機(jī)械制造工藝課件

機(jī)械制造工藝制造金屬機(jī)件的基本工藝方法有鑄造、壓力加工、焊接、切削加工和熱處理。在機(jī)械制造過程中，通常是先用鑄造、壓力加工或焊接等方法制成毛坯，再進(jìn)行切削加工，然后得到所需的零件。當(dāng)然，鑄造、壓力加工或焊接等工藝方法也可以直接生產(chǎn)零部件。此外，為了改善零件的某些性能，常要經(jīng)過熱處理或其他處理，最后將制成的零件加以裝配、調(diào)試，合格后始成為機(jī)器。一、鑄造1、鑄造概述把熔化的金屬液澆注到具有和零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其凝固、冷卻后，獲得毛坯（或零件）的方法稱為鑄造。鑄型是根據(jù)所設(shè)計(jì)的零件形狀用造型材料制成的。鑄型可以用砂型，也可用金屬型。砂型主要用于鑄鐵、鑄鋼，而金屬型主要用于有色金屬鑄造?！?.2機(jī)械制造工藝砂型主要用于鑄鐵、鑄鋼，而金屬型主要用于有色金屬鑄造。砂型鑄造生產(chǎn)主要的工序?yàn)槟Ｐ图庸?、配砂、造型、造芯、合箱、熔化、澆注、落砂、清理和檢驗(yàn)?！?.2機(jī)械制造工藝2、鑄造生產(chǎn)主要特點(diǎn)：（1）可獲得形狀復(fù)雜的金屬制件。（2）適應(yīng)性廣。（3）鑄件成本低。（4）鑄件余量小，節(jié)省材料。二、壓力加工1、概述壓力加工是使金屬坯料在外力作用下發(fā)生塑性變形，以獲得所需形狀、尺寸及機(jī)械性能的毛坯或零件的方法。因此，只有具備一定塑性的金屬才能進(jìn)行壓力加工。鋼和大多數(shù)有色金屬及其合金都具有不同程度的塑性，都可以進(jìn)行壓力加工。金屬壓力加工的方式有軋制、拉絲、擠壓、自由鍛造、模型鍛造、薄板沖壓等?！?.2機(jī)械制造工藝軋制拉絲擠壓自由鍛造模型鍛造薄板沖壓§3.2機(jī)械制造工藝(1)軋制使金屬坯料通過一對(duì)回轉(zhuǎn)軋輥之間的空隙而受到壓延的加工方法。軋制是獲得型材、板材、管材等金屬原材料的主要方法。如冶煉后鑄成的鋼錠絕大部分都要通過軋鋼機(jī)制成型鋼（如圓鋼、方鋼、角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼軌等，鋼板及鋼管等原材料供應(yīng)生產(chǎn)部門使用。(2)拉絲：將金屬坯料拉過拉絲模的?？滓钥s小其截面的過程。拉絲是生產(chǎn)金屬絲的唯一方法。它可拉制直徑僅0.02mm的金屬絲，還可拉制薄壁管，并借助冷拉以提高軋制型材和管材的精度。(3)擠壓把放在容器內(nèi)的金屬坯料從模孔內(nèi)擠出而變形的過程。擠壓是生產(chǎn)有色金屬型材及管子的主要方法。(4)自由鍛造使金屬坯料在上下砧之間受到?jīng)_擊或壓力而變形的過程。(5)模型鍛造使金屬坯料在鍛模模膛內(nèi)受到?jīng)_擊或壓力而變形的過程。(6)薄板沖壓（冷沖壓）使薄板材料在沖模間受到?jīng)_壓而分離或變形的過程。2、壓力加工的特點(diǎn)壓力加工的特點(diǎn)是能夠提高制件的機(jī)械性能并具有較高的生產(chǎn)效率（自由鍛造除外）?！?.2機(jī)械制造工藝三、焊接1、焊接概述焊接是對(duì)兩塊分離的金屬材料，進(jìn)行局部加熱或者加壓，依靠它們之間的原子結(jié)合力，而把兩塊金屬連接成為一個(gè)整體的方法。焊接常用于制造金屬結(jié)構(gòu)或機(jī)器零件。非金屬材料如塑料、玻璃、陶瓷等也可以焊接。焊接作為機(jī)械加工的一種主要方法，在設(shè)備制造及工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著無可替代的重要作用。2、焊接的特點(diǎn)（1）省材料與工時(shí)。與其它連接方式相比，所需配件少，工序短。（2）能化大為小，拼小成大。（3）由于接頭金屬的原子組成了新的結(jié)晶，連接質(zhì)量好。§3.2機(jī)械制造工藝3、焊接的方法焊接的方法很多，基本上可分為三大類，即熔化焊、壓力焊和釬焊。熔化焊它的特點(diǎn)是兩塊金屬的接頭處，必須加熱至熔化狀態(tài)，冷凝后彼此焊接起來。電弧焊、氧-乙炔氣焊等都是熔化焊。壓力焊它的特點(diǎn)是兩塊金屬的接頭處，不論是加熱或不加熱，都要加壓并在壓力作用下，彼此焊接起來的。電阻焊就是壓力焊中的一種焊接方法。釬焊它的特點(diǎn)是將兩塊金屬加熱而不熔化，只有填充在接頭間的釬料熔化（因其熔點(diǎn)比被焊金屬低），待釬料凝固后，即把兩塊金屬彼此連接起來。下面介紹幾種常用的焊接方法§3.2機(jī)械制造工藝(1)手工電弧焊手工電弧焊（簡稱手弧焊）是利用電弧產(chǎn)生的熱量來熔化母材和焊條的一種手工操作的焊接方法。手弧焊的焊接過程。焊接時(shí)以電弧作為熱源，電弧的溫度可達(dá)6000°K以上，它產(chǎn)生的熱量與焊接電流成正比?！?.2機(jī)械制造工藝(2)埋弧自動(dòng)焊埋弧自動(dòng)焊如圖所示。圖中顆粒狀的焊劑由焊劑漏斗中落下，蓋在待焊的接縫上。盤卷在焊絲盤上的焊絲，靠機(jī)頭內(nèi)的送絲機(jī)構(gòu)，被送入焊劑內(nèi)，當(dāng)觸及焊件時(shí)電弧即自動(dòng)引燃。此時(shí)，電弧在焊劑膜包圍下繼續(xù)燃燒，電弧的熱量得以充分利用。隨著焊件與焊絲的熔化，焊接小車一面沿著焊件的待焊接縫均勻移動(dòng)，一面將焊絲繼續(xù)不斷地向焊接區(qū)送進(jìn)，直至形成焊縫?！?.2機(jī)械制造工藝(3)氣焊和氣割氣焊是利用氣體火焰來熔化母材和填充金屬的一種焊接方法。氣焊通常使用的氣體是乙炔（可燃?xì)怏w）和氧氣（助燃?xì)怏w），并使用不帶涂料的焊絲作為填充金屬。氣焊示意圖氣焊設(shè)備圖§3.2機(jī)械制造工藝割炬氣割過程氧氣切割（簡稱氣割）是根據(jù)某些金屬（如鐵）在氧氣流中能夠劇烈氧化（即燃燒）的原理，利用割炬來進(jìn)行切割的。氣割時(shí)割炬代替焊炬，其余設(shè)備與氣焊相同?！?.2機(jī)械制造工藝對(duì)焊縫焊點(diǎn)焊電阻焊的基本型式(4)電阻焊電阻焊（又稱接觸焊）是利用電流通過焊件的接觸面時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后斷電同時(shí)施加壓力進(jìn)行焊接的一種焊接方法。電阻焊的基本型式有對(duì)焊、點(diǎn)焊和縫焊三種?！?.2機(jī)械制造工藝CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備示意圖(5)CO2氣體保護(hù)焊CO2氣體保護(hù)焊是用CO2氣體代替焊劑來保護(hù)電弧、熔池及焊縫的焊接方法。主要適用于低碳鋼和普通低合金鋼的焊接。一般用直流電源反接法焊接（工件接負(fù)極，焊條接正極）。其設(shè)備主要由焊接電源、焊炬、送絲機(jī)構(gòu)和供氣系統(tǒng)等部分組成，如圖3.64所示?！?.2機(jī)械制造工藝四、金屬切削加工金屬切削加工是利用刀具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從毛坯上切去多余的金屬層，從而獲得幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的機(jī)器零件的加工方法。金屬切削加工分為鉗工和機(jī)械加工兩部分。鉗工是工人手持工具進(jìn)行切削加工。由于鉗工操作靈活方便，所以在裝配、修理以及新產(chǎn)品研制中廣泛應(yīng)用。機(jī)械加工則是工人操作機(jī)床來完成切削加工的，主要方式有車削、鉆削、刨削、銑(xi)削和磨削等。目前除了少數(shù)零件可以采用精密鑄造和精密鍛造的方法直接得到外，絕大多數(shù)的零件還需要通過機(jī)械加工的方法來獲得。因此，機(jī)械加工是機(jī)器制造的重要手段，作為基本的加工方法仍保持著重要的地位。1、車削加工車削加工是切削加工的主要方式之一。車削時(shí)，工件的轉(zhuǎn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，刀具的移動(dòng)是進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。車床能廣泛地加工出各種旋轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形面以及各種螺紋等。車削加工§3.2機(jī)械制造工藝2、鉆削加工在鉆床上可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲、鉆錐坑以及修刮端面等等。鉆削時(shí)，刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng)，刀具沿本身軸線的移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。鉆孔用的刀具主要是麻花鉆頭。麻花鉆的前端為切削部分，有兩個(gè)對(duì)稱的主切削刃，兩刃之間的夾角通常為2φ=116°~118°，稱為頂角。鉆頭頂部有橫刃，即兩后面的交線，它的存在使鉆削時(shí)的軸向力增加。所以大直徑的鉆頭常采取修磨橫刃的辦法，縮短橫刃。導(dǎo)向部分上有兩條刃帶和螺旋槽，刃帶的作用是引導(dǎo)鉆頭，螺旋槽的作用是向孔外排屑。鉆削加工§3.2機(jī)械制造工藝麻花鉆麻花鉆的切削部分§3.2機(jī)械制造工藝3、刨削加工在刨床上用刨刀加工工件叫做刨削。刨床主要用來加工平面（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?！?.2機(jī)械制造工藝在牛頭刨床上加工水平面時(shí)，刀具的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)，工件的間歇移動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。牛頭刨床的切削用量是指切削時(shí)采用的切削深度t、給量s和切削速度v切削。刨削時(shí)由于一般只用一把刀具切削，返回行程又不工作，切削速度又較低，所以刨削的生產(chǎn)率較低。但對(duì)于加工狹而長的表面生產(chǎn)率較高。同時(shí)由于刨削刀具簡單，加工調(diào)整靈活，故在單件生產(chǎn)及修配工作中，較廣泛應(yīng)用。牛頭刨床的切削用量§3.2機(jī)械制造工藝4、銑削加工銑削是一種高生產(chǎn)率的平面加工方法。銑削時(shí)，刀具的旋轉(zhuǎn)是主運(yùn)動(dòng)，工件作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。銑刀是一種多齒刀具。銑削時(shí)，有幾個(gè)齒同時(shí)進(jìn)行切削，而每一個(gè)刀齒的切削又是間歇性的，散熱條件較好，刀具耐用度很高，因此可提高切削速度。和刨削相比，銑削有較高的生產(chǎn)率。在成批量生產(chǎn)中，除了狹長的表面外，銑削幾乎能代替刨削，成為平面、溝槽和成形表面加工的主要方式。見圖示§3.2機(jī)械制造工藝銑削加工§3.2機(jī)械制造工藝銑平面銑平面可用圓柱形銑刀在臥式銑床上加工，也可以用端銑刀在立式銑床上銑削。首先，端銑刀有很多刀齒同時(shí)切削，每個(gè)刀齒所受的力較小，切削平穩(wěn)。其次端銑刀直接安裝在主軸上，剛性好，振動(dòng)小，便于鋃硬質(zhì)合金刀片，可用較大的切削用量進(jìn)行高速切削，從而能獲得很高的生產(chǎn)率。因此，除了某些工件因形狀限制不能用端銑刀加工，或者用圓柱形銑刀在臥式銑床上銑削組合平面以外，端銑已成為平面加工的主要方式。銑平面可用圓柱形銑刀在臥式銑床上加工，也可以用端銑刀在立式銑床上銑削。首先，端銑刀有很多刀齒同時(shí)切削，每個(gè)刀齒所受的力較小，切削平穩(wěn)。其次端銑刀直接安裝在主軸上，剛性好，振動(dòng)小，便于鋃硬質(zhì)合金刀片，可用較大的切削用量進(jìn)行高速切削，從而能獲得很高的生產(chǎn)率。因此，除了某些工件因形狀限制不能用端銑刀加工，或者用圓柱形銑刀在臥式銑床上銑削組合平面以外，端銑已成為平面加工的主要方式。§3.2機(jī)械制造工藝銑溝槽銑溝槽時(shí)，可以根據(jù)溝槽的形狀，分別在臥式銑床或立式銑床上用相應(yīng)的溝槽銑刀加工?！?.2機(jī)械制造工藝5、磨削加工磨削就是用砂輪對(duì)工件表面進(jìn)行切削加工，是機(jī)器零件精密加工的主要方法之一。磨削用的砂輪是由許多細(xì)小而且極硬的磨粒用結(jié)合劑粘接而成的。在砂輪的高速旋轉(zhuǎn)下，切入工件表面。所以磨削的實(shí)質(zhì)是一種多刀多刃的超高速切削過程。在磨削過程中，產(chǎn)生大量的切削熱，其溫度可達(dá)1000℃以上。同時(shí)，劇熱的磨屑在空氣中發(fā)生氧化作用，產(chǎn)生火花。因此，為了減少摩擦和散熱，降低磨削溫度，在磨削時(shí)需使用大量的冷卻液。由于砂輪磨粒的硬度極高，因此磨削不僅可以加工一般的金屬材料，如碳鋼、鑄鐵及一些有色金屬，而且還可以加工硬度很高的材料，如淬火鋼、各種切削刀具，以及硬質(zhì)合金等。磨削加工可以達(dá)到高的精度和小的表面粗糙度。這是磨削加工的又一個(gè)顯著特點(diǎn)。磨削主要用于零件的內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面及成形表面（如花鍵、螺紋、齒輪等）的精加工，以獲得較高的尺寸精度和很小的表面粗糙度?！?.2機(jī)械制造工藝磨削加工原理§3.2機(jī)械制造工藝磨削加工方式§3.2機(jī)械制造工藝6、齒輪齒形加工用切削加工的方法加工齒輪齒形，若按加工原理的不同，可以分為如下兩大類：成形法（也稱仿形法）：用與被切齒輪齒間形狀相符的成形刀具，直接切出齒形的加工方法，如銑齒、成形法磨齒等。展成法（也稱范成法或包絡(luò)法）：利用齒輪刀具與被切齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)（或稱展成運(yùn)動(dòng)）切出齒形的加工方法，如插齒、滾齒、剃齒和展成法磨齒等。（1）銑齒銑齒就是利用成形齒輪銑刀，在萬能銑床上加工齒輪齒形的方法。加工時(shí)，工件安裝在分度頭上，用盤形齒輪銑刀（模數(shù)m＜10~16時(shí)）或指形齒輪銑刀（一般m＞10），對(duì)齒輪的齒間進(jìn)行銑削。當(dāng)加工完一個(gè)齒間后，進(jìn)行分度，再銑下一個(gè)齒間?！?.2機(jī)械制造工藝§3.2機(jī)械制造工藝（2）插齒和滾齒插齒和滾齒雖都屬于展成法加工，但是，由于它們所用的刀具和機(jī)床不同，其具體加工原理、切削運(yùn)動(dòng)、特點(diǎn)和應(yīng)用也不相同。①插齒原理及運(yùn)動(dòng)插齒就是用插齒刀在插齒機(jī)上加工齒輪的輪齒，它是按一對(duì)圓柱齒輪相嚙合的原理進(jìn)行加工的。如圖，相嚙合的一對(duì)圓柱齒輪，若其中一個(gè)是工件（齒輪坯），另一個(gè)用高速鋼制造，并在輪齒上磨出前角和后角，形成切削刃（一個(gè)頂刃和兩個(gè)側(cè)刃），再加上必要的切削運(yùn)動(dòng)，即可在工件上切出輪齒來。后者就是齒輪形的插齒刀。②滾齒原理及運(yùn)動(dòng)從機(jī)械原理得知，蝸桿