緒論、鍛造及鑄造---上課用

1、機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)（少學(xué)時）（少學(xué)時）機(jī)械系 喬建軍緒論緒論學(xué)習(xí)機(jī)械制造工藝目的學(xué)習(xí)機(jī)械制造工藝目的 機(jī)械制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，它決定著整個國家的工業(yè)生產(chǎn)能力和水平。各行業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效益在很大程度上取決于機(jī)械制造業(yè)所能提供裝備的技術(shù)性能。加速發(fā)展我國機(jī)械制造業(yè)，迅速提高技術(shù)水平，不斷地提供各種先進(jìn)的設(shè)備，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的意義。 機(jī)械制造工藝是工業(yè)產(chǎn)品制造的基礎(chǔ)，先進(jìn)的制造工藝可以使生產(chǎn)企業(yè)處于優(yōu)勢的競爭地位。優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品來源于優(yōu)秀的設(shè)計(jì)，更依賴于優(yōu)良的制造，而優(yōu)良制造取決于完善的加工工藝。只有選擇了正確的加工工藝，才能制造出高精度產(chǎn)品，降低生產(chǎn)成本，提高

2、生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)造良好的效益。一、機(jī)械制造過程一、機(jī)械制造過程 機(jī)械制造是指利用各種手段對金屬材料進(jìn)行加工從而得到所需產(chǎn)品的過程。機(jī)械制造包括從金屬材料毛坯的制造到制成零件后裝配到產(chǎn)品上的全過程。對機(jī)械的總要求裝配圖與零件圖零件制造圖選擇原材料機(jī)械零件機(jī)器毛坯鑄、鍛、焊機(jī)械加工機(jī)械加工裝配、檢驗(yàn)熱處理熱處理二、機(jī)械制造的主要職業(yè)（工種）和特點(diǎn)機(jī)械制造熱加工冷加工鑄造工鍛造工焊工鉗工車工鏜工銑工磨工特點(diǎn)：特點(diǎn)：高溫職業(yè)（工種），高溫職業(yè)（工種），將金屬經(jīng)過高溫融化將金屬經(jīng)過高溫融化后注入大小和形狀不后注入大小和形狀不同的模具中成型，冷同的模具中成型，冷卻后形成毛坯或零件。卻后形成毛坯或零件。特

3、點(diǎn)：特點(diǎn)：利用鍛壓、沖壓設(shè)備，在高溫或者常溫下，用捶打和擠壓、沖壓的方式使金屬成形，形成毛坯或零件特點(diǎn)：特點(diǎn)：利用焊接和氣割設(shè)備對金屬材料進(jìn)行結(jié)合或切割加工特點(diǎn)：特點(diǎn)：利用手工工具并經(jīng)常在臺虎鉗上完成金屬零部件的加工、裝配與調(diào)整。特點(diǎn)：特點(diǎn)：利用車床對工件進(jìn)行各種回轉(zhuǎn)表面的加工，如加工內(nèi)、外圓柱面，圓錐面，成形回轉(zhuǎn)表面及端面等。特點(diǎn)：利用鏜床對工件進(jìn)行孔加工。特點(diǎn)：特點(diǎn)：利用銑床對工件進(jìn)行平面和曲面加工，如加工平面、凸輪、鍵槽、齒輪等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：利用磨床對工件進(jìn)行平面、外圓和內(nèi)孔等的精加工。 第一節(jié)第一節(jié) 鍛造鍛造 鍛造鍛造是在壓力設(shè)備及工（模）具的作用下，使金屬坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部的塑

4、性變形，以獲得一定幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的鍛件的加工方法。 第一章鍛造與鑄造鍛造概述鍛造概述自由鍛 模鍛 一、坯料的加熱一、坯料的加熱 1 1金屬材料的始鍛溫度和終鍛溫度金屬材料的始鍛溫度和終鍛溫度 始鍛溫度始鍛溫度允許加熱達(dá)到的最高溫度。 終鍛溫度終鍛溫度停止止鍛造的溫度。 2 2鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍 鍛造溫度范圍鍛造溫度范圍鍛件的始鍛溫度到終鍛溫度的溫度間隔。 3 3加熱速度加熱速度 加熱溫度加熱溫度加熱時坯料表面溫度升高的速度（/h）。 二、自由鍛二、自由鍛 自由鍛自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬在上、下砧面間各個方向自由變形，不受任何限制而獲得所需形狀和尺寸及一定力學(xué)性能的鍛件的一種加

5、工方法。1 1自由鍛設(shè)備自由鍛設(shè)備 自由鍛分為手工自由鍛和機(jī)器自由鍛兩種。手工自由鍛 機(jī)械自由鍛 空氣錘 蒸汽空氣錘 水壓機(jī) 2 2自由鍛的基本工序自由鍛的基本工序 （1）鐓粗 （2）拔長 （3）沖孔 （4）彎曲 （5）扭轉(zhuǎn) （6）切斷 鐓粗鐓粗是對原坯料沿軸向鍛打，使其高度降低、橫截面面積增大的操作過程 。分為整體鐓粗和局部鍛粗 。整體鐓粗局部鍛粗 拔長拔長是使坯料長度增加、橫截面面積減小的鍛造工序。 拔長時，每次送進(jìn)量L應(yīng)為砧寬B的0.30.7倍。若L太大，拔長效率反而下降；若L太小，又易產(chǎn)生夾層。 拔長的送進(jìn)量a）送進(jìn)量合適 b）送進(jìn)量太大，拔長效率低 c）送進(jìn)量太小，易產(chǎn)生夾層a） b

6、） c）較重鍛件的拔長 較小鍛件的拔長 圓形坯料拔長時的過渡截面形狀 沖孔沖孔是用沖子在坯料上沖出通孔或不通孔的鍛造工序。1）單面沖孔：厚度小的坯料 2）雙面沖孔 預(yù)沖凹坑 沖至3/4深度 翻轉(zhuǎn)坯料 沖透坯料 彎曲彎曲使坯料彎曲成一定角度或形狀的鍛造工序。 a） b） c）a），b）角度彎曲 c）成形彎曲 扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)使坯料的一部分相對于另一部分旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。切斷切斷分割坯料或切除料頭的鍛造工序。 方形截面切斷 圓形截面切斷 3 3自由鍛的特點(diǎn)及應(yīng)用自由鍛的特點(diǎn)及應(yīng)用 （1）設(shè)備和工具有很大的通用性，且工具簡單，通常只能制造形狀簡單的鍛件。 （2）自由鍛可以鍛制質(zhì)量不足1kg到300t左

7、右的鍛件。大型鍛件只能采用自由鍛，因此自由鍛在一般機(jī)械制造中具有重要意義。 （3）自由鍛依靠操作者的技術(shù)控制形狀和尺寸，鍛件精度低，表面質(zhì)量差，金屬消耗多。 三、模鍛三、模鍛 模鍛模鍛將加熱后的坯料放在鍛模的模腔內(nèi)，經(jīng)過鍛造，使其在模腔所限制的空間內(nèi)產(chǎn)生塑性變形，從而獲得鍛件的鍛造方法。 液壓模鍛錘模鍛件1 1模鍛工藝過程模鍛工藝過程 模鍛的鍛模結(jié)構(gòu)有單模膛鍛模和多模膛鍛模。 單模膛鍛模 鍛模過程 模鍛工藝過程 2 2模鍛的特點(diǎn)及應(yīng)用模鍛的特點(diǎn)及應(yīng)用 （1）由于有模膛引導(dǎo)金屬的流動，鍛件的形狀可以比較復(fù)雜。 （2）鍛件內(nèi)部的鍛造流線按鍛件輪廓分布，從而提高了工件的力學(xué)性能和使用壽命。 （3）鍛

8、件表面光潔、尺寸精度高，可節(jié)約材料和切削加工工時。 （4）生產(chǎn)率較高。 （5）操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。 （6）鍛模所需設(shè)備噸位大，設(shè)備費(fèi)用高；加工工藝復(fù)雜，制造周期長，費(fèi)用高。 模鍛只適用于中、小型鍛件的成批或大量生產(chǎn)。模鍛只適用于中、小型鍛件的成批或大量生產(chǎn)。四、四、鍛件的鍛后冷卻鍛件的鍛后冷卻冷卻方式 定義特點(diǎn)適用場合空冷 熱態(tài)鍛件在空氣中冷卻的方法 冷卻速度較快的一種冷卻方式，鍛后置空氣中散放，冷速快，晶粒細(xì)化 低碳、低合金中小型鍛件或鍛后不直接切削加工件 堆冷 將熱態(tài)鍛件成堆放在空氣中進(jìn)行冷卻的方法 冷卻速度低于空冷 低碳鋼、中碳鋼的小型鍛件 坑冷 將熱態(tài)鍛件放在地坑（或鐵箱）中緩慢

9、冷卻的方法 鍛后置于填有石灰、砂子或爐灰的坑內(nèi)或箱內(nèi)堆在一起。冷速稍慢，其冷卻速度較堆冷低 低合金鋼及截面尺寸較大的鍛件，鍛后可直接切削加工 灰砂冷 將熱態(tài)鍛件埋入爐渣、灰或砂中緩慢冷卻的冷卻方法 鍛件入灰（砂）溫度一般不低于500，冷卻至150左右出灰（砂），周圍蓄砂厚度不能小于80mm 灰砂冷的冷卻速度低于坑冷 爐冷 鍛后鍛件放入爐中緩慢冷卻的方法 鍛后置原加熱爐中，隨爐冷卻，冷速極慢，其冷卻速度低于灰砂冷 高合金鋼及中大型鍛件鍛后可切削加工六、自由鍛的常見缺陷六、自由鍛的常見缺陷 l裂紋產(chǎn)生原因 （1）坯料質(zhì)量不好（2）加熱不充分 （3）鍛造溫度過低（4）鍛件冷卻不當(dāng)（5）鍛造方法有誤

10、l末端凹陷和軸心裂紋 （1）鍛造時坯料內(nèi)部未熱透，變形只產(chǎn)生在坯料表面 （2）坯料整個截面未鍛透，變形只產(chǎn)生在坯料表面 產(chǎn)生原因 l折疊 產(chǎn)生原因 坯料在鍛壓時送進(jìn)量小于單面壓下量。 第二節(jié)第二節(jié) 鑄鑄 造造 鑄造鑄造將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔中，待其凝將熔融金屬澆注、壓射或吸入鑄型型腔中，待其凝固后而得到一定形狀和性能鑄件的方法。固后而得到一定形狀和性能鑄件的方法。 第一章鍛造與鑄造鑄造概述鑄造概述一、一、 鑄鑄造基礎(chǔ)造基礎(chǔ)1.鑄造及其分類鑄造砂型鑄造特種鑄造熔模鑄造金屬鑄造壓力鑄造離心鑄造2.鑄鑄造的特點(diǎn)造的特點(diǎn)鑄造的特點(diǎn)3.鑄鑄造的應(yīng)用造的應(yīng)用 由于鑄造具有上述特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)

11、用于機(jī)械工件的毛坯制造。在各種機(jī)械和設(shè)備中，鑄件質(zhì)量占有很大的比例，如拖拉機(jī)及其他農(nóng)業(yè)機(jī)械中，鑄件質(zhì)量所占比例達(dá)40%70%；在金屬切削機(jī)床、內(nèi)燃機(jī)中達(dá)70%80%，在重型機(jī)械設(shè)備中則可高達(dá)90%。但由于鑄造易產(chǎn)生缺陷，性能不高，因此多用于制造承受應(yīng)力不大的工件。二、砂型鑄造砂型鑄造砂型鑄造用型砂緊實(shí)成型的鑄造方法。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：操作靈活、設(shè)備簡單、生產(chǎn)準(zhǔn)備時間短，使用于各種批量的生產(chǎn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：尺寸精度低，質(zhì)量不穩(wěn)定，容易形成廢品，不適用于鑄件精度要求較高的場合。（1 1）制）制作模樣與芯盒作模樣與芯盒 模樣模樣用來形成鑄型型腔的工藝裝備。 芯盒芯盒用來制造型芯的工藝裝備。 1.砂砂型鑄造的

12、工藝過程型鑄造的工藝過程（2 2）制）制備型（芯）砂備型（芯）砂 基本原材料基本原材料鑄造砂和型砂黏結(jié)劑。 型（芯）砂型（芯）砂用來制造鑄型的材料。 常用的鑄造砂常用的鑄造砂原砂、硅質(zhì)砂、鋯砂、鉻鐵礦砂、剛玉砂等。型砂和芯砂的經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)型砂和芯砂的經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)（3 3）造）造型型1）手工造型 造型造型利用制備的型砂及模樣等制造鑄型的過程。 手工手工造型造型2）機(jī)器造型兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型 手工造型手工造型全部用手工或手動工具完成的造型工序。手工造型操作靈活、適應(yīng)性廣、工藝裝備簡單、成本低，但其鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定、生產(chǎn)率低、勞動強(qiáng)度大、操作技藝要

13、求高。 鑄型由成對的上型和下型構(gòu)成，操作簡單。適用于各種生產(chǎn)批量和各種大小的鑄件兩箱造型兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型 鑄型由上、中、下三型構(gòu)成，中型高度需與鑄件兩個分型面的間距相適應(yīng)。操作費(fèi)工。 主要適用于具有兩個分型面的鑄件的單件或小批量生產(chǎn) 。兩箱造型三箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型在地基上挖坑，并利用挖出的地坑進(jìn)行造型主要用于大型鑄件 兩箱造型三箱造型地坑造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型 用若干塊砂芯組合成鑄型，而不需要砂箱。它可提高鑄件的精度，但成本高

14、 。適用于批量生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件 兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型 模樣是整體的，鑄件分型面為平面，鑄型型腔全部在半個鑄型內(nèi)，其造型簡單，鑄件不會產(chǎn)生錯型缺陷 。適用于鑄件最大截面在一端且為平面的鑄件 兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型模樣是整體的，鑄件分型面為曲面。 適用于分型面不是平面的單件或小批量生產(chǎn)的鑄件 。兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型 在造型前預(yù)先做一底胎（即假箱），然后在底胎上制作下箱，底胎不參與澆注。用于代替批量

15、生產(chǎn)中需要挖砂造型的鑄件。兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型 將模樣沿最大截面處分成兩半，型腔位于上、下兩個砂箱內(nèi)。造型簡單，生產(chǎn)率低。常用于最大截面在中部的鑄件 兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型分模造型活塊造型刮板造型 制模時，將鑄件上妨礙起模的小凸臺、肋條等部分做成活動的（即活塊）。 主要用于帶有凸出部分、難以起模的鑄件的單件或小批量生產(chǎn)。 兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型活塊造型刮板造型 采用刮板代替實(shí)體模樣造型，可降低模樣成本，節(jié)約木 材，縮短生產(chǎn)周期。 可用于

16、有等截面或回轉(zhuǎn)體的大、中型鑄件的單件或小批量生產(chǎn)，如帶輪、鑄管、彎頭等 。兩箱造型三箱造型地坑造型組芯造型整模造型挖砂造型假箱造型分模造型活塊造型刮板造型刮板造型2）機(jī)器造型 機(jī)器造型機(jī)器造型指用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。 緊砂緊砂提高砂箱內(nèi)的型砂和芯盒內(nèi)的芯砂緊實(shí)度的操作。常用方法有壓實(shí)法、震實(shí)法、拋砂法等。 振壓式造型機(jī)緊砂和起模a）震壓式造型機(jī) b）緊砂 c）起模 （4 4）造）造芯芯 造芯造芯制造型芯的過程。 手手工造芯：工造芯：主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)。 機(jī)器造芯：機(jī)器造芯：生產(chǎn)效率高，砂芯質(zhì)量好，適用于批量生產(chǎn)。 手工造芯過程手工造芯過程制造方法：制造方法：根據(jù)砂

17、芯尺寸、形狀、生產(chǎn)批量及具體的生產(chǎn)條件進(jìn)行選擇的。 芯盒造芯示意圖a）芯盒的裝配b）取芯（5 5）合）合型型 合型合型又稱合箱，是將鑄型的各個組元，如上型、下型、型芯、澆注系統(tǒng)等組合成一個完整鑄型的操作過程。 合型前，應(yīng)對砂型和型芯的質(zhì)量進(jìn)行檢查，若有損壞，需要進(jìn)行修理；為檢查型腔頂面與型芯頂面之間的距離，需要進(jìn)行試合型（稱為驗(yàn)型）試合型（稱為驗(yàn)型）。 （6 6）熔煉）熔煉熔煉熔煉-使金屬由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴跔顟B(tài)的過程。 沖天爐沖天爐是最常用的熔煉設(shè)備。 澆注澆注把熔融金屬注入鑄型的過程，液體金屬通過澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔。 1）澆注系統(tǒng)2）冒口3）澆注工藝要求（7 7）澆）澆注注（1）澆注系統(tǒng) 澆注系

18、統(tǒng)澆注系統(tǒng)鑄型中引導(dǎo)液體金屬進(jìn)入型腔的通道 。2）冒口 冒口冒口鑄型內(nèi)存儲供補(bǔ)縮鑄件用熔融金屬的空腔。尺寸較大的鑄件設(shè)置冒口除起到補(bǔ)縮作用外，還起到排氣、集渣的作用。冒口一般設(shè)置在鑄件的最高處和最厚處。 （3）澆注工藝要求 澆注溫度澆注溫度（）液體金屬澆入鑄型時所測量到的溫度。 澆注速度澆注速度（kg/s）單位時間內(nèi)澆入鑄型中的液體金屬的質(zhì)量。 澆包澆包容納、輸送和澆注熔融金屬用的容器，用鋼板制成外殼，內(nèi)襯耐火材料。 常用澆包a）握包 b）抬包 c）吊包（8 8）落砂）落砂 落砂落砂用手工或機(jī)械使鑄件和型砂、砂箱分開的操作。落砂分為手工落砂和機(jī)械落砂兩種。（9 9）清）清理理 清理清理落砂后從鑄件上清除表面黏砂、型砂、多余金屬（包括澆冒口、飛翅）和氧化皮等過程的總稱。 （1010）檢）檢驗(yàn)驗(yàn) （1）鑄件的外觀質(zhì)量鑄件的外觀質(zhì)量鑄件表面狀況和達(dá)到產(chǎn)品要求的程度。包括鑄件的表面粗糙度、表