機械制造基礎 復習一08.9.ppt

1、1.鑄件的溫度場,在合金凝固和冷卻的某瞬間，鑄件橫斷面上的溫度分布曲線。 、為等溫線。,2.鑄件的凝固區(qū) 凝固區(qū)S對鑄件質量影響較大。 合金的結晶溫度 溫度梯度,一、鑄件的凝固,題一、金屬的液態(tài)成型基礎（5分）P.2,(1)逐層凝固,(2)糊狀凝固,(3)中間凝固大多數(shù)合金的凝固方式,液,3.鑄件的凝固方式,使合金具有具有良好的充型能力和補縮條件。,凝固層將固相區(qū)與金屬液分開，充型能力和補縮條件變差,調整凝固方式的措施 ：,（1）選擇傾向于逐層凝固的合金,合金的結晶溫度范圍越小，凝固區(qū)域越窄，越趨向于逐層凝固?；诣T鐵、 硅鋁合金等為逐層凝固，高碳鋼為糊狀凝固。,（2）加大溫度梯度,在合金結晶溫

2、度范圍已定的前提下，凝固區(qū)的寬窄取決于鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。若鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，則其凝固區(qū)相應由寬變窄。 如采用金屬型鑄造等。,一、鑄件壁厚的設計,1 合理設計鑄件壁厚,1）鑄件的最小壁厚,題二、砂型鑄件的結構工藝性（2分）共15分 P.24,2）鑄件的臨界壁厚,在最小壁厚和臨界壁厚之間就是適宜的鑄件壁厚。,在砂型鑄造條件下，臨界壁厚3最小壁厚,3）鑄件截面形狀,在一定鑄造工藝條件下，所能澆注出的鑄件最小壁厚。,2 鑄件壁厚應均勻、避免厚大截面,二、鑄件壁的連接,1 鑄件的結構圓角,2 避免銳角連接,3 厚壁與薄壁間的聯(lián)接要逐步過渡,4 減緩筋、輻收縮的阻礙,三、鑄件外形的設計

3、,1 避免外部側凹、凸起；,2 分型面應盡量為平直面；,上,中,中,下,上,下,3 凸臺、筋條的設計應便于起模。,四、鑄件內(nèi)腔的設計,1 應盡量減少型芯的數(shù)量，避免不必要的型芯。,芯撐,2 便于型芯的固定、排氣和清理。,五、鑄件結構設計應考慮的其它問題,1 鑄造方法,2 組合鑄件的設計,四、自由鍛件結構工藝性,1. 避免斜面和錐度,2. 避免曲面相交,3. 避免加強筋和凸臺,4. 采用組合工藝,題二、鍛件的結構工藝性（2分） P.92/101,（五）模鍛件結構工藝性,1. 易于從鍛模中取出鍛件；,2. 零件的外形應力求簡單、對稱、平直；,3. 避免薄壁、高筋、凸起等結構；,4. 避免設計深孔、

4、多孔結構；,5. 采用鍛焊組合工藝。,二、胎模鍛造,利用自由鍛設備在活動模具上生產(chǎn)模鍛件的方法。,1. 扣模,2. 筒模,3. 合模,1. 沖壓方法對結構工藝性的要求,1）對沖裁件的要求, 沖裁件的形狀應力求簡單、對稱，有利于材料的合理利用；, 應避免細長槽和細長臂結構；,題二、沖壓件的結構工藝性（4分）P.109, 沖裁件的內(nèi)外轉角處，應盡量避免尖角。,沖裁件最小圓角半徑, 沖裁件孔的尺寸,2）對彎曲件的要求, 彎曲件的形狀應力求簡單、對稱，并考慮材料纖維方向；, 彎曲半徑不能小于材料允許的最小彎曲半徑；, 彎曲高度H2t。, 帶孔件的彎曲：,3）對拉深件的要求, 彎曲件的形狀應力求簡單、對

5、稱，并不宜太高；, 拉深件的圓角半徑應滿足：rdt、R 2t；,2. 改進結構可簡化工藝及節(jié)省材料,1）采用沖焊結構,2）采用沖口工藝,3）盡量簡化沖壓件的結構,1 焊接結構材料的選擇,1. 優(yōu)先選用低碳鋼和低強度低合金鋼；,2. 對于重要件應有先選用鎮(zhèn)靜鋼；,3. 盡量選用同一牌號的材料；,4. 材料的厚度最好相等；,5. 盡量選用型材。,2 焊接方法的選擇,焊接方法的選擇應充分考慮材料的焊接性、焊 件厚度、焊縫長短、生產(chǎn)批量及焊接質量等因素。,題二、焊接件的結構工藝性（1分）P.184,3 接頭工藝設計,一、接頭形式的設計,1.對接接頭,2.搭接接頭,3.角接接頭,4. T字接接頭,對接接

6、頭, 接頭受力簡單、均勻，應力集中較小， 強度較高，優(yōu)先選用,搭接接頭, 接頭強度好。但受力復雜，應力集中嚴重， 易產(chǎn)生焊接缺陷。,二、坡口形式的設計,不同厚度的工件焊接時：,三、焊縫的布置,1. 焊縫應避免密集交叉,2. 焊縫應對稱分布,3. 焊縫應避開應力集中處和最大應力處,4. 焊縫應遠離機械加工表面,5. 焊縫的布置應便于焊接操作,4.零件的結構工藝性的幾方面要求: 1）加工表面的幾何形狀應盡量簡單,盡可能布置在同一平面上或同一軸線上。 2）由相互位置精度要求的表面，最好能在一次安裝中加工出來。 3）盡可能減少加工表面的數(shù)量和面積，合理地規(guī)定零件的精度和表面粗糙度，以利于減少切削加工量

7、。,題二、切削加工、裝配結構工藝性（6分）P.130,4）應力求零件的某些結構尺寸標準化，以便 于采用標準刀具和通用量具，降低生產(chǎn)成本。 5）零件應便于安裝，定位準確，夾緊可靠； 便于加工，易于測量；便于裝配和拆卸。 6）零件結構應與先進的加工工藝方法相適應。 7）零件應具有足夠的剛性，能承受切削力和 夾緊力，以便于提高切削用量，提高生產(chǎn)率。,3結構工藝性是相對概念 隨著科學技術的進步，新材料、新設備、新工 藝的應用，產(chǎn)品結構工藝性好壞的概念也在變 化，如過去認為工藝性差的零件結構，現(xiàn)在在數(shù) 控機床和加工中心上已不難加工。,1）分模面的選擇,分模面應選在鍛件的最大截面處；,分模面的選擇應使模膛

8、淺而對稱；,分模面的選擇應使鍛件上所加敷料最少；,分模面應最好是平直面。,題三1.確定錘上模鍛的分模面（5分）共15分P.97,（二）變形工序,使坯料的一部分相對一部分產(chǎn)生位移而不被破壞的工序。,（拉深、彎曲、翻邊、成形等）,題三2.確定沖壓變形工藝（5分）共15分 p.120,1 . 拉深,使坯料在凸模的作用下壓入凹模， 獲得空心體零件的沖壓工序。,1）拉深變形過程,2）拉深廢品, 拉裂（拉穿）, 起皺,3）拉深模設計及工藝特點, 凸凹模的工作部分必須具有一定的圓角；,r凹=10t r凸=（0.6-1）r凹, 凸凹模間隙要合理,Z =（1.1-1.2）t,Z 單邊間隙, 控制拉深系數(shù)（m）,

9、m = d/D =（0.5-0.8）,D=100,d=20；h=42,d1=55,d2=32,32/55=0.58,d3=20,20/32=0.628, 設置壓邊圈, 涂潤滑油,2. 彎曲,將平直板料彎成一定的 角度或圓弧的工序。,1）彎曲的變形特點, 變形區(qū)域主要在圓角部位；, 外層金屬受拉應力，內(nèi)層金屬受壓應力。,2）彎曲缺陷,彎裂,3）彎曲工藝特點,彎曲半徑 rrmin=（0.25-1）t ；, 毛刺應位于內(nèi)側；, 彎曲線應盡量與坯料纖維方向垂直；, “回彈”問題,a）設計補償角,b）對工件進行退火,c）設計加強筋,3. 翻邊、成形,1）翻邊,在帶孔的平坯料上用擴孔的方法獲得凸緣的工序。

10、,2）成形,包括：起伏、脹形、壓印等,三、沖模的分類及結構,1. 簡單沖模,2. 連續(xù)沖模,3. 復合沖模,沖床在一次行程中只完成一個沖壓工序。,沖床在一次行程中在不同的工位同時只完成兩個以上的 沖壓工序。,沖床在一次行程中在同一工位同時完成兩個以上的沖壓 工序。,4 典型工藝設計實例,題三3改進油罐焊縫布置（5分）共15分p.185,4 典型工藝設計實例,一、焊條電弧焊,特點,(1)設備簡單、應用靈活方便。,(2)勞動條件差、生產(chǎn)率低、質量不穩(wěn)定。,焊接過程,引弧,熔化焊,題四1常用焊接方法的質量和經(jīng)濟性（5分） 2選擇合適的焊接方法（5分）共15分,1. 焊條,焊條芯,藥皮,焊縫的填充材料

11、 填充焊縫,電極傳導電流 導電,機械保護的作用,冶金的作用,穩(wěn)定電弧的作用,藥皮的種類：,氧化鈦型；氧化鈦鈣型； 鈦鐵礦型；氧化鈦型；纖維素型；,低氫鉀型；低氫鈉型； 石墨型；鹽基型。,(1)組成 和作用,（2）焊條的種類,結構鋼焊條J； 鉬和鉻耐熱鋼焊條R； 低溫鋼焊條W； 不銹鋼焊條A； 堆焊焊條D； 鑄鐵焊條Z； 鎳及鎳合金焊條Ni ； 銅及銅合金焊條T； 鋁及鋁合金焊條L； 特殊用途焊條TS,在熔渣中以酸性氧化物為主 （TiO2、SiO2、Fe2O3）,在熔渣中以堿性氧化物為主 （K2O、Na2O、CaO、MnO）,2.焊條的選用,1. 根據(jù)被焊工件的強度選用,2. 根據(jù)被焊工件的化學

12、成分選用,3. 根據(jù)被焊工件工作條件和結構選用,4. 根據(jù)實際生產(chǎn)狀況選用,二、埋弧自動焊,焊接電源,控制箱,焊接小車,焊接熱源：電弧熱,溶池保護：焊劑（氣、渣）,1. 埋弧自動焊設備及焊接過程,2. 埋弧自動焊工藝,1）焊前準備,2)采取防漏措施,雙面焊；手工電弧焊封底；焊劑墊；采用鎖底坡口；水冷銅墊板。,板厚在2025mm以下的工件可不開坡口；但在實際生產(chǎn)中， 板厚在1422mm應開Y型坡口，半厚在2250mm，可開 雙Y型坡口或U型坡口。,3)要有引弧板和引出板,環(huán)焊縫：焊絲起弧點應與環(huán)的中心偏離一定距離a；（a=2040mm）。直徑小于250mm一般不采用埋弧焊。,3. 埋弧自動焊工藝

13、特點,1）生產(chǎn)率高（手弧焊的510倍）,2）焊接質量高且穩(wěn)定。,3）節(jié)約金屬材料、生產(chǎn)成本低。,4）勞動條件好。,5）只能在水平位置焊接。,應用：主要用于較厚鋼板的長直焊縫和較大直徑的環(huán)形焊縫焊接。,如壓力容器的環(huán)焊縫和直焊縫、鍋爐冷卻壁的長直焊縫、船舶和潛艇殼體、其重機械、冶金機械（高爐爐身）等的焊接。,三、氣體保護焊,1 . 氬弧焊,利用氬氣作為保護性介質的電弧焊方法。,焊接熱源：電弧熱,保護介質：Ar,Ar,不與金屬發(fā)生化學反應不產(chǎn)生夾渣缺陷,不溶解于液體金屬中不產(chǎn)生氣孔缺陷,比重大于空氣（25%）,“陰極破碎”作用,1）熔化極氬弧焊,25mm以下的工件,2）非熔化極氬弧焊,適于6mm以

14、下工件的焊接,3）氬弧焊的特點及應用, 機械保護效果好，焊縫金屬純凈，焊縫成形美觀， 焊接質量優(yōu)良。, 電弧燃燒穩(wěn)定，飛濺小。, 焊接熱影響區(qū)和變形小。, 可進行全位置焊接。, 氬氣昂貴，設備造價高。,應用：,適用于易氧化的有色金屬及合金鋼材料的焊接。如：鋁、鎂、鈦及其合金和耐熱鋼、不銹鋼等。,適用所有金屬材料的焊接。,以CO2氣體作為保護性介質的電弧焊方法。,焊接熱源：電弧熱,保護介質：CO2,CO2, 與金屬發(fā)生化學反應產(chǎn)生夾渣缺陷, 溶解于液體金屬中產(chǎn)生 CO 氣孔缺陷, 比重大于空氣（25%）, 氧化嚴重；, 氣孔傾向大（CO）；, 飛濺嚴重。,1) 存在問題,2 . CO2氣體保護焊

15、, 生產(chǎn)率高（是手弧焊的13倍）。, 成本低（是手弧焊的40%） 。, 焊接熱影響區(qū)和變形小。, 可進行全位置焊接。, 飛濺嚴重，焊縫成形差。,應用：,適用于低碳鋼和強度級別不高的低合金結構鋼的焊接。,目前廣泛用于造船、機車車輛、汽車制造、農(nóng)業(yè)機械等。,2）CO2氣體保護焊的特點及應用,壓力焊,五、電阻焊,通過加壓、或同時加熱加壓，使焊件產(chǎn)生塑性變形， 并經(jīng)再結晶和擴散作用，實現(xiàn)連接的焊接方法。,1. 點焊,工藝參數(shù),電極壓力,焊接電流,通電時間,適中,對組合焊件經(jīng)電極加壓，利用電流通過焊接接頭的接觸面及鄰近區(qū)域產(chǎn)生的電阻熱，實現(xiàn)焊接。,焊點距離,太近分流現(xiàn)象嚴重,太遠強度不夠,應用：4mm以

16、下的薄板搭接。,點 焊,縫 焊,2 . 縫焊,應用：3mm以下的薄板搭接。,如：密封的容器（油箱、水箱等）、管道等。,3 . 對焊,主要用于棒料的對接。,1）電阻對焊,應用：用于斷面簡單，直徑（或邊長）小于20mm或強度要求不太高的工件。,2）閃光對焊,應用：用于重要工件的焊接?？珊赶嗤饘?， 也可焊異種金屬（鋁鋼、鋁銅等）。 工件直徑0.01mm200mm。,六、摩擦焊,1 . 摩擦焊焊接過程,2 . 摩擦焊接頭型式,3. 特點及應用, 質量穩(wěn)定；, 不需填充金屬及焊劑；, 生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)自動化。,應用：適用于黑色金屬、有色金屬； 也適用于特種材料、異種材料焊接。,摩 擦 焊,七、釬焊,是將釬料熔化，利用液態(tài)釬料濕潤母材，填充接頭間隙并與母材相互擴散，冷凝后實現(xiàn)連接的焊接方法。,種類,1. 軟釬焊,2. 硬釬焊,釬料的熔點在450 以下。,接頭強度低，一般為60190MPa，工作溫度低于100 ,釬料的熔點在450 以上。,接頭強度高，在200MPa以上，工作溫度較高。,釬料的作用, 連接, 填充,釬料的種類, 軟釬料：, 硬釬料：,錫鋁合金（焊錫）,鋁基、銅基、銀