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铸造、机械加工及热处理培训资料
时间: 2023-10-29 21:29:17 | 作者: ballbet贝博官网app
爱问共享资料铸造、机械加工及热处理培训资料文档免费下载,数万用户每天上传大量最新资料,数量累计超一个亿 ,铸造机械加工及热处理培训资料技术研究院杨世容编制总要 一铸件结构工艺性 二机械加工工艺 三热处理工艺 四发动机典型零部件设计一铸件结构工艺性铸件结构工艺性与铸件的质量劳动生产率和铸造成本有关设计铸件时除了要考虑满足零件的工作性能外还应该要考虑铸造工艺合金铸造性能铸造方法及机械加工装配运输等方面对铸件的结构要求本章主要讲以下内容 铸造工艺的种类 常用铸造材料 铸件结构工艺性一铸件结构工艺性11铸造工艺的种类铸造工艺分为砂型铸造和特种铸造两大类我们发动机中的零部件主要是采用特种铸造中的金属型重力铸造低压铸造和压力铸造工艺金属型重力铸造主...
铸造机械加工及热处理培训资料技术研究院杨世容编制总要 一铸件结构工艺性 二机械加工工艺 三热处理工艺 四发动机典型零部件设计一铸件结构工艺性铸件结构工艺性与铸件的质量劳动生产率和铸造成本有关设计铸件时除了要考虑满足零件的工作性能外还应该要考虑铸造工艺合金铸造性能铸造方法及机械加工装配运输等方面对铸件的结构要求本章主要讲以下内容 铸造工艺的种类 常用铸造材料 铸件结构工艺性一铸件结构工艺性11铸造工艺的种类铸造工艺分为砂型铸造和特种铸造两大类我们发动机中的零部件主要是采用特种铸造中的金属型重力铸造低压铸造和压力铸造工艺金属型重力铸造主要特征是用金属铸型在重力下浇注成型对非铁合金铸件有细化组织的作用设备费用高手工操作工人劳动条件差大部分发动机气缸头采用该工艺低压铸造主要特征是用金属型石墨型砂型在气体压力下充型及结晶凝固逐渐致密设备简单发动机气缸体活塞我公司244FMI发动机气缸头采用该工艺压力铸造用金属铸型在高压高速下充型在压力下快速凝固是效率高精度高的金属成型方法但压铸机压铸模具制造费用高发动机的曲轴箱盖采用该工艺一铸件结构工艺性12常用铸造材料常用的铸件材料可分为铸铁铸钢和有色合金发动机零部件中铸件主要使用有色合金mdashmdash铝合金该材料流动性差收缩和裂纹敏感性大综合力学性能高吸振性差强度随壁厚增大下降显著例如发动机气缸头采用GBT1173-1995标准中ZL105ZL107ZL108ZL111材料发动机气缸体采用GBT1173-1995标准中ZL111ZL112材料发动机活塞采用GBT1173-1995标准中ZL109材料发动机的曲轴箱盖采用GBT15115-1994标准中YL112材料一铸件结构工艺性13铸件结构工艺性铸件结构工艺性要求便于制模制芯造型合箱清砂等对于铝合金材料铸件结构应具有最少的热接点并创造顺序凝固的条件相邻壁的连接和过渡应圆滑壁厚不得过大突出部分应有较薄的加强筋加固压力铸件的结构特点壁厚不大余6mm基本信息参数见下表一铸件结构工艺性结构设计应注意以下事项消除内凹便于型芯取出壁厚均匀避免产生气孔缩孔采用加强肋减少壁厚达到壁厚均匀一铸件结构工艺性消除尖角避免产生裂纹尽可能的避免横向抽芯抽芯方向尽量同开型取件方向一致简化模具结构一铸件结构工艺性复杂的压力铸件可采用镶铸法制造还可满足铸件一些特别的条件如高强度耐磨导电绝缘等还可以把N个零件浇铸成一个组件镶件的基本结构如下二机械加工机械加工工艺过程由一系列工序组成每一个工序又由若干个安装工位工步和走刀组成本章并不详细的介绍机械加工工艺中需要的设备工序加工余量各道工序怎样安装定位刀量进给量动力头转速本章介绍与我们关系密切的4个问题不同生产方式的加工工艺对产品质量的影响 不同质量发展要求的加工工艺对产品质量的影响 在产品设计时如何使零部件既能满足性能和使用上的要求又能采取了比较经济的加工工艺 以及我们在产品图设计绘制中怎样注意零件的加工工艺性二机械加工21不同生产方式的加工工艺对产品质量的影响生产方式分为单件生产批量生产和大量生产批量生产又分为小批量生产中批量和大批量生产各种生产形式的加工工艺对产品质量的影响很大单件生产和小批量生产由于没固定的设备和完整的刀夹量具零件的各道加工工序没明确的安装工位工步和走刀等PROC加工难度大对工人的技术水平要求高需要采用直接找正和画线找正的方法来装夹定位而且产品质量不容易保证我们一
般不希望配套厂采用这样的形式为我们配套当然全新设计和较大改进设计的产品需要性能和结构验证只能用这样的形式制造零部件来进行设计验证比如曲轴箱等需要开模的复杂零件可以用木模翻砂得到铸件用加工中心加工为成品齿轮用锻柄车削后制齿轴类零件可以直接用圆钢车削而成轴承压板线夹等冲压件可以用线切割的方式落料再用简单的模具成型垫圈可以用圆钢切片后二机械加工再用平磨磨削平面的方式得到这样的形式比较灵活投入不大若经过单件或较小批量试验验证设计存在问题能更改方案问题太大还可以终止项目这样对我们和配套厂损失都不会太大虽然这样的形式比较灵活但是没固定的生产设备没有可靠的工艺工装每一次样件的尺寸都可能不一样产品质量很不可靠我们新产品开发完成是指产品图归档产品已经移交能够批量生产的状态我们投入装配生产的零部件应该是用批量生产的方式提供的即在生产中广泛采用通用机床如专机加工中心等广泛采取了专用夹具刀具和量具依照产品图的精度要求和各零件的结构特点编制了完整的加工工艺有固定的工序每一道工序都有完整的工艺操作规程有合格的设备夹具刀具量具和熟练的操作工人每一道工序规定了合理的加工余量正确的装夹方式固定的工步和走刀二机械加工22不同质量发展要求的加工工艺对产品质量的影响我们在产品研究开发设计时对产品质量的要求不准确比如尺寸公差形状和位置公差标注没有满足性能或使用上的要求我们配套厂家按照我们产品图的要求编制的加工工艺当然也不能满足产品的性能和使用要求我们设计的产品能够很好的满足产品性能或使用上的要求而我们配套厂家的加工工艺要求不高没有按照按照产品图的要求编制加工工艺比如曲轴主轴配气凸轮轴和下摇臂轴的配合轴径产品图要求尺寸精度6级表面粗糙度04~08应该采用外圆磨床精磨和细磨如果只用车床精车或粗磨是不能够达到要求的有同轴度要求的轴类零件应该用外圆磨床磨削如果只用无心磨床就达不到产品使用上的要求曲轴箱和曲轴箱盖类零件应该采用加工中心或组合专机却采用铣床钻床零件的尺寸公差形位公差和表面粗糙度达不到产品图要求在送样和批量供货时不管是什么原因我们接受了最终的产品质量还是不能够确保只有我们产品图的要求能够很好的满足产品性能或使用上的要求我们配套厂家的加工工艺满足产品图要求产品质量才能得到保证二机械加工23在产品设计时如何使零部件既能满足性能和使用要求又能采取了比较经济的加工工艺在零部件设计时怎么样提高设计质量就是合理标注尺寸选取尺寸公差形位公差和表面粗糙度使零部件既能满足性能和使用上的要求又能采取了比较经济的加工工艺有尺寸公差和形位公差的选取原则工艺手册有现行生产用产品图供我们参考但是准确有效的方法是试验验证比如验证起动离合器齿轮衬套和左曲轴的间隙配合公差形状公差和表面粗糙度时经过起动试验声音正常强化试验或道路试验没有异常拆机检查该部位表面润滑良好没有烧蚀现象你的选择就正确了如果起动声音异常检查齿轮的跳动等精度和安装中心距又没问题可能配合间隙大了如果试验过程中或试验后检查该部位有烧蚀现象可能间隙小了比如验证曲轴左端的正时主动齿轮与左曲轴过盈配合时通过试验若产生裂纹而松动则过盈偏大若产生无裂纹松动则过盈偏小二机械加工零部件设计时尺寸公差形位公差和表面粗糙度要求不能太高只要能够很好的满足产品性能和使用上的要求就行比如曲轴箱的各轴承孔和其他轴孔除了作为基准的曲轴孔和有7级齿轮精度的平衡轴孔需要6~7级精度外其余主副轴凸轮轴承孔机油泵孔可以定为7级精度油封孔定位销孔拨叉轴孔等可定为8级因
为7级以上精度孔锋钢刀具精镗就可以了而6级精度的孔需要金刚刀精细镗孔才可以做到我们在产品图上尺寸精度提高1级配套厂的加工难度相应提高生产所带来的成本响应增加因此必须谨慎要求太高了成本增加是浪费要求太低了不能满足规定的要求零件的尺寸精度等级与表面粗糙度数值应相协调配合孔轴孔的粗糙度可比轴大一级粗糙的表面要达到很高的尺寸精度是不可能的一般6~7级精度的孔表面粗糙度Ra088级精度的孔表面粗糙度Ra16二机械加工24产品图设计绘制中怎样注意零件的机械加工工艺性选择设计基准时尽量与装配基准加工定位基准和测量基准统一零件结构要便于提高生产率便于加工最好能够降低切削加工量等轴类类零件的顶尖孔为设计基准加工基准测量基准加工中对顶尖孔的精度要求是很高的两端顶尖孔的同轴度圆度误差将直接反映到工件去根据零件的精度要求不同顶尖孔可采用各种方式的修研油石橡胶砂轮铸铁顶尖硬质合金顶尖和中心孔磨床磨削看顶尖孔的加工工艺就能知道轴类零件的加工质量零件结构便于提高生产率要有便于在机床和夹具上安装的定位基准面比如右曲轴箱盖上的工艺凸台活塞裙部的内止口及底端面零件结构要便于加工最好能够降低切削加工量右曲轴箱盖起动轴油封孔为phi28起动轴孔为phi18中间有phi25深度为1的不加工孔使加工余量减少油孔处设计垂直于钻头的凸台才便于钻孔加工磨削的孔和平面要设计退刀槽二机械加工加强零件的刚性比如盖类壳体件增设加强筋以减少刚性差的零件在夹紧力和切削力的作用下产生的变形零件结构要便于装配比如右曲轴箱盖油封孔口倒角25各种加工方法能到的经济精度和表面粗糙度外圆加工的经济精度外圆的加工方法有车削磨削研磨和滚压等一般h6和h7的尺寸精度Ra08的表面粗糙度一定要经过粗车精车粗磨再精磨的工艺过程h5的尺寸精度Ra04~08的表面粗糙度要精磨和研磨才可以做到h8的尺寸精度Ra16的表面粗糙度精车和粗磨都能够达到滚压只能达到h8~h10二机械加工三零部件的热处理热处理的主要工艺过程是加热和冷却通过改变材料的力学性能或物理化学性能来改善材料的加工工艺性能或零件的使用性能我们本章所讲内容为 热处理的基础知识热处理的分类零件的热处理结构工艺性齿轮的热处理三零部件的热处理31热处理的基础知识1Fe-Fe及Fe-C二元合金相图F铁素体C在alpha-Fe中的间隙固溶alpha固溶体A奥氏体C在gamma-Fe中的间隙固溶体gamma固溶体deltaC在delta-Fe中的间隙固溶体delta固溶体FeC渗碳体硬G石墨L液态33三零部件的热处理金属材料的基本性能有物理性能化学性能力学性能工艺性能物理性能包括密度熔点导热性导电性热膨胀性磁性化学性能包括抵抗腐蚀能力抗氧化性化学稳定性力学性能包括强度塑性硬度韧性疲劳强度工艺性能包括铸造性能锻造性能焊接性能切削加工性能其中材料硬度是热处理较为重要的一个指标三零部件的热处理31热处理的基础知识2金属材料的基本性能三零部件的热处理31热处理的基础知识三零部件的热处理三零部件的热处理所谓热处理是将工件在介质中加热到一定温度保温一段时间然后用一定速度冷却以改变金属显微组织架构从而改变其性能物理化学及机械等的一种生产的基本工艺热处理的三个关键过程加热保温冷却如图所示为典型的热处理工艺曲线保温温度℃冷却加热时间T临界点AAmdashmdash奥氏体转变点或转变温度三零部件的热处理保温主要是控制时间和温度我们下面主要介绍加热冷却过程
三零部件的热处理31热处理的基础知识3加热钢的退火正火淬火等热处理都需将其加热到奥氏体转变区的温度即完成所谓的奥氏体化过程下面介绍加热缺陷的防止和减轻措施222三零部件的热处理o-6222三零部件的热处理31热处理的基础知识4冷却冷却到平衡的相变温度以下的奥氏体称为过冷奥氏体过冷度的不同过冷奥氏体转变方法不一样得到产物的组织架构和性能都不同过冷奥氏体高温分解mdashmdash朱光体过冷奥氏体以足够快的速度冷却mdashmdash马氏体过冷奥氏体在高温分解和马氏体转变之间的中间温度范围mdashmdash贝氏体冷却会产生内应力温差产生热应力组织应力保留下来就成为残留应力三零部件的热处理按热处理性能的要求冷却方式分为以下方式三零部件的热处理32热处理的分类依据GBT12603-1990按工艺类型工艺名称实现工艺的加热方法三个层次进行分类本节讲几个常用的热处理中的一些常识三零部件的热处理32热处理的分类1淬火及回火淬火的目的是使钢获得较高的强度和硬度淬火后的零件必须经低中高温回火从而获得良好的综合机械性能设计时应根据零件的材料形状尺寸和所需的机械性能的不同选用不同的淬火方法工件只需局部提高硬度则可进行局部淬火或表面淬火以避免工件其它部分发生变形和开裂淬火后的零件经过不同的回火具有不一样的性能 低温回火回火温度150250C回火后得到马氏体组织但内应力消除不彻底故应适当延长保温时间低温回火目的是降低内应力和脆性而保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性大多数都用在各种工具模具滚动轴承和渗碳或表面淬火的零件 中温回火回火温度为350450C左右回火后获得屈氏体组织该过程必须快冷以避免回火脆性中温回火目的是保持一定韧性的条件下提高弹性和屈服强度主要用在所有弹簧锻模冲击工具及一些要求强度的零件oo三零部件的热处理 高温回火回火温度500680C回火后得到马氏体组织淬火高温回火通常被称为调质处理可以获得强度塑性韧性都较好的综合机械性能但工艺复杂在提高塑性韧性的同时强度硬度有所下降大多数都用在比较重要的零件特别是在交变负荷下工作的连杆主副轴齿轮等不仅能作最终热处理还可作精密零件的预先热处理以减少最终热处理的变形获得较好的最终性能提供组织基础 去应力回火对于切削加工量大而变形要求严格的工件或淬火返件加热到600760C以消除内应力ooo三零部件的热处理淬火缺陷 淬火裂纹和淬火畸形淬火裂纹一般是不可补救的淬火缺陷只有采取积极的预防的方法如减少和控制淬火应力方向分布控制原材料质量及采取了合理的结构设计淬火畸形是不可避免的现象只要不超过公差可通过矫正通过适当选材合理设计结构避免尖角最好能够降低截面尺寸差若截面差较大应选择淬透性好的材料合理选择淬火回火方式可有实际效果的减少与控制淬火畸形三零部件的热处理 淬火缺陷还有因淬火过程中表面防护不好引起的氧化脱碳缺陷温度控制不当引起的过热过烧硬度不足缺陷原材料组织粗大及不均零件表面被污染引起的软点缺陷等 硬度不合格回火后硬度偏高偏低或不均匀硬度偏高偏低是炉温不均匀回火温度不对或炉温失控造成硬度不均大多数是在成批回火零件中在同一批内出现是由于回火炉本身温度不均造成如炉气循环不均装炉量过大 畸变主要是淬火应力在回火过程中重新分布引起在对形状扁平细长零件要采用加压回火或趁热校直等办法弥补 回火脆性碳钢在200400C合金钢在250450C内回火会出现第一类回火脆性需重新加热淬火合金钢在
350525C回火或在稍高温度下回火后缓慢冷却会出现第二类回火脆性应重新回火或回火后快速冷却 网状裂纹高速钢高碳钢表面脱碳及回火时表面加热速度过快高碳钢高合金钢淬火后未及时回火造成表面网状裂纹回火缺陷ooo三零部件的热处理32热处理的分类2渗碳常用的渗碳钢有Q195Q215QMn20Mn25Mn15Mn20Mn20MnV15Cr20Cr20CrV20CrMn20CrMnTi30CrMnTi等渗碳后应进行正确的淬火及回火热处理渗碳件质量检验内容22三零部件的热处理渗碳件常见缺陷及防止措施三零部件的热处理渗碳件常见缺陷及防止措施三零部件的热处理32热处理的分类3碳氮渗碳氮共渗以渗碳为主其性能和工艺方法等与渗碳基本相似但由于氮原子的渗入碳氮共渗有以下特点处理温度低可减少工件畸变量降低能耗渗层有较好渗透性和耐回火性较高的疲劳强度和耐磨性能碳氮共渗初期有较快的渗入速度共渗层控制在02075mm表面含碳量大于06含氮量约0104碳氮共渗用材料和渗碳类似由于碳氮共渗温度较低渗层较薄碳氮共渗用钢的含碳量可高一些在碳氮共渗层深度03mm以下的零件钢的含碳量可提高到05常采用40CrMo40Cr40CrNiMo40CrMnMo等碳氮共渗除了与渗碳相似的质量缺陷外还存在粗大碳氮化合物黑色组织的质量缺陷三零部件的热处理33零件的热处理结构工艺性影响结构的热处理工艺性因素有零件材料几何形状和刚度尺寸大小表面状态为了尽最大可能避免零件热处理时发生过量变形开裂或硬度不足及软点等零件的几何形状是关键三零部件的热处理三零部件的热处理三零部件的热处理33零件的热处理结构工艺性如果零件的结构形状已无改善余地可改用淬透性较好的材料用缓和的冷却介质淬火可避免变形开裂零件的刚度差加热或冷却时均会产生大的变形可设计专用夹具来防止变形如细长杆件零件的表面状态对热处理工艺性的影响表面粗糙度值越低淬火冷却时的气膜不易附着冷却均匀可减小变形表面的刀痕较深或部位不合适也可能会引起开裂在满足零件使用性能的情况下零件尺寸的合理选择主要考虑淬透性和变形建议还是不要超出临界尺寸可在手册中查找三零部件的热处理34齿轮的热处理1齿轮受力状态及损坏特征齿轮在传递动力及改变速度的运动过程中啮合齿面之间既有滚动又有滑动而且齿轮根部还受到脉动或交变弯曲应力的作用齿轮所受应力主要是摩擦力接触应力弯曲应力2齿轮常用材料及热处理以摩托车发动机结构中的常用钢齿轮为例三零部件的热处理3三零部件的热处理34齿轮的热处理3调质齿轮检测试样检测化学成分低倍组织晶粒度力学性能显微组织脱碳层探伤齿部裂纹气孔缩孔白点等4渗碳及碳氮共渗齿轮检测试样检测原材料的成分组织硬度渗层深度表面碳浓度表层显微组织心部硬度外观品质表面氧化裂纹及碰伤表面硬度按图样规定一般检查HRC值四发动机典型零部件设计我们所讲的零部件设计目的是要对一个具体的零件绘制一张正确的图纸它包括使用正确的零件名称及代码正确反映零件的装配关系正确选择材料合理设计零件结构尺寸标注尺寸精度表面粗糙度形位公差热处理要求及别的技术要求图幅大小比例布局合理等为此我们在设计中要注意以下问题首先分析了解我们要设计零件装配部位的要求和功能要求做到有的放矢善于参考学习和借鉴参考公司已经有的相同类型的零件图并消化吸收可以较快进步善于思考对于借鉴的产品图不要认为那就完全正确要理解后消化吸收绘制完成一个零件
图对校对工艺和标准检查发现的问题最好弄懂为什么查一下相关标准总结经验每设计一个零件就弄明白一类零件这样会进步很快树立好的学习和工作态度mdashmdash谦虚和勤奋不论有多么丰富的知识的能力都要有小学生那样的学习热情无论在工作中遇到什么都要有第一天上班的工作热情四发动机典型零部件设计41气缸头气缸体的设计1材料选择我们在前面已经讲到大部分气缸头采用重力铸造气缸体采用低压铸造气缸头材料采用GBT1173-1995标准中ZL105ZL107ZL108ZL111等材料气缸体采用GBT1173-1995标准中ZL111ZL112等材料2结构设计考虑性能需求缸经行程燃烧室形状和容积凸轮室结构和空间冷却结构等考虑装配需求AB栓位置结合面的密封性等铸造工艺性模具制造清砂壁厚等3绘制产品图视图表达尺寸标注尺寸精度表面粗糙度形位公差热处理要求及其它技术方面的要求见PDM产品图中发动机卧式机1P52FMI-F的气缸头气缸体图纸四发动机典型零部件设计42曲轴箱曲轴箱盖的设计1材料选择我们在前面已经讲到曲轴箱曲轴箱盖是采用压力铸造一般选用GBT15115-1994标准中YL112材料2结构设计考虑性能需求各零部件的装配位置及空间强度润滑油道和水道布置润滑油容量废气循环等考虑装配需求各零部件的装配及拆卸方便结合面的密封性等考虑工艺性模具制造分型面拔模方向抽芯箱块等机加工定位和装夹工件壁厚等3绘制产品图视图表达尺寸标注尺寸精度表面粗糙度形位公差热处理要求及别的技术要求见PDM产品图中发动机立式机157QMK的曲轴箱卧式机1P52FMI-F的曲轴箱盖图纸四发动机典型零部件设计43活塞的设计1材料选择我们在前面已经讲到活塞是采用低压铸造一般选用GBT1173-1995标准中ZL109材料2结构设计考虑性能需求缸经行程头部形状和容积受热变形润滑及冷却结构等考虑装配需求活塞销活塞环的装配及拆卸等铸造工艺性模具制造清砂壁厚等3绘制产品图视图表达尺寸标注尺寸精度表面粗糙度形位公差热处理要求及其它技术方面的要求见PDM产品图中发动机卧式机1P52FMI-F立式机158MJ的活塞图纸四发动机典型零部件设计44主副轴组合的设计1传动比的设计选择最低档传动比时应根据整车最大爬坡度驱动车轮与路面的附着力整车车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑确定选择最高档传动比时应根据整车最大车速及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑确定各当位传动比理论上按下式成几何级数排列n为档位数实际上与理论值略有出入因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些另外还要考虑与发动机参数的合理匹配2齿轮参数设计参考机械设计手册合理利用齿轮计算表3设计轴向尺寸尽量紧凑但必须有足够的变档行程4材料选择作为主副轴组合中的主要零件mdashmdash轴和齿轮我们目前使用的材料有20CrMo20CrMnTi四发动机典型零部件设计5结构设计轴的结构设计便于锻造直径差异不要太大避免尖角在螺纹花键等处设计退刀槽两端最好保留中心孔齿轮的设计便于锻造质量尽量减轻6绘制产品图视图表达尺寸标注尺寸精度表面粗糙度形位公差热处理要求及别的技术要求见PDM产品图中发动机卧式机1P52FMI-F立式机157QMK的主副轴图纸四发动机典型零部件设计45其它零部件产品图讲解1凸轮轴2曲轴3连杆4活塞环5气门见PDM产品图中发动机卧式机1P52FMI-F的相关图纸谢谢
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