机械制造工艺基础教案

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～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= ～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。