機(jī)械制造基礎(chǔ) 課件 第四章

機(jī)械制造基礎(chǔ)毛坯制造技術(shù)確定單元二第四章

常見毛坯制造技術(shù)本章知識思維導(dǎo)圖第一節(jié)

鑄造成型1.鑄造生產(chǎn)的分類2.鑄造的特點

1)鑄造可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件，特別是內(nèi)腔復(fù)雜的鑄件。

2)鑄造的適應(yīng)性強(qiáng)，不受零件的材料種類，零件的重量、尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制。

3)鑄造的生產(chǎn)成本相對低廉,設(shè)備比較簡單。

3.鑄造的應(yīng)用

01認(rèn)識鑄造生產(chǎn)01認(rèn)識鑄造生產(chǎn)圖4-1后母戊方鼎(重875kg，外形尺寸1.33m×0.78m×1.10m，是迄今世界上最古老的大型青銅器)圖4-2編鐘是戰(zhàn)國時期楚國的樂器，音質(zhì)很好，音階準(zhǔn)確，至今仍可演奏樂曲圖4-3奧運金鏞3.鑄造的應(yīng)用(一)砂型鑄造方法與特點

(二)砂型鑄造工藝準(zhǔn)備

1.型砂與芯砂

2.鑄造工藝裝備

02砂型鑄造由木材、鋁合金或塑料制成，用來形成鑄型型腔的工藝裝備稱為模樣，模樣可獲得鑄件外部結(jié)構(gòu)。

模樣模板一般由模底板、模樣、澆冒口系統(tǒng)和定位銷等裝配而成。

模板鑄件生產(chǎn)中必備的工藝裝備之一，在設(shè)計零件的鑄造工藝時就要考慮到砂箱的選用和設(shè)計。

砂箱01020302砂型鑄造(二)砂型鑄造工藝準(zhǔn)備

3.鑄造原材料

4.鑄造涂料1)涂料的主要作用有:提高鑄件表面質(zhì)量；防止或減少鑄件夾砂或砂眼等缺陷；改善鑄件表面性能。

2)涂料的制備方法有：攪拌法、研磨法。

3)涂料的涂敷方法有：刷涂法、浸涂法、噴涂法。

02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序

02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序1.造型

(1)手工造型

圖4-4整模造型過程

a)造下型：填砂、舂砂b)刮平、翻箱c)翻轉(zhuǎn)下型，造上型，扎氣孔

d)起模，開澆口e)合箱f)帶澆口的鑄件

02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序1.造型

(1)手工造型

圖4-5分模造型過程

a)鑄件b)模樣c)造下型d)造上型e)起模、放型芯、合箱f)帶澆口的鑄件02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序(2)機(jī)械造型

使用機(jī)械全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序稱為機(jī)械造型。

2.造芯

3.烘干、合箱、澆注

1)砂型(芯)烘干：分為表面烘干和體烘干。

2)合箱的主要步驟如下：

檢查、清掃、修理砂型依次將砂芯裝入砂型清除型內(nèi)散砂緊固鑄型放好澆口杯3)澆注。4.落砂、除芯及清理03特種鑄造1.造芯金屬型鑄造

特點

1)金屬型可以多次使用，與砂型鑄造相比，省去了型砂制備、造型、落砂、清理等過程，節(jié)省了大量型砂和配砂設(shè)備與場地，顯著地提高了生產(chǎn)率，并降低了生產(chǎn)成本。

2)金屬型鑄造的鑄件切削加工余量小。

3)金屬型鑄造的鑄件晶粒細(xì)，力學(xué)性能較好。

4)金屬型的設(shè)計、制造、使用及維護(hù)要求高，制造成本高，加工周期長。

圖4-7活塞組合式金屬型03特種鑄造2.壓力鑄造

特點

1)可以鑄造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。

2)鑄件組織致密，強(qiáng)度和硬度較高。

3)壓鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度值低。

4)生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)半自動化和自動化生產(chǎn)。

5)生產(chǎn)費用高，設(shè)備投資大。

圖4-8常見壓鑄件03特種鑄造3.離心鑄造

特點

1)鑄件力學(xué)性能較高。

2)鑄造具有圓形內(nèi)腔的鑄件時，不必使用芯子。

3)鑄型中不需澆注系統(tǒng)，減少了熔融金屬消耗量。

4)易產(chǎn)生比重偏析、內(nèi)孔尺寸不精確、內(nèi)表面較粗糙，需要增大內(nèi)孔的切削加工余量。

圖4-9離心鑄件03特種鑄造4.熔模鑄造

特點

1)鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高，且可制造形狀復(fù)雜件；可減少機(jī)械加工工作量，提高金屬材料的利用率。

2)適應(yīng)性廣。

3)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本較高，鑄件尺寸不能太大和太長。

第二節(jié)

鍛壓成形01認(rèn)識鍛壓生產(chǎn)1.鍛壓生產(chǎn)的分類2.鍛壓的特點

1)改善金屬的內(nèi)部組織，提高金屬的力學(xué)性能。

2)節(jié)省金屬材料。

3)具有較高的生產(chǎn)率。

4)結(jié)構(gòu)簡單。

5)應(yīng)用范圍廣。3.鍛壓的應(yīng)用1)不能獲得形狀很復(fù)雜的制件，制件的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量還不夠高。

2)與鑄造相比，其加工設(shè)備較昂貴，加工成本也較高。

3)鍛壓加工過程中會對金屬的內(nèi)部組織和性能產(chǎn)生不利影響，需進(jìn)行退火或正火等熱處理。鍛壓生產(chǎn)的不足02鍛造(一)加熱

加熱鍛造成形冷卻檢驗熱處理圖4-10常見鍛壓件02鍛造(一)加熱

鍛前加熱的具體要求1)在金屬材料允許的條件下，快速加熱到預(yù)定的溫度，以提高效率，節(jié)約能源。

2)盡可能減少加熱金屬吸收有害氣體的可能，如氧、氫、氮氣等氣體，減少氧化、脫碳或氫脆等缺陷，提高加熱質(zhì)量。

3)在低溫加熱階段，要防止因加熱不當(dāng)而使金屬截面的外層與心部產(chǎn)生過大的溫差，引起材料破裂。

4)準(zhǔn)確實施給定的加熱規(guī)范，如加熱溫度、速度、時間和保溫等加熱條件，以防產(chǎn)生過熱、過燒等缺陷。圖4-11鍛造加熱爐02鍛造(二)鍛造成形

1自由鍛造(1)自由鍛造特點與應(yīng)用(2)自由鍛造設(shè)備

圖4-12自由鍛造設(shè)備

a)空氣錘b)水壓機(jī)02鍛造(二)鍛造成形

1自由鍛造(3)自由鍛造基本工序1)基本工序：指能夠較大幅度地改變坯料形狀和尺寸的工序，也是自由鍛造過程中主要變形工序，包含鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、切割、彎曲、鍛接、錯移、扭轉(zhuǎn)等工序。

2)輔助工序：指在坯料進(jìn)入基本工序前預(yù)先變形的工序。

3)修整工序：指用來精整鍛件尺寸和形狀使其完全達(dá)到鍛件圖樣要求的工序。

02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(1)模型鍛造特點與應(yīng)用

與自由鍛造相比，模型鍛造具有如下優(yōu)點:生產(chǎn)率高；能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件；模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量較小，并可使金屬流線分布更為合理；模鍛操作簡單，勞動強(qiáng)度低。

02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(2)模型鍛造設(shè)備

模鍛設(shè)備有蒸汽-空氣模鍛錘、壓力機(jī)、平鍛機(jī)、模鍛水壓機(jī)等。

圖4-13蒸汽-空氣模鍛錘02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(3)鍛模模膛結(jié)構(gòu)、分類及用途

鍛模一般由上模和下模兩部分組成。圖4-14單模膛鍛模結(jié)構(gòu)

1—錘頭2—上模3—飛邊槽4—下模5—模墊

6、7、10—緊固楔鐵8—分模面9—模膛02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(3)鍛模模膛結(jié)構(gòu)、分類及用途(三)冷卻

(四)檢驗

(五)熱處理

圖4-15彎曲連桿在多模膛內(nèi)的模鍛過程03板料沖壓(一)板料沖壓特點與應(yīng)用

(二)板料沖壓設(shè)備(三)板料沖壓基本工序

圖4-16常見的板料沖壓件圖4-17板料沖壓設(shè)備

a)剪切機(jī)b)壓力機(jī)04其他鍛壓成形技術(shù)1.擠壓1)按照擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向的關(guān)系，擠壓可分為正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓三種2)按照擠壓時金屬的變形溫度不同可分為熱擠壓、冷擠壓和溫擠壓三種。

圖4-18擠壓

a)正擠壓b)反擠壓c)復(fù)合擠壓04其他鍛壓成形技術(shù)2.軋制

(1)輥鍛軋制輥鍛軋制是指使坯料通過裝有圓弧模塊的一對旋轉(zhuǎn)的軋輥時，受壓而變形的生產(chǎn)方法。

(2)輾環(huán)軋制輾環(huán)軋制是指用來擴(kuò)大環(huán)形坯料的外徑和內(nèi)徑，從而獲得各種環(huán)狀零件的軋制方法。

(3)齒輪軋制齒輪軋制是一種少或無切削加工的齒輪加工工藝。

(4)螺旋斜軋螺旋斜軋采用兩個帶有螺旋形槽的軋輥相互交叉成一定角度，做同方向旋轉(zhuǎn)，使坯料既繞自身軸線轉(zhuǎn)動又向前進(jìn)給，與此同時坯料受壓變形，獲得所需軋制件。05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(一)自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性(二)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

1)應(yīng)具備一個合理的分模面：分模面應(yīng)該在鍛件最大尺寸橫截面處，以便易于從鍛模中取出鍛件，分模面要保證模膛淺而寬，以利于金屬充填；分模面沿徑向分布，減少余塊和敷料，鍛模容易制造。2)在鍛件上與分模面垂直的非加工表面，應(yīng)設(shè)模鍛斜度和結(jié)構(gòu)圓角。圖4-19模鍛斜度和結(jié)構(gòu)圓角05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(二)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

3)應(yīng)盡量使鍛件外形簡單、平直、對稱，避免薄壁、高肋、窄槽、深槽、多孔、深孔等結(jié)構(gòu)。圖4-20不合理結(jié)構(gòu)的鍛件05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(二)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

4)應(yīng)采用鍛焊組合工藝，以減少余塊，簡化模鍛工藝。圖4-21鍛焊結(jié)構(gòu)模鍛件

a)鍛件b)鍛焊組合件05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(三)沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性

1.對沖裁件的要求

1)沖裁件外形應(yīng)力求簡單、對稱，盡可能采用圓形和矩形，避免細(xì)長懸臂和窄槽結(jié)構(gòu)，以有利于優(yōu)化排樣。2)交接處均應(yīng)以圓弧連接，盡量避免尖角。

3)孔徑、孔間距和孔邊距不得過小。

2.對彎曲件的要求3.對拉深件的要求05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-22避免細(xì)長懸臂和窄槽結(jié)構(gòu)

a)不合理b)合理圖4-23落料件形狀應(yīng)有利于排樣

a)不合理b)合理第三節(jié)

焊接成型1.焊接生產(chǎn)的分類1)熔焊是指將兩焊件連接部分局部加熱至熔化狀態(tài)，加入填充金屬，隨后冷卻凝固成為整體的焊接方法。

2)壓焊是指對焊件施加壓力，使兩焊件接合面緊密地接觸并產(chǎn)生一定的塑性變形而完成焊接的方法。

3)釬焊是指在焊接的同時加熱被焊件與釬料，使低熔點的釬料熔化填充到焊件之間，冷卻凝固后使兩焊件連接成為一整體的焊接方法。01認(rèn)識焊接生產(chǎn)1.焊接生產(chǎn)的分類01認(rèn)識焊接生產(chǎn)2.焊接的特點

1)可以節(jié)省材料和制造工時，接頭密封性好、力學(xué)性能高。

2)能以大化小、以小拼大。

3)可以制造雙金屬結(jié)構(gòu)，如切削刀具的切削部分(刀片)與夾固部分(刀架)可用不同材料制造后焊接成整體。

4)生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。

3.焊接的應(yīng)用

01認(rèn)識焊接生產(chǎn)(一)焊條電弧焊1.焊條電弧焊的特點及應(yīng)用

2.焊條電弧焊的工具及設(shè)備

02常用焊接方法介紹圖4-25焊條電弧焊的工具

a)夾持焊條的焊鉗b)電弧手套和面罩c)清除焊縫表面的清渣錘等圖4-26弧焊機(jī)(一)焊條電弧焊3.焊條電弧焊焊接過程

02常用焊接方法介紹圖4-27焊接過程(一)焊條電弧焊3.焊條電弧焊焊接過程(1)焊接電弧兩極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。

(2)焊條焊條是焊條電弧焊的重要焊接材料，它直接影響到焊接電弧的穩(wěn)定性以及焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。

(3)焊接接頭的組織與性能用焊接方法連接的接頭稱為焊接接頭(簡稱接頭)。(4)焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力是指焊接過程中焊件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。

02常用焊接方法介紹(二)埋弧焊

02常用焊接方法介紹圖4-28埋弧焊(三)氣體保護(hù)焊(四)電渣焊

(五)電阻焊(六)摩擦焊

02常用焊接方法介紹圖4-29摩擦焊(七)釬焊

(1)硬釬焊釬料熔點高于450℃時的釬焊。(2)軟釬焊釬料熔點在450℃以下的釬焊。

02常用焊接方法介紹圖4-30硬釬焊圖4-31軟釬焊1.焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇1)在滿足使用性能要求的前提下，首先要選擇焊接性能較好、價格低廉的材料。

2)要注重材料的冶金質(zhì)量。

3)異種材料焊接，必須注意它們的焊接性及其差異。

4)焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量選用型材，以減少焊縫的數(shù)量和簡化焊接工藝，增加結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛性。

5)最好采用相等厚度的金屬材料，以便獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。

03焊件結(jié)構(gòu)工藝性2.焊接接頭形式的選擇

(1)接頭形式焊條電弧焊、埋弧焊：對接接頭受力均勻，優(yōu)先選用；角接接頭、T形接頭受力復(fù)雜，根據(jù)實際情況選用；搭接接頭盡量避免選用，根據(jù)實際情況而定。03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-32焊條電弧焊接頭的基本形式

a)對接b)角接c)T形接d)搭接

2.焊接接頭形式的選擇

(2)坡口形式將被焊工件上的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-33對接接頭坡口形式

a)I形坡口b)V形坡口c)X形坡口d)U形坡口e)雙U形坡口2.焊接接頭形式的選擇

(2)坡口形式將被焊工件上的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-34角接接頭坡口形式

a)I形坡口b)單邊V形坡口c)V形坡口d)K形坡口

2.焊接接頭形式的選擇

(2)坡口形式將被焊工件上的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。3.焊縫布置的原則03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-35T形接頭坡口形式

a)I形坡口b)單邊V形坡口c)K形坡口d)單邊雙U形坡口第四節(jié)

粉末冶金成型1.粉末冶金成型的特點

1)能夠制備部分其他方法難以制備的材料，如難熔金屬、金屬發(fā)汗材料、多孔材料、特殊功能材料(如硬質(zhì)合金等)。

2)粉末冶金成型過程