Mechanical Welding and Fordging

内容提要: 铸造
定义:将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程叫铸造。

 铸造
定义:将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件(零件或毛坯)的工艺过程叫铸造。
特点:

  1. 是现代机械制造工业的基础工艺。
  2. 铸造生产的毛坯成本低廉,对于形状复杂、特别是具有复杂内腔的零件,更能显示出它的经济性。
  3. 适应性较广,且具有较好的综合机械性能。但铸造生产所需的材料(如金属、木材、燃料、造型材料等)和设备(如冶金炉、混砂机、造型机、造芯机、落砂机、抛丸机等)较多,且会产生粉尘、有害气体和噪声而污染环境。

种类

  1. 按造型方法习惯上分为:①普通砂型铸造,包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型三类。②特种铸造。
  2. 按造型材料又可分为:①以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等)。②以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)。

铸件的缺陷:
缩孔和缩松:铸件在凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现空洞,容积大而集中的孔洞为缩孔;细小而分散的孔洞称为缩松。在铸件中存在任何形态的缩孔和缩松,都会由于它们减小受力的有效面积,以及在缩孔和缩松产生应力集中现象,而使铸件的力学性能显著降低。由于缩孔和缩松的存在,还降低铸件的气密性和物理化学性能。因此,缩孔和缩松是铸件的重要缺陷之一,必须设法防止。
附加知识点:铸造是人类掌握较早的一种金属热加工工艺,已有约6000年的历史。公元前3200年,美索不达米亚出现铜青蛙铸件。公元前13~前10世纪之间,中国已进入青铜铸件的全盛时期,工艺上已达到相当高的水平,如商代的重875千克的司母戊方鼎、战国的曾侯乙尊盘和西汉的透光镜等都是古代铸造的代表产品。早期的铸造受陶器的影响较大,铸件大多为农业生产、宗教、生活等方面的工具或用具,艺术色彩较浓。公元前513年,中国铸出了世界上最早见于文字记载的铸铁件——晋国铸鼎(约270千克重)。公元8世纪前后,欧洲开始生产铸铁件。18世纪的工业革命后,铸件进入为大工业服务的新时期。进入20世纪,铸造的发展速度很快,先后开发出球墨铸铁,可锻铸铁,超低碳不锈钢以及铝铜、铝硅、铝镁合金,钛基、镍基合金等铸造金属材料,并发明了对灰铸铁进行孕育处理的新工艺。50年代以后,出现了湿砂高压造型,化学硬化砂造型和造芯、负压造型以及其他特种铸造、抛丸清理等新工艺。


压力铸造
定义:铸造的一种,即将溶融合金在高压,高速条件下充型并在高压下冷却凝固成型的一种精密铸造方法,简称压铸,其最终产品是压铸件。
特性:

  1. 高速充填:通常浇口速度达30~60m/s之间。
  2. 充填时间很短:中小型件通常为0.02~0.2s之间。
  3. 高压充填:热室机压力通常为70~350kg/cm
  4. 溶汤的冷却速度快。

优点:

  1. 铸件的精度及表面质量较其他铸造方法均高,因此,压铸件不经机械加工或少许加工,即可使用。
  2. 可压铸出形状复杂的薄壁件或镶嵌件,如可铸出极薄件或直接铸出小孔、螺纹等,这是由于压铸型精密,在高压下浇注,极大地提高了合金充型能力所致。
  3. 铸件的强度和硬度均较高,如抗拉强度可比砂型铸造提高25%~30%。因为铸件的冷却速度快,又在高压下结晶凝固,其组织密度大,晶粒细。
  4. 压铸的生产率比其他铸造方法均高。其生产能力可达50~150次/h,最高可达500次/h,而且较易实现生产过程的自动化。

缺点:

  1. 压铸设备投资大,制造压型的费用很高、周期较长。
  2. 由于压铸的速度极高,型内的气体很难及时排除,因此,铸件不宜进行较大余量的切削加工和进行热处理,以防孔洞外露和加热时铸件内气体膨胀而气泡。
  3. 压铸合金的种类(如高熔点合金)常受到限制,因为在液流的高速、高温冲刷下,压型的寿命很低。

 
粉末冶金
定义:粉末冶金是制取金属或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料,经过成形和烧结,制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方,因此,一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点,它已成为解决新材料问题的钥匙,在新材料的发展中起着举足轻重的作用。我们常见的机加工刀具,很多就是粉末冶金技术制造的。
特点:

  1. 粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚,消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料(如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等)具有重要的作用。
  2. 可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料,这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。
  3. 可以容易地实现多种类型的复合,充分发挥各组元材料各自的特性,是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。
  4. 可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品,如新型多孔生物材料,多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷和功能陶瓷材料等。
  5. 可以实现净近形成形和自动化批量生产,从而,可以有效地降低生产的资源和能源消耗。
  6. 可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料,是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。
     

轧制
将金属坯料通过一对旋转轧辊的间隙(各种形状),因受轧辊的压缩使材料截面减小,长度增加的压力加工方法,这是生产钢材最常用的生产方式,主要用来生产型材、板材、管材。分冷轧、热轧。
挤压
是将金属放在密闭的挤压腔内,一端施加压力,使金属从规定的模孔中挤出而得到有同形状和尺寸的成品的加工方法,多用于生产有色金属材料。
拉拨
是将已经轧制的金属坯料(型、管、制品等)通过模孔拉拨成截面减小长度增加的加工方法大多用作冷加工。
自由锻和模锻

  • 自由锻(开式锻造)。利用冲击力或压力使金属在上下两个抵铁(砧块)间产生变形以获得所需锻件,主要有手工锻造和机械锻造两种。
  • 模锻(闭模式锻造)。金属坯料在具有一定形状的锻模膛内受压变形而获得锻件,可分为模锻、冷镦、旋转锻、挤压等。

附加知识点:自由锻和模锻是锻造下设的两种分类。利用锻压机械对金属坯料施加压力,使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法叫锻造。通过锻造能消除金属的铸态疏松,焊合孔洞,锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。机械中负载高、工作条件严峻的重要零件,除形状较简单的可用轧制的板材、型材或焊接件外,多采用锻件。
锻造按变形温度又可分为热锻(加工温度高于坯料金属的再结晶温度)、温锻(低于再结晶温度)和冷锻(常温)。锻造用料主要是各种成分的碳素钢和合金钢,其次是铝、镁、钛、铜等及其合金。材料的原始状态有棒料、铸锭、金属粉末和液态金属等。金属在变形前的横断面积与变形后的模断面积之比称为锻造比。正确地选择锻造比对提高产品质量、降低成本有很大关系。
冲压
定义:冲压是在常温下靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力,使之产生塑性变形或分离,从而获得所需形状和尺寸的工件(冲压件)的成形加工方法,又名板金冲压加工(Sheet Metal Stamping)。冲压和锻造同属塑性加工(或称压力加工),合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。
分类: 冲压主要是按工艺分类,可分为:

  • 分离工序:分离工序也称冲裁,其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离,同时保证分离断面的质量要求。
  • 成形工序:成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形,制成所需形状和尺寸的工件。

在实际生产中,常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。
用途:全世界的钢材中,有60~70%是板材,其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片,锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行车、办公机械、生活器皿等产品中,也有大量冲压件。锁具零件80%~90%为冲压件,常用的冷冲压模具的分类:
按冲压内容分为以下三类
第一类 冲裁模:从条料、带料或半成品上使材料沿规定轮廓产生分离的模具。落料、冲孔、切边、切断、剖切等工序使用的摸具都属于冲裁模。
第二类 弯曲模:使零件产生弯曲、折弯、圈管等。
第三类 拉伸模:对板材进行各种形状的变形,如球形手柄、各种筒状件等。
按冲压工序的组合程度分为以下三种
第一种 简单模:压力机在一次冲压行程中只能完成单一冲压工序的模具称为简单模或单工序模,如落料、冲孔。
第二种 级进模(连续模、跳步模):在压力机一次冲程中,级进模在其有规律排列的几个工位上分别完成一部分冲压工序,最后工位冲出完整的工件,如锁壳、球形把手等。级进模生产效率高,适用于大批量生产;极进模可以减少模具的数量和设备数量,操作方便安全,便于实现冲压生产自动化。但级进模结构复杂,制造困难,制造成本高,而且模具的定位产生的累积误差会影响工件的精度。因此级进模多用于生产批量大、精度要求不高、需要多工序冲压的小零件加工。
第三种 复合模:在压力机一次冲程中,经一次送料定位,在摸具的同一部位可以同时完成几道冲压工序的模具成为复合模。如日常用品中金属或铝制的锅、盆。复合模与连续模相比,其冲压件精度高,对条料的定位精度要求低,模具的轮廓尺寸小。但复合模结构复杂,制造精度要求高、制造难度大。复合模适用于生产批量大、精度要求高、内外形尺寸差较大的冲压件。
焊接
定义:两种或两种以上材质(同种或异种),通过加热或加压或二者并用,并且用或不用填充材料,来达到原子扩散和结合而形成永久性连接的工艺过程。工件可以用各种同类或不同类的金属、非金属材料(塑料、石墨、陶瓷、玻璃等),也可以用一种金属与一种非金属材料。金属的焊接在现代工业中具有广泛的应用,因此狭义地讲,焊接通常就是指金属材料的焊接。
分类:按照焊接过程中金属材料所处的状态不同,目前把焊接方法分为以下三类:

  • 熔化焊  焊接过程中,将焊件连接处加热至熔化状态,待其冷却结晶后形成焊缝,将两部分材料焊接成一个整体,因两部分材料均被熔化,故称为熔化焊。常用的熔化焊方法有电弧焊、气焊、电渣焊、激光焊等。
  • 压焊  焊接过程中,必须对焊件施加压力(加热或不加热),以完成焊接的方法称为压焊。常用的压焊方法有电阻焊(对焊、点焊、缝焊)、摩擦焊、旋转电弧焊、超声波焊等。
  • 钎焊  焊接过程中,采用比母材熔点低的金属材料作钎料,将焊件和钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度,利用液态钎料润湿母材,填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接焊件的方法称为钎焊。常用的钎焊方法有火焰钎焊、感应钎焊、炉中钎焊、盐浴钎焊和真空钎焊等。

电弧焊
由焊接电源供给的,在两极间产生强烈而持久的气体放电现象叫电弧。电弧焊是一组焊接过程,通过电弧加热金属并把它们焊接连接起来, 可以或者不使用压力,可以或者不使用填充材料。它是一种基本的金属处理方法,被广泛运用于国民经济各部门。
氩弧焊
定义:氩弧焊是利用氩气作为保护介质的一种电弧焊方法。
特性:氩气是一种惰性气体,它既不与金属起化学反应使被焊金属氧化,亦不溶解于液态金属。因此,可以避免焊接缺陷,获得高质量的焊缝。氩弧焊时,由于氩气的电离势较高,故引弧较困难,为此常借用高频振荡器产生高频高压电来引弧。由于氩气的散热能力较低,因而一旦引燃后,就能较稳定地燃烧。
分类:氩弧焊按所用的电极不同分为两种:

  • 非熔化极氩弧焊或钨极氩弧焊(缩写为TIG焊Tungsten Inert Gas或GTAW焊Gas Tungsten Arc Welding)
  • 熔化极氩弧焊(缩写为MIG焊Metal Inert Gas)

附加知识点:氩弧焊的电流密度大,发出的光比较强烈,它的电弧产生的紫外线辐射,约为普通焊条电弧焊的5~30倍,红外线约为焊条电弧焊的1~1.5倍,在焊接时产生的臭氧含量较高,所以通常需在通风地方实施。目前市场上有三种氩气:普氩(纯度99.6%左右)、纯氩(纯度99.9%左右)、高纯氩(纯度99.99%),前两种可焊接碳钢和不锈钢;焊接铝及铝合金、钛及钛合金等有色金属一定要选用高纯氩;避免焊缝及热影响区被氧化无法进行焊接。
二氧化碳焊
定义:用纯度> 99.98% 的二氧化碳做保护气体,以焊丝作为电极,以自动或半自动的方式进行焊接,称为二氧化碳保护焊。
特点:

  1. CO2焊缝热影响区小,焊接变形小。
  2. 焊接质量比较好,CO2焊缝含氢量低(≤1.6ML/100g),气孔及裂纹倾向小(变形和开裂倾向小)。
  3. CO2焊缝成形好,表面及内部缺陷少,探伤合格率高于焊条电弧焊。

焊缝成形差,飞溅大。烟雾较大,控制不当易产生气孔。

  1. CO2焊综合成本低。其成本仅为焊条电弧焊的40%左右。
  2. 生产效率高,焊丝送进自动化,电流密度大,电弧热量集中,所以焊接速度快,焊后没有熔渣,不需清渣,比焊条电弧焊提高生产率1~3倍。
  3. 操作性能好,CO2保护焊电弧是明弧,可以清楚看到焊接过程,适合全部位置焊接。

适用范围:
CO2保护焊适用于低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢焊接,主要焊接薄板。

车削中工件旋转,形成主切削运动。刀具沿平行旋转轴线运动时,就形成内、外圆柱面。刀具沿与轴线相交的斜线运动,就形成锥面。仿形车床或数控车床上,可以控制刀具沿着一条曲线进给,则形成特定的旋转曲面。采用成型车刀,横向进给时,也可加工出旋转曲面来。车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等。车床主要用于加工各种回转表面和回转体的端面,在车床上还能做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。因车床用途广泛也称之为万能机床。

在钻床上,用钻头旋转钻削孔,是孔加工的最常用方法。钻削的加工精度较低,在钻削后常常采用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。扩孔采用扩孔钻,铰孔采用铰刀进行加工。扩孔、铰孔时,钻头、铰刀一般顺着原底孔的轴线,无法提高孔的位置精度。镗孔可以较正孔的位置。镗孔可在镗床上或车床上进行。

镗刀基本与车刀相同,不同之处是工件不动,镗刀在旋转。适用于机械加工车间对单件或小批量生产的零件进行平面铣削和孔系加工,主轴箱端部设计有平旋盘径向刀架,能精确镗削尺寸较大的孔和平面。此外还可进行钻、铰孔及螺纹加工。

  1. 定义:工件装在工作台上或分度头等附件上,铣刀旋转为主运动,辅以工作台或铣头的进给运动,工件即可获得所需的加工表面的加工方法。
  2. 它是一种用途广泛的加工方法,在铣床上可以加工平面(水平面、垂直面)、沟槽(键槽、T形槽、燕尾槽等)、分齿零件(齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面(螺纹、螺旋槽)及各种曲面。此外,还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。
  3. 卧铣时,平面的形成是由铣刀的外圆面上的刃形成的。立铣时,平面是由铣刀的端面刃形成的。普通铣削一般只能加工平面,用成形铣刀也可以加工出固定的曲面。数控铣床可以用软件通过数控系统控制几个轴按一定关系联动,铣出复杂曲面来,这时一般采用球头铣刀。数控铣床对加工叶轮机械的叶片、模具的模芯和型腔等形状复杂的工件,具有特别重要的意义。
  4. 提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度,由于是多刀断续切削,因而铣床的生产率较高。但由于铣刀刀齿的切入、切出,形成冲击,切削过程容易产生振动,因而限制了表面质量的提高。这种冲击,也加剧了刀具的磨损和破损,往往导致硬质合金刀片的碎裂。

  1. 定义:用刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法称为刨削加工。
  2. 刨削加工机床:牛头刨床:加工中小型工件;龙门刨床:加工大型工件或同时加工多个中型工件。
  3. 加工对象:平面(水平面、垂直面、斜面)、沟槽(直角槽、V形槽、燕尾槽、T形槽)、直线型成形面。
  4. 刨削特点(与铣削相比较):(1)加工质量一般同等级,精粗、精加工后均可达到中等精度。但二者又略有区别,加工大平面时,刨削因无明显接刀痕而优于铣削。(2)生产率一般铣削高于刨削,但加工窄长平面除外。(3)加工范围铣削比刨削广泛的多。(4)工时成本铣削高于刨削。(5)应用(生产批量)铣削比刨削广泛。

  1. 定义:用插刀对工件作垂直相对直线往复运动的切削加工方法称为插削加工。主要用于加工各种平面(如水平面、垂直面和斜面及各种沟槽,如T形槽、燕尾槽、V形槽等)、直线成型表面。如果配有仿形装置,还可加工空间曲面,如汽轮机叶轮,螺旋槽等。
  2. 机床:插床(“立式刨床”)。
  3. 加工范围:这类机床的刀具结构简单,回程时不切削,故生产率较低,一般用于单件小批量生产中零件的某些内表面及外表面。                 

  1. 定义:用拉刀加工工件内、外表面的方法称为拉削加工。
  2. 机床:卧式拉床、立式拉床。
  3. 主运动:拉刀的直线运动。无进给运动,其进给靠拉刀每齿升高量来实现。
  4. 加工范围:内表面(各种型孔)、外表面(平面、半圆弧面、组合表面等)。

 磨

  1. 定义:用磨料磨具(砂轮、砂带、油石或研磨料等)作为工具以较高的线速度对工件表面进行切削加工的方法称为磨削加工,其主运动是砂轮的旋转,砂轮的磨削过程实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。
  2. 工艺范围:磨床可加工各种表面,如内外圆柱面和圆锥面、平面、齿轮齿廊面、螺旋面及各种成型面等,还可以刃磨刀具和进行切断等,工艺范围十分广泛。由于磨削加工容易得到高的加工精度和好的表面质量,所以磨床主要应用于零件精加工,尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。因此,往往作为最终加工工序。
  3. 磨削工艺特点(与普通刀具切削加工相比):
    1. 加工精度高:磨削属于高速多刃切削,其切削刃刀尖圆弧半径比一般车刀、铣刀、刨刀小的多,能在工件表面切下一层很薄的材料;磨削过程是磨粒切削、刻划和滑擦的综合作用过程,有一定的研磨抛光作用;磨床比一般机床加工精度高,刚度和稳定性好,且具有微量调节机构。
    2. 可加工高硬材料:磨削可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料,还可加工难切削的高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难加工材料。但对于塑性很大、硬度很低的有色金属及其合金,因其屑末易堵塞砂轮气孔而使砂轮丧失切削能力,一般不宜磨削,而多采用刀具切削精加工。
    3. 应用越来越广泛:磨削可加工内圆、外圆、平面、锥面、成形面、螺纹、齿形等多种表面,还可刃磨各种刀具。

抛光

  1. 定义:用涂有抛光膏的软轮(抛光轮)高速旋转对工件进行微弱切削,从而降低工件表面粗糙度,提高光亮度的一种精密加工方法。
  2. 软轮用皮革、毛毡、帆布等材料叠制而成,具有一定弹性。抛光膏由较软的磨料(氧化铁、氧化铬等)和油脂(油酸、硬脂酸、煤油、石蜡)调制而成。
  3. 抛光不能提高尺寸精度、形状精度和位置精度。
  4. 抛光主要用于表面的修饰加工及电镀前的预加工。

夹具:
定义:机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种工艺装置。其作用是将工件定位,以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置。
分类:

  1. 根据其使用范围,分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。
  2. 按其所使用的机床和产生加紧力的动力源等进行分类。根据所使用的机床可将夹具分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具(钻模)、镗床夹具(镗模)、磨床夹具和齿轮机床夹具。
  3. 根据产生加紧力的动力源可将夹具分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、电磁夹具和真空夹具等。

胎具
一种样板,以钻孔胎具最为多见。用钻孔胎具钻孔省去画线、钻孔,提高了精度和效率。如锁芯、锁头和弹子孔的加工。
电火花

  1. 定义:属于特种加工的一种(特种加工方法是指区别于传统切削加工方法,利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称)。电火花加工是利用工具电极和工件电极(正极与负极)间瞬时火花放电所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的。
  2. 电火花加工机床一般由脉冲电源、自动进给机构、机床本体及工作液循环过滤系统等部分组成。工件固定在机床工作台上。脉冲电源提供加工所需的能量,其两极分别接在工具电极与工件上。当工具电极与工件在进给机构的驱动下在工作液中相互靠近时,极间电压击穿间隙而产生火花放电,释放大量的热。工件表层吸收热量后达到很高的温度(10000℃以上),其局部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来,形成一个微小的凹坑。工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液以一定的压力通过工具电极与工件之间的间隙,及时排除电蚀产物,并将电蚀产物从工作液中过滤出去。多次放电的结果,工件表面产生大量凹坑。工具电极在进给机构的驱动下不断下降,其轮廓形状便被“复印”到工件上(工具电极材料尽管也会被蚀除,但其速度远小于工件材料)。
  3. 应用范围:①加工硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料;②加工半导体材料及非导电材料;③加工各种型孔、曲线孔和微小孔;④加工各种立体曲面型腔,如锻模、压铸模、塑料模的模膛;⑤用来进行切断、切割以及进行表面强化、刻写、打印铭牌和标记等。

线切割
定义:属于电火花加工的一种,采用线电极加工工件,是电、热和流体动力综合作用的结果。
特点:

  1. 可切割高硬度导电材料,如磁钢/硬质合金,淬火钢等。
  2. 切割时几乎无切削力,可加工易变形零件。冷冲模具主要靠线切割加工,复杂模具可在淬火后进行线切割,以减小因热处理引起的变形。
  3. 采用数控可加工极复杂形状。
  4. 机器精度和可靠性高。
  5. 使用和编程方便。
  6. 四轴联动,能够切割锥度和上下异型。

与电火花所不同的是,电火花线切割加工不需要制作复杂的成形电极,而是用不断移动的电极丝作为工具,工件则按预定的轨迹进行运动而“切割”出所需的复杂零件。电火花线切割加工只能加工以直线为母线的曲面,而不能加工任意空间曲面。
数控加工
数控加工,就是在对工件材料进行加工前,事先在计算机上编写好程序,再将这些程序输入到使用计算机程序控制的机床进行指令性加工,或者直接在这种使用计算机程序控制的机床控制面板上编写指令进行加工。加工的全过程包括走刀、换刀、变速、变向、停车等,都是自动完成的。数控加工是现代化模具制造加工的一种先进手段,当然,数控加工手段并不一定只用于加工模具零件,用途十分广泛。
加工中心
定义:属于数控加工的一种。是指备有刀库,具有自动换刀功能,对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品,工件装夹后,数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具,自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等,可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间,测量和机床调整等辅助工序时间,对加工形状比较复杂,精度要求较高,品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。
分类:加工中心通常以主轴与工作台相对位置分类,分为卧式、立式和万能加工中心。

  1. 卧式加工中心:是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心,主要适用于加工箱体类零件。
  2. 立式加工中心:是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心,主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。
  3. 万能加工中心(又称多轴联动型加工中心):是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化,完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。

其他加工方法:
选择加工方法主要考虑零件表面形状、尺寸精度和位置精度要求、表面粗糙度要求,以及现有机床、刀具等资源情况、生产批量、生产率和经济技术分析等因素。其他加工方法还有化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。
公差、配合和表面粗糙度
以上讲的多种加工方法车、铣、刨、磨、镗、冲压等,都离不开公差配合和表面粗糙度。下面简要介绍一下公差配合常用的术语及其定义。

  1. 孔:通常指圆柱形内表面,也包括非圆柱形内表面(由两反向的平行平面或切面形成的包容面)。

      2.    轴:通常指圆柱形外表面,也包括非圆柱形外表面(由两反向的平行面或切面形成的被包容面)。如锁芯(锁胆为轴形零件)。

孔和轴都是尺寸要素,锁头、孔,锁芯与孔配合为轴孔配合。例如下图所示两零件的各表面中,两表面(或切面)相对、其间没有材料的称为内表面,或包容面;两表面(或切面)相背,其外没有材料的称为外表面,或被包容面。图中由D1、D2、D3和D4各尺寸所确定的内表面都称为孔。由d1、d2、d3和d4各尺寸所确定的外表面称为轴。若两表面(或切面)同向,其间和其外均有材料,形不成包容或被包容状态的,则既不是内表面,也不是外表面,它们既不能称为孔,也不能称为轴。如图中由L1、L2和L3各尺寸所确定的表面(或切面)。

  3.  基本尺寸:在参数设计过程中,根据各种条件或要求,经过计算或直接选用的尺寸(图纸尺寸),如锁芯一般为Φ12.5~Φ13。

    4.  实际尺寸:加工后通过测量得到的尺寸。如设计尺寸为Φ13,但由于机床本身精度高低、操作人员技术水平的高低、测量工具误差等因素造成实际尺寸有可能大于或小于基本尺寸。

    5. 极限尺寸:允许尺寸变化的界限值称为极限尺寸。通常,设计给出两个极限尺寸,其中一个是允许的最大尺寸,称为最大极限尺寸,另一个是允许的最小尺寸,称为最小极限尺寸。极限尺寸是在公差设计时,以基本尺寸为基数确定的。只要加工零件尺寸在最大和最小极限尺寸之内,就为合格零件。

    6. 上偏差:最大极限尺寸减基本尺寸所得的代数差,称为上偏差

基本尺寸为13,最大极限尺寸为13.2,那上偏差为13.2-13=+0.20;
基本尺寸为13,最大极限尺寸为13,那上偏差为13-13=0;
基本尺寸为13,最大极限尺寸为12.9,那上偏差为12.9-13=-0.10。

    7. 下偏差:最小极限尺寸减基本尺寸所得的代数差,称为下偏差。

基本尺寸为13,最小极限尺寸为13.1,那下偏差为13.1-13=+0.10;
基本尺寸为13,最小极限尺寸为12.8,那下偏差为12.8-13=-0.20;
基本尺寸为13,最小极限尺寸为13,那下偏差为13-13=0。
根据设计要求的不同,极限尺寸可能大于、小于或等于基本尺寸,所以,极限偏差可能为正值、负值或零。但上偏差总是大于下偏差。
  
   8.  上、下偏差的标注:上偏差标注在基本尺寸右上方,下偏差标注在基本尺寸的右下方。
   9.  公差:允许的尺寸变动量,称为尺寸公差,简称公差。公差等于最大与最小极限尺寸之差,也等于上偏差与下偏差之差。公差永远为正值,因为极限最大尺寸永远大于最小极限尺寸。如同上偏差永远大于下偏差一样。所以有人说负公差是不对的。如 Φ  13+0.15-0.10   基本公差为0.15-(-0.10) = 0.25。
        例:Φ13+0.15-0.10 ,基本尺寸为Φ13,最大极限尺寸为Φ13.10,最小极限尺寸为Φ13.06,上偏差为+0.10,下偏差为+0.06,公差为0.04,合格尺寸在Φ13.10~Φ13.06之间
10.  配合:基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴之间的松紧程度。 
11.  间隙配合(动配合):保证具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合,称为间隙配合。孔直径大于等于轴直径的配合即为间隙配合,如锁芯与孔的配合。   孔Φ13+0.10+0.04     ,轴Φ13   +0.02, 孔永远大于轴,孔做成最小,轴做成最大,孔也比轴大。  
12.   过盈配合(静配合):保证具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合,称为过盈配合。轴直径大于等于孔直径的配合即为过盈配合,如销与销孔的配合。 孔Φ13 +0.10+0.04 轴Φ13 +0.14+0.12    , 轴永远大于孔,轴做成最小,孔做成最大,轴也比孔大.
13.  过度配合:可能具有间隙也可能具有过盈的配合,称为过度配合。如齿轮与轴、轴承与孔的配合。  孔Φ13+0.10+0.04 轴Φ13 +0.12+0.02 当孔做成最大Φ13.1时,轴做成最小Φ13.02时出现间隙配合;当孔做成最小Φ13.04,轴做成最大Φ13.12时轴与空出现过盈配合。根据使用要求、不同精度和不同等级,查国标能得到满意的配合.
14.   配合公差:间隙公差和过盈公差亦可称为配合公差。
15.   基孔制:基本偏差为一定的孔与不同基本偏差的轴形成各种标准配合的制度。基孔制中,孔是基准件,称为基准孔;轴为非基准件,称为配合轴。基准孔的基本偏差规定为下偏差,并且等于零,并以基本偏差代号H表示,上偏差则永远为正值。   如Φ50H11,Φ50-基本尺寸,H-基孔制,11–公差等级,精度为 +0.16+0, 也可标注为Φ50 +0.16+0, 做轴孔配合时可变轴为Φ50-0.05-0.08 为间隙配合;轴为Φ50 +0.20+0.18为过盈配合;轴为Φ50 +0.18-0.06为过渡配合。                                              
16.   基轴制:基本偏差为一定的轴与不同基本偏差为孔形成各种标准配合的制度。基轴制中,轴是基准件,称为基准轴;孔为非基准件,称为配合孔。基准轴的基本偏差为上偏差,并且等于零,并以基本偏差代号h表示,下偏差则永远为负值。如Φ50h11,Φ50-基本尺寸,h-基轴制,11–公差等级,精度为+0-0.16,也可标注为Φ50+0-0.16.
17.   在工作中应首先选用基孔制,为因孔难加工,精度不好掌握,轴好加工,便于修整,所以一般改变轴的尺寸,来达到不同配合要求。如锁头中的锁芯和孔。如Φ13H10的孔配的锁芯Φ13+0.07+0,为适应锁芯的灵活度,可改变锁芯尺寸以达到要求。
18.   表面粗糙度:零件的加工表面上程微小峰谷状的微观几何形状误差。一般是对比测量,有一事先制造的样板,并标明粗糙度数值.
19.   形状和位置公差:在图纸上除有尺寸公差外,还有形状和位置误差。如加工件是否平直、同心等。

 

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Comments: 8
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  • #6

    gary (Sunday, 24 April 2016 14:30)

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  • #7

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  • #8

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