工程實訓指導書（金工實習）第二章 鑄造（續）操作內容工序簡圖工序披去澆口杯，修好繞口，微震打開上型，小心、仔細地取出模樣，用優勺、提鉤、

工程實訓指導書（金工實習）

第二章 鑄造

（續）

操作內容

工序簡圖

工序

披去澆口杯，修好繞口，微震打開上型，小心、仔細地取出模樣，用優勺、提鉤、水筆等修型工具將損壞的砂眼修好并開出橫澆道、內澆

砂箱

模樣平面部分 5

道，安置型芯、合型，等待澆注

頂桿

模板 模樣凸起部分

模板

（二）機器造型

機器造型是用機器全部完成或至少完成緊實操作的造型方法。與手工造型相比生產率

(q 高，勞動條件好，環境污染小，鑄件的尺寸精度和表面質量高，但設備和工藝裝備費用商，

生產準備時間長，適用于中、小型鑄件的成批或大批量生產。機器造型的實質是用機器進行

砂箱

緊實和起模，根據緊實和起模的方式不同，有不同種類的造型機。1．緊實方式

機器造型按照不同的緊實方式可以分為震實式造型、壓實式造型、震壓式造型、拋砂和

轉板 模樣 模板

承受臺

射砂造型等，其中以震壓式應用最廣。圖2—14所示為震壓造型機。拋砂緊實（圖2—15）的

c)

同時完成填砂與緊實兩個工序，生產率高，型砂緊實密度均勻，可用于大、中型鑄件或大型

圖2—16 起模方式

芯的生產。

a）頂箱起模 b）漏模起模 c）翻轉起模

帶輪

1．型芯的技術要求及工藝措施

拋砂頭

銀勺

澆注時型芯會受到金屬液的沖擊和包圍，因此型芯除了要具有與鑄件內腔相適應的形狀外，型芯應比在砂型具有更高的強度、透氣性和退讓性等性能，并易從鑄件清除。除了滿足

上述要求外，在制芯時還應采取一定的工藝措施。

壓頭 工作臺

模板

1）在型芯內放置芯骨以提高強度。小型芯的芯骨用鐵絲制成，大、中型芯的芯骨用鑄

砂箱

砂團

鐵鑄成，較大的芯骨上還應制出吊環以方便吊運，如圖2—17所示。振實進氣口

2）在型芯內開通氣道以提高型芯的透氣性，大型芯內部應放入焦炭以便排氣，如圖

2-18所示。

振實活塞

壓實氣缸

振實氣缸 壓實氣缸活塞

鑄鐵芯骨 圖2—14 震壓造型機

變項 圖2—15 拋砂緊實

2．起模方式

鑄鐵芯骨

造型機都裝有起模機構，其動力通常為壓縮空氣。目前應用廣泛的起模方式有頂箱、

模和翻轉三種（圖2—16）。頂箱起模的造型機構比較簡單，但起模時易漏砂，只用于型腔簡單且高度較小的鑄型。漏模起模的造型機構一般用于形狀復雜或高度較大的鑄型。翻轉起模

圖2-17 芯骨

的造型機構一般用于型腔較深、形狀復雜的鑄型。

3）在型芯表面刷涂料以提高耐火性、防止粘砂，并保證鑄件內腔表面質量。

三、制芯

4）重要的型芯都需烘干，以提高型芯的強度和透氣性。2．制芯的方法

為了獲得鑄件的內腔或鑄件的局部外形，用芯砂或其他材料制成的、安放在型腔內部的

制芯分為手工制芯和機器制芯。手工制芯是傳統的制芯方法，適用于單件、小批生產。

鑄型部分稱為型芯。制芯即是制造型芯的過程。

20

21

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第二章

通氣道

鑄造

上

吊稱

在烘時燒毀 c)

b) 圖2—18 型芯的通氣孔

中

4）扎氣孔 b）挖通氣溝 o）埋蠟線 d）放焦炭與鋼管就一用芯金制芯，有時也用刮板制芯。視器制芯的生產率高，繁實均勻，那藝是量，

圖2—20 天輪的分型面

圖2—21 導軌的分型面

法：制芯機主要有震擊式制芯機、射芯機、熱芯盒機和殼芯機等。

3．模樣、型腔、鑄件與零件

3．型芯的固定方式

模樣是造型的模具，用來形成鑄件的外部形狀。模樣在單件小批生產中用木材制成，在

型芯在鑄型中的定位主要靠芯頭。芯頭必須有足夠

大批大量生產中用鑄造鋁合金、塑料等制成。

的尺寸和合適的形狀將型芯正確、牢固地固定在鑄型型

鑄造生產中，用模樣制得型腔，將金屬液澆入型腔冷卻凝固后獲得鑄件，鑄件經切削加

腔內。按其固定方式可分為垂直式、水平式和特殊式

工后稱為零件。因此，模樣、型腔、鑄件與零件之間在形狀和尺寸上有著必然的聯系。

（如懸壁芯頭、吊芯等）。若鑄件的形狀特殊，單靠芯頭

在尺寸上，零件尺寸＋加工余量（孔的加工余量為負值）＝鑄件尺寸；鑄件尺寸＋收縮余

不能固定時可用型撐予以固定。型撐的形狀如圖2—19

量＝模樣尺寸。 在形狀上，鑄件和零件的差別在于有無起模斜度、鑄造圓角和較小的孔、槽等；鑄件是

所示。

整體的，模樣則可能是由幾部分（包括活塊）組成的。鑄件上有孔的部位，其模樣則可能

四、造型工藝

是實心的，甚至還多出芯頭的部分。4．澆注系統的設置

造型工藝主要是指分型面、澆注位置的選擇和澆注

澆注系統為填充型腔而開設于鑄型中的一系列通道。合理地設計澆注系統的形狀、尺寸

系統的設置，它們直接影響鑄件的質量和生產率。

圖2—19 型撐的形狀

和流入型腔的位置，以保證金屬液平穩地流入并充滿型腔，有效地調節鑄件的凝固順序，防

1．分型面、分模面與澆注位置

止沖砂、砂眼、氣孔、澆不到、冷隔和裂紋等缺陷。

砂型與砂型之間的分界面稱為分型面，指模樣上分開的切面，又是分模面，它們均可以

（1）澆注系統的組成及作用 澆注系統主要由澆口盆、直澆道、橫澆道和內澆道組成，

是平面、斜面或曲面。澆注位置是指澆注時鑄件在鑄型中所處的位置。

如圖2-22所示。

分型面和澆注位置常在一起表示，圖中用橫線表示分型面，漢字“上”“下”和

和箭頭表

1）澆口盆的作用是容納澆人的金屬液并緩解對鑄型的沖擊，使其平穩地流入直澆道。

示澆注位置。

2）直澆道是澆注系統中的垂直通道，形狀常為圓錐形，上大下小。其作用是利用其高

2．分型面、澆注位置的選擇

度產生一定的靜壓力。

分型面、澆注位置的合理選擇，有利于提高鑄件質量，簡化造型工藝，降低生產成本，

選擇時主要考慮以下原則：

澆口盆

）分屋面應盡量選取在鑄件的最大截面處，以便造型和起模，盡量選擇平面以有化

型工藝。

直澆道 1

橫澆道

圖2.20所示的天輪鑄件，采用環狀型范以便于在大批量生產時使用機器造型。

內澆進 內澆道

的數量，避免吊砂，并利于型芯的定位、固定與排氣。

圖2-22 澆注系統

4）解作上要的面工面政的定位，用定與排氣。，以保證轉件質量。如圖2

導軌朝下。 22

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第二章 鑄造

3）橫澆道是開在上型分型面上，常為梯形截面的水平通道。其起擋渣和緩沖作用，使

金屬液平穩、合理分流至各內澆道。

（4）內澆道是金屬液直接流入型腔的通道，截面多為扁梯形或三角形，其作用是控制金

頂部與大氣相通，還有觀察、排氣和集渣的作用，應用較廣。暗冒口頂部被型砂覆蓋，造型

操作復雜，但補縮效果比明冒口好，如圖2—27所示。

屬液流人型腔的方向和速度，調節鑄件各部分的冷卻速度。內澆道通常開在下型分型面上，避免正對型腔或型芯。而對壁厚不均勻的鑄件，內澆道應開設在其相對厚壁處，以利于補

冷鐵是在鑄型、型芯中安放的金屬物，以提高鑄件厚壁處的冷卻速度、消除縮孔和裂

紋。其一般用鑄鋼或鑄鐵制成，分為外冷鐵和內冷鐵兩種。外冷鐵作為鑄型的一個組成部

縮；內澆道的位置和方向應盡量縮短金屬液進入鑄型及在型腔中的路徑，以利于擋渣和避免沖尉型芯或鑄型壁（圖2—23和圖2—24）；內澆道還應避免開設在重要的加工而及非加工面

分，內冷鐵多用于厚大而不太重要的鑄件，如圖2—27所示。暗冒口

3

上，以免影響加工質量或外觀質量。

澆注系統 圖2—27 冒口和冷鐵的作用

型芯

正確 圖2—23 內澆道的位置

圖2—24 內澆道的方向

六、合型 （2）澆注系統的類型 澆注系統的類型是按照內澆道在鑄件上開設的位置分類的，主

合型是將鑄型的各個組成部分組合成一個完整鑄型的操作過程。合型是制造鑄型的最后

要有頂注式、底注式、側注式和階梯式（圖2—25）。一般根據鑄件的形狀、尺寸、壁厚和質

一道工序，應保證鑄型型腔幾何形狀及尺寸的準確和型芯的穩固。合型后，應將上、下型緊

量要求來選擇澆注系統的類型。頂注式澆注系統適用于重量小、高度小、形狀簡單及不易氧

扣（緊固裝置）或放上壓鐵，以防澆注時上型被金屬液抬起，產生跑火或抬型現象。

化材料的薄壁和中等壁厚的鑄件；底注式澆注系統適用于中大型厚壁、形狀較復雜、高度較大的鑄件和某些易氧化的合金鑄件；側注式澆注系統適用于整模造型的中小型鑄件；階梯式

第三節 鑄造合金的熔煉、澆注、落砂與清理

澆注系統適用于高度在400mm以上的大型復雜鑄件（如機床床身）。五、鑄型

一、熔煉 鑄型是用型砂、金屬材料或其他耐火材料制成的，主要是由上型、下型、澆注系統、型

要得到優質的鑄件，除了要有好的造型材料和合理的鑄造工藝外，選擇優質的鑄造合

金、提高熔煉質量，也是一個重要方面。

腔、型芯、冒口和通氣孔組成的整體（圖2—26）。用型砂制成的鑄型稱為砂型。砂型用砂箱

對合金熔煉的基本要求是質量優、耗能低和效率高。

支承，是形成鑄件形狀的工藝裝置。沖天爐是熔煉鑄鐵最典型的設備（圖2—28）。沖天爐是以燃燒焦炭產生熱量熔化鑄鐵的

側注式

設備，因具有結構簡單、操作方便、熔煉效率高、成本低、能連續生產等特點而得到廣泛應

險株式 顧性式 底注式

冷鐵 型腔 冒口 排氣道

用。但沖天爐熔煉金屬液的質量不穩定，對環境污染大、勞動條件差，已逐漸被感應電爐所

通氣孔 澆注系統 代替。

上型

熔煉鑄鋼的常用設備是堿性電弧爐和感應電爐。感應電爐（圖2—29）是利用電磁感應

下型

原理將交流電轉化為熱能的設備，不但能得到質量較高的金屬液，而且周期短，操作方便，

與造型、合型等工序進行配合，有利用自動化生產，降低勞動強度。熔煉有色合金（銅合金和鋁合金）的常用設備有焦炭坩堝爐、重油坩堝爐和電阻坩堝

型芯

爐。電阻坩堝爐（圖2—30）具有控制溫度準確、金屬吸氣和燒損少的優點，但生產率不高、

耗電多。

圖2—25 澆注系統的類型

圖2—26 鑄型的組成

二、澆注

胃口是供鑄件補縮用的鑄型空腔，內存金屬液。冒口一般設置在鑄件厚壁處最后凝固的

將液態金屬從澆包注入鑄型型腔的操作過程稱為澆注。澆注是保證鑄件質量的重要環節，

部位，以獲得無縮孔的轉件。其形狀多為球通在形或球形，從為用得口和暗冒口。明冒口25

分型面

工程實訓指導書（金工實習）

第二章 進水口

鑄造 的復雜程度、鑄件重量及大小和合金的種類。一般鑄件的落砂溫度在400—500℃。落砂的方

爐清

法有手工落砂和機械落砂兩種。火花除塵裝置

坩堝 銷管線圈

四、清理 加料裝置

煙囪

清理是指落砂后從鑄件上去除澆冒口和分型面及芯頭上的毛刺，清除鑄件內外表面的粘

冷卻水管 金屬液

砂和型芯等過程。

鑄鐵件的澆冒口可用鐵錘敲掉，鑄鋼件的澆冒口可用氣割切除，有色合金鑄件的澆冒口可用鋸削。鑄件上的粘砂可用鋼絲刷、鏗刀、砂輪、風鏟等手工工具清理或用清理滾筒、噴

加科筒

加料合

砂器、拋丸清理機等設備清理。對于復雜的或有特殊要求的鑄件，在清理檢驗、合格后應進行消除內應力的熱處理。

爐身 熱風

圖2—29 感應電爐

第四節 鑄件缺陷分析冷風

焦炭

鑄件缺陷是導致鑄件性能降低、使用壽命短，甚至報廢的重要原因。減小或消除鑄件缺金屬料

陷是鑄件質量控制的重要組成部分。熔劑

坩堝

鑄造生產是一項較復雜的工藝過程，鑄件結構的工藝性、原材料的質量、工藝方案、生風帶

底焦

電阻絲

產操作及管理等因素都會直接影響鑄件的質量。常見鑄件缺陷及其產生原因見表2—2。風口

前爐

耐火磚

表2—2 常見鑄件缺陷及其產生原因爐缸

出渣口

名稱與圖示

產生的原因

名稱與圖示

產生的原因 過橋

出鐵口

1）澆注溫度太低 爐底

1）搗砂太緊，型砂透

澆不足

2）澆注速度過慢或

讀免

支架

氣性差

曾中斷 小車

氣孔

2）起模，修型刷水

3）澆注位置不當，澆過多

口太小 圖2—30 電阻坩堝爐

3）型芯氣孔堵塞或

4）鑄件太薄 圖2-28 沖天爐

未烘干

5）轉型太快，或有 澆注是否合理，不僅影響鑄件質量，還涉及操作工人的人身安全。澆注中應保證無澆注斷

流，控制好澆注溫度和澆注速度；澆注后對收縮大的鑄件應及時卸去壓鐵或夾緊裝置，以免

4）金屬熔解氣體

a)

缺口 太多

6）澆包內金屬液

不夠 1）造型時型砂未

1）詩件結構不合 鑄件產生鑄造內應力和裂紋。

砂眼

吹凈

冒口

理一壁厚不均 澆注操作需注意：

1）熟悉待澆注鑄件的大小、形狀等。準備好澆包并烘干預熱，避免金屬液飛濺傷人。

2）型砂強度不夠，被

縮孔

2）澆冒口位置不當，金屬液沖壞

冒口太小未能順序 2）清除蓋在鑄型澆口盆上的散砂，避免落入鑄型中。

3）搗砂太松

凝固 4）合型時，砂型局部

3）澆注溫度太亮

損壞

4）合金成分不對，收3）澆注場地必須保持干燥、暢通。

4）在澆包的金屬液表面撒草灰以保溫和集渣。

5）內澆口沖刷型芯

縮過大 5）澆注時應用擋渣片在澆口盆擋渣，控制流量，保證無澆注斷流。

1）鑄件結構不合 渣氣孔

1）澆注時，擋渣不良

■紋

理一壁厚差大，并急劇2）澆注系統擋渣

過渡 2油

6）應控制澆注溫度和澆注速度。

不良

2）澆口位置不當

3）砂型退讓性差 落砂是指用手工或機械方法使鑄件與型砂分離的操作過程。落砂時要掌握好鑄件的溫

3）澆注溫度過低，渣

4）搞砂太緊，阻礙

未上浮

收縮 三、落砂

度。落砂太早，易引起白口、變形和裂紋等缺陷；落砂太晚，鑄件收縮受到鑄型的阻礙會增

5）合金成分不對，收

縮大

27

大裂紋的傾向，還會影響型砂和工藝裝備的周轉而降低生產率。鑄件的落砂溫度取決于鑄件26

第二章

工程實訓指導書（金工實習）

鑄造 （續）

金屬型鑄造可“一型多鑄”節省了大量造型材料和工時，生產率、尺寸精度和表面質產生的原因

名稱與圖示

產生的原因

量較高，且鑄件組織細密，力學性能好。但金屬型的制造成本高、周期長，鑄造工藝要求嚴名稱與圖示

格，不適于單件小批生產，不宜鑄造形狀復雜的大型薄壁件。1）澆注時中斷，產生

變形

1）鑄件結構不合理，

金屬型鑄造主要用于大批量生產形狀簡單的有色金屬鑄件，如氣缸體、油泵殼體以及銅飛濺、形成澆注斷流，

壁厚差大 日

而后又被帶人鑄型

2）金屬冷卻時，溫度

合金軸瓦、軸套等。 2）直澆道太高，澆注

不均勻 時，金屬液從高處落

3）打箱過早

二、熔模鑄造 下，引起飛■

熔模鑄造是用易熔材料（蠟料）制成模樣，在其上涂若干層耐火材料，形成型殼，熔1）型砂與芯砂耐火

信型

出模樣后經高溫焙燒即可澆注而獲得鑄件的方法。它是一種精密鑄造方法，基本無須切削加性別

1）合型時未對準

工。適合25kg以下的高熔點、難以切削加工的合金鑄件大批量生產。廣泛應用于航天飛機、2）砂粒太大，金屬液

■人表面

2）定位銷或泥號

汽輪機葉片、泵輪、復雜刀具、汽車和機床上的小型鑄件生產。3）澆注溫度太高

不準

熔模鑄造的工藝過程如圖2—32所示。熔模鑄造的鑄型無分型面，可鑄出各種形狀復雜4）金屬液中堿性氧

化物過多

的薄壁鑄件（最小壁厚可達0.03mm）；尺寸精度和表面質量最高，尺寸精度為IT11～IT14，

表面粗糙度Ra值為1.6～12.5μm；適用于各種合金，適應于各種生產類型，并能實現機械1）鑄件結構不合理

偏芯 夾砂結疤

1）型芯變形

化流水線生產；熔模制造的工藝過程復雜，生產周期長；原材料價格昂貴，生產成本高；由2）型砂、黏土或水

砂型

分層的砂殼 過低

2）下芯時放偏

于尺寸蠟膜容易變形，不宜生產大型鑄件。3）澆注溫度太高

3）下芯時未固定好，金屬■

4）澆注速度太慢、砂

被沖偏 型受高溫烘燒開裂翹

4）設計不良一型芯 起，金屬液滲人開裂

懸臂太長

9999B 鼓起的砂殼

砂層

第五節 特種鑄造

特種鑄造是指與砂型鑄造不同的其他鑄造工藝。常用的有：金屬型鑄造、熔模鑄造、壓力鑄造、低壓鑄造、離心鑄造、陶瓷型鑄造、實型鑄造、磁型鑄造、差壓鑄造、連續鑄造及擠壓鑄造等。

特種鑄造一般能提高鑄件的尺寸精度和表面質量，或提高鑄件的物理和力學性能；此外還能提高金屬的利用率，減少原砂消耗量；有些方法更適宜于高熔點、低流動性、易氧化合

圖2—32 熔模鑄造的工藝過程

a）母模 b）壓型 e）熔蠟 d）壓制 e）單個蠟模 f）焊蠟模組 g）結殼、熔出蠟模 h）填砂、澆注金鑄件的鑄造生產；有的能明顯地改善勞動條件，便于實現機械化和自動化生產，提高生

產率

一、金屬型鑄造

三、壓力鑄造

壓力鑄造是指在高壓作用下，使金屬液以較高的速度充填金屬型腔，并在一定的壓力下在重力作用下把金屬液澆人金屬型而獲得鑄件

固定半型

凝固而獲得鑄件的方法。壓力鑄造的特點在于：活動半型

的方法稱為金屬型鑄造。

1）鑄件尺寸精度和表面質量高，尺寸精度為IT11—IT13，表面粗糙度Ra值為1.6—6.3μm。金屬型一般用鑄鐵或鑄鋼制成（圖2—31），由

2）鑄件品粒細小、表層緊實，強度和硬度高。于金屬型導熱快、無透氣性和退讓性，容易產生缺

底座

3）生產率高，便于實現自動化。陷，因此需采取預熱鑄型、噴射涂料、開通氣道、

4）壓鑄機、壓鑄模具價格高，工藝準備周期長，不適合單件小批量生產。控制開型時間和溫度等工藝措施，以防止鑄件產生

5）壓鑄件易存在氣孔、縮孔、縮松等缺陷，不宜熱處理，應盡量避免切削加工。白口、氣孔、裂紋、冷隔等缺陷。

圖2—31 垂直分型的金屬型28

第二章

工程實訓指導書（金工實習）

鑄造 壓力鑄造是在專用的壓鑄機上進行的，壓型一般采用耐熱合金鋼，其工藝過程如圖

2-33所示。

壓注活塞 壓型

圖2—35 離心鑄造

a）立式離心鑄造 b）臥式離心鑄造下活寒

離心鑄造特點： 圖2—33 壓力鑄造的工藝過程

1）離心鑄造無須型芯和澆冒口，使鑄造工藝大大簡化，生產率高、成本低。a）澆注 b）壓射 c）開型

2）所得鑄件外表層組織致密、力學性能好。壓力鑄造主要用于大批量生產薄壁復雜的有色金屬精密鑄件，如箱體、電器、儀表和日

3）內表面質量差，尺寸精度可達IT12～IT14，表面粗糙度Ra值為6.3～12.5μm。離心鑄造的鑄件易產生偏析。

用五金的中小零件等。

4）不適合易偏析合金（如鉛青銅）或雜質較大合金的鑄造。四、低壓鑄造

離心鑄造主要用于生產鑄管、汽缸套、銅套等回轉體鑄件和鑄成形鑄件，如刀具、齒輪等，還可鑄“雙金屬”鑄件，如鋼套內鑲銅軸承等。

低壓鑄造是介于一般重力鑄造（砂型、金屬型）和壓力鑄造之間的一種鑄造方法。其原理如圖2—34所示。

六、其他鑄造方法 進氣

低壓鑄造設備簡單、便于操作，易實現機

1）陶瓷型鑄造是使用鑄型型腔內表面膠結一

模樣

磁型砂箱 械化和自動化；有較強的適應性，充型平穩，

層陶瓷層來獲得鑄件的方法。可采用金屬型、砂型、熔模殼型等；所得鑄件

氣墊

2）實型鑄造是用泡沫塑料制造的模樣留在砂

磁鐵 鐵丸

組織致密，力學性能好。

型內，澆注金屬液時，模樣氣化消失即可獲得鑄件低壓鑄造主要用于各種批量生產鋁合金、

頂板

導柱

的一種失模鑄造方法。

線圈 銅合金和鎂合金的鑄件，如曲軸、葉輪、活塞

頂桿

3）磁型鑄造（圖2—36）也是一種實型鑄造，等，也可用于生產球墨鑄鐵等高熔點合金的大

滑套

用泡沫塑料制造模樣，用鐵丸代替型砂在磁型機上學型

型鑄件。

型腔

造型，通電后產生一定方向的電磁場，將鐵丸吸固下型

圖2—36 磁型鑄造五、離心鑄造

密封墊

壓縮空氣

后即可獲得鑄件的方法。鑄件凝固后斷電，磁場保濕爐

消失。 將金屬液注入繞水平、傾斜或垂直軸高速

澆口

金屬液 坩堝

復習思考題 旋轉的鑄型中，在離心力的作用下充型、凝固

而獲得鑄件的方法稱為離心鑄造。

升液管

1．為什么鑄造方法在生產中應用廣泛？離心鑄造的鑄型可用金屬型、砂型、熔模

2．試述砂型鑄造的工藝過程。殼型等，在離心鑄造機上進行。離心鑄造分為

3．試述型砂的組成及應具備的性能。圖2—34 低壓鑄造

立式和臥式兩類（圖2—35）。立式離心鑄造為保

4．常用手工造型的方法有哪幾種？其工藝過程及特點分別是什么？證鑄件上下壁厚均勻，主要用于生產鑄件高度不大的環、套類零件；臥式離心鑄造制得的鑄

5．零件、鑄件、模樣在形狀和尺寸上有什么區別？件壁厚均勻、應用較廣，主要用于生產長度較大的簡類、管類鑄件，如內燃機缸套、鑄管和

6．與砂型相比，型芯制作有什么特殊要求？銅管等。

31 30

工程實訓指導書（金工實習）

7．什么是分型面？選擇分型面應考慮哪些問題？

8．內澆道的用途是什么，開設內澆道時應注意什么問題？

第三章 9．電弧爐有哪些特點？

10．鑄件的清理包括哪幾方面？

11．簡述常見鑄造缺陷及其產生原因。

鍛

壓 12．所澆注的鑄件發生過什么鑄造缺陷？試分析其原因，應如何防止？

13．簡述常用的特種鑄造種類及各自的應用范圍。

第一節 概 述

鍛壓是利用鍛壓機械的錘頭、砧塊、沖頭或通過模具對坯料施加壓力，使其產生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的制件的成形加工方法，它是鍛造和沖壓的總稱。以鍛壓加工方法獲得的金屬制件分別稱為鍛件和沖壓件。

鍛造是一種利用鍛壓機械對金屬坯料施加壓力，使其產生塑性變形以獲得具有一定力學性能、一定形狀和尺寸鍛件的加工方法，鍛壓（鍛造與沖壓）的兩大組成部分之一。通過

鍛造能消除金屬在冶煉過程中產生的鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，同時由于保存了小（■

完整的金屬流線，鍛件的力學性能一般優于同樣材料的鑄件。相關機械中負載高、工作條件嚴峻的重要零件，除形狀較簡單的可用軋制的板材、型材或焊件外，多采用鍛件。

內診

沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使其產生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加、詳

工（或稱壓力加工），合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。沖壓一般在1)

常溫下進行。沖壓的生產率極高，沖壓件具有結構輕、剛性好、精度高、表面光潔、互換性好等特點，被廣泛應用于汽車、航空、輕工等工業部門。全世界的鋼材中，有60％～70％是5)

板材，其中大部分經過沖壓制成成品。遠，殯科版出論諒出出屯

鍛造生產的工藝過程為：下料→加熱→鍛打成形→冷卻→熱處理→清理→檢驗。這

種加工工藝決定了其具有較高的生產率和較大的加工柔性，也使其成為機械加工最為常()

見的加工方式之一。因此鍛壓成為機械制造的基礎工藝之一，是制造機械產品不可缺少分

的一個重要環節，在國民經濟中占有舉足輕重的地位。它是裝備制造領域，特別是機械、0

市管一

汽車、軍工等工業中不可或缺的主要加工工藝。鍛壓生產制造能力也是衡量一個國家工業水平的重要標志。

第二節 鍛坯的加熱和鍛件的冷卻分

鍛壓材料應具有良好的塑性，以便加工中產生塑性變形時不被破壞。常用的鍛造材料有3.

鋼、銅、鋁及其合金等；常用的沖壓材料有各種低碳鋼板、銅板、鋁板、皮革及有機玻璃板甘

等。鍛造用鋼分為鋼錠和鋼坯兩種。大中型鍛件宜選用鋼錠，小型鍛件宜選用鋼坯。鋼坯是省

對鋼錠經軋制或鍛造而成的圓形或方形棒料，一般用剪切、鋸削或氧氣切割等方法截取所需的坯料。

國

33

工程實訓指導書（金工實習）

第三章

鍛壓 一、鍛壞的加熱

表3—3 鋼常見的加熱缺陷名稱

實 質

危 害

防止（減少）措施 （一）加熱的目的和要求

好的組織及性能。一般地說，隨著溫度的升高，金屬的強度降低而塑性提高。所以，加熱后

量。加熱的目的是提高金屬的塑性和降低金屬的變形抗力，以便提高其可鍛性和最后得到

氧化

坯料表面鐵元素氧化，使表層金

燒損材料，降低鍛件精度和表面

快速加熱，減少高溫區的加熱時最造前對金屬還料進行加熱，是鍛造工藝過程中的一個重要環節，它直接影響鍛件的質

屬變成氧化皮進而燒損

質量，降低模具使用壽命

間，采用控制爐氣成分的少（無）氧坯料表面碳元素氧化，造成表層

降低鍛件表面硬度，表層易產生

化加熱或電加熱以及在保護性氣脫碳

含碳量減少，形成脫碳層

龜裂

體中或涂保護層加熱 鍛造可以用較小的鍛打力，使坯料獲得較大的變形量。

對金屬坯料加熱的要求是在坯料均勻熱透的前提下，用最短的時間加熱到鍛造所需的溫

嚴格控制加熱溫度和保溫時間，過熱

超過規定溫度或在始鍛溫度下

鍛件的力學性能降低，鍛造時易

保證鍛后有變形量來破碎粗品或保溫時間過長，造成內部品校粗大

產生裂紋

鍛后熱處理 度，以減少金屬的氧化和降低燃料的消耗。

加熱到接近材料熔化溫度并長

致命的加熱缺陷，一鍛即碎，無

嚴格控制加熱溫度、保溫時間和（二）鍛造溫度范圍

鍛造過程中，加熱溫度太高會使得鍛件質量下降，甚至造成廢品。開始鍛造時坯料的溫

過燒

時間停留，造成品粒界面雜質氧化

法鍛造

爐氣成分 裂紋

坯料內外溫差大，組織變化不

坯料內部產生裂紋

嚴格控制加熱速度和裝爐溫度度稱為始鍛溫度。

坯料在鍛造過程中，隨著熱量的散失，溫度不斷下降，塑性會越來越差，變形抗力越來

均，造成材料內應力過大越大。溫度下降到一定程度后，不僅難以繼續變形，且易鍛裂，必須及時停止鍛造，或重新

（四）加熱設備 加熱。坯料經過鍛造成形，在停鍛時鍛件的瞬時溫度稱為終鍛溫度。

按所用能源和形式的不同，鍛造加熱設備主要分為火焰爐和加熱爐兩大類。鍛造溫度范圍是指坯料開始鍛造的溫度（始鍛溫度）和終止鍛造的溫度（終鍛溫度）

1．火焰爐 之間的范圍。始鍛溫度在保證不產生加熱缺陷的前提下應盡可能取高些；終鍛溫度在保證坯

火焰爐指的是直接利用燃料燃燒產生的火焰直接加熱坯料的爐子。常用的火焰爐有利用料有足夠塑性的前提下應盡可能定低些。這樣擴大了鍛造溫度范圍，減少鍛造過程的加熱次

煤、焦炭為燃料的手鍛爐及反射爐，以及利用重油、柴油、煤氣及天然氣作為燃料的室式爐，它們均通過熱能輻射、傳導和對流形式來加熱鍛坯。

數，提高鍛件質量。常用材料的鍛造溫度范圍見表3—1。

手鍛爐（圖3—1）采用煙煤或焦炭為燃料，坯料堆放在燃料上直接加熱。其特點是結構表3—1 常用材料的鍛造溫度范圍

簡單、使用方便，是目前鍛造實習中普遍采用的加熱設備之一。但熱效率低，加熱不均勻，材料種類

始溫度／℃

終鍛溫度／℃

材料種類

始鍛溫度／℃

終鍛溫度／℃

生產率不高，一般用于小型鍛件的單件小批手工鍛或小型空氣錘自由鍛的生產。低碳鋼

1200-1250

800

合金工具鋼

1050-1150

800-850

室式爐（圖3—2）采用重油為燃料。重油與壓縮空氣分別進入噴嘴，壓縮空氣從噴嘴噴中碳鋼

1150-1200

800

高速工具鋼

1100-1150

900

出時，將重油帶出，在噴嘴口附近混合霧化后，噴入爐膛進行燃燒。調節重油及空氣流量，合金結構鋼

1100-1180

800-850

鋁合金

150-500

350-380 碳素工具鋼

1050-1150

750-800

銅合金

800-900

650-700

爐膛 由于鍛造過程都是在動態下進行的，溫度測量和控制使用一般的接觸式測溫儀很難實

現。因此，現在的工藝技術都選擇非接觸紅外測溫儀。但一般鍛鋼件的鍛造溫度范圍大，現場多用觀察火色的方法來大致判斷。鋼加熱至530℃以上的高溫后，在不同的溫度下會發出

噴嘴 不同顏色的光波（俗稱“火色”），通常溫度越高，則顏色越淺，亮度越高。有經驗的加熱

工和鍛工依據火色目測溫度的誤差在±20～50℃。鍛鋼加熱溫度與其火色的關系見表3—2。

表3—2 鍛鋼加熱溫度與其火色的關系

加熱溫度／℃

1300

1200 火色

1100 900 800 700

600以下 黃白

淡黃 黃

煙道 淡紅

櫻紅 暗紅

赤褐 （三）鋼的加熱缺陷

圖3-1 手鍛爐

圖3-2 室式爐 鋼在鍛壓加熱過程中，表層的鐵和碳會與爐氣中的氧化性氣體發生化學反應，形成氧化

1—灰爐 2—火溝槽 3—鼓風機皮和脫碳層。若加熱溫度過高，還會產生過熱、過燒及裂紋等缺陷。在加熱過程中要通過控

4—爐算 5—后爐網 6—煙囪制爐氣、加熱溫度、加熱時間來盡量減少這些加熱缺陷。鋼常見的加熱缺陷見表3—3。

34

35?

工程實訓指導書（金工實習）

便可調整爐膛的燃燒溫度。其特點是加熱較迅速，而加熱質量一般，適用于大型單件或成批

第三章

鍛壓 大型鍛件和高合金鍛件的冷卻。

中小最件的生產。煤氣爐的構造與室式爐基本相同，主要區別在于燃料不同，以及噴嘴的構

一般地說，鍛件材料的含碳量或合金元素含量越高、體積越大、形狀越復雜，越應采用

較緩慢的冷卻速度，以保證鍛件質量。反之則可能造成鍛件硬化、變形、開裂甚至報廢。造不同。

加熱爐是利用電流通過布置在爐算上的電熱元器件產生的電阻熱為熱源，通過輻射和對2．加熱爐

流將坯料加熱。其通常做成箱形，主要有箱式爐和中頻、工頻感應爐。

箱式妒（圖3—3）是利用電熱元器件產生熱量、間接加熱金屬的。箱式爐具有結構簡

第三節 鍛壓方法 適應范圍較大等優點。但電能消耗大，熱效率較低，適合于自由鍛或模鍛合金鋼、有色金屬

單、體積小、操作簡便、爐溫均勻并易于調節、坯料氧化較小、加熱質量好、坯料加熱溫度

一、自由鍛

將加熱后的金屬坯料置于鐵砧上或鍛壓機器的上、下砧之間直接進行的鍛造，稱為自由坯料的單件或成批的加熱。

感應爐（圖3—4）是利用交流感應線圈產生交變磁場，使置于線圈中的坯料產生渦流損

鍛。前者稱為手工自由鍛（簡稱手鍛），后則稱為機器自由鍛（簡稱機鍛）。自由鍛生產率低，耗和磁滯損耗熱而升溫加熱。具有加熱速度快、加熱質量好、控溫準確和易于實現自動化等

勞動強度大，鍛件的精度低，對操作工人的技術要求較高。但是自由鍛所使用的工具簡單，設特點，但成本較高。感應加熱的坯料尺寸小，適合于模鍛或有色金屬的大批量加熱。接觸加

備的通用性強，工藝靈活性高，所以廣泛用于單件、小批量零件及大型鍛件毛坯的生產。熱是利用大電流通過金屬坯料產生的電阻熱加熱，這種加熱方式加熱速度快、金屬消耗少及

（一）自由鍛的設備和工具

機器自由鍛常用的鍛造設備有空氣錘、蒸汽—空氣自由錘和水壓機。其中空氣錘使用靈熱效率高，適合于模鍛坯料的大批量加熱。

活，操作方便，是生產小型鍛件最常用的自由鍛設備。電阻體

熱電偶

空氣錘（圖3—5）是一種由電動機驅動的小型自由鍛設備。其特點是結構簡單，維修方便，操作容易，但噸位（指落下部位的質量）較小。空氣錘加工過程中，電動機通過減速機構和曲柄連桿機構推動壓縮缸中的壓縮活塞產生壓縮空氣，再通過上、下旋閥的配氣作

用，使壓縮空氣進入工作缸的上腔或下腔，推動落下部分（活塞、錘頭和上砧組成）上升坯料

線圈

或下降，完成各種打擊動作。空氣錘通過操縱手柄或腳踏板的位置來控制旋閥，以改變壓縮空氣的流向，來實現上懸、下壓、單打、連打及空轉五個動作的循環。

00000 00000 00000 爐門

旋閥 0000000000 00000

壓縮缸 工作缸

圖3-3 箱式爐

圖3-4 感應爐

上旋閥 手柄

工作缸

壓縮缸 錘桿

錘身

工作活塞

壓縮活塞 二、鍛件的冷卻

鍛件的冷卻是指鍛后從終鍛溫度冷卻到室溫。鍛件的冷卻同加熱一樣，也是保證鍛件質量

上砧 下砧

錘桿 的重要環節。如果冷卻的方法不當，會造成坯料產生硬化、變形或裂紋缺陷。為獲得一定力學

砧墊

減速機構

上砧

連桿 性能的合格鍛件，應采取不同的冷卻方式。鍛件常用的冷卻方式有三種：空冷、坑冷和爐冷。

電動機 1．空冷

砧座

下砧 砧墊

曲柄 空冷是鍛件鍛后在無風的空氣中，堆放在干燥的地面上冷卻。其特點是冷卻速度快、晶

粒細化，適用于中小型低、中碳鋼及低合金結構鋼的鍛件。

踏桿

圖3-5 空氣錘 2．坑冷

坑冷是鍛件鍛后放到填滿砂子、石灰或爐渣等絕緣材料的地坑或鐵箱中冷卻。一般先空

空氣錘的規格用落下部分的總重量表示，常用規格是50～750kg，打擊力約為落下部分冷至650～700℃后再置于坑中。其特點是冷卻速度可以調節，適用于碳素工具鋼和合金工具

重量的800～1000倍。例如150kg空氣錘就是指錘的落下部分的質量為150kg，要根據鍛件鋼鍛件的冷卻。

3．爐冷

的重量和尺寸合理選用不同規格的空氣錘。空氣錘既可進行自由鍛，也可用于胎模鍛，操縱

方便，但錘擊力較小，且有噪聲、振動，一般適用于鍛造質量在100kg以下的小型鍛件。爐冷是鍛件鍛后直接置于500～700℃的爐中，隨爐緩冷。其特點是冷卻速度慢，適用于

4 36

37

工程實訓指導書（金工實習）

蒸汽—空氣自由錘適合鍛造中、大型鍛件，是利用蒸汽或壓縮空氣來推動錘頭工作的。

第三章

鍛壓 所用蒸汽或壓縮空氣的壓力通常達到4—5個大氣壓，故鍛擊力遠大于空氣錘，其規格也用

錘頭（即落下部分）的質量來表示，一般為0.5—5t。蒸汽—空氣自由錘必須附有一套輔助設備如蒸汽鍋爐或空氣壓縮機，因此比空氣錘結構更復雜一些。主要用于鍛造質量在70～

夾層 700kg的中小型鍛件。

水壓機是通過高壓水進入工作缸而產生靜壓力作用于坯料來進行鍛壓的，其壓力為5000—125000kN，可鍛壓1—3001的鋼錠，是大型鍛件的生產設備。

錘、摔子、胎模）、夾持工具（手鉗）、襯墊工具和測量工具（鋼尺、卡鉗）等。

圖3-8 鐓偏

圖3-9 夾層 自由鍛常用工具有鍛打工具（大錘、手錘）、支承工具（鐵砧）、成形工具（沖子、平

2．拔長 （二）自由鍛的基本工序

基本過程，其作用是使金屬坯料產生塑性變形，改變其形狀和尺寸，以獲得符合要求的鍛件；

自由鍛的變形工序分為基本工序、輔助工序和精整工序三類。其中基本工序是成形的主要

拔長是減小坯料橫截面積，增加其長度的鍛造工序，又稱延伸

或引伸，常用于鍛造軸類、桿類和長筒形鍛件，也與鐓粗相結合，工序是在完成基本工序后，用以提高鍛件尺寸及位置精度的工序，如摔光、校直、滾圓。

輔助工序是為便于基本工序的實現而對坯料進行的預先變形，如壓肩、倒棱、壓鉗口等；精整

作為改善坯料內部組織，提高鍛件機械性能的準備工序。拔長一般有平砧拔長、趕鐵拔長和芯棒拔長，如圖3—10～圖3—12所示。

自由鍛的基本工序有鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、錯移、扭轉和切割等。

拔長的操作規則是：

1）坯料拔長時應沿鐵砧的寬度方向送進，并保證每次送進1．鐓粗

鐓粗是減小坯料高度，增大其橫截面積的鍛造工序，常用于鍛造圓盤類（如齒輪坯）

下砧 量L為鐵砧寬度B的0.3～0.7倍，且不小于單面壓下量h。送進

圖3—10 平砧拔長及法蘭等鍛件，在鍛造空心鍛件時，可作為沖孔前的預備工序，鐓粗可作為提高鍛造比的預

量太大或太小，將會造成拔長效率降低或產生夾層（圖3—13）。備工序。鐓粗分為完全鐓粗和局部鐓粗（圖3—6）。

另外，每次壓下量也不要太大，壓下量應等于或小于送進量，否則容易產生折疊。鐓粗的操作規則是：

1）鐓粗坯料的加熱溫度采用最高始鍛溫度，且要均勻熱透。

2）坯料鐓粗部分的高度與其直徑之比應小于2.5，否則易鐓歪（圖3—7）。工件鐓歪后應將其放平，輕輕錘擊矯正。

Kzrd 上砧

坯料

圖3—11 趕鐵拔長

圖3—12 芯棒拔長漏盤

2）坯料拔長時應不斷翻轉，以保證在方截面下進下砧

行變形和各部分溫度的均勻，減少內應力和裂紋（圖3—14）。用這種方法拔長時，應注意工件的寬度和厚度之

比不要超過2.5，否則再次翻轉繼續拔長時容易產生圖3-6 鐓粗

圖3-7 鐓歪

折疊。 a）完全鐓租 b）局部敏粗

3）坯料從大直徑拔長到小直徑時，應先以正方截3）坯料的端面應平整，并與軸線垂直。鐓粗時要不斷翻轉坯料，以免造成不均勻變形

面拔長，到一定程度后，再倒棱、滾圓（圖3—15），這樣鍛造效率高、質量好。

和鐓歪、鐓偏（圖3—8）。矯正鐓歪的方法是將坯料斜立，輕打鐓歪的斜角，然后放正，繼續鍛打。

4）鍛件局部拔長時，必須先用三角刀或圓棒在截

b) 4）坯料鐓粗高度和直徑較大時，錘擊力要重，否則會產生雙鼓形，若不及時糾正會導

面分界處壓肩，以使過渡面平直整齊，壓肩深度應為臺

圖3—13 坯料拔長時的送進量致夾層（圖3—9）。

階高度的1／2～2／3（圖3—16）。

開始送進 b）產生折疊438

39

工程實訓指導書（金工實習）

第三章

鍛壓 2

圖3—14 坯料拔長時的翻轉

a）反復翻轉90°b）沿螺線裝轉90°c）鑲完一面后再轉90°

圖3—19 雙面沖孔

圖3—20 空心沖子沖孔

1—上砧 2—第二節套筒 3—第一節套筒4—空心沖子 5—鋼錠冒口端 6—第三節套筒

7—芯料 8—墊圈 9—墊板（或下砧）19円日1

圖3—15 圓坯料的拔長方法

2）沖孔坯料的加熱溫度應采用最高始鍛溫度，且均勻熱透，以防止坯料沖裂和損壞沖子。

5）鍛件拔長后必須進行修整，以使其表面平整光滑、尺寸準確（圖3—17）。圓形截面

3）沖孔時，直徑小于25mm的孔一般不沖，由后續切削加工時鉆出；大于450mm的孔的鍛件用手錘或摔子修整。

用空心沖頭沖孔。

4）沖較大孔時，要用直徑較小的沖頭沖出小孔，再用直徑較大的沖頭逐步擴孔至所需尺寸。

5）沖孔過程中，沖子要適時浸水冷卻，以防止受熱變軟。4．彎曲

使坯料彎成一定角度或形狀的鍛造工序稱為彎曲。彎曲用于鍛造吊鉤、鏈環、彎板等鍛件。

壓鐵 彎曲前應將彎曲部分進行局部鐓粗，并修出凸

工件 b)

肩。彎曲時，需在坯料的受彎部進行加熱。鍛件

墊鐵 的加熱部分最好只限于被彎曲的一段，加熱必須

圖3-16 壓肩

圖3—17 拔長后修整

均勻。在空氣錘上進行彎曲時，將坯料夾在上、a）圓棒壓肩 b）雙面三角刀壓肩

a）矩形截面鍛件的修整 b）圓形截面鍛件的修整c）單面三角刀壓肩

下砧間，使欲彎曲的部分露出，用手錘或大錘將

(q 坯料打彎，或借助于墊鐵、壓鐵等輔助工具使其

3．沖孔

彎曲（圖3—21）。

圖3-21 彎曲 沖孔是在坯料上沖出通孔或不通孔的鍛造工序，常用于鍛造齒

5．錯移

a）角度彎曲 b）弧度彎曲輪、套筒和圓環等鍛件。一般規定：錘的落下部分重量在0.15—51

錯移是將坯料的一部分相對于另一部分錯開，但仍保持兩軸線平行的鍛造工序，常用于鍛沖子

之間，最小沖孔直徑相應為φ30—ф100mm；孔徑小于ф100mm，而

造曲軸類鍛件。錯移前應先在錯移部位壓肩，再用上下砧移位加壓使坯料錯開（圖3—22）。孔深大于φ300mm的孔可不沖出；孔徑小于φ150mm，而孔深大于

工件

6．扭轉 500mm的孔也不沖出。根據沖孔所用沖子的形狀不同，可分為實心

漏盤

扭轉是將坯料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉一定角度的鍛造工序，常用于鍛造沖子沖孔和空心沖子沖孔。實心沖子沖孔分為單面沖孔（圖3—18）

曲軸、連桿等鍛件或校正鍛件。扭轉前，應將整個坯料先在一個平面內鍛造成形，并使受扭和雙面沖孔（圖3—19）；空心沖子沖孔均為單面沖孔（圖3—20）。

部分表面光滑，然后進行扭轉。扭轉時，由于金屬變形劇烈，要求受扭部分加熱到最高始鍛沖孔的操作規則是：

圖3—18 單面沖孔

溫度，且均勻熱透。扭轉后，要注意緩慢冷卻，以防出現裂紋。如圖3—23所示為大錘打擊1）沖孔前，需將坯料鐓粗，以減小沖孔的深度并使沖孔面平整。

的扭轉。

41 AA40

工程實訓指導書（金工實習）

模假可分為錘上模俄和壓力機模鍛。錘上模鍛是在蒸汽一空氣模最錘上進行的，常用的模鍛壓力

模鐵

第三章

■壓 模額

壓力機（圖3—28）是曲柄壓力機的一種，可完機有曲柄壓力機、摩擦螺旋壓力機、平鍛機和液壓

分模面

成除剪切外的絕大多數基本工序，是沖壓生產的基

帶艷 機等。

證號■ 模鍛與自由鍛相比，生產的鍛件形狀更為復雜，

本設備。沖壓時沖模的凸模（或沖頭）裝在滑塊的模鐵

尺寸精度較高，表而粗糙度值小，且力學性能較高；

緊固楔鐵

下端，凹模裝在工作臺上，壓力機的曲柄連桿機構

制動菲 鍛件加工余量和鍛造公差小，材料利用率高；生產

將旋轉運動轉變成滑塊的上、下往復運動，實現沖過程操作簡便，勞動強度小，易于實現自動化，生

壓。壓力機主要技術參數有額定壓力、滑塊行程距

連村 產率高。但模鍛的設備投資大；生產準備周期，尤

電動機 離（mm）、滑塊行程次數（次／min）和封閉高

其是鍛模的設計制造周期長，費用高；鍛模成本高；

度等。 工藝靈活性差，適用于中小鍛件的大批量生產。

圖3-26 鍛模

（二）沖壓的基本工序

床身

金期 導敏

沖壓的基本工序主要有分離工序（落料和沖

■塊 三、板料成形

孔）和變形工序（彎曲和拉深）。

工作臺 1．落料和沖孔

利用沖壓設備和沖模使金屬或非金屬板料產生分離或變形的壓力加工方法稱為沖壓，也稱為

落料和沖孔是使坯料分離的工序，又稱為沖裁板料成形。這種加工方法通常是在常溫下進行的，所以又稱冷沖。板料成形的原材料是具有較高

工序。從板料上沖下所需形狀的零件（或毛坯）為

■板 塑性的金屬材料，如低碳鋼、銅及其合金、鎂合金等。還可以加工某些非金屬（如石棉板、硬橡

落料，即沖下部分為成品，剩下周邊部分為廢料；膠、膠木板、皮革等）的板材、帶材或其他型材。用于加工的板料厚度一般小于6mm。

而沖孔則相反，它是在板料上沖出所需形狀的孔，沖壓的特點是可沖出形狀復雜的零件，材料利用率高；沖壓件表面質量高，強度高，剛

即沖下部分為廢料，剩余周邊部分為成品，如圖

圖3-28

壓力機 性好；操作簡單，生產率高，易于實現機械化和自動化；沖模精度要求高，結構復雜，制造

3-29所示。 成本大等，因此沖壓常適用于大批量生產場合。

落料和沖孔所用的模具稱為沖裁模，其凸、凹模刃口必須鋒利且應有很小的沖裁間隙（一）沖壓設備

（單邊間隙為材料厚度的5％～10％）。沖壓生產常用的設備是剪板機和壓力機。

2．彎曲和拉深 剪板機是將板料切成一定寬度的條料，是沖壓生產的備料設備。剪板機（圖3—27）的

彎曲是使板料的一部分相對于另一部分彎成一定角度的沖壓變形工序（圖3—30）。彎曲

件有最小彎曲半徑的限制，凹模的工作部位必須有圓角過渡，以免拉傷工件。彎曲主要應用傳動原理為：電動機帶動帶輪、齒輪轉動，經離合器帶動曲軸轉動，使裝在滑塊上的上刀刃

于制造各種彎曲形狀的沖壓件。彎曲模的凸模端部和凹模邊緣應做成一定的圓角，以防止工沿導軌做上、下運動，并與固定在工作臺上的下刀刃配合，進行剪切。制動器的作用是使上

件外表面被彎裂或劃傷；凹模的角度應略小于工件的角度。刀刃剪切后停在最高位置上，為下次剪切做準備，擋鐵用來控制下料尺寸。為了減小剪切

力，剪切寬度大的板材用斜刃剪切，當剪切窄而厚的板材時，應選用平刃剪切。

廢料

沖頭 剪板機的規格是以剪切板料的厚度和寬度來表示的。例如Q11—2x1000型剪板機，表示

能剪切厚度為2mm、長度為1000mm的板料。

制動器 帶輪

齒輪 電動機

離合器 滑塊

習H 導軌

滑塊

圖3—29 落料與沖孔

圖3-30 彎曲 上刀刃

上刀刃

a）落料 b）沖孔 板料

下刀刃 工作臺

板料

下刀刃

拉深是將板料沖成開口的中空形狀零件的沖壓變形工序（圖3—31）。拉深模的凸模端部工作臺

和邊緣除應帶有圓角外，凸、凹模之間還應留有一定（略大于板料厚度）的間隙；拉深過圖3-27 剪板機

程中為了防止起皺，要用壓邊圈將板料壓緊，凹模和凸模必須有圓角過渡。

45

工程實訓指導書（金工實習）

第三章 （三）沖模

沖模按工序的組合特征可分為單工序模、連續模（級

鍛壓

齒輪。其齒形部分可直接鍛出而不必再經過切削加工。模鍛件尺寸精度可達IT12—IT15，表進模）和復合模。

單工序模是指在壓力機的一次行程中只完成一個沖壓工

壓邊■

面粗糙度值Ra為1.6—3.2μm，材料利用率提高2—3倍。精密模鍛分為冷鍛、溫鍛和熱鍛，序的模具（圖3—32），其結構簡單，制造容易，適用于小批

板料

它將零件上一些需要切削加工才能達到精度要求的部分直接鍛出或僅留少量切削余量。因量生產。連續模是指在壓力機的一次行程中，在模具的不同

凹模

此，采用精密模鍛工藝需對模鍛的有關環節提出更嚴格的技術要求。例如：對毛坯的下料質部位上能同時完成數道沖壓工序的模具（圖3—33），其生產

量及表面質量的控制；毛坯的合理設計；毛坯的少、無氧化加熱；加熱規范及冷卻規范的控率高，易于實現自動化，但定位精度要求高，成本較高。復

制；模具制造和使用精度的控制；合適的潤滑及冷卻條件的選取等。合模是指在壓力機的一次行程中，在模具的同一位置上能同

精密模鍛具有節約金屬和減少切削加工工時的顯著優點；但是，由于強化了模鍛的有關時完成數道沖壓工序的模具（圖3—34），能較好地保證零件

環節而會使部分成本提高。所以，對具體產品是否選擇精密模鍛工藝生產應根據生產成品零件的綜合經濟指標以及零件結構和性能的特殊要求進行綜合考慮。

的位置精度，生產率高，但制造復雜，成本高。

圖3-31 拉深

2．粉末鍛造

粉末鍛造通常是指將粉末燒結的毛坯經加熱后，在閉式模中鍛造成零件的成形工藝方

法。它是將傳統粉末冶金和精密鍛造結合起來的一種新工藝，并兼兩者的優點。可以制取密模柄 上模板

落模凸模

度接近材料理論密度的粉末鍛件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺點。使粉末鍛件的某定位銷

些物理性能和力學性能達到甚至超過普通鍛件的水平，同

時保持了普通粉末冶金少屑、無屑工藝的優點。通過合理壓模板

擺頭（上模） 設計毛坯和實行少、無飛邊，具有成形精確，材料利用率

凹模

高，鍛造能量消耗少等特點。

坯料 落料凹模

沖孔凹模

3．擺動輾壓

滑塊 導料板

下模板

產品 廢料

擺動輾壓是坯料在有擺角的上模旋轉擠壓下連續局部

進給油缸 圖3—32 單工序模

圖3-33 連續模

變形而獲得鍛件的加工方法（圖3—35）。擺動輾壓時坯料

的變形只在坯料內的局部產生，且使塑性變形區隨模具沿切余材料

瞬時塑變區 坯料做相對運動，使整個坯料逐步變形，這樣就大大降低

拉深凹模

頂出器

00

條料

了鍛壓力和設備噸位容量，從而可以用較小噸位的鍛壓設落料凸模

壓板

備輾壓出盤類零件。擺動輾壓主要適用于生產回轉體的輪擋料銷

（卸料器）

坯料

盤類或帶法蘭的軸類鍛件。

圖3—35 擺動■壓中

落料 拉深

拉深件 凹模

凸模

零件

特種鍛造廣泛應用的還有輥軋（輥鍛、斜軋、橫軋、輾環）、擠壓（正擠壓、反擠壓、復合擠壓、徑向擠壓）、拉拔和徑向鍛造等。

圖3-34 復合模

二、特種沖壓 第四節

特種鍛壓

1．精密沖裁

精密沖裁屬于無屑加工，是在普通沖壓技術基礎上發展起來的一種精密沖壓方法。它的特種鍛壓是在普通鍛壓工藝基礎上發展和推出的，以滿足高速發展的工業對鍛件生產的

特點是能在一次沖壓行程中獲得比普通沖裁零件尺寸精度高、沖裁面光潔、翹曲小且互換性要求，使鍛件更多地直接成為零件，實現少屑和無屑加工，且生產過程機械化、自動化。21

好的優質沖壓件，并以較低的成本達到產品質量的改善。精密沖裁—半沖孔復合工藝就是利世紀的鍛壓技術和鍛壓加工產品正朝著優質輕量化、大型整體化、精密化、高效低成本化、

用這一特點而派生出的新工藝（圖3—36）。多學科復合化的方向發展。

2．旋壓

旋壓是利用坯料隨芯模旋轉（或旋壓工具繞坯料與芯模旋轉）和旋壓工具與芯模相對一、特種鍛造

進給，使坯料受壓連續變形而獲得沖壓件的加工方法（圖3—37）。旋壓是在專用旋壓機上進1．精密模鍛

行的。用旋壓方法可以完成各種形狀旋轉體的拉深、翻邊、縮口、脹形和卷邊等工藝，如薄精密模鍛是指在模鍛設備上鍛造出形狀復雜、精度高的鍛件的模鍛工藝。如精密模鍛錐

壁食品罐、渦輪軸等。

47 會46

第三章

工程實訓指導書（金工實習）

鍛壓 使坯料產生塑性變形的電液成形（圖3—39）；利用電流通過線圈所產生磁場的磁力作用，使坯料產生塑性變形的電磁成形（圖3—40）。

頂稈

開關 凸模

整流器

限流電阻 升壓變壓器

K

成形線圈 壓邊■

電容器 開關

毛坯 國籍

半沖孔凸模 反壓板

排氣孔

接真空泵 圖3—36 精密沖裁—半沖孔復合工藝

圖3-37 旋壓

圖3—39 電液成形

圖3—40 電磁成形3．超塑成形

超塑成形是利用材料在特定的組織條件、溫度條件和變形速度下變形所呈現的超塑性而進行成形加工的方法。超塑成形擴大了適合鍛壓生產的金屬材料的范圍，并可鍛出精度高，

第五節 鍛壓生產與環境保護甚至不加工的零件。超塑性是指在特定的條件下，即在低的應變速率，一定的變形溫度

（約為熱力學熔化溫度的一半）和穩定而細小的晶粒度（0.5～5μm）的條件下，某些金屬

鍛壓生產有著悠久的歷史，它最早是以手工作坊的形式出現的。近幾十年來，特別是改或合金呈現低強度和大伸長率的特性（其伸長率可超過100％以上，如鋼的伸長率超過

革開放之后，鍛壓業正以全新的姿態扮演著制造領域中的重要角色，尤其在電子工業及汽車500％，純鈦超過300％，鋁鋅合金超過1000％）。常用的超塑成形的材料主要有鋁合金、鎂

工業中起到越來越重要的作用。然而鍛壓從初具規模開始，伴隨著對人類的重大貢獻，它對合金、低碳鋼、不銹鋼及高溫合金等。

環境的污染一刻也沒有停止過，甚至成為制約其發展的重要因素。所以，在目前的鍛壓生產超塑成形的方法主要有超塑性板料拉深、超塑性板料氣壓成形和超塑性模鍛、超塑性擠

中已開始采取各種有效措施來解決環保和能耗問題。

鍛壓生產中的環境污染源主要是燃料加熱爐的廢氣，鍛壓設備的振動及噪聲等。為減少壓等。

廢氣對空氣的污染，現已廣泛采用高質量的電加熱方法來替代煤、煤氣和重油加熱。鍛壓設高能成形是在極短時間內，將化學能、電能、電磁能或機械能傳遞給被加工的金屬材

備的防振主要是采用基礎防振和自身消振。基礎防振中的支承式和懸掛式兩種防振方式是用4．高能成形

彈性元件來減振的，而浮動式防振是用壓縮空氣與水作為減振介質來減振的；鍛錘自身消振料，使其迅速成形的加工方法。高能成形具有模具簡單、設備簡化、可提高材料的塑性變形

是一種積極的減振措施。鍛壓設備的防噪主要是控制噪聲的聲源、傳播、擴散及其綜合治能力等突出優點；另外，高能成形由于成形速度高，加工時間短，因此可用于加工可鍛性差

理，如用彈性基礎和隔聲、消聲、吸聲設施以及對設備、工藝裝備進行合理設計等。此外，的材料，且加工精度高。其主要加工方法有：利用高壓氣體做介質，借助觸發機構，使坯料

鍛壓機械液壓傳動中使用的工作介質為油及乳化液，這種油介質往往是不可分解的礦物油，在高速沖擊下成形的高速錘成形；利用炸藥爆炸時產生的高能沖擊波，通過不同介質使坯料

其報廢后回收難度大，造成對環境的污染和資源的浪費。產生塑性變形的爆炸成形（圖3—38）；利用在液體介質中高壓放電時所產生的高能沖擊波，

炸藥

第六節 鍛壓技術的發展介質

坯料 炸藥 模膛

容器

鍛壓技術的進步與社會經濟的發展密切相關，隨著航空、機械、汽車等工業的發展，鍛上模

壓邊圈

坯料

壓設備及產品的市場容量正不斷擴大。可以預見在不久的將來，高科技含量的鍛壓技術將主導鍛壓裝備市場的競爭格局。

下模

凹模

真空管道

一、計算機技術在鍛壓中的應用

近年來，計算機技術主要用于鍛壓加工中塑性成形過程的模擬、生產過程的控制和模具圖3-38

爆炸成形

的CAD／CAM。通過計算機，采用有限元法或其他數值分析方法對各種塑性加工工序的變形a）封閉式爆炸成形

b）非封閉式爆炸成形

過程進行模擬，獲得鍛件在成形過程中不同階段不同部位的應力分布、應變分布、溫度分

工程實訓指導書（金工實習）

布，權化有效控制。計算機數控技術在數控緞壓設備、自動換模系統、自動送料系統和、高精度、多工位成形設備等方面的應用日益廣泛，為適應多品種、小批量的生產需計算機技術在鍛壓生產過程的應用及控制，大大提高了鍛壓精度，縮短了加工時間，降低下

放壓的柔性制造系統已逐步擴大應用：為提高鍛壓生產的安全性，已大量使用機械手，這些

第四章 模具CAD／CAM是在現代技術條件下發展起來的，是模具設計與制造的重要發展方向。

焊

接 能耗。

具CAD／CAM的一般過程是：將用計算機語言描述的產品幾何形狀輸入計算機來獲得產品的幾何信息；再建立數據庫來儲存產品的數據庫信息，然后由計算機自動進行工藝分析、工藝計算，自動設計最優工藝方案、模具結構和模膛等，并輸出生產所需的模具總裝圖和模具零件

第一節 概

述 圖。此外，計算機還將設計所得到的信息自動轉化為模具制造的數控加工信息，以實現計算機

輔助制造。目前在沖模、鍛模、擠壓模及注塑成形模等方面都有較成熟的CAD／CAM系統。

焊接是一種以加熱、高溫或者高壓的方式接合金屬或其他熱塑性材料（如塑料）的制

造工藝及技術。最早的現代焊接技術出現在19世紀末，它是現代工業生產中用來制造各種二、鍛壓新工藝的發展趨勢

金屬構件和機械零件的重要加工方法之一。焊接的對象稱為焊件，用焊接方法將焊件連接起新工藝的出現是工業技術發展的重要標志。就鍛壓技術來說，新工藝的發展主要是發展

來所得到的金屬結構稱為焊接結構。焊接結構重量輕、省材料。焊接方法具有省工時、密封省力成形工藝和提高成形的柔度及精度。

好、適應性廣的特點，尤其能使大型復雜結構件簡化為小型簡單結構件以及可以修補鑄、鍛省力成形工藝是通過改善成形工序的應力狀態或減少接觸面積或在特高溫、低應變速率

件的缺陷及局部磨損、損壞，因而廣泛地應用于汽車、船舶、飛機、鍋爐、壓力容器、建筑、電子等工業部門。

下完成成形加工的方法，屬于這類成形工藝的有超塑成形、液態模鍛、旋壓、輥鍛和擺動輾

按焊接過程的特點，焊接方法可分為熔焊、壓焊及釬焊三大類。壓等。提高成形的柔度及精度是鍛壓生產在市場經濟條件下具有競爭力的重要因素，提高成

在熔焊過程中，將焊接接頭在高溫等作用下達到熔化狀態。由于焊件是緊密貼在一起形的柔度主要是從設備的運動功能（多向模鍛壓機、快速換模裝置、數控系統）和成形方

的，在溫度場、重力等的作用下，不加壓力，兩個焊件熔化的溶液會發生混合現象。待溫度法（無模成形、單模成形、點模成形）著手實現的。提高成形的精度主要采用等溫鍛來實

降低后，熔化部分凝結，兩個焊件就被牢固地焊在一起，完成焊接。常用的熔焊有焊條電弧現精密鍛造。

焊、氣焊、埋弧焊、氬弧焊和電渣焊等。復習思考題

壓焊是對焊件施加壓力，使接合面緊密地接觸產生一定的塑性變形而完成焊接的方法。常用的壓焊有電阻焊與摩擦焊，此外壓焊還有超聲波焊和爆炸焊。

1．鍛壓加工主要有哪些工藝方法？各有何特點？

釬焊是指低于焊件熔點的釬料和焊件同時加熱到釬料熔化溫度后，利用液態釬料填充接2．坯料在鍛造前為什么要加熱？

頭間隙使金屬連接的焊接方法，分為硬釬焊、軟釬焊。3．什么是鍛造溫度范圍？常見的加熱缺陷有哪些？

4．常用的加熱設備有哪幾種？

第二節 常用焊接方法5．鍛件常用的冷卻方式有哪幾種？

6．自由鍛的基本工序有哪些？

7．鐓粗方法有幾種？鐓粗時應注意哪些問題？

一、焊條電弧焊 8．拔長時合適的送進量是多少？過大或過小會出現什么問題？

焊條電弧焊是以手工操作的焊條和焊件作為兩個電極，利用焊條與焊件之間的電弧熱量9．胎模鍛有何特點？適用的范圍是什么？

熔化金屬進行焊接的方法。焊條電弧焊操作靈活、設備簡單，并適用于各種接頭形式和焊接10．模鍛有何特點？適用的范圍是什么？

位置，是目前應用最廣的焊接方法。11．常見的沖壓設備有哪些？

焊接時，將焊件和焊鉗（夾持焊條用）分別與電焊機的兩個輸出端相接，接通電源，12．沖壓有哪些基本工序？沖孔和落料各有什么不同？

使焊條與焊件間引燃電弧，電弧熱將焊件接頭處及焊條端部的金屬熔化形成熔池，隨著熔池13．舉例說明特種鍛壓的特點及應用。

的冷卻凝固便形成了焊縫，使分離的焊件連成整體，如圖4—1所示。（一）焊接電弧

焊接電弧是指在焊條和焊件之間的空氣電離區內產生的一種強烈而持久的氣體放電現象

51

工程實訓指導書（金工實習）

第四章 （圖42）。焊接電弧不同于一般電弧，它有一個從點到面的輪票。點是電弧電拔的端，

焊接 調節手柄

、切料和治煉等。通常用焊條焊接時，陽極區產生的熱量約占電弧總熱量的43％，

有主要作用是把電能轉換成熱能，同時產生光輻射和響聲（電弧聲）。電弧的高熱可用

線圈抽頭 電流指示盤

（■調電流）

電流指示盤 （粗調電流）

交流 電動機

月

直流發電機 約為260K；陰極區產生的熱量約占電弧總熱量的36％，溫度約為2400K；弧柱區產生的

量約占電弧總熱量的21％，弧柱中心溫度可達6000—8000K。

正極抽頭

（粗調電流） 焊錯

調節手柄 焊接電源兩極

（細調電流） 焊條

（接焊件和焊條）

外接

接地螺釘 電源

焊接電源兩極 （一）

接地螺釘

（接焊件和焊條） 陰極區

電焊機

圖4—3 交流弧焊機

圖4—4 旋轉式直流弧焊機弧柱

焊接方向

接；焊接薄板、有色金屬或采用低氫型焊條時，一般采用直流反接。但在使用堿性焊條時，陽極區

焊件

均采用直流反接。 焊件

圖4-1 焊接過程

圖4-2 焊接電弧 （二）焊條電弧焊設備

電流 指示

電源 焊條電弧焊的主要設備有交流弧焊機和直流弧焊機兩類。

開關 電流

1．交流弧焊機

調節 交流弧焊機（簡稱弧焊變壓器）是一種特殊的變壓器（圖4—3）。它供給的焊接電流可

依據焊條直徑及焊件厚度來調節，電流的調節分為粗調和細調。

焊條 交流弧焊機具有結構簡單、易造易修、成本低、效率高等優點。但焊接電弧電流波形為

焊件 正弦波，輸出為交流下降外特性，電弧穩定性較差，功率因數低，因此不如直流弧焊機穩

輸出端 定，且對某些種類的焊條不適應（酸性焊條優選）。值得注意的是，其接線無正接與反接

之分。

圖4—5 整流式直流弧焊機

圖4—6 直流弧焊機正反接2．直流弧焊機

a）正接 b）反接 直流弧焊機分為旋轉式直流弧焊機和整流式直流弧焊機兩類。

旋轉式直流弧焊機是由一臺具有特殊性能的、能滿足焊接要求的直流發電機供給焊接電

（三）焊條

焊條 流以實現焊接（圖4—4）。它引弧容易，電流穩定，焊接質量好，能適應各類焊條，但結構

焊條由焊芯和藥皮組成（圖4—7）。

夾持部分 焊條是在焊芯外將藥皮均勻、向心地壓涂

藥皮 焊芯 復雜、價格高、噪聲大。適合于焊接質量要求較高或焊接薄的碳素鋼件、有色金屬鑄件和特

殊鋼件等場合。

在焊芯上。焊條種類不同，焊芯也就不同。焊

焊條長度 整流式直流弧焊機（簡稱弧焊整流器）是用大功率的整流元件組成整流器，將符合焊

芯即焊條的金屬芯，一般是一根具有一定長度

條徑 接要求的交流電變成直流電，供焊接使用（圖4—5）。它既具有比旋轉式直流弧焊機結構簡

焊直 及直徑的鋼絲。焊接時，焊芯有兩個作用：一

圖4-7 焊條 單、價格便宜、效率高、噪聲小、維修方便等優點，又克服了交流弧焊機電弧不穩的缺點，

是傳導焊接電流，產生電弧把電能轉換成熱是目前應用最廣泛的直流弧焊機。

能；二是焊芯本身熔化作為填充金屬與液體母材金屬熔合形成焊縫。為了保證焊縫的質量與直流弧焊機輸出端有正、負極之分，可采用正接（正極接焊件，負極接焊條）和反接

性能，對焊芯中各金屬元素的含量都有嚴格的規定，特別是對有害雜質（如硫、磷等）的正極接焊條，負極接焊件）兩種接線方法，如圖4—6所示。焊接厚板時，一般采用直流正

含量，應有嚴格的限制。52

53

工程實訓指導書（金工實習）

第四章 壓除在焊芯表面的涂層稱為藥皮。藥皮在焊接過程中起者極為重要的作用。若采用

焊接 皮的是像在焊接，則在焊接過程中，空氣中的氧和氯會大量侵人始化金屬，將金屬鐵和有

坡口是根據設計和工藝要求，在焊件待焊部位加工成一定幾何形狀的溝槽。常用的坡口的成、硅、錳等氧化和氯化形成各種氧化物和氯化物，并殘留在焊縫中，造成焊維夾

較。而熔人熔池中的氣體可能使焊縫產生大量氣孔，以致焊縫的機械性能（強度、

形式有1形、V形、X形及U形坡口等（圖4—9）。坡口通常采用切削加工、火焰氣刨、碳弧氣創等加工方法。坡口的幾何形狀和尺寸在國家標準中有規定。

等）大大降低，同時使焊縫變脆。

焊條種類很多，按用途可分為結構鋼焊條、不銹鋼焊條、鑄鐵焊條和有色金屬用焊親等。按藥皮熔渣的化學性質可分為酸性焊條和堿性焊條。

國家標準GB／T5117—2012規定焊條型號根據熔敷金屬的力學性能、藥皮類型、焊接位置電流類型、融敷金屬化學成分和焊后狀態等進行劃分。本標準規定焊條型號由五部分組成：

1）第一部分用字母“E”表示焊條。

2）第二部分以字母“E”后面的緊鄰兩位數字表示融敷金屬的最小抗拉強度代號。3）第三部分為字母“E”后面的第三、第四兩位數字，表示藥皮類型、焊接位置和電流類型。

4）第四部分為融敷金屬的化學成分分類代號，可為“無標記”或短劃“一”后接字母、數字或字母和數字的組合。

圖4—9 常用的坡口形式

a）1形坡口 b）V形坡口 e）X形坡口 d）U形坡口5）第五部分為融敷金屬的化學成分分類代號之后的焊后狀態代號，其中“無標記”表

示焊態，“P”表示熱處理狀態，“AP”表示焊態和焊后熱處理兩種狀態均可。

2．焊接位置 酸性焊條（E4303、E4320）主要用于一般的低碳鋼和相應強度等級的低碳合金鋼結構

焊接位置可分為平焊、立焊、橫焊和仰焊（圖4—10）。平焊時操作方便、勞動條件好，的焊接；堿性焊條（E4315、E4316、E5015、E5016）主要用于低碳合金鋼、合金鋼及承受

生產率高、焊縫質量容易保證，對操作者的技術水平要求較低，所以應盡可能采用平焊。仰動載的低碳鋼重要結構的焊接。常用碳素鋼焊條見表4—1。

焊焊接難度最大。 表4—1 常用碳素鋼焊條

型號

藥皮類型

主要用途

焊接位置

焊接電流 E4303

飲型

焊接低碳鋼結構

全位置

交流和直流正反接 E4320

氧化鐵

焊接低碳鋼結構

平焊、平角焊

交流和直流正接 E5015

堿性

焊接重要的低碳鋼或中碳鋼結構

全位置

直流反接 E5016

堿性

焊接重要的低碳鋼或中碳鋼結構

全位置

交流和直流反接

b) （四）焊條電弧焊工藝

圖4—10 焊接位置1．接頭形式與坡口形式

a）平焊 b）立焊 c）橫焊 d）仰焊根據焊件結構、厚度和工作條件的不同，應選擇不同的接頭形式。常用接頭形式有對

3．焊接參數 接、搭接、角接和T形接等（圖4—8）。對接接頭省材料、受力較均勻，應用最廣。重要的

焊接參數是指焊接時為保證焊接質量而選定的物理量的總稱。通常是指焊條直徑、焊接焊接結構如鍋爐、壓力容器等的受力焊縫常采用對接接頭。

電流、焊接速度、弧長和焊層等。

焊條直徑通常根據焊件厚度選擇。焊件較厚，則應選較粗的焊條。立焊、橫焊和仰焊時，應選比平焊時較細的焊條。焊條直徑的選擇見表4—2。

CD

表4—2 焊條直徑的選擇焊件厚度／mm

2

3

4-7

8-12

≥13 焊條直徑／mm

1.6-2.0

2.5-3.2

3.2~4.0

4.0-5.0

4.0-5.8 圖4—8 常用的接頭形式

a）對接 b）搭接 c）角接 d）T形接 e）塞焊

焊接電流主要根據焊條直徑選擇。焊接低碳鋼時，焊接電流／和焊條直徑d的關系是

55 ?

第三章

工程實訓指導書（金工實習）

鍛壓

（續） 序號

工序名稱

操作方法

工序簡圖

使用工具

圓嘴鉗 3

鍛六孔

圓沖子 在胎膜上依次翻轉最六角

樣板

平錘 b)

圖3-23 扭轉 圖3-22 錯移

4 覃圓

尖嘴鉗 罩圓，形成螺母頭部球面形狀

）一個平面內錯移 b）兩個平面內錯移

窩模 7．切割

切割是使坯料分開的工序，如切去料頭、下料和切割成一定形狀等。用手工切割工件

芯棒 5

修整

檢查及修整軸向彎曲

平錘 時，把工件放在砧面上，剁刀垂直于工件軸線，邊鏨削邊旋轉工件，當快切斷時，應將切口

稍移至砧邊處，輕輕將工件切斷。常用方法如圖3—24所示。

二、胎模鍛和模鍛 1．胎模鍛

胎膜鍛是在自由鍛設備上采用可移動的簡單鍛模（胎模）生產模鍛件的鍛造方法。胎剁刀

模不固定在錘頭和砧座上，使用時才放到下砧上進行鍛造。胎模鍛兼有自由鍛和模鍛的特剁墊

點，一般用自由鍛制坯，再在胎模中最后成形。此外，胎模鍛的模具制造簡便，在自由鍛錘工件

上即可進行鍛造，不需模鍛錘。成批生產時，模鍛與自由鍛相比較，鍛件質量好，生產率

高，能鍛造形狀較復雜的鍛件，在中小批生產中應用廣泛。但勞動強度大，只適于小型b)

鍛件。 圖3-24 切割

胎模按其結構可分為摔模、扣模、墊模、彎模、套模、合模和漏模等。如圖3—25所示a）方料的切割 b）圓料的切割

的扣模用于非回轉體鍛件的局部或整體成形，或為合模鍛造制坯。（三）典型鍛件自由鍛工藝實例

上扣 六角螺母的自由鍛工藝過程見表3—4。

坯料 表3—4 六角螺母的自由鍛工藝過程

坯料

下扣 鍛件圖

圖3-25 扣模 序號

工序名稱

操作方法

工序簡圖 微租

將坯料鐓粗

使用工具

2．模鍛 1

尖嘴鉗

將加熱后的坯料放到鍛模的模膛內，經過鍛造，使其在模膛所限制的空間內產生塑性2

沖孔

雙面沖孔

尖嘴鉗

變形，從而獲得鍛件的鍛造方法稱為模鍛。鍛模（圖3—26）是由模膛的上、下模及緊固件圓鉤鉗

等組成的，上、下模的尾部做成燕尾形，用楔鐵分別緊固在錘頭和模墊上，前后定位用鍵及沖子

墊塊調整。鍛模的模膛按功能可分為制坯模膛和模鍛模膛兩大類。

43

工程實訓指導書（金工實習）

1=(30~50)d

第四章

焊接 上式只提供了焊接電流的范圍。實際生產中應根據接頭形式、焊接位置、焊層和焊條種

類等因素，通過試焊進行調整。電流過小，易引起夾渣和未焊透；電流過大，易產生咬邊

留在焊縫中的焊渣。未焊透是指接頭根部有未完全熔透的現象。焊瘤是指焊接過程中，熔化金屬流到焊縫外未熔化母材上所形成的金屬瘤。

燒穿等缺陷。

焊接速度指焊條沿焊接方向移動的速度，即單位時間內完成的焊縫長度。焊條電弧知時，焊接速度由操作者憑經驗來掌握。

弧長是指焊接電弧的長度。電弧過長及焊速過快時，燃燒不穩定，熔深減少，易產生每接缺陷，因此一般要求弧長小于或等于焊條直徑，并在保證焊透的情況下，盡量快速施焊。焊接厚件時，宜開坡口多層焊或多層多道焊，以保證焊根焊透。每層的焊接厚度不超過4～5mm，當每層厚度等于焊條直徑的0.8～1.2倍時，生產率較高。

4．焊接操作

焊條電弧焊的基本操作主要有引弧、運條和焊縫收尾。引弧是指在焊條和焊件之間產生穩定

的電弧。引弧有直擊法和劃擦法兩種（圖

引弧前

引弧前

圖4—14 常見焊接缺陷4—11）。直擊法容易產生氣孔，不易掌握，

引弧后

a）未燁透 b）氣孔 c）咬邊 d）夾渣 e）裂紋劃擦法因為容易操作，適合初學者使用，

焊件焊完后應對焊接接頭進行必要的檢驗以確保焊接質量。檢驗方法可分為無損檢驗和不適合初學者練習，一般應用于酸性焊條。

一般應用于堿性焊條。焊接時，將焊條端

破壞檢驗兩大類。無損檢驗包括：外觀檢查、氣密性檢驗、射線探傷、超聲波探傷、磁粉探部與焊件表面做直擊或劃擦接觸，形成短

傷、滲透探傷等。破壞檢驗包括：焊接接頭的機械性能試驗、焊縫金屬化學成分及金相組織檢驗和耐蝕性試驗等。

路后迅速提起2～4mm，電弧即引燃。

圖4—11 引弧方法運條是指在焊接過程中焊條應同時完

a）直擊法 b）劃擦法

二、氣焊與切割 成沿其軸線向熔池方向的送進、沿焊接方

（一）氣焊 向的勻速移動和沿焊縫方向的橫向擺動三個基本動作（圖4—12）。同時，還應掌握好焊條與

氣焊是利用氣體火焰來熔化焊件和焊絲以形成焊接接頭的焊接方法（圖4—15）。氣焊所焊件之間的角度（圖4—13）。運條的要點是：手腕運條，穩定均勻的速度、頻率節奏鮮明。

用的可燃氣體很多，有乙炔、氫氣、液化石油氣、煤氣等，

乙炔＋氧氣 而最常用的是乙炔。乙炔的發熱量大，燃燒溫度高，制造方

便，使用安全，焊接時火焰對金屬的影響最小，火焰溫度高達3100～3300℃。氧氣作為助燃氣，其純度越高，耗氣

焊炬 燁條

向下送進

焊條

越少。

焊絲 70°~80

氣焊與焊條電弧焊相比，設備簡單，操作靈活，不帶電源。但氣焊的設備占用生產面積較大，熱源的溫度低，熱量

焊件 熔池

焊縫 焊接方向

焊件 橫向擺動

分散，生產率低，焊件易變形，接頭質量不高。氣焊適于各焊件

圖4-15 氣焊 種位置的焊接。適于焊接在3mm以下的低碳鋼、高碳鋼薄

圖4—12 運條的基本動作

板、鑄鐵焊補以及銅、鋁等有色金屬的焊接。在無電或電力不足的情況下，氣焊則能發揮更圖4—13 平焊的焊條角度

大的作用。常用氣焊火焰對焊件、刀具進行淬火處理，對純銅皮進行回火處理，并矯直金屬焊縫收尾時，焊條要停止前移，在收弧處畫一個小圈并慢慢將焊條提起，拉斷電弧，以

材料和凈化焊件表面等。此外，由微型氧氣瓶和微型熔解乙炔氣瓶組成的手提式或肩背式氣保證收尾處的成形。

焊氣割裝置，在曠野、山頂、高空作業中應用十分簡便。（五）焊條電弧焊焊件質量分析

1．氣焊設備與焊絲 焊條電弧焊時常見的焊接缺陷有氣孔、咬邊、夾渣、未焊透、焊瘤、裂紋、焊接變形、

（1）氣焊設備 氣焊設備及氣路連接如圖4—16所示。焊穿等（圖4—14）。咬邊是指焊縫兩側與基體金屬交界處產生溝槽或凹陷。夾渣是指焊后殘

氧氣瓶是儲存高壓氧氣的鋼瓶，通常容積為40L，最高壓力為14.7MPa，外表漆成天藍56

57?

工程實訓指導書（金工實習）

第四章 色，并用黑漆寫上“氧氣”字樣。

減壓器 00

焊接 乙炔瓶的外殼漆成白色，用紅色寫

速減慢，火焰柔長，溫度較低，最高溫度為2850℃左右。明“乙炔”字樣和“火不可近”字樣。

回火保險器 減壓器

碳化焰適用于高碳鋼、鑄鐵、硬質合金和高速工具鋼等金屬材料的焊接或焊補。乙炔瓶的容量通常為40L，乙炔瓶的工作

乙炔膠管（紅色）

（3）氧化焰 當氧氣與乙炔的體積比大于1.2時，可得氧化焰。由于氧氣過剩，燃燒壓力為1.5MPa，而輸送給焊炬的壓力很

焊炬

劇烈，火焰縮短，溫度最高可達3300℃。由于氧化焰對熔池有氧化作用，故很少采用，只小。因此，乙炔瓶必須配備減壓器，同

用于焊接黃銅和鍍鋅鐵皮，以防止鋅在高溫時蒸發。乙炔瓶

時還必須配備回火保險器。

3．氣焊基本操作技術減壓器是將高壓氣體降為低壓氣體

（1）點火、調節火焰和滅火 點火時，先微開氧氣閥門，再打開乙炔閥門，隨后點燃的調節裝置。氣焊時所需的氣體工作壓

火焰，逐漸開大氧氣閥門，將碳化焰調整成中性焰。滅火時，應先關乙炔閥門，后關氧氣閥力一般比較低，如氧氣壓力通常為0.2—

氧氣膠管（黑成綠）

門。氧氣開得過大時，易出現不易點火的現象，

焊接

開始 0.4MIPa，乙炔壓力最高不超過0.15MPa。

圖4—16 氣焊設備及氣路連接

這時應將氧氣調節閥關小。

焊絲

90 因此，必須將氧氣瓶和乙炔瓶輸出的氣

（2）平焊 氣焊時，左手拿焊絲，右手握體經減壓器減壓后才能使用，而且可以調節減壓器的輸出氣體壓力。

焊炬。焊接開始時，焊炬傾角應大些，以便盡回火保險器是裝在減壓器和焊炬之間，用來防止火焰沿乙炔管回燒的安全裝置。

快加熱和熔化焊件形成熔池；焊接時，焊炬傾焊槍俗稱焊炬，是氣焊中的主要設備。它的構造多種多樣，但基本原理相同，是用于控

角保持在40°～50°之間；焊接結束時，焊炬傾制氣體混合比、流量及火焰并進行焊接的工具。各種型號的焊炬均備3～5個不同的焊嘴

角應減小，以便更好地填滿弧坑和避免焊穿，

圖4—18 焊炬傾角如圖4-18所示。

以滿足焊接不同厚度焊件的需要。焊炬有射吸式和等壓式兩種，常用的是射吸式焊炬（圖

焊炬向前移動的速度應能保證焊件熔化并保持熔池具有一定的大小。焊件熔化形成熔池4-17)。

后，再將焊絲適量地送入熔池內熔化。乙炔閥門

手柄

（二）切割 C2H2

混合管

切割除機械切割外，常用的還有氣割、等離子弧切割、激光切割等。1．氣割

氣割是利用氣體火焰的能量將金屬分離的一種加工方法，氣體火焰（氧氣與乙炔）的

熱能將被切割處金屬預熱至燃點后，噴射高速切割氧流，使其燃燒并放熱，同時生成的氧化圖4-17 焊炬

物被氧流吹走，形成切口而實現切割（圖4—19）。氣割是生產中鋼材分離的重要手段。氣割

技術幾乎是和焊接技術同時誕生的一對相互促進、相互發展的“孿生兄弟”，構成了鋼鐵一（2）焊絲 氣焊用的焊絲在氣焊中起填充金屬作用，與熔化的母材一起形成焊縫。因

裁一縫。 此，焊縫金屬的質量在很大程度上取決于焊絲的化學成分和質量。焊接低碳鋼常用的焊絲牌

氣割時用割炬代替焊炬，其余設備與氣焊相同。手工氣割的割炬比氣焊的焊炬增加了輸號是H08和H08A。焊絲直徑應根據焊件厚度來選擇，一般為2～4mm。焊接有色金屬、合

出切割氧氣的管路和控制切割氧氣的閥門（圖4—20）。金鋼和鑄鐵時還需使用氣焊熔劑來保護熔池，去除氧化物，改善液態金屬的流動性。

量切割氧閥門 2．氣焊火焰

割嘴

切割氧氣管 常用的氣焊火焰是乙炔與氧混合燃燒所形成的火焰，也稱氧乙炔焰。根據氧與乙炔混合

氧流

預熱火焰

乙炔閥門 08

比的不同，可得到中性焰、碳化焰和氧化焰三種火焰。

預熱焰混合氣體管

預熱氧閥門 （1）中性焰 當氧氣與乙炔的體積比為1.0—1.2時，可得中性焰，它由焰芯、內焰和

切口

割嘴

C2O2+O2 外焰構成。內焰溫度最高，可達3000—3200℃。焊接時應使熔池及焊絲末端處于焰芯前2—

氧化物 待切割金屬 4mm的最高溫度區。

圖4-19 氣割

圖4-20 割炬 用中性焰焊接時主要利用內焰加熱焊件。中性焰燃燒完全，對紅熱或熔化了的金屬沒有

炭化和氧化作用，所以稱為中性焰。氣焊一般都可以采用中性焰。它廣泛用于低碳鋼、低合

氣割的主要條件是： 金鋼、中碳鋼、不銹鋼、純銅、灰鑄鐵、錫青銅、鋁及合金、鉛錫、鎂合金等的氣焊。

1）金屬在氧氣中的燃點應低于熔點，這是氧氣切割過程能正常進行的基本條件。（2）碳化焰 當氧氣與乙炔的體積比小于1.1時，可得到碳化焰。由于氧氣不足，燃

2）氣割時形成氧化物的熔點應低于金屬本身的熔點。氧氣切割過程產生的金屬氧化物58

工程實洲指導書（金工實習）

第四章

焊接 的熔點必須低于該金圓本身的熔點，同時流動性要好，這樣的氧化物能以液體狀態從切日處

（形）金屬在切割氧射流中燃燒屬于放熱反應，使所放出的熱量足以維持切制過程繼續是

點焊時，先加壓使焊件緊密接觸，隨后接通電流，在電阻熱的作用下焊件接觸處熔化，被吹除。

冷卻后形成焊點。點焊主要用于厚度4mm以下的薄板構件、沖壓件焊接，特別適合汽車車身和車廂、飛機機身的焊接；但不能焊接有密封要求的容器。

行而不中斷。

6．縫焊 （4）金屬的導熱性不應太高，否則預熱火焰及氣割過程中氧化所析出的熱量會被傳導度

失，使氣割不能開始或中途停止。

氣割的特點是設備簡單、操作靈活方便、生產率高、適應性強，可在任意位置和任意方

縫焊過程與點焊相似，只是用滾輪電極代替熔化電極。焊接時，轉動的滾輪電極壓緊并

帶動焊件向前移動，配合斷續通電，形成連續重疊的焊點（圖4—23）。縫焊的焊縫具有良好向切割任意形狀和任意厚度的工件。

的密封性。 2．等離子弧切割

等離子弧切割是利用等離子弧的熱能實現切割的方法。氣體可以是空氣，也可以是氫

夾緊力 氣、氫氣和氮氣的混合氣體。高頻電弧使一些氣體“分解”或離子化，成為基本的原子粒

滾輪電極 壓力

子，從而產生等離子。然后，電弧跳躍到工件

錦極

焊件 上，高壓氣體把等離子從割嘴吹出，出口速度

開關

焊點 為800—1000m／s。這樣，結合等離子中的各

冷卻水

重疊焊點

⑥ 高頻

振蕩 種氣體恢復到正常狀態時所釋放的高能量產生

直流電源

冷卻水 朝

熔化電極 2700℃的高溫（該溫度幾乎是不銹鋼熔點的

兩倍），從而使不銹鋼快速熔化，熔化的金屬

電阻

圖4-22 點焊

圖4-23 縫焊 由噴出的高壓氣流吹走。因此，需要用排煙和

等離子弧

縫焊主要用于焊接厚度3mm以下、要求密封性的容器和管道等，如汽車的油箱、消聲除渣設備。等離子弧是電弧經機械、熱和電磁

器等。 工件

壓縮效應后形成的（圖4—21）。

7．釬焊 等離子弧切割的特點是高速、高效、高質

圖4—21 等離子弧發生裝置

釬焊是指低于焊件熔點的釬料和焊件同時加熱到釬料熔化溫度后，利用液態釬料填充接量，切口光滑，切割厚度可達150～200mm。

頭間隙使金屬連接的焊接方法。釬焊時，首先要去除母材接觸面上的氧化膜和油污，以利于其主要用于切割合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳、鈦及其合金、難熔金屬和非金屬。

毛細管在釬料熔化后發揮作用，增加釬料的潤濕性和毛細流動性。根據釬料熔點的不同，釬3．激光切割

焊又分為硬釬焊和軟釬焊。激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加熱至汽化溫度，蒸

釬焊的焊接過程是：焊前準備（除油、機械清理）→裝配零件、填放釬料→加熱、釬料發形成孔洞，隨著光束對材料的移動，孔洞連續形成寬度很窄的（0.1mm左右）切口，完

熔化→冷卻、形成接頭→焊后清理→檢驗。成對材料的切割。目前主要有激光升華切割、激光熔化切割和激光燃燒切割三種方法。激光

釬焊的加熱方法有：烙鐵、火焰、電阻、感應、鹽浴、紅外、激光、氣相（凝聚）加切割適用于易氧簡單、直徑小于20mm和強度要求不高的焊件，也可用于棒材、管材和板材

熱等。 的焊接。因為沒有刀具加工成本，所以激光切割設備適用于生產小批量的各種尺寸的部件。

釬焊的焊接溫度低、焊接應力和變形小、尺寸精度高，可焊接異種金屬，易于實現機械激光切割設備通常采用數控裝置。采用該裝置后，即可從計算機輔助設計（CAD）工作站

化和自動化，但接頭強度較低、耐熱性差，多用搭接接頭。其主要用于焊接微電子元件、精接收切割數據。

密儀器、真空器件、異種金屬構件及某些復雜的薄板結構等。4．閃光對焊

（三）特種焊接 閃光對焊的焊接過程是：通電→閃光加熱→頂鍛、斷電→去壓。閃光加熱是焊件端面逐

1．摩擦焊 漸移近達到局部接觸時，接觸點金屬迅速熔化，以火花形式飛濺，形成閃光。多次閃光加熱

摩擦焊是指利用焊件接觸面摩擦產生的熱量為熱源，使焊件在壓力作用下產生塑性變形后，焊件端面就均勻達到半熔化狀態，然后斷電加壓頂鍛，形成了焊接接頭。該接頭質量較

而進行焊接的方法（圖4—24）。其特點是接頭質量好，生產率高，易實現自動化，適用于碳高、強度好，但接頭表面粗糙，主要用于棒料、型材等的焊接，也可用于異種金屬的對接。

素鋼、高速工具鋼、不銹鋼、低合金高強度結構鋼、鎳合金的焊接，尤其是異種材料間的焊5．點焊

接，如碳素鋼一不銹鋼、鋁一銅、鋁一鋼、鋁一陶瓷等，如石油鉆桿、圓柄刀具等。點焊是指焊接時利用熔化電極，在焊件接觸面之間形成焊點的焊接方法（圖4—22）。

焊

2．超聲波焊 點距不應太小，以減少分流的影響，且與焊件材料和厚度有關。

超聲波焊是指利用超聲波頻率（20kHz以上）的機械振動能量連接金屬的一種特殊焊60

61

工程實訓指導書（金工實習）

第四章

焊接 制動器

主■ 回轉夾具 焊件 非回轉夾具

軸向加壓液壓缸

和智能化焊接是實現高效焊接的重要途徑，應加強其集成應用技術的研究；應加強焊接結構離合器

完整性評價技術的研究和應用，這是確保焊接結構可靠的重要前提。

一、計算機技術在焊接中的應用

在現代焊接技術中，應用計算機技術對焊接過程進行測試和控制，已給焊接生產和研究帶來了變化。

電動機

利用計算機可以對焊接電流、電壓、焊接速度、氣體流量和壓力等參數進行快速綜合計算分析和控制；也可對各種焊接過程的數據進行獨立統計分析，總結出焊接不同材料、不同板厚的最佳工藝方案。目前以計算機為核心建立了各種控制系統，如設備控制系統、質量監

控系統、焊接順序控制系統、PID調節系統、最佳控制及自適應控制系統等。這些系統均在圖4-24 摩擦焊

電弧焊、壓焊和釬焊等不同焊接方法的生產實際中得到應用。如圖4—26所示為電弧焊設備接方法（圖4—25）。超聲波焊時，不向焊件

計算機控制系統。該系統可完成對焊接過程的開環和閉環控制，可對焊接電流、焊接速度、輸入高溫熱能，只是在靜壓力下，將彈性

弧長等參數進行分析和控制，以及對焊接操作程序和參數變化等做出顯示和數據保留，并給振動轉換為焊件振動，使焊件間結合。這

超聲波 換能器

聚能器

出焊接質量的確切信息。發生器

彈性振動

一方向 種接頭間未經熔化產生的結合，稱為固態

上聲極

程序ROM

鄭滿ROM 焊。其特點是焊件變形小、尺寸精確，可

焊件／

存儲器 下聲極

數據RAM 用于微連接以及厚度差別很大的焊件，適

靜壓力

系統總線 ①

用于同種或異種金屬間、半導體、塑料、

微處 金屬陶瓷等的焊接，如微電子元件、汽輪

振幅

理28 機的水電接頭等。

接口 接口

接口 3．電子束焊

圖4—25 超聲波焊

00 電子束焊是指利用加速和聚焦的電子束轟擊置于真空或非真空中的焊接面，使焊件熔化

健盤 實現焊接（真空電子束焊是目前應用最廣的電子束焊）。電子束焊的特點是焊接速度快，

監示器

打印輸出裝置 件變形小，焊縫質量極高，適用于其他焊接工藝難以焊接的形狀復雜焊件以及特種金屬和表

輸入指令

氣源 數據顯示

電源

焊件控制 熔金屬（鉬、鋯、鎢、鈮等）、異種金屬間、金屬與非金屬的焊接，如發動機噴管、核反應

圖4-26

電弧焊設備計算機控制系統堆殼體、微動減振器等。

4．激光焊

二、焊接技術的新發展激光焊是指以高能量密度的激光作為熱源，熔化金屬后，形成焊接接頭的焊接方法。與

電子束焊相比，激光焊的最大特點是不需要真空室，焊接過程不產生X射線。但激光焊的

焊接技術的新發展主要體現在焊接熱源的研發、焊接生產率的提高和焊接機器人的應用焊件厚度要比電子束焊小得多。

等方面。 特種焊接目前應用的還有電渣焊、鋁熱焊、爆炸焊、磁力脈沖焊、擴散焊、旋弧焊和電

焊接熱源的新發展主要有：子束釬焊等。

1）改善現有熱源，使它更有效、方便和經濟適用，電子束焊和激光焊的發展最為顯著。

第三節 焊接技術的發展

2）研發更好、更有效的熱源，采用兩種熱源疊加以求更高的能量密度，如在電子束中加入激光束等。

焊接是現代制造業中最為重要的材料成形和加工技術之一，焊接制造技術的發展對我國

3）節能技術，如太陽能焊、電阻點焊中利用電子技術提高電焊機的功率因數等。成為制造強國有著極為重要的意義。由于鋼材仍將是未來較長時間占主導地位的基礎結構材

焊接生產率的提高是推動焊接技術發展的重要驅動力。目前提高焊接生產率的途徑主料，因此需加強新一代鋼材焊接治金理論的研究及高品質焊接材料的發展；另外自動化焊接

要有： 62

工程實洲指導書（金工實習）

1）提高縮素數率，如解條電弧出中的線粉幫、重力排、銷焊以及埋弧中的多焊、熱絲焊等。

10-10 熱絲甲按口角度及嫁數金屬，如以氣體保護電弧焊為基礎，采用單絲、雙絲成三級

11 行焊接的窄間隙焊等。

①第五章 我的中器人是從事焊接（包括切制與噴涂）的工業機器人。根據國際標準化物

（150），工業機器人屬于標準焊接機器人的定義，工業機器人是一種多用途的、可重復

車

削 的自動控制操作機（Manipulaor），具有三個或更多可編程的軸，用于工業自動化領域，

按機器人在現代焊接生產中的大量應用，是焊接自動化的進步。它突破了焊接剛性自動化傳統方式，開拓了一種柔性自動化的新方式，實現了小批量產品焊接自動化，為焊接柔性生產線提供了技術基礎。

第一節 概

述 復習思考題

車削是指在車床上利用工件的旋轉和刀具的移動，從工件表面切除多余材料，使其成為1．熔焊、壓焊及釬焊的區別是什么？

符合一定形狀、尺寸和表面質量要求的零件的一種切削加工方法，是機械加工中最基本、最2．什么是焊接電弧？電弧區的溫度是如何分布的？何謂正接？何謂反接？

常用的一種工藝方法。3．常用電焊機有哪幾種？說明實習中使用電焊機的種類。

車削時，工件的旋轉運動為主運動，車刀相對工件的移動為進給運動。切削用量為切削4．焊條的組成及其作用是什么？說明E4303和E5015焊條牌號的含義。

速度v（m／s）、進給量f（mm／r）和切削深度a。（mm）。切削速度是指工件加工表面上最5．常見焊接接頭及坡口的形式有哪些？焊接位置有哪幾種？

大直徑處的線速度；進給量是指工件旋轉一周，車刀沿進給運動方向移動的距離；切削深度6．焊接參數是什么？如何選擇？

是指車刀每次切去金屬層的厚度。7．常見焊接缺陷有哪些？

車床是既可以用車刀對工件進行車削，又可用鉆頭、擴孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙、滾花8．氣焊火焰有哪幾種？低碳鋼、鑄鐵、黃銅各用哪種火焰進行焊接？

刀等對工件進行加工的機床。可加工的表面有內外圓柱面、圓錐面、成形面、端面和各種內9．金屬材料要具備哪些條件才能氣割？

外螺紋面等。車削的應用范圍較廣，可加工各種回轉面及平面等（圖5—1）。其加工精度可10．敘述埋弧焊、氣體保護電弧焊、等離子弧焊、電阻焊和釬焊的特點及用途。

m)

圖5—1 車削的加工范圍

a）車端面 b）車外圓 e）車外錐面 d）切槽、切斷 e）鏜孔 f）切內槽 g）鉆中心孔 h）鉆孔

i）較孔 j）飽孔 k）車外螺紋 1）車內螺紋 m）攻螺紋 n）車成形面 o）滾花

64

65

工程實訓指導書（金工實習）

達ITI—IT6；表面粗糙度Ra值為1.6—12.5μm。

第五章

車削 1．床身

第二節 車

床

床身是用來支承各主要部件，并按技術要求把各個部件連接在一起，使其在工作時保持

準確的相對位置，是機床的基礎件。床身上的導軌用以引導刀架和尾座相對于主軸箱進行準車床是各種機械加工設備中應用最廣泛的機床之一，約占金屬切削機床總數的一半。

確移動。床身結構的緊固性和精度對車床的加工精度有很大影響。2．主軸箱

床的種類很多，按用途和結構的不同，可分為臥式車床、轉塔車床、立式車床、單軸自動床、多軸自動和半自動車床、仿形車床、專門化車床等。其中臥式車床應用最廣。

主軸箱內裝空心主軸和主軸變速機構。動力經變速機構傳給主軸，主軸箱的變速手柄可以改變主軸箱內齒輪的嚙合關系，使主軸按規定的速度帶動工件旋轉，實現主運動。

一、車床的型號

3．進給箱 車床型號是按GB／T 15375—2008《金屬切削機床型號編制方法》規定，由漢語拼音

進給箱內裝進給運動的變速機構，主軸的旋轉運動通過齒輪傳人進給箱，經過變速機構母和阿拉伯數字組成的。型號的具體含義如下：

帶動光杠或絲杠以不同的轉速轉動，最終通過溜板箱而帶動刀具移動，實現進給運動，并可以獲得所需要的進給量或車削螺紋的螺距。

(?)?(?) ??? (x?) (?)/(?)

4．光杠和絲杠 其他特性代號

光杠和絲杠將進給箱的運動傳給溜板箱。自動走刀用光杠，車削螺紋用絲杠，光杠和絲重大改進順序號

杠不能同時使用。 主軸數或第二主參數

5．溜板箱 主參數或設計順序號

系代號

溜板箱與大拖板連在一起。它將光杠或絲杠傳來的旋轉運動通過齒輪—齒條機構（或絲組代號

杠副）帶動刀架上的刀具做直線橫向或縱向進給運動。絲杠運動時，可實現車螺紋。通用特性、結構特性代號

6．刀架 類代號

刀架用來裝夾車刀，有4個裝刀裝置，以便轉位換刀。使其做橫向、縱向及斜向運動，分類代號

由大拖板、中拖板、小拖板、轉盤和方刀架組成（圖5—3）。車工實習中常見的車床型號為CA6136，其中C是“車”字漢語拼音的首字母，代表

大拖板（縱溜板、大刀架）與溜板箱連接，床類型為車床，讀作“車”；A在此處為結構特性代號，是為了區分主參數相同而機構不

可帶動車刀沿床身導軌做縱向移動；中拖板的機床，可以理解為這種型號的車床在結構上區別于C6136型車床；6為組代號，表示落

（橫溜板、橫刀架）可沿大拖板上的導軌做橫向及臥式車床；1為系代號，表示臥式車床；36為主參數代號，表示最大車削直徑的1／1

移動；轉盤與中拖板用螺栓緊固，松開螺母，可即最大車削直徑為360mm。

使其在水平面內轉動任意角度；小拖板（小溜

板、小刀架）可沿轉盤上的導軌做短距離縱向二、車床的組成

進給或在轉動轉盤后做斜向進給。臥式車床的主要組成如圖5—2所示。

7．尾座

尾座套筒內可以安裝頂尖用來支承較長工

圖5—3 刀架的組成件，也可以安裝鉆頭、鉸刀、中心鉆等。尾座套

筒在尾架體殼的伸出長度可以用手柄轉動調節，并由鎖緊手柄將套筒固定，也可以將套筒退到末端，可卸下套筒錐孔內所安裝的工具或刀具。調節尾座底側面的螺釘，尾座體在尾架底板上還可以橫向移動，用來車削圓錐。

8．床腳

床腳用地腳螺栓固定在水泥地基上，其左端安裝電動機和變速機構，右端安裝著電氣控制箱和冷卻泵。

⑨

三、車床的傳動系統 圖5—2 臥式車床的主要組成

車床的運動分為工件旋轉和刀具移動兩種運動。前者為主運動，是由電動機經帶輪和齒

67

工程實訓指導書（金工實習）

第五章

車削 總零傳至主輸產生的；后者稱為進給運動，是由主軸經齒輪等傳至光杠或絲在，從而準動

進給是指車刀沿主軸軸向移動，橫向進給是指車刀沿主軸徑向移動。

nmin=1440x

100 33 22 170 26 17

-X 160 45 56 190 64 58

t／min＝27.6r／min（各傳動比均取最小值）機味常用的傳動形式有帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪齒條傳動及絲杠螺母傳動

主軸的反轉是由電動機的反轉實現的。圖5—4所示為C6136臥式車床的傳動系統框圖。

2．進給運動傳動系統

進給運動傳動系統是指從主軸到刀架之間的傳動。C6136臥式車床的進給運動傳動路■傳動

主■箱 主軸 卡盤

工件做旋轉運動

線為 換向機構

齒輪

M 絲杠

■板箱 滑板 刀架 車螺紋

35 55

29 IX 甲 X

丙 變連箱

IX VI-（主軸）

55

（換向齒輪）

56 乙

丁 進給箱

55 電動機

溜板箱 滑板 刀架

車刀做縱、橫向進給 圖5—4 C6136臥式車床的傳動系統框圖

1．主運動傳動系統

39 52

39 26 主運動傳動系統是指從電動機到主軸之間的傳動，其作用是使主軸帶動工件旋轉，并滿

26 52

39 光杠一 2

XN-離合器

38 XVI 47

橫進給絲杠一橫向進給39

45

47

45 足主軸變速和換向的要求。圖5—5所示為C6136臥式車床的主運動傳動系統框圖。C6136臥

52 26

-IX- 式車床的變速箱可輸出6種轉速，經帶輪傳給主軸箱，再經主軸箱內變速機構的高、低速變

39 絲杠 24

XV-離合器

25

XWI—齒輪齒條一縱向進給39

60

55 換，主軸可獲得27.6～1350r／min的12種轉速。C6136臥式車床的主運動傳動路線為

26 26 電動機

ф100

36

ф170

26

17 ф160

22 一1 ф190 N- 64 58

在進給運動的傳動中，可根據各傳動路線上不同的傳動比計算出進給量和螺紋螺距。對I

-VI（主軸）

于給定的一組交換齒輪，光杠或絲杠可獲20種不同的轉速，通過溜板箱就能使車刀獲得20內齒輪離合器

種不同的進給量或加工出20種不同螺距的螺紋。主輸箱

主軸

四、車床附件及其工件的裝夾帶傳動

工件做旋轉運動

車床主要用于加工回轉面，安裝工件時應使被加工表面的回轉中心和車床主軸的軸線重

合，以保證工件加工時在機床上或夾具中在正確的位置，即定位。工件定位后，還需夾緊，變速箱

以承受切削力、重力、離心力等。裝夾方法主要取決于工件的尺寸結構。常用的附件有：自定心卡盤、單動卡盤、頂尖、中心架、跟刀架、心軸、花盤及壓板等。

電動機

1．自定心卡盤 圖5—5 C6136臥式車床的主運動傳動系統框圖

自定心卡盤是車床上最常用的附件之一。其構造如圖5—6所示。當扳手插入卡盤體內三

個小錐齒輪的方孔L中轉動時，可使與其嚙合的大錐齒輪轉動。大錐齒輪背面的平面螺紋就使主軸轉速可根據電動機的轉速和不同的傳動比計算。主軸最高、最低轉速為：

得三個卡爪同時做向心或離心移動，以實現工件的夾緊或松開。100 46 42 170

r／min＝1350r／min（各傳動比均取最大值）

自定心卡盤能自動定心、裝夾方便迅速，但定心精度不高（一般為0.05—0.15mm），nma

=1440x

160 32 36 190

緊力較小。裝夾直徑較小的外圓表面用正爪進行，裝夾直徑較大的外圓表面，用反爪換到68

卡盤上即可進行（圖5—7）。工件上同軸度要求較高的表面，應盡可能在一次裝夾中車出。

69 frac21}{24 21/24

c26}{5 3048 211/36 c3}{4 4632 34

交換

工程實洲指導書（金工實習）

自定心卡盤適合裝夾軸、套、盤類或六角形等零件。

第五章

車型 3．頂尖

大推齒輪（背面

在車床上加工長軸時，為了保證加工表面的位置度，通常采用兩頂尖來裝夾工件。工件有平面螺紋）

利用中心孔支承在前后頂尖之間，前頂尖一般是固定頂尖，安裝在主軸錐孔內，后頂尖一般是回轉頂尖，裝在尾座的套筒內，工件通過撥盤和卡箍隨主軸一起轉動，如圖5—10所示。有時也用三爪卡盤代替拔盤，如圖5—11所示。

三個卡爪同時 小錐齒輪

搜盤 卡■

卡爪 固定頂尖

雞心夾頭

工件 回轉質尖

圖5—6 自定心卡盤

夾緊螺釘

陽 a）外形 b）結構

固定頂尖

回轉頂尖 2．單動卡盤

單動卡盤外形如圖5—8所示。它的4個卡爪通過4個調整螺桿分別獨立移動。它不僅可

圖5—10 雙頂尖裝夾工件

圖5—11 自定心卡盤代替撥盤以裝夾圓柱工件，還可以裝夾方形、長方形、橢圓或其他形狀不規則的工件。裝夾時，必須

用劃針盤（圖5—9a）或百分表進行找正，使工件回轉中心對準車床主軸中心。如圖5—9b房

常用的頂尖有固定頂尖和回轉頂尖，其形狀如圖5—12所示。前頂尖用固定頂尖。在高示為用百分表找正，精度可達0.01mm。

速切削、粗加工或半精加工時后頂尖用回轉頂尖；在加工精度要求比較高時，后頂尖用固定頂尖，但要合理選擇切削速度，以減小磨損和防止燒壞。

卡爪 平面螺紋

圖5—7 用反爪裝夾

圖5-12 頂尖 圖5-8 單動卡盤

a）固定頂尖 b）回轉頂尖頂尖裝夾軸類工件的步驟如下：

1）用頂尖裝夾工件前，應先車平工件兩端面，并在工件兩端面鉆中心孔，常用的中心孔的加工線

孔有A型與B型兩種（圖5—13）。中心孔是軸類工件在頂尖上裝夾的定位基準。木板

b) 圖5—9 單動卡盤裝夾工件

圖5—13 中心孔與中心鉆

a）加工普通中心孔的A型中心鉆 b）加工雙錐面中心孔的B型中心鉆a）用劃針盤找正 b）用百分表找正

71

工程實訓指導書（金工實習）

第五章 2）安裝校正頂尖。前后頂尖的軸線成重合，否則會將軸車成圓錐；若不重合必須的。

車削 調節尾座，如圖5—14所示。

4．中心架和跟刀架 主軸

尾座

在加工長工件（長徑比L／D≥10）時，應使用中心架或跟刀架作為輔助支承，以增加固定康尖 回轉頂

調節

工件的剛性、減少工件的變形，防止加工時工件被車刀頂彎或引起振動。□DA

兩頂尖軸線

方向

中心架（圖5—18）固定在床身上，可單獨調節的三個爪支承在工件預先加工好的外圓D

不重合

面上，起固定支承作用。中心架一般用于加工階梯軸及細長軸的端面、中心孔及內孔的b)

加工。

緊固螺釘 螺栓

工件軸線與進給 十

め 方向不平行

底座 圖5—14 校正頂尖

壓板 a）頂尖軸線必須重合 b）橫向調節尾座使頂法軸線重合 c）頂尖軸線不重合時車出圓錐

3）工件裝夾。軸一端安裝卡箍（圖5—15），另一端若用固定頂尖支承，則中心孔應著

圖5—18 中心架及其應用上潤滑脂。

a）中心架 b）應用精加工較重的軸類工件時，可用一夾一頂的裝夾方式（圖5—16），來保證承受大的

削力。

跟刀架（圖5—19）固定在大拖板上，隨其一起做縱向移動。使用時先在工件靠近活動

頂尖處加工出一小段外圓，用以調整支承爪的位置和松緊，然后加工出工件全長。跟刀架一頂尖裝夾工件的步驟如圖5—17所示。

般用于加工細長光軸和長絲杠等工件。

中心架和跟刀架使用時，其支承爪要加機油潤滑，且工件轉速不宜太高，以防摩擦過熱墊以開縫的套管

以免夾傷工件

而造成支承爪的磨損和工件表面的燒損。工件露出

應盡量短

已加工表面

自定心卡盤 眼刀架

活動頂尖 圖5—15 安裝卡箍

圖5—16 一夾一頂的裝夾方式

刀架 SC□

夾緊工件

調整套簡伸出長度

夾緊套筒 調節工件與頂尖松緊

圖5—19 跟刀架及其應用

a）跟刀架 b）應用刀架移至車削行程左

將尾座固定 端，用手轉動卡盤，

5．心軸

利用已加工的孔，把零件裝在心軸上，心軸安裝在前后頂尖之間，以加工盤、套類零件檢查是否碰撞

圖5-17

頂尖裝夾工件的步驟

的外圓和端面。這樣有利于保證內外圓的同軸度和兩端面與內外圓的垂直度。心軸的種類很72

73

工程實訓指導書（金工實習）

第五章 多，常用的有錐度心軸、圓柱心軸和可脹心軸等。

車■ 常用的有提大于孔徑時，常用度1：100—1：500的錐度心軸（圖5.20）。工

五.其他車床 直徑的外圓，一般用于精加工盤、套類零件。

1．立式車床 的個件長度小于孔徑時，常用圓柱心軸（圖5—21）。工件左端緊常心軸軸肩，有能

及體陶壓緊。圓柱心軸夾緊力大，可一次裝夾多個盤形零件，但對中性差，且對工作制

立式車床的結構如圖5—25所示，分單柱式和雙柱式兩種。立式車床結構的主要特點是

主軸豎直布置，直徑很大的圓工作臺水平布置，工件的安裝找正都比較方便。此外，由于工個端面與孔的垂直度要求高。

件及工作臺的重力由床身導軌推力軸承承擔，減小了主軸負載，因而能長期保證車床的加工工件

精度。

立式車床結構上的另一個特點是不但在立柱上裝有側刀架，而且在橫梁上還裝有垂直刀心軸

架，兩個刀架可分別切削或同時切削，工作效率高。工件

螺母

立式車床適用于加工徑向尺寸大，軸向尺寸相對較小的大型、重型工件，如機架、盤等工件。

2．轉塔車床

臥式車床加工范圍廣，適應性強，但在專業化生產中效率較低。為提高成批生產過程中墊圈

的工作效率，在臥式車床的基礎上又設計制造出了轉塔車床，如圖5—26所示。轉塔車床的

最大結構特點是沒有絲杠和尾座，只能靠絲錐、板牙加工螺紋。轉塔車床除有一個橫向刀架圖5—20 錐度心軸

圖5—21 圓柱心軸

外，還有一個可繞豎直軸旋轉的轉塔刀架，轉塔刀架只能縱向移動，用來完成車外圓、鉆孔、擴孔、餃孔和攻螺紋、套螺紋等加工。

可脹心軸（圖5—22）是利用錐面的軸向移

主軸

工件 動使彈性心軸脹開而夾緊工件的。它既定心又

夾緊，裝夾效率高，夾緊力比錐度心軸大，但對中性比錐度心軸低。

6．花盤

在車床上加工大而形狀不規則的零件，可用花盤裝夾，如圖5—23所示。采用花盤裝夾鏜孔和車端面時，有利于保證定位平面與加工面

圖5—22 可脹心軸的垂直度和平行度。

有些復雜的零件裝夾在角鐵上，再將角鐵壓在花盤上。如圖5—24所示的軸承座的裝方式。

用花盤裝夾工件，找正比較費時，還應安裝平衡鐵來減小轉動時產生的振動。

墊鐵

壓板

花盤

圖5—25 立式車床

圖5—26 轉塔車床螺釘

平衡鐵

1—底座 2—圓工作臺 3—立柱 4—垂直刀架

1—進給箱 2—主軸箱 3—方刀架 4—轉塔刀架螺釘槽

5—橫梁 6—垂直刀架進給箱

5—縱向和板 6一定程裝置 7—床身工件

7—側刀架 8—側刀架進給箱

8—轉塔刀架滴板箱 9—方刀架溜板箱螺釘槽

工件

安裝基面 平衡鐵

第三節 車

刀 角鐵

圖5-23 花盤

圖5—24 花盤、角鐵裝夾工件

車刀是切削加工中最基本的切削刀具，其他種類的刀具就其切削部分而言，均可看成是

75 ? 74

工程實訓指導書（金工實習）

第五章

車輛 車刀的演變。

機夾式車刀是將刀片用機械夾緊方式平裝（刀片水平放置）或立裝在車刀刀桿上。這的演變件要很多，按用途可分為外圓車刀、端面車刀、內孔車刀和螺袋車力等，細

57前圖5.27b所示，用于車外圓、臺階而和端面。切斷刀如圖5—270所示，用于切斯下

被夾獲得所需后角，使用時只需刃磨而面，這樣裝夾的刀片受力較好，并體上，通過示，用于車圓弧面或成形面。螺紋車刀如圖5—27f所示，用于車外螺紋。

初）工件上切槽。內孔車刀如圖527d所示，用于車前工件的內孔。成形車刀如圖15—270年

提高刀片利用率。這種結構適于在半精車和粗車中使用。

刀體

號 車刀的合理選用可以保證加工質量、提高生產率、降低生產成本和延長刀具壽命。

壓板 刀頭

刀體 b)

圖5—29 車刀的結構形式

a）整體式 b）焊接式 c）機夾式圖5—27 車刀的種類

二、車刀的幾何角度 一、車刀的組成和結構

為了確定車刀切削刃及前、后面在空間的位置，即確定車刀的幾何角度，必須要建立3個互相垂直的坐標平面（輔助平面）：基面、切削平面和正交平面，如圖5—30所示。

車刀是由刀頭（切削部分）和刀體（夾持部分）組成的（圖5—28）。刀頭用于切削加

（1）基面 通過切削刃選定點的平面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及測量時適工，由刀具材料制造。刀體用于裝夾在機床上，由碳素鋼制造。

車刀的切削部分是由三面（前面、主后面、副

合于安裝或定位的一個平面或軸線，一般說來其方位要垂直于假定的主運動方向。后面）、兩刃（主切削刃、副切削刃）和一尖（刀

刀體（夾持部分）

（2）切削平面 通過切削刃選定點與切削刃相切并垂直于基面的平面。刀頭（切削部分）

（3）正交平面 通過主切削刃選定點并同時垂直于基面和切削平面的平面。尖）組成的。具體如下：

前面

車刀的幾何角度主要有前角γ。、后角α。、主偏角K1、副偏角x和刃傾角入，（圖5—31）。1）前面 刀具上切屑流過的面。

2）主后面 刀具上與工件加工面相對的表面。

已加工表面 副切削刃

待加工表面

切削表面 3）副后面 刀具上與工件已加工面相對的

副后面 表面。

主切削刃

切削表面 4）主切削刃

刀具上前面和主后面的交線，擔

工件

待加工表面 負主要的切削加工。

刀尖 主后面

切削平面 5）副切削刃 刀具上前面和副后面的交線，擔

圖5—28 外圓車刀

基面 90 負部分切削加工。

車刀 6）刀尖 主切削刃和副切削刃的交點，通常是一段圓弧或直線。

刀尖圓弧半徑 正交平面

車刀的結構形式主要有整體式、焊接式和機夾式三種（圖5—29）。

底平面 整體式車刀多用高速工具鋼制造，刃口可磨得較鋒利，多用于小型車床或加工有色金

圖5—30 車刀的靜止參考系

圖5—31 車刀的幾何角度屬。整體式車刀在制造和使用過程中，需要刃磨，以達到所需要的刀具角度，對使用者的刀

具刃磨水平要求較高。

（1）前角y。在正交平面內，測量基面和前面之間的夾角。其作用是使切削刃鋒利，焊接式車刀是將一定形狀的硬質合金刀片，用黃銅、純銅或其他焊料，釬焊在普通結構

但過大的前角會削弱切削刃的強度。前角y。一般為—5°～15°，加工塑性材料時選較大值；加例刀桿上而形成的。由于其結構簡單，抗振性能好，制造方便，使用靈活，所以用得非常

工脆性材料時選較小值。廣泛。

76

后角a。在正交平面內，測量切削平面和主后面之間的夾角。其作用是減小工件

77

工程實通指導書（全工實習）

最生的脂的糕，但過大的后角也會的算切用刃強度，因此后角一般為6—12°，得加

車■ 合金刀頭用碳化硅砂輪（綠色）。

造較大值，粗加工時選較小值。

大面，圖角x，在基面內，測維主切前刃和進給運動方向的美角，主的角減小，形和振動，應選較大的主偏角。車刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等。

翻刃和已加工表面之間的摩擦，以改善加工表面的表面粗糙度。一般副偏角

，為 5°-15°。

（5）刃傾角A，在主切削面內，測量切削刃和基面之間的夾角。其作用是控制切屑的流向，并影響刀頭強度。刃傾角入。一般為—5°～5°。粗加工時選負值，精加工時選正或零值，

圖5—33 車刀的刃磨三、車刀的安裝

a）磨前面 b）磨主后面 c）磨副后面 d）磨刀尖圓弧車刀應正確地裝夾在車床刀架上，這樣才能保證刀具有合理的幾何角度（圖5—32），從

2）刃磨時，人要站在砂輪的側面，雙手要拿穩車刀，用力要均勻，傾斜角度要合適；而提高車削的質量。

裝夾車刀應注意下列事項：

要在砂輪圓周表面中間部位磨，并左右移動。

3）磨高速工具鋼車刀時，刀頭發熱，應放人水中冷卻，以免刀具因溫升過高而軟化。1）車刀的刀尖應與車床主軸軸線等高。裝夾時可根據尾座頂尖的高度來確定刀尖

4）磨硬質合金車刀時，刀頭發熱，可將刀柄置于水中冷卻；切忌將硬質合金刀頭直接高度。

沾水，以免刀頭因急冷而產生裂紋或極大的內應力。2）車刀刀桿應與車床軸線垂直，否則將改變主偏角和副偏角的大小。

5）車刀刃磨后，應加機油并在油石上細磨各刀面，以提高其使用壽命和加工質量。3）車刀刀體懸伸長度一般不超過刀桿厚度的兩倍，否則刀具剛性下降，車削時容易產

生振動。

第四節 車削安全生產規程4）墊刀片要平整，并與刀架對齊。墊刀片一般使用2～3片，太多會降低刀桿與刀架的

接觸剛度。

1）進入車間，穿好工作服、工作鞋，扎好袖口，戴好護眼鏡；女生戴好工作帽，頭發5）車刀裝好后應檢查在工件的加工極限位置時是否產生運動干涉或碰撞。

罩在工作帽內；不準穿拖鞋、涼鞋、高跟鞋；嚴禁戴手套操作。

2）實習學生應在指定車床上進行操作，不得隨意開動其他車床；如果兩人同開一臺車刀尖與工件

床，只能其中一人操作，另外一人在安全區域做準備。軸線不等高

3）設備操作前，應檢查開關、手柄是否在規定位置，潤滑油路是否暢通，防護裝置是否完好。

4）變速、測量、換刀和裝夾工件時必須停機。

5）卡盤上的扳手在松開或夾緊工件后應立即取下，以免開機時飛出傷人。墊刀片放置

不平整

6）機床運轉時，嚴禁用手觸摸機床的旋轉部位。嚴禁隔著車床傳遞物件。

7）車削時的切削速度、背吃刀量和進給量都應選擇適當，不得任意加大。圖5—32 車刀的安裝

8）測量工件時，將變速手柄轉到空檔位置或將急停開關按下以防誤操作而轉動主軸。a）正確 b）錯誤

9）切削時，手、頭部和身體其他部位都不要與工件及刀具靠得太近；人站立位置應偏四、車刀的刃磨

離切屑飛出方向；切屑應用鉤子清除，不得用手拉。

10）轉動刀架時要將床鞍或中滑板移到安全位置，防止刀具和卡盤、工件、尾座相碰。車刀通過刃磨（整體和焊接式車刀）才能保持合理的幾何角度和良好的切削性能。車刀

12）正確使用和愛護量具，經常保持量具清潔，用后及時擦凈并放入盒內。禁止將工11）操作中，發現機床有異常現象時應立即停機，并及時向指導教師匯報。

的刃磨是在砂輪上進行的，主要磨三個刀面和刀尖圓弧（圖5—33）。刃磨時應注意下列事項：

具、刀具和工件放在車床的導軌上。1）刃磨高速工具鋼車刀或硬質合金車刀的刀體部分用氧化鋁砂輪（白色）；刃磨硬質

78

—格按照刀具刃磨安全操作規程。

工程實訓指導書（全工實習）

14）毛坯、半成品和成品應分開堆放、并按次序整齊排列。

第五章

車■ 15）工作位置周圍應經常保持清潔衛生。

16）按工具用途使用工具，不得隨意替用，如不能用扳手代替錘子使用等。17）工件和車刀必須裝夾牢固，卡盤必須裝有保險裝置。

18）工件、毛坯等應放于適當位置，以免從高處落下傷人。

19）注意作業地點清潔衛生，交接班時要交接設備安全狀況記錄。

第五節 車削方法

圖5—35 正確進刻度的方法

a）要求手柄轉至30，但播過頭成40 b）錯誤：直接過至30根據加工工藝的要求，車削可分為粗車、半精車和精車。

c）正確：反轉約一圈后，再轉至所需位置30粗車的目的是從工件上切去大部分的加工余量，使工件接近最后的形狀和尺寸。粗車要

給精車留有合適的余量，而精度和表面質量要求都不高。在生產中，加大背吃刀量a，對提

的夸頭車刀能車外圓、端面和倒角，是一種多用途的車刀。但切削時背向力大，如果是車細高生產率最有利，而對車刀壽命的影響又最小。因此，粗車時優先選用較大的背吃刀量a。；

長工件時，工件容易被頂彎并引起振動，所以常用來車削剛性好的工件。右偏刀能車外圓、其次，適當加大進給量f；最后，確定切削速度t。切削速度v一般采用中等或中等偏低的數

端面和臺階，其背向力較小，不易引起工件的彎曲與振動，但因刀尖角較小，刀尖強度低，值。粗車的切削用量推薦如下：背吃刀量ap＝2～4mm；進給量f＝0.15～0.4mm／r；切削速

散熱條件差，容易磨損。度＊＝50—70m／min（硬質合金車刀車削鋼時），或者v＝40～60m／min（硬質合金車刀車削鑄

鐵時）。在粗車鑄件時，由于工件表面有硬皮，如果背吃刀量ap太小，刀尖容易被硬皮碰壞或磨損。因此，第一刀的背吃刀量應大于硬皮的厚度。

精車的目的是保證零件的尺寸精度和表面粗糙度要求，精車時應選較高的切削速度（■＝100m／min以上）或較低的切削速度（＝6m／min）、較小的進給量（f＝

圖5-36 車外圓 0.05—0.2mm／r）和切削深度（高速精

a）尖刀車外圓 b）45°彎頭刀車外圓 c）右偏刀車外圓車：a，＝0.3—0.5mm。低速光刀：a，＝

0.05—0.1mm），同時合理選用切削液。精車后尺寸精度可達IT7—IT8，表面粗糙

二、車端面和臺階 度Ra值為1.6—3.2μm（精車有色金屬可

達0.4—0.8μm）。一般靠試切才能準確保

f)

端面常作為軸類和盤套類零件在長度方向上尺寸測量、定位的基準。車端面的方法如圖證工件精車的尺寸精度。試切的方法與步

圖5—34 試切的方法與步驟

5-37所示。 驟如圖5—34所示。

2）開車對刀 b）向右退出車刀 c）橫向進給a

d）切削深度1—2mm e）退刀測量

車削時，正確使用橫刀架和小刀架的

1）未到尺寸，再橫向進給ap刻度盤，才能迅速地控制加工尺寸。例如

橫刀架移動的距離可根據刻度盤轉過的格數計算。即刻度盤每轉一格橫刀架移動的距離＝絲紅螺距÷刻度盤格數。例如C6136車床橫刀架絲杠螺距為4mm，橫刀架的刻度盤等分為200格，故刻度盤每轉一格，車刀就進退0.02mm，若切削深度為0.3mm，則模刀架的刻度盤所需轉過的格數就為n＝0.3÷0.02格＝15格。正確進刻度的方法如圖5—35所示。

一、車外圓

車外圓是最常見、最基本的車削方法。車外圓可用圖5—36所示的幾種車刀。其中，

圖5-37 車端面

4）45°彎頭刀車端面 b）右偏刀車端面（由外向中心）c）右偏刀車端面（由中心向外）d）左偏刀車微面45°

08

81

工程實訓指導書（金工實習）

第五章

車■ 右偏刀適用于車削軸類工件和直徑較小的端面。在一般情況下，右偏刀從外緣向中心進

給車端面時，由于是副切削刃擔負主要切削加工，故在切削力作用下，容易產生凹而。為克服這一缺點，可以從中心向外進給，同時也可以在原副切削刃處磨出斷屑槽，以此作為主切

同的是用擴孔鉆，而不是用結實，擴禮的余量與孔花大小有關，一般為以給在相似，所不削刃進行車削。左偏刀適用于車左臺階和端面。由于是主切削刃切削，故切削順利，加工質

位孔是用餃刀做擴孔或半精變孔后的精加工，其方法與在車床上結孔相似，依制余量為

1-0-10

量好。

車臺階實際上是車外圓和端面的組合加工。軸上臺階高度在5mm以下的小臺階可在車

貼孔、擴扎及較孔是在車床上加工直徑較小、精度較高、表面粗糙度值較小孔的主要方法。軸線。軸上臺階高度在5mm以上的大臺階可分層進行切削（圖5—39）。

外圓時同時車出（圖5—38）。裝夾刀具時用直角尺對刀，以保證車刀的主切削刃垂直于工作

2．鏜孔

2．孔是利用管刀對工件上鑄出、銀出或鉆出的孔做進一步的加工。圖543所示為車床孔加工。在車床上管孔，工件旋轉做主運動，像刀在刀架帶動下作進給運動，不為車來楓孔內切削，尺寸不能大，導致鋒刀桿比較細，剛性差，因此加工時普吃刀能和進經刀實進

得較小，進給次數多，生產率不高。像削的通用性很強，應用廣泛。精鋒后孔的精度而這偏刀主切削刃和工件軸線約成

在末次縱向進給后，橫

1T7—IT8，表面粗糙度Ra值為1.6～3.2μm。主切削刃

90．分多次縱向進給

向退刀，車出90°臺階

算孔深度的控制可采用在刀桿上做記號的方法（圖5—44）。孔深度的測量可以用游標卡(q

a)

圖5—39 車大臺階

尺或深度尺。 圖5—38 車小臺階

臺階長度可用鋼直尺和內卡鉗（圖5—40）或用深度卡尺測量（圖5—41）。

刻線記號 圖5—43 車床鏡孔

圖5—44 測量孔深a）鏜通孔 b）鏜臺階孔 c）鏜不通孔

圖5—40 鋼直尺和內卡鉗確定臺階長度

圖5—41 深度卡尺確定臺階長度

四、車錐面 三、車床上孔的加工

錐面可看成是內、外圓的一種特殊形式，具有配合緊密、拆卸方便、對中性好的特點，車床上孔的加工是指回轉體工件中間孔的加工。對非回轉體上的孔可利用單動卡盤或花

廣泛應用于需經常拆卸的配合件上。車錐面的方法主要有寬刀法、刀架轉位法、偏移尾座法盤裝夾在車床上加工，但更多的是在鉆

和靠模法。 床和鏜床上進行加工。

1．鉆孔、擴孔和鉸孔

1．寬刀法 在車床上鉆孔時，工件的回轉運動

寬刀法就是利用主切削刃橫向直接車錐面，如圖5—45所示。此時，切削刃的長度要略為主運動，尾座上的套筒推動鉆頭所做

長于圓錐素線長度，切削刃與工件回轉中心線成半錐角儀。這種加工方法方便、迅速，能加的縱向移動為進給運動（圖5—42）。鉆

工任意角度的內、外圓錐。車床上倒角實際就是寬刀法車錐面。此種方法加工的錐面很短，孔前應先車端面、用中心鉆鉆中心孔，

而且要求切削加工系統有較高的剛性，適用于批量生產。圖5—42 車床上鉆孔

以防鉆頭偏斜；鉆孔時需加切削液，鉆

2．刀架轉位法 深孔時應經常退出，以利于排屑和冷卻鉆頭。鉆孔一般用于孔的粗加工，加工精度可達

車床中拖板上的轉盤可以轉動任意角度，松開上面的緊固螺釘，使小拖板轉過半錐角IT11—IT12，表面粗糙度Ra值為12.5～50μm。

a，如圖5—46所示，將螺釘擰緊后，轉動小拖板手柄，沿斜向進給，便可以車錐面。這種方

法操作簡單方便，能保證一定的加工精度，能加工各種錐度的內、外維面，應用廣泛。但受82

83

工程實洲指導書（金工實習）

小接紙行程的照制，不能車太長的維面。而且，小拖板只能手動進給，錐面的表面粗糙度有大。刀架轉位法在單件、小批生產中用得較多。

1．雙向手動法

車酮 雙向手動法是指用雙手同時搖動中拖板和小

拖板的手柄，使刀尖的運動軌跡與所需成形面的形線相符，加工出所需的成形面（圖5—49）。該方法簡單易行，但對操作技能要求高，且生產率低，放適用于加工單件小批、精度要求不高的成形面。2．成形車刀法

切削刃形狀與工件表面形狀一致的車刀稱為成形車刀。用成形車刀切削時，只要做橫向進給就可以車出工件上的成形表面，如圖5—50所示。用成形車刀車成形面，工件的形狀精度取決于刀

圖5—49 雙向手動法車成形面圖5—45 寬刀法車惟面

圖5—46 刀架轉位法車錐面

具的精度，加工效率高，但由于力具切前刃長，加工時的切削力大，加工系統容易產生變形3．偏移尾座法

和振動，要求機床有較高的剛度和切削功率。成形車刀制造成本離，且不容易刃爵。因此，偏移尾座法是指將尾座頂尖偏移距離s，使工件回轉軸線與主軸軸線成半錐角α。利用

成形車刀法適用于成批、大量生產。車刀的縱向進給，加工出所需錐面（圖5—47）。

3．靠模法

靠模法車成形面如圖5—51所示。該方法加工質量好、生產率高，但靠模的制造成本高，尾座的偏移量為：s＝Lsina或s＝Ltana＝L（D-d）／2l（α較小）

故適用于大批量加工成形面。該方法可自動進給，能車出較長的錐面，且加工質量好。但因受尾座偏移量的限制，只

能加工半錐角α＜8°的錐面，且不能車錐孔。偏移尾座法適用于成批加工錐面。4．靠模法

靠模法是利用滑塊沿固定在床身上的錐度靠模板內的移動來控制車刀的運動軌跡，從而加工出所需錐面（圖5—48）。該方法適用于批量加工精度要求高、a＜12°的長錐面和錐孔。

連接板

銷釘 滑塊 ■模板

底座 106

圖5—50 成形車刀法車成形面

圖5—51 靠模法車成形面1—車刀 2—成形面 3—拉桿

4-靠模 5-滾柱 4．數控加工法

25~30° 數控加工法是目前加工成形面的主要方法，可

14

A-A 圖5—47 偏移尾座法車錐面

加工任意要求的成形面，且加工質量好、生產率高。圖5—48 靠模法車錐面

五、車成形面

六、切槽和切斷

回轉體表面常有退刀槽、砂輪越程槽等溝車床上可以車削各種以曲線為母線旋轉而形成的回轉體成形面。車成形面的方法主要有

槽，車出這些溝槽的方法稱為車槽。切斷是在車床上將坯料或工件從夾持端分離出來的車削方法。

主切削刃 雙向手動法、成形車刀法、靠模法和數控加工法。

84

副切削刃 切槽使用切槽刀（圖5—52）。切5mm以下的

圖5-52 切槽刀

420

工程實派指導書（金工實習）

第五章

車■ 窄槽時，可用主切削刃與精寬相等的切槽刀一次初出；切寬槽時需分幾次橫向進給

（圖5． 53）。最后一次精車的順序如圖5—53c所示。

交換 齒輪

圖5—56 車螺紋的傳動路線

在率（圖5.57）。例如米制普通螺紋車刀的6，＝60°，前角y＝0，租車或車精被切螺紋的牙螺紋時，車刀可有5°—15°的前角，以利于切削。

安裝車刀時，車刀的刀尖必須對準工件的中心，同時必須用螺紋樣板對刀，如圖5—圖5-53 切寬槽

a）第一次橫向進給 b）第二次橫向進給 e）末次橫向進給后，再以縱向進給精車槽底切寬槽

58所示。否則，螺紋會出現牙型偏差和倒牙等誤差。在加工螺紋過程中，若因了如圖5，切斷所用的切斷刀與切槽刀極為相似，只是刀頭更加窄長，剛性更差。由于刀具要切至

實修磨或更換刀具，使刀具經過二次裝夾，這時工件螺紋與車刀的相對位置發是損壞，工件中心，呈半封閉切削，排屑困難，容易將刀具折斷。因

做必須重新用樣板對刀，并且利用小滑板使車刀刀尖準確落在后來的螺紋槽內，才面此，裝夾工件時應盡量將切斷處靠近卡盤，以增加工件剛性。

續加工。 如圖5—54所示。用手動進給時一定要均勻，即將切斷時，需

0-%1 放慢進給速度，以免刀頭折斷。

七、車螺紋

螺紋的種類很多，按制別分為米制螺紋和寸制螺紋；按牙型分為普通螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋等（圖5—55）。其中單

圖5-54 切斷 線、右旋、米制螺紋應用最廣泛。

圖5—57 螺紋車刀

圖5—58 樣板對刀螺紋的加工方法很多，主要有車削、銑削、玫螺紋和套螺紋、搓螺紋與滾螺紋、磨削及

車螺紋時，根據螺距，查找車床銘牌，選定進給箱手柄位置或更換齒輪，脫開光杠，嚙研磨等，但車螺紋最常見。

合絲杠，并選較低的主軸轉速，以使切削順利并有足夠的退刀時間。為使刀具移動平穩、均勻，還需調整橫溜板導軌間隙和小刀架絲杠與螺母的間隙。工件必須裝夾牢固。

這書

車螺紋的方法如圖5—59所示。螺紋可用螺紋環規或螺紋塞規檢驗（圖5—60）。為避免亂b)

牙，車螺紋應始終保持主軸至刀架的傳動系統不變、車刀在刀架上的位置保持不變、工件與圖5—55 螺紋的類型

主軸的相對位置保持不變，否則需重新對刀。a）普通螺紋 b）矩形螺紋 c）梯形螺紋

八、滾花 車螺紋時，必須保證螺紋的中徑、牙型角和螺距。為獲得準確的螺距，必須由絲杠帶動

各種工具和機件的手握部分，為便于握持和增加美觀，常常在表面上滾出各種不同的花刀架進給，使工件每轉動一周，刀具移動的距離等于螺紋的導程（單線螺紋導程為螺距）。

這，如百分表套管、絲杠扳手及螺紋量規等。這些花紋一般是在車床上用滾花刀滾壓而成車螺紋的傳動路線（由主軸至絲杠）如圖5—56所示。改變進給箱手柄的位置或更換交換齒

的，如圖5—61所示。輪，就可改變絲杠的轉速，從而車出不同螺距的螺紋。

車螺紋使用螺紋車刀，一般用高速工具鋼或硬質合金制造，可加工各種形狀、尺寸精度

滾花花紋有直紋和網紋兩種，滾花刀也分直紋滾花刀和網紋滾花刀。滾花屬于擠壓加的內外螺紋，特別適合加工大尺寸螺紋。螺紋牙型的精度取決于螺紋車刀刃磨后的形狀及其

I，因此其背向力很大，在加工時主軸轉速要低些，還需要提供充足的切削液，以免損壞滾86

花刀和防止滾花產生的細屑堵塞滾花刀紋路而產生亂紋。

87

工程實訓指導書（全工實習）

第五章 表5—1 車削工藝實例

車輛 加工內容

■工順序

下料：圓鋼ф18mmx63mm

加工■■

使用工具、具

■床 夾緊18mm

毛坯外圓，車右 2

端面

■面車刀 快速

依次車ф16mm．ф12mm、φ9mm、 f

退出

開機切削

進給

φ5mm至尺寸，并在右端面處倒

外■車刀 開反機退回

3

角，最后在圓弧的起始位置劃線

■弧車刀

■標卡R 圖5—59 車螺紋的方法

a）開機，使車刀與工件輕微接觸，記下刻度盤誤數，向左退出車刀 b）合上對開螺母，在工件表面上車出一條螺旋線，橫向退刀，體機 c）開反車使車刀退到工件右端，停機，用鋼直尺檢查螺距

從劃線位置開始加工圓弧是否正確 d）利用刻度調整a，開機切削 e）車刀將至行程終了時，應做好退刀

■弧車刀 停機準備，先快速退出車刀，然后停機，開反車退回刀架 1）再次橫向進給，繼續切削

滾花網紋

滾花刀 螺紋環規

切斷萬 圖5—60 螺紋檢驗

切斷長39mm，然后反向裝夾，車

端面車刀 圖5-61 滾花

端面至長度為38mm，并加工倒角

外圓車刀 九、零件車削工藝實例

游標卡尺 38土0.1

下面以圖5—62所示的滾花銷釘為例介紹車削工藝過程，見表5—1。

7

檢驗

按圖樣要求檢驗

游標卡尺 復習思考題

1．車削的運動特點和加工特點是什么？

2．車床主要由哪幾部分組成？各部分有何作用？

3．車床上安裝工件的方法有哪些？各用于哪些類型和要求的零件？

4．為什么車削軸類零件時常用雙頂尖裝夾？工件上的中心孔如何加工？38-0.1

滾花銷釘

5．轉塔車床、立式車床與臥式車床相比，其結構有何不同？主要用于什么場合？圖5-62

6．車刀的主要幾何角度有哪些？它們對刀具切削性能的影響是什么？

00

工程實訓指導書（金工實習）

7．如何正確安裝車刀？

8．租車和精車的加工要求是什么？切削用量的選擇有何不同？10．為什么車削時一般先要車端面？為什么鉆孔前也要先車端面？

D

第六章 9．試切的目的是什么？結合實際操作說明試切步驟。

11．在車床上加工錐面的方法有哪幾種？其特點是什么？

銑

削 12．車成形面有哪幾種方法？單件小批生產常用哪種方法？

13．切斷刀與切槽刀的形狀有何異同？

14．試述車螺紋的操作步驟。怎樣防止亂牙？

第一節 概

述 15．滾花時的切削速度為什么要低些？

統削是在銑床上利用銑刀的旋轉運動（即主運動）和工件的直線移動來完成對零件加工的一種切削加工方法，是一種高效率的加工方法。

銑削時，銑刀的高速旋轉運動為主運動，工件的低速移動為進給運動。鐵削用量由統削速度v。（m／s）、進給量f、f或t（mm／r、

mm／z或mm／min）、銑削深度ap（mm）和 銑削寬度a。（mm）四個要素組成，如圖

圓柱形銑刀

面鐵萬 6—1所示。銑削速度是指銑刀最大直徑處的

線速度；進給量是指工件在進給方向上相

工件 對銑刀的位移量，因銑刀屬多刃刀具，在

a) 計算時有每轉進給量、每齒進給量和進給

速度三種度量方法；銑削深度是指垂直于

圖6—1 銑削及銑削用量

已加工表面測量出的被切削層尺寸；銑削寬度是指垂直于進給方向測量出的已加工表面的寬度。

銑削的范圍較廣，可加工平面（水平面、垂直面、斜面）、臺階面、溝槽（直槽、T形

槽、V形槽、燕尾槽）和成形面（齒輪、螺旋槽、凸輪等）等（圖6—2），是平面加工的主、有名

要方法。其加工精度可達IT8～IT9，表面粗糙度Ra值為1.6～6.3μm。客

圖6—2 銑削的主要加工范圍1鋼

由生

a）銑平面 b）切斷 c）銑齒輪 d）銑成形面 e）鐵螺旋槽 f）銑圓弧槽市工

類

發發日期

第二節 銑

床 不同

國籍

銑床在現代機械制造中，約占金屬切削機床總數的25％。銑床的種類和規格很多，主要有臥90

91

工程實灌指導書（金工實習）

式苗體，立式鏡球、龍門技床、工具統床和數控統床等，其中萬能升降臺床應用最廣。

第大章 一、銑床的型號

性別 5．工作臺

銳床型號的具體含義如下：

5．作臺用來安裝工件和夾具，由縱向工作臺、橫測板和轉臺組成。

統是分開的，分別由單獨的電機驅動，此外，換床的操縱系統較為完善，多有移方的傳動系重大改進順序號，用A、B、C表示

主參數（工作臺面寬度300mm）

面內扳轉一定的角度（±45°），便于銑螺旋槽。系代號（萬能升降臺銑床）

組代號（落地、臥式銑床組）

三、銑床附件及工件的裝夾通用特性代號（萬能型）

類代號（銑床類）

（一）銑床附件

銑床的主要附件有分度頭、萬能銑頭、回轉工作臺和平口虎鉗等，用于安裝工件和完成二、銑床的組成

銑削。

1．分度頭 萬能升降臺銑床的主要組成如圖6—3所示。

分度頭是用來進行分度的裝置，能對工件在圓周、水平、垂直和傾斜方向上進行等分和

不等分。它主要由底座、轉動體、主軸、分度盤、期形夾及頂尖組成（圖6—4）。工作時，主軸

橫梁 刀桿 吊架

底座上的兩個導向定位鍵與工作臺的T形槽相配合，并用螺栓將其緊固在工作臺上；主輸

裝在轉動體內隨轉動體在垂直平面可轉至任意位置；主軸前端錐孔內可安裝項尖，用來與尾縱向工作臺

座頂尖一起支承工件；主軸前端的外螺紋和光軸頸可安裝卡盤裝夾工件。主軸變速機構

分度頭等分工件的原理如圖6—5所示。主軸上固定有40齒的蝸輪，與蝸輪相嚙合的是轉臺

橫向工作臺

單頭蝸桿，它與手柄固定在同一根軸上。因此，手柄旋轉40周，主軸才帶動工件轉1周。

如果要把工件分成z等分，每等分就要工件轉過1／：周，而手柄的轉數n為

1 40 床身

n=40x-= :

: 升降臺

緊固主

軸手柄 圖6—3 萬能升降臺銑床

1．床身

蝸桿脫

制度盤 床身用來支承和固定銑床的所有部件。床身呈箱形，內部裝有主軸、變速機構、潤滑及

主軸

1：40蝸桿傳動 傳動系統，前壁有燕尾形垂直導軌，供升降臺上下移動；頂部有水平導軌，供橫梁前后

移動。 2．橫梁

交換齒輪軸 橫梁用來支承刀桿、增加刀桿剛度。橫梁伸出的長度可根據刀桿的長度調整。

3．主軸

分度盤

定位銷 主軸是空心的，前端有錐孔，用來安裝刀桿或刀具，并帶動銑刀旋轉。

4．升降臺 做垂直進給。

圖6-4 分度頭

1：1螺旋齒輪傳動 降臺可使整個工作臺沿床身垂直導軌上下移動，用以調整工作臺面到銑刀的距離，并

1—底座 2—轉動體 3—主軸92

圖6—5 分度頭等分工件的原理4—頂尖 5—分度盤 6—扇形夾

93

工程實洲指導書（金工實習）

數的轉數品的分變是來的定的，分須在的機的上，有許多代最不的的圈。例如國產FW250型分度頭備有兩塊分度盤，其各圈孔數如下：

鐵別

第六章 第一塊正面：24、25、28、30、34、37。反面：

38、39、4 1、42、43

2．龍門銑床

2.1鐵床（圖6—9）有單軸、雙軸等多種形式，可以同時用多個統刀對工件的多個表面第二塊正面：46、47、49、51、53、54。反面：57、58、59、62、66。

例：銑齒數為30的齒輪，分度手柄的轉數n為

進行加工，故生產率高，主要用于加工批量較大的大型工件或面多個統刀40 4010

=-=1

:30 30

將新中的定位銷插入帶有孔數為3的倍數（如30）的分度盤圓周上，當手棲轉這周后再在30個孔中過10個孔的間距，即可得所需等分。

工作臺

主軸 為確保手柄轉過的孔距數可靠，可使分度盤上的扇形夾的夾角等于所需的孔距數，

分度就可以準確無誤了。2．萬能銑頭

方能銑頭可以擴大萬能升降臺銑床的加工范圍，完成立式升降臺銑床的工作。使用時間下萬能升降臺銑床橫梁、刀桿，裝上萬能銑頭，根據加工需要其主軸在空間可以轉成任意方向。萬能銑頭如圖6—6所示。

3．回轉工作臺

利用回轉工作臺（圖6—7）可以方便地銑削圓弧表面、圓弧槽以及需要分度的工件。

圖6-8

立式升降臺銑床

圖6-9 龍門銑床 3．滾齒機

滾齒機（圖6—10）是應用最廣泛的齒輪加工機床，主要用于加工直、斜齒圓柱齒輪和蝸輪。

4．插齒機

插齒機（圖6—11）主要用于加工內、外嚙合的圓柱齒輪，尤其適用于在滾齒機上不能加工的多聯齒輪、內齒輪和齒條，但插齒機不能加工蝸輪。

圖6-6 萬能銑頭 （二）工件裝夾

圖6—7 回轉工作臺

銑床上常用的工件裝夾方法有平口虎鉗裝夾、壓板螺栓裝夾和分度頭裝夾。當零件工件。

的生產批量較大時，為保證加工質量、提高生產率，常用各種專用夾具或組合夾具裝夾四、其他銑床

1．立式升降臺銑床

立式升降臺銑床（圖6—8）與萬能升降臺銑床的主要區別是主軸與工作臺面垂直，為適應銑削斜面的需要，有時還可將主軸相對于工作臺面偏轉一定的角度。

點，故應用很廣。

立式升降臺銑床具有剛性好、操作簡便，且便于裝夾硬質合金面銑刀進行高速銑削的特

?

圖6-11 插齒機 94

圖6-10 滾齒機

95

工程實洲指導書（金工實習）

第三節 銑 刀

富大章 2．帶柄銑刀

國籍 （1）立銑刀

立銑刀用手加工溝槽、小平面和臺階面等，用在立式升降臺鐵床上，有被力是一種多刃刀具，刀齒分布在圓柱面成端面上，常用徒刀的刀齒材樣主要有面。

直柄和錐柄兩種，如圖6—12b所示。

（2）鍵槽錢刀 鍵槽銑刀專門用于加工封閉式鍵糖，如圖6—120所示。具鋼和硬質合金兩種。

一、銑刀的種類及用途

（3）T形槽、燕尾槽銑刀

T形槽、燕尾槽銑刀專門用于加工T形槽和燕尾槽，如圖6—12d、e所示。

根據安裝方法的不同，銑刀分為帶孔錢刀和帶樹錢刀兩大類（圖6—12）。帶孔鐵刀生用

（4）謹齒銑刀 鑲齒銳刀主要用于高速銑制平面，一般在鋼材制造的刀盤上壤有多片于萬能升降臺銑床上；帶柄銑刀多用于立式升降臺銑床上。

硬質合金刀齒，如圖6—12a所示。二、銑刀的安裝 1．帶孔銑刀的安裝

帶孔銑刀中的圓柱形鏡刀、圓盤形鏡刀，多采用長刀桿安裝，如圖6—13所示。刀桿一始為維體，裝入機床主軸維孔中，由拉桿拉緊。主軸旋轉運動通過主軸前確的的剛度，應使銑刀盡可能靠近主軸或吊架。擰緊刀桿的壓緊螺母時，須先上吊架（提在刀桿受力變形。

00 1)

m)

圖6—13 圓盤形銑刀的安裝圖6—12 銑刀的種類

1—拉桿 2—主軸 3—端面鍵 4—套筒 5—鐵刀 6—刀桿 7—壓緊螺母 8—吊架a）硬質合金鑲齒銑刀 b）立錢刀 c）鍵槽使刀 d）T形槽選刀 e）燕尾槽銑刀 f）圓柱形銑刀

g）三面刃快刀 b）鋸片銑刀 i）模數鐵刀 j）單角銑刀 k）雙角銑刀 1）凸半圓鏡刀 m）凹半圓侁刀

帶孔銑刀中的面銑刀，多采用短刀桿安裝（圖6—14）。1．帶孔銑刀

（1）圓柱形銑刀 圓柱形銑刀主要用于銑削平面。為使切削平穩，通常圓柱形銑刀做成螺旋齒，如圖6—12f所示。

2）三面刃銑刀 三面刃銑刀主要用于加工不同寬度的直角溝槽及小平面、臺階面等，如圖6—12g所示。

（3）鋸片銑刀 鋸片銑刀用于切斷和加工一些較窄的溝槽，如圖6—12h所示。

墊套 （4）模數銑刀

模數銑刀用于銑削齒形和齒槽，如圖6—12i所示。

角度銑刀用于加工各種角度的溝槽及斜面等，有單角和雙角之分，如（5）角度銑刀

螺釘

銑刀 圖6—12j、k所示。

（6）成形銑刀

圖6—14 面銑刀的安裝成形銑刀用于加工與切削刃形狀相對應的成形面，如圖6—121、m所示。

2．帶柄銑刀的安裝 96

直柄銑刀一般直徑不大，可直接安裝在主軸錐孔內的彈簧夾頭中，如圖6—15a所示。錐

97 ?

工程實訓指導書（金工實習）

生解條，當按及維精尺寸和臨成與提床主指準孔相有時，就可值，

有構米進行。成批生產市，一般用組合鐵刀在萬能開降合床上預時鐵用多個的面，如緊，如圖6—15c所示。

■大■ 圖6-17c所示。

彈簧夾頭 螺母

過渡錐套

b) 彈性套

圖6—17 先臺階面a)

a）用三面刃侁刀 b）用立銑刀 c）用組合銑刀圖6—15 帶柄銑刀的安裝

三、銑斜面 第四節

銑斜面采用的方法如圖6—18所示。銑削方法

使用斜墊鐵銑斜面的方法適用于大批量的平面加工。改變斜墊鐵的角度，就可以加工不

同的斜面。利用分度頭銑斜面的方法適用于在一些圓柱形或特殊形狀的零件上加工斜面。利銑床可以加工各種平面（水平面、垂直面、斜面）、溝槽（鍵槽、直槽、角度槽、V形

轉萬能銑頭銑斜面也是常用的加工方法。

用角度銑刀銑斜面的方法適用于在立式升降臺銑床或萬能升降臺銑床上加工較小的斜面。旋槽、圓形槽、T形槽、燕尾槽、螺旋槽等）和齒輪等成形面，還可以進行切斷和孔加工。

一、銑平面

銑削較大的平面多采用鑲硬質合金刀片的面銑刀在立式升降臺銑床或萬能升降臺銑床上進行（圖6—16），生產率高，加工表面質量好。

斜墊鐵

b)

圖6-18 銑斜面

a）用斜墊鐵銑斜面 b）用分度頭統斜面 c）用萬能銑頭銑斜面 d）用角度恢頭鐵斜面圖6-16 銑平面

四、銑溝槽 a）立銑 b）臥銑

銑床能加工溝槽的種類很多，根據溝槽的形狀，選用相應的溝槽銑刀來完成加工。加工表面質量好。

1．銑鍵槽 銑削較小的平面多采用螺旋齒的圓柱形銑刀在萬能升降臺銑床上進行，切削過程平穩，

銑開口式鍵槽，一般采用三面刃銑刀在萬能升降臺銑床上進行（圖6—19）。二、銑臺階面

單件銑封閉式鍵槽，一般在立式升降臺銑床上進行。當批量較大時，常在鍵槽銑床上加

工。用鍵槽銑刀銑鍵槽時，應在縱向行程終了時，進行垂直進給，然后反向走刀，如此反復98

多次直到完成進給；用立銑刀銑鍵槽，需預先在槽的一端鉆一個落刀孔，才能進行進給，如銑臺階面多采用三面刃銑刀（圖6—17a），或大直徑的立銑刀（圖6—17b），在立式升降

圖6-20所示。

99

工程實訓指導書（金工實習）

第六章

國籍 六、齒形的加工

圖6-19

銑開口式鍵槽

由形加工按加工原理的不同分為成形法和展成法。

提齒輪屬于成形法，是用與被加工齒輪支需相符的一定模數的盤塊或指續刀（模數2．鐵了種和括尾常之簡，應先統出寬度合適的直糟，然后用相應的T形槽受力要

的提和齒條，具有成本低、加工精度低的特點，適用于單件小批量加工精酸性指輪及的第一個傳算后，刀具退出分度，再鑲續統下一個出瘤，在款續刀適用于的轉須會之間，裝

槽銑刀銑削，如圖6—21所示。

齒形。

滾齒和插齒均屬于展成法加工齒輪。

液齒是用齒輪滾刀在滾齒機上加工齒輪齒形的，其加工原理相當于一對螺旋黃輪的電合，如圖6—24所示。與銑齒相比，濃齒加工精度高、生產率高，精度可達輪的需

面表面粗糙度Ra值為3.2—6.3μm。液齒可加工外嘴合的直齒、斜齒圓柱齒輪及編輪，b)

能加工內齒輪和相距太近的多聯齒輪。

插齒是用插齒刀在插齒機上加工齒輪齒形的，其加工原理相當于一對齒輪的嗜合，如圖圖6—20 銑封閉式鍵槽

6.25所示。與滾齒相比，插齒加工精度高、表面質量好，精度可達17—178級，齒面表面）鍵精銑刀 b）立銑刀

圖6—21 銑T形槽

粗糙度Ra值可達1.6μm。插齒可加工直齒圓柱齒輪，尤其適用于滾齒不能加工的內齒輪和a）銑直角槽 b）銑T形槽 c）例角

3．銑螺旋槽

多聯齒輪。 銑螺旋槽常在萬能升降臺銑床上利用分度頭來進行（圖6—22）。銑削時，工件隨工作臺

后角 福齒刀

徑向進給 做縱向運動，同時又被分度頭帶動做旋轉運動。通過工作臺的縱向絲杠與分度頭之間的交換

齒坯

■還 齒輪搭配來保證工件轉動一周，工作臺縱向移動的距離等于工件螺旋槽的一個導程。

用成形銑刀在萬能升降臺銑床上銑螺旋槽時，應將工作臺旋轉一個工件的螺旋角，以保

前角 證螺旋槽的法向截面形狀和成形銑刀的端面形狀一致。加工左螺旋槽時，工作臺應順時針

切削運動 轉；加工右螺旋槽時，工作臺應逆時針轉。

五、銑成形面

讓刀運動

圖6-25 插齒 銑成形面多采用成形銑刀在萬能升降臺銑床上進行，如圖6—23所示。成形銑刀在銑削

圖6-24 滾齒 中應用較廣，生產率高，適用于成批加工尺寸較小的成形面。

七、銑削運動及銑削用量1．銑削運動

常見的銑削方式如圖6—26所示，分析得出無論是哪一種銑削方式，要完成整個加工的過程應具備以下運動條件。

1）銑刀的高速旋轉運動（即主運動）。

2）工件緩慢的直線運動（即進給運動）。圖6—22 銑螺旋槽

2．銑削用量 100

圖6—23 銑成形面

統削用量由銑削速度v。（m／s）、進給量f、f，或t（mm／r、mm／z或mm／min）、銑削深

101

工程實洲指導書（全工實習）

■刀

重興 5．加工齒數為27的齒輪，如何分度？

5．簡述圓柱形銑刀、面銑刀及立銑刀的安裝方法。

性別 7．銑斜面時常用的方法有哪幾種？

8．若要銑T形槽，如何加工？請畫出加工步驟圖。9．加工軸上封閉槽，常選用何種銑床和刀具？10．簡述滾齒和插齒的應用范圍。

良 0

圖6—26 常見的侁削方式

2）銑平面 b）鐵平面 c）鐵方形槽 d）銑半圓槽

e）鐵不對稱V形槽 f）銑T形槽 g）銑溝槽度a。（mm）和銑削寬度a。（mm）四要素組成。

( （1）銑削速度v。銑削速度指銑刀旋轉時的切削速度，可由下式計算

m 0001/up#=

式中 d—銑刀直徑（mm）；n-銑刀轉速（r／min）。

（2）進給量f 進給量指工件相對銑刀移動的距離。

（3）銑削深度a，銑削深度指平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸。

U1

效型 （4）銑削寬度a。銑削寬度指垂直于銑刀軸線并垂直于進給方向度量的切削層尺寸。

復習思考題

1．銑削時的主運動和進給運動是什么？銑削用量四要素是什么？其單位如何表示？2．銑削的主要加工范圍是什么？各用什么刀具？

強領質 3．X6132萬能升降臺銑床主要由哪幾部分組成？各部分的主要作用是什么？

證號 4．銑床的常用附件有哪些？其主要作用是什么？

103 102

■B665

第七章

第七章

或速 0

B

65 刨

削

主參數（最大■長度650mmm）票代號（車頭銀床型）

組代號（車頭銀醫■）

類代號（■床類） 第一節 概

述

二、刨床的組成

牛頭創床主要由床身、滑枕、刀架、工作臺及傳動機構等組成，如圖7—3所示。1．床身

直線在閱為主運動，工件的同歌移動為進給運動。創削用量由切削速度。（m／）、進

床身用來支承創床的各部件，床身內部裝有傳動機構。其頂面的燕尾形導軌供潛枚做往復運動用，垂直面導軌供工作臺升降用。

：進給量是指刨刀在一次往復后，工件沿進給方向移動的距離；切削深度是指刨刀切人

滑枕主要用來帶動刨刀沿床身水平導軌做往復直線運動，其前端有刀架。2．滑枕

件的深度。

3．刀架

刀架用來夾持刨刀，實現創刀上下運動及斜向進給，其滑板上裝有可偏轉的刀座。拾刀持加工表面

過渡表面

板可以繞刀座的A軸順時針抬起，供返程時將刨刀抬離加工表面，以減少刨刀與工件間的已加工表面

摩擦，如圖7—4所示。

滑枕 刀架

床身

搖臂機構 圖7—1 牛頭刨床刨削用量

變速機構

制度盤 滑板

如圖7—2所示，刨削主要用來加工平面（圖7—2a—c）、溝槽（圖7—2e、f）和直線型成形面（圖7—2d、g），加工精度可達IT8～IT9，表面粗糙度Ra值為1.6～6.3μm。

刀座

轉盤 拾刀板

0日

刀夾 c)

橫梁

進給機構 c)

(J 圖7—2 刨削的主要加工范圍

圖7-3 牛頭刨床

圖7-4 刀架 a）刨水平面 b）刨垂直面 c）制臺階面 d）刨斜面 e）刨T形槽 f）刨直槽 g）刨曲面

4．工作臺 第二節 刨

床

工作臺用來裝夾工件。它可隨橫梁沿床身的垂直面導軌做上下調整，并可沿橫梁做水平一、刨床的型號

方向移動或間歇進給運動。B6065刨床型號的具體含義如下：

三、牛頭刨床的傳動系統及結構的調整104

105 牛頭刨床B6065的傳動系統如圖7—5所示，其中包括下述機構：

工程實洲指導書（金工實習）

1．搖臂機構（曲柄搖桿機構）

第七章

■■ 的級行31，按動解統32個同的絲在3轉一個角度，實是工作的的售理的：

23前后擺動，實現滑枕的往復直線運動。

■削時，

規須的進給量大小的調整，改變輪是34的缺口方向，并使最示按不要過的情的兩塊21，改變其在搖臂齒輪端面上的偏心位置，從而改變滑枕2的行程。

現反向進給。 3．變速機構

再組滑動齒輪，使軸有3x2＝6種轉速傳給搖帶齒輪20，使帶軟行程速度相上分別裝有不同的刨削要求。

四、工件的安裝 偏心滑塊

1．平口虎鉗安裝 曲柄銷

如圖7—8、圖7—9所示，平口虎鉗是牛頭刨床常用的一種通用夾具，一般用于小型工件裝夾，安裝時要用劃針盤找正工件。

變速機構

支承 搖臂機構

圖7—8 在平口虎鉗中安裝工件

圖7—9 槽鋼的安裝圖7—5牛頭刨床的傳動系統

圖7—6 調整滑枕行程

2．壓板、螺栓安裝 滑枕行程確定后，還需確定滑枕的起始位置。調節方法是松開圖7—5中鎖緊手柄4，用

如圖7—10所示，當工件較大或外形不規則時，需要用壓板、壓緊螺栓、墊鐵把工件安曲柄搖手轉動軸3，通過一對錐齒輪26、27轉動螺桿29，改變螺母28在螺桿29的位置，

裝在工作臺上進行加工，裝夾之前要對工件進行找正。2．進給機構（棘輪機構）

工件 從而改變滑枕2的起始位置。

固定撐板 進給機構的作用是使工作臺在水平方向做自動間歇進給。其原理是：圖7—7中的齒輪25

壓緊螺栓 壓板

與圖7.5中搖臂齒輪20同軸旋轉，齒輪25帶動齒輪24轉動，使固定于偏心槽內的連桿30

墊鐵

工作臺

工作臺

b) 工件

工件

角鐵 壓板

C形鐵 30

墊鐵

V形鐵

工作臺 106

工作臺

圖7—10 工作臺上裝夾工件

107 圖7—7 牛頭刨床的進給機構

工程實洲指導書（金工實習）

覓海）

正■ 五、其他刨床

床身 除了牛頭刨床外，刨削類機床還有龍門刨床、插床和拉床等。

門解為龍門圖床，主要用于加工大型工件上率長的平面，大平的或的。，

護選關頭 時國間，是刀架（刀具）的間歇移動來創削工件。龍門創床剛性好、功率大、操作方

加工精度和生產率比牛頭刨床高。

底座 有裝在截梁上的兩個垂直刀架做橫向進給，以創水平面；安裝在立柱上的兩個側刀來

圖7—12 B5020插床

圖7—13 臥式內拉床垂直進給，以創垂直面。各個刀架均可扳轉一定的角度以刨斜面。橫梁可沿立柱導軌升的

以適應不同高度的工件。2．插床

第三節

刨刀及安裝 插床（圖7—12）的結構原理與牛頭刨床類似，只是在結構形式上略有差別。插床的主

運動是滑枕垂直方向上的往復直線運動；進給運動是工作臺（工件）的縱向、橫向或回轉

一、常見刨刀 間歇轉動或移動。工作臺可進行圓周分度。插削斜面時，可將滑枕傾斜一定角度，且可在小

刨刀的結構和幾何角度與車刀相似，由于刨刀工作時不連續，每次切人工件時受到較大于10°的范圍內任意調整主要用于單件小批加工零件直線成形的內表面及與其相似的外表

的沖擊，所以刨刀刀體的橫截面均比車刀大1.25～1.5倍，以承受較大的沖擊力。刨刀刀桿面，如內鍵槽、花鍵孔、方孔和多邊形孔等。

常做成彎頭，彎頭刨刀在受到較大的切削力時，刀桿所產生的彎曲變形可繞0點向后上方右立柱

彈起，從而避免了啃傷工件，如圖7—14所示。右垂直刀架

刨刀的種類較多，按其加工形式和用途的不同，通常可分為平面刨刀、偏刀、角度偏左立柱

懸掛按鈕站

刀、彎切刀、成形刀等。左垂直刀架

垂直刀架進給箱 橫梁

右側刀架進給箱

二、刨刀的安裝 工作臺

左側刀榮 進給箱

刨刀的正確裝夾將直接影響工件的加工質量。裝夾時，將刀架上的轉盤對準零刻度線，液壓安全額

以準確控制吃刀量。刀架下端與轉盤底部基本對齊，以增加刀架的剛度。直頭刨刀的伸出長度一般為刀體厚度H的1.5倍，如圖7—15所示。彎頭刨刀的伸出量可長些。

床身 右側刀架 工作臺

減速箱 圖7—11 龍門刨床

3．拉床

在拉床上用拉刀加工工件稱為拉削（圖7—13）。拉床的運動較簡單，只有主運動即拉刀的移動，沒有進給運動（進給運動由遞增的齒升量決定）。拉削的生產率很高，加工質量

圖7—15 刨刀的裝夾(q

好，加工精度較高，主要用于大批量加工各種形狀的通孔、平面和成形面。

圖7-14 刨刀 108

a）彎頭刨刀 b）直頭刨刀

109