【文章內(nèi)容簡介】 對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求：鑄件壁厚要合理、壁厚應(yīng)均勻、有鑄造圓角和過渡連接、盡量避免過大平面。三、本章重點(diǎn)手工造型方法的特點(diǎn)與應(yīng)用。四、習(xí)題一、填空題合金的鑄造性能主要是指（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。合金的收縮過程分為（ ）、（ ）、（ ）三個(gè)階段。鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松的主要原因是（ ）收縮和（ ）收縮。鑄件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋的主要原因是（ ）收縮。二、判斷題機(jī)器造型不能進(jìn)行三箱造型。（ ）鑄造造型時(shí)，模樣的尺寸和鑄件的尺寸一樣大。（ ）三、選擇題下列鑄造合金中，鑄造性能最好的是（ ），鑄造性能最差的是（ ）。A 鑄鋼 B 鑄鐵 C 鑄銅下列鑄件大批量生產(chǎn)時(shí)，采用什么方法鑄造為宜？車床床身（ ）、汽輪機(jī)葉片（ ）、鑄鐵水管（ ）。A 砂型鑄造 B 熔模鑄造 C 離心鑄造四、簡答題砂型鑄造工藝對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有哪些要求？合金鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有哪些要求？下圖中砂型鑄造鑄件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說明原因，畫出正確圖形。第8章 鍛壓成形一、學(xué)習(xí)目標(biāo)了解鍛壓成形基礎(chǔ)知識。掌握簡單軸、盤、環(huán)類鍛件自由鍛工藝規(guī)程的制定。熟悉錘上模鍛的工藝過程。熟悉板料沖壓的工藝特點(diǎn)。二、基本內(nèi)容鍛壓成形基礎(chǔ)知識1）塑性變形對金屬性能的影響：隨著變形程度的增加，強(qiáng)度和硬度提高而塑性和韌性下降的現(xiàn)象稱為冷變形強(qiáng)化。通過再結(jié)晶退火，可消除冷變形強(qiáng)化。2）鍛造流線及鍛造比：鍛造流線是金屬的性能呈各項(xiàng)異性：沿著流線方向拉伸時(shí)，有較高的抗拉強(qiáng)度；沿著流線垂直方向剪切時(shí)，有較高的抗剪強(qiáng)度。鍛造比愈大，熱變形程度愈大，金屬性能改善愈明顯，鍛造線愈明顯。3）合金的鍛造性能：內(nèi)在因素：對鋼來講，含碳量愈低，鍛造性能愈好，合金元素與多，鍛造性能愈差，含硫量和含磷量愈多，鍛造性能愈差。自由鍛1）自由鍛的基本工序：包括：敦粗、拔長、沖孔、切割、彎曲、扭轉(zhuǎn)等。 2）自由鍛工藝規(guī)程的制定：包括：繪制鍛件圖、計(jì)算坯料質(zhì)量及尺寸、選擇鍛造工序。 3）自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性要求：避免錐面和斜面；避免加強(qiáng)肋、工字形、橢圓和復(fù)雜截面；避免非平面交接結(jié)構(gòu)。模鍛1）模鍛的優(yōu)點(diǎn)：與自由鍛相比，斷件的尺寸和精度比較高，加工余量少，節(jié)約工時(shí)與材料；鍛造流線分布合理，生產(chǎn)率高。2）錘上模鍛：鍛模：分為模鍛模膛和制坯模膛。模鍛模膛包括終鍛模膛和預(yù)鍛模膛；制坯模膛包括拔長模膛、滾壓模膛、彎曲模膛和切斷模膛。模鍛工藝規(guī)程：包括繪制模鍛件圖、計(jì)算坯料尺寸、確定模鍛工步、選擇設(shè)備和安排修整工序。繪制模鍛件圖注意分型面、加工余量、模鍛斜度、模鍛圓角和沖孔連皮等。常用修整工序有切邊、沖孔、精壓等。模鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：要有合理的分模面、模鍛斜度和圓角半徑；配合表面要留有加工余量，非配合表面可不留加工余量；避免截面相差過大，薄壁、高筋、凸起等結(jié)構(gòu)；避免深孔和多孔結(jié)構(gòu)；減少余塊，簡化模鍛工藝。板料沖壓1）沖壓工序：板料沖壓工序:分為分離工序和變形工序。分離工序包括落料、沖孔、修整、剪切。變形工序包括彎曲、拉伸、翻邊、成形等。2）沖模：按組合方式分為單工序模、級進(jìn)模、組合模三種。三、本章重點(diǎn)簡單典型零件自由鍛工藝過程。 四、習(xí)題一、填空題當(dāng)沿著鍛造流線方向拉伸時(shí)，有（ ）抗拉強(qiáng)度；當(dāng)沿著垂直鍛造流線方向剪切時(shí)，有（ ）抗剪強(qiáng)度。自由鍛的工序可分為（ ）工序、（ ）工序、（ ）工序三大類。模鍛按使用設(shè)備不同，可分為（ ）模鍛、（ ）模鍛、（ ）模鍛三種。板料沖壓工序可分為（ ）工序，（ ）工序兩大類。二、判斷題金屬冷塑性變形后，強(qiáng)度和硬度下降，而塑性和韌性提高。（ ）鐵在400186。С時(shí)的加工屬于熱加工。（ ）對于鋼來講，含硫量和含磷量愈多，則鍛造性能愈好。（ ）三、選擇題下列材料中，（ ）的鍛造性能最好，（ ）的鍛造性能最差。A 鑄鐵 B 低碳鋼 C 合金鋼板料沖裁時(shí)，被分離的部分成為成品或坯料，稱為（ ）；被分離的部分成為廢料，稱為（ ）。A 沖裁 B 落料 C 沖孔四、名詞解釋熱變形 冷變形五、簡答題什么叫冷變形強(qiáng)化？以圓鋼為坯料，自由鍛制帶孔圓環(huán)形、圓筒形鍛件，其鍛造工序有何異同？下圖中自由鍛鍛件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說明原因，畫出正確圖形。第9章 焊接與膠接成形一、學(xué)習(xí)目標(biāo)了解焊接的實(shí)質(zhì)、焊接方法的分類和特點(diǎn)。了解電弧焊焊接接頭的組織和性能，了解焊接應(yīng)力和變形。掌握常用焊接方法的過程、特點(diǎn)和應(yīng)用。掌握結(jié)構(gòu)鋼焊條的選用。了解電渣焊、電阻焊、釬焊的特點(diǎn)和應(yīng)用。熟悉常用金屬材料的焊接性及焊接工藝特點(diǎn)。掌握焊接結(jié)構(gòu)工藝性。了解膠接基本原理、膠粘劑和膠接工藝特點(diǎn)。二、學(xué)習(xí)內(nèi)容焊接的實(shí)質(zhì)、焊接方法的分類和特點(diǎn)1）焊接的實(shí)質(zhì)：焊件接頭通過加熱或加壓，或并用，使焊件達(dá)到原子間結(jié)合的工藝方法。2）焊接方法的分類：按焊接過程特點(diǎn)可分為熔焊、壓焊、釬焊三大類。3）焊接的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)有連接性能好，密封性能好，省工料，成本低，可簡化工藝等。不足之處有不能拆卸，更換修理不方便，接頭組織性能變差，存在焊接應(yīng)力及缺陷，易產(chǎn)生變形等。焊接接頭1）焊接接頭的組織和性能：焊接接頭有焊縫、熔合區(qū)、熱影響區(qū)組成。焊縫的組織是柱狀晶體的鑄造組織，由于合金化的作用，性能不低于母材。熔合區(qū)的組織是粗大晶粒的鑄態(tài)組織，性能是焊接接頭中最差的區(qū)域之一。熱影響區(qū)分為過熱區(qū)、正火區(qū)和部分相變區(qū)。過熱區(qū)的組織是粗大晶粒的過熱組織，性能是熱影響區(qū)中最差的部位；正火區(qū)的組織是細(xì)小晶粒的均勻組織，性能優(yōu)于母材；部分相變區(qū)的組織是晶粒大小不均勻的組織，性能稍差于母材。2）焊接應(yīng)力和變形：產(chǎn)生原因：由于焊件在焊接時(shí)是不均勻的局部加熱和冷卻，造成焊件的熱脹冷卻速度和組織變化先后不一致，從而導(dǎo)致焊接應(yīng)力和變形的產(chǎn)生，影響焊件質(zhì)量。焊接變形的基本形式：收縮變形、角變形、彎曲變形、扭曲變形、波浪變形。預(yù)防變形的工藝措施：反變形法、剛性固定法、合理安排焊接順序、焊前預(yù)熱，焊后處理。焊接變形的矯正措施：機(jī)械矯正法、火焰矯正法。 常用焊接方法1） 手工電弧焊：特點(diǎn)與應(yīng)用：具有設(shè)備簡單、操作靈活、對接頭要求不高、焊接條件和位置不限、成本低、應(yīng)用廣泛，但有強(qiáng)烈的弧光和煙塵、勞動條件差、效率低、對工人技術(shù)水平要求高，焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。一般用于單件小批生產(chǎn)中焊接碳素鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼及鑄鐵補(bǔ)焊。焊條：由焊芯和藥皮組成，焊芯起導(dǎo)電和填充金屬作用，藥皮起保護(hù)、冶金作用。焊條按溶渣的化學(xué)性質(zhì)分為酸性焊條和堿性焊條，按用途分為十一大類。焊接一般碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)，選用強(qiáng)度等級相同的焊條，焊接特殊性能鋼結(jié)構(gòu)，選用成分相同或相近的焊條，焊接承受動載、交變載荷、沖擊載荷的結(jié)構(gòu)，選用堿性焊條，焊接承受靜載的結(jié)構(gòu)，選用酸性焊條。2） 氣體保護(hù)焊：氬弧焊特點(diǎn)及應(yīng)用：氬弧焊具有保護(hù)效果好、焊縫成形美觀、焊縫質(zhì)量優(yōu)良、明弧焊接易于觀察、溫度容易控制、焊接變形小、易于實(shí)現(xiàn)自動焊接、氬氣較貴，成本高。氬弧焊適用于焊接易氧化的有色金屬和合金鋼。CO2焊特點(diǎn)及應(yīng)用：CO2焊具有保護(hù)效果好、焊縫質(zhì)量較好、但成形較差、明弧焊接易于觀察、焊接變形小、易于實(shí)現(xiàn)全位焊接、CO2氣便宜，成本低。CO2焊適用于焊接低碳鋼和強(qiáng)度級別不高的普通低合金結(jié)構(gòu)鋼，主要焊接薄板。3） 電阻焊：電阻焊通常分為點(diǎn)焊、縫焊、對焊三種。其特點(diǎn)是：焊接變形小、勞動條件好、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)自動化，在自動化生產(chǎn)線上應(yīng)用較多，但設(shè)備投資大、耗電多、接頭形式和工件厚度受到一定限制。點(diǎn)焊主要用于4mm以下薄板沖壓殼體結(jié)構(gòu)及鋼筋焊接，尤其是汽車和飛機(jī)制造。縫焊只適合于3mm以下薄板結(jié)構(gòu)焊接，如易拉罐、油箱、煙道等。對焊主要用于桿狀零件對接，如刀具、管子、鋼筋等。4） 釬焊：釬焊按釬料熔點(diǎn)分為軟釬焊和硬釬焊，釬料熔點(diǎn)在450186。С以下的釬焊叫軟釬焊，釬料熔點(diǎn)在450186。С以上的釬焊叫硬釬焊。釬焊具有焊接變形小、焊件尺寸精確、可以焊接異種材料和特殊結(jié)構(gòu)、可一次焊成整體結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)率高、易于實(shí)現(xiàn)自動化。主要用于精密儀表、電器零部件、異種金屬結(jié)構(gòu)、復(fù)雜薄板結(jié)構(gòu)及硬質(zhì)合金刀具。常用金屬材料的焊接1）金屬材料的焊接性的評定：碳當(dāng)量法：CE = C +Mn/6 +(Ni + Cr)/15 + (Cr + Mo + V)/5(%)。碳當(dāng)量越大，焊接性越差。CE%時(shí)，焊接性良好；CE=%時(shí)，焊接性較差；CE%時(shí)，焊接性差。2)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接：低碳鋼的焊接:沒有淬硬傾向，冷裂傾向小，焊接性良好，焊前不需要預(yù)熱。手工電弧焊一般選用E4303(結(jié)422)和E4315(結(jié)427)焊條。中碳鋼的焊接:淬硬傾向和冷裂傾向較大，焊前必需預(yù)熱。手工電弧焊一般選用E5015 (結(jié)507)焊條。低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的焊接：淬硬傾向和冷裂傾向較小，焊接性較好，強(qiáng)度級別低的焊前不需要預(yù)熱，強(qiáng)度級別高的焊前需要預(yù)熱。手工電弧焊一般按同強(qiáng)度級別選用焊條。焊接結(jié)構(gòu)工藝性1）焊接接頭設(shè)計(jì)：接頭形式有對接、搭接、角接、T形接四種。薄板焊接有各種卷邊接頭形式。2）焊縫布置：焊縫布置盡可能分散、應(yīng)避開應(yīng)力集中部位、布置應(yīng)盡可能對稱、應(yīng)便于操作、應(yīng)盡量減少焊縫長度和數(shù)量、應(yīng)盡量避開機(jī)械加工表面。3）坡口形式設(shè)計(jì)：電弧焊常用的基本坡口形式有I形坡口、V形坡口、X形坡口、U形坡口等四種。三、本章重點(diǎn)常用焊接方法的過程、特點(diǎn)和應(yīng)用。結(jié)構(gòu)鋼焊條的選用。四、習(xí)題一、填空題焊接的實(shí)質(zhì)是被連接的焊件形成（ ）間的結(jié)合。按焊接過程特點(diǎn)，可將焊接分為（ ）、（ ）、（ ）三種焊接方法。焊接接頭中性能最差的部位是（ ）區(qū)和（ ）區(qū)。酸性焊條常應(yīng)用于（ ）焊接結(jié)構(gòu)；堿性焊條常應(yīng)用于（ ）焊接結(jié)構(gòu)。二、判斷題鋼中的碳和合金元素對鋼的焊接性的影響是不同的，合金元素的影響最大。（ ）焊接熱裂紋的產(chǎn)生主要跟硫、磷等雜質(zhì)太多有關(guān)。（ ）焊接冷裂紋的產(chǎn)生主要跟含氫量的多少有關(guān)。（ ）三、選擇題下列材料中，（ ）的焊接性能最好，（ ）的焊接性能最差。A 20 B T10A C 45在手工電弧焊中，低碳鋼的焊接一般選用（ ）焊條，中碳鋼的焊接一般選用（ ）焊條。A H08A B E4315(結(jié)427) C E5015(結(jié)507)低碳鋼焊前一般（ ）預(yù)熱，低溫焊厚板時(shí)（ ）預(yù)熱；中碳鋼焊前（ ）預(yù)熱。A 需要 B 不需要 C 必須 四、名詞解釋碳當(dāng)量五、簡答題焊芯的作用是什么？其化學(xué)成分有何特點(diǎn)？焊條藥皮有哪些作用？下圖中手工電弧焊焊件結(jié)構(gòu)工藝性不好，說明原因，畫出正確圖形。 第10章 機(jī)械零件材料及毛坯的選擇一、學(xué)習(xí)目標(biāo)了解機(jī)械零件失效的主要形式和原因。了解機(jī)械零件材料選擇的一般原則。掌握典型零件選材及工藝路線。掌握常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用。掌握典型零件毛坯的選擇。二、基本內(nèi)容機(jī)械零件的失效1）：零件失效的主要形式：過量變形失效、斷裂失效、表面損傷失效、裂紋失效。2）零件失效的原因：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、材料選取不當(dāng)、加工工藝問題、適用維護(hù)不當(dāng)。機(jī)械零件材料選擇的一般原則在滿足使用性能要求的前提下，盡量選用工藝性能和經(jīng)濟(jì)性良好的材料。典型零件選材及工藝路線1）齒輪類零件選材及工藝路線：常用齒輪材料：重要用途中載齒輪用中碳鋼或中碳合金鋼鍛制；高速耐沖擊重載齒輪用低碳鋼或低碳合金鋼鍛制；低速無沖擊輕載精度底齒輪用鑄鐵制造；直徑大形狀復(fù)雜齒輪用鑄鋼制造。汽車、拖拉機(jī)齒輪選材及工藝路線：材料20CrMnTi；工藝路線為：下料→鍛造→正火→切削加工→滲碳（孔防滲）淬火、低溫回火→噴丸→校正花鍵孔→精磨齒機(jī)床齒輪選材及工藝路線：材料40Cr或45；工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗切削加工→調(diào)質(zhì)→半精加工→高頻淬火、低溫回火→磨削2）軸類零件選材及工藝路線：常用材料：重要用途軸一般用中碳鋼或中碳合金鋼鍛制；高速大功率內(nèi)燃機(jī)曲軸用合金調(diào)質(zhì)鋼鍛制；中、小型內(nèi)燃機(jī)曲軸用球墨鑄鐵或45剛。 機(jī)床主軸選材及工藝路線：材料40Cr或45；工藝路線為：下料→鍛造→正火→粗切削加工→調(diào)質(zhì)→半精加工（花鍵除外）→局部淬火、回火（錐孔及外錐體）→粗磨（外圓、外錐體、錐空）→銑花鍵→花鍵高頻淬火、回火→精磨削球墨鑄鐵曲軸工藝路線：鑄造→高溫正火→高溫回火→機(jī)械加工→軸頸表面淬火、自熱回火→磨削常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用1）毛坯的種類：機(jī)械零件常用毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件和型材等。2）常用毛坯加工方法的特點(diǎn)及應(yīng)用：常用毛坯加工方法有鑄造、鍛壓、沖壓、焊接、型材等。其特點(diǎn)及應(yīng)用見表101。3）毛坯選擇的原則：在滿足使用性能要求的前提下，盡量降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。4）典型機(jī)械零件毛坯的選擇：軸桿類零件：承受彎矩、傳遞扭矩、要求具有高的力學(xué)性能的軸桿類零件，多采用鍛件；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、受力不大的凸輪軸、曲軸等，可采用球墨鑄鐵鑄造；承受彎矩和傳遞扭矩很小、