工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝

工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的金屬加工工藝工業(yè)設(shè)計(jì)中常用的金屬加工工藝1鑄造成型將熔融態(tài)金屬澆入鑄型后，冷卻凝固成為具有一定形狀鑄件的工藝方法。鑄造按鑄型所用材料及澆注方式分為砂型鑄造和特種鑄造(包括：熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造和離心鑄造）等。鑄造成型將熔融態(tài)金屬澆入鑄型后，冷卻凝固成為具有一定形狀鑄件2(1)砂型鑄造

俗稱翻砂，用砂粒制造鑄型進(jìn)行鑄造的方法。

主要工序有：制造鑄模，制造砂鑄型(即砂型)，澆注金屬液，落砂，清理等。

砂型鑄造適應(yīng)性強(qiáng)，幾乎不受鑄件形狀、尺寸、重量及所用金屬種類的限制，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低，為鑄造業(yè)廣泛使用。

砂型鑄造的基本工藝過程如下：(1)砂型鑄造

俗稱翻砂，用砂粒制造鑄型進(jìn)行鑄造的方法。3TransitionalPage砂型鑄造的工藝流程圖：工裝準(zhǔn)備芯砂配置砂型配制造型爐料準(zhǔn)備制芯砂型干燥合金熔煉型芯干燥合箱澆注凝固冷卻落砂清理鑄件檢驗(yàn)成品入庫TransitionalPage砂型鑄造的工藝流程圖：工4Backdrops:-Thesearefullsizedbackdrops,justscalethemup!-CanbeCopy-PastedoutofTemplatesforuseanywhere!Backdrops:www.animationfactory5砂型鑄造造型（制芯）方法

1、手工造型

常用的手工造型的方法有：整模造型，挖砂造型，假箱造型，分模造型，活塊造型，刮板造型等

2、機(jī)器造型

常用的機(jī)器造型的方法有：震壓造型，拋砂造型，微震壓造型，高壓造型，射壓造型。砂型鑄造造型（制芯）方法1、手工造型常用的手工6(2)特種鑄造之一——熔模鑄造

又稱失蠟鑄造，為精密鑄造方法之一，是常用的鑄造方法。

①制作母模：母模是鑄件的基本模樣，用于制造壓型?？筛鶕?jù)設(shè)計(jì)方案用適當(dāng)?shù)牟牧现谱髂改?。②制作壓型：壓型是制造蠟?zāi)５奶厥忤T型；壓型常用鋼或鋁合金加工而成，小批量時(shí)可采用易熔合金、石膏或硅橡膠制作。用硅橡膠制作壓型時(shí)，將母模均勻的刷上一層硅橡膠，然后貼一層紗布，如此反復(fù)五六次，視鑄件的大小決定。外層用石膏固定，待硅橡膠模固化后，取出母模，即翻制得硅橡膠模壓型。③制作蠟?zāi)＃褐圃煜災(zāi)５牟牧嫌惺?、蜂蠟、硬脂酸和松香等，常?0％石蠟和50%硬脂酸的混合料。將熔化好的45-48度的蠟料倒入壓型內(nèi)，同時(shí)不斷的翻轉(zhuǎn)壓型，使蠟料均勻形成蠟?zāi)＃灹侠鋮s后便可從壓型中取出，修毛刺后即得蠟?zāi)?。批量生產(chǎn)時(shí)則將多個(gè)蠟?zāi)＝M裝成蠟?zāi)＝M。使用蠟棒粘接蠟?zāi)Ｖ谱鳚沧⒘鞯?，澆注流道要有澆注口和出口?2)特種鑄造之一——熔模鑄造又稱失蠟鑄造，為精密鑄造方法7熔模鑄造又稱失蠟鑄造，為精密鑄造方法之一，是常用的鑄造方法。溶模鑄造的工藝過程：制作母模、制作壓型、制作蠟?zāi)！⒅谱餍蜌?、脫蠟、焙燒和造型、澆注、脫殼。熔模鑄造8熔模鑄造應(yīng)用失蠟法一般用于制作小型鑄件用這種方法鑄出的銅器既無范痕，又無墊片的痕跡，用它鑄造鏤空的器物更佳。熔模鑄造應(yīng)用失蠟法一般用于制作小型鑄件9金屬塑性加工塑性加工是使金屬在外力（通常是壓力）作用下，產(chǎn)生塑性變形，獲得所需形狀，尺寸和組織，性能的制品的一種基本的金屬加工技術(shù)，以往常稱壓力加工。金屬塑性加工的種類很多，根據(jù)加工時(shí)工件的受力和變形方式，基本的塑性加工方法有鍛造，軋制，擠壓，拉拔，拉深，彎曲，剪切等幾類金屬塑性加工塑性加工是使金屬在外力（通常是壓力）作用下，產(chǎn)生10壓力鑄造

簡(jiǎn)稱壓鑄。在壓鑄機(jī)上，用壓射活塞以較高的壓力和速度將壓室內(nèi)的金屬液壓射到模腔中，并在壓力作用下使金屬液迅速凝固成鑄件的鑄造方法。屬于精密鑄造方法。鑄件尺寸精確，表面光潔(便面粗糙度達(dá)到6.3-1.6微米)，組織致密，生產(chǎn)效率高。適合生產(chǎn)小型、薄壁(0.8毫米,孔徑可達(dá)0.8毫米,螺距可達(dá)0.75毫米)的復(fù)雜鑄件，鑄件抗拉強(qiáng)度壁砂型鑄造高25%-40%.并能使鑄件表面獲得清晰的花紋、圖案及文字等。主要用于鋅、鋁、鎂、銅及其合金等鑄件的生產(chǎn)。

壓力鑄造簡(jiǎn)稱壓鑄。在壓鑄機(jī)上，用壓射11工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝12金屬塑性加工—鍛造靠鍛壓機(jī)的鍛錘錘擊工件產(chǎn)生壓縮變形的一種加工方法,有自由鍛和模鍛兩種方式.自由鍛不需專用模具,靠平錘和平砧間工件的壓縮變形,使工件鐓粗或拔長,其加工精度低,生產(chǎn)率也不高,主要用于軸類,曲柄和連桿等單件的小批生產(chǎn).模鍛通過上,下鍛模模腔拉制工作的變形,可加工形狀復(fù)雜和尺寸精度較高的零件,適于大批量的生產(chǎn),生產(chǎn)率也較高,是機(jī)械零件制造上實(shí)現(xiàn)少切削或無切削加工的重要途徑.實(shí)例金屬塑性加工—鍛造靠鍛壓機(jī)的鍛錘錘擊工件產(chǎn)生壓縮變形的一種加13沖壓沖壓加工是借助于常規(guī)或?qū)Ｓ脹_壓設(shè)備的動(dòng)力，使板料在模具里直接受到變形力并進(jìn)行變形，從而獲得一定形狀,尺寸和性能的產(chǎn)品零件的生產(chǎn)技術(shù)。板料，模具和設(shè)備是沖壓加工的三要素。沖壓加工是一種金屬冷變形加工方法。所以，被稱之為冷沖壓或板料沖壓，簡(jiǎn)稱沖壓。它是金屬塑性加工（或壓力加工）的主要方法之一，也隸屬于材料成型工程技術(shù)。塑性成型鍛造擠壓拔制軋制沖壓塑性成型鍛造擠壓拔制軋制14(1)鍛造

鍛造是利用手錘、鍛錘或壓力設(shè)備上的模具對(duì)加熱的金屬坯料施力，使金屬材料在不分離條件下產(chǎn)生塑性變形，以獲得形狀、尺寸和性能符合要求的零件。為了使金屬材料在高塑性下成型，通常鍛造是在熱態(tài)下進(jìn)行，因此鍛造也稱為熱鍛。鍛造按成型是否用模具通常分為自由鍛和模鍛，按加工方式分為手工鍛造和機(jī)械鍛造。

自由鍛是利用沖擊力或壓力使金屬坯料在上、下砥鐵(砧)之間,產(chǎn)生塑性變形而獲得所需形狀,尺寸和內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工方法，如圖6-5所示。

模鍛是使金屬坯料在具有一定形狀的鍛模模膛內(nèi)受壓變形，獲得所需形狀,尺寸和內(nèi)部質(zhì)量鍛件的加工法方法.由于模膛限制了金屬胚料的流動(dòng),使得模鍛件與模膛形狀一致.如圖6-6所示。(1)鍛造鍛造是利用手錘、鍛錘或壓力設(shè)備上的模15工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝16工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝17模鍛模鍛根據(jù)適用設(shè)備不同可以分為錘上模鍛,壓力機(jī)上模鍛和胎模鍛.模鍛的優(yōu)點(diǎn)有:(１)生產(chǎn)效率高;(２)能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件,并可以使金屬流線分布合理,提高了零件的適用壽命;(３)模鍛件的尺寸精確,表面質(zhì)量好,加工余量小;(４)模鍛件可以減少切削加工的工作量,在批量足夠條件下可以降低零件成本;(５)操作簡(jiǎn)單,勞動(dòng)強(qiáng)度低.模鍛模鍛根據(jù)適用設(shè)備不同可以分為錘上模鍛,壓力機(jī)上模鍛和胎模18(2)軋制

利用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力使金屬坯料通過一個(gè)特定空間產(chǎn)生塑性變形，以獲得所要求的截面形狀并同時(shí)改變其組織性能。

按軋制溫度分為熱軋（斷面尺寸大）和冷軋（線材、薄板，光潔度好）(2)軋制利用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軋輥的壓力使金屬坯料通過19工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝20工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝21(3)擠壓

將金屬放入擠壓筒內(nèi)，用強(qiáng)大的壓力使坯料從?？字袛D出，從而獲得符合模孔截面的坯料或零件的加工方法，如圖6—9所示。常用的擠壓方法有：正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠壓。適合于擠壓加工的材料主要有低碳鋼、有色金屬及其合金。通過擠壓可以得到多種截面形狀的型材或零件。(3)擠壓將金屬放入擠壓筒內(nèi)，用強(qiáng)大的壓力使22工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝23(4)拔制用拉力使大截面的金屬坯料強(qiáng)行穿過一定形狀的?？祝垣@得所需斷面形狀和尺寸的小截面毛坯或制品的工藝過程。（低碳鋼、有色金屬、合金，管材、棒材、線材、異形材）

(4)拔制用拉力使大截面的金屬坯料強(qiáng)行穿過一定形狀的模孔，24工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝255沖壓模具介紹

沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模。沖模是將材料（金屬或非金屬）批量加工成所需沖件的專用工具。沖模在沖壓中至關(guān)重要，沒有符合要求的沖模，批量沖壓生產(chǎn)就難以進(jìn)行；沒有先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無法實(shí)現(xiàn)。沖壓工藝與模具、沖壓設(shè)備和沖壓材料構(gòu)成沖壓加工的三要素，只有它們相互結(jié)合才能得出沖壓件。實(shí)例

5沖壓模具介紹沖壓所使用的模具稱為沖壓模具，簡(jiǎn)稱沖模26切削加工用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。切削加工簡(jiǎn)介

:何切削加工都必須具備3個(gè)基本條件:切削工具、工件和切削運(yùn)動(dòng)。切削工具應(yīng)有刃口，其材質(zhì)必須比工件堅(jiān)硬。不同的刀具結(jié)構(gòu)和切削運(yùn)動(dòng)形式構(gòu)成不同的切削方法。用刃形和刃數(shù)都固定的刀具進(jìn)行切削的方法有車削、鉆削、鏜削、銑削、刨削、拉削和鋸切等；用刃形和刃數(shù)都不固定的磨具磨料進(jìn)行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和拋光等。切削加工是機(jī)械制造中最主要的加工方法。雖然毛坯制造精度不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝應(yīng)用日廣，但由于切削加工的適應(yīng)范圍廣，且能達(dá)到很高的精度和很低的表面粗糙度，在機(jī)械制造工藝中仍占有重要地位。切削加工用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余27工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝284．焊接加工焊接加工是充分利用金屬材料在高溫作用下易熔化的特性，使金屬與金屬發(fā)生相互連接的一種工藝，是金屬加工的一種輔助手段。

常用的焊接方法有熔焊、壓焊和釬焊，如圖6—14所示。

金屬的焊接性能是指金屬能否適應(yīng)焊接加工而形成完整的具有一定使用性能的焊接接頭印特性。金屬焊接性的好壞取于金屬材料本身的化學(xué)成分和焊接方法。材料化學(xué)成分是影響材料焊接性的最基本因素。材料化學(xué)成分含量不同，其焊接性也不同。如碳鋼的含碳量越高，焊接接頭的淬硬傾向越大，就易于產(chǎn)生裂紋，表明碳鋼印焊接性隨著含碳量的增加而變差。通常，低碳鋼有良好的焊接性，高碳鋼、高合金鋼、鑄鐵和鋁合金的焊接性較差，中碳鋼則介于兩者之間。4．焊接加工29焊接實(shí)例不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊工件的材質(zhì)、牌號(hào)、化學(xué)成分，焊件結(jié)構(gòu)類型，焊接性能要求來確定。首先要確定焊接方法，如手弧焊、埋弧焊、鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護(hù)焊等等，焊接方法的種類非常多，只能根據(jù)具體情況選擇。確定焊接方法后，再制定焊接工藝參數(shù)，焊接工藝參數(shù)的種類各不相同，如手弧焊主要包括：焊條型號(hào)（或牌號(hào)）、直徑、電流、電壓、焊接電源種類、極性接法、焊接層數(shù)、道數(shù)、檢驗(yàn)方法等等。實(shí)例焊接實(shí)例不同的焊接方法有不同的焊接工藝。焊接工藝主要根據(jù)被焊30金屬表面處理通過加熱和冷卻的方法，改變金屬內(nèi)部或表面的絹織結(jié)構(gòu)，以獲得預(yù)期性能的工藝方法。根據(jù)熱處理時(shí)加熱冷卻規(guī)范的基本特點(diǎn)及其對(duì)組織性能的影響，金屬熱處理可分為普通熱處理、表面熱處理和特殊熱處理。

1.普通熱處理普通熱處理包括退火、正火、淬火和回火處理(如圖6—15所示)。①退火是將金屬加熱到臨界溫度(Ac3：或Ac1，)以上，保溫一段時(shí)間后度冷卻，使其組織結(jié)構(gòu)接近均衡狀態(tài)，從而消除或減少內(nèi)應(yīng)力，均化組織和成分，有利于加工作業(yè)。金屬表面處理通過加熱和冷卻的方法，改312．表面熱處理表面熱處理包括表面淬火和化學(xué)熱處理：①表面淬火是通過快速加熱金屬表面層至所要求的溫度，然后進(jìn)行淬火，以提高金屬表面的硬度和耐磨性。②化學(xué)熱處理是將金屬工件置于一定活性介質(zhì)中加熱保溫，使介質(zhì)元素滲入工件表面，改變其表面的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，使表面達(dá)到預(yù)期要求的性能。常用的化學(xué)熱處理包括滲碳、滲氮和氨碳共滲

(又稱氰化)。3．特殊熱處理特殊熱處理是利用一些特殊工藝方法進(jìn)行熱處理，通常有形變熱處

理、磁場(chǎng)熱處理等。2．表面熱處理32工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝33

金屬材料表面裝飾技術(shù)是保護(hù)和美化產(chǎn)品外觀的手段，主要分為表面著色工藝和肌理工藝。

(1)金屬表面著色工藝金屬表面著色工藝是采用化學(xué)、電解、物理、機(jī)械、熱處理等方法，使金屬表面形成各種色澤的膜層、鍍層或涂層。

A、化學(xué)著色：在特定的溶液之中，通過金屬表面與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在金屬表面生成帶色的基體金屬化合物膜層的方法。

B、電解著色：在特定的溶液中，通過電解處理方法，使金屬表面發(fā)生反應(yīng)而生成帶色膜層。

C、陽極氧化染色：在特定的溶液中，以化學(xué)或電解的方法對(duì)金屬進(jìn)行處理，生成能吸附染料的膜層，在染料作用下著色，或使金屬與染料微粒共析形成復(fù)合帶色鍍層。染色的特征是使用各種天然或合成染料來著色，金屬表面呈現(xiàn)染料的色彩。染色的色彩艷麗，色域?qū)拸V，但目前應(yīng)用范圍較窄，只限于鋁、鋅、鎬、鎳等幾種金屬。

D、鍍覆著色：采用電鍍、化學(xué)鍍、真空蒸發(fā)沉積鍍和氣相鍍等方法，在金屬表面沉積金屬、金屬氧化物或合金等，形成均勻膜層。2．金屬材料的表面裝飾技術(shù)金屬材料表面裝飾技術(shù)是保護(hù)和美化產(chǎn)品外觀的手34工業(yè)設(shè)計(jì)中常用金屬加工工藝35

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