1、1 铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇人铸型，凝固后获得铸件铸造是熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇人铸型，凝固后获得铸件的成形方法。的成形方法。 铸造的优点：铸造的优点： 1）利用液态金属的流动能力来成形，因而成形方便，适于制造形状复）利用液态金属的流动能力来成形，因而成形方便，适于制造形状复杂，特别是有复杂内腔的零件毛坯；杂，特别是有复杂内腔的零件毛坯； 2）铸造的适应性很强，铸件的质量可由几克到数百吨，壁厚可由）铸造的适应性很强，铸件的质量可由几克到数百吨，壁厚可由0.3mm到到1m以上各种金属材料几乎都能用铸造成形；以上各种金属材料几乎都能用铸造成形； 3）铸造材料来源广泛，价格
2、低廉；）铸造材料来源广泛，价格低廉； 4）铸造设备比较简单，投资少；）铸造设备比较简单，投资少； 5）铸件形状与零件比较接近，可减少切削加工工作量，节省金属材料，）铸件形状与零件比较接近，可减少切削加工工作量，节省金属材料，所以铸造成本较低。所以铸造成本较低。 铸造的缺点：铸造的缺点： 1）铸件组织疏松，晶粒粗大力学性能较差；）铸件组织疏松，晶粒粗大力学性能较差； 2）铸造工序较多，使铸件质量不够稳定。）铸造工序较多，使铸件质量不够稳定。第一节第一节 铸铸 造造2一、砂型铸造一、砂型铸造砂型铸造生产过程3 1、造型、造型 用造型材料及模样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，模样的作用造型材料及模
3、样等工艺装备制造铸型的过程称为造型，模样的作用是形成铸件外形。用是形成铸件外形。 木材模样：单件或小批量生产；木材模样：单件或小批量生产； 金属、塑料模样：成批大量生产。金属、塑料模样：成批大量生产。 1）造型材料）造型材料 砂型铸造用的造型材料主要指型砂和芯砂。砂型铸造用的造型材料主要指型砂和芯砂。 型砂和芯砂用原砂、粘结剂、附加物型砂和芯砂用原砂、粘结剂、附加物(煤粉、木屑等煤粉、木屑等)、水等按一定、水等按一定比例配制而成，粘结剂通常为粘土。比例配制而成，粘结剂通常为粘土。4 型（芯）砂应具备主要性能：型（芯）砂应具备主要性能： 可塑性：指型（芯）砂在外力作用下能够形成清晰的模型轮廓，去
4、除外可塑性：指型（芯）砂在外力作用下能够形成清晰的模型轮廓，去除外力后能完整保持已有形状的能力。可塑性好，则砂型和芯的形状准确。力后能完整保持已有形状的能力。可塑性好，则砂型和芯的形状准确。 强度：指型（芯）砂抵抗外力破坏的能力。强度差，易造成塌箱、冲强度：指型（芯）砂抵抗外力破坏的能力。强度差，易造成塌箱、冲砂、砂眼等缺陷。砂、砂眼等缺陷。 透气性：指紧实砂样的孔隙度。透气性不好，铸件易产生气孔缺陷。透气性：指紧实砂样的孔隙度。透气性不好，铸件易产生气孔缺陷。 耐火性：指型（芯）砂抵抗高温高热作用的能力。耐火性差，铸件易耐火性：指型（芯）砂抵抗高温高热作用的能力。耐火性差，铸件易产生粘砂缺陷
5、，影响铸件的清理和切削加工。产生粘砂缺陷，影响铸件的清理和切削加工。 退让性：指在铸件凝固冷却时，型（芯）砂能被压缩的能力。退让性退让性：指在铸件凝固冷却时，型（芯）砂能被压缩的能力。退让性差，铸件的内应力将加大甚至产生裂纹。差，铸件的内应力将加大甚至产生裂纹。注：芯处于金属液的包围之中，故芯砂能力应高于型砂。注：芯处于金属液的包围之中，故芯砂能力应高于型砂。5 2）造型方法）造型方法（1）手工造型）手工造型 手工造型是指全部用手工或手动工具完成的造型。手工造型是指全部用手工或手动工具完成的造型。手工造型有较大的灵活性和适应性，但生产率低，劳动强度大，铸件质量手工造型有较大的灵活性和适应性，但
6、生产率低，劳动强度大，铸件质量不高。用于单件小批生产。不高。用于单件小批生产。（2）机器造型）机器造型 是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。是指用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型工序。机器造型可显著提高铸件的质量和生产率，改善劳动条件，但需要专用的机器造型可显著提高铸件的质量和生产率，改善劳动条件，但需要专用的设备、砂箱和模板。主要用于大批量生产。设备、砂箱和模板。主要用于大批量生产。6整体造型整体造型分模造型分模造型挖砂造型挖砂造型 模样是整体的，分型面为平面，模样是整体的，分型面为平面，型腔在一个砂箱内。适于最大截面靠型腔在一个砂箱内。适于最大截面靠一端且为平面的铸件。一端
7、且为平面的铸件。 模样沿截面最大处分为两半，型模样沿截面最大处分为两半，型腔位于上下两个砂箱内。适于最大截腔位于上下两个砂箱内。适于最大截面在中部或圆形铸件。面在中部或圆形铸件。 用整模，分型面是曲面；将阻碍用整模，分型面是曲面；将阻碍起模的型砂挖去，而后再合箱。适于起模的型砂挖去，而后再合箱。适于单件小批量生产，分型面不是平面的单件小批量生产，分型面不是平面的铸件。铸件。常用的手工造型方法常用的手工造型方法7活块造型活块造型刮板造型刮板造型三箱造型三箱造型 将阻碍起模部分做成活块，造型时应将阻碍起模部分做成活块，造型时应防止活块位置的偏移。适于单件小批量生防止活块位置的偏移。适于单件小批量生
8、产，且带有凸台的铸件。产，且带有凸台的铸件。 用特制的刮板代替模样进行造型，用特制的刮板代替模样进行造型，省去模样，但造型困难。适于单件小省去模样，但造型困难。适于单件小批量的回转体铸件。批量的回转体铸件。 造型采用三个砂箱造型采用三个砂箱(上、中、下上、中、下)，中砂箱的，中砂箱的高度有一定的要求。适于单件小批量生产，具有高度有一定的要求。适于单件小批量生产，具有两个最大截面且中间还有一个小截面的铸件。两个最大截面且中间还有一个小截面的铸件。8 2、造芯、造芯 芯主要用来形成铸件的内腔和尺寸较大的孔，有时为简化造型工艺，芯主要用来形成铸件的内腔和尺寸较大的孔，有时为简化造型工艺，也可用来形成
9、铸件的外形。也可用来形成铸件的外形。 单件、成批生产时，常采用手工造芯；大批大量生产时，采用机器造单件、成批生产时，常采用手工造芯；大批大量生产时，采用机器造芯。芯。 造芯时，应在芯内放置芯骨，以提高强度；开设通气孔，以增加排造芯时，应在芯内放置芯骨，以提高强度；开设通气孔，以增加排气能力；芯大多要烘干，以进一步提高强度和透气性。气能力；芯大多要烘干，以进一步提高强度和透气性。 3、合箱、熔炼和浇注、合箱、熔炼和浇注 合箱是将铸型的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程成为合箱。合箱是将铸型的各个部分组合成一个完整铸型的操作过程成为合箱。 合箱前检查铸型合箱前检查铸型安装芯安装芯盖上型盖上型压紧
10、上下型。压紧上下型。 金属熔炼的目的是为了获得一定的化学成分和温度的合格金属液。金属熔炼的目的是为了获得一定的化学成分和温度的合格金属液。 浇注浇注是指将熔融金属从浇包注入铸型的过程。浇注时要控制好浇浇注浇注是指将熔融金属从浇包注入铸型的过程。浇注时要控制好浇注温度和浇注速度，一次浇注完成。注温度和浇注速度，一次浇注完成。 4、落砂和清理、落砂和清理 落砂是指用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的过程。铸件在砂型落砂是指用手工或机械使铸件和型砂、砂箱分开的过程。铸件在砂型中要冷却到一定温度才能落砂，落砂过早，铸件表层会产生白口组织，给中要冷却到一定温度才能落砂，落砂过早，铸件表层会产生白口组织，
11、给切削加工造成困难，落砂过晚，收缩应力增大，铸件开裂的倾向也增大。切削加工造成困难，落砂过晚，收缩应力增大，铸件开裂的倾向也增大。 清理是落砂后从铸件上消除浇冒口、芯、毛刺、表面粘砂等过程。清清理是落砂后从铸件上消除浇冒口、芯、毛刺、表面粘砂等过程。清理后的铸件应进行质量检验。理后的铸件应进行质量检验。9 二、铸造工艺设计二、铸造工艺设计 铸造工艺设计的依据铸造工艺设计的依据零件的结构特点：如有无凸台、加强筋等；零件的结构特点：如有无凸台、加强筋等；技术要求：如表面粗糙度、尺寸或位置精度等；技术要求：如表面粗糙度、尺寸或位置精度等；生产批量：如单件小批量或大批大量；生产批量：如单件小批量或大批
12、大量；生产条件：如铸造设备、技术水平等。生产条件：如铸造设备、技术水平等。 铸造工艺设计的主要内容铸造工艺设计的主要内容选择浇注位置和分型面；选择浇注位置和分型面；确定铸造工艺参数；确定铸造工艺参数；设计浇注系统。设计浇注系统。10 1、浇注位置和分型面的选择、浇注位置和分型面的选择 1）浇注位置的选择）浇注位置的选择 浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置，分型面是指上、下铸型浇注位置是指浇注时铸型分型面所处的位置，分型面是指上、下铸型之间的接合面，它可为水平、垂直或倾斜的。之间的接合面，它可为水平、垂直或倾斜的。 选择浇注位置的基本原则是：选择浇注位置的基本原则是： 铸件的重要表面应朝下或
13、位于侧面。金属液中的渣、气体等易上浮，铸件的重要表面应朝下或位于侧面。金属液中的渣、气体等易上浮，使铸件上部缺陷比下部多，组织也不如下部致密。使铸件上部缺陷比下部多，组织也不如下部致密。 铸件的宽大平面应朝下。如宽大平面朝上，型腔上表面被高温烘烤的铸件的宽大平面应朝下。如宽大平面朝上，型腔上表面被高温烘烤的面积大、型砂容易因急剧热膨胀而向外拱起并开裂，形成夹砂缺陷。面积大、型砂容易因急剧热膨胀而向外拱起并开裂，形成夹砂缺陷。 铸件的薄壁部分应放在型腔的下部或垂直、倾斜位置，以利于金属液铸件的薄壁部分应放在型腔的下部或垂直、倾斜位置，以利于金属液的充填，防止产生冷隔及浇不足等缺陷。的充填，防止产
14、生冷隔及浇不足等缺陷。 铸件较厚的部分，浇注时应处于型腔上部，以便安放冒口，实现自下铸件较厚的部分，浇注时应处于型腔上部，以便安放冒口，实现自下而上的定向凝固，防止缩孔。而上的定向凝固，防止缩孔。1112 2）分型面的选择）分型面的选择 分型面是指上、下铸型之间的接合面，它可为水平、垂直或倾斜的。分型面是指上、下铸型之间的接合面，它可为水平、垂直或倾斜的。选择分型面的基本原则是：选择分型面的基本原则是： 分型面应选择在铸件的最大截面处，以便于起模。分型面应选择在铸件的最大截面处，以便于起模。 尽量使分型面为平直面，且数量只有一个。这样能使造型简便，并能尽量使分型面为平直面，且数量只有一个。这样
15、能使造型简便，并能减少错箱等缺。减少错箱等缺。上上下下上上中中下下上上下下13尽量使铸件的全部或大部分处于同一砂箱中，以保证铸件的精度。尽量使铸件的全部或大部分处于同一砂箱中，以保证铸件的精度。应考虑下芯、检验和合箱的方便。应考虑下芯、检验和合箱的方便。上上下下上上下下14 2、主要铸造工艺参数、主要铸造工艺参数 1）加工余量）加工余量 为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸造工艺设计时应增加在机为了保证铸件加工面尺寸和零件精度，在铸造工艺设计时应增加在机械加工时切除的金属层厚度，它等于后续所有加工工序的加工余量之和。械加工时切除的金属层厚度，它等于后续所有加工工序的加工余量之和。加工余量过大
16、，将增加金属的消耗和切削加工工时；加工余量过小，可能加工余量过大，将增加金属的消耗和切削加工工时；加工余量过小，可能造成零件报废。造成零件报废。 对于某个具体零件，凡图纸上标注有表面粗糙度符号、尺寸公差、螺对于某个具体零件，凡图纸上标注有表面粗糙度符号、尺寸公差、螺纹符号或表面形位公差代号的部位，都应给出加工余量。纹符号或表面形位公差代号的部位，都应给出加工余量。 零件上的孔、槽是否要铸出，应考虑工艺上的可行性和使用上的必要零件上的孔、槽是否要铸出，应考虑工艺上的可行性和使用上的必要性。通常较大的孔和槽应铸出，以节省金属材料和切削加工工时；较小的性。通常较大的孔和槽应铸出，以节省金属材料和切削
17、加工工时；较小的孔、槽不必铸出，留待机械加工反而更为经济。孔、槽不必铸出，留待机械加工反而更为经济。15无拔模斜度无拔模斜度有拔模斜度有拔模斜度 2）拔模斜度）拔模斜度 为了便于模样从铸型中取出，模样上凡与拔模方向平行的表面都应有为了便于模样从铸型中取出，模样上凡与拔模方向平行的表面都应有一定的斜度，称为拔模斜度。一定的斜度，称为拔模斜度。 拔模斜度的大小取决于高度、造型方法、模样材料等因素。壁越高，拔模斜度的大小取决于高度、造型方法、模样材料等因素。壁越高，斜度越大；机器造型的斜度应比手工造型小；金属模的斜度比木模小；外斜度越大；机器造型的斜度应比手工造型小；金属模的斜度比木模小；外模斜度应
18、比内壁小。模斜度应比内壁小。16 3）铸造圆角）铸造圆角 在设计铸件和制造模样时，相交壁的连接处要做圆弧过渡，称为铸造在设计铸件和制造模样时，相交壁的连接处要做圆弧过渡，称为铸造圆角。圆角。 铸造圆角可使砂型不易损坏，并使铸件避免在尖角处产生缩孔、缩松铸造圆角可使砂型不易损坏，并使铸件避免在尖角处产生缩孔、缩松等缺陷和形成应力集中。等缺陷和形成应力集中。 铸造圆角半径一般取壁厚的铸造圆角半径一般取壁厚的0.20.4倍，尺寸在技术要求中统一注明，倍，尺寸在技术要求中统一注明，在图上一般不标注铸造圆角。在图上一般不标注铸造圆角。 4）铸造收缩率）铸造收缩率 铸件在冷却时尺寸缩小的百分率铸件在冷却时
19、尺寸缩小的百分率称为收缩率。由于铸造合金冷却时收称为收缩率。由于铸造合金冷却时收缩，因而为了保证铸件应有的尺寸，缩，因而为了保证铸件应有的尺寸，制造模样时，必须使模样尺寸大于铸制造模样时，必须使模样尺寸大于铸件尺寸。件尺寸。 收缩率的大小与金属的线收缩率收缩率的大小与金属的线收缩率有关。灰铸铁为有关。灰铸铁为0.71.0%；铸钢为；铸钢为1.52.0%。17 3、浇注系统、浇注系统 为了使金属液顺利填充型腔而在砂型中开设的通道称为浇注系统。为了使金属液顺利填充型腔而在砂型中开设的通道称为浇注系统。 浇口杯：浇口杯承接来至浇包的金属液，以便于浇注，并缓和金属液对浇口杯：浇口杯承接来至浇包的金属液
20、，以便于浇注，并缓和金属液对砂型的冲击，阻挡熔渣流入型腔。砂型的冲击，阻挡熔渣流入型腔。 直浇道：直浇道以其高度产生的静压力使金属液充满型腔的各个部分。直浇道：直浇道以其高度产生的静压力使金属液充满型腔的各个部分。 横浇道：横浇道将金属液分配给各个内浇道，并起阻渣作用。横浇道：横浇道将金属液分配给各个内浇道，并起阻渣作用。 内浇道：控制金属液流入型腔的方向和速度。内浇道：控制金属液流入型腔的方向和速度。 冒口：对铸件的最后凝固部位供给金属液，起补缩作用。冒口：对铸件的最后凝固部位供给金属液，起补缩作用。18熔模铸造的工艺过程 三、其他铸造方法简介三、其他铸造方法简介 1、熔模铸造、熔模铸造 熔
21、模铸造是利用易熔材料（如蜡料）制成模样，在模样上包覆若干层耐熔模铸造是利用易熔材料（如蜡料）制成模样，在模样上包覆若干层耐火涂料，然后制成硬壳，熔去模样后，经高温焙烧即可浇注的铸造方法。火涂料，然后制成硬壳，熔去模样后，经高温焙烧即可浇注的铸造方法。19 熔模铸造的特点：熔模铸造的特点： 无分型面，且型腔内表面光洁，故熔模铸造可生产出精度高、表面无分型面，且型腔内表面光洁，故熔模铸造可生产出精度高、表面质量好、形状很复杂的铸件；熔模铸造能适用于各种铸造合金，各种生质量好、形状很复杂的铸件；熔模铸造能适用于各种铸造合金，各种生产批量；产批量；缺点是生产工序多，生产周期长，铸件不能太大。缺点是生产
22、工序多，生产周期长，铸件不能太大。 熔模铸造的应用范围：熔模铸造的应用范围： 用于形状复杂，精度要求较高或难以切削加工的小型零件的成批生用于形状复杂，精度要求较高或难以切削加工的小型零件的成批生产。产。目前在航空航天、船舶、汽车等行业得到广泛应用。目前在航空航天、船舶、汽车等行业得到广泛应用。20垂直分型式金属型铸造 2、金属型铸造、金属型铸造 将液态金属浇入金属铸型以获得铸件的方法。将液态金属浇入金属铸型以获得铸件的方法。 金属型常用铸铁和铸钢制成。按照分型面的方位，金属型可分为整体金属型常用铸铁和铸钢制成。按照分型面的方位，金属型可分为整体式、垂直分型式、水平分型式和符合分型式。式、垂直分
23、型式、水平分型式和符合分型式。金属型铸造的特点：金属型铸造的特点： 金属型铸造可一型多铸、生产率金属型铸造可一型多铸、生产率高、成本低，便于实现生产的机械化高、成本低，便于实现生产的机械化和自动化；和自动化； 金属型铸件精度高，表面质量较金属型铸件精度高，表面质量较好，表面粗糙度值小，减少了切削加好，表面粗糙度值小，减少了切削加工余量；工余量； 金属型导热快，铸件冷却快，铸金属型导热快，铸件冷却快，铸件晶粒细小，力学性能得到提高；件晶粒细小，力学性能得到提高； 但是由于金属液的流动性降低，但是由于金属液的流动性降低，容易产生浇不足，冷隔等缺陷，因而铸件的形状不宜过于复杂，壁不宜过容易产生浇不足
24、，冷隔等缺陷，因而铸件的形状不宜过于复杂，壁不宜过薄；金属型制造成本高，周期长，故金属铸造不适合单件小批量生产。薄；金属型制造成本高，周期长，故金属铸造不适合单件小批量生产。金属型铸造的应用范围：金属型铸造的应用范围： 用于有色金属铸件的大批量生产，如铝合金活塞，汽缸等。用于有色金属铸件的大批量生产，如铝合金活塞，汽缸等。21 第二节第二节 锻压成型锻压成型 锻压是利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状，并改善其内部组锻压是利用金属的塑性变形，改变坯料的尺寸和形状，并改善其内部组织和力学性能，获得所需毛坯或零件的成形加工方法。织和力学性能，获得所需毛坯或零件的成形加工方法。 锻压主要有锻造和
25、冲压。锻压主要有锻造和冲压。 一、锻造一、锻造 锻造：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全锻造：在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。 自由锻自由锻 模锻模锻 胎模锻胎模锻22 1、自由锻、自由锻 只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的上、下砧之间直接使坯只用简单的通用性锻造工具，或在锻造设备的上、下砧之间直接使坯料变形而获得锻件的锻造方法。它可分为料变形而获得锻件的锻造方法。它可分为手工自由锻手工自由锻和和机器自由锻机器自由锻。自
26、由锻的特点：自由锻的特点：自由锻可加工各种大小的锻件，对于自由锻可加工各种大小的锻件，对于大型锻件，自由锻是惟一的生产方法；大型锻件，自由锻是惟一的生产方法；自由锻所用的生产准备时间较短；自由锻所用的生产准备时间较短；自由锻生产率低，劳动强度大，且锻自由锻生产率低，劳动强度大，且锻件形状简单，精度低，加工余量大，故件形状简单，精度低，加工余量大，故适用于单件小批量生产。适用于单件小批量生产。23空气锤的工作原理空气锤的工作原理 1）自由锻设备）自由锻设备（1） 空气锤空气锤 空气锤是以压缩空气为工作介质，驱动锤头上下运动而进行工作空气锤是以压缩空气为工作介质，驱动锤头上下运动而进行工作的，其吨
27、位一般在的，其吨位一般在50750kg之间，主要用于小型锻件的生产。之间，主要用于小型锻件的生产。24蒸汽蒸汽空气自由锻锤空气自由锻锤水压机水压机（2）蒸汽）蒸汽空气自由锻锤空气自由锻锤 蒸汽蒸汽空气自由锻锤是以蒸汽或压缩空气为工作介质驱动锤头上下空气自由锻锤是以蒸汽或压缩空气为工作介质驱动锤头上下运动而进行工作的，其常用吨位为运动而进行工作的，其常用吨位为15t，适用于锻造中型或较大型的锻件。，适用于锻造中型或较大型的锻件。（3）水压机）水压机 水压机是利用高压水形成的巨大静压力使金属变形，主要用于大型锻水压机是利用高压水形成的巨大静压力使金属变形，主要用于大型锻件的生产。件的生产。25 2
28、）自由锻的基本工序）自由锻的基本工序 （1）镦粗）镦粗 镦粗是使坯料高度减小、横断面积增大的锻造工序，有完全镦粗和镦粗是使坯料高度减小、横断面积增大的锻造工序，有完全镦粗和局部镦粗两种。局部镦粗两种。26（2）拔长）拔长 拔长是使坯料横截面积减小，长度增加的锻造工序，可分为平砧拔长拔长是使坯料横截面积减小，长度增加的锻造工序，可分为平砧拔长和芯棒拔长两种。和芯棒拔长两种。 芯棒拔长是减小空心坯料的壁厚增加其长度的锻造工序。芯棒拔长是减小空心坯料的壁厚增加其长度的锻造工序。 拔长用来生产轴杆类锻件或长筒类锻件。拔长用来生产轴杆类锻件或长筒类锻件。27（3）冲孔）冲孔 冲孔是在坯料上冲出透孔或不透
29、孔的锻造工序。冲孔是在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。 冲孔前一般需将坯料镦粗，以减小冲孔高度。冲孔前一般需将坯料镦粗，以减小冲孔高度。 较薄的坯料可单面冲孔，较厚的坏料需双面冲孔。较薄的坯料可单面冲孔，较厚的坏料需双面冲孔。28 2、模锻、模锻 模锻是利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。模锻是利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法。 模锻的特点：模锻的特点： 模锻与自由锻相比，具有生产率高、锻件外形复杂、尺寸精度高、面模锻与自由锻相比，具有生产率高、锻件外形复杂、尺寸精度高、面粗糙度值小，加工余量小等优点；粗糙度值小，加工余量小等优点； 模锻件质量受设备能力的限制一般不超过模锻件质量受
30、设备能力的限制一般不超过150kg，锻模制造成本高，模，锻模制造成本高，模锻适合中小锻件的大批量生产。锻适合中小锻件的大批量生产。 1）锤上模锻设备）锤上模锻设备 锤上模锻常用的设备为蒸汽锤上模锻常用的设备为蒸汽空气模锻锤，其工作原理与蒸汽空气模锻锤，其工作原理与蒸汽空气空气自由锻锤基本相同，常用吨位为自由锻锤基本相同，常用吨位为115t、模锻件质量为、模锻件质量为0.5150kg。 29 2）锻模结构）锻模结构 上模紧固在锤头上下模紧固在模垫上。上、下模的分界面称为分模面，上模紧固在锤头上下模紧固在模垫上。上、下模的分界面称为分模面，上、下模之间的空腔称为模膛。上、下模之间的空腔称为模膛。
31、模锻时，将加热好的坯料放在下模膛中，上模随锤头向下运动，当上、模锻时，将加热好的坯料放在下模膛中，上模随锤头向下运动，当上、下模合拢时，坯料充满整个模膛，多余的坯料流入飞边槽，取出后得到带飞下模合拢时，坯料充满整个模膛，多余的坯料流入飞边槽，取出后得到带飞边的锻件。在切边模上切去飞边，便得到所需锻件。边的锻件。在切边模上切去飞边，便得到所需锻件。30 3）锻模模膛）锻模模膛 模膛通常可分为制坯模膛、预锻模膛和终锻模膛。模膛通常可分为制坯模膛、预锻模膛和终锻模膛。 形状复杂的锻件需先经制坯模膛锻打后才能放入预锻模膛预锻。坯料形状复杂的锻件需先经制坯模膛锻打后才能放入预锻模膛预锻。坯料经预锻后，形
32、状、尺寸进一步接近锻件最后经终锻模膛终锻成形，成为经预锻后，形状、尺寸进一步接近锻件最后经终锻模膛终锻成形，成为带飞边的锻件。带飞边的锻件。 4）连皮）连皮 带通孔的锻件在锻打过程中不能直接形成通孔，总是留下一层金属，带通孔的锻件在锻打过程中不能直接形成通孔，总是留下一层金属，称为连皮。称为连皮。 连皮需在模锻后立即冲去。连皮需在模锻后立即冲去。 切边和冲去连皮后的锻件应进行校正。切边和冲去连皮后的锻件应进行校正。31 3、胎模锻、胎模锻 胎模锻是在自由锻设备上使用可移动的简单模具生产锻件的一种锻造胎模锻是在自由锻设备上使用可移动的简单模具生产锻件的一种锻造方法。胎模不固定在锤头或砧座上，使用
33、时才放到自由锻锤的下砧上，用方法。胎模不固定在锤头或砧座上，使用时才放到自由锻锤的下砧上，用完后再搬下。完后再搬下。 胎膜锻的特点：胎膜锻的特点： 与自由锻相比：由于坯料在模膛内成形，锻件尺寸比较精确，表面比与自由锻相比：由于坯料在模膛内成形，锻件尺寸比较精确，表面比较光洁，流线组织的分布比较合理，质量较高；由于锻件形状由模膛控制，较光洁，流线组织的分布比较合理，质量较高；由于锻件形状由模膛控制，所以坯料成形较快，生产率比自由锻高所以坯料成形较快，生产率比自由锻高15倍；胎模锻能锻出形状比较复杂倍；胎模锻能锻出形状比较复杂的锻件；加工余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。的锻件；加工
34、余量较小，既可节省金属材料，又能减少机加工工时。 与模锻相比，设备简便和工艺灵活等优点。与模锻相比，设备简便和工艺灵活等优点。 胎模锻主要用于小型锻件的中小批量生产。胎模锻主要用于小型锻件的中小批量生产。胎模锻工艺流程32 二、冲压二、冲压 利用冲模使板料分离或成形而得到制件的加工方法称为冲压。利用冲模使板料分离或成形而得到制件的加工方法称为冲压。 冲压的特点：冲压的特点： 冲压操作简便，易于实现机械化和自动化，因而生产率高，制件成本冲压操作简便，易于实现机械化和自动化，因而生产率高，制件成本低；低； 冲压件精度高，表面质量好，互换性好，一般不需切削加工即可投入冲压件精度高，表面质量好，互换性
35、好，一般不需切削加工即可投入使用；使用； 冲压件质量轻、强度、刚度高，有利于减轻结构重量；冲压件质量轻、强度、刚度高，有利于减轻结构重量； 模具制造复杂，周期长、成本高。模具制造复杂，周期长、成本高。 冲压分冷冲压与热冲压冲压分冷冲压与热冲压 在常温下进行的冲压加工称为冷冲压。冷冲压所用板材应具有良好的在常温下进行的冲压加工称为冷冲压。冷冲压所用板材应具有良好的塑性，且厚度应在塑性，且厚度应在8mm以下；以下；当板料厚度超过当板料厚度超过8mm时，宜采用热冲压。时，宜采用热冲压。33开式冲床 1、冲压设备、冲压设备 冲压设备主要有冲床、压力机、冲压设备主要有冲床、压力机、剪板机和折弯机等。剪板
36、机和折弯机等。 开式冲床装卸和操作方便，公称开式冲床装卸和操作方便，公称压力通常为压力通常为602000kN。 闭式冲床操作不够方便，公称压闭式冲床操作不够方便，公称压力大，通常为力大，通常为10003000kN。压力机剪板机折弯机34落料冲孔 2、冲压的基本工序、冲压的基本工序 1）冲裁）冲裁 冲裁是利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压方法。冲裁是利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的冲压方法。 落料：冲裁时，如果落下的部分是零件，周边是废料；落料：冲裁时，如果落下的部分是零件，周边是废料； 冲孔：冲裁时，如果周边是零件，落下的部分是废料。冲孔：冲裁时，如果周边是零件，落下的部分是废料
37、。35 2）弯曲）弯曲 弯曲是将板料、型材或管材在弯矩作用下，弯曲成具有一定曲率和角弯曲是将板料、型材或管材在弯矩作用下，弯曲成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。度的制件的成形方法。弯曲过程弯曲过程 板料放在凹模上，当凸模把板料向凹模压下时，板料弯曲半径逐渐减板料放在凹模上，当凸模把板料向凹模压下时，板料弯曲半径逐渐减小，直到凸、凹模与板料完全吻合为止。小，直到凸、凹模与板料完全吻合为止。 为了防止弯曲开裂，弯曲模的弯曲半径要大于限定的最小半径为了防止弯曲开裂，弯曲模的弯曲半径要大于限定的最小半径rmin，通常通常rmin=(0.251)，为金属板料的厚度。为金属板料的厚度。36 3）拉深）
38、拉深 拉深是利用模具使板料成形为空心件的冲压方法。拉深是利用模具使板料成形为空心件的冲压方法。 拉深过程拉深过程 板料在凸模作用下，逐渐被压入凹模内，形成产品。板料在凸模作用下，逐渐被压入凹模内，形成产品。 拉深时为防止工件起皱，必须使用压边圈以适当的压力将坯料压在凹模上。拉深时为防止工件起皱，必须使用压边圈以适当的压力将坯料压在凹模上。 为防止工件被拉裂，要求拉深模的顶角以圆弧过渡；凹、凸模之间留有大于为防止工件被拉裂，要求拉深模的顶角以圆弧过渡；凹、凸模之间留有大于板厚的间隙；确定合理的拉深系数板厚的间隙；确定合理的拉深系数m。m是空心件直径是空心件直径d与坯料直径与坯料直径D之比，之比，
39、即即m=d/D。m越小，坯料变形越严重。对于一次拉深成形的空心件，一般取越小，坯料变形越严重。对于一次拉深成形的空心件，一般取m=0.50.8。对于深度较大的拉伸件，可采用多次拉深，并在其间穿插再结。对于深度较大的拉伸件，可采用多次拉深，并在其间穿插再结晶退火，以恢复材料的塑性。晶退火，以恢复材料的塑性。37 3、冲模、冲模 1）简单模）简单模 在压力机的一次行程中只能完成一个冲压工序的冲模。在压力机的一次行程中只能完成一个冲压工序的冲模。 简单模结构简单，制造容易、但精度不高、生产效率较低，适宜小批简单模结构简单，制造容易、但精度不高、生产效率较低，适宜小批量生产。量生产。38 2）连续模）
40、连续模 在压力机的一次行程中，在模具的不同部位上同时完成数次冲压工序在压力机的一次行程中，在模具的不同部位上同时完成数次冲压工序的冲模。的冲模。 连续模生产效率高，易于实现自动化，但制造比较麻烦，成本也较高，连续模生产效率高，易于实现自动化，但制造比较麻烦，成本也较高，适宜一般精度的大批量生产。适宜一般精度的大批量生产。39 3）复合膜）复合膜 在压力机的一次行程中，在模具的同一位置完成两个以上冲压工序的在压力机的一次行程中，在模具的同一位置完成两个以上冲压工序的冲模。冲模。 复合模能保证较高的零件精度，但结构复杂，制造困难，故适宜高精复合模能保证较高的零件精度，但结构复杂，制造困难，故适宜高
41、精度的大批量生产。度的大批量生产。40 三、挤、轧、拉工艺三、挤、轧、拉工艺 1、挤压、挤压 挤压是使金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而成形的加工方法。挤压是使金属坯料在挤压模内受压被挤出模孔而成形的加工方法。正挤压：冲头运动方向与金属坯料流动方向一致；正挤压：冲头运动方向与金属坯料流动方向一致；反挤压：冲头运动方向与金属坯料流动方向相反；反挤压：冲头运动方向与金属坯料流动方向相反；复合挤压：挤压中一部分金属坯料的流动方向与冲头运动方向一复合挤压：挤压中一部分金属坯料的流动方向与冲头运动方向一 致，另一部分金属坯料流动方向与冲头运动方向相反。致，另一部分金属坯料流动方向与冲头运动方向相反。41
42、按金属坯料受挤压时温度的高低，挤压可分为：按金属坯料受挤压时温度的高低，挤压可分为： 冷挤压：在室温下进行的挤压。冷挤压：在室温下进行的挤压。 材料利用率高，材料的组织和机械性能得到改善，操作简单，生产率高，材料利用率高，材料的组织和机械性能得到改善，操作简单，生产率高，可制作长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。可制作长杆、深孔、薄壁、异型断面零件。 热挤压：在金属再结晶温度以上进行的挤压。热挤压：在金属再结晶温度以上进行的挤压。 广泛用于生产铝、铜等有色金的管材和型材等，属于冶金工业范围。钢广泛用于生产铝、铜等有色金的管材和型材等，属于冶金工业范围。钢的热挤压既用以生产特殊的管材和型材，也用以生
43、产难以用冷挤压或温挤的热挤压既用以生产特殊的管材和型材，也用以生产难以用冷挤压或温挤压成形的实心和空心（通孔或不通孔）的碳钢和合金钢零件。压成形的实心和空心（通孔或不通孔）的碳钢和合金钢零件。 温挤压：在室温以上和再结晶温度之间进行的挤压。温挤压：在室温以上和再结晶温度之间进行的挤压。 它介于冷挤压和热挤压之间，兼顾两者的优点。但是温挤压需要加热坯它介于冷挤压和热挤压之间，兼顾两者的优点。但是温挤压需要加热坯料和预热模具，高温润滑尚不够理想，模具寿命较短，所以应用不甚广泛。料和预热模具，高温润滑尚不够理想，模具寿命较短，所以应用不甚广泛。 42 2、轧制、轧制 轧制是使金属坯料通过一对回转轧辊
44、的空隙，使之受压产生塑性变形，轧制是使金属坯料通过一对回转轧辊的空隙，使之受压产生塑性变形，从而获得所需产品的加工方法。从而获得所需产品的加工方法。 轧制主要用于生产各种金属型材、板材和管材以及其他各种（如连杆、轧制主要用于生产各种金属型材、板材和管材以及其他各种（如连杆、钻头、齿轮、轮箍、轴类等）零件。钻头、齿轮、轮箍、轴类等）零件。 3、拉拔、拉拔 拉拨是利用金属坯料通过拉拔模的模孔产生塑性变形而获得产品的加拉拨是利用金属坯料通过拉拔模的模孔产生塑性变形而获得产品的加工方法。工方法。 拉拔主要用于生产各种细线材、薄壁管及各种特殊几何形状的型材。拉拔主要用于生产各种细线材、薄壁管及各种特殊几
45、何形状的型材。43 焊接是通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使焊件焊接是通过加热或加压或二者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子间结合的一种加工方法。达到原子间结合的一种加工方法。（1）熔焊）熔焊 熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊熔焊是在焊接过程中，将焊件接头加热至熔化状态，不加压力完成焊接的方法。常用的熔焊方法有接的方法。常用的熔焊方法有手工电弧焊手工电弧焊、埋弧焊埋弧焊、气体保护焊气体保护焊和和气焊气焊等。等。（2）压焊）压焊 压焊是在焊接过程中，对焊件通过施加压力（加热或不加热）完成焊压焊是在焊接过程中，对焊件通过施加压力（加热或不加热）完
46、成焊接的方法。常用的压焊方法有接的方法。常用的压焊方法有电阻焊电阻焊、摩擦焊摩擦焊等。等。（3）钎焊）钎焊 钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热至高钎焊是采用比母材熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料加热至高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料“润湿润湿”母材，填充接母材，填充接头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。头间隙，并与母材相互扩散实现连接焊件的方法。第三节第三节 焊接焊接44 手工电弧焊的焊条 一、手工电弧焊一、手工电弧焊 电弧焊是以电弧作为焊接热源的熔焊方法。用于手工操作焊条进行焊电弧焊是以电弧作为焊接热
47、源的熔焊方法。用于手工操作焊条进行焊接的电弧焊称为手工电弧焊。接的电弧焊称为手工电弧焊。 1、焊接过程、焊接过程 将焊条和焊件与电焊机的两极相连，然后引弧，电弧热使焊件接头处将焊条和焊件与电焊机的两极相连，然后引弧，电弧热使焊件接头处的金属和焊条端部熔化，形成熔池。的金属和焊条端部熔化，形成熔池。 药皮燃烧形成气体及熔渣，保护溶池金属不被氧化。随着焊条的移动，药皮燃烧形成气体及熔渣，保护溶池金属不被氧化。随着焊条的移动，新的熔池不断形成，旧的熔池不断凝固，形成焊缝。新的熔池不断形成，旧的熔池不断凝固，形成焊缝。45 2、焊接电弧、焊接电弧 指在焊件和焊条间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象
48、。指在焊件和焊条间的气体介质中产生的强烈而持久的放电现象。 1）焊接电弧的产生）焊接电弧的产生 将焊条与焊件将焊条与焊件接触接触，由于电阻热，接触处温度急剧升高。，由于电阻热，接触处温度急剧升高。 将焊条微微将焊条微微提起提起，使焊条与焊件之间形成电场。，使焊条与焊件之间形成电场。 电场力作用下，阴极发射出大量电子，与两极之间的气体分子相电场力作用下，阴极发射出大量电子，与两极之间的气体分子相撞击撞击，使之电离。带电粒子向两极使之电离。带电粒子向两极高速运动，形成电弧高速运动，形成电弧。46 2）电弧的热量分布）电弧的热量分布 焊接电弧可分为焊接电弧可分为阳极区阳极区、阴极区阴极区和和弧柱区弧
49、柱区三部分。三部分。 通常阳极区产生的热量占总热量的通常阳极区产生的热量占总热量的43%，阴极区占，阴极区占36%，弧柱区的热量，弧柱区的热量占占21%。直流电源接线方法的不同对焊接产生影响。直流电源接线方法的不同对焊接产生影响。正接：焊件接电源正极，焊条接电源负极；正接时，焊件获得的热正接：焊件接电源正极，焊条接电源负极；正接时，焊件获得的热 量多，有利于焊透，故适于焊接厚板；量多，有利于焊透，故适于焊接厚板；负接：负接：焊件接电源负极，焊条接电源正极；负接时，焊件获得热量焊件接电源负极，焊条接电源正极；负接时，焊件获得热量 少，故适于焊接薄板，以免焊件烧穿。少，故适于焊接薄板，以免焊件烧穿
50、。47 3、焊接设备、焊接设备 1）交流弧焊机）交流弧焊机 交流弧焊机所提供的电源是交流电，其结构主要是一个特殊的降压变交流弧焊机所提供的电源是交流电，其结构主要是一个特殊的降压变压器。压器。 交流弧焊机结构简单，价格低廉，使用可靠，维修方便，故应用最广。交流弧焊机结构简单，价格低廉，使用可靠，维修方便，故应用最广。交流弧焊机的缺点是焊接电弧不够稳定。交流弧焊机的缺点是焊接电弧不够稳定。48 2）直流弧焊机）直流弧焊机 直流弧焊机所提供的电源是直流电。直流弧焊机所提供的电源是直流电。直流电焊机的特点：直流电焊机的特点：引弧容易，电弧稳定，焊接质量好，能适应各类焊条；引弧容易，电弧稳定，焊接质量
