机械制造基础复习一089课件

1.铸件的温度场

在合金凝固和冷却的某瞬间，铸件横断面上的温度分布曲线。Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ为等温线。2.铸件的凝固区凝固区S——对铸件质量影响较大。①合金的结晶温度②温度梯度一、铸件的凝固

T表层中心St铸件ⅠⅡ题一、金属的液态成型基础（5分）P.2(1)逐层凝固(2)糊状凝固

(3)中间凝固——大多数合金的凝固方式

表层中心t铸件固相线液相线成分温度表层中心t铸件液固液表层中心St铸件温度液相线固凝固区3.铸件的凝固方式

使合金具有具有良好的充型能力和补缩条件。

凝固层将固相区与金属液分开，充型能力和补缩条件变差调整凝固方式的措施：（1）选择倾向于逐层凝固的合金合金的结晶温度范围越小，凝固区域越窄，越趋向于逐层凝固。灰铸铁、硅铝合金等为逐层凝固，高碳钢为糊状凝固。

（2）加大温度梯度在合金结晶温度范围已定的前提下，凝固区的宽窄取决于铸件内外层之间的温度差。若铸件内外层之间的温度差由小变大，则其凝固区相应由宽变窄。

如采用金属型铸造等。2）铸件的临界壁厚在最小壁厚和临界壁厚之间就是适宜的铸件壁厚。在砂型铸造条件下，临界壁厚≈3×最小壁厚

3）铸件截面形状在一定铸造工艺条件下，所能浇注出的铸件最小壁厚。

2．铸件壁厚应均匀、避免厚大截面二、铸件壁的连接1．铸件的结构圆角2．避免锐角连接3．厚壁与薄壁间的联接要逐步过渡4．减缓筋、辐收缩的阻碍三、铸件外形的设计

1．避免外部侧凹、凸起；2．分型面应尽量为平直面；上中中下上下3．凸台、筋条的设计应便于起模。五、铸件结构设计应考虑的其它问题1．铸造方法2．组合铸件的设计四、自由锻件结构工艺性1.避免斜面和锥度2.避免曲面相交3.避免加强筋和凸台4.采用组合工艺题二、锻件的结构工艺性（2分）P.92/101

4.避免设计深孔、多孔结构；5.采用锻焊组合工艺。二、胎模锻造利用自由锻设备在活动模具上生产模锻件的方法。1.扣模2.筒模3.合模1.冲压方法对结构工艺性的要求1）对冲裁件的要求①冲裁件的形状应力求简单、对称，有利于材料的合理利用；②应避免细长槽和细长臂结构；

题二、冲压件的结构工艺性（4分）P.109

③冲裁件的内外转角处，应尽量避免尖角。工序圆弧角最小圆角半径黄铜、紫铜、铝低碳钢合金钢落料0.24×t0.35×t0.30×t0.50×t0.45×t0.70×t冲孔0.20×t0.45×t0.35×t0.60×t0.50×t0.90×t冲裁件最小圆角半径2）对弯曲件的要求①弯曲件的形状应力求简单、对称，并考虑材料纤维方向；②弯曲半径不能小于材料允许的最小弯曲半径；

③弯曲高度H>2t。④带孔件的弯曲：3）对拉深件的要求①弯曲件的形状应力求简单、对称，并不宜太高；②拉深件的圆角半径应满足：rdt、R

2t；

2.改进结构可简化工艺及节省材料1）采用冲焊结构2）采用冲口工艺3）尽量简化冲压件的结构§3接头工艺设计一、接头形式的设计1.对接接头2.搭接接头3.角接接头4.T字接接头对接接头—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—接头强度好。但受力复杂，应力集中严重，易产生焊接缺陷。二、坡口形式的设计不同厚度的工件焊接时：2.焊缝应对称分布3.焊缝应避开应力集中处和最大应力处4.零件的结构工艺性的几方面要求:1）加工表面的几何形状应尽量简单,尽可能布置在同一平面上或同一轴线上。

2）由相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工出来。

3）尽可能减少加工表面的数量和面积，合理地规定零件的精度和表面粗糙度，以利于减少切削加工量。题二、切削加工、装配结构工艺性（6分）P.130

4）应力求零件的某些结构尺寸标准化，以便于采用标准刀具和通用量具，降低生产成本。

5）零件应便于安装，定位准确，夹紧可靠；便于加工，易于测量；便于装配和拆卸。

6）零件结构应与先进的加工工艺方法相适应。

7）零件应具有足够的刚性，能承受切削力和夹紧力，以便于提高切削用量，提高生产率。3．结构工艺性是相对概念随着科学技术的进步，新材料、新设备、新工艺的应用，产品结构工艺性好坏的概念也在变化，如过去认为工艺性差的零件结构，现在在数控机床和加工中心上已不难加工。1）分模面的选择①分模面应选在锻件的最大截面处；②分模面的选择应使模膛浅而对称；③分模面的选择应使锻件上所加敷料最少；④分模面应最好是平直面。题三－1.确定锤上模锻的分模面（5分）共15分P.97

（二）变形工序使坯料的一部分相对一部分产生位移而不被破坏的工序。（拉深、弯曲、翻边、成形等）题三－2.确定冲压变形工艺（5分）共15分

p.120D1.拉深使坯料在凸模的作用下压入凹模，获得空心体零件的冲压工序。1）拉深变形过程ddh2）拉深废品①拉裂（拉穿）②起皱3）拉深模设计及工艺特点①凸凹模的工作部分必须具有一定的圆角；r凹=10tr凸=（0.6-1）r凹②凸凹模间隙要合理Z=（1.1-1.2）tZ—单边间隙③控制拉深系数（m）m=d/D=（0.5-0.8）D=100d=20；h=42d1=55d2=3232/55=0.58d3=2020/32=0.628④设置压边圈⑤涂润滑油2.弯曲将平直板料弯成一定的角度或圆弧的工序。1）弯曲的变形特点①变形区域主要在圆角部位；②外层金属受拉应力，内层金属受压应力。2）弯曲缺陷弯裂3）弯曲工艺特点①弯曲半径r≥rmin=（0.25-1）t；②毛刺应位于内侧；③弯曲线应尽量与坯料纤维方向垂直；④“回弹”问题a）设计补偿角b）对工件进行退火c）设计加强筋3.翻边、成形1）翻边在带孔的平坯料上用扩孔的方法获得凸缘的工序。2）成形包括：起伏、胀形、压印等三、冲模的分类及结构1.简单冲模2.连续冲模3.复合冲模冲床在一次行程中只完成一个冲压工序。冲床在一次行程中在不同的工位同时只完成两个以上的冲压工序。冲床在一次行程中在同一工位同时完成两个以上的冲压工序。§4典型工艺设计实例题三－3改进油罐焊缝布置（5分）共15分p.185

§4典型工艺设计实例一、焊条电弧焊

特点(1)设备简单、应用灵活方便。(2)劳动条件差、生产率低、质量不稳定。焊接过程①引弧②形成熔池③形成焊缝熔化焊

题四－1常用焊接方法的质量和经济性（5分）－2选择合适的焊接方法（5分）共15分1.焊条焊条芯药皮焊缝的填充材料

—填充焊缝电极传导电流

—导电机械保护的作用冶金的作用稳定电弧的作用焊条芯药皮药皮的种类：①氧化钛型；②氧化钛钙型；③钛铁矿型；④氧化钛型；⑤纤维素型；⑥低氢钾型；⑦低氢钠型；⑧石墨型；⑨盐基型。(1)组成和作用（2）焊条的种类结构钢焊条—J；钼和铬耐热钢焊条—R；低温钢焊条—W；不锈钢焊条—A；堆焊焊条—D；铸铁焊条—Z；镍及镍合金焊条—Ni；铜及铜合金焊条—T；铝及铝合金焊条—L；特殊用途焊条—TSJ507药皮种类（低氢型）抗拉强度结构钢焊条J422药皮种类（钙钛型）抗拉强度结构钢焊条酸性焊条：碱性焊条：在熔渣中以酸性氧化物为主（TiO2、SiO2、Fe2O3）在熔渣中以碱性氧化物为主（K2O、Na2O、CaO、MnO）2.焊条的选用1.根据被焊工件的强度选用2.根据被焊工件的化学成分选用3.根据被焊工件工作条件和结构选用4.根据实际生产状况选用二、埋弧自动焊焊接电源控制箱焊接小车焊接热源：电弧热溶池保护：焊剂（气、渣）1.埋弧自动焊设备及焊接过程2.埋弧自动焊工艺1）焊前准备2)采取防漏措施①双面焊；②手工电弧焊封底；③焊剂垫；④采用锁底坡口；⑤水冷铜垫板。板厚在20～25mm以下的工件可不开坡口；但在实际生产中，板厚在14～22mm应开Y型坡口，半厚在22~50mm，可开双Y型坡口或U型坡口。3)要有引弧板和引出板环焊缝：焊丝起弧点应与环的中心偏离一定距离a；（a=20~40mm）。直径小于250mm一般不采用埋弧焊。3.埋弧自动焊工艺特点1）生产率高（手弧焊的5~10倍）2）焊接质量高且稳定。3）节约金属材料、生产成本低。4）劳动条件好。5）只能在水平位置焊接。应用：主要用于较厚钢板的长直焊缝和较大直径的环形焊缝焊接。如压力容器的环焊缝和直焊缝、锅炉冷却壁的长直焊缝、船舶和潜艇壳体、其重机械、冶金机械（高炉炉身）等的焊接。三、气体保护焊1.氩弧焊利用氩气作为保护性介质的电弧焊方法。焊接热源：电弧热保护介质：ArAr①不与金属发生化学反应—不产生夹渣缺陷②不溶解于液体金属中—不产生气孔缺陷③比重大于空气（25%）“阴极破碎”作用1）熔化极氩弧焊25mm以下的工件2）非熔化极氩弧焊适于6mm以下工件的焊接3）氩弧焊的特点及应用①机械保护效果好，焊缝金属纯净，焊缝成形美观，焊接质量优良。②电弧燃烧稳定，飞溅小。③焊接热影响区和变形小。④可进行全位置焊接。⑤氩气昂贵，设备造价高。应用：适用于易氧化的有色金属及合金钢材料的焊接。如：铝、镁、钛及其合金和耐热钢、不锈钢等。适用所有金属材料的焊接。以CO2气体作为保护性介质的电弧焊方法。焊接热源：电弧热保护介质：CO2CO2①与金属发生化学反应—产生夹渣缺陷②溶解于液体金属中—产生CO

气孔缺陷③比重大于空气（25%）①氧化严重；②气孔倾向大（CO）；③飞溅严重。1)存在问题2.

CO2气体保护焊①生产率高（是手弧焊的1~3倍）。②成本低（是手弧焊的40%）。③焊接热影响区和变形小。④可进行全位置焊接。⑤飞溅严重，焊缝成形差。应用：适用于低碳钢和强度级别不高的低合金结构钢的焊接。目前广泛用于造船、机车车辆、汽车制造、农业机械等。2）CO2气体保护焊的特点及应用压力焊五、电阻焊

通过加压、或同时加热加压，使焊件产生塑性变形，并经再结晶和扩散作用，实现连接的焊接方法。1.点焊工艺参数电极压力焊接电流通电时间适中

对组合焊件经电极加压，利用电流通过焊接接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，实现焊接。焊点距离太近—分流现象严重太远—强度不够应用：4mm以下的薄板搭接。点焊缝焊2.缝焊应用：3mm以下的薄板搭接。如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。3.对焊主要用于棒料的对接。1）电阻对焊应用：用于断面简单，直径（或边长）小于20mm或强度要求不太高的工件。2）闪光对焊应用：用于重要工件的焊接。可焊相同金属，也可焊异种金属（铝—钢、铝—铜等）。工件直径—0.01mm~200mm。六、摩擦焊1.摩擦焊焊接过程2.摩擦焊接头型式3.特点及应用①质量稳定；②不需填充金属及焊剂；③生产率高，易实现自动化。应用：适用于黑色金属、有色金属；也适用于特种材料、异种材料焊接。摩擦焊七、钎焊是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充接头间隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。种类1.软钎焊2.硬钎焊钎料的熔点在450℃以下。接头强度低，一般为60~190MPa，工作温度低于100℃钎料的熔点在450℃以上。接头强度高，在200MPa以上，工作温度较高。钎料的作用①连接②填充钎料的种类①软钎料：②硬钎料：锡铝合金（焊锡）