《机电设备故障诊断与维修》（王仲）527-2 教案 第6课 认识机械修复技术

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课题认识机械修复技术课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）理解机械修复技术的选择因素（2）掌握金属扣合法、修理尺寸法、镶装零件法、局部换修法等机械修复技术（3）能够用金属扣合法修复破损零件素质目标：感受机械修复技术的实用性，培养学生勤于思考的习惯，帮助学生树立创新意识、培养创新精神，培养精益求精的工匠精神教学重难点教学重点：机械修复技术的选用，金属扣合法机械修复技术教学难点：金属扣合法机械修复技术教学方法案例分析法、问答法、讨论法、讲授法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计第1节课：→→→传授新知（33min）第2节课：→任务实施（20min）→实操练习（15min）→课堂小结（3min）→作业布置（2min）教学过程主要教学内容及步骤设计意图第一节课课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务请大家了解机械修复技术的种类。【学生】完成课前任务通过课前任务，使学生了解本次课的主要内容，增加学生的学习兴趣考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】班干部报请假人员及原因培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况问题导入（10min）【教师】介绍机械零件修复技术，并提出相关问题大部分失效机械零件是可以被修复的，零件修复是机电设备维修的一个重要组成部分，也是维修工作的基础。修复技术的实施不仅可使失效的机械零件重新使用、基本恢复其性能，还可延长设备整体的使用寿命。利用机械连接、切削加工和机械变形等使失效的机械零件恢复原有功能的技术，称为机械修复技术。常见的修复技术都有哪些？【学生】聆听、思考、回答通过问题导入的方法，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知

（33min）【教师】讲解修复技术的概述、金属扣合法、修理尺寸法、镶装零件法、局部换修法等相关内容一、修复技术的概述在维修设备时，对于磨损失效的零件，可以采用机械修复技术、电镀修复技术、焊接修复技术，以及其他常见的修复技术等进行修复。充分利用修复技术，选择合理的修复工艺，可以缩短修理时间，节省修理费用，提高经济效益。1．修复技术的选择因素在修复机械零件的损伤缺陷时，可能有几种修复方法和技术，但究竟选择哪一种修复技术更好，应考虑以下因素。①该修复技术对材质的适应性。②该修复技术所能提供的最大修补厚度。③修补层的力学性能。④机械零件的工作状况和要求。⑤经济性和可行性。2．机械零件修复时的注意事项✈【教师】开展主题讨论：结合教材，请同学们讨论机械零件修复时需要考虑哪些问题？有哪些注意事项？（可利用PPT展示机械零件不同的故障现象和应用场景，供学生思考）✈【学生】结合教材及课程资源，分组讨论✈【教师】巡回指导，查看各小组讨论情况【教师】总结机械零件修复时的注意事项【学生】聆听、思考、记录机械零件修复时的注意事项包括以下几个方面。①在考虑怎样修复表面时，应注意保护不修理表面的精度，以及避免影响材料的力学性能。②注意有些修复技术（如堆焊）会造成零件的变形。安排工序时应将这些会产生较大变形的工序安排在前面，将精度要求高、表面粗糙度值要求小的工序安排在后面。③机械零件维修加工时应先恢复定位基准或新设定位基准。④有些修复技术可能导致机械零件产生微细裂纹，应注意安排提高疲劳强度的工艺措施和采取必要的探伤检验等手段。⑤在修复高速运动的机械零件时，应考虑安排平衡工序。二、金属扣合法金属扣合法借助高强度合金材料制成的扣合连接件（波形键），在槽内产生塑性变形或膨胀冷缩来完成扣合作用，以使裂纹或断裂部位重新连为一体。金属扣合法适用于不易焊补的钢件、不允许有较大变形的铸件或有色金属件，尤其对大型铸件的裂纹或折断面的修复效果显著。按照金属扣合的性质和特点，金属扣合法可分为强固扣合法、强密扣合法、优级扣合法和热扣合法。✈【多媒体】PPT图片展示几种金属扣合法修复方式，详见教材，并讲解不同形式的金属扣合法修复机械故障的方法【教师】对比讲解几种金属扣合法修复方式【学生】观看、聆听、思考1．强固扣合法强固扣合法是在零件上裂纹的垂直方向加工出波形槽，将与波形槽形状、尺寸相吻合的波形键嵌入槽内，并在常温下铆击，使波形键产生塑性变形而充满波形槽，甚至部分嵌入基体内，达到相互扣合的目的。在机电设备使用时，由波形键承受外力。强固扣合法适用于一般强度要求的薄壁零件。波形键的形状的具体尺寸根据零件壁厚及受力大小而定，一般用韧性好、较软、冷硬性大的材料制造，常用材料为1Cr18Ni9或1Cr18Ni9Ti奥氏体镍铬钢。波形键最好先用模具在压力机上冷冲压成形，再对键的两平面进行机械加工。波形槽的外廓形状和尺寸与波形键相吻合，并留有0.1～0.2mm的间隙，槽深取零件壁厚的0.7～0.8倍，一般用手电钻配以模具手工加工。这种方法尤其适用于大型零件现场施工。【资料卡】波形键的数量视零件的裂纹长度及强度要求而定，其布置采用长短相间或上下错开的方式，这样有利于应力分散在较大范围内。2．强密扣合法强固扣合法可保证一定强度条件，但是对于有密封要求的机件（如承受高压的气缸），应采用强密扣合法。强密扣合法是在强固扣合法的基础上，在两波形键之间、裂纹或折断面的结合线上加工缀缝栓孔，并使后钻的缀缝栓孔稍微切入已装好的波形键和缀缝栓，形成一条密封的“金属纽带”，以达到阻止流体受压渗漏的目的。缀缝栓材料可与波形键相同，也可用直径为5～8mm的低碳钢或纯铜等软质材料，以便于铆紧。缀缝栓与机件的连接与波形键相同。3．优级扣合法优级扣合法主要用于修复在工作过程中要求承受高载荷的厚壁机件。为了使载荷分布到更多的面积和远离裂纹或折断处，须在垂直于裂纹或折断面的方向上加工出一定形状的空穴，然后将形状、尺寸相同的钢制加强件镶入空穴中，并用缀缝栓连接，有时还可用波形键加强。加强件可根据需要设计成十字形、楔形、矩形或X形等。4．热扣合法热扣合法利用扣合件与零件配合面间的过盈量，使扣合件产生压应力，将零件的损坏部位扣紧，并可正常承受工作载荷。施工时把扣合件加热到一定温度，使其配合尺寸热胀增大，便可方便地将缀缝栓装到零件的配合面上。这种方法多用于修复机电设备的基础件、大型齿轮或皮带轮等，可利用两个圆环扣合在轮毂上，来修复轮毂的强度；也可用工字形键嵌入基体槽内，将基体上的裂纹扣紧。扣合件产生的压应力减去工作时零件承受的载荷后，应保证有足够的剩余压应力来扣紧零件的损坏部位。因此，扣合件配合面的过盈量必须经计算确定。此外，两配合面必须精加工，以保证尺寸精度和几何精度。✈【头脑风暴】展开“你问我答“头脑风暴活动：教师说出某种金属扣合法，学生抢答其适用场合及使用方法；教师说具体故障现象，学生抢答具体修复方法，并进行排名，选出”学习之星“【教师】展开“你问我答“【学生】思考、抢答三、修理尺寸法零件的配合表面磨损后，会产生尺寸误差和形状误差。修理尺寸法即按新确定的尺寸，采用切削加工的方法，恢复零件的形状和表面粗糙度，而与此件相配合的零件按新尺寸配作，保证原有配合性质不变。重新确定的尺寸称为修理尺寸。确定修理尺寸时，应先考虑零件结构的可能性和零件强度是否足够，再考虑切削加工余量。例如，对轴颈尺寸减小量，一般规定不超过原设计尺寸的10%；轴上的键槽磨损后，可根据实际情况放大一级。【资料卡】使用机床加工零件的磨损表面时，首先，应分析零件的原始加工工艺，选择合理、可行的定位基准；其次，应注意选择刀具和切削用量，这样才能保证修理加工质量。四、镶装零件法✈【多媒体】PPT图片展示镶装零件法，详见教材，并讲解镶装零件法的应用条件若相配合的零件产生磨损，可在结构和强度允许的条件下，镶加一个零件补偿磨损，恢复原有零件精度，该修复方法称为镶装零件法。镶装零件法可分为扩孔镶套、补强板加固等方法。【教师】举例说明镶装零件法运用【学生】聆听、思考、记录例如，零件上的孔磨损后，可将孔镗大安装镶套，镶套与孔的配合适当过盈，再用螺钉紧固。镶套的内孔可按配合要求先加工好，也可镶入后再镗削加工。若较大的铸件发生裂纹，则可采用补强板加固维修。维修时，首先在裂纹末端钻止裂孔（直径为3～6mm），防止因应力集中导致裂纹扩大，然后用钢板螺钉加固铸件。五、局部换修法✈【多媒体】PPT图片展示局部换修法，详见教材，并讲解局部换修法的应用条件在机电设备的运行过程中，有些零件只有部分部位有磨损，而其他部位正常。在这种情况下，可将磨损严重的部位切除，将这部分重制零件，用机械连接、焊接或粘接的方法固定在原来的零件上，使零件得以修复，这种方法称为局部修换法。【教师】举例说明局部换修法运用【学生】聆听、思考、记录采用局部换修法维修一小齿轮轮齿磨损严重的双联齿轮，可将磨损严重的小齿轮轮齿切去，重制一个小齿轮，用键连接，并用骑缝螺钉加以固定。【学生】聆听、思考、理解、记录通过主题讨论，加深学生对机械零件修复注意事项的印象，便于学生掌握通过对比法讲解，增加趣味性，学生容易理解掌握通过“你问我答”趣味活动，帮助学生掌握相关知识，同时活跃课堂气氛图片展示更为直观，学生易于接受理解举例说明，能够让学生进一步了解修复方法的具体使用场合第二节课任务导入（5min）【教师】现场展示铣床、钻床、破损零件、钳工工具，并对其进行简单介绍，然后布置任务“采用金属扣合法修复破损零件”请同学们运用所学知识，在实训室利用相关设备完成金属扣合法修复破损零件任务。【学生】聆听、记录使用任务驱动法教学，通过展示实训平台，让学生对实训设备有所了解任务实施（20min）【教师】介绍金属扣合法修复破损零件的步骤一、实施方案1．组织形式每6～8位同学组成一组，以组为单位采用金属扣合法修复破损零件。破损零件可以是不易焊接的钢件或有色金属件。2．作业准备铣床、钻床、破损零件、钳工工具等。二、操作步骤【示范】教师边讲实操步骤，边示范1．前处理1）加工波形键按照规定的结构尺寸（详见教材）加工波形键，其中，颈部宽度b取3～6

mm，其他参数按照公式计算选取，凸缘数目根据零件受力情况而定，通常选用5、7、9个。波形键的具体加工过程为：首先选择1Cr18Ni9镍铬钢或Ni36高镍合金钢作为原料；其次经过冷冲压形成波形键两侧的波形；其次利用机电设备完成上、下平面的加工和凸缘圆弧的修整；最后进行热处理，直到波形键的硬度达到140

HBW左右。2）加工波形槽波形槽槽深T为零件壁厚的0.7～0.8倍，其余尺寸与波形键相同，波形槽间距为。波形槽的具体加工过程为：首先画出波形槽的位置线；其次利用钻床加工波形槽各凸缘孔及凸缘间孔，锪孔至要求深度；最后用钳工工具修整宽度和侧平面，注意应保证波形槽和波形键之间的配合间隙。【资料卡】锪孔，是一种金属加工方法，即用专门的刀具对零件上已有的孔进行加工，如刮平端面，或切出锥形、圆柱形凹坑等。2．扣合与铆击1）强固扣合首先，用大约0.3

MPa的压缩空气把波形槽清理干净，并将波形键镶入波形槽中；其次，用铆钉枪击打波形键，应由两端向中间依次对称击打，使波形键在槽中完全充满；最后，击打裂纹上的凸缘，注意击打力不要过大，避免使裂纹扩展。2）强密扣合在强固扣合的基础上，再在波形键之间、裂纹或折断面的结合线上，加工出紧密排列的缀缝栓孔，并栽入涂有无机胶的缀缝栓，形成一条密封的缀缝栓金属带，以防流体受压渗漏。3．后处理将修复后的零件放在光整设备上进行修整，直至零件尺寸达到原设计图纸要求。【学生】学习相关操作步骤，如遇问题可询问老师【教师】巡堂辅导，及时解决学生遇到的问题通过教师示范操作，让学生了解实操过程及实操过程中的注意事项，将所学知识与实践相结合，培养学生的实操能力实操练习（15min）【教师】展示“金属扣合法修复破损零件”的效果，介绍实操应注意事项，并要求学生以小组为单位进行实操观看效果、聆听要求、实操金属扣合法修复破损零件【教师】安排每组做得最快、最好的学生辅导其他学生进行操作，并解答学生遇到的问题✈【任务评价】开展任务评价活动，并将评价结果填入任务评价表，详表见教材✈【教师】点评各组实操情况，并打分✈【学生】组间互评、组内自评，并打分通过实操练习，使学生巩固所学知识，并以学生为主体，针对学生接受能力的差异性，让优秀学生带动其他学生掌握知识课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课学习了修复技术的分类，金属扣合法等修复破损零件的机械修复方法，并且实操采用金属扣合法进行破损零件修复，很