀与被加工齿轮间的安装角度关系。3.斜齿圆柱齿轮的齿面加工像滚切直齿圆柱齿轮那样，为了切出准确的齿形，应使滚刀与工件处于正确的“啮合”位置，即滚刀在切削点处的螺旋线方向应与被加工齿轮齿向方向一致。为此，需将滚刀轴线与工件顶面安装成一定的角度，称作安装角。如图4-13所示。上一页下一页返回第六节齿轮齿形加工二、插齿1、插齿原理插齿的加工过程是模拟一对直齿圆柱齿轮的啮合过程，如图4-15(a)所示。2.插齿刀的类型盘形插齿刀、碗形直齿插齿刀、锥柄插齿刀上一页下一页返回第六节齿轮齿形加工3.插齿与滚齿的工艺特点的比较与滚齿相比，插齿有以下工艺特点齿形精度比滚齿高;齿面的表面粗糙度值小;运动精度低于滚齿;齿向偏差比滚齿大;插齿的生产率比滚齿低;插齿非常适于加工内齿轮。上一页返回第七节车床与车削一、车床的功能和运动车床的基本功能是加工外圆柱面，如各类轴、圆盘、套筒等。车削时工件旋转为主运动，车刀纵向移动和横向移动为进给运动。车削工作范围如图4-17所示。国际上商定的9种最主要车刀名称、形状和工作位置如图4-18所示。二、车床的组成图4-19所示为卧式车床外观示意图，主要由左右床腿、床身、主轴箱、进给箱、挂轮架、小滑板、中滑板、床鞍、溜板箱、光杠、丝杠、刀架和尾座等部分构成。下一页返回第七节车床与车削三、车床的传动系统4-20所示为C6140型卧式车床的传动系统图。C6140型卧式车床的运动由两条路线传递:一路为主运动，另一路为进给运动。四、车床附件及工件安装机床附件是指随机床一道供应的附加装置，如各种通用机床的夹具、靠模装置及分度头等。利用这些附件可以充分发挥机床的功能和加工效率，完成各种不同形状工件的加工。不同的机床有不同的附件，常用的卧式车床附件有卜盘、花盘、顶尖(死顶尖和活顶尖)、拨盘、鸡心夹头、中心架、跟刀架和心轴等。上一页下一页返回第七节车床与车削五、车削加工1.车外圆将工件车削成圆柱形外表面的方法称为车外圆，常见的外圆车刀及车外圆方法如图4-30所示。2.车端面对工件端面进行车削的方法称为车端面。3.车槽与切断(1)车槽在工件表面上车削沟槽的方法称为切槽(2)切断将坯料或工件分成两段或若干段的车削方法称为切断，其主要用于圆棒料按尺寸要求下料或把加工完成的工件从坯料上切下来。上一页下一页返回第七节车床与车削4.车台阶车削台阶处的外圆和端面的方法称为车台阶。5.车圆锥将工件车削成圆锥表面的方法称为车圆锥。工件上的圆锥面是通过车刀相对于工件轴线斜向进给实现的。根据这一原理，常用的车圆锥的方法有以下几种:(1)小滑板转位法(2)偏移尾架法(3)靠模法(4)宽刀法上一页下一页返回第七节车床与车削6.车成型回转面母线为曲线的回转表面称为成型回转面，如曲面手柄、圆球面等。这种表面的成型一般是由车刀的纵向进给与横向进给相互配合实现的，加工方法有双手控制法和成型刀法。7.车孔车孔是利用车床对工件上的孔进行车削的加工方法，也称为车内圆。8.车螺纹将工件表面车削成螺纹的方法称为车螺纹。上一页返回第八节钻床与钻削、镗床与镗削一、钻床1.钻床的功能和运动钻床的主要功能是用钻头钻孔或攻螺纹。2.钻床的组成立式钻床主要由主轴、主轴变速箱、进给箱、立柱、工作台和机座等组成。摇臂钻床有一个能绕立柱旋转的摇臂，其上装有主轴箱，主轴箱可沿摇臂做水平运动。钻孔时，工件装夹在工作台上，因此，摇臂钻床可以很方便地调整钻头位置，不需移动工件即可进行加工。摇臂钻床适合于加工大重型工件和多孔工件上的孔。下一页返回第八节钻床与钻削、镗床与镗削二、钻削(钻孔)加工

1.钻孔的方式

(1)钻头旋转，工件固定的方式在钻床、铣床、镗床上钻孔均是钻头旋转做主运动。当钻头刚性不足时，钻头进给时其轴线易产生偏离现象，引起孔的轴线偏斜，但孔径无明显变化，如图4-46(a)所示。

(2)工件旋转，钻头固定的方式在车床上钻孔时工件旋转为主运动，孔的轴线不偏斜并与端面垂直，由于钻头切削刃受力不均匀，钻头会发生摆动，孔径会形成锥形或腰鼓形，如图4-46(b)所示。上一页下一页返回第八节钻床与钻削、镗床与镗削2.钻孔工艺特点及应用钻孔时，钻头受孔径的限制，刚度较差，导致孔的形状和位置误差较大。加工过程中钻头吸热较多，冷却、润滑和排屑困难，而且加工表面容易被切屑划伤。因此，钻孔加工质量较低，属于粗加工。钻孔后，使用扩孔钻进一步加大孔径的过程称为扩孔。扩孔的工作条件比钻孔好，其加工质量也较高，属于半精加工。要进一步提高孔的精度，需用铰刀铰孔，铰孔属于精加工。钻孔、扩孔、铰孔联合使用，是加工中、小孔的典型工艺。上一页下一页返回第八节钻床与钻削、镗床与镗削三、膛床

1.膛床的功能和运动镜床的主要功能是用来加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别适合于加工分布在零件不同位置及要求较高位置精度的孔系。除此之外，镜床还可以用来完成铣削端面、钻孔、攻螺纹、车削外圆和车削端面等多种加工。2.膛床的组成图4-47为卧式镗床各部位的位置关系和运动情况简图。上一页下一页返回第八节钻床与钻削、镗床与镗削四、膛削加工镗削是镗刀回转做主运动，工件或镗刀移动做进给运动的切削加工方法。镗削加工主要在镗床上进行。上一页返回第九节刨床与刨削、插床与插削一、刨床

1.刨床的功能和运动刨床的主要功能是用刨刀刨削平面和沟槽，也可以加工成型表面。刨刀的直线往复运动为主运动，工件的间歇移动为进给运动。

2.刨床的组成图4-49所示为牛头刨床各部件的位置关系与运动情况简图。二、刨削加工刨削是指用刨刀对工件做水平直线往复运动的切削加工方法。如图4-50所示。下一页返回第九节刨床与刨削、插床与插削1、刨削加工方法(1)刀具与工件的安装(2)垂直面及斜面的刨削2.刨削工艺特点刨削加工可以获得公差等级为IT9一IT7,表面粗糙度Ra为6.3一1.6的加工精度。具有加工成本低、生产率低和适应范围窄的特点。多用于单件小批量生产和修配。上一页下一页返回第九节刨床与刨削、插床与插削三、插床1.插床的功能和运动插床的主要功能是用来插键槽和花键槽等表面。2.插床的组成图4-53为插床外观简图。上一页返回第十节铣床与铣削四、插削工艺特点插刀的刚性较低，插削时有冲击，因而插削加工质量较刨削低，其生产率也低于刨削。插削主要用于单件小批量生产零件的内表面，如孔的内键槽、方孔、多边形孔和花键孔等。一、铣床的功能和运动铣床的主要功能是铣削平面和沟槽。二、铣床的组成图4-54所示为X6132型万能升降台卧式铣床图4-55立式升降台铣床外观图下一页返回第十节铣床与铣削三、铣削加工铣削是指由铣刀旋转做主运动，工件或铣刀做进给运动的切削加工方法。铣削的主要工艺范围是使用铣刀铣削平面、沟槽及成型面等。1.铣削加工方法(1)铣水平面(2)铣垂直面(3)铣斜面(4)铣沟槽上一页下一页返回第十节铣床与铣削2.铣削工艺特点铣削加工质量同刨削加工相当，但不如车削加工质量高。精铣后，尺寸公差等级可达IT9一IT7,表面粗糙度Ra为6.3一1.6。铣削加工应用范围广泛，但由于铣床的结构复杂，铣刀制造和刃磨比较困难，因而铣削加工成本高于刨削加工。上一页返回第十一节磨床与磨削一、磨床的功能和运动磨床的主要功能是用来磨削各种内外圆柱面、平面、成型表面等。二、磨床的类型和组成1.外圆磨床在外圆磨床中以普通外圆磨床和万能外圆磨床应用最广。如图4-62所示。2.内圆磨床内圆磨床用于磨削各种圆柱孔和圆锥孔，如图4-63所示。下一页返回第十一节磨床与磨削3.平面磨床平面磨床用于平面的磨削加工。平面磨床按工作台的形状分为矩台和圆台两类;按砂轮架主轴布置形式分为卧轴与立轴两类;按砂轮磨削方式不同有周磨和端磨两种平面磨床。平面磨床主要用于磨削各种零件的平面，特别适合于对淬硬零件的平面作精加工。常用的平面磨床有卧轴矩台平面磨床及立轴圆台平面磨床。上一页下一页返回第十一节磨床与磨削1.外圆柱面的磨削外圆柱面的磨削常在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行，磨削方法有以下三种:纵磨法、横磨法和分段综合磨削法。2.外圆锥面的磨削根据工件的形状和锥度大小，外圆锥面一般采用以下三种磨削方法:转动工作台磨外圆锥面、转动头架磨外圆锥面、转动砂轮架磨削外圆锥面。3.内圆面磨削磨削内圆面通常在内圆磨床或万能外圆磨床上进行，一般以工件的外圆和端面作为定位基准，通常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹工件，如图4-71所示。上一页下一页返回第十一节磨床与磨削4.平面磨削加工平面磨削在平面磨床上进行，一般作为铣削和刨削加工后的精加工工序。磨削平面的方式有两种，用砂轮的周边进行磨削的方法称为周边磨削;用砂轮的端面进行磨削的方法称为端面磨削，如图4-72所示。上一页返回图4-1切削运示意图返回图4-3切削类型示意图返回图4-4积屑瘤产生示意图返回图4-5车削时总切削力的分解示意图返回图4-7外圆车刀组成示意图返回图4-10外圆车刀的十个角返回表4-1

机床的类和分类代号返回表4-2机床的诵用特性代号返回图4-11滚齿原理返回图4-12滚切直齿圆柱齿轮时滚刀的安装角返回图4-13滚刀的安装角返回图4-15插齿原理返回图4-16插齿刀的类型返回图4-17车削工作节围示意返回图4-189种主要车刀名称、形状和工作位置示意返回图4-19卧式车床外观示意返回图4-20C6140型卧式车床的传动系统图返回图4-30外圆车刀及车外圆方法返回图4-46两种钻剥方式下钻头引偏产生的加工误差返回图4-47卧式镗床简图返回图4-49B6065型牛头刨床简图返回图4-50刨削的主要工艺范围返回图4-53插床外观简图返回图4-54X6132型万能升降台卧式铁床外观图返回图4-55立式升降台铣床外观图返回图4-62外圆磨床外观示意返回图4-63内圆磨床外观示意返回图4-71卡盘装夹磨内圆面返回图4-72平面磨削返回第五章切削加工工艺过程制仃第一节切削加工工艺规程基础第二节安装与定位第三节零件切削加工工艺过程的制订第一节切削加工工艺规程基础一、生产过程和工艺过程1.生产过程一台机器往往由儿十个甚至上千个零件组成，其生产过程相当复杂。由原材料制成各种零件并装配成机器的全过程，成为生产过程，其中包括原材料的运输、保管、生产准备、制造毛坯、切削加工、装配、检验及试车、油漆和包装等。2.工艺过程生产过程中，直接改变原材料(或毛坯)的形状、尺寸或性能，使之变为成品的过程，称为工艺过程。二、切削加工工艺过程的组成下一页返回第一节切削加工工艺规程基础1.工序工序是机械加工工艺过程的基本单元，是指由一个或一组工人，在同一设备或同一工作地点，对同一个或同时几个工件加工，所连续完成的那一部分工艺过程。2.工步工步是指在加工表面、切削工具不变情况下，所连续完成的那一部分工序。一道工序可由多个工步组成。划分工步的目的是为了合理安排工艺过程。构成工步的任一因素改变则转变为另一个新工步。上一页下一页返回第一节切削加工工艺规程基础3.安装在一道工序中，工件在加工位置上至少要装夹一次，但有的工件也可能会装夹多次，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序成为安装。4.工位工位是指为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件(装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每个位置。5.走刀有时同一加工表面因加工余量较大，可以做几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。显然一个工步可包括一次走刀或几次走刀。上一页下一页返回第一节切削加工工艺规程基础零件从毛坯加工成成品所采用的切削加工工艺过程，可以是多种形式。在生产中用一定的文件形式规定零件的切削加工过程，这样的文件称为工艺规程。工艺规程涉及产品的生产类型和生产条件等。三、生产类型及其工艺特征

1.生产类型根据产品的品种和年产量的不同，机械产品的生产可分为三种类型，即单件生产、大量生产和成批生产。

2.生产类型与工艺特征的关系提高毛坯的精度，可以使后续切削加工节省工时，并且生产量越大，要求毛坯的精度越高。但是提高毛坯精度需要较大的投资。上一页返回第二节安装与定位一、安装方式工件在机床上的装夹方式取决于生产批量、工件大小及复杂程度、加工精度要求及定位的特点。一般工件的安装方式有三种:使用夹具安装、划线找正安装和直接找正安装。二、基准的种类下一页返回第二节安装与定位

1.设计基准在零件图上用来标注尺寸和表面相互位置的基准，称为设计基准。2.工艺基准工艺基准是在制造零件和装配机器的过程中所使用的基准。工艺基准按用途可分为定位基准、测量基准和装配基准。三、定位基准的选择合理选择定位基准，对保证加工精度、安排加工顺序和提高加工生产率有着重要的影响。

1.粗基准选择原则上一页下一页返回第二节安装与定位采用工件非加工表面作粗基准，以保证加工面与非加工面之间的位置误差为最小;如果必须保证工件某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面作为粗基准;应尽量采用平整的、足够大的毛坯表面作为粗基准;粗基准不能重复使用，这是因为粗基准的表面精度低，不能使工件在两次安装中保持同样的位置。便于工件的装夹。上一页返回第三节零件切削加工工艺过程的制订2.精基准选择原则在第一道工序之后，应当以加工过的表面为定位基准，这种定位基准称为精基准。一、制订零件切削加工工艺过程所遵循的原则1.基准先行原则前道工序必须为后道工序准备好定位基准。2.粗精分开原则因为零件的加工误差需要一步一步减小。3.先主后次原则零件的主要工作表面、装配基准面等要先加工。下一页返回第三节零件切削加工工艺过程的制订二、零件切削加工工艺阶段的划分对于切削加工质量要求较高的零件，为了保证加工质量，便于组织生产，合理安排人力、物力，合理使用设备、合理安排热处理工序，需要将零件切削加工的工艺过程划分成若干阶段，如图5-12所示。三、零件加工辅助工序的安排零件加工辅助工序种类很多，如检验、去毛刺、清洗平衡、去磁等，它们也是工艺过程的重要组成部分。上一页下一页返回第三节零件切削加工工艺过程的制订四、零件切削加工工艺过程举例图5-13为套筒零件图，其主要加工表面为外圆面和孔，而且两者之间有同轴度要求。套筒零件的切削加工工艺过程见表5-1。图5-14所示为阶梯轴简图，其主要加工表面为外圆面，加工精度较高，而且各段有同轴度要求。从生产数量看，属小批生产。阶梯轴零件的切削加工工艺过程见表5-2。上一页返回图5-12零件切削加工工艺过程的划分返回图5-13套筒零件图返回表5套筒零件切削加工工意过程返回图5-14阶梯铀零件图返回表5-2阶梯铀零件切削加工工意工程返回第六章钳工第一节钳工工艺基础第二节划线第三节錾削第四节锯削第五节锉削第六节钻孔、扩孔、锪孔和铰孔第七节攻螺纹和套螺纹第八节装配工艺第一节钳工工艺基础一、钳工简述钳工是手持工具或使用钳工工具、钻床等，按技术要求对工件进行加工、修整和装配的工种。其特点是工具简单、操作灵活、工作范围广、技艺性强，操作者的技术水平直接影响加工质量，可以完成目前采用机械设备不能加工或不适于机械加工的某些零件的加工。随着生产的发展，钳工工种可大致划分为:普通钳工、划线钳工、模具钳工、装配钳工、修理钳工、工具样板钳工和饭金钳工等。下一页返回第一节钳工工艺基础二、钳工常用设备

1.钻床钻床是钳工加工过程中用来钻削加工的设备。钻床的种类有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。

2.砂轮机砂轮机是用来刃磨堑子、钻头、刮刀等工具，有时也可代替手工操作，进行修磨毛刺、锐边倒钝及磨削等。3.钳工工作台钳工工作台如图6-1所示，台边装有台虎钳，台桌尺寸和结构可按工作需要定制，高度一般为800一900mm上一页返回第二节划线4.台虎钳台虎钳是用来夹持工件的工具一、划线概述根据图样和技术要求，在毛坯或半成品上用划线工具画出加工界线，或划出做为基准的点、线的操作过程称为划线。划线分为平面划线和立体划线两种。对划线的基本要求是线条清晰匀称，定型、定位尺寸准确。二、划线工具(1)划针(2)划规下一页返回第二节划线(3)划卡(4)划线盘(5)样冲(6)划线平台(7)钢直尺(8)高度游标尺(9)90°角尺(10)垫铁(11)v形定位架(12)角铁上一页下一页返回第二节划线(13)方箱(14)千斤顶三、基本线条的划法1.平行线的划法用钢直尺或直尺与划规配合划平行线，如图6-17所示。2.垂直线的划法用90°角尺划垂直线，如图6-22所示上一页下一页返回第二节划线3.圆弧线划法划圆弧线前要先划中心线，确定中心点，在中心点打样冲眼，然后用划规以一定的半径划圆弧。四、划线基准的确定基准是用来确定生产对象上各几何要素间的尺寸大小和位置关系所依据的一些点线面。在设计图样上采用的基准为设计基准。在工件划线时所选用的基准为划线基准。(1)划线基准的选择原则(2)划线基准的类型上一页下一页返回第二节划线五、划线的找正与借料找正找正就是用划线盘、90°角尺等划线工具，通过调节支撑工具，使工具的有关表面处于合适的位置，将此表面作为划线时的依据。2.借料当毛坯工件存在尺寸和形状误差或缺陷，使某些待加工面的加工余量不足，用找正的方法也不能补救时，可通过试划和调整，重新分配各个待加工面的加工余量，使各个待加工面都能顺利加工，这种补救型的划线方法称为借料。上一页返回第三节錾削一、錾削工具1.錾子錾子一般由碳素工具钢锻成，切削部分磨成所需的楔形后，经热处理而制成。常用的錾子一般有以下三