机械制造工艺基础教案解析.docx
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机械制造工艺基础教案解析
绪论
一、机械制造工艺
机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。
制造方法:
热加工方法铸、锻、焊
冷加工方法机床切削
组装试验钳工装配、试验
学习本课就是了解整个机械制造中各种机械加工方法的工艺过程。
二、课程的性质和任务
本课的性质是技校机械类专业的一门专业基础课。
主要内容包括:
(1)毛坯制造工艺(俗称热加工工艺)
(2)零件切削加工工艺(俗称冷加工工艺)
(3)机械加工工艺规程制定(编写工艺文件:
根据零件图样进行工艺分析,制定加工工序、工步。
)
(4)装配(将合格零件装配成成品的工艺过程)
学习本课的基本要求:
(1)以机械制造工艺过程为主线,了解毛坯制造(铸、锻、焊)零件切削加工(车、铣、刨、磨)各主要工种的工作内容、工作特点、工艺装备和应用范围等基础知识。
(2)一般了解各工种主要设备(包括附件、工具)的基本工作原理和使用范围。
(3)初步掌握选择毛坯和零件加工方法的基本知识。
(形状复杂的宜选用铸件毛坯,强度要求高的宜选用锻件毛坯)
(5)初步掌握确定常见典型零件加工工艺过程的基本知识。
(典型零件:
轴类、套类、齿轮、箱体等)
(6)了解装配的基本知识和典型机械、部件的装配方法。
三、生产过程概述
1、生产过程与工艺过程
(1)生产过程将原材料转变为成品的全过程叫生产过程。
金属材料铸、锻、焊毛坯切削、热处理零件装配、试验机械(成品)
生产过程包括:
生产准备过程(设计、编写工艺规程、制定材料设备采购计划、制定生产计划等)
工艺过程(需要的各工种工序工艺过程)
生产辅助过程(原材料购置、运输保管、成本核算、销售服务)
(2)工艺过程改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质,使其成为成品或半成品的过程。
包括:
毛坯制造、零件加工、产品组装。
(工艺过程实际就是零件及产品的制造过程,它是直接作用于生产对象的加工过程,在整个生
产过程中,它是一个主要部分)
2、工艺规程规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。
1)工艺规程中常用的文件形式:
(有以下两种)
(1)机械加工工艺过程卡片
零件从毛坯到成品需安排的工艺过程。
(2)机械加工工序卡片
某一工艺过程的加工工序(粗、精加工工序)
2)工艺规程的作用:
(见P3、)
3)工艺规程的重要性:
工艺规程是工艺过程的书面文件,在生产中有着极其重要的作用。
在正常条件下,必须按照工艺规程组织生产,以建立和保持正常的生产秩序。
工艺规程是各项生产组织和管理工作的基本依据,是全体有关生产人员必须认真贯彻和严格执行的纪律性文件。
第一章、铸造§1—1、概述
将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中,待其凝固后而得到一定形状和性能铸件的方法称为铸造。
铸造所得到的金属工件或毛坯称为铸件。
一、铸造的分类
根据生产的方法不同,铸造可分为砂型铸造和特种铸造两大类。
1、砂型铸造用型砂紧实成形的铸造方法。
湿砂型铸造(潮模铸造)
干砂型铸造(干模铸造)挂图解析砂型铸造工艺过程。
2、特种铸造一般称砂型铸造以外的其它铸造方法为特种铸造。
金属型铸造:
将熔融金属浇入金属铸型获得铸件的方法。
压力铸造:
使熔融金属在高压下充型、凝固的铸造方法。
离心铸造:
利用离心力浇铸铸件的方法
溶模铸造:
(蜡模铸造、失蜡铸造)利用蜡料制成模样,再在模样上包覆耐火材料浸入水玻璃石英粉涂料,撒上石英砂,浸入氧化铵溶液中硬化,如此重复,制成型壳,再将型壳加热,熔出蜡模,得到空腔型壳然后进行浇铸的方法。
二、铸造的特点(P5)
1、优点:
(1)可获得各种复杂外形及内腔的铸件。
(各种箱体、床身、机架、汽缸体等)
(2)铸件尺寸与质量几乎不受限制。
(小至几毫米、几克的金银饰品,大至十几米、几百吨的铸件均可铸造)
(3)可铸造任何金属和合金铸件。
(4)铸件成本低廉。
(指普通铸造:
原材料来源广泛、生产设备简单)
(5)铸件的形状、尺寸与零件接近,可减小切削加工的工作量,并可节省大量金属材料。
(以齿轮加工为例解析:
圆钢毛坯、铸件毛坯)
由于铸造具有上述优点,所以,铸造工艺被广泛应用于机械零件的毛坯制造,
在各种机械和设备中,铸件所占的比重是非常大的。
铸件在各种机械设备中的质量比:
(1)各种农业机械达40%~70%
(2)普通机床、内燃机达70%~80%
(3)重型机械设备高达90%
由此可见铸造在机械制造中的地位是非常显赫的,素有“机械之母”的称号。
2、缺点:
(1)铸造生产工艺繁多,工艺过程较难控制,铸件易产生缺陷。
(2)尺寸均一性差,精度低。
(给毛坯加工带来一定困难,需找正基准)
(3)内在质量差,承载能力不及锻件。
(4)工作环境差,温度高,粉尘多,劳动强度大。
小结:
作业布置:
§1—2、砂型的制作
一、造型材料和砂型
1.造型材料
造型材料是制作砂型和砂芯的基本材料。
一般由以下材料配制而成:
砂硅砂:
经筛洗目数符合要求(粒度为0.075~1mm)的硅砂。
旧砂:
使用过的型砂。
黏土颗粒小于2um的黏性粉土。
黏结剂无机黏结剂:
水玻璃、澎润土等。
有机黏结剂:
干性油(桐油)淀粉、纸浆残液等。
黏结剂的作用:
使型砂、芯砂具有一定的强度和可塑性。
附加物烟煤粉、锯末屑等。
烟煤粉的作用:
可防止铸件表面粘砂保证铸件表面光洁。
锯木屑的作用:
可改善砂型和砂芯的透气性和退让性,保证铸造的工艺性。
将以上材料按一定比例,经搅拌碾压混制而成。
2.型砂和芯砂
型砂按一定比例配合的造型材料,经过混制,符合造型要求的混合料称为型砂。
(用于制作砂型的砂料)
芯砂按一定比例配合的造型材料,经过混制,符合造芯要求的混合料称为芯砂。
(用于制作芯型的砂料)
由于砂型在浇注和凝固过程中要经受熔融金属的冲刷、静压力和高温的作用,型芯则还要承受凝固收缩时的压力,因此要求型砂在物理上应具有以下几方面要求:
(1)可塑性好,易于成形。
(有利于型腔清晰)
(2)强度高。
(能承受铁水的冲击压力,不致砂型毁坏,避免铸件产生夹砂、结疤、砂眼等缺陷。
)
(3)耐火性好(不易软化,熔融烧结;避免铸件表面粘砂,导致清理、切削困难。
)
(4)透气性好(能使浇注时产生的气体迅速排出。
)
(5)退让性好(能使铸件收缩时产生的内应力得到一定释放,避免铸件产生变形和裂纹。
)
在以上的特性中,芯砂比型砂要求更高。
(以芯砂的工作条件解析)
3.砂型
定义:
用型砂制成,包括形成铸件形状的空腔、型芯和浇冒口系统的组合整体称为砂型。
砂型的制作是砂型铸造工艺工程中的主要工序。
(俗称造型工序)
砂型的制作材料及工艺装备:
造型材料(型砂):
面砂、背砂、用于潮模造型。
配制砂用于干模造型。
砂箱:
由生铁铸成,用于支撑砂型。
模样:
木制模样、铝制模样、用于造型。
芯盒:
木制芯盒、铝制芯盒、用于造芯。
二、模样、芯盒
1.模样与芯盒
模样用木材、金属或其它材料制成,用来形成铸型型腔的工艺装备。
(金属模样常用于大批量生产中的铸件)
芯盒制造型芯或其它耐火材料芯所用装备(根据铸件内部形状尺寸设计制造)
2.制造模样与芯盒的注意要点:
(P7)
(1)分型面(分型面是指铸型组元之间的结合面。
图例示意)
选择分型面时,应使分型面具有最大水平投影尺寸(这样便于铸型的组合)并应尽量满足浇注位置的要求(便于浇注)同时应考虑造型时的起模方便,简化造型工艺。
要点:
1)分型面应尽量为平面,不用或少用曲面。
(这样可以简化造型工艺,便于造型和铸型的组合)
2)分型面数量应尽可能少。
(分型面过多会使铸型不紧凑,影响浇注的工艺性)
3)分型面应能使整个铸件或铸件的重要表面、基准面都在铸型的同一组元内(最好将整个铸件都设置在下型之内,这样能保证铸件尺寸和形状的完整性和准确性。
)
4)分型面的选择应避开活块、减少型芯或使型芯安置方便、稳固
(2)收缩余量:
根据金属的收缩率,适当增大铸件的体积尺寸。
(3)加工余量:
根据零件的公差尺寸适当增大的加工尺寸。
(通常指铸件加工面尺寸,一般小型铸件的加工余量为2~6mm)
(4)起模斜度:
便于造型时模样的取出。
一般α=0.50~30(见P8、图1-5)
(5)铸造圆角:
主要为方便取模或脱模设置(见P8、图1-6)
(6)设置芯头:
模样上突出部分,造型后形成芯座,用于放置砂芯。
三、造型
定义:
用造型混合料(型砂或石英耐火材料)及模样等工艺装备制造铸型的工艺过
程称为造型。
造型分为:
手工造型、机器造型和自动化造型。
1、手工造型全部用手工或手动工具完成的造型工序。
特点:
造型方法简便,工艺装备简单(简单的修型工具、杵砂杆等)
适应性强(适应各种铸造生产,特别是大型、复杂铸件生产)
缺点:
生产率低,劳动强度大,铸件质量不稳定。
手工造型包括:
有箱造型(干砂型)整体模造型:
模样无分面模(适用于形状简单的铸件)
分开模造型:
模样有分面模(适用于形状复杂的铸件)
(据P9、图1-9、1-10、解析)
脱箱造型(见P10、图1-11)特点:
可用一个砂箱造出许多铸型。
(一般用于批量
较大的小型铸件的铸造,可节省砂箱的制作且造型方便。
)
地坑造型(见P10、图1-12)特点:
利用地坑造型,主体铸型不用砂箱,(只用上砂箱)且铸件形体尺寸不受限制。
(主要用于大、中型铸件的单间生产。
)
刮板造型(见P11、图1-13)特点:
可以节省制作模样的材料和工时,缩短生产准备时间。
(主要用于尺寸较大的回转体铸件的生产。
如:
带轮、齿轮、飞轮等。
)
手工造型工艺过程:
安放模样、下砂箱填砂杵砂刮平翻箱修整分型面、(注意撒上隔离干砂)安放浇口棒和上砂箱填砂杵砂刮平、打定位销孔、取出浇、冒口棒、分型脱模修模涂料烘干。
2、机器造型和自动化造型
机器造型用机器完成紧砂和起模或至少完成紧砂操作的造型工序。
自动化造型所有造型工序基本不需人力完成的造型过程。
特点:
生产效率高,可改善劳动条件。
提高铸件精度和表面质量。
(因采用精度较高的金属模样)
适应大批量生产和流水线生产。
但是,其设备、工艺装备投资较大,且铸造适应范围小。
四、造芯
制造型芯的过程称造芯。
型芯是为获得铸件内孔或局部外形,用芯砂或其他耐火材料制成的安放在铸型内部的铸型组元。
造芯可分为手工造芯和机器造芯
手工造芯利用芯盒造芯,型芯质量不稳定。
适应单件、小批量生产。
(通常与手工造型配合)
机器造芯造芯机造芯,型芯质量好,适应于大批量生产。
(通常与机器造型配合)
手工造芯工艺过程:
紧固芯盒填砂置入芯骨杵紧型砂撤芯盒修型
涂料烘干。
五、浇注系统
1、浇注系统简称浇口。
作用:
(1)保证熔融金属平稳、均匀、连续地充满型腔。
(2)阻止熔渣、气体和砂粒随熔融金属进入型腔。
(3)控制铸件的凝固顺序。
浇注系统的构成:
浇口杯漏斗形外浇口。
能缓和熔融金属对铸型的冲击,并使熔渣、杂质上浮,起挡渣作用。
直浇道浇注系统中垂直通道。
可调节铁水流入型腔的速度和压力,直浇道越高,浇注的流速越快压力越大。
横浇道浇注系统中的水平通道。
其截面多为梯形,用以分配熔融金属流入内浇道。
内浇道浇注系统中,引导液态金属进入型腔的通道,用以控制熔融金属的流动速度和方向。
开设浇注系统的要求:
一般情形下,直浇道截面应大于横浇道截面,横浇道截面应大于内浇道截面
这样能形成压差,以保证熔融金属充满浇道,并使熔渣浮集在浇道上部,起挡渣作用。
2、冒口
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