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1、第三篇焊接 主要内容： 概述 手工电弧焊的原理、工艺、设备 其他焊接方法的原理、特点、应用 金属材料焊接性的评价方法 构件的焊接结构设计原则,要求： 熟悉手工电弧焊的基本原理和工艺方法 了解其他各种焊接方法 明确金属材料焊接性的评价方法 明确构件焊接性结构设计的一般性原则,一、焊接的一般概念 1、焊接： 通过局部加热或解热同时加压的方法，是分离的金属借助原子组合与扩散而连接起来的工艺方法。 2、焊接方法分类 3、焊接特点 优：重量轻，体积小、 节省材料 缺：易变形、 接口材质差,二、手工电弧焊： （一）焊接原理及电弧构造 1、原理： 短路粘结拉开起弧 2、电弧构造 阴极区：T=2400k Q=
2、36% 阳极区：T=2600k Q=43% 弧柱区：T=6000k Q=20%,3、电极正反接 交流电源：无极性 一般要求的工件焊接,（二）手工电弧焊设备： 1、直流焊机 分为：发电机焊机、整流焊机 特点：稳定性好，质量好，成本高 2、交流焊机 特点：结构简单、效率高、成本低,（三）焊条： 1、作用：导电、形成焊缝、参加冶炼、控制成分 2、组成：焊芯+药皮 焊芯低碳钢，低合金钢d=0.49 l=300550 药皮长石、钛白粉、合金元素、水玻璃等 稳弧、造气、造渣、脱氧、成份、稀渣、粘结,3、焊条的牌号及分类 分为七大类：碳钢(J)、低合金钢(W)、不锈钢(A)、 堆焊(D)、铸铁(Z)、铜合金
3、(T)、铝合金 (L)。 牌号： X X X 例：J422 J507 （焊条种类、强度极限、药皮类型） （四）焊接工艺： 1、焊前准备： 接头形式：对接、T接、自接、搭接 开坡口：,焊前准备,4、操作过程： 引弧划擦、敲击、引起24mm 运行直线、锯齿、三角、圆弧 （五）焊缝结构组织性能： 接头影响区： 1、熔合区：0.13.5mm 14001538oc 液固共存区、晶粒粗大 2、过热区：2.23.5mm 11001400oc 晶粒长大、脆性大 3、正火区：AC31100oc 晶粒细小、珠光体 4、部分相变区：AC1AC3 组织不均匀,三、其他焊接方法： 1、埋弧焊 原理： 特点：生产效率高、
4、成本低、 焊接质量好、劳动条件改善 2、气体保护焊： 氩弧焊： CO2气体保护焊： 特点：效率高、 接头质量好、 耗材少,3、等离子焊： 原理：靠等离子焊抢电极间产生高温熔化金属 特点：温度高、速度快、质量好、热量集中 应用：高熔点材料，难加工材料，特殊需要,4、电阻焊： 原理：靠电极间产生高温并加压将材料焊接在一起 特点：加热快，靠材料自身焊接，焊点小、外观好 用于：冷冲压件焊接、板金件焊接,5、气焊： 氧气+ 可燃气体形成 特点：设备简、使用灵活、可焊多种金属、但质 量低、热量不集中、焊体受热范围大、易变形 用在：有薄钢板、有色金属、钎焊刀具等,四、常用材料焊接： 1、金属焊接性： 金属在
5、一定条件下，获得接头均匀组织的性能。 焊接性主要取决于： 当：Ceq0.6热焊300600,2、碳钢焊接： 低碳钢焊接性能好、热影响区小冷焊 中碳钢热影响区大、开裂倾向大预热到150-250oc 高碳钢热影响性大、开裂倾向更大预热到250-350oc 3、铸铁： 冷焊充分冷却、开止裂孔、防止白口 半热焊预热300-400oc，焊后缓慢冷却 热焊预热600-700oc，焊后缓慢冷却,4、铝的焊接 特点：易氧化、导热快、易产生气孔 方法：亚弧焊，气焊、点焊、钎焊 5、,各种材料焊接性比较,四、焊接构件的结构设计,1、考虑问题：强度与重量、接头质量、节省材料、 便于操作、应力与变形 2、强度减少重量
6、,3、焊缝布置 1）尽量分散 2）对称布置 3）避开应力集中面 4）避开机械加工面,5）便于操作,4、接头形式：对接、搭接、T形接头、角形接头,第五篇 切削加工,主要内容： 金属切削基础知识 金属切削机床的基本知识 常用加工方法综述 精密加工和特种加工简介 典型表面加工分析 工艺过程基本知识 零件结构工艺性,目的： 了解切削知识 熟悉金属切削机床种类功能 熟悉常用金属加工方法及选择 会选择常见零件加工工艺 了解特种加工方法和工艺知识,第一章 金属切削基础知识,内容： 切削运动及切削要素 刀具材料及刀具构造 金属切削过程 切削加工技术经济分析,要求： 了解切削运动过程明确切削用量 熟悉刀具结构参
7、数及切削过程 会选择切削刀具及切削工艺,第一节 切削运动及切削要素,一：零件表面形成及切削运动 切削运动：刀具与工件表面相对运动形式 分为：主运动：切削层不断送进的运动（功率消耗大） 进给运动：刀具附加运动（功率消耗小） 例：,例如：几种加工方法 I为主运动 II进给运动,实际：切削运动是一个合成运动 主运动与切削进给运动合成后形成实际切削运动,二：切削用量 1、切削速度vc 刀具上尖点相对与工件主运动的 瞬时速度 2、进给量f 刀具再进给方向上相对于工件的位移差f fmm/r（每转每行程进给量） 进给速度 3、背吃刀量ap（切削深度） 通过切削刃上选定点，垂直 于主运动方向切削层的尺寸。,第
8、二节 刀具材料及结构,一:刀具材料 1、对刀具材料要求： 硬度高（HRC60），强度高，韧性好，耐磨好，耐热高，工艺性好 2、常用材料： 碳素工具钢 T8A以上低速切削刀具 合金工具钢 9SiCr等中速切削刀具 高速钢 W18CrMnTi等高速切削刀具 硬质合金 YG类 脆性材料加工铸铁等 YT类 韧性材料加工钢材等 陶瓷材料 AM等 难加工材料加工,二：刀具角度（以车刀为例） 1、车刀组成： 分为：刀体部分（夹持部分） 刀头部分（切削部分） （1）前刀面：切屑流过表面 （2）后刀面：与切削表面相对的表面 （3）副切削面：与待加工表面相对的表面 （4）副切削刃：前刀面与副切削面 交界线 （5）
9、刀尖：主副切削刃交界点,2、车刀角度： 1）辅助平面： 基面：过刃一点垂直于主运动速度的平面； 切削平面：过刃一点与切削刃相切并垂直于基面的平面； 2）车刀角度： 前角前刀面与基面夹角（50150） 后角0后刀面与切削平面夹角（6080） 主偏角主切削刃投影与进给方向夹角（450、750 、900） 副偏角副切削刃投影与 进给反方向夹角 （50150） 刃倾角s主切削刃与基面夹角 （0050）,三、刀具结构,1、焊接刀具 2、机夹刀具 机夹不重磨刀具 机夹可重磨刀具,第三节金属切削过程,一、切屑形成过程 金属材料刀具切削刃的挤压作用下，局部产生变形后，延前刀面流出而形成切屑。 切屑的形状分为：
10、带状屑、节状屑、崩碎屑,二、积屑瘤,含义：切屑在前刀面流出时，在切屑刃附近形成粘在刃上的硬附加金属称之为积屑瘤。 控制：切削速度，切削液种类。,三、切削力与切削功率,1、切削力： 切削时刀具所承受切削层的作用力。 分为：Fx、Fy、Fz 2、切削功率： 切削过程中所消耗的功率,四、切削温度及切削热,切削功率转变为切削热 由切屑传出50%86% 由工件传出40%10% 有刀具传出1%3% 由周围介质传出1%,五、刀具耐用度,刀具磨损的原因： 切屑的流出、工件表面的摩擦 刀具磨损的形式： 前刀面磨损、后刀面磨损、钱后刀 面磨损 刀具磨损的评价： 刀具耐用度刀具从开始使用至达到磨损标准刀所经历的时间
11、。 例如：车刀耐用度为60min、钻头耐用度为100min,第二章 金属切削机床的基本知识,内容：机床的类型与基本构造 机床的传动形式 自动机床与数控机床 要求：熟悉常用机床的类型和用途 了解机床的传动形式 了解自动机床与数控机床的特点,第一节机床的类型与基本构造,一、机床的类型： 按加工对象分：车床、铣床、刨床、镗床、钻床 插床、拉床、磨床、锯床、齿轮加工机床等 按加工范围分：通用机床、专用机床、专门化机床 按质量大小分：仪表机床、小型机床、中型机床、 大型机床、中型机床、超重型机床等 按加工精度分：普通机床、精密机床、高精密机床,二、机床的基本构造：,常用机床有：车床、刨床、铣床、钻床、镗
12、床 各种机床的基本部件有：主运动部件、进给运动部件、工作台、动力源、机体,第二节 机床的传动,常用传动有：机械传动、液压传动、电器传 动、气压传动等 一、机械传动： 1、常用的单一传动副： 1）带传动： i为传动比,2）齿轮传动 因为 n1z1=d1 n2z2=d2 所以 3）蜗杆传动,4）齿轮齿条传动 5）螺杆传动,2、传动链 3、变速机构 滑移齿轮变速 离合器变速,4、车床变速机构,二、液压传动机构,第三节自动机床及数控机床,一、自动机床 机械传动自动机床凸轮控制 液压传动自动机床行程控制 微电子控制自动机床数字控制,2、数控机床,要求： 了解金属塑性变形的机理：变形过程、变形对金属组织影
13、响、变形后金属力学性能变化； 熟悉各种锻造方法：自由锻、模锻、锻造工艺性评价； 熟悉板料冲压工艺过程：分离工序、变形工序、冲压工艺性； 了解特种压力加工方法：精锻、轧制、挤压等。,第一章 金属的塑性变形,一、金属塑性变形的与组织 1、塑性变形的机理 晶内：滑移 位错 晶间：滑动 碎晶,2、组织变化 1）冷变形（T再下变形）： 晶粒组织：晶粒伸长、扭曲、 晶间产生碎晶 变形后果：产生冷作硬化 （HB.b .ak ） 产生冷纤维组织 消除：部分消除恢复（加热到T回，空冷） （T回=0.250.3T熔） 完全消除再结晶（加热到T再，空冷） （T再0.4T熔） 应用：提高零件强度，如各种冷拔材料,2）
14、热变形（ T再上变形）,3、金属锻造温度： 始锻温度 AE下200C 终锻温度 PSK上100C,二、锻造加工（热变)： 分为：自由锻、模锻 （一）自由锻： 1、自由锻设备： 空气锤650750Kg 水压机50012500T,2、自由锻工序 拔长： 镦粗：,冲孔： 弯曲： 错移： 3、自由锻适用场合 单件、小批量、大型工件的生产,（二）模锻 1、模锻设备： 蒸气空气模锻锤 曲柄压力机1504000T 摩擦压力机3501000T,2、锻造工艺 分为：单一模 预锻模 复合模 终锻模 1）预锻模 拔长： 滚压： 弯曲： 成型： 切断：,2）终锻模： 3）复合模： 4）胎膜：,（三）锻件结构工艺性分析
15、 1、自由段结构工艺性（原则） 避免斜面加工： 避免相交面加工： 避免凸台及筋板加工：,复杂件分别加工后组装,2、模锻件结构工艺性（原则） 便于取模： 避免薄大面加工： 避免深孔加工： 力求简单、对称、平直,第三章 板料冲压,冷冲压：利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法,（冷变）,特点： 依靠冲模和冲压设备完成加工，便于实现自动化，生产率高； 一般不需切削加工，节省原材料，节省能源消耗； 常用原材料：0.51.2mm薄钢板（低碳钢、塑性高的合金钢、非铁金属）； 冲压件的尺寸公差由冲模来保证，互换性好。,冲压设备 1、剪床:（剪板机）,2、冲床: 分为: 开式 6.3200t 闭式100315
16、0t 3、压力机：滑块式、水压机、油压机,第一节 分离工序 使坯料的一部分与另一部分相互分离 落料、冲孔、切断、修整 一、落料及冲孔（冲裁） 落料冲落的部分为成品 冲孔冲落的部分为废料 1、冲裁变形过程,冲裁件切断面上的区域特征,圆角带是在冲裁过程中刃口附近的材料被弯曲和拉伸变形的结果； 光亮带是在塑性变形过程中凸模（凹模）挤压切入材料，使其受 到剪切和挤压应力的作用三结果； 断裂带是由于刃口处的微裂纹在拉应力作用下不断扩展裂纹而形成的,光亮带；断裂带；冲裁件翘曲,单边间隙 cm m系数 板厚,2、凸、凹模间隙,3、凸、凹模刃口尺寸的确定,落料：先按落料件确定凹模刃口尺寸；根据间隙确定凸模尺寸
17、； 冲孔：先按冲孔件确定凸模刃口尺寸；根据间隙确定凹模尺寸。,落料凹模基本尺寸应取尺寸公差范围内的最小尺寸； 冲孔凸模基本尺寸应取尺寸公差范围内的最大尺寸。,4、冲裁力的计算,选用冲床吨位和检验模具强度的一个重要依据,5、冲裁件的排样,无搭边排样 有搭边排样,三、切断,二、修整,精度IT6IT7, Ra0.81.6 每一次修整量为10%8%,利用修整模沿冲裁件外缘或内孔刮削一层薄金属，以切 掉冲裁件断面上存留的剪裂带和毛刺,用剪刃或冲模将板料沿不封闭轮廓进行分离的工序,第二节 变形工序 使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序,一、拉深,1、拉深过程,利用拉深模使板料 变成开口空心件
18、,特点： 变形区是板料的凸缘部分，其它部分是传力区； 板料变形在切向压应力和径向拉应力的作用下，产生 切向压缩和径向伸长的变形； 拉深时，金属材料产生很大的塑性流动。,2、拉深中常见的废品及防止措施,（1）拉裂,措施： 1、正确选择拉深系数。M = d/D0.50.8；多次拉深成形。 2、合理设计拉深凸、凹模的间隙。c = (1.11.2) 3、合理设计拉深凸、凹模的圆角半径。 r凹 = 10; r凸 =（0.61）r凹 4、注意润滑,（2）起皱,3、旋压,二、弯曲,rmin = (0.251) 尽可能使弯曲线与板料纤维方向垂直,三、翻边,四、成形,第三节 冲模简介,一、简单冲模,二、连续冲模
19、,三、复合冲模,第四节 冲压件的结构工艺性 1、冲裁件 （1）力求零件外形简单，对称 （2）冲裁件要考虑材料厚度 （3）弯角处设置圆弧（表33）,2、弯曲件 转角处由圆弧过渡 弯边不可过短H2 孔距弯边不可过近l1.52,3、拉伸件 外形力求简单 弯角半径大于规定值,第四章 特种压力加工,第一节 精密模锻 一、精密模锻工艺过程 一种无切削加工 IT12IT15 Ra 3.21.6m,二、工艺特点,1、严格按坯料质量下料； 2、除净坯料表面的氧化皮、脱碳层等缺陷； 3、采用无氧化或少氧化加热法； 4、精锻模膛的精度一般比锻件精度高两级,第二节 零件挤压,2、按金属坯料所具有的温度分类 热挤压、冷
20、挤压、温挤压,一、零件挤压类型,1、按金属流动方向和凸模运动方向分类,二、零件挤压的特点,1、挤压时金属坯料在三向受压状态下变形，塑性； 2、可挤压出各种形状复杂、深孔、薄壁、异型截面的零件； 3、零件精度IT6IT7 、 Ra 3.20.4m； 4、变形内部纤维组织是连续的； 5、材料利用率达70，生产率比其它锻造方法提高几倍。,第三节 零件轧制,一、纵轧,轧辊轴线与坯料轴线互相垂直,扁断面的长杆件：扳手、活动扳手、链环； 头部不变形而沿长度方向横截面积递减的锻件：叶片 连杆件,二、横轧,轧辊轴线与坯料轴线互相平行,碾环轧制：火车轮箍、轴承座圈、齿轮及法兰； 齿轮轧制,三、斜轧,四、楔横轧,