金属工艺学复习提纲

1、金属工艺学金属工艺学Bl一、选择题（每小题一、选择题（每小题1分，共分，共15分）分）l二、填空题（每空二、填空题（每空0.5分，共分，共15分）分）l三、简答题（三、简答题（3小题，共小题，共15分）分）l四、综合题（四、综合题（6小题，共小题，共35分）分）l五、结构改错题（将不合适结构改五、结构改错题（将不合适结构改为合适结构；每题为合适结构；每题2分，共分，共20分。）分。） 充型能力：充型能力： 液态金属充满液态金属充满铸型型腔铸型型腔，获得，获得形状准形状准确确、轮廓清晰轮廓清晰的成型件的能力，称为的成型件的能力，称为充充型能力型能力。充型能力不足时会产生。充型能力不足时会产生浇不

2、足浇不足、冷隔冷隔、夹砂夹砂、气孔气孔、夹渣夹渣等缺陷。等缺陷。 充型能力首先取决于合金的流动性，充型能力首先取决于合金的流动性，同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结同时又受铸型性质、浇注条件和铸件结构等因的影响。构等因的影响。 既然提高浇铸温度可提高液态合金的充型能既然提高浇铸温度可提高液态合金的充型能力，但为什么要防止浇铸温度过高？力，但为什么要防止浇铸温度过高？ 浇注温度越高，则充型能力越好。但在实际浇注温度越高，则充型能力越好。但在实际生产中，常采用生产中，常采用“高温出炉，低温浇注高温出炉，低温浇注”的的原则，因为浇注温度越高，金属收缩量增加，原则，因为浇注温度越高，金属收缩量增加，吸

3、气增多，氧化越严重，铸件容易产生吸气增多，氧化越严重，铸件容易产生缩松、缩松、缩孔、粘砂、气孔缩孔、粘砂、气孔等缺陷。等缺陷。 铸造合金的结晶铸造合金的结晶间隔越大，则流动性越间隔越大，则流动性越差差，具有，具有共晶共晶成分的合金流动性最好。成分的合金流动性最好。 亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围减小，亚共晶铸铁随含碳量的增加，结晶温度范围减小，流动性提高。流动性提高。l下列成分的铁碳合金中流动性最好下列成分的铁碳合金中流动性最好的是的是wc=3.5% wc=4.0%wc=4.5%wc=5.0%铸铁，碳含量铸铁，碳含量2.11%6.69%亚共晶铸铁亚共晶铸铁-碳含量碳含量4.3%钢，碳含

4、量钢，碳含量2.11%亚共析钢亚共析钢-碳含量碳含量0.77%合金的收缩合金的收缩：合金从液态冷却至室温的过程合金从液态冷却至室温的过程中，其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液中，其体积或尺寸缩减的现象。合金的收缩给液态成形工艺带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。态成形工艺带来许多困难，会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。合金的收缩可划分为三合金的收缩可划分为三个阶段：个阶段： 液态收缩；液态收缩； 凝固收缩；凝固收缩； 固态收缩。固态收缩。l合金的合金的液态收缩和凝固收缩液态收缩和凝固收缩表现为合表现为合 金体积的减小，通常称之为金体积的减

5、小，通常称之为体收体收缩。缩。 在此阶段会出现在此阶段会出现缩孔和缩松缺陷。缩孔和缩松缺陷。 液态合金冷却液态合金冷却 液态收缩液态收缩 凝固收缩凝固收缩 缩孔：恒温缩孔：恒温下结晶下结晶 缩松：两相缩松：两相区结晶区结晶l合金的固态收缩，体积和尺寸减小并合金的固态收缩，体积和尺寸减小并存，通常称之为存，通常称之为线收缩。在此收线收缩。在此收缩阶段会缩阶段会导致铸件产生应力、变形和导致铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷。裂纹等缺陷。液态金属的凝固与收缩液态金属的凝固与收缩l 铸件的凝固方式铸件的凝固方式： 在铸件的凝固过程中，其截面一般存在在铸件的凝固过程中，其截面一般存在 三个区域，即三个区域，

6、即液相区、凝固区、固相区液相区、凝固区、固相区。对。对 铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存 的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据的凝固区的宽窄。铸件的凝固方式就是依据 凝固区的宽窄来划分的。凝固区的宽窄来划分的。l铸件的凝固方式通常有：铸件的凝固方式通常有：逐层凝固；逐层凝固； 糊状凝固糊状凝固； 中间凝固中间凝固。减少和消除铸件应力的途径减少和消除铸件应力的途径l机械应力机械应力：暂时的，只须适时开箱；暂时的，只须适时开箱；l热应力：热应力： 1）铸件的结构：铸件各部分能自由收铸件的结构：铸件各部分能自由收缩；铸件的结构尽可能对称；铸件的壁厚缩；铸

7、件的结构尽可能对称；铸件的壁厚尽可能均匀；尽可能均匀； 2）工艺方面：采用同时凝固原则；）工艺方面：采用同时凝固原则； 3）时效处理：人工时效；）时效处理：人工时效； 自然时效；自然时效；l防止铸件变形防止铸件变形使铸件结构对称使铸件结构对称 设置拉筋设置拉筋 改善型（芯）砂的退让性改善型（芯）砂的退让性缩孔和缩松的防止缩孔和缩松的防止u 顺序凝固原则顺序凝固原则 ：是铸件让远离冒口的地方先凝固是铸件让远离冒口的地方先凝固靠近冒口的地方次凝固靠近冒口的地方次凝固最后才是冒口本身凝固最后才是冒口本身凝固实现以厚补薄，实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去将缩孔转移到冒口中去u合理布置内浇道及确定浇铸

8、工艺合理布置内浇道及确定浇铸工艺u合理应用合理应用冒口、冷铁和补贴冒口、冷铁和补贴等工艺措施等工艺措施u不能不能防止铸件变形防止铸件变形铸铁的分类铸铁的分类按照石墨的形态,铸铁可分为:石墨呈片状铸铁,称灰铸铁；石墨呈团絮状的铸铁称可锻铸铁；石墨呈球状的铸铁称球墨铸铁；石墨呈蠕虫状的铸铁称蠕墨铸铁。其中球墨铸铁综合性能最好。 影响铸铁石墨化的影响铸铁石墨化的因素可分为内因和因素可分为内因和外因两个方面，内外因两个方面，内因是化学成分，外因是化学成分，外因是冷却速度。因是冷却速度。影响石墨化的因素影响石墨化的因素外因外因-冷却速度冷却速度l在生产过程中，铸铁的冷在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，

9、或在高温却速度越缓慢，或在高温下长时间保温，均有利于下长时间保温，均有利于石墨化。石墨化。l在其它条件一定的情况下，在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁厚有冷却速度与铸件的壁厚有关，壁厚越大，冷却速度关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石墨化，越小，越有利于石墨化，反之亦然；反之亦然；l在生产，铸件的表面和薄在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织，使壁处常形成白口组织，使切削加工困难，就是由于切削加工困难，就是由于这个原因造成的。这个原因造成的。铸铁的性能：铸铁之所以用得如此广泛，是因为铸铁的性能：铸铁之所以用得如此广泛，是因为石墨的存在，石墨的存在，使铸铁具有好多钢所石墨的存在，石墨

10、的存在，使铸铁具有好多钢所不具备的性能。不具备的性能。 良好的铸造性能，如流动性好、收缩小等；良好的铸造性能，如流动性好、收缩小等； 良好的切削加工性能；良好的切削加工性能； 高的耐磨性；高的耐磨性； 良好的吸振缓冲性能；良好的吸振缓冲性能； 低的缺口敏感性能。低的缺口敏感性能。灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号由灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成：三位数字组成：其中其中HT是灰铁的汉语拼音缩写；数字代是灰铁的汉语拼音缩写；数字代表铸铁的抗拉强度。表铸铁的抗拉强度。如如HT150表示最低抗拉强度为表示最低抗拉强度为150M Pa的灰铸铁。的灰铸铁。最小的灰铁是最小的灰铁是HT100，往上以，往

11、上以50为间隔为间隔递增，最大为递增，最大为HT350。可锻铸铁可锻铸铁特点：特点：l强度高强度高b=300-400Mpa，塑性，塑性（12%）和韧性（）和韧性（k 30J/Cm2)好。好。l石墨化退火周期长，石墨化退火周期长，40-70h, 铸件成本高。铸件成本高。l适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。薄壁小件。l其实它并不能真的用于锻造其实它并不能真的用于锻造2022-6-1019型砂主要由原砂、粘土和水等组成，型砂主要由原砂、粘土和水等组成，型砂应具备的性能：型砂应具备的性能：强度强度透气性透气性耐热性耐热性退让性退让性（可塑性等）（可塑性等

12、）性能性能垮砂垮砂气孔气孔粘砂粘砂裂纹等裂纹等 性能不足性能不足将引起缺陷将引起缺陷 金属的液态成型工艺金属的液态成型工艺 砂型铸造：砂型铸造： 手工造型手工造型； 机器造型；l 特种铸造：特种铸造： 金属型铸造金属型铸造； 熔模铸造；挤压铸造 ； 低压铸造；压力铸造； 陶瓷型铸造；离心铸造。 砂型铸造适用于各种形状、大小、批量及各种合金砂型铸造适用于各种形状、大小、批量及各种合金铸造的生产，是生产大型铸件的唯一方法。铸造的生产，是生产大型铸件的唯一方法。 金属型铸造金属型铸造； 熔模铸造；挤压铸造 ； 低压铸造压力铸造；陶瓷型铸造；离心铸造。 自己总结适用对象自己总结适用对象2022-6-1

13、022砂型铸造砂型铸造-手工造型手工造型 整模造型 分模造型 活块造型 挖砂造型 假箱造型 刮板造型等按模样特征按模样特征按砂箱特征按砂箱特征 两箱造型三箱造型脱箱造型地坑造型等铸造工艺图的绘制铸造工艺图的绘制l分型面的选择分型面的选择 铸型分型面是指铸型组元间的接合面铸型分型面是指铸型组元间的接合面l浇注位置的确定浇注位置的确定l工艺参数的确定工艺参数的确定l加工余量加工余量l拔模斜度拔模斜度l型芯型芯 分型面的选择：指铸型组元间的接合面分型面的选择：指铸型组元间的接合面 l 应保证模样能顺利的从铸型中取出应保证模样能顺利的从铸型中取出l 应尽量减少分型面的数量应尽量减少分型面的数量l 应尽

14、量使分型面是一个平直的面应尽量使分型面是一个平直的面l 应使铸件的全部或大部分置入同一砂应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱箱l 应使铸件的全部或大部分置入下箱应使铸件的全部或大部分置入下箱l 应尽量使型芯和活块的数量减少应尽量使型芯和活块的数量减少 例如：铸件的最大截面处例如：铸件的最大截面处 l 铸件的重要加工面和受力面应朝下铸件的重要加工面和受力面应朝下l铸件上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺铸件上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷陷l 铸件的大平面应朝下铸件的大平面应朝下l铸件的大平面在上，容易产生夹砂缺陷铸件的大平面在上，容易产生夹砂缺陷l 铸件的大面积的薄壁部分应朝下铸件的大面积的薄

15、壁部分应朝下l防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷l 铸件中的厚大部位应朝上或侧放铸件中的厚大部位应朝上或侧放l防止产生缩孔缺陷防止产生缩孔缺陷收缩率收缩率l由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸略有缩小。将比型腔尺寸略有缩小。l为了保证铸件应有的尺寸，模样必须放为了保证铸件应有的尺寸，模样必须放大一个该合金的收缩量。大一个该合金的收缩量。l为此制造模样时，多使用特别的收缩尺，为此制造模样时，多使用特别的收缩尺，如如0.8%、1.0%、1.5%.各种比例收各种比例收缩尺。缩尺。“结构斜度结构斜度”为起模；设计图上画清

16、晰。为起模；设计图上画清晰。“拔模斜度拔模斜度”模样留；工艺设计想周细模样留；工艺设计想周细 铸造工艺图（浇注位置、分型面、加铸造工艺图（浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、型芯轮廓）。工余量、拔模斜度、型芯轮廓）。铸造结构工艺性便于起模铸造结构工艺性便于起模结构应使工艺简化结构应使工艺简化简化外形，简化外形，分形少分形少 凸肋设计凸肋设计避活块避活块 内腔设内腔设计少用计少用芯，安芯，安芯排气芯排气与清理，与清理，事先考事先考虑想仔虑想仔细细 直分型直分型防挖砂防挖砂 塑性变形塑性变形 塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的

17、屈服点之后，即使外力停止作用，金属的变形并不消失。后，即使外力停止作用，金属的变形并不消失。单晶体单晶体 在切应力作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定晶面产生在切应力作用下，晶体的一部分与另一部分沿着一定晶面产生相对滑移（该面称为滑移面），从而造成晶体的塑性变形晶体内相对滑移（该面称为滑移面），从而造成晶体的塑性变形晶体内部存在大量的缺陷，其中位错对金属塑性变形的影响最为明显。部存在大量的缺陷，其中位错对金属塑性变形的影响最为明显。位错运动的结果，就是实现整个晶体的塑性变形。位错运动的结果，就是实现整个晶体的塑性变形。多晶体多晶体 多晶体由许多单个晶粒组成，其塑性变形可以看成由组成多晶多晶体

18、由许多单个晶粒组成，其塑性变形可以看成由组成多晶体的晶粒产生变形（称为体的晶粒产生变形（称为晶内变形晶内变形）的综合效果晶粒间存在滑动）的综合效果晶粒间存在滑动和转动（称为和转动（称为晶间变形晶间变形）。）。 金属在常温下经过塑性变形后，内部组织将发生变化。金属在常温下经过塑性变形后，内部组织将发生变化。晶粒沿着最大变形方向伸长晶粒沿着最大变形方向伸长晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力晶粒间产生碎晶晶粒间产生碎晶l冷变形：冷变形： 变形温度在变形温度在再结晶温度以下再结晶温度以下时，这种时，这种变形称为冷变形。变形称为冷变形。l热变形：热变形： 变形温度在变形温度

19、在再结晶温度以上再结晶温度以上时，变形时，变形产生的加工硬化被随即发生的再结晶所产生的加工硬化被随即发生的再结晶所抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶抵消，变形后金属具有再结晶的等轴晶粒组织，而无任何粒组织，而无任何加工硬化痕迹加工硬化痕迹，这种，这种变形称为热变形。变形称为热变形。冷变形与热变形相比，其优点是冷变形与热变形相比，其优点是 尺寸、尺寸、形状精度高形状精度高l回复：回复：冷变形后的金属加热至一定温度后，冷变形后的金属加热至一定温度后，因原子的活动能力增强，使原子回复到平衡因原子的活动能力增强，使原子回复到平衡位置，晶粒残余应力大大减小，在晶粒大小位置，晶粒残余应力大大减小，在晶粒大

20、小尚无变化的情况下使其力学性能和物理性能尚无变化的情况下使其力学性能和物理性能部分得以恢复的过程部分得以恢复的过程。 T回回=0.250.3T熔（熔（k）l再结晶：再结晶：当温度升高到该金属熔点的当温度升高到该金属熔点的0.4倍时倍时，金属原子获得更，金属原子获得更多的热能，使塑性变形后金属被拉长了的晶多的热能，使塑性变形后金属被拉长了的晶粒重新生核、结晶，变为变形前晶格结构相粒重新生核、结晶，变为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒。同的新等轴晶粒。纤维组织的利用原则：纤维组织的利用原则： 具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性能不具有纤维组织的金属，各个方向上的力学性能不相同。顺纤维方向的机械性

21、能比横纤维方向的好。相同。顺纤维方向的机械性能比横纤维方向的好。金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，力学性金属的变形程度越大，纤维组织就越明显，力学性能的方向性也就越显著。能的方向性也就越显著。l 使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断。使纤维分布与零件的轮廓相符合而不被切断。l 使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大使零件所受的最大拉应力与纤维方向一致，最大切应力与纤维方向垂直。切应力与纤维方向垂直。l纤维组织的稳定性高，不能用热处理方法加以消纤维组织的稳定性高，不能用热处理方法加以消除，只能通过塑性加工使金属变形，才能改变其方除，只能通过塑性加工使金属变形，才能改变其方向和形状。向和

22、形状。l轧制轧制l挤压挤压l拉拔拉拔l锻造锻造l自由锻自由锻l模锻模锻l板料冲压板料冲压金属塑性成型的基本生产方法金属塑性成型的基本生产方法 锻造主要分为：锻造主要分为：无模自由成型（也称为自由锻）无模自由成型（也称为自由锻）模膛塑性成型（也称为模锻）模膛塑性成型（也称为模锻）自由锻造自由锻造使用的工具简单、通用，生产准备周期短，灵活性大，所使用的工具简单、通用，生产准备周期短，灵活性大，所以使用范围广，特别适用于单件、小批量生产。而且，以使用范围广，特别适用于单件、小批量生产。而且，自由锻是大型自由锻是大型件唯一的锻造方法（件唯一的锻造方法（1Kg300t）。 但自由锻造的生产效率低，对操作

23、工人的技艺要求高，工人的劳动但自由锻造的生产效率低，对操作工人的技艺要求高，工人的劳动强度大，锻件精度差，后续机械加工量大等致命弱点，导致自由锻造强度大，锻件精度差，后续机械加工量大等致命弱点，导致自由锻造在锻件生产中日趋衰落。国外工业发达国家的中小型自由锻件在其锻在锻件生产中日趋衰落。国外工业发达国家的中小型自由锻件在其锻件总产量的比重只有件总产量的比重只有2040。自由锻的基本工序自己总结：自由锻的基本工序自己总结：模膛的分类模膛的分类模膛模膛模锻模膛模锻模膛制坯模膛制坯模膛预锻模膛预锻模膛终锻模膛终锻模膛拔长模膛拔长模膛滚压模膛滚压模膛弯曲模膛弯曲模膛切断模膛切断模膛预锻模膛预锻模膛a、

24、预锻模膛的功用、预锻模膛的功用 使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸, 减少终锻变形量减少终锻变形量, 以保证终锻时获得成形饱满、无折叠、裂纹或其它缺陷的以保证终锻时获得成形饱满、无折叠、裂纹或其它缺陷的优质锻件。优质锻件。v终锻模膛终锻模膛 作用：是使坯料最后变形到作用：是使坯料最后变形到锻件所要求的形状和尺寸，因此锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状应和锻件的形状相同。它的形状应和锻件的形状相同。 终锻模膛的尺寸应比锻件尺终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量寸放大一个收缩量。钢件收缩量取取1.5%。 沿模膛四周有沿模膛四周有飞边槽飞边槽，用以

25、，用以增加金属从模膛中流出的阻力增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时促使金属充满模膛，同时容纳多容纳多余的金属余的金属。 终锻后在孔内留下一薄层金终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。不可以获得属，称为冲孔连皮。不可以获得具有通孔的锻件。具有通孔的锻件。 带有冲孔连皮及飞边的模锻件带有冲孔连皮及飞边的模锻件1-飞边；飞边；2-分模面；分模面；3-冲孔连皮冲孔连皮4-锻件锻件金属压力加工生产中锻前加热易产生的缺金属压力加工生产中锻前加热易产生的缺陷陷金属与空气中氧气发生金属与空气中氧气发生“氧化氧化”反应。反应。合金中的石墨和空气氧气反应产生合金中的石墨和空气氧气反应产生“脱碳

26、脱碳”现现象。象。 若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性若加热温度过高，晶粒急剧长大，金属力学性能降低，这种现象称为能降低，这种现象称为“过热过热”。若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶若加热温度更高接近熔点，晶界氧化破坏了晶粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这粒间的结合，使金属失去塑性，坯料报废，这一现象称为一现象称为“过烧过烧”。拉应力：拉应力：使金属原子间距离增大，尤其当金属的内使金属原子间距离增大，尤其当金属的内部存在气孔、微裂纹等缺陷时，在拉应力作用下，缺部存在气孔、微裂纹等缺陷时，在拉应力作用下，缺陷处易产生应力集中，使裂纹扩展，甚至达到破坏报陷处易产生应力集中，使裂纹

27、扩展，甚至达到破坏报废的程度。废的程度。压应力：压应力：使金属内部原子间的距离减小，不易使缺使金属内部原子间的距离减小，不易使缺陷扩展使金属内部摩擦阻力增大，变形抗力也随之增陷扩展使金属内部摩擦阻力增大，变形抗力也随之增大应力力求创造最有利的变形条件，充分发挥金属的大应力力求创造最有利的变形条件，充分发挥金属的塑性，降低变形抗力，使功耗最少，变形进行得充分。塑性，降低变形抗力，使功耗最少，变形进行得充分。三个方向的应力中，压应力的数目越多，则金属的三个方向的应力中，压应力的数目越多，则金属的塑性越好；拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。塑性越好；拉应力的数目越多，则金属的塑性越差。加工一种型材

28、用拉拔要比挤压省力，但它的塑性反加工一种型材用拉拔要比挤压省力，但它的塑性反而不好。而不好。 可锻性可锻性可锻性可锻性-常用金属材料在经受压力加工产生常用金属材料在经受压力加工产生塑性变形的工艺性能来表示。塑性变形的工艺性能来表示。 可锻性的优劣是以金属的可锻性的优劣是以金属的塑性塑性和和变形抗力变形抗力来综合评定的。来综合评定的。 塑性是指金属材料在外力作用下产生永久塑性是指金属材料在外力作用下产生永久变形，而不破坏其完整性的能力。变形，而不破坏其完整性的能力。 金属对变形的抵抗力，称为变形抗力。金属对变形的抵抗力，称为变形抗力。 金属的可锻性取决于材料的性质（内因）金属的可锻性取决于材料的

29、性质（内因）和加工条件（外因）。和加工条件（外因）。l冲压成型冲压成型l分分 离离 工工 序序：使坯料的一部分与另一部分相使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。等。l变变 形形 工工 序序：使坯料的一部分相对于另一部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。如拉深、弯曲、分产生位移而不破裂的工序。如拉深、弯曲、翻边、胀型、旋压等。翻边、胀型、旋压等。l落料及冲孔（统称落料及冲孔（统称冲裁冲裁）l落料落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；是被分离的部分为成品，而周边是废料；l冲孔冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品

30、。是被分离的部分为废料，而周边是成品。冲压设备？冲压设备？落料落料凹模和凹模和冲孔冲孔凸模尺寸凸模尺寸v落料落料凹模基本尺寸应取凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。小的尺寸。v冲孔冲孔凸模基本尺寸应取凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较工件尺寸公差范围内的较大尺寸。大尺寸。l大批量生产图示垫圈，材料为低碳大批量生产图示垫圈，材料为低碳钢板，厚度为钢板，厚度为1.5mm，问需要哪两，问需要哪两副模具？若双面间隙副模具？若双面间隙Z=0.2，试分别，试分别计算出这两副模具的凸凹模尺寸。计算出这两副模具的凸凹模尺寸。需一副冲孔模、一副落料模。需一副冲孔模、一副落料

31、模。冲孔模：冲孔模：凸凸=孔孔=100 凹凹=凸凸+Z=100+0.2=100.2落料模：落料模：凹凹=落料落料=200 凸凸=凹凹Z=2000.2=199.8 拉深变化过程拉深变化过程拉深废品拉深废品拉深过程及变形特点拉深过程及变形特点 拉深过程如右图所示，拉深过程如右图所示，其凸模和凹模有一定的圆角，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。其间隙一般稍大于板料厚度。拉深中常见的废品及防止拉深中常见的废品及防止措施措施 从拉深过程中可以看到，从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的部位是直拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极

32、限拉应力超过材料的强度极限时，此处将被时，此处将被“拉裂拉裂”。圆筒形零件的拉深圆筒形零件的拉深1-凸模；凸模；2-毛坯；毛坯；3-凹模；凹模；4-工件工件1.正确选择拉深系数正确选择拉深系数 拉深件直径拉深件直径d与坯料直径与坯料直径D的比值称为拉深系数，用的比值称为拉深系数，用m表示，即表示，即m =d/D。 拉深系数不小于拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。值，塑性好取下限值。 如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺（上图所示）。次拉深工艺（上图所示）。 第一次拉深系数第一

33、次拉深系数 m1 = d1/D 第二次拉深系数第二次拉深系数 m2 = d2/d1 第几次拉深系数第几次拉深系数 mn = dn/dn-1 总的拉深系数总的拉深系数 m总总 = m1m2mn多次拉深时圆筒直径的变化多次拉深时圆筒直径的变化防止防止“拉裂拉裂”的措施是：的措施是：拉深时参数调整拉深时参数调整2.合理设计拉深模工作合理设计拉深模工作零件零件u凸凹模的圆角半径凸凹模的圆角半径。材。材料为钢的拉深件，取料为钢的拉深件，取r凹凹=10s ，而，而r凸凸=(0.61)r凹。凹。这两个圆角半径过小，产这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。品容易拉裂。u凸凹模间隙凸凹模间隙。一般取。一般取Z=(1

34、.11.2)s起皱拉深件起皱拉深件3.注意润滑注意润滑 拉深过程中另一种常见缺陷拉深过程中另一种常见缺陷是是起皱起皱。可采用设置压边圈的方。可采用设置压边圈的方法解决（上图示），也可以通过法解决（上图示），也可以通过增加毛坯的相对厚度（增加毛坯的相对厚度（T/D）或）或拉深系数的途径来解决。拉深系数的途径来解决。有压边圈的拉深有压边圈的拉深弯曲过程弯曲过程与坯料纤维方向垂直与坯料纤维方向垂直 弯曲时还应尽可能弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维使弯曲线与坯料纤维方向垂直。方向垂直。 回弹现象回弹现象-由于弹由于弹性变形的恢复，坯料性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被略微弹回一点，使被弯曲的角度增

35、大。一弯曲的角度增大。一般回弹角为般回弹角为010。自由锻件的结构工艺性l自由锻锻件若有锥面或斜面结构，将使锻造工艺复杂，自由锻锻件若有锥面或斜面结构，将使锻造工艺复杂，操作不方便，降低设备的使用效率，应该进。操作不方便，降低设备的使用效率，应该进。l锻件由几个简单几何体构成时，几何体的交接处不应形锻件由几个简单几何体构成时，几何体的交接处不应形成空间曲线，应改成平面与圆柱、平面与平面的结构。成空间曲线，应改成平面与圆柱、平面与平面的结构。v自由锻锻自由锻锻件上不应设件上不应设计出加强筋、计出加强筋、凸台、工字凸台、工字形截面或空形截面或空间曲线。间曲线。v自由锻锻件的截面若有急剧变化或形状较

36、复杂时，应设自由锻锻件的截面若有急剧变化或形状较复杂时，应设计成由几个简单件构成的几何体。每个简单件锻制成形后，计成由几个简单件构成的几何体。每个简单件锻制成形后，再用焊接或机械连接方式构成整体件。再用焊接或机械连接方式构成整体件。焊接方法焊接方法熔焊熔焊等离子弧焊等离子弧焊电子束焊电子束焊激光焊激光焊气体保护焊气体保护焊埋弧焊埋弧焊根据加热热源根据加热热源不同，对熔焊不同，对熔焊分类。分类。手弧焊手弧焊焊接方法焊接方法电阻焊电阻焊压力焊压力焊摩擦焊摩擦焊超声波超声波焊焊爆炸焊爆炸焊扩散焊扩散焊高频焊高频焊钎焊及封粘钎焊及封粘软钎焊软钎焊硬钎焊硬钎焊封接封接粘接粘接焊接接头的组织与性能焊接接头

37、的组织与性能 熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，熔焊热原的高温集中融化焊缝区金属，并向工件金属传导热量，必然引起焊并向工件金属传导热量，必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。变化。l焊缝区焊缝区在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。区域。l熔合区熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。区的过渡区。l热影响区热影响区-受焊接热循环的影响，焊缝附近的母受焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域（熔合熔合区，过热

38、区、正火区、部分相变区区，过热区、正火区、部分相变区）。热影响区中的正火区，是组织和性能最好的区域热影响区中的正火区，是组织和性能最好的区域 。金属材料的可焊性金属材料的可焊性l可焊性的概念可焊性的概念 金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出接工艺条件下，表现出“好焊好焊”和和“不好焊不好焊”的差别。的差别。包括：包括：工艺可焊性工艺可焊性，使

39、用可焊性使用可焊性 。l估算钢材可焊性的方法估算钢材可焊性的方法l碳当量法：碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：15)()(5)()()(6)()()(CuwNiwVwMowCrwMnwCwCEw钢的可焊性常用钢的可焊性常用碳当量法碳当量法来估算，它的数值越高，则可焊性来估算，它的数值越高，则可焊性差差。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。也高。 弧柱区弧柱区阳极区阳极区阴极区阴极区 由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接

40、时，有两种接线方法：在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：l直流正接：直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）；条）； l直流负接：直流负接：焊件接负极，焊条接正极；（薄板、碱性焊件接负极，焊条接正极；（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金）低氢焊条、低合金钢和铝合金）l手工电弧焊焊条药皮在焊接过程中的手工电弧焊焊条药皮在焊接过程中的作用作用一方面防止金属氧化和吸气；一方面防止金属氧化和吸气；另一方面向熔池过渡合金元素，提高另一方面向熔池过渡合金元素，提高焊缝性能；焊缝性能；还可以减少散热，提高生产率，防止还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐射

41、；强光辐射； 提高电弧燃烧的稳定性。提高电弧燃烧的稳定性。 v焊件焊后的焊件焊后的变形形式主变形形式主要有：要有：尺寸尺寸收缩、角变收缩、角变形、弯曲变形、弯曲变形、扭曲变形、扭曲变形、波浪变形、波浪变形形等。等。v产生原因：焊缝横向和纵向的收缩、焊缝截面形状产生原因：焊缝横向和纵向的收缩、焊缝截面形状不对称、焊缝布置不对称、焊缝布置不对称或工艺不对称、焊缝布置不对称、焊缝布置不对称或工艺不合理、薄板在厚度方向丧失稳定性。不合理、薄板在厚度方向丧失稳定性。 l焊缝对称布置焊缝对称布置l采用反变形方法采用反变形方法焊接变形的防止和消除焊接变形的防止和消除l埋弧焊的应用埋弧焊的应用 埋弧焊主要用于

42、压力容器的环缝焊和直缝焊，锅埋弧焊主要用于压力容器的环缝焊和直缝焊，锅炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，炉冷却壁的长直焊缝焊接，船舶和潜艇壳体的焊接，起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接起重机械（行车）和冶金机械（高炉炉身）的焊接。锅炉汽包的焊接结构锅炉汽包的焊接结构二氧化碳焊接二氧化碳焊接 以以CO2为保护气体，用焊丝为电极为保护气体，用焊丝为电极引燃电弧，实现半自动焊或自动焊。引燃电弧，实现半自动焊或自动焊。 CO2气体气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但保护效果好。但CO2在高温下易分解在高温下易分解为为CO和和O，导致合

43、金元素的氧化，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和熔池金属的飞溅和CO气孔。焊接用气孔。焊接用CO2纯度要大于纯度要大于99.8%。不适宜于易氧化的有色金属和合金钢的不适宜于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。焊接。摩擦焊摩擦焊l摩擦焊的工艺过程原理摩擦焊的工艺过程原理 l摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产摩擦焊是利用焊件接触面相对旋转运动中相互摩擦所产生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速加压，完成焊生的热，使端部达到塑性状态，然后迅速加压，完成焊接的一种压焊方法。接的一种压焊方法。2.摩擦焊具有以下优摩擦焊具有以下优点：点：（1）接头的焊接质量好、）接头的焊接质量好、稳定，其废品率

44、是闪光稳定，其废品率是闪光对焊的对焊的1%左右。左右。（2）适于）适于焊接异种钢和焊接异种钢和异种金属异种金属，如碳素结构，如碳素结构钢钢-高速钢、铜高速钢、铜-不锈钢、不锈钢、铝铝-铜、铝铜、铝-钢等。钢等。等离子弧焊接等离子弧焊接 1530A以下的熔入型等离子弧焊接通常称以下的熔入型等离子弧焊接通常称为微束等离子弧焊接。为微束等离子弧焊接。 除此之外还有脉冲等离子弧焊接，熔化极等除此之外还有脉冲等离子弧焊接，熔化极等离子弧焊接和变极性等离子弧焊接。离子弧焊接和变极性等离子弧焊接。等离子弧切割等离子弧切割 等离子弧切割通常采用氮和压缩空气作离子等离子弧切割通常采用氮和压缩空气作离子气，将切口

45、金属熔化并吹除。特别是空气等离气，将切口金属熔化并吹除。特别是空气等离弧切割，近年来受到国内外的重视。由于空气弧切割，近年来受到国内外的重视。由于空气等离子弧的热焓值高，加上氧和金属相互作用等离子弧的热焓值高，加上氧和金属相互作用过程中放热，切割速度提高，切口质量也很好。过程中放热，切割速度提高，切口质量也很好。等离子弧切割低碳钢的厚度为等离子弧切割低碳钢的厚度为0.6 80 mm。焊缝的布置焊缝的布置焊缝的布置接头工艺设计接头工艺设计接头形式的设计接头形式的设计1. 1. 对接接头对接接头2. 2. 搭接接头搭接接头3. 3. 角接接头角接接头4. T4. T字接接头字接接头对接接头对接接头

46、 接头受力简单、均匀，应力集中较小，强度较高，优先选用接头受力简单、均匀，应力集中较小，强度较高，优先选用搭接接头搭接接头 接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接缺陷。接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接缺陷。焊接厚板常常开设坡口，形式有？自己总结焊接厚板常常开设坡口，形式有？自己总结金属材料的可焊性金属材料的可焊性l可焊性的概念可焊性的概念 金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊金属材料的可焊性，是指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式条件下，获得优质焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊得优质

47、焊接接头的难易程度，即金属材料在一定的焊接工艺条件下，表现出接工艺条件下，表现出“好焊好焊”和和“不好焊不好焊”的差别。的差别。包括：包括：工艺可焊性工艺可焊性，使用可焊性使用可焊性 。l估算钢材可焊性的方法估算钢材可焊性的方法l碳当量法：碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：15)()(5)()()(6)()()(CuwNiwVwMowCrwMnwCwCEw思考思考题题从减少焊接应力考虑，拼焊如题图所从减少焊接应力考虑，拼焊如题图所示的钢板时，应怎样确定焊接顺序？试示的钢板时，应怎样确定焊接顺序？试在图中标出，并说明理由。在图中标出，并说明理由

48、。l先分别将先分别将、焊在一起，焊在一起，和和焊在一起，焊在一起，和和焊在焊在一起；一起；l然后再将然后再将、和和、焊在焊在、板上。板上。l这样安排焊接顺序的优点：这样安排焊接顺序的优点：容易防止和减少焊接变形；容易防止和减少焊接变形；出现变形后易矫正；出现变形后易矫正；操作方便；操作方便；易于实现自动化焊接。易于实现自动化焊接。共共5条焊缝：条焊缝：2端封头端封头2条，罐身条，罐身3条条埋弧焊埋弧焊罐身罐身2截截 罐身整体罐身整体 2边的封头边的封头切削运动 机床为实现切削加工，必需有加工工机床为实现切削加工，必需有加工工件与刀具间的相对运动件与刀具间的相对运动切削运动切削运动。它包。它包括

49、括主运动和进给运动。主运动和进给运动。主运动主运动 是指在切削加工中形成机床切削速度或是指在切削加工中形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动；消耗主要动力的工作运动；进给运动进给运动 是指在切削加工中，对工件的多余材料是指在切削加工中，对工件的多余材料不断去除的工作运动。不断去除的工作运动。刀具组成刀具组成刀具上与工件的加工表面相对的表面。刀具上与工件的加工表面相对的表面。切削部分切削部分（刀头）（刀头）夹持部分（刀体）夹持部分（刀体）前刀面：前刀面：主后刀面：主后刀面：副后刀面：副后刀面：主刀刃主刀刃副刀刃副刀刃切屑流出所经过的表面。切屑流出所经过的表面。刀具上与工件的已加工表面相对的表刀

50、具上与工件的已加工表面相对的表面。面。夹持部分夹持部分（刀体）（刀体）切削部分（刀切削部分（刀头）头）前刀前刀面面主后刀主后刀面面副后刀副后刀面面主刀刃主刀刃副刀副刀刃刃刀刀尖尖刀具切削部位材料应具备的基本性能：刀具切削部位材料应具备的基本性能：高的硬度高的硬度耐磨性耐磨性足够的强度和韧性足够的强度和韧性高的耐热性（热硬性）与化学稳定性高的耐热性（热硬性）与化学稳定性良好的工艺性和经济性等良好的工艺性和经济性等刀具材料刀具材料切削用量三要切削用量三要素素 . 切削速度切削速度c： 指在单位时间内工件和刀具沿主运指在单位时间内工件和刀具沿主运动方向动方向vf的相对位移；若主运动为旋转运动，则切削

51、速的相对位移；若主运动为旋转运动，则切削速度为其最大线速度：度为其最大线速度：vc= dn/1000(mmin). 进给量进给量f：指在主运动一个循环内，刀具与工件在进指在主运动一个循环内，刀具与工件在进给方向上的相对位移给方向上的相对位移. 背吃刀量背吃刀量(切削深度切削深度) ap : 待加工表面到已加工表面待加工表面到已加工表面间的垂直距离；（车外圆）间的垂直距离；（车外圆）ap=(dw-dm)2 切削的种类切削的种类3种：种：带状带状/节状节状/蹦碎蹦碎积屑瘤对切削加工的影响 a. 有利方面：有利方面：保护刀具：由于积屑瘤是金属材料经过剧烈的塑性保护刀具：由于积屑瘤是金属材料经过剧烈的

52、塑性变形而形成的，故其硬度很高，可代替切削刃进行切变形而形成的，故其硬度很高，可代替切削刃进行切屑，屑，减少刀具的磨损减少刀具的磨损。增加工作前角增加工作前角：由于积屑瘤的存在，使刀具的实际由于积屑瘤的存在，使刀具的实际工作前角增大，工作前角增大，可可减小切削变形和切削力，使切削轻减小切削变形和切削力，使切削轻快快。 b. 不利方面：不利方面：影响工件尺寸精度影响工件尺寸精度：由于积屑瘤极不稳定，时大时由于积屑瘤极不稳定，时大时小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动。小，时有时无，使切削力产生波动而引起振动。 此外积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际的此外积屑瘤的顶端突出于切削刃之外，使实际

53、的切削深度不断变化，因而影响工件的尺寸精度。切削深度不断变化，因而影响工件的尺寸精度。影响工件表面粗造度影响工件表面粗造度：积屑瘤破裂后若被切屑带走，积屑瘤破裂后若被切屑带走，会划伤表面，加快刀具磨损；会划伤表面，加快刀具磨损； 若嵌附在工件已加工表面上，会形成硬点和毛刺，若嵌附在工件已加工表面上，会形成硬点和毛刺，时工件表面粗造度值增大。时工件表面粗造度值增大。 切削热的来源：切削热的来源：切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大切屑层的金属发生弹性变形、塑性变形而产生大量的热；量的热；切屑与刀具前刀面产生的摩擦；切屑与刀具前刀面产生的摩擦；工件与刀具后刀面产生的摩擦；工件与刀具后刀面产生

54、的摩擦；降低切削温度措施：降低切削温度措施： 合理采用切削液合理采用切削液合理确定切削用量合理确定切削用量选择合适的刀具材料等。选择合适的刀具材料等。 切削热的来源切削热的来源初期磨损阶段：初期磨损阶段：刃磨后的刀具起前、后刀面上的刃磨后的刀具起前、后刀面上的高低不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将高低不平，受到切屑的冲击和摩擦时，将“凸峰凸峰”很快磨去，由于时间很短，故称初期磨损。很快磨去，由于时间很短，故称初期磨损。正常磨损阶段：正常磨损阶段：经过初期磨损后，刀具上的高低经过初期磨损后，刀具上的高低不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定。不平已被磨去，磨损量增加缓慢且比较稳定。急剧磨损阶段：急

55、剧磨损阶段：经正常磨损阶段后，切削刃变钝，经正常磨损阶段后，切削刃变钝，刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大，切削刀具与工件之间的摩擦变大，切削力增大，切削温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力。温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力。 刀具的磨损过程：刀具的磨损过程：传动链的计算：传动链的计算：传动链的计算：传动链的计算：（1 1）主运动传动路线表达式：）主运动传动路线表达式：=电动机电动机 33/2219/34 34/3222/4528/39 176/200 M1右移右移M1左移左移 27/2727/63 17/58主轴主轴 (1440r/min)144033/2234/32176

56、/20027/270.98=1980(r/min)n主主min=144019/3422/45176/20027/6317/580.98=n主主max（2 2）主轴转速的计算：）主轴转速的计算：43(r/min)外圆表面的车削外圆表面的车削l车削加工的工艺范围车削加工的工艺范围l粗车粗车(coarse turning) Rl半精车半精车(semi-extractive turning) Rl精车精车(extractive turning) Rl精细车精细车(fine turning) Rl外圆表面车削加工设备及工艺特点外圆表面车削加工设备及工艺特点l生产率高生产率高l应用广泛应用广泛l加工材料范围较广加工材料范围较广l有色金属零件的精加工宜采用车削有色金属零件的精加工宜采用车削 l车削外圆时工件的装夹特点车削外圆时工件的装夹特点l装夹方便快捷装夹方便快捷易于保证位置精度易于保证位置精度周铣周铣端铣端铣 用圆柱铣刀铣平面。用圆柱铣刀铣平面。 用端铣刀铣平面。用端铣刀铣平面。顺铣：在切削部位铣