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1、考试题型及分数分布情况考试题型及分数分布情况一、填空题（每空0.5分、20分）二、简答题（5小题，共15分）三、选择题（每小题1分，共10分）四、综合题（6小题，共35分）五、修改零件结构题（将不合适结构改为合适结构，并说明理由，每题2分，共20分。）第1页/共101页铸造第2页/共101页 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，获得形状形状准确准确、轮廓清晰轮廓清晰的成型件的能力，称为的成型件的能力，称为充型能力充型能力。充型能力不足时会产生。充型能力不足时会产生浇不浇不足足、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
2、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素的影响。构等因素的影响。第3页/共101页浇注条件对充型能力的影响 浇注温度：浇注温度越高，液态金属的浇注温度：浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热量粘度越小，过热度高，金属液内含热量多，保持液态的时间长，充型能力强。多，保持液态的时间长，充型能力强。充型压力：充型压力：液态金属在流动方向上所受液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大，的压力称为充型压力。充型压力越大，充型能力越强。充型能力越强。浇注系统：浇注系统：浇注系统的结构越复杂，则浇注系统的结构越复杂，
3、则流动阻力越大，充型能力越差。流动阻力越大，充型能力越差。第4页/共101页 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。但在实际生产中，常采用“高温出炉，低温浇注”的原则，因为浇注温度越高，金属收缩量增加，吸气增多，氧化越严重，铸件容易产生缩松、缩孔、粘砂、气孔等缺陷。铸造合金的结晶铸造合金的结晶间隔越大，则流动性越差，具有共晶成分的合金流动性最好。第5页/共101页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。下列成分的铁碳合金中流动性最好的是wc=3.5
4、%wc=4.0%wc=4.5%wc=5.0%铸铁，碳含量2.11%6.69%亚共晶铸铁-碳含量4.3%钢，碳含量2.11%亚共析钢-碳含量0.77%第6页/共101页合金的收缩：合金从液态冷却至室温的过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。合金的收缩程中，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，会造成许多铸给液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）。造缺陷。（如：缩孔、缩松、裂纹、变形等）。合金的收缩可划分为合金的收缩可划分为三个阶段：三个阶段：液态收缩；液态收缩；凝固收缩；凝固收缩；固态收缩。固态收缩。第7页/共10
5、1页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小，通常称之为体收缩。体收缩。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：恒温下结晶缩孔：恒温下结晶 缩松：两相区结晶缩松：两相区结晶合金的固态收缩，体积和尺寸减小并存，通常称之为合金的固态收缩，体积和尺寸减小并存，通常称之为线收缩。在此收缩阶段会线收缩。在此收缩阶段会导致铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷。导致铸件产生应力、变形和裂纹等缺陷。第8页/共101页液态金属的凝固与收缩 铸件的凝固方式铸件的凝固方式：
6、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，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。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。第9页/共101页减少和消除铸件应力的途径机械应力：暂时的，只须适时开箱；暂时的，只须适时开箱；热应力：热应力：1）铸件的结构：铸件各部分能自由铸件的结
7、构：铸件各部分能自由收缩；铸件的结构尽可能对称；铸件的收缩；铸件的结构尽可能对称；铸件的壁厚尽可能均匀；壁厚尽可能均匀；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；防止铸件变形使铸件结构对称 设置拉筋 改善型（芯）砂的退让性第10页/共101页缩孔和缩松的防止u 顺序凝固原则：是铸件让远离冒口的地方先凝固靠近冒口的地方次凝固最后才是冒口本身凝固实现以厚补薄，将缩孔转移到冒口中去u合理布置内浇道及确定浇铸工艺u合理应用冒口、冷铁和补贴等工艺措施u不能防止铸件变形第11页/共101页铸铁的分类铸铁的分类按照石墨的形
8、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。第12页/共101页 影响铸铁石墨化的因素可分为内因和外因两个方面，内因是化学成分，外因是冷却速度。影响石墨化的因素影响石墨化的因素第13页/共101页外因-冷却速度在生产过程中，铸铁的冷却速度越缓慢，或在高温下长时间保温，均有利于石墨化。在其它条件一定的情况下，冷却速度与铸件的壁厚有关，壁厚越大，冷却速度越小，越有利于石墨化，反之亦然；在生产，铸件的表面和薄壁处常形成白口组织，使切削加工困难，就是由于这个原因造成的。第14页/共101页铸
9、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。第15页/共101页灰铸铁的牌号灰铸铁的牌号由HT+三位数字组成：其中HT是灰铁的汉语拼音缩写；数字代表铸铁的抗拉强度。如HT150表示最低抗拉强度为150M Pa的灰铸铁。最小的灰铁是HT
10、100，往上以50为间隔递增，最大为HT350。第16页/共101页可锻铸铁将白口铸铁件经长时间的高温石墨化退火，使白口铸铁中的渗碳体分解，获得在铁素体或珠光体的基体分布着团絮状石墨的铸铁。黑心可锻铸铁(KTH,铁素体基体)珠光体可锻铸铁(KTZ)白心可锻铸铁(KTB，很少用)第17页/共101页特点：强度高b=300-400Mpa，塑性（12%）和韧性（k 30J/Cm2)好。石墨化退火周期长，40-70h,铸件成本高。适用于制造承受震动和冲击、形状复杂的薄壁小件。其实它并不能真的用于锻造第18页/共101页2023/4/3019型砂主要由原砂、粘土和水等组成，型砂应具备的性能：强度透气性耐
11、热性退让性（可塑性等）性能垮砂气孔粘砂裂纹等 性能不足将引起缺陷第19页/共101页 金属的液态成型工艺金属的液态成型工艺 砂型铸造：手工造型手工造型；机器造型；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、批量及各种合金铸造的生产，是生产大型铸件的唯一方法。第20页/共101页2023/4/3021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砂箱特征两箱造型三箱造型脱箱造型地坑造型等第21页/共101页铸造工艺图的绘制分型面的选择 铸型分型面是指铸型组
12、元间的接合面工艺参数的确定 浇注位置的确定第22页/共101页分型面的选择：指铸型组元间的接合面 应保证模样能顺利的从铸型中取出 应尽量减少分型面的数量 应尽量使分型面是一个平直的面 应使铸件的全部或大部分置入同一砂箱 应使铸件的全部或大部分置入下箱 应尽量使型芯和活块的数量减少 例如：铸件的最大截面处 第23页/共101页浇注位置的确定 铸件的重要加工面和受力面应朝下铸件上表面容易产生砂眼、气孔、夹渣等缺陷 铸件的大平面应朝下铸件的大平面在上，容易产生夹砂缺陷 铸件的大面积的薄壁部分应朝下防止铸件薄壁部分产生浇不足或冷隔缺陷 铸件中的厚大部位应朝上或侧放防止产生缩孔缺陷第24页/共101页收
13、缩率由于合金的线收缩，铸件冷却后的尺寸将比型腔尺寸略有缩小。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。为此制造模样时，多使用特别的收缩尺，如0.8%、1.0%、1.5%.各种比例收缩尺。第25页/共101页“结构斜度”为起模；设计图上画清晰。“拔模斜度”模样留；工艺设计想周细第26页/共101页铸造工艺图（浇注位置、分型面、加工余量、拔模斜度、型芯轮廓）。第27页/共101页铸造结构工艺性便于起模第28页/共101页结构应使工艺简化简化外形，分形少第29页/共101页凸肋设计避活块第30页/共101页内腔设计少用芯，安芯排气与清理，事先考虑想仔细第31页/共101页直分型防挖砂第
14、32页/共101页压力加工第33页/共101页塑性变形塑性变形：当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，即使外力停止作用，金属的变形并不消失。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。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（称为晶内变形）的综合效果晶粒间存在滑动和转动（称为晶间变形）。金属在常温下经过塑性变形后，内部组织将发生变化。晶粒沿着最大变形方向伸长晶格与晶粒均发生扭曲
15、，产生内应力晶粒间产生碎晶第34页/共101页l冷变形：变形温度在再结晶温度以下时，这种变形称为冷变形。l热变形：变形温度在再结晶温度以上时，变形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粒组织，而无任何加工硬化痕迹，这种变形称为热变形。冷变形与热变形相比，其优点是尺寸、形状精度高第35页/共101页l回复：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，使原子回复到平衡位置，晶粒残余应力大大减小，在晶粒大小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。T回=0.250.3T熔（k）l再结晶：当温度升高到该金属熔点的0.4倍时（T再=0.4T熔）(K
16、)，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粒重新生核、结晶，变为变形前晶格结构相同的新等轴晶粒。冷变形与热变形第36页/共101页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。l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。l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，才能改变其方向和形状。第37页/共101页轧制挤压（有哪4种？）拉拔锻造自由锻模锻板料冲压金属塑性
17、成型的基本生产方法第38页/共101页锻造主要分为：无模自由成型（也称为自由锻）模膛塑性成型（也称为模锻）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，自由锻是大型件唯一的锻造方法（1Kg300t）。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2040。第39页/共101页模膛的分类模膛模锻模膛制坯模膛预锻模膛终锻模膛拔长模膛滚压模膛弯曲模膛切断模膛预锻模膛a、预锻模膛的功用使坯料变形
18、到接近于锻件的形状和尺寸,减少终锻变形量,以保证终锻时获得成形饱满、无折叠、裂纹或其它缺陷的优质锻件。第40页/共101页v终锻模膛作用：是使坯料最后变形到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。终锻模膛的尺寸应比锻件尺寸放大一个收缩量。钢件收缩量取1.5%。沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力，促使金属充满模膛，同时容纳多余的金属。终锻后在孔内留下一薄层金属，称为冲孔连皮。不可以获得具有通孔的锻件。带有冲孔连皮及飞边的模锻件1-飞边；2-分模面；3-冲孔连皮4-锻件第41页/共101页模锻斜度及圆角半径内壁斜度 2 2应比外壁斜度1 1大一级内圆角半径R R是外
19、圆角半径r r的倍模锻斜度圆角半径模锻斜度：为了使锻件易于从模膛中取出，锻件与模膛侧壁接触部分需带一定斜度第42页/共101页余块、机械加工余量和锻造工差余块（敷料）：为了简化零件的形状和结构，便于锻造增加的一部分金属机械加工余量：为了保证机械加工最终所需的尺寸而允许保留的多余金属锻造工差：锻件名义上的允许变动量第43页/共101页金属压力加工生产中锻前加热易产生的缺陷金属与空气中氧气发生“氧化”反应。合金中的石墨和空气氧气反应产生“脱碳”现象。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“过热”。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
20、一现象称为“过烧”。第44页/共101页应力状态对金属材料塑性的影响拉应力：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，缺陷处易产生应力集中，使裂纹扩展，甚至达到破坏报废的程度。压应力：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。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。加工一种型材用拉拔要比挤压省力，但它的塑性反而不好。第45页/共101页液态模锻的工艺过程液态模锻工艺的主要特点
21、在成型过程中，液态金属在压力下完成结晶凝固。已凝固的金属在压力作用下，产生塑性变形，使制件外侧壁紧贴模壁，液态金属自始至终获得等静压。液态模锻对材料的选择范围很宽，不仅适用于铸造合金，而且还适用于变形合金。液态模锻是一种介于铸造和锻造之间的加工方法。第46页/共101页可锻性可锻性-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。可锻性的优劣是以金属的塑性和变形抗力来综合评定的。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。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）和加工条件（外因）。第47页/共101页薄板的冲压成型分 离 工 序：使坯
22、料的一部分与另一部分相互分离的工序。如落料、冲孔、切断、精冲等。变 形 工 序：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、翻边、胀型、旋压等。落料及冲孔（统称冲裁）落料是被分离的部分为成品，而周边是废料；冲孔是被分离的部分为废料，而周边是成品。第48页/共101页落料凹模和冲孔凸模尺寸v落料凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小的尺寸。v冲孔凸模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。第49页/共101页大批量生产图示垫圈，材料为低碳钢板，厚度为1.5mm，问需要哪两副模具？若双面间隙Z=0.2，试分别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。冲孔模：
23、凸=孔=100凹=凸+Z=100+0.2=100.2落料模：凹=落料=200凸=凹Z=2000.2=199.8第50页/共101页拉深变化过程拉深废品拉深过程及变形特点拉深过程如右图所示，其凸模和凹模有一定的圆角，其间隙一般稍大于板料厚度。拉深件的底部一般不变形，厚度基本不变。直壁厚度有所减小。拉深中常见的废品及防止措施从拉深过程中可以看到，拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。防止“拉裂”的措施是：圆筒形零件的拉深1-凸模；2-毛坯；3-凹模；4-工件第51页/共101页1.正确选择拉深系数拉深件直径d与坯料直径D的比值称为拉深系数，用
24、m表示，即m=d/D。拉深系数不小于0.50.8。坯料的塑性差取上限值，塑性好取下限值。如果拉深系数过小，不能一次拉深成形时，则可采用多次拉深工艺（上图所示）。第一次拉深系数m1=d1/D第二次拉深系数m2=d2/d1第几次拉深系数mn=dn/dn-1总的拉深系数m总=m1m2mn多次拉深时圆筒直径的变化第52页/共101页拉深时参数调整2.合理设计拉深模工作零件u凸凹模的圆角半径。材料为钢的拉深件，取r凹=10s，而r凸=(0.61)r凹。这两个圆角半径过小，产品容易拉裂。u凸凹模间隙。一般取Z=(1.11.2)s起皱拉深件3.注意润滑拉深过程中另一种常见缺陷是起皱。可采用设置压边圈的方法解
25、决（上图示），也可以通过增加毛坯的相对厚度（T/D）或拉深系数的途径来解决。有压边圈的拉深第53页/共101页弯曲弯曲是将坯料弯成一定的角度，一定的曲率形成一定形状零件的工序（右图示）。防止破裂，弯曲的最小半径应为rmin=(0.251)s。s为金属板料的厚度。材料塑性好，则弯曲半径可小些。弯曲过程1-板料；2-凸模；3-凹模第54页/共101页弯曲过程与坯料纤维方向垂直弯曲时还应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向垂直。回弹现象-由于弹性变形的恢复，坯料略微弹回一点，使被弯曲的角度增大。一般回弹角为010。第55页/共101页自由锻件的结构工艺性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
26、方便，降低设备的使用效率，应该进。第56页/共101页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。第57页/共101页v自由锻锻件上不应设计出加强筋、凸台、工字形截面或空间曲线。第58页/共101页v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，再用焊接或机械连接方式构成整体件。第59页/共101页焊接第60页/共101页焊接方法电弧焊电弧焊熔焊电渣焊电渣焊等离子弧焊电子束焊激光焊气体保护焊埋弧焊根据实现原子结合基本途径的不同，对熔焊分类。手弧焊第61页/共101页焊接方法电阻焊压力焊摩擦
27、焊超声波焊爆炸焊扩散焊高频焊钎焊及封粘软钎焊硬钎焊封接粘接第62页/共101页焊接接头的组织与性能 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，必然引起焊缝及附近区域金属的组织和性能发生变化。焊缝区在焊接接头横截面上测量的焊缝金属的区域。熔合区熔合线两侧有一个很窄的焊缝与热影响区的过渡区。热影响区-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（熔合区，过热区、正火区、部分相变区）。第63页/共101页熔合区熔合区成分不均，组织为粗大的过热组织或淬硬组织，是焊接接头中的最差的部位。在低碳钢焊接接头中，熔合区很窄，但因强度、塑性和韧性都下降，而且此处接头断面变
28、化，引起应力集中，在很大程度上决定焊接接头的性能。热影响区中的正火区，是组织和性能最好的区域。低碳钢焊接热影响区的组织变化低碳钢焊接热影响区的组织变化第64页/共101页金属材料的可焊性可焊性的概念 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接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。包括：工艺可焊性，使用可焊性。l估算钢材可焊性的方法l碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：钢的可焊性常用碳当量法来估算，它的数值越高，则可焊性差。第65页/共101页焊接电弧焊接电弧电弧是指两电极之间强烈
29、而持久的气体放电现象。电弧放电电压最低，电流最大，温度最高，发光最强。将电弧放电用作焊接热源，既安全，加热效率也高。电弧的三个区电弧的三个区 阴极区、阳极区和弧柱区焊接电弧的温度分布焊接电弧的温度分布 弧柱区阳极区阴极区第66页/共101页 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时，有两种接线方法：直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）；直流负接：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）直流正接和反接接法直流正接和反接接法第67页/共101页手工电弧焊焊条药皮在焊接过程中的作用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，
30、提高焊缝性能；还可以减少散热，提高生产率，防止强光辐射；提高电弧燃烧的稳定性。第68页/共101页 按照熔渣化学性质不同，焊条可分为酸性药皮与碱性药皮:酸性药皮工艺性好，而碱性药皮工艺性差。碱性药皮中有益元素多，能使焊接接头力学性能提高。碱性药皮中因不含有机物，也称低氢型药皮。可以提高焊缝金属的抗裂性。碱性药皮氧化性强，对锈、油、水的敏感性大，易产生飞溅和CO气孔。碱性药皮在高温下，易生成较多的有毒物质（HF等），因而应注意通风。第69页/共101页v焊件焊后的变形形式主要有：尺寸收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形、波浪变形等。焊接变形的常见形式焊接变形的常见形式v产生原因：焊缝横向和纵向的收缩
31、、焊缝截面形状不产生原因：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合对称、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。理、薄板在厚度方向丧失稳定性。第70页/共101页焊缝对称布置采用反变形方法焊缝对称布置焊缝对称布置对称焊接方法对称焊接方法Y Y形坡口对焊接的反变形法形坡口对焊接的反变形法焊接变形的防止和消除第71页/共101页埋弧焊的应用 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，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第72页/共101页二氧化碳焊 以C
32、O2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。CO2气体 CO2气体密度大，高温体积膨胀大，保护效果好。但CO2在高温下易分解为CO和O，导致合金元素的氧化，熔池金属的飞溅和CO气孔。焊接用CO2纯度要大于99.8%。不适宜于易氧化的有色金属和合金钢的焊接。第73页/共101页摩擦焊摩擦焊的工艺过程原理 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，完成焊接的一种压焊方法。2.摩擦焊具有以下优点：（1）接头的焊接质量好、稳定，其废品率是闪光对焊的1%左右。（2）适于焊接异种钢和异种金属，如碳素结构钢-高速钢、铜-不锈钢、铝-铜、铝-钢等
33、。摩擦焊工艺过程摩擦焊工艺过程1-1-工件工件1 1；2-2-工件工件2 2；3-3-旋转夹头；旋转夹头；4-4-移动夹头；移动夹头；n-n-工件转速；工件转速；p-p-轴向压力；轴向压力；-工件工件1 1旋转；旋转；-工件工件2 2向工件向工件1 1移动；移动；-摩擦加热过程；摩擦加热过程；-工件工件1 1停止旋转、工件停止旋转、工件2 2向工件向工件1 1顶顶第74页/共101页等离子弧焊接 1530A以下的熔入型等离子弧焊接通常称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 等离子弧切割通常采用氮和压缩空气作离子气，将切口金属熔化
34、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。等离子弧切割低碳钢的厚度为0.6 80 mm。第75页/共101页焊缝的布置焊缝分散布置的设计焊缝分散布置的设计焊缝对称布置的设计焊缝对称布置的设计焊缝避开最大应力集中位置的设计焊缝避开最大应力集中位置的设计焊缝远离机械加工表面的的设计焊缝远离机械加工表面的的设计第76页/共101页焊缝的布置焊缝位置便于手弧焊的设计焊缝位置便于手弧焊的设计便于自动焊的设计便于自动焊的设计便于点焊及缝隙焊的设计便于点焊及缝隙焊的设计第77页/共101页接头工艺设计接头形
35、式的设计1.1.对接接头 2.2.搭接接头3.3.角接接头 4.T4.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。第78页/共101页金属材料的可焊性可焊性的概念 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接工艺条件下，表现出“好焊”和“不好焊”的差别。包括：工艺可焊性，使用可焊性。l估算钢材可焊性的方法l碳当量法：碳钢及低合金结构钢的碳当量经验公式为：第79页/共101页思考题从减少焊接应力考虑，拼焊如题图所
36、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。第80页/共101页先分别将、焊在一起，和焊在一起，和焊在一起；然后再将、和、焊在、板上。这样安排焊接顺序的优点：容易防止和减少焊接变形；出现变形后易矫正；操作方便；易于实现自动化焊接。第81页/共101页共5条焊缝：2端封头2条，罐身3条埋弧焊罐身2截罐身整体2边的封头第82页/共101页切削加工第83页/共101页切削运动 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切削运动。它包括主运动和进给运动。主运动 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；进给运动 是指在切削加工中，对工件的多余材料不断去除的工作运
37、动。第84页/共101页注释：注释：）主运动可以是旋转运动，也可以是往复运动；）主运动可以是工件来实现（车外圆）；主运动也可以是刀具来实现（切断、刨、铣加工）主运动只有一个，进给运动可以一个以上。机床机床名称名称主运动主运动进给运动进给运动机床机床名称名称主运动主运动进给运动进给运动卧式卧式车床车床工件旋工件旋转转车刀纵向、横向、斜向直车刀纵向、横向、斜向直线运动线运动龙门龙门刨床刨床工件往工件往复移动复移动刨刀横向、垂直、斜向间刨刀横向、垂直、斜向间歇移动歇移动钻床钻床钻头旋钻头旋转运动转运动钻头轴向移动钻头轴向移动外圆外圆磨床磨床砂轮高砂轮高速旋转速旋转工件转动，同时工件往复工件转动，同时
38、工件往复移动，砂轮横向移动移动，砂轮横向移动卧铣卧铣立铣立铣铣刀旋铣刀旋转运动转运动工件纵向、横向移动（有工件纵向、横向移动（有时也做垂直方向移动）时也做垂直方向移动）内圆内圆磨床磨床砂轮高砂轮高速旋转速旋转工件转动，同时工件往复工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动移动，砂轮横向移动牛头牛头刨床刨床刨刀往刨刀往复运动复运动工件横向间歇移动或刨刀工件横向间歇移动或刨刀垂直斜向间歇移动垂直斜向间歇移动平面平面磨床磨床砂轮高砂轮高速旋转速旋转工件往复移动，砂轮横向、工件往复移动，砂轮横向、垂直方向移动垂直方向移动第85页/共101页刀具切削部位材料应具备的基本性能：高的硬度耐磨性足够的强度和韧性
39、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刀具材料第86页/共101页切削用量切削用量.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：速度为其最大线速度：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进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待加工表面到已加工表面间的垂直距离；（车外圆）面间的垂直距离；（车
40、外圆）ap=(dw-dm)2 切削的种类切削的种类3种：种：带状/节状/蹦碎产生条件？第87页/共101页积屑瘤对切削加工的影响 a.有利方面：有利方面：保保护护刀刀具具：由由于于积积屑屑瘤瘤是是金金属属材材料料经经过过剧剧烈烈的的塑塑性性变变形形而而形形成成的的，故故其其硬硬度度很很高高，可可代代替替切切削削刃刃进进行切屑，行切屑，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，使刀具的实由于积屑瘤的存在，使刀具的实际工作前角增大，际工作前角增大，可可减小切削变形和切削力，使切减小切削变形和切削力，使切削轻快削轻快。第88页/共101页b.不利方面：不利方面：影影响
41、响工工件件尺尺寸寸精精度度：由由于于积积屑屑瘤瘤极极不不稳稳定定，时时大大时时小，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。此此外外积积屑屑瘤瘤的的顶顶端端突突出出于于切切削削刃刃之之外外，使使实实际际的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。影影响响工工件件表表面面粗粗造造度度：积积屑屑瘤瘤破破裂裂后后若若被被切切屑屑带带走走，会划伤表面，加快刀具磨损；会划伤表面，加快刀具磨损；若若嵌嵌附附在在工工件件已已加加工工表表面面上上，会会形形成成硬硬点点和和毛毛刺刺，时工件表面粗造度值增大。时工件表面粗造度值增大。
42、第89页/共101页 切削热的来源：切削热的来源：切切屑屑层层的的金金属属发发生生弹弹性性变变形形、塑塑性性变变形形而而产产生生大大量的热；量的热；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；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确定切削用量选择合适的刀具材料等。切削热的来源切削热的来源第90页/共101页初初期期磨磨损损阶阶段段：刃刃磨磨后后的的刀刀具具起起前前、后后刀刀面面上上的的高高低低不不平平，受受到到切切屑屑的的冲冲击击和和摩摩擦擦时时，将将“凸凸峰峰”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。正正常常磨磨损损阶阶段段：经
43、经过过初初期期磨磨损损后后，刀刀具具上上的的高高低低不平已被磨去，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。急急剧剧磨磨损损阶阶段段：经经正正常常磨磨损损阶阶段段后后，切切削削刃刃变变钝钝，刀刀具具与与工工件件之之间间的的摩摩擦擦变变大大，切切削削力力增增大大，切切削削温温度上升，磨损加剧，刀具失去正常的切削能力。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：第91页/共101页工件基准的概念：基准就是根据的意识。零件设计与制造中，需以一些指定的点、线或面作为根据，来确定其他点、线或面的位置，这些作为根据的点、线或面称为基准。工件的基准：z设计基准：在设计零
44、件图时，用以标注尺寸和各表面相互位置时所依据的点、线或面设计基准。z工艺基准：零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面称为工艺基准。工件的基准第92页/共101页外圆表面的车削车削加工的工艺范围粗车(coarse turning)IT 10-IT13IT 10-IT13 Ra a 6.3-12.5 6.3-12.5mm半精车(semi-extractive turning)IT 9-IT10IT 9-IT10 Ra a 3.2-3.2-6.36.3mm精车(extractive turning)IT 7-IT8IT 7-IT8 Ra a 0.8-3.2 0.8-3.2mm精细车(fine tu
45、rning)IT 6-IT7IT 6-IT7 Ra a 0.2-0.8 0.2-0.8mm外圆表面车削加工设备及工艺特点生产率高应用广泛加工材料范围较广有色金属零件的精加工宜采用车削 车削外圆时工件的装夹特点装夹方便快捷易于保证位置精度第93页/共101页中心磨纵向进给横向进给切入磨法，工件不作纵向移动，切入磨法，工件不作纵向移动，而由砂轮以慢速作连续的横向进而由砂轮以慢速作连续的横向进给，直至磨去全部磨削余量。给，直至磨去全部磨削余量。砂轮高速旋转为主运动，工件旋转并和磨床工作台一起的往复直线运动分别为圆周进给和纵向进给；每当工件一次往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给。特别适用于单件、小
46、批量生产及精密，特别是细长轴的磨削第94页/共101页钻削钻孔利用钻头在实体材料上加工内孔的工艺方法。1)钻头切削部分的组成2)钻孔的工艺特点:v刀具简单v钻头刚性较差,容易引偏v排屑困难v切削热不易传散 如用标准麻花钻不加切削液钻钢材时，工件吸收的热量约为52%，钻头约为14.5%，切屑约占28%，介质约占5%左右。3)钻孔工艺的应用v低精度孔的最终加工v只能保证单个孔的精度v高精度孔的粗加工 第95页/共101页镗孔1)车床镗孔2)镗床镗孔对于直径较大的孔（一般D80100mm）、内成形面或孔内环槽等，镗削是唯一合适的加工方法。第96页/共101页砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦
47、砂轮的磨削过程，实际上就是切削、刻划和滑擦三种作用的综合三种作用的综合磨粒在高速、高压和高温作用下，将逐渐磨损磨粒在高速、高压和高温作用下，将逐渐磨损而变得圆钝而变得圆钝切削能力下降切削能力下降作用磨粒上的力不断增加作用磨粒上的力不断增加 磨粒破碎磨粒破碎新的较锋利的棱角新的较锋利的棱角自锐性：砂轮的这种自行推陈出新、保持自身锋自锐性：砂轮的这种自行推陈出新、保持自身锋锐的性能锐的性能切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞切屑和碎磨粒会把砂轮堵塞砂轮失去外形精度砂轮失去外形精度砂轮磨削一段时间后需要对砂轮进行修整砂轮磨削一段时间后需要对砂轮进行修整 第97页/共101页减少换刀次数和内孔沟槽的加工减少换刀次
48、数和内孔沟槽的加工改进前改进后统一零件形状同类结构参数尽量统一改进前：加工退刀槽、过渡圆弧、锥面和键槽时需要多把刀具，并增加了换刀和对刀次数。改进后：即可减少刀具的种类，又可节省换刀和对刀等的辅助时间。第98页/共101页留有足够的退刀槽、空刀槽和越程槽越程槽足够宽退刀槽改进前改进后磨削退刀槽的结构磨削退刀槽的结构磨孔的越程槽 为了避免刀具或砂为了避免刀具或砂轮与工件的某个部分轮与工件的某个部分相碰，有时要留出相碰，有时要留出退刀槽、空刀槽和越程槽等。刨刨削削零零件件结结构构工工艺艺性性改进前改进后避免砂轮与工件相碰 第99页/共101页铣铣削零件结构工艺性改进前改进后改进前改进后键槽同向，减少二次装夹定位 加工面在同一高度上 减少走刀次数减少走刀次数第100页/共101页感谢您的观看。第101页/共101页