材料成型與工藝22課件

第二章金屬材料的性能及加工技術(shù)2.1金屬材料概述2.2金屬材料的性能2.3常用的黑色金屬2.4常用的有色金屬2.5金屬加工工藝2.62.7金屬的表面處理技術(shù)2.5金屬加工工藝

1、幾個(gè)概念：

生產(chǎn)過(guò)程：生產(chǎn)過(guò)程是將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。

工藝過(guò)程：在生產(chǎn)過(guò)程中，凡是改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過(guò)程稱(chēng)為工藝過(guò)程。

工藝過(guò)程的分類(lèi)：工藝過(guò)程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、裝配等工藝過(guò)程，工藝就是制造產(chǎn)品的方法。

工藝規(guī)程：一臺(tái)結(jié)構(gòu)相同、要求相同的機(jī)器，或者具有相同要求的機(jī)器零件，均可以采用幾種不同的工藝過(guò)程完成，但其中總有一種工藝過(guò)程在某一特定條件下是最合理的。人們把合理工藝過(guò)程的有關(guān)內(nèi)容寫(xiě)成工藝文件的形式，用以指導(dǎo)生產(chǎn)，這些工藝文件即稱(chēng)為工藝規(guī)程。2、金屬材料的成型加工分類(lèi)：金屬材料的成型加工按其特點(diǎn)分為冷加工（機(jī)械加工、冷軋、冷鍛、沖壓等）和熱加工（鑄造、熱扎、鍛造、焊接、熱處理等）。2.5.1鑄造鑄造是指金屬受熱融化并澆鑄到預(yù)先制作好的鑄型內(nèi)，凝固后獲得一定形狀和性能的金屬制品的成型方法。2、鑄造的分類(lèi)：

砂型鑄造：是以型砂為主要造型材料制備鑄型的鑄造工藝方法，它具有適應(yīng)性廣、生產(chǎn)準(zhǔn)備簡(jiǎn)單、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣的鑄造方法；(動(dòng)畫(huà))

特種鑄造：是除砂型鑄造以外其它鑄造方法的總稱(chēng)，常用的特種鑄造方法有金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造等。特種鑄造一般具有鑄件質(zhì)量好或生產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?、金屬的鑄造性能金屬的鑄造性能是指金屬材料鑄造成形的難易程度。評(píng)價(jià)指標(biāo)：流動(dòng)性和收縮性。

流動(dòng)性：是指金屬液本身的流動(dòng)能力，流動(dòng)性好壞影響到金屬液的充型能力。流動(dòng)性好的金屬，澆注時(shí)金屬液容易充滿(mǎn)鑄型的型腔，能獲得輪廓清晰、尺寸精確、薄而形狀復(fù)雜的鑄件；還有利于金屬液中夾雜物和氣體的上浮排除。相反，金屬的流動(dòng)性差，則鑄件易出現(xiàn)冷隔、澆不到、氣孔、夾渣等缺陷。常用鑄造合金中，灰鑄鐵>硅黃銅>鋁硅>錫青銅>鑄鋼。提高澆注溫度可改善金屬的流動(dòng)性。收縮率：是鑄造合金從液態(tài)凝固和冷卻至室溫過(guò)程中產(chǎn)生的體積和尺寸的縮減。包括液態(tài)收縮、凝固收縮、固態(tài)收縮三個(gè)階段。液態(tài)收縮和凝固收縮若得不至到補(bǔ)足，會(huì)使鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松缺陷；固態(tài)收縮若受到阻礙會(huì)產(chǎn)生鑄造內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致鑄件變形開(kāi)裂。鑄造材料、澆注溫度和鑄件的結(jié)構(gòu)對(duì)收縮都有影響。二、砂型鑄造砂型鑄造是在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造方法。由于其造型材料來(lái)源廣泛，成本低廉，是最常用的鑄造方法，目前我國(guó)砂型鑄件約占鑄件產(chǎn)量的80%。（一）造型方法1、手工造型:是全部用手工或手動(dòng)工具完成的造型工序。根據(jù)鑄件的形狀特點(diǎn)，可采用整體模造型、分塊模造型、挖砂造型、活塊造型、三箱造型、刮板造型等。(1)整模造型(動(dòng)畫(huà))模樣為整體，分型面為平面，型腔在同一砂箱中，不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷，操作簡(jiǎn)單。應(yīng)用在最大截面在端部且為一平面的鑄件，應(yīng)用較廣。（2）分模造型(動(dòng)畫(huà))模樣在最大截面處分開(kāi)，型腔位于上、下型中，操作較簡(jiǎn)單。最大截面在中部的鑄件，常用于回轉(zhuǎn)體類(lèi)等鑄件。（3）挖砂造型(動(dòng)畫(huà))整體模樣，分型面為一曲面，需挖去阻礙起模的型砂才能取出模樣，對(duì)工人的操作技能要求高，生產(chǎn)率低，適宜中小型、分型面不平的鑄件單件、小批生產(chǎn)。（5）刮板造型(動(dòng)畫(huà))

刮板形狀和鑄件截面相適應(yīng)，代替實(shí)體模樣，可省去制模的工序，操作要求高。單件小批生產(chǎn)，大、中型輪類(lèi)、管類(lèi)鑄件。（6）三箱造型(動(dòng)畫(huà))

另：大型工件造型(動(dòng)畫(huà))用上、中、下三個(gè)砂箱，有兩個(gè)分型面，鑄件的中間截面小，用兩個(gè)砂箱時(shí)取不出模樣，必須分模，中箱高度有一定要求，操作復(fù)雜。單件小批生產(chǎn)，適合于中間截面小，兩端截面大的鑄件。2、機(jī)器造型

(動(dòng)畫(huà))機(jī)器造型是用機(jī)器全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序。主要用于成批大量生產(chǎn)。按緊砂方式不同，常用的造型機(jī)有震壓造型、微震壓實(shí)造型、高壓造型、拋砂造型、射砂造型、氣流沖擊造型等。其中以震壓式造型機(jī)最為常用，震壓式造型機(jī)適合于中、小型鑄型，主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低，但噪音大、生產(chǎn)率不夠高、鑄型的緊實(shí)度不高。震壓造型示意圖三、特種鑄造特種鑄造是指與砂型鑄造不同的其它鑄造方法?？闪腥胩胤N鑄造的方法有近二十種，常用的有金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造等。特種鑄造在提高鑄件精度和表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件等方面具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。（一）壓力鑄造(動(dòng)畫(huà))壓力鑄造是指熔融金屬在高壓下快速壓入鑄型中，并在壓力下凝固的鑄造方法，簡(jiǎn)稱(chēng)壓鑄。１、壓力鑄造工藝過(guò)程壓鑄工藝是在專(zhuān)門(mén)的壓鑄機(jī)上完成的，壓鑄機(jī)的主要類(lèi)型有冷壓室壓鑄機(jī)和熱壓室壓鑄機(jī)兩類(lèi)。壓鑄機(jī)主要由合型機(jī)構(gòu)、壓射機(jī)構(gòu)和頂出機(jī)構(gòu)組成，臥式冷室式壓鑄機(jī)2、壓力鑄造的特點(diǎn)及適用范圍壓力鑄造具有如下特點(diǎn)：生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；鑄件的精度高、表面質(zhì)量好；組織細(xì)密、性能好；能鑄出形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。但壓力鑄造設(shè)備投資大，壓鑄型制造周期長(zhǎng)、成本高；受壓型材料熔點(diǎn)的限制，目前不能用于高熔點(diǎn)鑄鐵和鑄鋼件的生產(chǎn)；目前壓力鑄造主要用于大批量生產(chǎn)鋁、鋅、銅、鎂等非鐵金屬與合金件。如汽車(chē)、儀表、計(jì)算機(jī)、航空、摩托車(chē)、日用品等行業(yè)各類(lèi)中小型薄壁鑄件，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體、氣缸蓋、儀表殼體、電動(dòng)轉(zhuǎn)子、照相機(jī)殼體、各類(lèi)工藝品、裝飾品等。臥式冷室式壓鑄機(jī)工作原理圖（二）熔模鑄造(動(dòng)畫(huà))

熔模鑄造是用易熔材料制成模樣，在模樣上涂掛若干層耐火涂料，待硬化后熔出模樣形成無(wú)分型面的型殼，經(jīng)高溫焙燒后即可澆注獲得鑄件的方法。由于易熔材料通常采用蠟料，故這種方法又稱(chēng)為“失蠟鑄造”。１、熔模鑄造的工藝過(guò)程（1）蠟?zāi)Ｖ圃焓紫雀鶕?jù)鑄件的形狀和尺寸，用鋼、銅或鋁合金制造壓型；然后把熔化成糊狀的蠟質(zhì)材料（常用50%石蠟+50%硬脂酸）壓入壓型中，待冷卻凝固后取出，修去分型面上的毛刺后得到單個(gè)的蠟?zāi)＃粸槟芤淮舞T出多個(gè)鑄件，可將多個(gè)蠟?zāi)Ｕ澈显谝粋€(gè)蠟制的澆注系統(tǒng)上，構(gòu)成蠟?zāi)＝M。（2）型殼制造在蠟?zāi)＝M上涂掛耐火涂料層以制成具有一定強(qiáng)度的耐火型殼。首先將蠟?zāi)＝胪苛现校ㄊ⒎?水玻璃、硅酸乙酯等）；取出后撒上石英粉（砂）；再浸入氯化銨的溶液中進(jìn)行硬化。重復(fù)上述過(guò)程4-6次，制成5-10mm厚的耐火型殼。待型殼干燥后，置于90-95℃的熱水中浸泡，熔出蠟料即得到一個(gè)中空的型殼。（3）焙燒、澆注將型殼在850~950℃的爐內(nèi)進(jìn)行焙燒，去除殘留的蠟料和水份，并提高型殼的強(qiáng)度；將焙燒后的型殼趁熱置于砂箱中，并在其周?chē)畛渖白踊蜩F丸固定之，即可進(jìn)行澆注。2、熔模鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用熔模鑄造是一種精密鑄造工藝，鑄件的尺寸精度高、表面質(zhì)量好；適應(yīng)性強(qiáng)，能生產(chǎn)出形狀特別復(fù)雜的鑄件，適合于高熔點(diǎn)和難切削合金，生產(chǎn)批量不受限制。但熔模鑄造的工藝復(fù)雜、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高，不適宜大件鑄造。熔模鑄造適合于形狀復(fù)雜、精密的中小型鑄件；可生產(chǎn)高熔點(diǎn)、難切削的合金鑄件。如用于形狀復(fù)雜的渦輪發(fā)電機(jī)、增壓器、汽輪機(jī)的葉片和葉輪，復(fù)雜刀具等，可生產(chǎn)各種不銹鋼、耐熱鋼、磁鋼等的精密鑄件。（三）金屬型鑄造(動(dòng)畫(huà))金屬型鑄造是指在重力的作用下將液態(tài)金屬澆入金屬型中獲得鑄件的方法，也稱(chēng)狹義的重力鑄造。金屬型可連續(xù)使用幾千次至數(shù)萬(wàn)次。1．金屬型的材料與結(jié)構(gòu)金屬型常采用鑄鐵或鑄鋼制造，按分型面不同，金屬型有整體式、垂直分型式、水平分型式等。右圖為垂直分型式金屬型的結(jié)構(gòu)。由底座、定型、動(dòng)型等部分組成，澆注系統(tǒng)在垂直的分型面上，為改善金屬型的通氣性，在分型面處開(kāi)有0.2mm-0.4mm深的通氣槽。移動(dòng)動(dòng)型、合上鑄型后進(jìn)行澆注，鑄件凝固后移開(kāi)動(dòng)型取出鑄件。垂直分型式金屬型（四）離心鑄造(動(dòng)畫(huà))離心鑄造是指將金屬澆入繞水平、傾斜或立軸旋轉(zhuǎn)的鑄型，在離心力的作用下凝固成鑄件的鑄造方法。離心鑄造多用于簡(jiǎn)單的圓筒體，鑄造時(shí)不用型芯便可形成內(nèi)孔。1．離心鑄造方法離心鑄造機(jī)按旋轉(zhuǎn)軸的方位不同，可分為立式、臥式和傾斜式三種類(lèi)型。2．離心鑄造的特點(diǎn)及應(yīng)用離心鑄造可省去澆注系統(tǒng)和型芯，比砂型鑄造省工省料，生產(chǎn)率高，成本低；鑄件在離心力的作用下結(jié)晶，組織致密，基本上無(wú)縮孔、氣孔等缺陷，力學(xué)性能好；便于雙金屬鑄件的鑄造。但鑄件的內(nèi)孔尺寸誤差大、表面粗糙；鑄件的比重偏析大，金屬中的熔渣等密度小的夾雜物易集中在內(nèi)表面。

離心鑄造廣泛用于大口徑鑄鐵管、缸套、雙金屬軸承、活塞環(huán)、特殊鋼無(wú)縫管坯等的生產(chǎn)。離心鑄造方法臥式離心鑄造機(jī)2.5.2壓力加工（鍛壓加工）一、概述鍛壓加工是指對(duì)坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀及改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法。它是鍛造和沖壓的總稱(chēng)。鍛壓加工包括軋制(動(dòng)畫(huà))、擠壓(動(dòng)畫(huà))、拉撥(動(dòng)畫(huà))、自由鍛造、模型鍛造、沖壓等加工方法，其典型工序?qū)嵗鐖D所示。常用的鍛壓加工方法1、鍛壓加工的特點(diǎn)

鍛壓加工是以金屬的塑性變形為基礎(chǔ)的,各種鋼和大多數(shù)非鐵金屬及其合金都具有不同程度的塑性,因此它們可在冷態(tài)或熱態(tài)下進(jìn)行鍛壓加工,而脆性材料(如灰鑄鐵、鑄造銅合金、鑄造鋁合金等)則不能進(jìn)行鍛壓加工。金屬鍛壓加工的優(yōu)點(diǎn)：

（1）能改善金屬內(nèi)部組織，提高金屬的力學(xué)性能。吊鉤、曲軸中的流線(xiàn)分布（2）節(jié)省金屬材料。與直接切削鋼材的成形相比，還可以節(jié)省金屬材料的消耗，而且也節(jié)省加工工時(shí)。（3）生產(chǎn)效率較高。如齒輪軋制、滾輪軋制等制造方法均比機(jī)械加工的生產(chǎn)率高出幾倍甚至幾十倍以上。金屬鍛壓加工的缺點(diǎn):

（1）不能獲得形狀很復(fù)雜的制件,其制件的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量還不夠高；（2）加工設(shè)備比較昂貴,制件的成本比鑄件高。2、鍛壓加工的分類(lèi):

鍛壓主要按成形方式和變形溫度進(jìn)行分類(lèi)。按成形方式鍛壓可分為鍛造和沖壓兩大類(lèi)；按變形溫度鍛壓可分為熱鍛壓、冷鍛壓、溫鍛壓等。3、金屬的鍛壓性能：評(píng)價(jià)：可鍛性可鍛性是指材料在鍛造過(guò)程中經(jīng)受塑性變形而不開(kāi)裂的能力。金屬的可鍛性可用塑性和塑性變形抗力來(lái)綜合衡量。塑性越高，變形抗力越小，金屬的可鍛性就越好；低的塑性變形抗力使設(shè)備耗能少；優(yōu)良的塑性使產(chǎn)品獲得準(zhǔn)確的外形而不遭破裂。一次成型椅二、鍛造（一）自由鍛(動(dòng)畫(huà))

1、基本工序

自由鍛是指用簡(jiǎn)單的通用性工具,或在鍛造設(shè)備的上、下砧鐵之間直接對(duì)坯料施加外力,使坯料產(chǎn)生變形而獲得所需的幾何形狀及內(nèi)部質(zhì)量的鍛件的加工方法。采用自由鍛方法生產(chǎn)的鍛件稱(chēng)為自由鍛件。自由鍛的基本工序包括鐓粗、拔長(zhǎng)、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)、錯(cuò)移及鍛接等。(1)拔長(zhǎng)拔長(zhǎng)也稱(chēng)延伸,它是使坯料橫斷面積減小、長(zhǎng)度增加的鍛造工序。拔長(zhǎng)常用于鍛造桿、軸類(lèi)零件。拔長(zhǎng)的方法主要有兩種:在平砧、芯棒上拔長(zhǎng)。a)在平面上拔長(zhǎng)b)在芯軸上拔長(zhǎng)（2）鐓粗鐓粗是使毛坯高度減小,橫斷面積增大的鍛造工序鐓粗工序可以有效地改善坯料組織,減小力學(xué)性能的異向性。鐓粗與拔長(zhǎng)的反復(fù)進(jìn)行,可以改善高合金工具鋼中碳化物的形態(tài)和分布狀態(tài)。(3)沖孔沖孔是在坯料上沖出透孔或不透孔的鍛造工序。沖孔的方法主要有以下兩種：雙面沖孔法，單面沖孔法。

(4)彎曲

彎曲采用一定的工模具將坯料彎成所規(guī)定的外形的鍛造工序，稱(chēng)為彎曲。常用的彎曲方法有以下兩種：鍛錘壓緊彎曲法、模彎曲法。（5）切割切割是指將坯料分成幾部分或部分地割開(kāi)，或從坯料的外部割掉一部分，或從內(nèi)部割出一部分的鍛造工序。（6）錯(cuò)移

錯(cuò)移是指將坯料的一部分相對(duì)另一部分平行錯(cuò)開(kāi)一段距離，但仍保持軸心平行的的鍛造工序，常用于鍛造曲軸零件。錯(cuò)移時(shí)，先對(duì)坯料進(jìn)局部切割，然后在切口兩側(cè)分別施加大小相等、方法相反且垂直于軸線(xiàn)的沖擊力或壓力，使坯料實(shí)現(xiàn)錯(cuò)移。（7）鍛接鍛接是將坯料在爐內(nèi)加熱至高溫后，用錘快擊,使兩者在固態(tài)結(jié)合的鍛造工序。鍛接的方法有搭接、對(duì)接、咬接等。鍛接后的接縫強(qiáng)度可達(dá)被連接材料強(qiáng)度的70%～80%。（8）扭轉(zhuǎn)扭轉(zhuǎn)是將毛料的一部分相對(duì)于另一部分繞其軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)一定角度的鍛造工序。該工序多用于鍛造多拐曲軸和校正某些鍛件。小型坯料扭轉(zhuǎn)角度不大時(shí),可用錘擊方法。2.自由鍛的生產(chǎn)特點(diǎn)和應(yīng)用自由鍛所用工具和設(shè)備簡(jiǎn)單,通用性好,成本低。同鑄造毛坯相比,自由鍛消除了縮孔、縮松、氣孔等缺陷,使毛坯具有更高的力學(xué)性能。因此,它在重型機(jī)器及重要零件的制造上有特別重要的意義。自由鍛是靠人工操作來(lái)控制鍛件的形狀和尺寸的,所以鍛件精度低,加工余量大,勞動(dòng)強(qiáng)度大,生產(chǎn)率也不高

,因此它主要應(yīng)用于單件、小批量生產(chǎn)。（二）模鍛（模型鍛造）(動(dòng)畫(huà))模鍛是指利用模具使毛坯變形而獲得鍛件的鍛造方法。金屬材料通過(guò)模具鍛造變形而得到的工件或毛坯稱(chēng)為模鍛件。按所用設(shè)備不同,模鍛可分為錘上模鍛、曲柄壓力機(jī)上模鍛、摩擦壓力機(jī)上模鍛等。1、錘上模鍛(動(dòng)畫(huà))錘上模鍛

圖為錘上模鍛。鍛模由上鍛模和下鍛模兩部分組成,分別安裝在錘頭和模墊上,工作時(shí)上鍛模隨錘頭一起上下運(yùn)動(dòng)。上模向下扣合時(shí),對(duì)模膛中的坯料進(jìn)行沖擊,使之充滿(mǎn)整個(gè)模膛,從而得到所需鍛件。按模膛在鍛模中的個(gè)數(shù),鍛模分為單膛鍛模和多膛鍛摸。2、錘上模鍛的特點(diǎn)和應(yīng)用錘上模鍛與自由鍛、胎模鍛比較，有如下優(yōu)點(diǎn):(1)生產(chǎn)率高。

(2)表面質(zhì)量高，加工余量小，余塊少甚至沒(méi)有，尺寸準(zhǔn)確，鍛件公差比自由鍛小2/3～3/4，可節(jié)省大量金屬材料和機(jī)械加工工時(shí)。

(3)操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度比自由鍛和胎模鍛都低。

錘上模鍛的主要缺點(diǎn)是：模鍛件的重量受到一般模鍛設(shè)備能力的限制，大多在7OKg以下；鍛模的制造周期長(zhǎng)、成本高；模鍛設(shè)備的投資費(fèi)用比自由鍛大。模鍛用于生產(chǎn)大批量鍛件。（三）胎模鍛(動(dòng)畫(huà))

胎模鍛是在自由鍛設(shè)備上使用可移動(dòng)模具(胎模)生產(chǎn)模鍛件的一種鍛造方法。在生產(chǎn)中、小型鍛件時(shí)，廣泛采用自由鍛制坯、胎模鍛成形的工藝方法。1、胎模的種類(lèi)根據(jù)胎模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，胎?？煞譃樗ぷ印⒖勰?、套模和合模四種。2.胎模鍛的特點(diǎn)和應(yīng)用胎模鍛與自由鍛相比有如下優(yōu)點(diǎn):（1)由于坯料在模膛內(nèi)成形，所以鍛件尺寸比較精確，表面比較光潔，流線(xiàn)組織的分布比較合理，所以質(zhì)量較高。（2）由于鍛件形狀由模膛控制，所以坯料成形較快，生產(chǎn)率比自由鍛高1～5倍。（3）胎模鍛能鍛出形狀比較復(fù)雜的鍛件。（4）余塊少，因而加工余量較小，既可節(jié)省金屬材料，又能減少機(jī)加工工時(shí)。胎模鍛也有一些缺點(diǎn):需要噸位較大的鍛錘；只能生產(chǎn)小型鍛件；胎模的使用壽命較低；工作時(shí)一般要靠人力搬動(dòng)胎模，因而勞動(dòng)強(qiáng)度較大。胎模鍛用于生產(chǎn)中、小批量的鍛件。三、沖壓沖壓是指使板料經(jīng)分離或成形而得到制件的工藝統(tǒng)稱(chēng)為沖壓。沖壓的特點(diǎn)：(l)多用于形狀復(fù)雜的薄壁零件，并且能使其強(qiáng)度高，剛度大，重量輕。(2)沖壓件表面光滑且有足夠的尺寸精度，可滿(mǎn)足一般互換性要求。(3)操作簡(jiǎn)單迅速，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，生產(chǎn)率高。沖壓設(shè)備(動(dòng)畫(huà))

(4)沖模制造復(fù)雜，大批量沖壓生產(chǎn)時(shí)才能使沖壓件成本降低。沖模(動(dòng)畫(huà))

沖壓所需的板料必須具有足夠的塑性,常用的金屬板材有低碳鋼、高塑性的合金鋼、銅及銅合金、鋁及鋁合金等。沖壓件生產(chǎn)中常用的沖壓工序可分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是分離工序,主要包括切斷、落料、沖孔、切口、切邊等。另一類(lèi)是變形工序,主要包括彎曲、拉深、翻邊、起伏、縮口和脹形等。（一)分離工序

分離工序是使坯料的一部分與另一部分相分離的工序。1.剪切

剪切是指以?xún)蓚€(gè)相互平行或交叉的刀片對(duì)金屬材料進(jìn)行切斷的工序。主要用于下料,將板料切成沖壓所需的具有一定寬度的條料。2.落料及沖孔(動(dòng)畫(huà))

落料及沖孔落料和沖孔的工藝過(guò)程完全相同,當(dāng)坯料被沖下的部分為成品時(shí),該工藝過(guò)程稱(chēng)為落料；當(dāng)坯料的周邊為成品時(shí),該工藝過(guò)程稱(chēng)為沖孔。落料與沖孔總稱(chēng)為沖裁。沖裁示意圖為保證落料與沖孔的邊緣整齊、切口光潔,沖頭與凹模間的間隙必須合適。若間隙過(guò)大,則沖裁件斷面有拉長(zhǎng)的毛刺,且邊緣出現(xiàn)較大的圓角。若間隙過(guò)小,則模具刃口的磨損加劇,壽命降低。一般間隙要等于板厚的5%～10%

。3.整修

整修它是指利用整修模沿沖裁件的外緣或內(nèi)孔刮去一層薄薄的切屑，以提高沖裁件的加工精度和剪斷面的光潔度的沖壓方法。(二)變形工序1.彎曲(動(dòng)畫(huà))

彎曲它是將板料、型材或管材在彎矩作用下彎成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。板材彎曲示意圖管材彎曲示意圖2.拉深(動(dòng)畫(huà))

拉深是指變形區(qū)在一拉一壓的應(yīng)力狀態(tài)作用下,使板料（淺的空心坯）或形為空心件（深的空心件）而厚度基本不變的加工方法。拉深是一個(gè)重要的沖壓工序,應(yīng)用很廣。如汽車(chē)、農(nóng)機(jī)及工程機(jī)械的覆蓋件,儀器儀表的殼體,日用品中的金屬容器等都需用拉深工序制作。圓形板料毛坯拉深3.翻邊

翻邊是指在毛坯的平面部分或曲面部分的邊緣，沿一定曲線(xiàn)翻起豎立直邊的成形方法。圖為用凸凹模獲得內(nèi)凸緣的加工方法。４.起伏

起伏在板坯或制品表面上通過(guò)局部變薄獲得各種形狀的凸起與凹陷的成形方法稱(chēng)為起伏。圖為用起伏變形的方法獲得制件的例子。有起伏的制件(加強(qiáng)筋)剛度顯著增大。起伏變形實(shí)質(zhì)上是深度不大的局部拉深。內(nèi)孔翻邊示意圖起伏變形的舉例5.縮口縮口是將管件或空心制件的端部加壓，使其徑向尺寸縮小的加工方法。6.脹形

脹形板料或空心坯料在雙向拉應(yīng)力作用下，使其產(chǎn)生塑性變形取得所需制件的成形方法。脹形示意圖縮口示意圖（三）沖壓件生產(chǎn)舉例在生產(chǎn)實(shí)際中,絕大多數(shù)沖壓件要經(jīng)過(guò)好幾道工序才能生產(chǎn)出來(lái)。例：柴油機(jī)底油箱的生產(chǎn)過(guò)程。(動(dòng)畫(huà))

落料-拉伸-剪切（切邊）-翻邊-沖孔（安裝孔）-沖孔（放油孔）（四）發(fā)展

沖壓的自動(dòng)化發(fā)展(動(dòng)畫(huà))

2.5.3切削加工一、概述金屬切削加工是指利用切削刀具在工具（刀具）與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，切除工件上的多余材料，得到預(yù)想的工件形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。1、切削加工的分類(lèi)（1）鉗工鉗工是利用各種手工工具對(duì)金屬進(jìn)行切削加工的。基本的加工方法有劃線(xiàn)、鏨切、鋸割、挫削、鉆孔、攻絲、套扣和刮研等。鉗工操作大部分是用手工完成。因此，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。（2）機(jī)械加工機(jī)械加工是通過(guò)了人操縱機(jī)床對(duì)工件進(jìn)行切削加工的。其主要方法是車(chē)、鉆、銑、刨、磨和齒輪加工等。機(jī)械加工作為零件的最終手段，使零件的表面得到更高的尺寸精度和更高的光潔表面，切削加工仍是不可缺少的方法。所以切削加工在金屬材料加工中仍占有相當(dāng)重要的地位。2、機(jī)床的分類(lèi)（1）按照加工性質(zhì)和所用刀具的不同：車(chē)床、銑床、鉆床、磨床、鏜床、拉床、鋸床、刨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、插床和其他機(jī)床。（2）按機(jī)床的通用程度：通用機(jī)床（也叫萬(wàn)能機(jī)床）、專(zhuān)用機(jī)床（動(dòng)畫(huà)）和專(zhuān)門(mén)化機(jī)床（也叫專(zhuān)能機(jī)床）。（3）按機(jī)床的精度：普通精度機(jī)床、精密機(jī)床和超精密機(jī)床。機(jī)床的類(lèi)別代號(hào)3、切削動(dòng)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)指為了實(shí)現(xiàn)金屬切削加工，刀具和工件之間所必須作的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。切削動(dòng)動(dòng)主要分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。(動(dòng)畫(huà))

主運(yùn)動(dòng)是使工件與刀具產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)以進(jìn)行切削的最基本運(yùn)動(dòng)，主運(yùn)動(dòng)的速度最高，所消耗的功率最大。主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)，它可以由工件完成，也可以由刀具完成。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是不斷地把被切削層投入切削，以逐漸切削出整個(gè)表面的運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，沒(méi)有這個(gè)運(yùn)動(dòng)，就不能連續(xù)切削。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)一般速度較低，消耗的功率較少，可由一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)組成。4、材料的切削加工性材料的切削加工性指工件材料進(jìn)行切削加工時(shí)的難易程度。通常用下列二種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡量。（1）一定刀具耐用度下允許切削速度的大小，一般用耐用度為60分鐘時(shí)的切削速度U60來(lái)表示，U60愈大則切削加工性愈好，這種指標(biāo)用得較多。（2）在精加工中，常用加工后所得表面粗糙度Ra值的大小來(lái)表示，加工后表面粗糙度Ra值愈小則切削加工性愈好。二、機(jī)械加工

1、車(chē)床：是主要用車(chē)刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車(chē)削加工的機(jī)床。車(chē)床主要用于加工軸或孔、圓錐或球體等具有回轉(zhuǎn)表面的工件，是使用最廣的一類(lèi)機(jī)床。（動(dòng)畫(huà)）2、銑床：是用銑刀對(duì)工件進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。銑床主要用于加工零件上的鍵槽和端面。（動(dòng)畫(huà)）3、鉆床：指主要用鉆頭在工件上加工孔的機(jī)床。（動(dòng)畫(huà)）

4、刨床：是用刨刀對(duì)工件的平面、溝槽或成形表面進(jìn)行刨削的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)機(jī)床。（動(dòng)畫(huà)）

5、磨床：是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。主要目的提高工作表面的精度。（動(dòng)畫(huà)）

6、鏜床：鏜床主要用來(lái)加工殼體的軸孔和端面。（動(dòng)畫(huà)）

7、數(shù)控機(jī)床（CNC）是數(shù)字控制機(jī)床的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。（動(dòng)畫(huà)）加工中心

（動(dòng)畫(huà)）8、插床、拉床等（動(dòng)畫(huà)）9、特種加工（1）電火花加工（動(dòng)畫(huà)）（2）線(xiàn)切割加工（動(dòng)畫(huà)）（3）水切割加工（動(dòng)畫(huà)）（4）激光加工（動(dòng)畫(huà)）（5）超聲振動(dòng)加工（動(dòng)畫(huà)）另說(shuō)明：反求工程（不屬于機(jī)械加工）-激光掃描、三坐標(biāo)測(cè)量（動(dòng)畫(huà)）

2.6金屬連接2.6.1焊接概述焊接是通過(guò)加熱或加壓，或兩者同時(shí)并用，使兩個(gè)分離的物體產(chǎn)生原子間結(jié)合力而連接成一體的成形方法。一、焊接的分類(lèi)根據(jù)焊接過(guò)程中加熱程度和工藝特點(diǎn)的不同，焊接方法可以分為三大類(lèi)。

（1）熔焊將工件焊接處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池（通常還加入填充金屬），冷卻結(jié)晶后形成焊縫，被焊工件結(jié)合為不可分離的整體。（動(dòng)畫(huà)）常見(jiàn)的熔焊方法有氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。

（2）壓焊在焊接過(guò)程中無(wú)論加熱與否，均需要加壓的焊接方法。常見(jiàn)的壓焊有電阻焊、摩擦焊、冷壓焊、擴(kuò)散焊、爆炸焊等。

（3）釬焊采用熔點(diǎn)低于被焊金屬的釬料（填充金屬）熔化之后，填充接頭間隙，并與被焊金屬相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接。二、焊接的特點(diǎn)：焊接主要用于制造金屬結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，產(chǎn)品質(zhì)量好。能化大為小，以小拼大。但焊接后易產(chǎn)生焊接應(yīng)力與變形，導(dǎo)致出現(xiàn)裂紋，另外可制造雙金屬結(jié)構(gòu)，能連接同類(lèi)和不同類(lèi)型的金屬材料。

焊接主要應(yīng)用機(jī)械、造船、冶金、化工、國(guó)防等各個(gè)行業(yè)，在宇宙航行、海洋開(kāi)發(fā)中發(fā)揮著極其重要的作用。三、金屬的焊接性能

1．焊接性能概念

焊接性能是材料在限定的施工條件下焊接成規(guī)定設(shè)計(jì)要求的構(gòu)件，并滿(mǎn)足預(yù)定工作要求的能力。包括兩方面內(nèi)容：工藝焊接性：在一定的焊接工藝條件下，能否獲得優(yōu)質(zhì)，無(wú)缺陷的焊接接頭的能力；使用焊接性：即焊接接頭或整體結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足技術(shù)要求所規(guī)定的各種使用性能的程度。包括力學(xué)性能及耐熱、耐蝕等特殊性能。金屬焊接性與金屬本身的材質(zhì)和焊接工藝條件有關(guān)。例如鋁在氣焊和焊條電弧焊條件下，難以獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，用氬弧焊卻能達(dá)到較高的技術(shù)要求。因此，又可以說(shuō)鋁的焊接性能良好。

有色金屬及其合金通常采用氬弧焊進(jìn)行焊接。2．鋼焊接性的評(píng)定

鋼的焊接性很大一部分取決于碳的含量。把鋼中合金元素(包括碳)的含量按其作用換算成碳的相當(dāng)含量稱(chēng)碳當(dāng)量，碳當(dāng)量常用來(lái)評(píng)定碳鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接性。低碳鋼、低合金鋼的焊接性?xún)?yōu)良，一般采用焊條電弧焊或埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行焊接。中、高碳鋼、鑄鐵的焊接性差，一般不作為焊接結(jié)構(gòu)用材料，只限于修補(bǔ)工作。奧氏體不銹鋼焊接性良好，適用于焊條電弧焊、氬弧焊和埋弧自動(dòng)焊。2.6.2熔焊將工件焊接處局部加熱到熔化狀態(tài)，形成熔池（通常還加入填充金屬），冷卻結(jié)晶后形成焊縫，被焊工件結(jié)合為不可分離的整體。一、焊條電弧焊（動(dòng)畫(huà)）

焊條電弧焊是用手工操縱焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法。是生產(chǎn)中應(yīng)用最多、最普遍的焊接方法。它是利用焊條與焊件之間產(chǎn)生的電弧熱，熔化焊件與焊條而進(jìn)行焊接的。1、焊接電弧的產(chǎn)生焊接電弧是由焊接電源供給的，具有一定電壓的兩電極間或電極與母材間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生的強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。2、焊接設(shè)備焊條電弧焊的主要設(shè)備是弧焊機(jī)

焊接電弧的過(guò)程：將夾在焊鉗上的焊條，擦劃或敲擊焊件，由于焊條末端與焊件瞬時(shí)接觸而造成短路，產(chǎn)生很大的短路電流，在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的熱，觸點(diǎn)金屬溫度迅速升高，使焊條末端溫度迅速提高并熔化。在很快提起焊條的瞬間，電流只能從已熔化金屬的細(xì)頸處通過(guò)，使細(xì)頸部分的金屬溫度急劇升高、蒸發(fā)和汽化，焊條末端與工件間隙中的空氣被電離，產(chǎn)生了正離子和自由電子，在電場(chǎng)力作用下，正離子奔向陰極，自由電子奔向陽(yáng)極。在焊條端部與焊件之間形成了電弧，并產(chǎn)生大量的光和熱。焊條電弧焊焊接過(guò)程3、焊條焊條由焊芯和藥皮兩部分組成。焊芯的作用是與焊件之間產(chǎn)生電弧并熔化作為焊縫的填充金屬。藥皮是壓涂在焊芯表面上的涂料層。4．焊條電弧焊工藝（1）焊接接頭1）焊接接頭形式常用接頭形式有對(duì)接、搭接、角接和Ｔ形等。焊接接頭形式2）坡口根據(jù)設(shè)計(jì)或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱(chēng)為坡口。開(kāi)坡口的目的是為了得到在焊件厚度上全部焊透的焊縫。對(duì)接接頭的坡口形式3）焊縫的空間位置焊接時(shí)，按焊縫在空間位置的不同可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊。平焊橫焊焊接的空間位置立焊仰焊二、其他熔焊方法

１．埋弧自動(dòng)焊（動(dòng)畫(huà)）

埋弧焊是電弧在焊劑層下燃燒進(jìn)行焊接的方法。埋弧自動(dòng)焊是埋弧焊的一種自動(dòng)化焊接方法。在焊接過(guò)程中電弧被焊劑覆蓋。埋弧焊的特點(diǎn)：埋弧焊可以使用較大的電流，焊接速度可以很快，生產(chǎn)率較高；焊接時(shí)采用渣保護(hù)，沒(méi)有飛濺，焊接質(zhì)量好；勞動(dòng)條件好。但埋弧焊在焊接過(guò)程中不易觀(guān)察；適應(yīng)性差，只能焊平焊位置，通常焊接直縫和環(huán)縫。埋弧自動(dòng)焊示意圖2．氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)電弧焊是利用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護(hù)焊接區(qū)的電弧焊，簡(jiǎn)稱(chēng)氣體保護(hù)焊。常用的有氬弧焊、CO２氣體保護(hù)焊兩種。（1）氬弧焊是使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊。氬氣是惰性氣體，它可以保護(hù)電極和熔化金屬不受空氣的有害作用。氬弧焊常用于不銹鋼、耐熱鋼和非鐵金屬的焊接。（動(dòng)畫(huà)）

（2）CO２氣體保護(hù)焊是利用CO２作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊，CO２氣體保護(hù)焊主要用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度等級(jí)不高的低合金結(jié)構(gòu)鋼。（動(dòng)畫(huà)）

3．氣焊與氣割（動(dòng)畫(huà)）⑴氣焊

氣焊是利用氣體火焰作熱源的焊接法，常用的是氧乙炔焊。乙炔與氧混合燃燒所形成的火焰為氧乙炔焰。氣焊的特點(diǎn)是所使用的設(shè)備簡(jiǎn)單、搬運(yùn)方便、通用性強(qiáng)；火焰溫度低，加熱緩慢，加熱面積大，焊件