《金屬工藝學》實驗指導書

《金屬工藝學》實驗指導書

實驗一手工造型一、 實驗目的1、 了解型砂、型芯砂等造型材料的組成、性能及其制備；2、 了鑄造生產(chǎn)的工藝過程及其特點、握簡單鑄型的造型方法。二、 實驗設備、儀器型砂、砂箱、模樣等造型用具。三、 安全規(guī)程：1、 不得在實習場地用砂打鬧、嬉戲。2、 不得將造型工具亂扔、亂放，或者用工具敲擊砂箱及其它物件。3、 緊砂時不得將手放在砂箱上。4、 在造型場內(nèi)行走時要注意腳下，以免踩壞砂型或被鑄件、砂箱等碰傷。四、 實驗步驟1、 型砂的組成為滿足上述各種性能要求，型砂要用多種原料按一定比例在混砂機器中混制而成。常用的原料有：（1） 原砂：即新砂。最常用的鑄造砂是硅質(zhì)砂。主要成分SiO2，鑄造用砂SiO2的含量85-97%。（2） 附加物：為改善某些性能而加入的材料。主要有：煤粉、重油：作用在于提高鑄件表面質(zhì)量。（3） 粘接劑：粘接劑作用是用來粘接砂粒的材料。主要有：粘土、水玻璃、樹脂、合脂、植物油等。（4） 水：加入水的目的是和粘土混合形成粘土漿，包附在單個砂粒的表面，使砂粒之間具有一定粘接力。粘土與水分的重量比為3：1時型砂強度可達最大值。2、 型（芯）砂的混制混砂的目的是將型砂的各種組成原料混合均勻，進而使粘接劑均勻分布在砂粒表面，形成粘土膜。首先要根據(jù)鑄件的金屬材料（鑄鐵、鑄鋼、有色金屬）大小，來確定型砂中SiO2的含量，砂粒的大小，形狀，是否增加附加物和選擇那種粘接劑。選擇材料后一般在混砂機中混砂，機器混砂的優(yōu)點是：混拌均勻，混砂質(zhì)量較好。型砂的混制過程是：按配方加入新砂、舊砂、粘接劑和附加物，先干混1~2min，再加入水濕混3~4min，性能符合要求后出砂，使用前要過篩并使其松散，可用手感法檢驗型砂的干濕程度。對于砂處理機械化生產(chǎn)線，也可用型砂質(zhì)量控制儀在線自動控制型砂質(zhì)量。3、砂型的組成砂型是由上、下型形成的型腔（獲得鑄件形狀的空腔）砂芯、澆注系統(tǒng)和砂箱等部分組成。如圖所示（1） 砂箱：造型時填入型砂的容器，分上、中、下等砂箱。（2） 分型面：各鑄型間的結(jié)合面，其數(shù)量為鑄型數(shù)減一。依據(jù)具體模樣來確定。（3） 澆注系統(tǒng)：金屬液流入型腔的通道。a.澆注系統(tǒng)的組成：外澆口：又稱澆口杯，形狀多為漏斗或池形（用于較大鑄件），作用是承受從澆包倒出來的金屬液，減輕金屬液流的沖擊力，使金屬液平移流入直澆道。直澆道：是連接外澆口與橫澆道的垂直通道，產(chǎn)生靜壓力，調(diào)節(jié)直澆道高度，可調(diào)節(jié)金屬液對鑄型的壓力，增強金屬液體的充型能力。橫澆道：位于內(nèi)澆道之上，起擋渣和分配金屬流量的作用。內(nèi)澆道：是直接和型腔相連的通道，應使金屬液體快而平穩(wěn)的充型，切忌內(nèi)澆道正對型芯，如圓形鑄件，應該沿砂型切線方向安置。b.澆鑄系統(tǒng)的類型：頂注式、底注式、中間注入式、分段注入式。其中最常用的是頂注式，優(yōu)點：易于充型，補縮效果好，簡單易做，適用于重量小，高度低和形狀簡單的材料。（4） 冒口：作用是補充金屬液凝固收縮所需的金屬液，冒口同時還兼有排氣、浮渣及觀察澆鑄情況等作用。冒口分明冒口和暗冒口，合箱后外觀能看得見的冒口稱明冒口，反之稱暗冒口。冒口應設在鑄件最高和最后凝固處，冒口為鑄件多余部分，在鑄件清理時予以切除。冒口主要用于凝固收縮大的合金鑄件和壁厚差大的鑄件。（5） 型腔：砂型中除澆注系統(tǒng)外，可容納液態(tài)合金形成鑄件的空腔，通過模樣形成。（6） 型芯：用芯砂制成安放在砂型內(nèi)部形成鑄件內(nèi)腔或局部外形，型芯一般由芯體和芯頭兩部分組成。（7） 通氣孔：在砂型或型芯上，用針或扎氣孔板扎出的通氣孔，用以排氣。（8） 出氣孔：在砂型或型芯中，為排除澆鑄時形成的氣體而設置的溝槽或孔道。（9） 冷鐵：為加快鑄件局部冷卻，在砂型或型芯中安放的金屬物。分內(nèi)外冷鐵，控制鑄件冷卻方式和凝固順序。4、造型及型芯的制作4.1、整體模手工造型操作步驟以整模為例整模造型模樣沒有分型面，型腔一般只在下箱。用于最大截面在端部，且為平直的鑄件。（1）造型前的準備工作選擇合適的模底板和砂箱。擦凈模樣：以免造型時型砂粘在模樣上，起模時損壞型腔。在模底板上放好模樣和下砂箱，注意模樣在砂箱中的位置。（2）舂砂先用面砂覆蓋模樣（用量根據(jù)鑄件的壁厚而定，約20-50mm）用手塞緊然后加背砂，背砂要分次加，一次不易過多，以免舂不緊。砂要按一定線路進行，以保證緊實度均勻，注意不要撞到模樣上。舂砂用力要適度，靠近箱壁處及模樣周圍緊實度要稍高些。最后一次加砂高出砂箱約50mm左右，鋪平用舂砂錘平面端舂緊后，用刮砂板將多于砂刮掉，（注意：刮砂板要貼緊箱邊刮平）。舂砂是造型過程中一道重要工序，一定要做到緊實適度、均勻。3）翻轉(zhuǎn)下砂型：翻轉(zhuǎn)前應將下砂型與底板間錯動一下。（4）修光分型面，撒分型砂。（5）安放上砂箱和直澆道模，制作上砂型。（6）用氣孔針扎出氣孔，修光外澆口，做出合箱線：注意，氣孔的分布要合理，氣孔深度距離模樣大約10-20mm。（7） 開箱、取模、修型、開設橫澆道和內(nèi)澆口：將上砂型拿下，分型面不是平面時，開箱時不能做前后、左右移動，一定要保證垂直開箱。然后用毛筆蘸水將模樣邊緣潤濕，將起模針定在模樣的重心上，用小錘前后左右輕輕敲打起模針的下部，使模樣和砂型之間松動，將模樣垂直向上提起。取模要領：思想集中，手眼協(xié)調(diào)，小心細致、平移垂直、始慢后快。起模后型腔如有損壞，可使用修型工具修型。使被修處牢固、準確、平整、光潔。在下砂型上挖出內(nèi)澆道。（8） 合箱：合箱前要仔細檢驗型腔是否有損壞的地方和有無散落的碎砂，確認無問題后再合箱。4.2、分開模造型分開模造型和整體模造型的方法基本相同，區(qū)別在于它的模樣是分開的，用定位銷聯(lián)接成的整體。所以在造型時一定要先檢查定位銷孔是否潔凈，定位銷是否松動或損壞，合箱時也要特別注意，防止錯箱造成鑄件報廢。4.3、型芯的制作過程型芯的作用是形成鑄件的內(nèi)腔，也可用于形成鑄件外形上妨礙起模的凸臺和凹槽。型芯的制作通常采用型芯盒，型芯盒有：整體式，用于形狀較簡單的型芯的制作?？刹鹗剑糜谛螤钶^復雜的型芯的制作。（1）先將芯盒擦刷干凈。（2）在半邊型芯盒中填砂，埋入芯骨、舂砂、刮平。（3）在另一半型芯盒中填砂舂緊、刮平、挖通氣槽。（4）在兩半型上涂粘盒用的泥漿，合上芯盒，敲緊，修平型芯頭。（5）起出型芯，并修光刷耐火涂料。6）烘干。實驗二車床操作一、實驗目的1、了解普通臥式車床的型號、主要組成和傳動系統(tǒng)，車刀種類、角度及作用；工件和安裝刀具裝卡；2、車削的步驟以及車端面、車外圓的操作；二、實驗設備車床、刀具等三、實驗內(nèi)容（一）車床的組成：1、床身連接支撐各個部件。2、變速箱變速箱用來改變主軸的轉(zhuǎn)速。主要由傳動軸和變速齒輪組成。3、主軸箱主軸箱用來支承主軸，并使其作各種速度旋轉(zhuǎn)運動；4、進給箱進給箱用來改變進給量。5、溜板箱溜板箱用來使光杠和絲杠的轉(zhuǎn)動改變?yōu)榈都艿淖詣舆M給運動。光杠用于一般的車削，絲杠只用于車螺紋。溜板箱中設有互鎖機構(gòu)，使兩者不能同時使用。6、刀架刀架用來夾持車刀并使其作縱向、橫向或斜向進給運動。7、尾座尾座用于安裝后頂尖以支持工件，或安裝鉆頭、鉸刀等刀具進行孔加工。（二）車刀分類：車刀按結(jié)構(gòu)可分為整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉(zhuǎn)位車刀和成型車刀。（三）車刀安裝：1、刀尖高度要和主軸中心線等高（主要靠），尾座安裝活動頂尖（進行校正）；2、刀桿與工件軸心線垂直；3、 刀頭伸出長慶應是刀子厚度的二倍，大約30?40mm。4、 刀時必須先緊固刀架手柄，再夾緊刀具。（四）切削用量的選擇在機械加工中我們把切削深度，進給量（走刀量），切削速度稱為切削用量。切削用量的選擇是根據(jù)加工材料，刀具材料及零件的尺寸精度和光潔度來決定的。（五）車削階段的劃分及加工順序一般車削加工可分為二個階段：粗車階段、精車階段：1）粗車。粗車的目的是盡快地從工件上切去大部分加工余量，使工件接近最后的形狀和尺寸。粗車時要給精車留有合適的加工余量，而精度和表面精糙度較差。表面粗糙度一般為50?12.5um，留精加工余量1?3mm。2）精車。精車的目的是要保證零件的尺寸精度和表面粗糙度。加工時首先加工基準面（如外園或內(nèi)孔），再加工有要求的面。精車時，表面精度可達IT8?IT7，表面粗糙度可達3.2?0.8um。（六）基本車削工作1、車端面車端面時常用偏刀或彎頭車刀車削，安裝車刀時，刀尖應嚴格對準工件的中心，以免車出的端面中心留有凸臺。車刀可由外向里切削，但要求端面精度較高時，最后一刀可由中心向外切削。（參看掛圖）2、車外圓操作加工步驟首先熟悉圖紙，明確加工部位及尺寸精度；根據(jù)材料正確選擇工裝夾具，合理選擇速度走刀量；開車對刀。手搖橫向手柄，使車刀與工件表面輕微接觸，并將此位置作為車刀切削深度的起點（記住手柄刻度）。將車刀向右邊退出（即用手搖動縱向手柄）；用手搖動橫向手柄，按起始點，轉(zhuǎn)動一定刻線格數(shù)，使車刀向前移動到所需要的切削深度（每轉(zhuǎn)一小格刀具前進0.05mm,工件直徑上去掉0.1mm）。試切：車削1-3mm長度后停車、退刀，檢查工件尺寸，如發(fā)現(xiàn)尺寸小時，即刻度進多了，馬上退出多進的刻度，重新調(diào)整，切削深度。切削加工。經(jīng)試切測量正確后，搬動縱向手柄自動走刀，進行切削。實驗三、鉗工操作實驗一、實驗目的1、了解鉗工在機械制造和機械修理中的作用。2、能使用鉗工基本工具（鋸、銼、鏨、刮刀、絲錐、板牙）進行一般鉗工操作。3、熟悉鉗工安全操作規(guī)程，并遵守安全操作規(guī)程。二、實驗設備鋸、銼、鏨、刮刀、絲錐、板牙等三、實驗內(nèi)容（一）概論鉗工一般是通過工人手持工具來進行加工的。鉗工常用的加工方法有鏨、鋸、銼、刮、研、鉆孔、鉸孔、攻螺紋（攻絲）和套螺紋（套扣）等。為了減輕勞動強度和提高生產(chǎn)效率，鉗工中的某些工作已逐漸被機工代替，實現(xiàn)了機械化。但是在某些場合下，鉗工加工是非常經(jīng)濟和方便的，如在機器的裝配和修理中某些配件的銼修、導軌面的刮研、笨重機件上的攻絲等。因此，鉗工有其獨特的價值，尤其在裝配和修理等工作中占有一定的地位。（二）鉗工安全操作規(guī)程1、實習時，要穿工作服，不準穿拖鞋，操作機床時嚴禁戴手套，女同學要戴工作帽。2、不準擅自使用不熟悉的機器和工具。設備使用前要檢查，如發(fā)現(xiàn)損壞或其他故障時應停止使用并報告。3、操作（尤其是鉗臺兩側(cè)同時有人在鏨削時）要時刻注意安全，互相照應，防止意外，另外鏨削操作時必須帶眼鏡。4、要用刷子清理鐵屑，不準用手直接清除，更不準用嘴吹，以免割傷手指和屑末飛入眼睛。5、使用電器設備時，必須嚴格遵守操作規(guī)程，以防止觸電。6、要做到文明生產(chǎn)（實習），工作場地要保持整潔。使用的工具、量具要分類擺放，工件、毛坯和原材料應堆放整齊。（三）臺虎鉗的使用，銼刀的種類、形狀及使用，鋸弓和鋸條、鋸割操作，鏨削的工具和使用，鉆床的加工，刮削的特點、刮刀及其種類與應用，攻絲、套扣使用工具的選擇及使用方法，劃線的作用及種類、劃線的操作方法，裝配方法。（四）示范操作：平面銼削、鋸割、鏨削、攻絲、套扣、刮削、劃線以及裝配的正確操作（五）學生操作：對毛坯件進行銼削、鋸割、鏨削的加工，攻絲、套扣操作。實驗四、觀看車工、銑工實驗報告一、實驗目的1、觀看按照零件圖紙要求確定車削、銑削加工工藝過程。重點是軸類和盤類零件的車削工藝過程；以及平面的銑削工藝過程。2、了解并嚴格遵守車工、銑工安全操作規(guī)程。二、實驗設備車床、銑床等三、實驗內(nèi)容車工、銑工安全操作規(guī)程(一)車工安全操作規(guī)程1、開車前：檢查機床各手柄是否處于正常位置。傳動帶、齒輪安全罩是否裝好。進行加油潤滑。2、安裝工件：工件要夾正，夾牢。工件安裝、拆卸完畢隨手取下卡盤扳手。安裝、拆卸大工件時，應該用木板保護床面。頂針軸不能伸出全長的三分之一以上，一般輕工件不得伸出二分之一以上。裝夾偏心物時，要加平衡塊，并且每班應檢查螺帽的緊固程度。加工長料時，車頭后面不得漏出太長，否則應裝上托架并有明顯標志。3、安裝刀具：刀具要墊好、放正、夾牢。裝卸刀具時和切削加工時，切記先鎖緊方刀架。裝好工件和刀具后，進行極限位置檢查。4、開車后：不能改變主軸轉(zhuǎn)速。不能度量工件尺寸。不能用手觸摸旋轉(zhuǎn)著的工件。不能用手觸摸切屑。切削時要戴好防護眼鏡。切削時要精力集中，不許離開機床。加工過程中，使用尾架鉆孔、絞孔時，不能掛在拖板上起刀，使用中心架時要注意校正工件的同心度。使用縱橫走刀時，小刀架上蓋至少要與小刀架下座平齊，中途停車必須先停走刀后才能停車。加工鑄鐵件時，不要在機床導軌面上直接加油。5、實驗結(jié)束時：工、夾、量具、附件妥善放好，將走刀箱移至機床尾座一側(cè)，擦凈機床、清理場地、關閉電源。逐項填寫設備使用卡。擦拭機床時要防止刀尖、切屑等物劃傷手，并防止溜板箱、刀架、卡盤、尾架等相碰撞。6、若發(fā)生事故：1)立即停車，關閉電源。2)保護好現(xiàn)場。及時向有關人員匯報，以便分析原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓。7、特別強調(diào)：不準戴手套操作設備，不準兩人同時操作一臺設備，有長發(fā)的必須戴工作帽方可操作設備。(二)銑工安全操作規(guī)程1、 安裝刀桿、支架、墊圈、分度頭、虎鉗、刀孔等，接觸面均應擦干凈。2、 工件毛面不許直接壓在工作臺面或鉗口上，必要時加墊。3、 更換刀桿、刀盤、立銑頭、銑刀時，均應停車。拉桿螺絲松脫后，注意避免砸手或損傷機床。4、 萬能銑垂直進刀時，工件裝卡要與工作臺有一定的距離。5、在進行順銑時一定要清除絲杠與螺母之間的間隙，防止打壞銑刀。6、刀桿墊圈不能做其它墊用，使用前要檢查平行度。7、開快速時，