《汽車制造工藝學(xué)》章

1、內(nèi) 容 提 要學(xué)習(xí)要求:了解：制造工藝基礎(chǔ)知識(shí)（鑄造、鍛造、焊接、沖壓、粉末冶金、塑 料成型）；熟悉：毛坯制造方法的選擇原則；介紹：汽車及其零件制造中常用制造工藝基礎(chǔ)知識(shí)：鑄造、鍛造、 焊接、沖壓、粉末冶金、塑料成型，初步掌握毛坯的選擇方法。重點(diǎn)：掌握毛坯制造方法的選擇原則。鑄造工藝基礎(chǔ)2.1 鑄造工藝基礎(chǔ)鑄造是機(jī)器制造業(yè)中生產(chǎn)毛坯的工藝方法之一，它是將溶化后金屬澆注到具有與零件形狀相適應(yīng)的鑄型空腔中，待其冷卻凝固后，以獲得零件或毛坯的方法。一、 概述鑄造獲得零件或毛坯 就材質(zhì)而言，鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、鑄銅等應(yīng)有盡有，僅鑄鐵就采用了灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵及合金鑄鐵?？梢哉f，汽車工業(yè)

2、使各種鑄鐵材質(zhì)達(dá)到物盡其用的地步。 液體金屬完全靠重力充滿整個(gè)鑄型型腔，且直接形成鑄型的原材料主要為型砂，這種鑄造方法稱為砂型鑄造。在汽車鑄件生產(chǎn)中，砂型鑄造所生產(chǎn)的鑄件占整個(gè)汽車鑄件的90%以上。 凡不同于砂型鑄造的所有鑄造方法，統(tǒng)稱為特種鑄造。 汽車用鑄件的主要特點(diǎn)是壁薄、形狀復(fù)雜、尺寸精度高、質(zhì)量輕、可靠性好、生產(chǎn)批量大等。鑄件一般汽車自重的20%左右，僅次于鋼材用量。鑄造工藝基礎(chǔ)（一） 鑄造的特點(diǎn)及分類 就所采用的各種工藝方法而言，一般習(xí)慣將鑄造分成砂型鑄造和特種鑄造兩大類。鑄造工藝基礎(chǔ)（二） 合金的鑄造性能 合金在鑄件過程中所表現(xiàn)出來的性能統(tǒng)稱為合金的鑄造性能，主要是指流動(dòng)性、收縮性

3、、偏析性和吸氣性。 1. 流動(dòng)性 合金的流動(dòng)性是指液態(tài)液態(tài)合金本身的流動(dòng)能力。 它與金屬的成分、澆鑄溫度、澆鑄壓力及鑄型有關(guān)。金屬的流動(dòng)性對(duì)補(bǔ)縮、防裂，獲得優(yōu)質(zhì)鑄件有較大影響。 液態(tài)金屬的流動(dòng)性好，充型能力強(qiáng)，能澆出形狀復(fù)雜、薄壁的鑄件，避免產(chǎn)生澆不足、冷隔等缺陷； 液態(tài)金屬的流動(dòng)性好，有利于金屬液中氣體和夾雜物的上浮和排除，可減少氣孔、渣眼等缺陷； 液態(tài)金屬的流動(dòng)性好，鑄件在凝固及收縮過程中，可得到來自冒口的液態(tài)合金的補(bǔ)充，可防止鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松等缺陷。鑄造工藝基礎(chǔ)2. 收縮性合金從液態(tài)冷卻至常溫過程中，所發(fā)生的體積縮小現(xiàn)象稱為收縮。合金的收縮分為三個(gè)階段： 液態(tài)收縮階段 凝固收縮階段 固

4、態(tài)收縮階段影響鑄件收縮的主要原因有： 合金成分 澆注溫度 鑄型和鑄件結(jié)構(gòu) 固體收縮是鑄件中許多缺陷，如縮孔、縮松、熱裂、應(yīng)力、變形和冷裂等產(chǎn)生的基本原因。鑄造工藝基礎(chǔ)3. 偏析及吸氣性 在鑄鐵中出現(xiàn)化學(xué)成分不均勻的現(xiàn)象稱為偏析。偏析使鑄件性能不均勻，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鑄件報(bào)廢。 為了減少合金的吸氣性，常采用如下措施： 縮短熔煉時(shí)間，選用烘干過的爐料； 在溶劑覆蓋層下或在保護(hù)性氣體介質(zhì)中熔煉合金； 提高鑄型和型芯的透氣性； 降低造型材料中的含水量等。 合金在熔煉和澆鑄時(shí)吸收氣體的性能稱為合金的吸氣性。在合金液冷凝過程中，隨著溫度降低會(huì)析出飽和氣體。若這些氣體來不及從合金液中逸處，將在鑄件中形成氣孔、針孔

5、或非金屬夾雜物（如FeO、AI2O3等），從而降低了鑄件的力學(xué)性能和致密性。汽車鑄造分成砂型鑄造和特種鑄造兩大類。砂型鑄造的造型工藝二、 砂型鑄造的造型工藝（一） 砂型鑄造的鑄造工藝 造型工藝是指用型砂和模型制造鑄型的過程，是砂型鑄造的鑄造工藝中最重要的組成部分。目前90%以上的鑄件是用砂型鑄造方法生產(chǎn)的。造型方法分手工造型和機(jī)器造型兩大類。 鑄造工藝過程主要由以下幾個(gè)部分組成： 造型 造芯 砂型及型芯烘干 合型 熔煉金屬 澆鑄 落砂和清理 檢驗(yàn)砂型鑄造的造型工藝砂型鑄造的造型工藝（二）造型材料和造型方法 制造鑄型用的材料稱為造型材料。主要指型砂和芯砂。它由原砂、黏結(jié)劑（黏土、特殊黏結(jié)劑：桐油

6、、合脂) 、特殊附加物組成。 對(duì)型砂和芯砂性能的要求： 可塑性、 強(qiáng)度、 耐火性、透氣性、 退讓性。 造型就是用型砂和模型制造鑄型的過程。造型方法分手工造型和機(jī)器造型兩大類。 手工造型是指全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型過程。主要用于單件和小批生產(chǎn)，也用于形狀復(fù)雜和大型鑄件的生產(chǎn)。 機(jī)器造型是指用機(jī)器完成全部或至少完成緊砂操作的造型過程。主要在大量生產(chǎn)時(shí)使用。 砂型鑄造的造型工藝（三）鑄件澆鑄位置和分型面的選擇 澆注位置是指澆注時(shí)鑄件所處的位置。 分型面是指兩半個(gè)鑄型相互接觸的表面。 他們的選擇原則主要是保證鑄件質(zhì)量和簡(jiǎn)化造型工藝。一般情況下，應(yīng)先選擇澆鑄位置后決定分型面。 但在生產(chǎn)中由于澆鑄位

7、置的選擇和分型面的確定有時(shí)相互矛盾，所以必須綜合分析各種方案的利弊，選擇最佳方案。砂型鑄造的造型工藝1、澆鑄位置的選擇原則（1）鑄件的重要加工面應(yīng)朝下 一般情況下，鑄件澆注位置的上面比下面鑄造缺陷多，所以應(yīng)將鑄件的重要加工面或主要受力使用面等要求較高的部位放到下面，若有困難則可放到側(cè)面或斜面。 砂型鑄造的造型工藝（2）鑄件的大表面應(yīng)朝下 由于澆注時(shí)的熱輻射作用，鑄型型腔上表面的型砂容易拱起和開裂，使鑄件上表面產(chǎn)生加砂和夾雜缺陷，因此應(yīng)使鑄件的大表面應(yīng)朝下。 （3）鑄件薄壁部分應(yīng)放下部 薄壁鑄件應(yīng)將薄而大的平面放到下面或側(cè)立、傾斜，增加充型壓力，提高金屬充型能力，以防止出現(xiàn)澆不足或冷隔等缺陷。

8、砂型鑄造的造型工藝（4）保證鑄件實(shí)現(xiàn)定向凝固 對(duì)于合金收縮大，壁厚不均的鑄件，需要補(bǔ)縮時(shí)，應(yīng)從順序凝固的原則出發(fā)，將厚大部分放在上面或側(cè)面，以便于安放冒口和冷鐵。（5）便于型芯的固定、安裝、排氣和合型 應(yīng)盡可能避免使用吊砂、吊芯或懸壁式砂芯。 如左圖如圖2-3所示正確砂型鑄造的造型工藝2、分型面的選擇原則 分型面應(yīng)盡量采用平直面，避免挖砂造型，使操作方便，提高生產(chǎn)率。即使采用機(jī)器造型，也可簡(jiǎn)化模板。（1）分型面應(yīng)盡量采用平直面（2）分型面數(shù)量應(yīng)盡量減少砂型鑄造的造型工藝 為了簡(jiǎn)化操作過程，保證鑄件尺寸精度，應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目，減少活塊的數(shù)目。三箱兩箱雙聯(lián)齒輪分型面的選擇砂型鑄造的造型工藝（

9、3）盡量將鑄件全部或大部分放在同一個(gè)砂型中 盡量將鑄件的重要加工面或大部分加工面和加工基準(zhǔn)面放在同一個(gè)砂型中，而且盡可能放在下箱，可提高鑄件精度。砂型鑄造的造型工藝（4）應(yīng)盡量減少型芯和活塊的數(shù)目砂型鑄造的造型工藝（5）分型面一般選在鑄件的最大截面上 為了起模方便，分型面一般選在鑄件的最大截面上，但注意不要使模樣在一箱內(nèi)過高。砂型鑄造的造型工藝（四）工藝參數(shù)的選擇 鑄造工藝方案確定以后，還要選擇各種工藝參數(shù)（1）機(jī)械加工余量 為了保證鑄件加工面尺寸和零件精度， 在鑄件加工表面上 留出的、準(zhǔn)備切去的金屬層厚度，稱為機(jī)械加工余量。 機(jī)械加工余量的大小取決于鑄造合金的種類、造型方法、鑄件大小及加工表

10、面在鑄型中的位置等諸多因素。 鑄鋼件表面粗糙，變形大，加工余量大； 非鐵合金表面較光潔，加工余量?。?鑄件越大，越復(fù)雜，加工余量越大； 鑄件的頂面比底面和側(cè)面的加工余量大。砂型鑄造的造型工藝（2）起模斜度 為了方便起模，在模樣、芯盒的出模方向留有一定斜度，以免損壞砂芯。模樣越高，斜度取值越小；內(nèi)壁斜度比外壁斜度大；手工造型比機(jī)器造型的斜度大；鑄件外壁斜度一般取0.54。砂型鑄造的造型工藝（3）鑄造圓角 為了防止鑄件在壁的連接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，防止鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼，在設(shè)計(jì)鑄件時(shí)，鑄件壁的連接和拐角部分應(yīng)設(shè)計(jì)成圓角。（4）型芯頭 為了保證型芯在鑄件中的定位、支撐和排氣。 摸樣和芯頭都

11、要設(shè)計(jì)出型芯頭。 型芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分，并它們之間的尺寸和形狀要留有裝配用的芯頭間隙。砂型鑄造的造型工藝（4）收縮余量 由于合金的線收縮，鑄件冷卻后的尺寸將比型腔尺寸略為縮小，為保證鑄件的應(yīng)有尺寸，模型尺寸必須比鑄件放大一個(gè)該合金的收縮量。 一般：灰鑄鐵的收縮余量為0.8%1.0%； 鑄鋼的收縮余量為1.8%2.2%； 鑄造鋁合金的收縮余量為1.0%1.5%； 收縮余量的大小除了與合金種類有關(guān)外，還與鑄造工藝、鑄件在收縮時(shí)的受阻情況有關(guān)。三、鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性砂型鑄造的造型工藝 鑄件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的鑄件結(jié)構(gòu)不僅能保證零件使用性能的要求，而且還能適應(yīng)鑄造工藝和合金鑄造

12、性能的要求。鑄造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，對(duì)鑄件質(zhì)量、鑄造成本和生產(chǎn)率有很大的影響。（一）鑄造工藝對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 （1）減少和簡(jiǎn)化分型面（分型面容易使鑄件產(chǎn)生錯(cuò)型，影響鑄件外形和尺寸精度）。砂型鑄造的造型工藝（2）起模方便，避免使用活塊和型芯（改進(jìn)妨礙起模的凸臺(tái)、凸緣、筋板的結(jié)構(gòu) ）砂型鑄造的造型工藝（3）盡量取消鑄件外表側(cè)凹 （能減少型芯；便于型芯的定位 ）砂型鑄造的造型工藝（4）有利于型芯的固定、排氣和清理砂型鑄造的造型工藝（5）鑄件結(jié)構(gòu)斜度的設(shè)計(jì) 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到起模方便，應(yīng)在垂直于分型面的不加工立壁上設(shè)計(jì)出斜度。設(shè)計(jì)斜度要比制作摸樣時(shí)給出的起模斜度大，這樣便于制作摸樣時(shí)不在考慮起模斜度

13、，從而使起模方便，鑄件精度高。采用機(jī)器造型時(shí)，設(shè)計(jì)斜度取0.51；用手工造型時(shí)，取的13。鑄件內(nèi)壁斜度要大于外側(cè)面。砂型鑄造的造型工藝（二）合金鑄造性能對(duì)鑄件結(jié)構(gòu)的要求 （1）鑄件的壁厚應(yīng)合理 （不同的合金、不同的鑄造條件，對(duì)合金的流動(dòng)性影響很大。為了獲得完整、光滑的合格鑄件，鑄件壁厚設(shè)計(jì)應(yīng)大于該合金在一定鑄造條件下所能得到的“最小壁厚” ） 。 表2-1 列舉了在砂型鑄造條件下鑄件的最小壁厚 鑄件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到合金的鑄造性能要求，避免產(chǎn)生縮孔、縮松、澆不足、變形和裂紋等鑄造缺陷。壁厚太大易產(chǎn)生縮孔 （2）壁厚力求均勻 金屬過多地聚集在一起，使鑄件冷卻不均勻，形成較大的內(nèi)應(yīng)力，而且易形成縮

14、孔、縮松及裂紋。因此應(yīng)取消不必要的厚大部分，減小、減少熱節(jié)。砂型鑄造的造型工藝砂型鑄造的造型工藝 （3）鑄件壁的連接和圓角要合理 鑄件的壁厚應(yīng)力求均勻，如果因結(jié)構(gòu)所需，不能達(dá)到厚薄均勻，則鑄件各部分不同壁厚的連接應(yīng)采用逐漸過渡。 砂型鑄造的造型工藝 （4）應(yīng)防止產(chǎn)生變形 當(dāng)鑄件的收縮受到阻礙，產(chǎn)生的鑄件內(nèi)應(yīng)力超過合金的強(qiáng)度極限時(shí)，鑄件將產(chǎn)生裂紋。應(yīng)避免鑄件收縮阻礙，盡量使其能自由收縮。 （5）避免水平方向出現(xiàn)較大的平面 大平面受到高溫金屬液烘烤時(shí)間長(zhǎng)，鑄型型腔上表面的型砂容易拱起和開裂，使鑄件上表面產(chǎn)生加砂和夾雜缺陷；金屬液中氣孔、夾渣上浮滯留在大表面，產(chǎn)生氣孔、渣孔；而且大平面不利于金屬液充

15、填，易產(chǎn)生澆鑄不足和冷隔。砂型鑄造的造型工藝特種鑄造 與砂型鑄造不同的一系列鑄造方法，稱為特種鑄造。如離心鑄造、殼型鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、金屬型鑄造、熔模鑄造、消失模鑄造等。四、特種鑄造 將液體金屬澆注到用金屬材料制成的鑄型中，獲得鑄件的鑄造方法稱為金屬型鑄造。由于金屬鑄型可反復(fù)使用許多次，故又稱為永久型鑄造。（不能稱為金屬模）（一）金屬型鑄造 根據(jù)分型面的不同，可把金屬型分為垂直式、水平分型式、復(fù)合分型式等。 特種鑄造垂直分型式金屬型1.底坐 2.活動(dòng)半型 3.定位銷 4.固定半型活塞的組合式金屬型1-圓孔型芯 2-金屬型 3-兩側(cè)型芯 4-中間型芯特種鑄造金屬型鑄造工藝特點(diǎn)（1）噴刷涂

16、料 金屬型型腔和型芯與高溫的金屬液直接接觸，為了減緩鑄件的冷卻速度，防止高溫金屬液流對(duì)型壁的直接沖刷，保護(hù)金屬型和利用涂料層蓄氣排氣，在金屬型型腔和型芯表面必須噴刷涂料。 （2）金屬型預(yù)熱 未預(yù)熱的金屬型不能進(jìn)行澆注。 （3）金屬型的澆注 一般金屬型的澆注溫度比砂型鑄造澆注溫度要高，如果澆溫太低，將會(huì)使鑄件產(chǎn)生冷隔、氣孔和夾雜等缺陷。由于金屬型的激冷和不透氣，澆注速度應(yīng)做到先慢、后快、再慢。特種鑄造金屬型鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 金屬型鑄造具有許多優(yōu)點(diǎn)： 可承受多次澆注，實(shí)現(xiàn)了“一型多鑄”，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)，從而大大提高了生產(chǎn)率； 同時(shí)，鑄件精度和表面質(zhì)量比砂型鑄造顯著提高，從而節(jié)省金屬

17、和減少切削加工工作量； 由于結(jié)晶組織致密，鑄件的機(jī)械性能得到提高，如鑄鋁件的屈服強(qiáng)度平均提高20。 此外，鑄型不用造型材料，節(jié)省了許多工序，使鑄造車間面貌改觀，改善了勞動(dòng)條件，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低了造型的勞動(dòng)強(qiáng)度。 主要缺點(diǎn)是： 金屬型制造成本高，周期長(zhǎng)，鑄造工藝要求嚴(yán)格； 此外，金屬型鑄造適用的鑄件形狀和尺寸有著一定的限制。 適應(yīng)范圍：主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)。特種鑄造 壓力鑄造簡(jiǎn)稱壓鑄，他是在高壓作用下使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型型腔，并在壓力作用下凝固而獲得鑄件的方法。（二）壓力型鑄造特種鑄造壓力鑄造的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 壓力鑄造具有以下優(yōu)點(diǎn)： 鑄件的精度及表面質(zhì)量較

18、其它鑄造方法均高。因此，壓鑄件不經(jīng)機(jī)械加工或少許加工，即可使用。 可壓鑄出形狀復(fù)雜的薄壁件或鑲嵌件。如可鑄出極薄件或直接鑄出小孔、螺紋等，這是由于壓鑄型精密，在高壓下澆注，極大地提高了合金充型能力所致。 鑄件的強(qiáng)度和硬度均較高。如抗拉強(qiáng)度可比砂型鑄造提高25-30。因?yàn)殍T件的冷卻速度快，又在高壓下結(jié)晶凝固，其組織密度大，晶粒細(xì)。 壓鑄的生產(chǎn)率比其它鑄造方法均高。其生產(chǎn)能力可達(dá)50-150次/小時(shí)，最高可達(dá)500次/小時(shí)。而且較易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。 壓鑄的主要缺點(diǎn)是： 壓鑄設(shè)備投資大，制造壓型的費(fèi)用很高、周期較長(zhǎng)。 由于壓鑄的速度極高，型內(nèi)的氣體很難及時(shí)排除。因此，鑄件不宜進(jìn)行較大余量的切削

19、加工和進(jìn)行熱處理，以防孔洞外露和加熱時(shí)鑄件內(nèi)氣體膨脹而起泡。 壓鑄合金的種類(如高熔點(diǎn)合金)常受到限制，因?yàn)樵谝毫鞯母咚?、高溫沖刷下，壓型的壽命很低。特種鑄造（三）低壓型鑄造 低壓鑄造是用較低壓力(一般為0.02-0.06MPa)將金屬液由鑄型底部注入型腔，并在壓力下凝固，以獲得鑄件的方法。與壓力鑄造相比，所用的壓力較低，故稱為低壓鑄造。坩鍋升液管鑄型 低壓鑄造具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）底注充型，平穩(wěn)且易于控制。減少了金屬液注入型腔時(shí)的沖擊、飛濺現(xiàn)象，鑄件的氣孔、夾渣等缺陷較少。 （2）金屬液的上升速度和結(jié)晶壓力可調(diào)整，適用于各種鑄型(如砂型、金屬型、熔模鑄型等)、各種合金的鑄件生產(chǎn)。 （3）由于

20、省去了補(bǔ)縮冒口，使金屬的利用率提高到90-98。 （4）與重力鑄造相比，鑄件的組織致密，輪廓清晰，機(jī)械性能高。而且，勞動(dòng)條件改善，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。 （四）離心鑄造特種鑄造 離心鑄造是將液體金屬澆入高速旋轉(zhuǎn)的鑄型中，使其在離心力作用下成型并凝固的鑄造方法。 離心鑄造主要用于生產(chǎn)圓筒形鑄件。離心鑄造必須在離心鑄造機(jī)上進(jìn)行，根據(jù)鑄型旋轉(zhuǎn)軸空間位置不同，可分為立式和臥式兩大類。特種鑄造離心鑄造的優(yōu)點(diǎn)是：（1）鑄件組織致密，無縮孔、縮松、氣孔和夾渣等缺陷,機(jī)械性能好。這是因?yàn)樵陔x心力作用下，金屬中的氣體、熔渣等夾雜物因比重小，均集中在內(nèi)表面，鑄件從外向內(nèi)順序凝固，補(bǔ)縮條件好。（2）鑄造中空鑄件時(shí)

21、，可不用型芯和澆注系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化生產(chǎn)過程，節(jié)約了金屬。（3）離心力作用下，金屬液的充型能力得到提高，可以澆注流動(dòng)性較差的合金鑄件和薄壁鑄件，如蝸輪、葉輪等。（4）便于鑄造雙金屬鑄件，如鋼套鑲銅軸承等，其結(jié)合面牢固、耐磨，可節(jié)約貴重合金。 缺點(diǎn)：鑄件易產(chǎn)生偏折，內(nèi)孔不準(zhǔn)確，內(nèi)表面較粗糙。鍛造工藝基礎(chǔ)2.2 鍛造工藝基礎(chǔ)一、鍛造工藝概述 鍛造是利用金屬材料的可塑性，借助外力(加壓設(shè)備)和工模具的作用，使坯料或鑄錠產(chǎn)生局部或全部變形而形成所需要的形狀、尺寸和一定組織性能鍛件的加工方法。（一）鍛造的生產(chǎn)方式 鍛造按所用工具與模具的安置情況的不同可分為自由鍛、胎模鍛、模鍛等類型；按加工溫度可分為熱鍛、溫

22、鍛、冷鍛、等溫鍛等類型。 鍛壓的基本生產(chǎn)方式主要有以下幾種:1、鍛造 金屬坯料在沖擊力或靜壓力作用下強(qiáng)制變形而獲得所需產(chǎn)品的加工方法。包含自由鍛、胎膜鍛、模鍛兩類。2、軋制 金屬坯料在兩個(gè)回轉(zhuǎn)軋輥的孔隙中受壓變形并獲得各種產(chǎn)品的加工方法。3、拉拔 金屬坯料從拉拔模模孔被拉出而獲得各種產(chǎn)品的加工方法。4、擠壓 金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥@得各種產(chǎn)品的加工方法。5、沖壓 金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分離或成形而獲得所需產(chǎn)品的加工方法。鍛造工藝基礎(chǔ)（二）鍛造的特點(diǎn) 1）金屬材料經(jīng)過鍛壓后，可改善組織，提高力學(xué)性能。鑄態(tài)材料經(jīng)過鍛造、軋制或擠壓后，可使鑄態(tài)組織的一些缺陷如氣孔、縮孔等壓合，晶粒細(xì)

23、化，性能提高。 2）鍛造加工主要依靠金屬在塑性狀態(tài)下體積的轉(zhuǎn)移，不需要切出金屬。因此，鍛件的材料利用率高，流線分布合理，工件強(qiáng)度高。 3）用軋、拉、擠、壓等加工方法制得的坯料或零件具有力學(xué)性能好，表面光潔、精度高、剛度大等特點(diǎn)，可做到少切削、無切削。 4）除自由鍛外。其它鍛壓加工容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化，具有較高的生產(chǎn)率，其中尤以軋、拉、擠等工藝最為明顯。 4）鍛壓生產(chǎn)是使金屬在固態(tài)下流動(dòng)形成的，因此變形量不宜太大，工件的形狀不能太復(fù)雜；而且鍛壓設(shè)備和模具等投資較大；其中有些加工方法，如自由鍛，其表面質(zhì)量稍差，生產(chǎn)率也較低。鍛造工藝基礎(chǔ)（三）鍛造加工的適合范圍 鑄件的強(qiáng)度及可靠性很高，廣泛應(yīng)用于

24、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、轉(zhuǎn)向器、行走部分總成的零件上，主要有以下各類： 發(fā)動(dòng)機(jī)：曲軸、連桿、連桿蓋、凸輪軸、進(jìn)排氣閥門等； 前懸架：上懸臂架、下懸臂架、轉(zhuǎn)向橫拉桿球鉸接頭等； 前橋：轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向節(jié)臂等； 轉(zhuǎn)向：轉(zhuǎn)向扇形軸、轉(zhuǎn)向搖臂、變速器等； 后橋：后車軸、外殼末端； 驅(qū)動(dòng)軸：驅(qū)動(dòng)軸、十字軸、軸叉、TM齒輪； 差速器：主動(dòng)小齒輪、環(huán)齒輪、凸輪叉； 等速萬向節(jié)、半軸齒輪軸、軸承外座圈、內(nèi)軸承座圈。（四）金屬的鍛造性能鍛造工藝基礎(chǔ) 金屬在壓力加工時(shí)獲得優(yōu)質(zhì)零件的難易程度稱為金屬的鍛造性能。 金屬的內(nèi)在因素和外部工藝條件影響合金的鍛造性能。 1內(nèi)在因素 內(nèi)在因素指化學(xué)成分的影響和金屬組織的影響，不同材料

25、具有不同的塑性和抗力。 2 變形條件 變形條件主要指變形溫度、變形速度和應(yīng)力狀態(tài)。鍛造工藝基礎(chǔ)二、自由鍛 自由鍛鍛件形狀和尺寸主要由操作工的操作技術(shù)來保證，金屬受力變形在粘鐵間各個(gè)方向是自由流動(dòng)的，故稱之為自由鍛。 自由鍛可分為： 手工鍛造：勞動(dòng)強(qiáng)度大，適用于少量小型鍛件的生產(chǎn)； 機(jī)器鍛造：汽車生產(chǎn)中主要依靠機(jī)器鍛造進(jìn)行生產(chǎn)。鍛造工藝基礎(chǔ) （一）自由鍛的工序 自由鍛造的基本工序有：拔長(zhǎng)、鐓粗、沖孔、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移、切割等七種。 1、拔長(zhǎng) 拔長(zhǎng)是使坯料橫截面積減小，長(zhǎng)度增加的鍛造工序。 2、鐓粗 鐓粗是使坯料高度減少、橫截面積增大的鍛造工序。圓盤類鍛件如齒輪毛坯等常用這種工序。 3、沖孔 用沖

26、頭在坯料上沖出通孔或不通孔的鍛造工序。主要用于空心鍛件如圓環(huán)、套筒、齒輪毛坯等。 4、彎曲 將坯料彎成曲線或一定角度的鍛造工序稱為彎曲。主要用于鍛造吊鉤、地腳螺釘、角尺等鍛件。 5、扭轉(zhuǎn) 坯料的一部分相對(duì)另一部分繞軸心線轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度的鍛造工序稱為扭轉(zhuǎn)。主要用于鍛造多拐曲軸、麻花鉆等制件。 6、錯(cuò)移 它是將坯料的一部分相對(duì)另一部分錯(cuò)開一段距離而又保持這兩部分平行的鍛造工序。鍛造曲軸時(shí)常用它。 鍛造工藝基礎(chǔ) 1、鍛件上應(yīng)避免楔形、曲線形、錐形等傾斜結(jié)構(gòu)；應(yīng)設(shè)計(jì)成圓柱形、方形結(jié)構(gòu)。 2、圓柱體與圓柱體曲面交接處鍛造困難，應(yīng)采用平面與圓柱體或平面交接。 3、結(jié)構(gòu)上不允許鍛件帶加強(qiáng)筋和表面小凸臺(tái)。 4、

27、對(duì)于橫截面有急劇變化或形狀復(fù)雜的鍛件，可將其設(shè)計(jì)成幾個(gè)簡(jiǎn)單件緞制成形后再用焊接或機(jī)械連接方式構(gòu)成整體組合件。 （二）自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性確定自由鍛零件的結(jié)構(gòu)工藝性的一般原則鍛造工藝基礎(chǔ)三、模鍛 模形鍛造是把金屬坯料放在鍛模模膛內(nèi)施加壓力，使其變形獲得鍛件的一種方法，簡(jiǎn)稱模鍛。 模鍛的主要特點(diǎn)： 生產(chǎn)率高； 模鍛件尺寸相對(duì)精確，加工余量??； 可以鍛出形狀比較復(fù)雜的鍛件； 比自由鍛省材，成本低； 操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)。模鍛分類： 錘上模鍛 胎膜鍛 壓力機(jī)上模鍛 其它專用設(shè)備上的模鍛（一）鍛模鍛模是用來使熱金屬坯料進(jìn)行塑性變形而得到鍛件的工具。 錘上模鍛使用的設(shè)備有蒸汽-空氣模鍛錘

28、、無砧底錘、高速錘等，最常用的是蒸汽-空氣模鍛錘。 錘上模鍛鍛模由上、下模組成，分別安裝在錘頭下端和模座的燕尾槽內(nèi)，用楔鐵緊固。上、下模合在一起，中部形成完整的模膛（分為制坯模膛；模鍛模膛）。 模膛分為：制坯模膛；模鍛模膛模鍛又分為：預(yù)鍛模膛；終鍛模膛根據(jù)模鍛件復(fù)雜程度不同，模膛又可分為：?jiǎn)翁佩懩?；多膛鍛模。鍛造工藝基礎(chǔ)（二）錘上模鍛工藝規(guī)程的制定鍛造工藝基礎(chǔ) （1） 分模面，即上、下?；蛲埂寄５姆纸缑?確定分模面的基本原則是：應(yīng)選在鍛件最大尺寸的截面上，并使鍛件上所加余塊最少，上、下模膛深度最淺且盡可能基本一致，這樣可以使上、下模膛具有相同的輪廓，在安裝和生產(chǎn)時(shí)不易產(chǎn)生錯(cuò)?，F(xiàn)象，金屬容易充

29、滿模膛，便于模鍛件從模膛中取出，并有利于鍛模的制造。 （2） 余量、公差和余塊 模鍛件的加工余量和公差比自由鍛件小得多，其數(shù)值與鍛件形狀、尺寸、精度等級(jí)有關(guān)。 （3）模鍛斜度 為使鍛件易于從模膛中取出，在垂直于分模面的鍛件表面上必須有一定斜度。 （4）圓角半徑 為使金屬容易充滿模膛，便于出模，保證鍛件質(zhì)量，避免鍛模內(nèi)尖角處的應(yīng)力集中，減緩鍛模外圓角處的磨損，提高鍛模的使用壽命，在模鍛件所有平面的交角處均需做成圓角。1）制定模鍛鍛件圖 模鍛鍛件圖是根據(jù)零件圖按模鍛工藝特點(diǎn)制定的，是設(shè)計(jì)、制造鍛模，計(jì)算坯料及檢查鍛件的依據(jù)。鍛造工藝基礎(chǔ)2）確定模鍛工步 （1）長(zhǎng)軸類模鍛件。此類鍛件的長(zhǎng)度明顯大于寬

30、度，如階梯軸、曲軸、連桿等。鍛造過程中，錘擊方向垂直于鍛件的軸線，選用拔長(zhǎng)、滾壓、彎曲、預(yù)鍛和終鍛等工序。 （2）盤類模鍛件。此類鍛件軸向尺寸小，分模面上投影為圓形或長(zhǎng)寬尺寸相近，如齒輪、法蘭盤、十字軸等。鍛造過程中，錘擊方向與坯料軸向相同，終鍛時(shí)金屬沿自身的高度、寬度和長(zhǎng)度方向流動(dòng)。盤類模鍛件常采用鐓粗、終鍛等工步。 （3） 選擇模鍛設(shè)備 （4） 坯料計(jì)算 坯料計(jì)算步驟與自由鍛件相同。坯料重量包括鍛件、飛邊、連皮、鉗口料頭和氧化皮的重量。 （5） 修整工序 制成模鍛件后，需要經(jīng)過一系列修整工序，以保證和提高鍛件質(zhì)量。 鍛造工藝基礎(chǔ)（三）模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性（1） 模鍛件要有合理的分模面、模鍛斜

31、度和圓角半徑。 （2） 由于模鍛件尺寸精度高，表面質(zhì)量好，因此零件的配合表面可留有加工余量，非配合表面一般不需加工，不留加工余量。（3） 零件的外形應(yīng)力求簡(jiǎn)單、平直和對(duì)稱，截面相差不宜過于懸殊，避免具有薄壁、高肋、凸起等不利于成形的結(jié)構(gòu)。 （4） 應(yīng)避免窄溝、深槽、深孔及多孔結(jié)構(gòu)。（5） 形狀復(fù)雜的鍛件應(yīng)采用鍛-焊或鍛-機(jī)械加工連接的方法，減少余塊，簡(jiǎn)化模鍛工藝。 模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性要求：四、鍛壓新工藝 擠壓是指將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力作用下，迫使金屬?gòu)哪Ｇ恢袛D出，從而獲得毛坯或零件的加工方法。擠壓加工的特點(diǎn)：高精、高效、優(yōu)質(zhì)低耗。 與熱鍛、溫鍛工藝相比，可以節(jié)材30%50%，節(jié)能

32、40%80%而且能夠提高鍛件質(zhì)量，改善作業(yè)環(huán)境。 擠壓適用于生產(chǎn)各種軸對(duì)稱形狀的小型零件；較多應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)中。鍛造工藝基礎(chǔ)（一）零件的擠壓 （1）正擠壓 擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相一致。正擠壓又分為實(shí)心件正擠壓空心件正擠壓兩種。正擠壓法可以制造各種形狀的實(shí)心件和空心件，如螺釘、心軸、管子和彈殼等。 （2）反擠壓 擠壓時(shí)，金屬的流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，反擠壓法可以制造各種斷面形狀的杯形件，如儀表罩殼、萬向節(jié)軸承套等。 （3）復(fù)合擠壓 擠壓時(shí)，毛坯一部分金屬流動(dòng)方向與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相同，而另一部分金屑流動(dòng)方向則與凸模的運(yùn)動(dòng)方向相反，復(fù)合擠壓法可以制造雙杯類零件，也

33、可以制造杯桿類零件和桿桿類零件。 （4）減徑擠壓 變形程度較小的一種變態(tài)正擠壓法，毛坯斷面僅作輕度縮減。主要用于制造直徑相差不大的階梯軸類零件以及作為深孔杯形件的修整工序。 常用的四種擠壓方法：鍛造工藝基礎(chǔ)鍛造工藝基礎(chǔ)（二）零件的軋制 金屬(或非金屬)材料在旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力作用下，產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，獲得要求的截面形狀并改變其性能的方法。 軋制主要用于生產(chǎn)型材、管材、板材及異型鋼材等原材料，近年來，成功地用來制造各種零件，應(yīng)用逐漸廣泛。 軋制主要特點(diǎn)： 生產(chǎn)率高；（如輥鍛的生產(chǎn)率比錘上模鍛高510倍） 鍛件質(zhì)量高，軋制鍛件可更接近零件形狀，節(jié)省金屬材料； 工人勞動(dòng)條件好，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化；

34、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 零件軋制工藝主要有： 輥鍛 環(huán)形件軋制 熱軋齒輪鍛造工藝基礎(chǔ)（三）擺動(dòng)碾壓 擺動(dòng)碾壓是上世紀(jì)六十年代才出現(xiàn)的一種鍛壓新技術(shù),它具有省力、精度高、噪音小、投資少等優(yōu)點(diǎn)，近二十年來得到了迅速的發(fā)展。目前在汽車、機(jī)床、電器、刀具、輕工、車輛、五金、起重機(jī)械等許多行業(yè)已得到應(yīng)用。 擺動(dòng)碾壓的工作原理：鍛壓時(shí)變形力的大小是由平均單位壓力和接觸面積之積來確定的，如果限制工具與毛坯間的接觸面積是整體投影面積的1/n時(shí)，則變形力可以減小到原來的1/n。于是便可以用較小的力逐步成形較大的工件。擺動(dòng)碾壓就是在這樣的思想基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。應(yīng)用：可加工內(nèi)表面或外表面有凹凸的鍛件。鍛造工藝基礎(chǔ)（1）總變形力小

35、。制造同樣大小的工件，擺碾比普通鍛造所需的變形力小，因而所用設(shè)備噸位小。擺碾變形力一般為普通鍛造變形力的1/51/20。（2）產(chǎn)品質(zhì)量好。采用擺碾成形的工件精度高，粗糙度低，不易開裂。（3）模具壽命高。由于摩擦狀態(tài)和受力狀態(tài)不同。擺碾模具的壽命可以大大提高。一個(gè)硬質(zhì)合金模具可以制造1萬2萬件形狀復(fù)雜公差要求較高的鋼零件。（4）無噪聲，無振動(dòng)，易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，勞動(dòng)條件好。（5）投資步，能耗低，設(shè)備投資少。擺動(dòng)碾壓的特點(diǎn)焊接基本工藝2.3 焊接基本工藝 焊接是通過加熱、加壓或同時(shí)加熱加壓，使用或不使用填充材料，借助金屬原子之間的擴(kuò)散和結(jié)合，形成永久連接的工藝方法。（一）焊接的特點(diǎn)焊接方法的

36、特點(diǎn)是： （1）焊接接頭可靠、產(chǎn)品質(zhì)量好。焊接接頭部分的強(qiáng)度不低于母材強(qiáng)度，焊后接頭處容易處理，表面質(zhì)量好；接頭可靠性比鉚接好，已基本取代了鉚接。 （2）可以減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)省金屬。焊接比鉚接可節(jié)省金屬材料15%20%。 （3）可以以小拼大、簡(jiǎn)化工藝，縮短生產(chǎn)周期。與鑄造相比，不需要制造木模和砂型，不需要專門冶煉和澆注，節(jié)省了材料，降低了成本。對(duì)于大型和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件可以將其先分為若干部分，然后逐步焊接，以小拼大成形。 （4）可以制造雙金屬結(jié)構(gòu)。用焊接的方法可以對(duì)不同的材料進(jìn)行對(duì)焊、摩擦焊等，還可以制造復(fù)合容器，這對(duì)化工設(shè)備是十分有意義的。 焊接也存在一些不足之處：如結(jié)構(gòu)不可拆，維修不方便；接

37、頭組織存在缺陷、焊接應(yīng)力與變形的產(chǎn)生等。焊接接頭往往是鍋爐、壓力容器等應(yīng)特別注意的問題。焊接基本工藝（二）焊接方法的分類（1）熔焊 將焊接接頭處的金屬加熱到熔化狀態(tài)下，形成熔池，經(jīng)冷卻結(jié)晶后，形成焊縫，從而將兩部分金屬連接在一起，成為一個(gè)整體的焊接方法。（2）壓力焊 將接頭處加熱或不加熱，在壓力作用下使被焊金屬連接在一起的焊接方法。（3）釬焊 利用比被焊接材料熔點(diǎn)低的填充金屬熔化后，填入接頭當(dāng)中，通過擴(kuò)散作用把被焊接材料連接在一起的焊接方法。 焊接分為：熔焊 壓力焊 釬焊 詳分請(qǐng)看圖2-22焊接基本工藝二、幾種焊接方法 焊條電弧焊是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的焊接方法，它的原理是利用電弧放電（俗稱電

38、弧燃燒）所產(chǎn)生的熱量將焊條與工件互相熔化并在冷凝后形成焊縫，從而獲得牢固接頭的焊接過程。（一）焊條電弧焊 焊條電弧焊是用手工操作焊條進(jìn)行焊接的一種電弧焊。其特點(diǎn)： 操作簡(jiǎn)單靈活； 對(duì)生產(chǎn)環(huán)境及焊接位置的要求的適應(yīng)性強(qiáng)； 對(duì)焊接接頭裝配要求低； 可焊的金屬材料廣。 焊條電弧焊的熔敷速度低，焊接質(zhì)量受焊工水平的影響大，焊接后焊渣的清理比較麻煩，因而在汽車生產(chǎn)線上已較少應(yīng)用。（二）電阻焊焊接基本工藝 電阻焊是利用電流通過焊件及接觸處所產(chǎn)生的電阻熱，將焊件局部加熱到塑性或熔化狀態(tài)，然后在壓力下形成焊接接頭的焊接方法。電阻焊可分為對(duì)焊、點(diǎn)焊和縫焊焊接基本工藝 （1）點(diǎn)焊 是將兩塊經(jīng)過清理的薄板焊件疊放在

39、電焊機(jī)的上下電極之間，壓緊后通電加熱，利用焊件內(nèi)電阻和接觸電阻發(fā)熱，電極散熱等作用形成焊核。斷電待焊核冷卻凝固后去掉壓力即形成致密的焊點(diǎn)。 （2）縫焊 是用旋轉(zhuǎn)的圓盤電極代替柱狀電極，焊接時(shí)，盤狀電極壓緊焊件并轉(zhuǎn)動(dòng)，配合斷續(xù)通電，形成連續(xù)重疊的焊點(diǎn)。 （3）對(duì)焊 是利用電阻熱使兩個(gè)工件在整個(gè)斷面上焊接起來的一種方法。 根據(jù)焊接操作方法的不同，分為電阻對(duì)焊和閃光對(duì)焊。 （1）電阻對(duì)焊 將兩個(gè)焊件的端面對(duì)齊、壓緊后通很大的電流，接觸處迅速被加熱到塑性狀態(tài)，再向工件施加較大的壓力并同時(shí)斷電，使高溫端面被焊接起來。 （2）閃光對(duì)焊 焊件裝配夾持好，先通電，再將兩焊件接觸。由于焊件端面不平，首先只是某些

40、點(diǎn)接觸熔化，在強(qiáng)大電流的作用下，液態(tài)金屬爆破并產(chǎn)生閃光，繼續(xù)移動(dòng)焊件，是新的接觸點(diǎn)產(chǎn)生閃光，直至焊件端面全部熔化時(shí)，迅速將焊件加壓并切斷電流，完成焊接。（閃光對(duì)焊常 用于重要的焊接件如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣閥等）焊接基本工藝（三）氣體保護(hù)焊 用外加氣體作為電弧介質(zhì)排除電弧周圍的空氣，從而達(dá)到保護(hù)金屬熔池的電弧焊方法稱為氣體保護(hù)焊。常用的氣體保護(hù)焊有二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和氬弧焊。焊接基本工藝（1）氬弧焊 是以氬氣作為保護(hù)氣體的電弧焊熔化極氬弧焊鎢極氬弧焊焊接基本工藝 氬弧焊特點(diǎn) 氬弧焊使焊接過程無冶金反應(yīng)，金屬只進(jìn)行熔化。因此該方法特別適用于焊接非鐵金屬和各種合金鋼，焊接質(zhì)量好。 電弧在氣流壓縮下燃燒，熱

41、量集中，熔池小，熱量影響區(qū)小，所以焊后變形小。 焊接電弧穩(wěn)定，金屬飛濺小，焊接過程中無熔渣，焊縫美觀。 可進(jìn)行全方位焊接，并且明弧操作，便于觀察，控制和調(diào)整。 氬氣成本高，一般情況下不宜采用。焊接基本工藝（2）二氧化碳保護(hù)焊 CO2氣體保護(hù)焊是以二氧化碳作為保護(hù)氣體的電弧焊。 CO2氣體保護(hù)焊設(shè)備由焊接電源、焊槍、送絲機(jī)構(gòu)、供氣系統(tǒng)和控制電路組成。焊接程序?yàn)椋禾崆八蜌馔姟⑺徒z、焊接斷電、停絲、停止悍接滯后停氣。 CO2氣體保護(hù)焊具有如下一些特點(diǎn)： 焊接成本低。 生產(chǎn)率高。 適用范圍廣。 抗銹能力較其他焊接方法強(qiáng)，焊縫含氫量低，抗裂性好。 因是明弧，便于觀察和控制焊接過程，有利于實(shí)現(xiàn)焊接過程的

42、機(jī)械化和自動(dòng)化，焊后不需清渣。焊接基本工藝（四）釬焊 釬焊是利用熔點(diǎn)比焊件低的釬料與焊件共同加熱到釬焊溫度，在焊件不熔化的情況下，釬料熔化并潤(rùn)濕焊件表面，依靠二者的擴(kuò)散而形成焊接接頭。 （1）硬釬焊 釬料的熔點(diǎn)在450C以上，接頭強(qiáng)度較高。主要用于受力較大的鋼鐵和銅合金構(gòu)件的焊接以及工具、刀具的焊接。 （2）軟釬焊 釬料的熔點(diǎn)在450C以下，接頭強(qiáng)度較低。廣泛用于焊接受力不大的常溫工作的儀表、導(dǎo)電元件以及鋼鐵、銅及銅合金等制造的構(gòu)件。 根據(jù)釬料的熔點(diǎn)不同，釬焊可分為：硬釬焊、軟釬焊 與一般的熔化焊相比，釬焊的特點(diǎn)是： （1）加熱溫度低，變形小，接頭光滑，尺寸精確； （2）可以連接不同種材料，對(duì)

43、工件厚度也沒有特殊要求； （3）設(shè)備簡(jiǎn)單，費(fèi)用小。但是，釬焊接頭強(qiáng)度低，允許的工作溫度低，焊前清潔要求高，而且釬料價(jià)格較高。焊接基本工藝三、材料的焊接性能 金屬材料的焊接性是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 它包括兩方面的內(nèi)容： 其一是使用焊接性：即焊接接頭在使用中的可靠性，包括焊接接頭的機(jī)械性能和其他特殊性能（如耐熱性、耐腐蝕性等）； 其二是工藝焊接性：指焊接加工時(shí)焊接接頭產(chǎn)生工藝缺陷的傾向，尤其是出現(xiàn)各種裂紋的可能性。 影響金屬焊接性的主要因素是化學(xué)成分。（一）金屬材料的焊接性焊接基本工藝（二）碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的

44、焊接 （1）碳素鋼的焊接 低碳鋼的焊接 低碳鋼的含碳量0.25%，塑性好，一般沒有淬硬和冷裂傾向，所以低碳鋼的焊接性良好。一般不需預(yù)熱，焊后也不需要進(jìn)行熱處理，采用所有的焊接方法都可以得到優(yōu)良的焊接接頭。只有在結(jié)構(gòu)厚度大的大型結(jié)構(gòu)件，在零度以下低溫環(huán)境焊接時(shí)，由于焊件各部分溫差較大，變形又受到限制，焊接過程容易產(chǎn)生大的應(yīng)力，可能導(dǎo)致焊件開裂，因此應(yīng)考慮預(yù)熱。 中、高碳鋼的焊接 含碳量在0.250.6%之間，淬硬和冷裂傾向較大，焊接性較差。焊接之前必須預(yù)熱，焊后要進(jìn)行熱處理。實(shí)際上，高碳鋼的焊接只限于修補(bǔ)工作。（2）低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接 普通低合金鋼的焊接性能與一般低碳鋼很相似，焊接性能良好

45、。但隨著普通低合金鋼的強(qiáng)度級(jí)別提高，焊接性能隨著變差，焊接時(shí)需要采用工藝措施。一般焊前預(yù)熱，焊后及時(shí)熱處理以消除焊接應(yīng)力。焊接基本工藝（三）鑄鐵的焊補(bǔ) （1）熱焊法 是焊前將工件整體或局部預(yù)熱到600700C，焊后緩慢冷卻。熱焊法可以防止工件產(chǎn)生白口組織和裂紋，焊補(bǔ)質(zhì)量較好，焊后可進(jìn)行機(jī)加工。 （2）冷焊法 焊補(bǔ)之前，工件不預(yù)熱或加熱溫度低于400C。主要依靠焊條來調(diào)整焊縫化學(xué)成分以防止或減少白口組織和避免裂縫。冷焊法方便靈活生產(chǎn)率高、成本低、勞動(dòng)條件好，但切削加工性能差。生產(chǎn)中多用于焊補(bǔ)要求不高的鑄件以及怕高溫預(yù)熱引起變形的工件。焊接基本工藝（四）有色金屬的焊接 （1）銅及銅合金的焊接 焊接

46、時(shí)需要預(yù)熱、采取大功率熱源。銅及銅合金的線膨脹系數(shù)大，焊接時(shí)如果工件剛度不大，又無防止變形措施，則會(huì)產(chǎn)生較大變形；剛度較大時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生裂紋。液態(tài)時(shí)溶解大量的氫，冷卻時(shí)來不及溢出，易產(chǎn)生氣孔。目前，常用氬弧焊焊接紫銅、黃銅、青銅和白銅；黃銅還常用氣焊。還可以采用釬焊及等離子弧焊接等進(jìn)行焊接。 （2）鋁及鋁合金的焊接 鋁及鋁合金的焊接一般較困難，鋁極易形成密度大、熔點(diǎn)很高的氧化鋁薄膜，且易吸收水分，焊接時(shí)易形成氣孔、夾渣等缺陷；鋁的導(dǎo)熱系數(shù)大，焊接消耗熱量多，需采用大功率熱源；鋁的線膨脹系數(shù)大；液態(tài)溶解氫的能力強(qiáng)，易使焊件產(chǎn)生變形和氣孔。另外，鋁及鋁合金從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)，

47、無明顯的顏色變化，難以掌握加熱溫度。目前最常用的是氬弧焊，適于各類鋁合金的焊接。另外，等離子弧焊及電子束焊也適宜于焊接不同的鋁合金。焊接基本工藝四、焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性（一）焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇 在滿足焊接結(jié)構(gòu)使用性能的前提下，還要考慮材料應(yīng)有很好的焊接性，以保證焊接結(jié)構(gòu)的安全可靠。（二）焊接接頭形式焊接基本工藝（三）焊縫的布置 焊縫的位置應(yīng)便于操作； 焊縫應(yīng)避開應(yīng)力最大和應(yīng)力集中地部位； 焊縫位置應(yīng)盡可能分散； 焊縫位置應(yīng)盡可能對(duì)稱； 焊縫位置應(yīng)遠(yuǎn)離加工表面。 焊接結(jié)構(gòu)的焊縫布置對(duì)焊縫質(zhì)量、生產(chǎn)率有很大的影響。其一般的設(shè)計(jì)原則如下：2.4 沖壓工藝基礎(chǔ)沖壓工藝基礎(chǔ) 沖壓 靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶

48、材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件的成形加工方法。 沖壓和鍛造同屬塑性加工（或稱壓力加工），合稱鍛壓。 沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。全世界的鋼材中，有6070是板材，其中大部分經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機(jī)、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機(jī)械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓與其它金屬加工方法相比，具有下述的特點(diǎn)： 1）生產(chǎn)率高，且操作簡(jiǎn)便，易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化與自動(dòng)化； 2）利用沖壓工藝可以獲得其它金屬方法所不能或難以加工的、形狀復(fù)雜的零件； 3）沖壓

49、加工一般不需加熱毛坯，節(jié)能；能獲得剛度大、強(qiáng)度高而質(zhì)量輕的零件，適應(yīng)于車身零件的加工。4）沖壓零件的表面質(zhì)量較好，為后續(xù)表面處理工序（如涂漆）提供了方便。一、概述沖壓工藝基礎(chǔ) 由于沖壓加工零件的形狀、尺寸、精度要求、批量大小、原材料性能等的不同，其沖壓方法有多種多樣。沖壓工序按加工性質(zhì)的不同，可可分為兩大類型：分離工序和成形工序。 沖壓最常用的四個(gè)基本工序?yàn)椋?沖裁、彎曲、拉深、成形沖壓工藝基礎(chǔ)二、沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性 進(jìn)行沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要保證其使用要求，還要滿足沖壓工藝性的要求。（一）沖裁件的結(jié)構(gòu)工藝性 沖裁件的外形和內(nèi)孔形狀應(yīng)盡量簡(jiǎn)單、對(duì)稱，最好是規(guī)則的幾何形狀由規(guī)則的幾何形狀組成

50、，避免狹槽、長(zhǎng)的懸臂，且其寬度應(yīng)大于料厚的兩倍。 沖裁件直線相接處均要以圓角過渡（R0.55），否則會(huì)顯著降低磨具。 孔的尺寸不能過小，避免增加孔的沖壓難度。（二）彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 彎曲件的圓角半徑不能小于最小彎曲半徑，也不宜過大（圓角半徑過大，受回彈影響其精度不易保證。 彎曲件的形狀應(yīng)盡量對(duì)稱，彎曲半徑應(yīng)左右對(duì)稱，保證板料不會(huì)因摩擦阻力不均勻而產(chǎn)生滑移； 彎曲邊不要過短，應(yīng)使彎曲邊平直部分的高度應(yīng)大于料厚的兩倍； 彎曲帶孔件時(shí)，孔的位置距彎曲邊應(yīng)為料厚的兩倍左右，避免孔變形。 彎曲件的尺寸精度一般不應(yīng)超過IT9IT10。沖壓工藝基礎(chǔ)（三）拉伸件的結(jié)構(gòu)工藝性 拉伸件形狀力求簡(jiǎn)單，避免圓錐形、

51、球面形和空間復(fù)雜曲面形，盡量采用軸對(duì)稱的形狀，使零件變形均勻和模具加工制造方便； 應(yīng)使拉伸件高度盡可能減低，過高、過深的拉伸件易出現(xiàn)廢品，需多次拉伸。 對(duì)于半敞開或不對(duì)稱的拉伸件可采用合沖工藝，即將兩個(gè)或幾個(gè)零件合并成對(duì)稱形狀，一起沖壓，然后切開，減少工序、節(jié)約材料、保證質(zhì)量； 對(duì)帶凸緣拉伸件的凸緣寬度要適當(dāng)。凸緣過寬，需增加拉伸次數(shù)；但凸緣尺寸過小，拉深時(shí)壓邊圈不易壓住，反而容易起皺。 拉伸圓筒形件時(shí)，底與壁間的圓角半徑應(yīng)大于等于料厚，凸緣與壁間的圓角半徑要大于等于料厚； 拉伸件的尺寸精度不能要求過高，其高度尺寸應(yīng)不高于IT6IT17，直徑精度應(yīng)不高于 IT9IT10。沖壓工藝基礎(chǔ)三、沖模

52、沖壓模具簡(jiǎn)稱沖模，是通過加壓將金屬或非金屬板料或型材分離、成形或接合而得到制件的工藝裝備，分為簡(jiǎn)單模、連續(xù)模和符合模三種。（一）簡(jiǎn)單模 在壓力機(jī)的一次行程中只完成一道沖壓工序的沖模稱為簡(jiǎn)單模，如圖所示。此種模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，適用于小批量生產(chǎn)。（二）連續(xù)模 連續(xù)模(級(jí)進(jìn)模) 具有兩個(gè)以上的工位，并在壓力機(jī)一次行程中，在不同的工位上完成兩道或兩道以上沖壓工序的沖模稱為連續(xù)模。這種模具生產(chǎn)效率高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但要求定位精度高，制造比較麻煩，成本高，適用于大批量生產(chǎn)。（三）復(fù)合模 復(fù)合模只有一個(gè)工位，在壓力機(jī)的一次行程中，同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的沖模稱為復(fù)合模。這種模具能保證較高的零

53、件精度和生產(chǎn)率，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，適用于大批量生產(chǎn)中小型零件。 沖壓工藝基礎(chǔ)粉末冶金2.5 粉末冶金 粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合以及各種類型制品的工藝技術(shù)。 粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無切削工藝。 粉末冶金材料的應(yīng)用與分類 （1）應(yīng)用：（汽車、摩托車、紡織機(jī)械、工業(yè)縫紉機(jī)、電動(dòng)工具、五金工 具、電器、工程機(jī)械等）各種粉末冶金（鐵銅基）零件。（2）

54、分類：粉末冶金多孔材料、粉末冶金減摩材料、粉末冶金摩擦料、粉 末冶金結(jié)構(gòu)零件、粉末冶金工模具材料、和粉末冶金電磁材料 和粉末冶金高溫材料等。 粉末冶金材料的特點(diǎn) 粉末冶金的生產(chǎn)過程 ：包括粉末冶金、粉末成形、燒結(jié)、后續(xù)處理。一、概述二、粉末的制取粉末冶金 制粉方法分兩類：機(jī)械法；物理法 從工業(yè)規(guī)模而言制粉應(yīng)用最廣的方法是：霧化法；還原法和機(jī)械法。（一）霧化法 如圖所示，依靠自重從漏包中流出的金屬液流被從噴嘴噴射出的高壓氣體或水沖擊，霧化成粉。 噴射流的主要作用是：把熔融液流擊碎成細(xì)小的液滴；通過急冷使細(xì)小的液滴凝固。粉末冶金（二）還原法 燥、破碎、過篩。將原料和還原劑（氧化物或鹽類）按一定方式

55、裝罐后， 在隧道窯或倒焰窯中于950一1200oC下還原40一70小 時(shí)制取粉末。 還原劑被廣泛地用來制取鐵、銅、鎳、鈷、鎢、鉬等金屬粉末。還原法制取的鐵粉不僅經(jīng)濟(jì)，而且制粉過程簡(jiǎn)單，在生產(chǎn)時(shí)容易控制粉末的顆粒大小和形狀。還原法制取的粉末還具有很好的壓制性和燒結(jié)性。 （三）機(jī)械法 機(jī)械法是指利用破碎機(jī)、錘擊機(jī)或球磨機(jī)粉碎材料，生產(chǎn)細(xì)小顆粒的粉末。最常見的球磨機(jī)是利用回轉(zhuǎn)筒內(nèi)不斷拋落的鋼球破碎金屬。 其它生產(chǎn)粉末方法：電解法、化學(xué)沉淀法和高速沉淀法，一般應(yīng)用較少。粉末冶金三、零件的成形 粉末冶金的工藝過程包括三個(gè)步驟：粉末混合和粉末壓緊將金屬粉末制成具有一定形狀、尺寸、孔隙度以及強(qiáng)度的預(yù)成形坯。

56、粉末燒結(jié)將粉末壓坯在低于熔點(diǎn)的適當(dāng)溫度中受熱，顆粒之間發(fā)生粘接，燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，而且多數(shù)情況下密度也提高。 （一）鋼模壓制粉末壓緊時(shí)，需要較高的壓力使粉末稱為所需形狀。常用的工藝方法稱為鋼模壓制。 常用的鋼模壓制的壓力設(shè)備為機(jī)械、水壓或者兩者的結(jié)合。 根據(jù)工件的復(fù)雜程度，鋼模壓制的基本方式有三種：?jiǎn)蜗驂褐疲?雙向壓制； 浮動(dòng)模壓制粉末冶金（二）燒結(jié) 燒結(jié)是把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w，是一個(gè)傳統(tǒng)的工藝過程。人們很早就利用這個(gè)工藝來生產(chǎn)陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。 一般來說，粉體經(jīng)過成型后，通過燒結(jié)得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結(jié)構(gòu)由晶體、玻璃體和氣孔組成。燒結(jié)過程直接影響顯微結(jié)構(gòu)中

57、的晶粒尺寸、氣孔尺寸及晶界形狀和分布，從而獲得具有所需物理、力學(xué)性能的制品或材料。 由于粉末冶金生產(chǎn)屬于大批量生產(chǎn)，所以大多燒結(jié)爐設(shè)計(jì)成自動(dòng)進(jìn)料方式，一般包括三個(gè)步驟：預(yù)熱、燒結(jié)、冷卻。 近年來，通過不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與自主開發(fā)創(chuàng)新相結(jié)合，中國(guó)粉末冶金產(chǎn)業(yè)和技術(shù)都呈現(xiàn)出高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，是中國(guó)機(jī)械通用零部件行業(yè)中增長(zhǎng)最快的行業(yè)之一，每年全國(guó)粉末冶金行業(yè)的產(chǎn)值以35%的速度遞增。 2.6 塑料成型工藝基礎(chǔ)塑料成型工藝基礎(chǔ)一、概述 塑料的種類很多，按其使用特性可分為： 通用塑料（如：聚乙烯、聚丙烯） 工程塑料（如：ABS、聚甲醛） 功能塑料（如：醫(yī)用塑料、光敏塑料）（一）塑料組分 塑料的主要成分是

58、合成樹脂，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯等，稱為單一組分塑料。有些塑料除了合成樹脂之外，還含有其他輔助材料，如增塑劑、穩(wěn)定劑、著色劑、各種填料等，用以改善塑料的加工性能和使用性能。（二）塑料分類（三）交聯(lián)高聚物形態(tài)塑料 高聚物在形成過程中，大分子鏈結(jié)構(gòu)有線型或支鏈型形成網(wǎng)狀或立體結(jié)構(gòu)的反應(yīng)稱為交聯(lián)反應(yīng)，通過交聯(lián)反應(yīng)制得的高聚物稱為交聯(lián)高聚物或體型高聚物，其力學(xué)強(qiáng)度、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和尺寸穩(wěn)定性均有很大提高，因此交聯(lián)高聚物塑料在生產(chǎn)、生活中用途廣泛。塑料成型工藝基礎(chǔ)二、注射成型原理和工藝過程 注射成型又稱為注塑成型，是熱塑性塑料制件的一種主要的成形方法。 注塑機(jī)的工作原理與打針用的注射器相似，它

59、是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。 注射成型是一個(gè)循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。注射成型在汽車塑料制品生產(chǎn)中所占的比例很大。塑料成型工藝基礎(chǔ)三、壓縮和壓注成型工藝 壓縮成型又稱為壓制成型、壓塑成型等。其方法是將松散狀或預(yù)壓錠料的塑料直接加入到高溫（一般為）模具加料室或型腔內(nèi)，然后以一定的速度合模，加壓，使塑料在熱和壓力作用下逐漸軟化，呈粘流狀態(tài)，并在壓力作用下充滿型腔，樹脂與固化劑作用發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，使充滿型腔的粘流狀態(tài)的塑料固化成型，成為具有一定形狀的制品，經(jīng)保壓一段時(shí)間制品完全定型后，并具有最佳性能時(shí)，開模取出制品。 （一）壓縮成型工藝原理 與注射成型相比，