第3章水工艺设备理论

§3.3机械制造工艺零件部件机械设备原材料铸造锻造焊接毛坯切削加工热处理零件防腐蚀机械设备生产概述调试一、铸造1、铸造概述把熔化的金属液浇注到具有和零件形状相适应的铸型空腔中，待其凝固、冷却后，获得毛坯（或零件）的方法称为铸造。砂型铸造金属型铸造熔模铸造压力铸造等。铸造方法铸造材料钢生铁铜合金铝合金镁合金砂型主要用于铸铁、铸钢，而金属型主要用于有色金属铸造。砂型铸造生产主要的工序为模型加工、配砂、造型、造芯、合箱、熔化、浇注、落砂、清理和检验。压力铸造原理2、铸造生产主要特点：（1）可获得形状复杂的金属制件。（2）适应性广。（3）铸件成本低。（4）铸件余量小，节省材料二、压力加工1、概述压力加工是使金属坯料在外力作用下发生塑性变形，以获得所需形状、尺寸及机械性能的毛坯或零件的方法。因此，只有具备一定塑性的金属才能进行压力加工。钢和大多数有色金属及其合金都具有不同程度的塑性，都可以进行压力加工。金属压力加工的方式有轧制、拉丝、挤压、自由锻造、模型锻造、薄板冲压等。压力加工的特点：能够提高制件的机械性能并具有较高的生产效率（自由锻造除外）。轧制：使金属坯料通过一对回转轧辊之间的空隙而受到压延的加工方法(如图)冶炼后铸成的钢锭绝大部分都要通过轧钢机制成型钢。2、压力加工工艺简介拉丝：将金属坯料拉过拉丝模的摸孔以缩小其截面的过程，拉丝是生产金属丝的唯一方法。它可拉制直径仅0.02mm的金属丝，还可拉制薄壁管，并借助冷拉以提高轧制型材和管材的精度。挤压：把放在容器内的金属坯料从模孔内挤出而变形的过程。挤压是生产有色金属型材及管子的主要方法。锻造：使金属坯料在冲击力或静压力作用下产生塑性变形的成形加工方法。在锻造成形的同时也使零件的组织变化，力学性能达到一定的技术要求。锻造可按是否使用锻模而分为自由锻造和模型锻造。冲压：借助模具对板料施加外力，迫使其按模具形状发生分离或塑性变形的成形加工方法。此种加工方法省工、省料、生产率高。（例P133-134)三、焊接1、焊接概述焊接是对两块分离的金属材料，进行局部加热或者加压，依靠它们之间的原子结合力，而把两块金属连接成为一个整体的方法。焊接常用于制造金属结构或机器零件。非金属材料如塑料等也可以焊接。2、焊接的特点省材料与工时。与其它连接方式相比，所需配件少，工序短。能化大为小，拼小成大。由于接头金属的原子组成了新的结晶，连接质量好。3、焊接的方法焊接的方法很多，基本上可分为三大类。熔化焊：两块金属的接头处，必须加热至熔化状态，冷凝后彼此焊接起来。压力焊：两块金属的接头处，不论是加热或不加热，都要加压并在压力作用下，彼此焊接起来的。钎焊：它的特点是将两块金属加热而不熔化，只有填充在接头间的钎料熔化（因其熔点比被焊金属低），待钎料凝固后，即把两块金属彼此连接起来。(1)手工电弧焊利用电弧产生的热量来熔化母材和焊条的一种手工操作的焊接方法。焊接时以电弧作为热源，电弧的温度可达6000°K以上，它产生的热量与焊接电流成正比。下面介绍几种常用的焊接方法正接手工电弧焊机：交流焊机和直流焊机工艺参数：焊条直径1.6mm2.0mm2.5mm3.2mm4.0mm5.0mm5.8mm电流A25～4040～6050～80100～130160～210200～270260～300焊条与电流匹配参数焊接电压：U=20+0.04I空载电压一般为55-75V手工电弧焊的特点设备简单通用，可用成本较低的交流或直流焊接电源。灵活方便，几乎可用于焊接各种位置、各种厚度和形状的焊件。焊条品种齐全，可供焊接不同钢材时选用。焊接质量主要决定于焊工的熟练程度和焊条的质量。劳动强度大，焊接效率较低。

(2)埋弧自动焊

颗粒状的焊剂由焊剂漏斗中落下，盖在待焊的接缝上。盘卷的焊丝靠送丝机构送入焊剂内，当触及焊件时电弧自动引燃。电弧在焊剂包围下继续燃烧，电弧的热量得以充分利用。随着焊件与焊丝的熔化，焊接小车一面沿着焊件的待焊接缝均匀移动，一面将焊丝继续不断地向焊接区送进，直至形成焊缝。埋弧自动焊的特点生产效率高。埋弧自动焊的生产率可比手工焊提高5～10倍。焊剂层对焊缝金属的保护好，所以焊缝质量好。降低劳动强度，改善劳动条件。节约钢材和电能。只能焊水平位置长直焊缝或大直径的环焊缝。

(3)气焊和气割气焊是利用气体火焰来熔化母材和填充金属的一种焊接方法。气焊通常使用的气体是乙炔（可燃气体）和氧气（助燃气体），并使用不带涂料的焊丝作为填充金属。气焊示意图气焊设备图割炬气割过程氧气切割（简称气割）是根据某些金属（如铁）在氧气流中能够剧烈氧化（即燃烧）的原理，利用割炬来进行切割的。气割时割炬代替焊炬，其余设备与气焊相同。对焊缝焊点焊电阻焊的基本型式(4)电阻焊电阻焊（又称接触焊）是利用电流通过焊件的接触面时所产生的电阻热，将焊件局部加热到塑性或熔化状态，然后断电同时施加压力进行焊接的一种焊接方法。电阻焊的基本型式有对焊、点焊和缝焊三种。（5）气体保护焊氩弧焊利用氩气作为保护气体的焊接方法。氩气是惰性气体，不与金属反应，避免焊缝产生夹渣、气孔等缺陷。熔化极氩弧焊（6mm以上的工件）钨极氩弧焊（6mm以下的工件）

氩弧焊的特点及应用焊缝保护效果好，焊缝质量好，成形美观。电弧燃烧稳定，飞溅小。焊接热影响区和变形小。可进行全位置焊接。氩气昂贵，成本较高。应用：适用于所有金属的焊接。主要应用：易氧化的有色金属和合金钢的焊接。如：铝、镁、钛及其合金，耐热钢、不锈钢等。CO2气体保护焊设备示意图CO2气体保护焊用CO2气体代替焊剂来保护电弧、熔池及焊缝的焊接方法。主要适用于低碳钢和普通低合金钢的焊接。一般用直流电源反接法焊接（工件接负极，焊条接正极）。其设备主要由焊接电源、焊炬、送丝机构和供气系统等部分组成。CO2气体保护焊的特点及应用气源充足，成本低。生产效率高，工件变形小。易飞溅，焊缝外形不光滑。可进行全位置焊接。应用：适用于低碳钢和普通低合金钢的焊接。（6）钎焊是将钎料熔化，利用液态钎料湿润母材，填充母材间隙并与母材相互扩散，冷凝后实现连接的焊接方法。软钎料（熔点450℃以下，强度较低。如焊锡）硬钎料（熔点450℃以上，强度较高。如镍基合金）溶剂的作用清洁表面。改善钎料对母材的湿润性，增强粘结强度。保护作用。钎料的特点及应用加热温度低，变形小。可焊接异种金属。设备简单，成本低。应用：软钎焊用于电子、电器、仪表产品的焊接。硬钎焊用于硬质合金刀具的焊接。4影响焊接质量的因素（1）常见焊接缺陷外表缺陷内部缺陷（2）焊接材料对焊接质量的影响（3）焊接参数对焊接质量的影响（4）影响焊接焊接质量的其他因素四、金属切削加工金属切削加工是利用刀具和工件的相对运动，从毛坯上切去多余的金属层，从而获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的机器零件的加工方法。金属切削加工钳工工人手持工具进行切削加工。机床切削加工常分为车、铣、刨、钻、磨、特种加工等多种。1、车削加工车削加工是切削加工的主要方式之一。车削时，工件的转动是主运动，刀具的移动是进给运动。车床能广泛地加工出各种旋转表面，如内外圆柱面、圆锥面、成形面以及各种螺纹等。车削加工钻削加工2、钻削加工在钻床上可以进行钻孔、扩孔、铰孔、攻丝、钻锥坑以及修刮端面等等。钻削时，刀具的旋转运动是主运动，刀具沿本身轴线的移动为进给运动。钻孔用的刀具主要是麻花钻头。麻花钻麻花钻的切削部分3、刨削加工在刨床上用刨刀加工工件叫做刨削。刨床主要用来加工平面（水平面、垂直面、斜面）、槽（直槽、T型槽、V型槽、燕尾槽）及一些成形面。在牛头刨床上加工水平面时，刀具的直线往复运动为主运动，工件的间歇移动为进给运动。牛头刨床的切削用量是指切削时采用的切削深度t、给量s和切削速度v切削。牛头刨床的切削用量牛头刨床4、铣削加工铣削时，刀具的旋转是主运动，工件作直线进给运动。铣刀是一种多齿刀具。铣削时，有几个齿同时进行切削，而每一个刀齿的切削又是间歇性的，散热条件较好，刀具耐用度很高，因此可提高切削速度。和刨削相比，铣削有较高的生产率。在成批量生产中，除了狭长的表面外，铣削几乎能代替刨削，成为平面、沟槽和成形表面加工的主要方式。铣平面铣平面:可用圆柱形铣刀在卧式铣床上加工，也可以用端铣刀在立式铣床上铣削。端铣刀有很多刀齿同时切削，每个刀齿所受的力较小，切削平稳,已成为平面加工的主要方式。铣沟槽铣沟槽:根据沟槽的形状，分别在卧式铣床或立式铣床上用相应的沟槽铣刀加工。立式铣床万能铣床5、磨削加工磨削就是用砂轮对工件表面进行切削加工，是机器零件精密加工的主要方法之一。磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用结合剂粘接而成的。在砂轮的高速旋转下，切入工件表面。所以磨削的实质是一种多刀多刃的超高速切削过程。在磨削过程中，产生大量的切削热，在磨削时需使用大量的冷却液。磨削加工原理磨削加工方式平面磨床外圆磨床6、齿轮齿形加工按加工原理的不同，可以分为如下两大类：成形法：用与被切齿轮齿间形状相符的成形刀具，直接切出齿形的加工方法，如铣齿、成形法磨齿等。展成法：利用齿轮刀具与被切齿轮的啮合运动切出齿形的加工方法，如插齿、滚齿、剃齿和展成法磨齿等。（1）铣齿利用成形齿轮铣刀，在万能铣床上加工齿轮齿形的方法。加工时，工件安装在分度头上，用盘形齿轮铣刀或指形齿轮铣刀,对齿轮的齿间进行铣削。（2）插齿和滚齿插齿和滚齿虽都属于展成法加工，但是，由于它们所用的刀具和机床不同，其具体加工原理、切削运动、特点和应用也不相同。①插齿原理及运动:

按一对圆柱齿轮相啮合的原理进行加工的。②滚齿原理及运动：按一对蜗轮蜗杆相啮合的原理进行加工。滚刀是由蜗杆发展来的，滚刀相当于一个轴向截面齿形为齿条形的蜗杆开出刀刃（开槽形成前刀面，铲背得一定后角）。插齿加工原理齿轮滚刀加工齿轮示意图五、其它工艺简