產(chǎn)品造型材料與工藝——第三講ppt課件

1、產(chǎn)品外型資料與工藝第三講.第二章 金屬資料及其加工技術(shù)第一節(jié) 常用金屬資料及其特性第二節(jié) 金屬資料成型與工藝性第三節(jié) 金屬外表處置與裝飾技術(shù).第一節(jié) 常用金屬資料及其特性2.1.1 金屬資料的特性及分類2.1.2 鋼鐵資料2.1.3 有色金屬及其合金2.1.4 外型設(shè)計(jì)中金屬資料的選用.2.1.1 金屬資料的特性及分類金屬的微觀特性結(jié)合鍵：晶體的結(jié)合力。固體形狀下，原子離子或分子聚為晶體，原子之間產(chǎn)生較強(qiáng)的相互作用力金屬晶體中，價(jià)電子彌散在整個(gè)體積內(nèi)，一切金屬離子皆處于一樣的環(huán)境之中結(jié)合鍵沒有飽和性、方向性和選擇性.金屬的宏觀特性良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；正的電阻溫度系數(shù)；且絕大多數(shù)金屬具有超導(dǎo)性

2、；良好的反射才干、不透明性及金屬光澤；良好的塑性變形才干延展性反映出金屬的本質(zhì)：有特殊光澤優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性是良好的塑性變形固體物質(zhì)2.1.1 金屬資料的特性及分類.金屬資料的性能運(yùn)用性能 運(yùn)用過程中表現(xiàn)出來的性能機(jī)械(力學(xué))性能：強(qiáng)度、塑性、彈性 、剛度等 物理性能：導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、熱膨脹性、磁性等 化學(xué)性能：抗蝕性、抗氧化等工藝性能 制造和加工過程中表現(xiàn)出來的性能如鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能和熱處置性能等 2.1.1 金屬資料的特性及分類.常用金屬資料的分類2.1.1 金屬資料的特性及分類.第一節(jié) 常用金屬資料及其特性2.1.1 金屬資料的特性及分類2.1.2 鋼鐵資料2

3、.1.3 有色金屬及其合金2.1.4 外型設(shè)計(jì)中金屬資料的選用.2.1.2 鋼鐵資料鋼鐵資料可分為三大類：純鐵 (c=0.02%) 塑性好、強(qiáng)度低，主要用于制造磁鐵鋼 (0.02%=c=2.11%).2.1.2 鋼鐵資料鋼 (0.02%=c2.11%)碳鋼按含碳量：低碳鋼、中碳鋼、鋼碳鋼按質(zhì)量：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼按用途：碳素構(gòu)造鋼、碳素工具鋼合金鋼合金構(gòu)造鋼：合金彈簧鋼、合金軸承鋼等合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼特殊用途鋼：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼.鑄鐵 (0.02%=c2.11%)按碳存在的不同方式灰口鑄鐵：碳以石墨方式存在，斷口呈灰色白口鑄鐵：碳以滲碳體方式存在，斷口白色麻口鑄鐵：按

4、用途：碳素構(gòu)造鋼、碳素工具鋼按石墨的形狀：灰口鑄鐵：鋼基+片狀石墨，強(qiáng)度、塑性、韌性不如鋼，減震性好、缺口敏感性低，適于制各種接受壓力和要求消震的床身、機(jī)架、箱體、缸體、殼體可鍛鑄鐵：鑄態(tài)白口鑄鐵熱處置成，高強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性，制汽車后橋外殼、管接頭、低壓閥門球墨鑄鐵：鐵水+球化劑，鑄造性優(yōu)良，取代了可鍛鑄鐵，制造受力復(fù)雜、負(fù)荷大、耐磨的鑄件，如曲軸、凸輪軸、齒輪、蝸輪蝸桿、活塞、任務(wù)缸等.第一節(jié) 常用金屬資料及其特性2.1.1 金屬資料的特性及分類2.1.2 鋼鐵資料2.1.3 有色金屬及其合金2.1.4 外型設(shè)計(jì)中金屬資料的選用.2.1.3 有色金屬及其合金鋁及鋁合金銅及銅合金.鋁及鋁合

5、金純鋁：純度98%99.996%，密度小、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性優(yōu)良；主要用于科研及制造電容器鋁合金：純鋁強(qiáng)度低，參與合金以提高強(qiáng)度變形鋁合金1.防銹鋁合金：含錳、鎂等，不可熱處置強(qiáng)化，耐蝕性好，用于制造高耐蝕性薄板容器2.硬鋁：含銅、鎂等，強(qiáng)度、硬度高與高強(qiáng)鋼相近，塑性低、韌性差，用于制造飛機(jī)大梁、螺旋槳、鉚釘?shù)?.超硬鋁合金：含鋅、銅等，強(qiáng)度接近超高強(qiáng)度鋼4.鍛鋁：含鎂、硅、銅等，熱塑性、耐蝕性好，適于鍛造，用于航空等外形復(fù)雜、要求強(qiáng)度較高的鍛件鑄造鋁合金：要求有良好的鑄造性能，分為鋁硅、鋁銅、鋁鎂、鋁鋅四系。.銅及銅合金1.純銅紫銅：純度99.5%99.95%, 極好的塑性, 抗蝕、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、

6、抗磁性極好，用于電工導(dǎo)體和防磁器械2.黃銅：含鋅50%普通黃銅：含鋅32%：熱加工黃銅(含鋅40%), 強(qiáng)度較高，含銅量少，價(jià)錢低、用于制造電器上的導(dǎo)電、耐蝕及有一定強(qiáng)度的構(gòu)造件特殊黃銅：參與錫、鉛、鋁等元素3.青銅錫青銅：普通含錫3%14%, 強(qiáng)度、塑性添加特殊青銅：指不含錫的青銅，如鋁青銅、鈹青銅等，比錫青銅具有更高的力學(xué)性能、耐磨性與耐蝕性。.第一節(jié) 常用金屬資料及其特性2.1.1 金屬資料的特性及分類2.1.2 鋼鐵資料2.1.3 有色金屬及其合金2.1.4 外型設(shè)計(jì)中金屬資料的選用.金屬資料設(shè)計(jì)是外型設(shè)計(jì)的重要組成部分，它包括：資料的選用資料加工工藝的制定外型設(shè)計(jì)中，金屬資料的選用是

7、一個(gè)復(fù)雜的決策問題，它需求：首先要掌握金屬資料實(shí)際及其運(yùn)用知識明確目的及限制條件進(jìn)展必要的實(shí)驗(yàn)和選材方案對比2.1.4 外型設(shè)計(jì)中金屬資料的選用.如何進(jìn)展金屬資料的選材？先掌握幾個(gè)根本的選材原那么.根據(jù)運(yùn)用性能選材變形失效：彈性變形和塑性變形影響外形、尺寸精度重要螺栓、彈簧、精細(xì)絲杠等，應(yīng)選高彈性模量資料斷裂失效：塑性斷裂：明顯塑性變形后斷裂，應(yīng)選高強(qiáng)度資料低應(yīng)力脆性斷裂：無宏觀塑性變形下斷裂，如高強(qiáng)度的錘桿，應(yīng)選強(qiáng)韌性資料疲勞斷裂：交變應(yīng)力作用下的裂紋構(gòu)成、擴(kuò)展呵斥斷裂，如齒輪，應(yīng)外表強(qiáng)化處置外表損傷失效：磨損、腐蝕、外表疲勞選材的經(jīng)濟(jì)性原那么：資料價(jià)錢、加工費(fèi)用等其他要素：環(huán)保、市場等外型

8、設(shè)計(jì)中金屬的選材原那么.根據(jù)工藝性能選材鑄造性能金屬構(gòu)件承載不大，受力簡單而構(gòu)造復(fù)雜，尤其是具有復(fù)雜內(nèi)腔構(gòu)造鑄造性能：鑄造鋁合金和銅合金灰口鑄鐵鑄鐵鑄鋼鍛造性能承載較大、受力復(fù)雜的構(gòu)件熱鍛性：低碳鋼中碳鋼高碳鋼焊接性能體積較大，要求氣密性好，能接受一定壓力，如輸氣管道、蒸汽鍋爐等鋼材最適宜焊接，含碳和合金元素越多，焊接性能越差；鋁合金、銅合金焊接性較差，灰口鑄鐵根本不能焊接.2.2.1 鑄造加工及其工藝性2.2.2 壓力加工及其工藝性2.2.3 焊接技術(shù)及其工藝性2.2.4 切削加工機(jī)械加工及其工藝性2.2.5 特種加工及其工藝性第二節(jié) 金屬資料成型與工藝性.后母辛方鼎.家用縫紉機(jī)機(jī)架 .2.

9、2.1 鑄造加工及其工藝性鑄造將熔融的金屬液體澆注到與零件外形相對應(yīng)的鑄造模型腔中，待冷卻后得到實(shí)體毛坯或零件的工藝過程鑄造加工的特點(diǎn)：順應(yīng)性強(qiáng)：不受零件體積、分量大小、外形、構(gòu)造復(fù)雜程度的限制，不受合金種類限制本錢低廉：原資料耗費(fèi)及切削加工費(fèi)低、動力耗費(fèi)少、接近廢品零件鑄造組織存在一定缺陷：縮孔、疏松、氣孔、沙眼等導(dǎo)努力學(xué)性能不如鍛件；工藝過程較難控制：廢品率較高，工人勞動強(qiáng)度大等.2.2.1 鑄造加工及其工藝性鑄件性能： 合金性能 鑄型性能 工藝控制鑄造方法分類砂型鑄造：用型砂做鑄型的鑄造方法，運(yùn)用率90%特種鑄造：砂型鑄造以外的其他鑄造方法，包括熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、

10、離心鑄造、陶瓷型鑄造等.鑄造方法分類凝固方式： 重力場凝固 非重力場凝固 壓力鑄造 離心鑄造 擠壓鑄造 電磁場 快速凝固.無論哪種鑄造，其工藝過程中的根本內(nèi)容和成型原理都是一樣的，只是過程的方法依不同鑄造而有所不同。 各種鑄造的根本過程： 2.2.1 鑄造加工及其工藝性.砂型鑄造外型制芯金屬液態(tài)砂型成形最根本的工序，通常分為：手工外型：機(jī)器外型：利用簡單的器械進(jìn)展砂型芯的制造 利用外型機(jī)和制芯機(jī)進(jìn)展砂型芯的制造 . 砂型成形方法手工外型的特點(diǎn)： 操作方便靈敏，順應(yīng)性強(qiáng) 消費(fèi)率低 勞動強(qiáng)度大 鑄件質(zhì)量不易保證 適用于單件小批量消費(fèi) .砂型成形方法機(jī)器外型的特點(diǎn)： 消費(fèi)效率高 勞動條件好 勞動強(qiáng)度

11、低 鑄件的外表質(zhì)量好、尺寸精度高適用于成批大量消費(fèi) .砂型鑄造.砂型鑄件的構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)留意：力求外形簡單，輪廓平直，只需一個(gè)分型面力求鑄件的內(nèi)腔鑄造時(shí)，型芯數(shù)目最少，方便裝配、清理、排氣起模方向應(yīng)設(shè)計(jì)構(gòu)造斜度鑄件應(yīng)有合理的壁厚力求鑄件壁厚均勻，防止部分積聚變形，呵斥裂紋、縮孔、縮松等缺陷盡量防止鑄件中有過大的程度面，防止由于橫截面忽然增大，導(dǎo)致金屬液面上升緩慢，致使型腔頂部遭到長時(shí)間烘烤，呵斥夾砂缺陷、產(chǎn)生氣孔等；將平面改為傾斜面.金屬型鑄造.金屬型鑄造特點(diǎn)可以“一型多鑄鑄件的力學(xué)性能提高由于金屬型鑄件的冷卻速度較快、組織比較致密鑄件精度較高，可以少加工或不加工但是，本錢高、周期長；鑄造透氣性差

12、、無退讓性，易產(chǎn)生冷隔、澆缺乏、裂紋等缺陷；鑄件熔點(diǎn)不宜太高，分量也不宜太大主要用于：大批量的有色金屬鑄件，如內(nèi)燃機(jī)的鋁活塞、氣缸體、缸蓋、油泵殼體等.熔模鑄造失蠟鑄造在蠟?zāi)Ｍ獗戆酝庑唾Y料，待其硬化，將其中的蠟?zāi)Ｈ廴?，從而獲得無分型面的鑄型的鑄造方法蠟?zāi)Ｖ圃旖Y(jié)殼脫蠟外型焙燒澆鑄落砂清理蠟?zāi)Ｖ圃欤喊▔盒椭圃?、蠟?zāi)褐坪拖災(zāi)＝M裝三步結(jié)殼：在臘模上涂掛耐火資料，制成一定強(qiáng)度的耐火型硬殼脫臘：將附有型殼的蠟?zāi)＝M浸泡于85-95的熱水中，蠟料熔化外型：加固型殼，防止?jié)沧r(shí)變形或破裂，將脫蠟后的型殼置于鐵箱之中，周圍用粗砂填充焙燒：為進(jìn)一步去掉水分、剩余蠟料及雜質(zhì)，澆注前必需將型殼送入熱爐內(nèi)加熱800

13、-1000進(jìn)展焙燒，可加強(qiáng)強(qiáng)度，型腔更干凈澆鑄：焙燒出爐后趁熱600-700進(jìn)展?jié)沧?，可提高合金充型才干，防止?jié)踩狈?，冷隔等缺陷。落砂清理：冷卻后將型殼破壞取出鑄件，去掉澆口毛刺等。.熔模鑄造失蠟鑄造鋼水澆注方向.熔模鑄造失蠟鑄造的特點(diǎn)鑄件的精度高且外表光潔適用于各種鑄造合金鑄件，尤其是高熔點(diǎn)及難切削的合金的鑄造熔模鑄件的外形可以比較復(fù)雜，最小孔徑0.5mm，壁厚0.3mm鑄件的分量不宜太大，普通=25kg,最大80kg左右工藝過程復(fù)雜，不易控制，運(yùn)用和耗費(fèi)的資料較貴，適用于外形復(fù)雜、精度較高或難以機(jī)加工的小型零件，如發(fā)動機(jī)葉片和葉輪等.壓力鑄造在高壓下(比壓約為500一1500Ncm2)快速

14、地(充型時(shí)間約為0.0010.2s)將液態(tài)或半液態(tài)合金壓入金屬鑄型中，并在壓力下結(jié)晶，以獲得鑄件的方法。任務(wù)流程：注入金屬：先閉合鑄型，用手工將定量勺內(nèi)金屬液經(jīng)過壓室上的注液孔向壓室內(nèi)注入壓鑄：壓射沖頭向前推進(jìn)，金屬液被壓入鑄型中。取出鑄件：鑄件凝固后，抽芯機(jī)構(gòu)將型腔兩側(cè)型芯同時(shí)抽出，鑄型開型，鑄件借助沖頭的前伸動作分開壓室，在繼續(xù)開型中，頂桿頂出鑄件。優(yōu)點(diǎn)：鑄件外表質(zhì)量高，可鑄出復(fù)雜外形薄壁件或鑲嵌件，消費(fèi)率高。主要適宜于有色金屬合金，如鋅合金、鋁合金、鎂合金。.壓力鑄造.低壓鑄造：介于重力鑄造和壓力鑄造之間的一種方法，所用壓力為2-7N/cm2。主要用于消費(fèi)質(zhì)量高的鋁鎂合金鑄件離心鑄造：將

15、液態(tài)合金澆入高速旋轉(zhuǎn)250-1500r/min的鑄型中，使金屬液在離心力作用下充填鑄型并結(jié)晶。主要用于消費(fèi)圓筒形鑄件。 .鑄造質(zhì)量的好壞主要決議于合金的充型才干，影響合金充型才干的主要要素是合金的流動性、澆注條件和鑄型的構(gòu)造。資料的可鑄性.資料的可鑄性決議某資料能否可鑄呵斥型，應(yīng)思索資料的動搖性，收縮性和偏析性，能否符合要求流動性： 指資料熔融后易于流動，不粘滯的性能。流動性好的資料易于充溢砂型，能鑄成較薄、較細(xì)，外形復(fù)雜的鑄件收縮性：指資料經(jīng)冷卻后，體積收縮程度的大小，收縮性小的資料拎卻后體積變化小，不易出現(xiàn)疏松、變形、裂紋等缺陷，灰口鑄鐵最好偏析性：資料冷卻后，各種成分分布的均勻程度。 由

16、于合金不是一種成分，假設(shè)偏析、拎卻過程中會有一部分先析出，致使資料性能下降，影響強(qiáng)度和加工性能。.鑄造產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)由鑄造零件的工藝看，產(chǎn)品的外形是由模型的型腔決議的，無論是砂型還是金屬型或蠟型，在澆注需求良好的金屬充型才干要求的前提下，鑄型的型腔不能夠做的太復(fù)雜、太有棱角以及太細(xì)小。因此從總體上看，鑄造產(chǎn)的特點(diǎn)是外觀線條圓潤且有力度感，棱角不夠清楚。.鑄造產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在藝術(shù)外型上多用于表現(xiàn)敦厚、圓潤、古典、尊貴的效果。如：佛像、燈座、留念章、青銅器餐具、藝術(shù)品等。在工業(yè)上由于鑄鐵性脆，耐壓不耐拉，廣泛用于在任務(wù)中接受較大的壓力、有震動、需有自光滑功能的機(jī)器零部件以及有復(fù)雜外形構(gòu)造又很難用其他方法外型的零件。如：機(jī)床底座、車床床身導(dǎo)軌、汽車小零件等。