齿轮属于成形法，是用与被加工齿轮支需相符的一定模数的盘块或指续刀（模数2．铁了种和括尾常之简，应先统出宽度合适的直

工程实训指导书（金工实习）第二章 铸造（续）操作内容工序简图工序披去浇口杯，修好绕口，微震打开上型，小心、仔细地取出模样，用優勺、提钩、

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第二章 铸造

（续）

操作内容

工序简图

工序

披去浇口杯，修好绕口，微震打开上型，小心、仔细地取出模样，用優勺、提钩、水笔等修型工具将损坏的砂眼修好并开出横浇道、内浇

砂箱

模样平面部分 5

道，安置型芯、合型，等待浇注

顶杆

模板 模样凸起部分

模板

（二）机器造型

机器造型是用机器全部完成或至少完成紧实操作的造型方法。与手工造型相比生产率

(q 高，劳动条件好，环境污染小，铸件的尺寸精度和表面质量高，但设备和工艺装备费用商，

生产准备时间长，适用于中、小型铸件的成批或大批量生产。机器造型的实质是用机器进行

砂箱

紧实和起模，根据紧实和起模的方式不同，有不同种类的造型机。1．紧实方式

机器造型按照不同的紧实方式可以分为震实式造型、压实式造型、震压式造型、抛砂和

转板 模样 模板

承受台

射砂造型等，其中以震压式应用最广。图2—14所示为震压造型机。抛砂紧实（图2—15）的

c)

同时完成填砂与紧实两个工序，生产率高，型砂紧实密度均匀，可用于大、中型铸件或大型

图2—16 起模方式

芯的生产。

a）顶箱起模 b）漏模起模 c）翻转起模

带轮

1．型芯的技术要求及工艺措施

抛砂头

银勺

浇注时型芯会受到金属液的冲击和包围，因此型芯除了要具有与铸件内腔相适应的形状外，型芯应比在砂型具有更高的强度、透气性和退让性等性能，并易从铸件清除。除了满足

上述要求外，在制芯时还应采取一定的工艺措施。

压头 工作台

模板

1）在型芯内放置芯骨以提高强度。小型芯的芯骨用铁丝制成，大、中型芯的芯骨用铸

砂箱

砂团

铁铸成，较大的芯骨上还应制出吊环以方便吊运，如图2—17所示。振实进气口

2）在型芯内开通气道以提高型芯的透气性，大型芯内部应放入焦炭以便排气，如图

2-18所示。

振实活塞

压实气缸

振实气缸 压实气缸活塞

铸铁芯骨 图2—14 震压造型机

变项 图2—15 抛砂紧实

2．起模方式

铸铁芯骨

造型机都装有起模机构，其动力通常为压缩空气。目前应用广泛的起模方式有顶箱、

模和翻转三种（图2—16）。顶箱起模的造型机构比较简单，但起模时易漏砂，只用于型腔简单且高度较小的铸型。漏模起模的造型机构一般用于形状复杂或高度较大的铸型。翻转起模

图2-17 芯骨

的造型机构一般用于型腔较深、形状复杂的铸型。

3）在型芯表面刷涂料以提高耐火性、防止粘砂，并保证铸件内腔表面质量。

三、制芯

4）重要的型芯都需烘干，以提高型芯的强度和透气性。2．制芯的方法

为了获得铸件的内腔或铸件的局部外形，用芯砂或其他材料制成的、安放在型腔内部的

制芯分为手工制芯和机器制芯。手工制芯是传统的制芯方法，适用于单件、小批生产。

铸型部分称为型芯。制芯即是制造型芯的过程。

20

21

工程实训指导书（金工实习）

第二章

通气道

铸造

上

吊称

在烘时烧毁 c)

b) 图2—18 型芯的通气孔

中

4）扎气孔 b）挖通气沟 o）埋蜡线 d）放焦炭与钢管就一用芯金制芯，有时也用刮板制芯。视器制芯的生产率高，繁实均匀，那艺是量，

图2—20 天轮的分型面

图2—21 导轨的分型面

法：制芯机主要有震击式制芯机、射芯机、热芯盒机和壳芯机等。

3．模样、型腔、铸件与零件

3．型芯的固定方式

模样是造型的模具，用来形成铸件的外部形状。模样在单件小批生产中用木材制成，在

型芯在铸型中的定位主要靠芯头。芯头必须有足够

大批大量生产中用铸造铝合金、塑料等制成。

的尺寸和合适的形状将型芯正确、牢固地固定在铸型型

铸造生产中，用模样制得型腔，将金属液浇入型腔冷却凝固后获得铸件，铸件经切削加

腔内。按其固定方式可分为垂直式、水平式和特殊式

工后称为零件。因此，模样、型腔、铸件与零件之间在形状和尺寸上有着必然的联系。

（如悬壁芯头、吊芯等）。若铸件的形状特殊，单靠芯头

在尺寸上，零件尺寸＋加工余量（孔的加工余量为负值）＝铸件尺寸；铸件尺寸＋收缩余

不能固定时可用型撑予以固定。型撑的形状如图2—19

量＝模样尺寸。 在形状上，铸件和零件的差别在于有无起模斜度、铸造圆角和较小的孔、槽等；铸件是

所示。

整体的，模样则可能是由几部分（包括活块）组成的。铸件上有孔的部位，其模样则可能

四、造型工艺

是实心的，甚至还多出芯头的部分。4．浇注系统的设置

造型工艺主要是指分型面、浇注位置的选择和浇注

浇注系统为填充型腔而开设于铸型中的一系列通道。合理地设计浇注系统的形状、尺寸

系统的设置，它们直接影响铸件的质量和生产率。

图2—19 型撑的形状

和流入型腔的位置，以保证金属液平稳地流入并充满型腔，有效地调节铸件的凝固顺序，防

1．分型面、分模面与浇注位置

止冲砂、砂眼、气孔、浇不到、冷隔和裂纹等缺陷。

砂型与砂型之间的分界面称为分型面，指模样上分开的切面，又是分模面，它们均可以

（1）浇注系统的组成及作用 浇注系统主要由浇口盆、直浇道、横浇道和内浇道组成，

是平面、斜面或曲面。浇注位置是指浇注时铸件在铸型中所处的位置。

如图2-22所示。

分型面和浇注位置常在一起表示，图中用横线表示分型面，汉字“上”“下”和

和箭头表

1）浇口盆的作用是容纳浇人的金属液并缓解对铸型的冲击，使其平稳地流入直浇道。

示浇注位置。

2）直浇道是浇注系统中的垂直通道，形状常为圆锥形，上大下小。其作用是利用其高

2．分型面、浇注位置的选择

度产生一定的静压力。

分型面、浇注位置的合理选择，有利于提高铸件质量，简化造型工艺，降低生产成本，

选择时主要考虑以下原则：

浇口盆

）分屋面应尽量选取在铸件的最大截面处，以便造型和起模，尽量选择平面以有化

型工艺。

直浇道 1

横浇道

图2.20所示的天轮铸件，采用环状型范以便于在大批量生产时使用机器造型。

内浇进 内浇道

的数量，避免吊砂，并利于型芯的定位、固定与排气。

图2-22 浇注系统

4）解作上要的面工面政的定位，用定与排气。，以保证转件质量。如图2

导轨朝下。 22

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第二章 铸造

3）横浇道是开在上型分型面上，常为梯形截面的水平通道。其起挡渣和缓冲作用，使

金属液平稳、合理分流至各内浇道。

（4）内浇道是金属液直接流入型腔的通道，截面多为扁梯形或三角形，其作用是控制金

顶部与大气相通，还有观察、排气和集渣的作用，应用较广。暗冒口顶部被型砂覆盖，造型

操作复杂，但补缩效果比明冒口好，如图2—27所示。

属液流人型腔的方向和速度，调节铸件各部分的冷却速度。内浇道通常开在下型分型面上，避免正对型腔或型芯。而对壁厚不均匀的铸件，内浇道应开设在其相对厚壁处，以利于补

冷铁是在铸型、型芯中安放的金属物，以提高铸件厚壁处的冷却速度、消除缩孔和裂

纹。其一般用铸钢或铸铁制成，分为外冷铁和内冷铁两种。外冷铁作为铸型的一个组成部

缩；内浇道的位置和方向应尽量缩短金属液进入铸型及在型腔中的路径，以利于挡渣和避免冲尉型芯或铸型壁（图2—23和图2—24）；内浇道还应避免开设在重要的加工而及非加工面

分，内冷铁多用于厚大而不太重要的铸件，如图2—27所示。暗冒口

3

上，以免影响加工质量或外观质量。

浇注系统 图2—27 冒口和冷铁的作用

型芯

正确 图2—23 内浇道的位置

图2—24 内浇道的方向

六、合型 （2）浇注系统的类型 浇注系统的类型是按照内浇道在铸件上开设的位置分类的，主

合型是将铸型的各个组成部分组合成一个完整铸型的操作过程。合型是制造铸型的最后

要有顶注式、底注式、侧注式和阶梯式（图2—25）。一般根据铸件的形状、尺寸、壁厚和质

一道工序，应保证铸型型腔几何形状及尺寸的准确和型芯的稳固。合型后，应将上、下型紧

量要求来选择浇注系统的类型。顶注式浇注系统适用于重量小、高度小、形状简单及不易氧

扣（紧固装置）或放上压铁，以防浇注时上型被金属液抬起，产生跑火或抬型现象。

化材料的薄壁和中等壁厚的铸件；底注式浇注系统适用于中大型厚壁、形状较复杂、高度较大的铸件和某些易氧化的合金铸件；侧注式浇注系统适用于整模造型的中小型铸件；阶梯式

第三节 铸造合金的熔炼、浇注、落砂与清理

浇注系统适用于高度在400mm以上的大型复杂铸件（如机床床身）。五、铸型

一、熔炼 铸型是用型砂、金属材料或其他耐火材料制成的，主要是由上型、下型、浇注系统、型

要得到优质的铸件，除了要有好的造型材料和合理的铸造工艺外，选择优质的铸造合

金、提高熔炼质量，也是一个重要方面。

腔、型芯、冒口和通气孔组成的整体（图2—26）。用型砂制成的铸型称为砂型。砂型用砂箱

对合金熔炼的基本要求是质量优、耗能低和效率高。

支承，是形成铸件形状的工艺装置。冲天炉是熔炼铸铁最典型的设备（图2—28）。冲天炉是以燃烧焦炭产生热量熔化铸铁的

侧注式

设备，因具有结构简单、操作方便、熔炼效率高、成本低、能连续生产等特点而得到广泛应

险株式 顾性式 底注式

冷铁 型腔 冒口 排气道

用。但冲天炉熔炼金属液的质量不稳定，对环境污染大、劳动条件差，已逐渐被感应电炉所

通气孔 浇注系统 代替。

上型

熔炼铸钢的常用设备是碱性电弧炉和感应电炉。感应电炉（图2—29）是利用电磁感应

下型

原理将交流电转化为热能的设备，不但能得到质量较高的金属液，而且周期短，操作方便，

与造型、合型等工序进行配合，有利用自动化生产，降低劳动强度。熔炼有色合金（铜合金和铝合金）的常用设备有焦炭坩埚炉、重油坩埚炉和电阻坩埚

型芯

炉。电阻坩埚炉（图2—30）具有控制温度准确、金属吸气和烧损少的优点，但生产率不高、

耗电多。

图2—25 浇注系统的类型

图2—26 铸型的组成

二、浇注

胃口是供铸件补缩用的铸型空腔，内存金属液。冒口一般设置在铸件厚壁处最后凝固的

将液态金属从浇包注入铸型型腔的操作过程称为浇注。浇注是保证铸件质量的重要环节，

部位，以获得无缩孔的转件。其形状多为球通在形或球形，从为用得口和暗冒口。明冒口25

分型面

工程实训指导书（金工实习）

第二章 进水口

铸造 的复杂程度、铸件重量及大小和合金的种类。一般铸件的落砂温度在400—500℃。落砂的方

炉清

法有手工落砂和机械落砂两种。火花除尘装置

坩埚 销管线圈

四、清理 加料装置

烟囱

清理是指落砂后从铸件上去除浇冒口和分型面及芯头上的毛刺，清除铸件内外表面的粘

冷却水管 金属液

砂和型芯等过程。

铸铁件的浇冒口可用铁锤敲掉，铸钢件的浇冒口可用气割切除，有色合金铸件的浇冒口可用锯削。铸件上的粘砂可用钢丝刷、铿刀、砂轮、风铲等手工工具清理或用清理滚筒、喷

加科筒

加料合

砂器、抛丸清理机等设备清理。对于复杂的或有特殊要求的铸件，在清理检验、合格后应进行消除内应力的热处理。

炉身 热风

图2—29 感应电炉

第四节 铸件缺陷分析冷风

焦炭

铸件缺陷是导致铸件性能降低、使用寿命短，甚至报废的重要原因。减小或消除铸件缺金属料

陷是铸件质量控制的重要组成部分。熔剂

坩埚

铸造生产是一项较复杂的工艺过程，铸件结构的工艺性、原材料的质量、工艺方案、生风带

底焦

电阻丝

产操作及管理等因素都会直接影响铸件的质量。常见铸件缺陷及其产生原因见表2—2。风口

前炉

耐火砖

表2—2 常见铸件缺陷及其产生原因炉缸

出渣口

名称与图示

产生的原因

名称与图示

产生的原因 过桥

出铁口

1）浇注温度太低 炉底

1）捣砂太紧，型砂透

浇不足

2）浇注速度过慢或

读免

支架

气性差

曾中断 小车

气孔

2）起模，修型刷水

3）浇注位置不当，浇过多

口太小 图2—30 电阻坩埚炉

3）型芯气孔堵塞或

4）铸件太薄 图2-28 冲天炉

未烘干

5）转型太快，或有 浇注是否合理，不仅影响铸件质量，还涉及操作工人的人身安全。浇注中应保证无浇注断

流，控制好浇注温度和浇注速度；浇注后对收缩大的铸件应及时卸去压铁或夹紧装置，以免

4）金属熔解气体

a)

缺口 太多

6）浇包内金属液

不够 1）造型时型砂未

1）诗件结构不合 铸件产生铸造内应力和裂纹。

砂眼

吹净

冒口

理一壁厚不均 浇注操作需注意：

1）熟悉待浇注铸件的大小、形状等。准备好浇包并烘干预热，避免金属液飞溅伤人。

2）型砂强度不够，被

缩孔

2）浇冒口位置不当，金属液冲坏

冒口太小未能顺序 2）清除盖在铸型浇口盆上的散砂，避免落入铸型中。

3）捣砂太松

凝固 4）合型时，砂型局部

3）浇注温度太亮

损坏

4）合金成分不对，收3）浇注场地必须保持干燥、畅通。

4）在浇包的金属液表面撒草灰以保温和集渣。

5）内浇口冲刷型芯

缩过大 5）浇注时应用挡渣片在浇口盆挡渣，控制流量，保证无浇注断流。

1）铸件结构不合 渣气孔

1）浇注时，挡渣不良

■纹

理一壁厚差大，并急剧2）浇注系统挡渣

过渡 2油

6）应控制浇注温度和浇注速度。

不良

2）浇口位置不当

3）砂型退让性差 落砂是指用手工或机械方法使铸件与型砂分离的操作过程。落砂时要掌握好铸件的温

3）浇注温度过低，渣

4）搞砂太紧，阻碍

未上浮

收缩 三、落砂

度。落砂太早，易引起白口、变形和裂纹等缺陷；落砂太晚，铸件收缩受到铸型的阻碍会增

5）合金成分不对，收

缩大

27

大裂纹的倾向，还会影响型砂和工艺装备的周转而降低生产率。铸件的落砂温度取决于铸件26

第二章

工程实训指导书（金工实习）

铸造 （续）

金属型铸造可“一型多铸”节省了大量造型材料和工时，生产率、尺寸精度和表面质产生的原因

名称与图示

产生的原因

量较高，且铸件组织细密，力学性能好。但金属型的制造成本高、周期长，铸造工艺要求严名称与图示

格，不适于单件小批生产，不宜铸造形状复杂的大型薄壁件。1）浇注时中断，产生

变形

1）铸件结构不合理，

金属型铸造主要用于大批量生产形状简单的有色金属铸件，如气缸体、油泵壳体以及铜飞溅、形成浇注断流，

壁厚差大 日

而后又被带人铸型

2）金属冷却时，温度

合金轴瓦、轴套等。 2）直浇道太高，浇注

不均匀 时，金属液从高处落

3）打箱过早

二、熔模铸造 下，引起飞■

熔模铸造是用易熔材料（蜡料）制成模样，在其上涂若干层耐火材料，形成型壳，熔1）型砂与芯砂耐火

信型

出模样后经高温焙烧即可浇注而获得铸件的方法。它是一种精密铸造方法，基本无须切削加性别

1）合型时未对准

工。适合25kg以下的高熔点、难以切削加工的合金铸件大批量生产。广泛应用于航天飞机、2）砂粒太大，金属液

■人表面

2）定位销或泥号

汽轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车和机床上的小型铸件生产。3）浇注温度太高

不准

熔模铸造的工艺过程如图2—32所示。熔模铸造的铸型无分型面，可铸出各种形状复杂4）金属液中碱性氧

化物过多

的薄壁铸件（最小壁厚可达0.03mm）；尺寸精度和表面质量最高，尺寸精度为IT11～IT14，

表面粗糙度Ra值为1.6～12.5μm；适用于各种合金，适应于各种生产类型，并能实现机械1）铸件结构不合理

偏芯 夹砂结疤

1）型芯变形

化流水线生产；熔模制造的工艺过程复杂，生产周期长；原材料价格昂贵，生产成本高；由2）型砂、黏土或水

砂型

分层的砂壳 过低

2）下芯时放偏

于尺寸蜡膜容易变形，不宜生产大型铸件。3）浇注温度太高

3）下芯时未固定好，金属■

4）浇注速度太慢、砂

被冲偏 型受高温烘烧开裂翘

4）设计不良一型芯 起，金属液渗人开裂

悬臂太长

9999B 鼓起的砂壳

砂层

第五节 特种铸造

特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造工艺。常用的有：金属型铸造、熔模铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造、磁型铸造、差压铸造、连续铸造及挤压铸造等。

特种铸造一般能提高铸件的尺寸精度和表面质量，或提高铸件的物理和力学性能；此外还能提高金属的利用率，减少原砂消耗量；有些方法更适宜于高熔点、低流动性、易氧化合

图2—32 熔模铸造的工艺过程

a）母模 b）压型 e）熔蜡 d）压制 e）单个蜡模 f）焊蜡模组 g）结壳、熔出蜡模 h）填砂、浇注金铸件的铸造生产；有的能明显地改善劳动条件，便于实现机械化和自动化生产，提高生

产率

一、金属型铸造

三、压力铸造

压力铸造是指在高压作用下，使金属液以较高的速度充填金属型腔，并在一定的压力下在重力作用下把金属液浇人金属型而获得铸件

固定半型

凝固而获得铸件的方法。压力铸造的特点在于：活动半型

的方法称为金属型铸造。

1）铸件尺寸精度和表面质量高，尺寸精度为IT11—IT13，表面粗糙度Ra值为1.6—6.3μm。金属型一般用铸铁或铸钢制成（图2—31），由

2）铸件品粒细小、表层紧实，强度和硬度高。于金属型导热快、无透气性和退让性，容易产生缺

底座

3）生产率高，便于实现自动化。陷，因此需采取预热铸型、喷射涂料、开通气道、

4）压铸机、压铸模具价格高，工艺准备周期长，不适合单件小批量生产。控制开型时间和温度等工艺措施，以防止铸件产生

5）压铸件易存在气孔、缩孔、缩松等缺陷，不宜热处理，应尽量避免切削加工。白口、气孔、裂纹、冷隔等缺陷。

图2—31 垂直分型的金属型28

第二章

工程实训指导书（金工实习）

铸造 压力铸造是在专用的压铸机上进行的，压型一般采用耐热合金钢，其工艺过程如图

2-33所示。

压注活塞 压型

图2—35 离心铸造

a）立式离心铸造 b）卧式离心铸造下活寒

离心铸造特点： 图2—33 压力铸造的工艺过程

1）离心铸造无须型芯和浇冒口，使铸造工艺大大简化，生产率高、成本低。a）浇注 b）压射 c）开型

2）所得铸件外表层组织致密、力学性能好。压力铸造主要用于大批量生产薄壁复杂的有色金属精密铸件，如箱体、电器、仪表和日

3）内表面质量差，尺寸精度可达IT12～IT14，表面粗糙度Ra值为6.3～12.5μm。离心铸造的铸件易产生偏析。

用五金的中小零件等。

4）不适合易偏析合金（如铅青铜）或杂质较大合金的铸造。四、低压铸造

离心铸造主要用于生产铸管、汽缸套、铜套等回转体铸件和铸成形铸件，如刀具、齿轮等，还可铸“双金属”铸件，如钢套内镶铜轴承等。

低压铸造是介于一般重力铸造（砂型、金属型）和压力铸造之间的一种铸造方法。其原理如图2—34所示。

六、其他铸造方法 进气

低压铸造设备简单、便于操作，易实现机

1）陶瓷型铸造是使用铸型型腔内表面胶结一

模样

磁型砂箱 械化和自动化；有较强的适应性，充型平稳，

层陶瓷层来获得铸件的方法。可采用金属型、砂型、熔模壳型等；所得铸件

气垫

2）实型铸造是用泡沫塑料制造的模样留在砂

磁铁 铁丸

组织致密，力学性能好。

型内，浇注金属液时，模样气化消失即可获得铸件低压铸造主要用于各种批量生产铝合金、

顶板

导柱

的一种失模铸造方法。

线圈 铜合金和镁合金的铸件，如曲轴、叶轮、活塞

顶杆

3）磁型铸造（图2—36）也是一种实型铸造，等，也可用于生产球墨铸铁等高熔点合金的大

滑套

用泡沫塑料制造模样，用铁丸代替型砂在磁型机上学型

型铸件。

型腔

造型，通电后产生一定方向的电磁场，将铁丸吸固下型

图2—36 磁型铸造五、离心铸造

密封垫

压缩空气

后即可获得铸件的方法。铸件凝固后断电，磁场保湿炉

消失。 将金属液注入绕水平、倾斜或垂直轴高速

浇口

金属液 坩埚

复习思考题 旋转的铸型中，在离心力的作用下充型、凝固

而获得铸件的方法称为离心铸造。

升液管

1．为什么铸造方法在生产中应用广泛？离心铸造的铸型可用金属型、砂型、熔模

2．试述砂型铸造的工艺过程。壳型等，在离心铸造机上进行。离心铸造分为

3．试述型砂的组成及应具备的性能。图2—34 低压铸造

立式和卧式两类（图2—35）。立式离心铸造为保

4．常用手工造型的方法有哪几种？其工艺过程及特点分别是什么？证铸件上下壁厚均匀，主要用于生产铸件高度不大的环、套类零件；卧式离心铸造制得的铸

5．零件、铸件、模样在形状和尺寸上有什么区别？件壁厚均匀、应用较广，主要用于生产长度较大的简类、管类铸件，如内燃机缸套、铸管和

6．与砂型相比，型芯制作有什么特殊要求？铜管等。

31 30

工程实训指导书（金工实习）

7．什么是分型面？选择分型面应考虑哪些问题？

8．内浇道的用途是什么，开设内浇道时应注意什么问题？

第三章 9．电弧炉有哪些特点？

10．铸件的清理包括哪几方面？

11．简述常见铸造缺陷及其产生原因。

锻

压 12．所浇注的铸件发生过什么铸造缺陷？试分析其原因，应如何防止？

13．简述常用的特种铸造种类及各自的应用范围。

第一节 概 述

锻压是利用锻压机械的锤头、砧块、冲头或通过模具对坯料施加压力，使其产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的制件的成形加工方法，它是锻造和冲压的总称。以锻压加工方法获得的金属制件分别称为锻件和冲压件。

锻造是一种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力学性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法，锻压（锻造与冲压）的两大组成部分之一。通过

锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了小（■

完整的金属流线，锻件的力学性能一般优于同样材料的铸件。相关机械中负载高、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、型材或焊件外，多采用锻件。

内诊

冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使其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。冲压和锻造同属塑性加、详

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。冲压一般在1)

常温下进行。冲压的生产率极高，冲压件具有结构轻、刚性好、精度高、表面光洁、互换性好等特点，被广泛应用于汽车、航空、轻工等工业部门。全世界的钢材中，有60％～70％是5)

板材，其中大部分经过冲压制成成品。远，殡科版出论諒出出屯

锻造生产的工艺过程为：下料→加热→锻打成形→冷却→热处理→清理→检验。这

种加工工艺决定了其具有较高的生产率和较大的加工柔性，也使其成为机械加工最为常()

见的加工方式之一。因此锻压成为机械制造的基础工艺之一，是制造机械产品不可缺少分

的一个重要环节，在国民经济中占有举足轻重的地位。它是装备制造领域，特别是机械、0

市管一

汽车、军工等工业中不可或缺的主要加工工艺。锻压生产制造能力也是衡量一个国家工业水平的重要标志。

第二节 锻坯的加热和锻件的冷却分

锻压材料应具有良好的塑性，以便加工中产生塑性变形时不被破坏。常用的锻造材料有3.

钢、铜、铝及其合金等；常用的冲压材料有各种低碳钢板、铜板、铝板、皮革及有机玻璃板甘

等。锻造用钢分为钢锭和钢坯两种。大中型锻件宜选用钢锭，小型锻件宜选用钢坯。钢坯是省

对钢锭经轧制或锻造而成的圆形或方形棒料，一般用剪切、锯削或氧气切割等方法截取所需的坯料。

国

33

工程实训指导书（金工实习）

第三章

锻压 一、锻坏的加热

表3—3 钢常见的加热缺陷名称

实 质

危 害

防止（减少）措施 （一）加热的目的和要求

好的组织及性能。一般地说，随着温度的升高，金属的强度降低而塑性提高。所以，加热后

量。加热的目的是提高金属的塑性和降低金属的变形抗力，以便提高其可锻性和最后得到

氧化

坯料表面铁元素氧化，使表层金

烧损材料，降低锻件精度和表面

快速加热，减少高温区的加热时最造前对金属还料进行加热，是锻造工艺过程中的一个重要环节，它直接影响锻件的质

属变成氧化皮进而烧损

质量，降低模具使用寿命

间，采用控制炉气成分的少（无）氧坯料表面碳元素氧化，造成表层

降低锻件表面硬度，表层易产生

化加热或电加热以及在保护性气脱碳

含碳量减少，形成脱碳层

龟裂

体中或涂保护层加热 锻造可以用较小的锻打力，使坯料获得较大的变形量。

对金属坯料加热的要求是在坯料均匀热透的前提下，用最短的时间加热到锻造所需的温

严格控制加热温度和保温时间，过热

超过规定温度或在始锻温度下

锻件的力学性能降低，锻造时易

保证锻后有变形量来破碎粗品或保温时间过长，造成内部品校粗大

产生裂纹

锻后热处理 度，以减少金属的氧化和降低燃料的消耗。

加热到接近材料熔化温度并长

致命的加热缺陷，一锻即碎，无

严格控制加热温度、保温时间和（二）锻造温度范围

锻造过程中，加热温度太高会使得锻件质量下降，甚至造成废品。开始锻造时坯料的温

过烧

时间停留，造成品粒界面杂质氧化

法锻造

炉气成分 裂纹

坯料内外温差大，组织变化不

坯料内部产生裂纹

严格控制加热速度和装炉温度度称为始锻温度。

坯料在锻造过程中，随着热量的散失，温度不断下降，塑性会越来越差，变形抗力越来

均，造成材料内应力过大越大。温度下降到一定程度后，不仅难以继续变形，且易锻裂，必须及时停止锻造，或重新

（四）加热设备 加热。坯料经过锻造成形，在停锻时锻件的瞬时温度称为终锻温度。

按所用能源和形式的不同，锻造加热设备主要分为火焰炉和加热炉两大类。锻造温度范围是指坯料开始锻造的温度（始锻温度）和终止锻造的温度（终锻温度）

1．火焰炉 之间的范围。始锻温度在保证不产生加热缺陷的前提下应尽可能取高些；终锻温度在保证坯

火焰炉指的是直接利用燃料燃烧产生的火焰直接加热坯料的炉子。常用的火焰炉有利用料有足够塑性的前提下应尽可能定低些。这样扩大了锻造温度范围，减少锻造过程的加热次

煤、焦炭为燃料的手锻炉及反射炉，以及利用重油、柴油、煤气及天然气作为燃料的室式炉，它们均通过热能辐射、传导和对流形式来加热锻坯。

数，提高锻件质量。常用材料的锻造温度范围见表3—1。

手锻炉（图3—1）采用烟煤或焦炭为燃料，坯料堆放在燃料上直接加热。其特点是结构表3—1 常用材料的锻造温度范围

简单、使用方便，是目前锻造实习中普遍采用的加热设备之一。但热效率低，加热不均匀，材料种类

始温度／℃

终锻温度／℃

材料种类

始锻温度／℃

终锻温度／℃

生产率不高，一般用于小型锻件的单件小批手工锻或小型空气锤自由锻的生产。低碳钢

1200-1250

800

合金工具钢

1050-1150

800-850

室式炉（图3—2）采用重油为燃料。重油与压缩空气分别进入喷嘴，压缩空气从喷嘴喷中碳钢

1150-1200

800

高速工具钢

1100-1150

900

出时，将重油带出，在喷嘴口附近混合雾化后，喷入炉膛进行燃烧。调节重油及空气流量，合金结构钢

1100-1180

800-850

铝合金

150-500

350-380 碳素工具钢

1050-1150

750-800

铜合金

800-900

650-700

炉膛 由于锻造过程都是在动态下进行的，温度测量和控制使用一般的接触式测温仪很难实

现。因此，现在的工艺技术都选择非接触红外测温仪。但一般锻钢件的锻造温度范围大，现场多用观察火色的方法来大致判断。钢加热至530℃以上的高温后，在不同的温度下会发出

喷嘴 不同颜色的光波（俗称“火色”），通常温度越高，则颜色越浅，亮度越高。有经验的加热

工和锻工依据火色目测温度的误差在±20～50℃。锻钢加热温度与其火色的关系见表3—2。

表3—2 锻钢加热温度与其火色的关系

加热温度／℃

1300

1200 火色

1100 900 800 700

600以下 黄白

淡黄 黄

烟道 淡红

樱红 暗红

赤褐 （三）钢的加热缺陷

图3-1 手锻炉

图3-2 室式炉 钢在锻压加热过程中，表层的铁和碳会与炉气中的氧化性气体发生化学反应，形成氧化

1—灰炉 2—火沟槽 3—鼓风机皮和脱碳层。若加热温度过高，还会产生过热、过烧及裂纹等缺陷。在加热过程中要通过控

4—炉算 5—后炉网 6—烟囱制炉气、加热温度、加热时间来尽量减少这些加热缺陷。钢常见的加热缺陷见表3—3。

34

35▶

工程实训指导书（金工实习）

便可调整炉膛的燃烧温度。其特点是加热较迅速，而加热质量一般，适用于大型单件或成批

第三章

锻压 大型锻件和高合金锻件的冷却。

中小最件的生产。煤气炉的构造与室式炉基本相同，主要区别在于燃料不同，以及喷嘴的构

一般地说，锻件材料的含碳量或合金元素含量越高、体积越大、形状越复杂，越应采用

较缓慢的冷却速度，以保证锻件质量。反之则可能造成锻件硬化、变形、开裂甚至报废。造不同。

加热炉是利用电流通过布置在炉算上的电热元器件产生的电阻热为热源，通过辐射和对2．加热炉

流将坯料加热。其通常做成箱形，主要有箱式炉和中频、工频感应炉。

箱式妒（图3—3）是利用电热元器件产生热量、间接加热金属的。箱式炉具有结构简

第三节 锻压方法 适应范围较大等优点。但电能消耗大，热效率较低，适合于自由锻或模锻合金钢、有色金属

单、体积小、操作简便、炉温均匀并易于调节、坯料氧化较小、加热质量好、坯料加热温度

一、自由锻

将加热后的金属坯料置于铁砧上或锻压机器的上、下砧之间直接进行的锻造，称为自由坯料的单件或成批的加热。

感应炉（图3—4）是利用交流感应线圈产生交变磁场，使置于线圈中的坯料产生涡流损

锻。前者称为手工自由锻（简称手锻），后则称为机器自由锻（简称机锻）。自由锻生产率低，耗和磁滞损耗热而升温加热。具有加热速度快、加热质量好、控温准确和易于实现自动化等

劳动强度大，锻件的精度低，对操作工人的技术要求较高。但是自由锻所使用的工具简单，设特点，但成本较高。感应加热的坯料尺寸小，适合于模锻或有色金属的大批量加热。接触加

备的通用性强，工艺灵活性高，所以广泛用于单件、小批量零件及大型锻件毛坯的生产。热是利用大电流通过金属坯料产生的电阻热加热，这种加热方式加热速度快、金属消耗少及

（一）自由锻的设备和工具

机器自由锻常用的锻造设备有空气锤、蒸汽—空气自由锤和水压机。其中空气锤使用灵热效率高，适合于模锻坯料的大批量加热。

活，操作方便，是生产小型锻件最常用的自由锻设备。电阻体

热电偶

空气锤（图3—5）是一种由电动机驱动的小型自由锻设备。其特点是结构简单，维修方便，操作容易，但吨位（指落下部位的质量）较小。空气锤加工过程中，电动机通过减速机构和曲柄连杆机构推动压缩缸中的压缩活塞产生压缩空气，再通过上、下旋阀的配气作

用，使压缩空气进入工作缸的上腔或下腔，推动落下部分（活塞、锤头和上砧组成）上升坯料

线圈

或下降，完成各种打击动作。空气锤通过操纵手柄或脚踏板的位置来控制旋阀，以改变压缩空气的流向，来实现上悬、下压、单打、连打及空转五个动作的循环。

00000 00000 00000 炉门

旋阀 0000000000 00000

压缩缸 工作缸

图3-3 箱式炉

图3-4 感应炉

上旋阀 手柄

工作缸

压缩缸 锤杆

锤身

工作活塞

压缩活塞 二、锻件的冷却

锻件的冷却是指锻后从终锻温度冷却到室温。锻件的冷却同加热一样，也是保证锻件质量

上砧 下砧

锤杆 的重要环节。如果冷却的方法不当，会造成坯料产生硬化、变形或裂纹缺陷。为获得一定力学

砧垫

减速机构

上砧

连杆 性能的合格锻件，应采取不同的冷却方式。锻件常用的冷却方式有三种：空冷、坑冷和炉冷。

电动机 1．空冷

砧座

下砧 砧垫

曲柄 空冷是锻件锻后在无风的空气中，堆放在干燥的地面上冷却。其特点是冷却速度快、晶

粒细化，适用于中小型低、中碳钢及低合金结构钢的锻件。

踏杆

图3-5 空气锤 2．坑冷

坑冷是锻件锻后放到填满砂子、石灰或炉渣等绝缘材料的地坑或铁箱中冷却。一般先空

空气锤的规格用落下部分的总重量表示，常用规格是50～750kg，打击力约为落下部分冷至650～700℃后再置于坑中。其特点是冷却速度可以调节，适用于碳素工具钢和合金工具

重量的800～1000倍。例如150kg空气锤就是指锤的落下部分的质量为150kg，要根据锻件钢锻件的冷却。

3．炉冷

的重量和尺寸合理选用不同规格的空气锤。空气锤既可进行自由锻，也可用于胎模锻，操纵

方便，但锤击力较小，且有噪声、振动，一般适用于锻造质量在100kg以下的小型锻件。炉冷是锻件锻后直接置于500～700℃的炉中，随炉缓冷。其特点是冷却速度慢，适用于

4 36

37

工程实训指导书（金工实习）

蒸汽—空气自由锤适合锻造中、大型锻件，是利用蒸汽或压缩空气来推动锤头工作的。

第三章

锻压 所用蒸汽或压缩空气的压力通常达到4—5个大气压，故锻击力远大于空气锤，其规格也用

锤头（即落下部分）的质量来表示，一般为0.5—5t。蒸汽—空气自由锤必须附有一套辅助设备如蒸汽锅炉或空气压缩机，因此比空气锤结构更复杂一些。主要用于锻造质量在70～

夹层 700kg的中小型锻件。

水压机是通过高压水进入工作缸而产生静压力作用于坯料来进行锻压的，其压力为5000—125000kN，可锻压1—3001的钢锭，是大型锻件的生产设备。

锤、摔子、胎模）、夹持工具（手钳）、衬垫工具和测量工具（钢尺、卡钳）等。

图3-8 镦偏

图3-9 夹层 自由锻常用工具有锻打工具（大锤、手锤）、支承工具（铁砧）、成形工具（冲子、平

2．拔长 （二）自由锻的基本工序

基本过程，其作用是使金属坯料产生塑性变形，改变其形状和尺寸，以获得符合要求的锻件；

自由锻的变形工序分为基本工序、辅助工序和精整工序三类。其中基本工序是成形的主要

拔长是减小坯料横截面积，增加其长度的锻造工序，又称延伸

或引伸，常用于锻造轴类、杆类和长筒形锻件，也与镦粗相结合，工序是在完成基本工序后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序，如摔光、校直、滚圆。

辅助工序是为便于基本工序的实现而对坯料进行的预先变形，如压肩、倒棱、压钳口等；精整

作为改善坯料内部组织，提高锻件机械性能的准备工序。拔长一般有平砧拔长、赶铁拔长和芯棒拔长，如图3—10～图3—12所示。

自由锻的基本工序有镦粗、拔长、冲孔、弯曲、错移、扭转和切割等。

拔长的操作规则是：

1）坯料拔长时应沿铁砧的宽度方向送进，并保证每次送进1．镦粗

镦粗是减小坯料高度，增大其横截面积的锻造工序，常用于锻造圆盘类（如齿轮坯）

下砧 量L为铁砧宽度B的0.3～0.7倍，且不小于单面压下量h。送进

图3—10 平砧拔长及法兰等锻件，在锻造空心锻件时，可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预

量太大或太小，将会造成拔长效率降低或产生夹层（图3—13）。备工序。镦粗分为完全镦粗和局部镦粗（图3—6）。

另外，每次压下量也不要太大，压下量应等于或小于送进量，否则容易产生折叠。镦粗的操作规则是：

1）镦粗坯料的加热温度采用最高始锻温度，且要均匀热透。

2）坯料镦粗部分的高度与其直径之比应小于2.5，否则易镦歪（图3—7）。工件镦歪后应将其放平，轻轻锤击矫正。

Kzrd 上砧

坯料

图3—11 赶铁拔长

图3—12 芯棒拔长漏盘

2）坯料拔长时应不断翻转，以保证在方截面下进下砧

行变形和各部分温度的均匀，减少内应力和裂纹（图3—14）。用这种方法拔长时，应注意工件的宽度和厚度之

比不要超过2.5，否则再次翻转继续拔长时容易产生图3-6 镦粗

图3-7 镦歪

折叠。 a）完全镦租 b）局部敏粗

3）坯料从大直径拔长到小直径时，应先以正方截3）坯料的端面应平整，并与轴线垂直。镦粗时要不断翻转坯料，以免造成不均匀变形

面拔长，到一定程度后，再倒棱、滚圆（图3—15），这样锻造效率高、质量好。

和镦歪、镦偏（图3—8）。矫正镦歪的方法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜角，然后放正，继续锻打。

4）锻件局部拔长时，必须先用三角刀或圆棒在截

b) 4）坯料镦粗高度和直径较大时，锤击力要重，否则会产生双鼓形，若不及时纠正会导

面分界处压肩，以使过渡面平直整齐，压肩深度应为台

图3—13 坯料拔长时的送进量致夹层（图3—9）。

阶高度的1／2～2／3（图3—16）。

开始送进 b）产生折叠438

39

工程实训指导书（金工实习）

第三章

锻压 2

图3—14 坯料拔长时的翻转

a）反复翻转90°b）沿螺线装转90°c）镶完一面后再转90°

图3—19 双面冲孔

图3—20 空心冲子冲孔

1—上砧 2—第二节套筒 3—第一节套筒4—空心冲子 5—钢锭冒口端 6—第三节套筒

7—芯料 8—垫圈 9—垫板（或下砧）19円日1

图3—15 圆坯料的拔长方法

2）冲孔坯料的加热温度应采用最高始锻温度，且均匀热透，以防止坯料冲裂和损坏冲子。

5）锻件拔长后必须进行修整，以使其表面平整光滑、尺寸准确（图3—17）。圆形截面

3）冲孔时，直径小于25mm的孔一般不冲，由后续切削加工时钻出；大于450mm的孔的锻件用手锤或摔子修整。

用空心冲头冲孔。

4）冲较大孔时，要用直径较小的冲头冲出小孔，再用直径较大的冲头逐步扩孔至所需尺寸。

5）冲孔过程中，冲子要适时浸水冷却，以防止受热变软。4．弯曲

使坯料弯成一定角度或形状的锻造工序称为弯曲。弯曲用于锻造吊钩、链环、弯板等锻件。

压铁 弯曲前应将弯曲部分进行局部镦粗，并修出凸

工件 b)

肩。弯曲时，需在坯料的受弯部进行加热。锻件

垫铁 的加热部分最好只限于被弯曲的一段，加热必须

图3-16 压肩

图3—17 拔长后修整

均匀。在空气锤上进行弯曲时，将坯料夹在上、a）圆棒压肩 b）双面三角刀压肩

a）矩形截面锻件的修整 b）圆形截面锻件的修整c）单面三角刀压肩

下砧间，使欲弯曲的部分露出，用手锤或大锤将

(q 坯料打弯，或借助于垫铁、压铁等辅助工具使其

3．冲孔

弯曲（图3—21）。

图3-21 弯曲 冲孔是在坯料上冲出通孔或不通孔的锻造工序，常用于锻造齿

5．错移

a）角度弯曲 b）弧度弯曲轮、套筒和圆环等锻件。一般规定：锤的落下部分重量在0.15—51

错移是将坯料的一部分相对于另一部分错开，但仍保持两轴线平行的锻造工序，常用于锻冲子

之间，最小冲孔直径相应为φ30—ф100mm；孔径小于ф100mm，而

造曲轴类锻件。错移前应先在错移部位压肩，再用上下砧移位加压使坯料错开（图3—22）。孔深大于φ300mm的孔可不冲出；孔径小于φ150mm，而孔深大于

工件

6．扭转 500mm的孔也不冲出。根据冲孔所用冲子的形状不同，可分为实心

漏盘

扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序，常用于锻造冲子冲孔和空心冲子冲孔。实心冲子冲孔分为单面冲孔（图3—18）

曲轴、连杆等锻件或校正锻件。扭转前，应将整个坯料先在一个平面内锻造成形，并使受扭和双面冲孔（图3—19）；空心冲子冲孔均为单面冲孔（图3—20）。

部分表面光滑，然后进行扭转。扭转时，由于金属变形剧烈，要求受扭部分加热到最高始锻冲孔的操作规则是：

图3—18 单面冲孔

温度，且均匀热透。扭转后，要注意缓慢冷却，以防出现裂纹。如图3—23所示为大锤打击1）冲孔前，需将坯料镦粗，以减小冲孔的深度并使冲孔面平整。

的扭转。

41 AA40

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模假可分为锤上模俄和压力机模锻。锤上模锻是在蒸汽一空气模最锤上进行的，常用的模锻压力

模铁

第三章

■压 模额

压力机（图3—28）是曲柄压力机的一种，可完机有曲柄压力机、摩擦螺旋压力机、平锻机和液压

分模面

成除剪切外的绝大多数基本工序，是冲压生产的基

带艳 机等。

证号■ 模锻与自由锻相比，生产的锻件形状更为复杂，

本设备。冲压时冲模的凸模（或冲头）装在滑块的模铁

尺寸精度较高，表而粗糙度值小，且力学性能较高；

紧固楔铁

下端，凹模装在工作台上，压力机的曲柄连杆机构

制动菲 锻件加工余量和锻造公差小，材料利用率高；生产

将旋转运动转变成滑块的上、下往复运动，实现冲过程操作简便，劳动强度小，易于实现自动化，生

压。压力机主要技术参数有额定压力、滑块行程距

连村 产率高。但模锻的设备投资大；生产准备周期，尤

电动机 离（mm）、滑块行程次数（次／min）和封闭高

其是锻模的设计制造周期长，费用高；锻模成本高；

度等。 工艺灵活性差，适用于中小锻件的大批量生产。

图3-26 锻模

（二）冲压的基本工序

床身

金期 导敏

冲压的基本工序主要有分离工序（落料和冲

■块 三、板料成形

孔）和变形工序（弯曲和拉深）。

工作台 1．落料和冲孔

利用冲压设备和冲模使金属或非金属板料产生分离或变形的压力加工方法称为冲压，也称为

落料和冲孔是使坯料分离的工序，又称为冲裁板料成形。这种加工方法通常是在常温下进行的，所以又称冷冲。板料成形的原材料是具有较高

工序。从板料上冲下所需形状的零件（或毛坯）为

■板 塑性的金属材料，如低碳钢、铜及其合金、镁合金等。还可以加工某些非金属（如石棉板、硬橡

落料，即冲下部分为成品，剩下周边部分为废料；胶、胶木板、皮革等）的板材、带材或其他型材。用于加工的板料厚度一般小于6mm。

而冲孔则相反，它是在板料上冲出所需形状的孔，冲压的特点是可冲出形状复杂的零件，材料利用率高；冲压件表面质量高，强度高，刚

即冲下部分为废料，剩余周边部分为成品，如图

图3-28

压力机 性好；操作简单，生产率高，易于实现机械化和自动化；冲模精度要求高，结构复杂，制造

3-29所示。 成本大等，因此冲压常适用于大批量生产场合。

落料和冲孔所用的模具称为冲裁模，其凸、凹模刃口必须锋利且应有很小的冲裁间隙（一）冲压设备

（单边间隙为材料厚度的5％～10％）。冲压生产常用的设备是剪板机和压力机。

2．弯曲和拉深 剪板机是将板料切成一定宽度的条料，是冲压生产的备料设备。剪板机（图3—27）的

弯曲是使板料的一部分相对于另一部分弯成一定角度的冲压变形工序（图3—30）。弯曲

件有最小弯曲半径的限制，凹模的工作部位必须有圆角过渡，以免拉伤工件。弯曲主要应用传动原理为：电动机带动带轮、齿轮转动，经离合器带动曲轴转动，使装在滑块上的上刀刃

于制造各种弯曲形状的冲压件。弯曲模的凸模端部和凹模边缘应做成一定的圆角，以防止工沿导轨做上、下运动，并与固定在工作台上的下刀刃配合，进行剪切。制动器的作用是使上

件外表面被弯裂或划伤；凹模的角度应略小于工件的角度。刀刃剪切后停在最高位置上，为下次剪切做准备，挡铁用来控制下料尺寸。为了减小剪切

力，剪切宽度大的板材用斜刃剪切，当剪切窄而厚的板材时，应选用平刃剪切。

废料

冲头 剪板机的规格是以剪切板料的厚度和宽度来表示的。例如Q11—2x1000型剪板机，表示

能剪切厚度为2mm、长度为1000mm的板料。

制动器 带轮

齿轮 电动机

离合器 滑块

习H 导轨

滑块

图3—29 落料与冲孔

图3-30 弯曲 上刀刃

上刀刃

a）落料 b）冲孔 板料

下刀刃 工作台

板料

下刀刃

拉深是将板料冲成开口的中空形状零件的冲压变形工序（图3—31）。拉深模的凸模端部工作台

和边缘除应带有圆角外，凸、凹模之间还应留有一定（略大于板料厚度）的间隙；拉深过图3-27 剪板机

程中为了防止起皱，要用压边圈将板料压紧，凹模和凸模必须有圆角过渡。

45

工程实训指导书（金工实习）

第三章 （三）冲模

冲模按工序的组合特征可分为单工序模、连续模（级

锻压

齿轮。其齿形部分可直接锻出而不必再经过切削加工。模锻件尺寸精度可达IT12—IT15，表进模）和复合模。

单工序模是指在压力机的一次行程中只完成一个冲压工

压边■

面粗糙度值Ra为1.6—3.2μm，材料利用率提高2—3倍。精密模锻分为冷锻、温锻和热锻，序的模具（图3—32），其结构简单，制造容易，适用于小批

板料

它将零件上一些需要切削加工才能达到精度要求的部分直接锻出或仅留少量切削余量。因量生产。连续模是指在压力机的一次行程中，在模具的不同

凹模

此，采用精密模锻工艺需对模锻的有关环节提出更严格的技术要求。例如：对毛坯的下料质部位上能同时完成数道冲压工序的模具（图3—33），其生产

量及表面质量的控制；毛坯的合理设计；毛坯的少、无氧化加热；加热规范及冷却规范的控率高，易于实现自动化，但定位精度要求高，成本较高。复

制；模具制造和使用精度的控制；合适的润滑及冷却条件的选取等。合模是指在压力机的一次行程中，在模具的同一位置上能同

精密模锻具有节约金属和减少切削加工工时的显著优点；但是，由于强化了模锻的有关时完成数道冲压工序的模具（图3—34），能较好地保证零件

环节而会使部分成本提高。所以，对具体产品是否选择精密模锻工艺生产应根据生产成品零件的综合经济指标以及零件结构和性能的特殊要求进行综合考虑。

的位置精度，生产率高，但制造复杂，成本高。

图3-31 拉深

2．粉末锻造

粉末锻造通常是指将粉末烧结的毛坯经加热后，在闭式模中锻造成零件的成形工艺方

法。它是将传统粉末冶金和精密锻造结合起来的一种新工艺，并兼两者的优点。可以制取密模柄 上模板

落模凸模

度接近材料理论密度的粉末锻件，克服了普通粉末冶金零件密度低的缺点。使粉末锻件的某定位销

些物理性能和力学性能达到甚至超过普通锻件的水平，同

时保持了普通粉末冶金少屑、无屑工艺的优点。通过合理压模板

摆头（上模） 设计毛坯和实行少、无飞边，具有成形精确，材料利用率

凹模

高，锻造能量消耗少等特点。

坯料 落料凹模

冲孔凹模

3．摆动辗压

滑块 导料板

下模板

产品 废料

摆动辗压是坯料在有摆角的上模旋转挤压下连续局部

进给油缸 图3—32 单工序模

图3-33 连续模

变形而获得锻件的加工方法（图3—35）。摆动辗压时坯料

的变形只在坯料内的局部产生，且使塑性变形区随模具沿切余材料

瞬时塑变区 坯料做相对运动，使整个坯料逐步变形，这样就大大降低

拉深凹模

顶出器

00

条料

了锻压力和设备吨位容量，从而可以用较小吨位的锻压设落料凸模

压板

备辗压出盘类零件。摆动辗压主要适用于生产回转体的轮挡料销

（卸料器）

坯料

盘类或带法兰的轴类锻件。

图3—35 摆动■压中

落料 拉深

拉深件 凹模

凸模

零件

特种锻造广泛应用的还有辊轧（辊锻、斜轧、横轧、辗环）、挤压（正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压）、拉拔和径向锻造等。

图3-34 复合模

二、特种冲压 第四节

特种锻压

1．精密冲裁

精密冲裁属于无屑加工，是在普通冲压技术基础上发展起来的一种精密冲压方法。它的特种锻压是在普通锻压工艺基础上发展和推出的，以满足高速发展的工业对锻件生产的

特点是能在一次冲压行程中获得比普通冲裁零件尺寸精度高、冲裁面光洁、翘曲小且互换性要求，使锻件更多地直接成为零件，实现少屑和无屑加工，且生产过程机械化、自动化。21

好的优质冲压件，并以较低的成本达到产品质量的改善。精密冲裁—半冲孔复合工艺就是利世纪的锻压技术和锻压加工产品正朝着优质轻量化、大型整体化、精密化、高效低成本化、

用这一特点而派生出的新工艺（图3—36）。多学科复合化的方向发展。

2．旋压

旋压是利用坯料随芯模旋转（或旋压工具绕坯料与芯模旋转）和旋压工具与芯模相对一、特种锻造

进给，使坯料受压连续变形而获得冲压件的加工方法（图3—37）。旋压是在专用旋压机上进1．精密模锻

行的。用旋压方法可以完成各种形状旋转体的拉深、翻边、缩口、胀形和卷边等工艺，如薄精密模锻是指在模锻设备上锻造出形状复杂、精度高的锻件的模锻工艺。如精密模锻锥

壁食品罐、涡轮轴等。

47 会46

第三章

工程实训指导书（金工实习）

锻压 使坯料产生塑性变形的电液成形（图3—39）；利用电流通过线圈所产生磁场的磁力作用，使坯料产生塑性变形的电磁成形（图3—40）。

顶秆

开关 凸模

整流器

限流电阻 升压变压器

K

成形线圈 压边■

电容器 开关

毛坯 国籍

半冲孔凸模 反压板

排气孔

接真空泵 图3—36 精密冲裁—半冲孔复合工艺

图3-37 旋压

图3—39 电液成形

图3—40 电磁成形3．超塑成形

超塑成形是利用材料在特定的组织条件、温度条件和变形速度下变形所呈现的超塑性而进行成形加工的方法。超塑成形扩大了适合锻压生产的金属材料的范围，并可锻出精度高，

第五节 锻压生产与环境保护甚至不加工的零件。超塑性是指在特定的条件下，即在低的应变速率，一定的变形温度

（约为热力学熔化温度的一半）和稳定而细小的晶粒度（0.5～5μm）的条件下，某些金属

锻压生产有着悠久的历史，它最早是以手工作坊的形式出现的。近几十年来，特别是改或合金呈现低强度和大伸长率的特性（其伸长率可超过100％以上，如钢的伸长率超过

革开放之后，锻压业正以全新的姿态扮演着制造领域中的重要角色，尤其在电子工业及汽车500％，纯钛超过300％，铝锌合金超过1000％）。常用的超塑成形的材料主要有铝合金、镁

工业中起到越来越重要的作用。然而锻压从初具规模开始，伴随着对人类的重大贡献，它对合金、低碳钢、不锈钢及高温合金等。

环境的污染一刻也没有停止过，甚至成为制约其发展的重要因素。所以，在目前的锻压生产超塑成形的方法主要有超塑性板料拉深、超塑性板料气压成形和超塑性模锻、超塑性挤

中已开始采取各种有效措施来解决环保和能耗问题。

锻压生产中的环境污染源主要是燃料加热炉的废气，锻压设备的振动及噪声等。为减少压等。

废气对空气的污染，现已广泛采用高质量的电加热方法来替代煤、煤气和重油加热。锻压设高能成形是在极短时间内，将化学能、电能、电磁能或机械能传递给被加工的金属材

备的防振主要是采用基础防振和自身消振。基础防振中的支承式和悬挂式两种防振方式是用4．高能成形

弹性元件来减振的，而浮动式防振是用压缩空气与水作为减振介质来减振的；锻锤自身消振料，使其迅速成形的加工方法。高能成形具有模具简单、设备简化、可提高材料的塑性变形

是一种积极的减振措施。锻压设备的防噪主要是控制噪声的声源、传播、扩散及其综合治能力等突出优点；另外，高能成形由于成形速度高，加工时间短，因此可用于加工可锻性差

理，如用弹性基础和隔声、消声、吸声设施以及对设备、工艺装备进行合理设计等。此外，的材料，且加工精度高。其主要加工方法有：利用高压气体做介质，借助触发机构，使坯料

锻压机械液压传动中使用的工作介质为油及乳化液，这种油介质往往是不可分解的矿物油，在高速冲击下成形的高速锤成形；利用炸药爆炸时产生的高能冲击波，通过不同介质使坯料

其报废后回收难度大，造成对环境的污染和资源的浪费。产生塑性变形的爆炸成形（图3—38）；利用在液体介质中高压放电时所产生的高能冲击波，

炸药

第六节 锻压技术的发展介质

坯料 炸药 模膛

容器

锻压技术的进步与社会经济的发展密切相关，随着航空、机械、汽车等工业的发展，锻上模

压边圈

坯料

压设备及产品的市场容量正不断扩大。可以预见在不久的将来，高科技含量的锻压技术将主导锻压装备市场的竞争格局。

下模

凹模

真空管道

一、计算机技术在锻压中的应用

近年来，计算机技术主要用于锻压加工中塑性成形过程的模拟、生产过程的控制和模具图3-38

爆炸成形

的CAD／CAM。通过计算机，采用有限元法或其他数值分析方法对各种塑性加工工序的变形a）封闭式爆炸成形

b）非封闭式爆炸成形

过程进行模拟，获得锻件在成形过程中不同阶段不同部位的应力分布、应变分布、温度分

工程实训指导书（金工实习）

布，权化有效控制。计算机数控技术在数控缎压设备、自动换模系统、自动送料系统和、高精度、多工位成形设备等方面的应用日益广泛，为适应多品种、小批量的生产需计算机技术在锻压生产过程的应用及控制，大大提高了锻压精度，缩短了加工时间，降低下

放压的柔性制造系统已逐步扩大应用：为提高锻压生产的安全性，已大量使用机械手，这些

第四章 模具CAD／CAM是在现代技术条件下发展起来的，是模具设计与制造的重要发展方向。

焊

接 能耗。

具CAD／CAM的一般过程是：将用计算机语言描述的产品几何形状输入计算机来获得产品的几何信息；再建立数据库来储存产品的数据库信息，然后由计算机自动进行工艺分析、工艺计算，自动设计最优工艺方案、模具结构和模膛等，并输出生产所需的模具总装图和模具零件

第一节 概

述 图。此外，计算机还将设计所得到的信息自动转化为模具制造的数控加工信息，以实现计算机

辅助制造。目前在冲模、锻模、挤压模及注塑成形模等方面都有较成熟的CAD／CAM系统。

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料（如塑料）的制

造工艺及技术。最早的现代焊接技术出现在19世纪末，它是现代工业生产中用来制造各种二、锻压新工艺的发展趋势

金属构件和机械零件的重要加工方法之一。焊接的对象称为焊件，用焊接方法将焊件连接起新工艺的出现是工业技术发展的重要标志。就锻压技术来说，新工艺的发展主要是发展

来所得到的金属结构称为焊接结构。焊接结构重量轻、省材料。焊接方法具有省工时、密封省力成形工艺和提高成形的柔度及精度。

好、适应性广的特点，尤其能使大型复杂结构件简化为小型简单结构件以及可以修补铸、锻省力成形工艺是通过改善成形工序的应力状态或减少接触面积或在特高温、低应变速率

件的缺陷及局部磨损、损坏，因而广泛地应用于汽车、船舶、飞机、锅炉、压力容器、建筑、电子等工业部门。

下完成成形加工的方法，属于这类成形工艺的有超塑成形、液态模锻、旋压、辊锻和摆动辗

按焊接过程的特点，焊接方法可分为熔焊、压焊及钎焊三大类。压等。提高成形的柔度及精度是锻压生产在市场经济条件下具有竞争力的重要因素，提高成

在熔焊过程中，将焊接接头在高温等作用下达到熔化状态。由于焊件是紧密贴在一起形的柔度主要是从设备的运动功能（多向模锻压机、快速换模装置、数控系统）和成形方

的，在温度场、重力等的作用下，不加压力，两个焊件熔化的溶液会发生混合现象。待温度法（无模成形、单模成形、点模成形）着手实现的。提高成形的精度主要采用等温锻来实

降低后，熔化部分凝结，两个焊件就被牢固地焊在一起，完成焊接。常用的熔焊有焊条电弧现精密锻造。

焊、气焊、埋弧焊、氩弧焊和电渣焊等。复习思考题

压焊是对焊件施加压力，使接合面紧密地接触产生一定的塑性变形而完成焊接的方法。常用的压焊有电阻焊与摩擦焊，此外压焊还有超声波焊和爆炸焊。

1．锻压加工主要有哪些工艺方法？各有何特点？

钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充接2．坯料在锻造前为什么要加热？

头间隙使金属连接的焊接方法，分为硬钎焊、软钎焊。3．什么是锻造温度范围？常见的加热缺陷有哪些？

4．常用的加热设备有哪几种？

第二节 常用焊接方法5．锻件常用的冷却方式有哪几种？

6．自由锻的基本工序有哪些？

7．镦粗方法有几种？镦粗时应注意哪些问题？

一、焊条电弧焊 8．拔长时合适的送进量是多少？过大或过小会出现什么问题？

焊条电弧焊是以手工操作的焊条和焊件作为两个电极，利用焊条与焊件之间的电弧热量9．胎模锻有何特点？适用的范围是什么？

熔化金属进行焊接的方法。焊条电弧焊操作灵活、设备简单，并适用于各种接头形式和焊接10．模锻有何特点？适用的范围是什么？

位置，是目前应用最广的焊接方法。11．常见的冲压设备有哪些？

焊接时，将焊件和焊钳（夹持焊条用）分别与电焊机的两个输出端相接，接通电源，12．冲压有哪些基本工序？冲孔和落料各有什么不同？

使焊条与焊件间引燃电弧，电弧热将焊件接头处及焊条端部的金属熔化形成熔池，随着熔池13．举例说明特种锻压的特点及应用。

的冷却凝固便形成了焊缝，使分离的焊件连成整体，如图4—1所示。（一）焊接电弧

焊接电弧是指在焊条和焊件之间的空气电离区内产生的一种强烈而持久的气体放电现象

51

工程实训指导书（金工实习）

第四章 （图42）。焊接电弧不同于一般电弧，它有一个从点到面的轮票。点是电弧电拔的端，

焊接 调节手柄

、切料和治炼等。通常用焊条焊接时，阳极区产生的热量约占电弧总热量的43％，

有主要作用是把电能转换成热能，同时产生光辐射和响声（电弧声）。电弧的高热可用

线圈抽头 电流指示盘

（■调电流）

电流指示盘 （粗调电流）

交流 电动机

月

直流发电机 约为260K；阴极区产生的热量约占电弧总热量的36％，温度约为2400K；弧柱区产生的

量约占电弧总热量的21％，弧柱中心温度可达6000—8000K。

正极抽头

（粗调电流） 焊错

调节手柄 焊接电源两极

（细调电流） 焊条

（接焊件和焊条）

外接

接地螺钉 电源

焊接电源两极 （一）

接地螺钉

（接焊件和焊条） 阴极区

电焊机

图4—3 交流弧焊机

图4—4 旋转式直流弧焊机弧柱

焊接方向

接；焊接薄板、有色金属或采用低氢型焊条时，一般采用直流反接。但在使用碱性焊条时，阳极区

焊件

均采用直流反接。 焊件

图4-1 焊接过程

图4-2 焊接电弧 （二）焊条电弧焊设备

电流 指示

电源 焊条电弧焊的主要设备有交流弧焊机和直流弧焊机两类。

开关 电流

1．交流弧焊机

调节 交流弧焊机（简称弧焊变压器）是一种特殊的变压器（图4—3）。它供给的焊接电流可

依据焊条直径及焊件厚度来调节，电流的调节分为粗调和细调。

焊条 交流弧焊机具有结构简单、易造易修、成本低、效率高等优点。但焊接电弧电流波形为

焊件 正弦波，输出为交流下降外特性，电弧稳定性较差，功率因数低，因此不如直流弧焊机稳

输出端 定，且对某些种类的焊条不适应（酸性焊条优选）。值得注意的是，其接线无正接与反接

之分。

图4—5 整流式直流弧焊机

图4—6 直流弧焊机正反接2．直流弧焊机

a）正接 b）反接 直流弧焊机分为旋转式直流弧焊机和整流式直流弧焊机两类。

旋转式直流弧焊机是由一台具有特殊性能的、能满足焊接要求的直流发电机供给焊接电

（三）焊条

焊条 流以实现焊接（图4—4）。它引弧容易，电流稳定，焊接质量好，能适应各类焊条，但结构

焊条由焊芯和药皮组成（图4—7）。

夹持部分 焊条是在焊芯外将药皮均匀、向心地压涂

药皮 焊芯 复杂、价格高、噪声大。适合于焊接质量要求较高或焊接薄的碳素钢件、有色金属铸件和特

殊钢件等场合。

在焊芯上。焊条种类不同，焊芯也就不同。焊

焊条长度 整流式直流弧焊机（简称弧焊整流器）是用大功率的整流元件组成整流器，将符合焊

芯即焊条的金属芯，一般是一根具有一定长度

条径 接要求的交流电变成直流电，供焊接使用（图4—5）。它既具有比旋转式直流弧焊机结构简

焊直 及直径的钢丝。焊接时，焊芯有两个作用：一

图4-7 焊条 单、价格便宜、效率高、噪声小、维修方便等优点，又克服了交流弧焊机电弧不稳的缺点，

是传导焊接电流，产生电弧把电能转换成热是目前应用最广泛的直流弧焊机。

能；二是焊芯本身熔化作为填充金属与液体母材金属熔合形成焊缝。为了保证焊缝的质量与直流弧焊机输出端有正、负极之分，可采用正接（正极接焊件，负极接焊条）和反接

性能，对焊芯中各金属元素的含量都有严格的规定，特别是对有害杂质（如硫、磷等）的正极接焊条，负极接焊件）两种接线方法，如图4—6所示。焊接厚板时，一般采用直流正

含量，应有严格的限制。52

53

工程实训指导书（金工实习）

第四章 压除在焊芯表面的涂层称为药皮。药皮在焊接过程中起者极为重要的作用。若采用

焊接 皮的是像在焊接，则在焊接过程中，空气中的氧和氯会大量侵人始化金属，将金属铁和有

坡口是根据设计和工艺要求，在焊件待焊部位加工成一定几何形状的沟槽。常用的坡口的成、硅、锰等氧化和氯化形成各种氧化物和氯化物，并残留在焊缝中，造成焊维夹

较。而熔人熔池中的气体可能使焊缝产生大量气孔，以致焊缝的机械性能（强度、

形式有1形、V形、X形及U形坡口等（图4—9）。坡口通常采用切削加工、火焰气刨、碳弧气创等加工方法。坡口的几何形状和尺寸在国家标准中有规定。

等）大大降低，同时使焊缝变脆。

焊条种类很多，按用途可分为结构钢焊条、不锈钢焊条、铸铁焊条和有色金属用焊亲等。按药皮熔渣的化学性质可分为酸性焊条和碱性焊条。

国家标准GB／T5117—2012规定焊条型号根据熔敷金属的力学性能、药皮类型、焊接位置电流类型、融敷金属化学成分和焊后状态等进行划分。本标准规定焊条型号由五部分组成：

1）第一部分用字母“E”表示焊条。

2）第二部分以字母“E”后面的紧邻两位数字表示融敷金属的最小抗拉强度代号。3）第三部分为字母“E”后面的第三、第四两位数字，表示药皮类型、焊接位置和电流类型。

4）第四部分为融敷金属的化学成分分类代号，可为“无标记”或短划“一”后接字母、数字或字母和数字的组合。

图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）第五部分为融敷金属的化学成分分类代号之后的焊后状态代号，其中“无标记”表

示焊态，“P”表示热处理状态，“AP”表示焊态和焊后热处理两种状态均可。

2．焊接位置 酸性焊条（E4303、E4320）主要用于一般的低碳钢和相应强度等级的低碳合金钢结构

焊接位置可分为平焊、立焊、横焊和仰焊（图4—10）。平焊时操作方便、劳动条件好，的焊接；碱性焊条（E4315、E4316、E5015、E5016）主要用于低碳合金钢、合金钢及承受

生产率高、焊缝质量容易保证，对操作者的技术水平要求较低，所以应尽可能采用平焊。仰动载的低碳钢重要结构的焊接。常用碳素钢焊条见表4—1。

焊焊接难度最大。 表4—1 常用碳素钢焊条

型号

药皮类型

主要用途

焊接位置

焊接电流 E4303

饮型

焊接低碳钢结构

全位置

交流和直流正反接 E4320

氧化铁

焊接低碳钢结构

平焊、平角焊

交流和直流正接 E5015

碱性

焊接重要的低碳钢或中碳钢结构

全位置

直流反接 E5016

碱性

焊接重要的低碳钢或中碳钢结构

全位置

交流和直流反接

b) （四）焊条电弧焊工艺

图4—10 焊接位置1．接头形式与坡口形式

a）平焊 b）立焊 c）横焊 d）仰焊根据焊件结构、厚度和工作条件的不同，应选择不同的接头形式。常用接头形式有对

3．焊接参数 接、搭接、角接和T形接等（图4—8）。对接接头省材料、受力较均匀，应用最广。重要的

焊接参数是指焊接时为保证焊接质量而选定的物理量的总称。通常是指焊条直径、焊接焊接结构如锅炉、压力容器等的受力焊缝常采用对接接头。

电流、焊接速度、弧长和焊层等。

焊条直径通常根据焊件厚度选择。焊件较厚，则应选较粗的焊条。立焊、横焊和仰焊时，应选比平焊时较细的焊条。焊条直径的选择见表4—2。

CD

表4—2 焊条直径的选择焊件厚度／mm

2

3

4-7

8-12

≥13 焊条直径／mm

1.6-2.0

2.5-3.2

3.2~4.0

4.0-5.0

4.0-5.8 图4—8 常用的接头形式

a）对接 b）搭接 c）角接 d）T形接 e）塞焊

焊接电流主要根据焊条直径选择。焊接低碳钢时，焊接电流／和焊条直径d的关系是

55 ▶

第三章

工程实训指导书（金工实习）

锻压

（续） 序号

工序名称

操作方法

工序简图

使用工具

圆嘴钳 3

锻六孔

圆冲子 在胎膜上依次翻转最六角

样板

平锤 b)

图3-23 扭转 图3-22 错移

4 覃圆

尖嘴钳 罩圆，形成螺母头部球面形状

）一个平面内错移 b）两个平面内错移

窝模 7．切割

切割是使坯料分开的工序，如切去料头、下料和切割成一定形状等。用手工切割工件

芯棒 5

修整

检查及修整轴向弯曲

平锤 时，把工件放在砧面上，剁刀垂直于工件轴线，边錾削边旋转工件，当快切断时，应将切口

稍移至砧边处，轻轻将工件切断。常用方法如图3—24所示。

二、胎模锻和模锻 1．胎模锻

胎膜锻是在自由锻设备上采用可移动的简单锻模（胎模）生产模锻件的锻造方法。胎剁刀

模不固定在锤头和砧座上，使用时才放到下砧上进行锻造。胎模锻兼有自由锻和模锻的特剁垫

点，一般用自由锻制坯，再在胎模中最后成形。此外，胎模锻的模具制造简便，在自由锻锤工件

上即可进行锻造，不需模锻锤。成批生产时，模锻与自由锻相比较，锻件质量好，生产率

高，能锻造形状较复杂的锻件，在中小批生产中应用广泛。但劳动强度大，只适于小型b)

锻件。 图3-24 切割

胎模按其结构可分为摔模、扣模、垫模、弯模、套模、合模和漏模等。如图3—25所示a）方料的切割 b）圆料的切割

的扣模用于非回转体锻件的局部或整体成形，或为合模锻造制坯。（三）典型锻件自由锻工艺实例

上扣 六角螺母的自由锻工艺过程见表3—4。

坯料 表3—4 六角螺母的自由锻工艺过程

坯料

下扣 锻件图

图3-25 扣模 序号

工序名称

操作方法

工序简图 微租

将坯料镦粗

使用工具

2．模锻 1

尖嘴钳

将加热后的坯料放到锻模的模膛内，经过锻造，使其在模膛所限制的空间内产生塑性2

冲孔

双面冲孔

尖嘴钳

变形，从而获得锻件的锻造方法称为模锻。锻模（图3—26）是由模膛的上、下模及紧固件圆钩钳

等组成的，上、下模的尾部做成燕尾形，用楔铁分别紧固在锤头和模垫上，前后定位用键及冲子

垫块调整。锻模的模膛按功能可分为制坯模膛和模锻模膛两大类。

43

工程实训指导书（金工实习）

1=(30~50)d

第四章

焊接 上式只提供了焊接电流的范围。实际生产中应根据接头形式、焊接位置、焊层和焊条种

类等因素，通过试焊进行调整。电流过小，易引起夹渣和未焊透；电流过大，易产生咬边

留在焊缝中的焊渣。未焊透是指接头根部有未完全熔透的现象。焊瘤是指焊接过程中，熔化金属流到焊缝外未熔化母材上所形成的金属瘤。

烧穿等缺陷。

焊接速度指焊条沿焊接方向移动的速度，即单位时间内完成的焊缝长度。焊条电弧知时，焊接速度由操作者凭经验来掌握。

弧长是指焊接电弧的长度。电弧过长及焊速过快时，燃烧不稳定，熔深减少，易产生每接缺陷，因此一般要求弧长小于或等于焊条直径，并在保证焊透的情况下，尽量快速施焊。焊接厚件时，宜开坡口多层焊或多层多道焊，以保证焊根焊透。每层的焊接厚度不超过4～5mm，当每层厚度等于焊条直径的0.8～1.2倍时，生产率较高。

4．焊接操作

焊条电弧焊的基本操作主要有引弧、运条和焊缝收尾。引弧是指在焊条和焊件之间产生稳定

的电弧。引弧有直击法和划擦法两种（图

引弧前

引弧前

图4—14 常见焊接缺陷4—11）。直击法容易产生气孔，不易掌握，

引弧后

a）未烨透 b）气孔 c）咬边 d）夹渣 e）裂纹划擦法因为容易操作，适合初学者使用，

焊件焊完后应对焊接接头进行必要的检验以确保焊接质量。检验方法可分为无损检验和不适合初学者练习，一般应用于酸性焊条。

一般应用于碱性焊条。焊接时，将焊条端

破坏检验两大类。无损检验包括：外观检查、气密性检验、射线探伤、超声波探伤、磁粉探部与焊件表面做直击或划擦接触，形成短

伤、渗透探伤等。破坏检验包括：焊接接头的机械性能试验、焊缝金属化学成分及金相组织检验和耐蚀性试验等。

路后迅速提起2～4mm，电弧即引燃。

图4—11 引弧方法运条是指在焊接过程中焊条应同时完

a）直击法 b）划擦法

二、气焊与切割 成沿其轴线向熔池方向的送进、沿焊接方

（一）气焊 向的匀速移动和沿焊缝方向的横向摆动三个基本动作（图4—12）。同时，还应掌握好焊条与

气焊是利用气体火焰来熔化焊件和焊丝以形成焊接接头的焊接方法（图4—15）。气焊所焊件之间的角度（图4—13）。运条的要点是：手腕运条，稳定均匀的速度、频率节奏鲜明。

用的可燃气体很多，有乙炔、氢气、液化石油气、煤气等，

乙炔＋氧气 而最常用的是乙炔。乙炔的发热量大，燃烧温度高，制造方

便，使用安全，焊接时火焰对金属的影响最小，火焰温度高达3100～3300℃。氧气作为助燃气，其纯度越高，耗气

焊炬 烨条

向下送进

焊条

越少。

焊丝 70°~80

气焊与焊条电弧焊相比，设备简单，操作灵活，不带电源。但气焊的设备占用生产面积较大，热源的温度低，热量

焊件 熔池

焊缝 焊接方向

焊件 横向摆动

分散，生产率低，焊件易变形，接头质量不高。气焊适于各焊件

图4-15 气焊 种位置的焊接。适于焊接在3mm以下的低碳钢、高碳钢薄

图4—12 运条的基本动作

板、铸铁焊补以及铜、铝等有色金属的焊接。在无电或电力不足的情况下，气焊则能发挥更图4—13 平焊的焊条角度

大的作用。常用气焊火焰对焊件、刀具进行淬火处理，对纯铜皮进行回火处理，并矫直金属焊缝收尾时，焊条要停止前移，在收弧处画一个小圈并慢慢将焊条提起，拉断电弧，以

材料和净化焊件表面等。此外，由微型氧气瓶和微型熔解乙炔气瓶组成的手提式或肩背式气保证收尾处的成形。

焊气割装置，在旷野、山顶、高空作业中应用十分简便。（五）焊条电弧焊焊件质量分析

1．气焊设备与焊丝 焊条电弧焊时常见的焊接缺陷有气孔、咬边、夹渣、未焊透、焊瘤、裂纹、焊接变形、

（1）气焊设备 气焊设备及气路连接如图4—16所示。焊穿等（图4—14）。咬边是指焊缝两侧与基体金属交界处产生沟槽或凹陷。夹渣是指焊后残

氧气瓶是储存高压氧气的钢瓶，通常容积为40L，最高压力为14.7MPa，外表漆成天蓝56

57▶

工程实训指导书（金工实习）

第四章 色，并用黑漆写上“氧气”字样。

减压器 00

焊接 乙炔瓶的外壳漆成白色，用红色写

速减慢，火焰柔长，温度较低，最高温度为2850℃左右。明“乙炔”字样和“火不可近”字样。

回火保险器 减压器

碳化焰适用于高碳钢、铸铁、硬质合金和高速工具钢等金属材料的焊接或焊补。乙炔瓶的容量通常为40L，乙炔瓶的工作

乙炔胶管（红色）

（3）氧化焰 当氧气与乙炔的体积比大于1.2时，可得氧化焰。由于氧气过剩，燃烧压力为1.5MPa，而输送给焊炬的压力很

焊炬

剧烈，火焰缩短，温度最高可达3300℃。由于氧化焰对熔池有氧化作用，故很少采用，只小。因此，乙炔瓶必须配备减压器，同

用于焊接黄铜和镀锌铁皮，以防止锌在高温时蒸发。乙炔瓶

时还必须配备回火保险器。

3．气焊基本操作技术减压器是将高压气体降为低压气体

（1）点火、调节火焰和灭火 点火时，先微开氧气阀门，再打开乙炔阀门，随后点燃的调节装置。气焊时所需的气体工作压

火焰，逐渐开大氧气阀门，将碳化焰调整成中性焰。灭火时，应先关乙炔阀门，后关氧气阀力一般比较低，如氧气压力通常为0.2—

氧气胶管（黑成绿）

门。氧气开得过大时，易出现不易点火的现象，

焊接

开始 0.4MIPa，乙炔压力最高不超过0.15MPa。

图4—16 气焊设备及气路连接

这时应将氧气调节阀关小。

焊丝

90 因此，必须将氧气瓶和乙炔瓶输出的气

（2）平焊 气焊时，左手拿焊丝，右手握体经减压器减压后才能使用，而且可以调节减压器的输出气体压力。

焊炬。焊接开始时，焊炬倾角应大些，以便尽回火保险器是装在减压器和焊炬之间，用来防止火焰沿乙炔管回烧的安全装置。

快加热和熔化焊件形成熔池；焊接时，焊炬倾焊枪俗称焊炬，是气焊中的主要设备。它的构造多种多样，但基本原理相同，是用于控

角保持在40°～50°之间；焊接结束时，焊炬倾制气体混合比、流量及火焰并进行焊接的工具。各种型号的焊炬均备3～5个不同的焊嘴

角应减小，以便更好地填满弧坑和避免焊穿，

图4—18 焊炬倾角如图4-18所示。

以满足焊接不同厚度焊件的需要。焊炬有射吸式和等压式两种，常用的是射吸式焊炬（图

焊炬向前移动的速度应能保证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，再将焊丝适量地送入熔池内熔化。乙炔阀门

手柄

（二）切割 C2H2

混合管

切割除机械切割外，常用的还有气割、等离子弧切割、激光切割等。1．气割

气割是利用气体火焰的能量将金属分离的一种加工方法，气体火焰（氧气与乙炔）的

热能将被切割处金属预热至燃点后，喷射高速切割氧流，使其燃烧并放热，同时生成的氧化图4-17 焊炬

物被氧流吹走，形成切口而实现切割（图4—19）。气割是生产中钢材分离的重要手段。气割

技术几乎是和焊接技术同时诞生的一对相互促进、相互发展的“孪生兄弟”，构成了钢铁一（2）焊丝 气焊用的焊丝在气焊中起填充金属作用，与熔化的母材一起形成焊缝。因

裁一缝。 此，焊缝金属的质量在很大程度上取决于焊丝的化学成分和质量。焊接低碳钢常用的焊丝牌

气割时用割炬代替焊炬，其余设备与气焊相同。手工气割的割炬比气焊的焊炬增加了输号是H08和H08A。焊丝直径应根据焊件厚度来选择，一般为2～4mm。焊接有色金属、合

出切割氧气的管路和控制切割氧气的阀门（图4—20）。金钢和铸铁时还需使用气焊熔剂来保护熔池，去除氧化物，改善液态金属的流动性。

量切割氧阀门 2．气焊火焰

割嘴

切割氧气管 常用的气焊火焰是乙炔与氧混合燃烧所形成的火焰，也称氧乙炔焰。根据氧与乙炔混合

氧流

预热火焰

乙炔阀门 08

比的不同，可得到中性焰、碳化焰和氧化焰三种火焰。

预热焰混合气体管

预热氧阀门 （1）中性焰 当氧气与乙炔的体积比为1.0—1.2时，可得中性焰，它由焰芯、内焰和

切口

割嘴

C2O2+O2 外焰构成。内焰温度最高，可达3000—3200℃。焊接时应使熔池及焊丝末端处于焰芯前2—

氧化物 待切割金属 4mm的最高温度区。

图4-19 气割

图4-20 割炬 用中性焰焊接时主要利用内焰加热焊件。中性焰燃烧完全，对红热或熔化了的金属没有

炭化和氧化作用，所以称为中性焰。气焊一般都可以采用中性焰。它广泛用于低碳钢、低合

气割的主要条件是： 金钢、中碳钢、不锈钢、纯铜、灰铸铁、锡青铜、铝及合金、铅锡、镁合金等的气焊。

1）金属在氧气中的燃点应低于熔点，这是氧气切割过程能正常进行的基本条件。（2）碳化焰 当氧气与乙炔的体积比小于1.1时，可得到碳化焰。由于氧气不足，燃

2）气割时形成氧化物的熔点应低于金属本身的熔点。氧气切割过程产生的金属氧化物58

工程实洲指导书（金工实习）

第四章

焊接 的熔点必须低于该金圆本身的熔点，同时流动性要好，这样的氧化物能以液体状态从切日处

（形）金属在切割氧射流中燃烧属于放热反应，使所放出的热量足以维持切制过程继续是

点焊时，先加压使焊件紧密接触，随后接通电流，在电阻热的作用下焊件接触处熔化，被吹除。

冷却后形成焊点。点焊主要用于厚度4mm以下的薄板构件、冲压件焊接，特别适合汽车车身和车厢、飞机机身的焊接；但不能焊接有密封要求的容器。

行而不中断。

6．缝焊 （4）金属的导热性不应太高，否则预热火焰及气割过程中氧化所析出的热量会被传导度

失，使气割不能开始或中途停止。

气割的特点是设备简单、操作灵活方便、生产率高、适应性强，可在任意位置和任意方

缝焊过程与点焊相似，只是用滚轮电极代替熔化电极。焊接时，转动的滚轮电极压紧并

带动焊件向前移动，配合断续通电，形成连续重叠的焊点（图4—23）。缝焊的焊缝具有良好向切割任意形状和任意厚度的工件。

的密封性。 2．等离子弧切割

等离子弧切割是利用等离子弧的热能实现切割的方法。气体可以是空气，也可以是氢

夹紧力 气、氢气和氮气的混合气体。高频电弧使一些气体“分解”或离子化，成为基本的原子粒

滚轮电极 压力

子，从而产生等离子。然后，电弧跳跃到工件

锦极

焊件 上，高压气体把等离子从割嘴吹出，出口速度

开关

焊点 为800—1000m／s。这样，结合等离子中的各

冷却水

重叠焊点

⑥ 高频

振荡 种气体恢复到正常状态时所释放的高能量产生

直流电源

冷却水 朝

熔化电极 2700℃的高温（该温度几乎是不锈钢熔点的

两倍），从而使不锈钢快速熔化，熔化的金属

电阻

图4-22 点焊

图4-23 缝焊 由喷出的高压气流吹走。因此，需要用排烟和

等离子弧

缝焊主要用于焊接厚度3mm以下、要求密封性的容器和管道等，如汽车的油箱、消声除渣设备。等离子弧是电弧经机械、热和电磁

器等。 工件

压缩效应后形成的（图4—21）。

7．钎焊 等离子弧切割的特点是高速、高效、高质

图4—21 等离子弧发生装置

钎焊是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充接量，切口光滑，切割厚度可达150～200mm。

头间隙使金属连接的焊接方法。钎焊时，首先要去除母材接触面上的氧化膜和油污，以利于其主要用于切割合金钢、不锈钢、铸铁、铜、铝、镍、钛及其合金、难熔金属和非金属。

毛细管在钎料熔化后发挥作用，增加钎料的润湿性和毛细流动性。根据钎料熔点的不同，钎3．激光切割

焊又分为硬钎焊和软钎焊。激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸

钎焊的焊接过程是：焊前准备（除油、机械清理）→装配零件、填放钎料→加热、钎料发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的（0.1mm左右）切口，完

熔化→冷却、形成接头→焊后清理→检验。成对材料的切割。目前主要有激光升华切割、激光熔化切割和激光燃烧切割三种方法。激光

钎焊的加热方法有：烙铁、火焰、电阻、感应、盐浴、红外、激光、气相（凝聚）加切割适用于易氧简单、直径小于20mm和强度要求不高的焊件，也可用于棒材、管材和板材

热等。 的焊接。因为没有刀具加工成本，所以激光切割设备适用于生产小批量的各种尺寸的部件。

钎焊的焊接温度低、焊接应力和变形小、尺寸精度高，可焊接异种金属，易于实现机械激光切割设备通常采用数控装置。采用该装置后，即可从计算机辅助设计（CAD）工作站

化和自动化，但接头强度较低、耐热性差，多用搭接接头。其主要用于焊接微电子元件、精接收切割数据。

密仪器、真空器件、异种金属构件及某些复杂的薄板结构等。4．闪光对焊

（三）特种焊接 闪光对焊的焊接过程是：通电→闪光加热→顶锻、断电→去压。闪光加热是焊件端面逐

1．摩擦焊 渐移近达到局部接触时，接触点金属迅速熔化，以火花形式飞溅，形成闪光。多次闪光加热

摩擦焊是指利用焊件接触面摩擦产生的热量为热源，使焊件在压力作用下产生塑性变形后，焊件端面就均匀达到半熔化状态，然后断电加压顶锻，形成了焊接接头。该接头质量较

而进行焊接的方法（图4—24）。其特点是接头质量好，生产率高，易实现自动化，适用于碳高、强度好，但接头表面粗糙，主要用于棒料、型材等的焊接，也可用于异种金属的对接。

素钢、高速工具钢、不锈钢、低合金高强度结构钢、镍合金的焊接，尤其是异种材料间的焊5．点焊

接，如碳素钢一不锈钢、铝一铜、铝一钢、铝一陶瓷等，如石油钻杆、圆柄刀具等。点焊是指焊接时利用熔化电极，在焊件接触面之间形成焊点的焊接方法（图4—22）。

焊

2．超声波焊 点距不应太小，以减少分流的影响，且与焊件材料和厚度有关。

超声波焊是指利用超声波频率（20kHz以上）的机械振动能量连接金属的一种特殊焊60

61

工程实训指导书（金工实习）

第四章

焊接 制动器

主■ 回转夹具 焊件 非回转夹具

轴向加压液压缸

和智能化焊接是实现高效焊接的重要途径，应加强其集成应用技术的研究；应加强焊接结构离合器

完整性评价技术的研究和应用，这是确保焊接结构可靠的重要前提。

一、计算机技术在焊接中的应用

在现代焊接技术中，应用计算机技术对焊接过程进行测试和控制，已给焊接生产和研究带来了变化。

电动机

利用计算机可以对焊接电流、电压、焊接速度、气体流量和压力等参数进行快速综合计算分析和控制；也可对各种焊接过程的数据进行独立统计分析，总结出焊接不同材料、不同板厚的最佳工艺方案。目前以计算机为核心建立了各种控制系统，如设备控制系统、质量监

控系统、焊接顺序控制系统、PID调节系统、最佳控制及自适应控制系统等。这些系统均在图4-24 摩擦焊

电弧焊、压焊和钎焊等不同焊接方法的生产实际中得到应用。如图4—26所示为电弧焊设备接方法（图4—25）。超声波焊时，不向焊件

计算机控制系统。该系统可完成对焊接过程的开环和闭环控制，可对焊接电流、焊接速度、输入高温热能，只是在静压力下，将弹性

弧长等参数进行分析和控制，以及对焊接操作程序和参数变化等做出显示和数据保留，并给振动转换为焊件振动，使焊件间结合。这

超声波 换能器

聚能器

出焊接质量的确切信息。发生器

弹性振动

一方向 种接头间未经熔化产生的结合，称为固态

上声极

程序ROM

郑满ROM 焊。其特点是焊件变形小、尺寸精确，可

焊件／

存储器 下声极

数据RAM 用于微连接以及厚度差别很大的焊件，适

静压力

系统总线 ①

用于同种或异种金属间、半导体、塑料、

微处 金属陶瓷等的焊接，如微电子元件、汽轮

振幅

理28 机的水电接头等。

接口 接口

接口 3．电子束焊

图4—25 超声波焊

00 电子束焊是指利用加速和聚焦的电子束轰击置于真空或非真空中的焊接面，使焊件熔化

健盘 实现焊接（真空电子束焊是目前应用最广的电子束焊）。电子束焊的特点是焊接速度快，

监示器

打印输出装置 件变形小，焊缝质量极高，适用于其他焊接工艺难以焊接的形状复杂焊件以及特种金属和表

输入指令

气源 数据显示

电源

焊件控制 熔金属（钼、锆、钨、铌等）、异种金属间、金属与非金属的焊接，如发动机喷管、核反应

图4-26

电弧焊设备计算机控制系统堆壳体、微动减振器等。

4．激光焊

二、焊接技术的新发展激光焊是指以高能量密度的激光作为热源，熔化金属后，形成焊接接头的焊接方法。与

电子束焊相比，激光焊的最大特点是不需要真空室，焊接过程不产生X射线。但激光焊的

焊接技术的新发展主要体现在焊接热源的研发、焊接生产率的提高和焊接机器人的应用焊件厚度要比电子束焊小得多。

等方面。 特种焊接目前应用的还有电渣焊、铝热焊、爆炸焊、磁力脉冲焊、扩散焊、旋弧焊和电

焊接热源的新发展主要有：子束钎焊等。

1）改善现有热源，使它更有效、方便和经济适用，电子束焊和激光焊的发展最为显著。

第三节 焊接技术的发展

2）研发更好、更有效的热源，采用两种热源叠加以求更高的能量密度，如在电子束中加入激光束等。

焊接是现代制造业中最为重要的材料成形和加工技术之一，焊接制造技术的发展对我国

3）节能技术，如太阳能焊、电阻点焊中利用电子技术提高电焊机的功率因数等。成为制造强国有着极为重要的意义。由于钢材仍将是未来较长时间占主导地位的基础结构材

焊接生产率的提高是推动焊接技术发展的重要驱动力。目前提高焊接生产率的途径主料，因此需加强新一代钢材焊接治金理论的研究及高品质焊接材料的发展；另外自动化焊接

要有： 62

工程实洲指导书（金工实习）

1）提高缩素数率，如解条电弧出中的线粉帮、重力排、销焊以及埋弧中的多焊、热丝焊等。

10-10 热丝甲按口角度及嫁数金属，如以气体保护电弧焊为基础，采用单丝、双丝成三级

11 行焊接的窄间隙焊等。

①第五章 我的中器人是从事焊接（包括切制与喷涂）的工业机器人。根据国际标准化物

（150），工业机器人属于标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复

车

削 的自动控制操作机（Manipulaor），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域，

按机器人在现代焊接生产中的大量应用，是焊接自动化的进步。它突破了焊接刚性自动化传统方式，开拓了一种柔性自动化的新方式，实现了小批量产品焊接自动化，为焊接柔性生产线提供了技术基础。

第一节 概

述 复习思考题

车削是指在车床上利用工件的旋转和刀具的移动，从工件表面切除多余材料，使其成为1．熔焊、压焊及钎焊的区别是什么？

符合一定形状、尺寸和表面质量要求的零件的一种切削加工方法，是机械加工中最基本、最2．什么是焊接电弧？电弧区的温度是如何分布的？何谓正接？何谓反接？

常用的一种工艺方法。3．常用电焊机有哪几种？说明实习中使用电焊机的种类。

车削时，工件的旋转运动为主运动，车刀相对工件的移动为进给运动。切削用量为切削4．焊条的组成及其作用是什么？说明E4303和E5015焊条牌号的含义。

速度v（m／s）、进给量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．常见焊接接头及坡口的形式有哪些？焊接位置有哪几种？

大直径处的线速度；进给量是指工件旋转一周，车刀沿进给运动方向移动的距离；切削深度6．焊接参数是什么？如何选择？

是指车刀每次切去金属层的厚度。7．常见焊接缺陷有哪些？

车床是既可以用车刀对工件进行车削，又可用钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥、板牙、滚花8．气焊火焰有哪几种？低碳钢、铸铁、黄铜各用哪种火焰进行焊接？

刀等对工件进行加工的机床。可加工的表面有内外圆柱面、圆锥面、成形面、端面和各种内9．金属材料要具备哪些条件才能气割？

外螺纹面等。车削的应用范围较广，可加工各种回转面及平面等（图5—1）。其加工精度可10．叙述埋弧焊、气体保护电弧焊、等离子弧焊、电阻焊和钎焊的特点及用途。

m)

图5—1 车削的加工范围

a）车端面 b）车外圆 e）车外锥面 d）切槽、切断 e）镗孔 f）切内槽 g）钻中心孔 h）钻孔

i）较孔 j）饱孔 k）车外螺纹 1）车内螺纹 m）攻螺纹 n）车成形面 o）滚花

64

65

工程实训指导书（金工实习）

达ITI—IT6；表面粗糙度Ra值为1.6—12.5μm。

第五章

车削 1．床身

第二节 车

床

床身是用来支承各主要部件，并按技术要求把各个部件连接在一起，使其在工作时保持

准确的相对位置，是机床的基础件。床身上的导轨用以引导刀架和尾座相对于主轴箱进行准车床是各种机械加工设备中应用最广泛的机床之一，约占金属切削机床总数的一半。

确移动。床身结构的紧固性和精度对车床的加工精度有很大影响。2．主轴箱

床的种类很多，按用途和结构的不同，可分为卧式车床、转塔车床、立式车床、单轴自动床、多轴自动和半自动车床、仿形车床、专门化车床等。其中卧式车床应用最广。

主轴箱内装空心主轴和主轴变速机构。动力经变速机构传给主轴，主轴箱的变速手柄可以改变主轴箱内齿轮的啮合关系，使主轴按规定的速度带动工件旋转，实现主运动。

一、车床的型号

3．进给箱 车床型号是按GB／T 15375—2008《金属切削机床型号编制方法》规定，由汉语拼音

进给箱内装进给运动的变速机构，主轴的旋转运动通过齿轮传人进给箱，经过变速机构母和阿拉伯数字组成的。型号的具体含义如下：

带动光杠或丝杠以不同的转速转动，最终通过溜板箱而带动刀具移动，实现进给运动，并可以获得所需要的进给量或车削螺纹的螺距。

(수)우(우) 수수수 (x수) (우)/(후)

4．光杠和丝杠 其他特性代号

光杠和丝杠将进给箱的运动传给溜板箱。自动走刀用光杠，车削螺纹用丝杠，光杠和丝重大改进顺序号

杠不能同时使用。 主轴数或第二主参数

5．溜板箱 主参数或设计顺序号

系代号

溜板箱与大拖板连在一起。它将光杠或丝杠传来的旋转运动通过齿轮—齿条机构（或丝组代号

杠副）带动刀架上的刀具做直线横向或纵向进给运动。丝杠运动时，可实现车螺纹。通用特性、结构特性代号

6．刀架 类代号

刀架用来装夹车刀，有4个装刀装置，以便转位换刀。使其做横向、纵向及斜向运动，分类代号

由大拖板、中拖板、小拖板、转盘和方刀架组成（图5—3）。车工实习中常见的车床型号为CA6136，其中C是“车”字汉语拼音的首字母，代表

大拖板（纵溜板、大刀架）与溜板箱连接，床类型为车床，读作“车”；A在此处为结构特性代号，是为了区分主参数相同而机构不

可带动车刀沿床身导轨做纵向移动；中拖板的机床，可以理解为这种型号的车床在结构上区别于C6136型车床；6为组代号，表示落

（横溜板、横刀架）可沿大拖板上的导轨做横向及卧式车床；1为系代号，表示卧式车床；36为主参数代号，表示最大车削直径的1／1

移动；转盘与中拖板用螺栓紧固，松开螺母，可即最大车削直径为360mm。

使其在水平面内转动任意角度；小拖板（小溜

板、小刀架）可沿转盘上的导轨做短距离纵向二、车床的组成

进给或在转动转盘后做斜向进给。卧式车床的主要组成如图5—2所示。

7．尾座

尾座套筒内可以安装顶尖用来支承较长工

图5—3 刀架的组成件，也可以安装钻头、铰刀、中心钻等。尾座套

筒在尾架体壳的伸出长度可以用手柄转动调节，并由锁紧手柄将套筒固定，也可以将套筒退到末端，可卸下套筒锥孔内所安装的工具或刀具。调节尾座底侧面的螺钉，尾座体在尾架底板上还可以横向移动，用来车削圆锥。

8．床脚

床脚用地脚螺栓固定在水泥地基上，其左端安装电动机和变速机构，右端安装着电气控制箱和冷却泵。

⑨

三、车床的传动系统 图5—2 卧式车床的主要组成

车床的运动分为工件旋转和刀具移动两种运动。前者为主运动，是由电动机经带轮和齿

67

工程实训指导书（金工实习）

第五章

车削 总零传至主输产生的；后者称为进给运动，是由主轴经齿轮等传至光杠或丝在，从而准动

进给是指车刀沿主轴轴向移动，横向进给是指车刀沿主轴径向移动。

nmin=1440x

100 33 22 170 26 17

-X 160 45 56 190 64 58

t／min＝27.6r／min（各传动比均取最小值）机味常用的传动形式有带传动、齿轮传动、蜗杆传动、齿轮齿条传动及丝杠螺母传动

主轴的反转是由电动机的反转实现的。图5—4所示为C6136卧式车床的传动系统框图。

2．进给运动传动系统

进给运动传动系统是指从主轴到刀架之间的传动。C6136卧式车床的进给运动传动路■传动

主■箱 主轴 卡盘

工件做旋转运动

线为 换向机构

齿轮

M 丝杠

■板箱 滑板 刀架 车螺纹

35 55

29 IX 甲 X

丙 变连箱

IX VI-（主轴）

55

（换向齿轮）

56 乙

丁 进给箱

55 电动机

溜板箱 滑板 刀架

车刀做纵、横向进给 图5—4 C6136卧式车床的传动系统框图

1．主运动传动系统

39 52

39 26 主运动传动系统是指从电动机到主轴之间的传动，其作用是使主轴带动工件旋转，并满

26 52

39 光杠一 2

XN-离合器

38 XVI 47

横进给丝杠一横向进给39

45

47

45 足主轴变速和换向的要求。图5—5所示为C6136卧式车床的主运动传动系统框图。C6136卧

52 26

-IX- 式车床的变速箱可输出6种转速，经带轮传给主轴箱，再经主轴箱内变速机构的高、低速变

39 丝杠 24

XV-离合器

25

XWI—齿轮齿条一纵向进给39

60

55 换，主轴可获得27.6～1350r／min的12种转速。C6136卧式车床的主运动传动路线为

26 26 电动机

ф100

36

ф170

26

17 ф160

22 一1 ф190 N- 64 58

在进给运动的传动中，可根据各传动路线上不同的传动比计算出进给量和螺纹螺距。对I

-VI（主轴）

于给定的一组交换齿轮，光杠或丝杠可获20种不同的转速，通过溜板箱就能使车刀获得20内齿轮离合器

种不同的进给量或加工出20种不同螺距的螺纹。主输箱

主轴

四、车床附件及其工件的装夹带传动

工件做旋转运动

车床主要用于加工回转面，安装工件时应使被加工表面的回转中心和车床主轴的轴线重

合，以保证工件加工时在机床上或夹具中在正确的位置，即定位。工件定位后，还需夹紧，变速箱

以承受切削力、重力、离心力等。装夹方法主要取决于工件的尺寸结构。常用的附件有：自定心卡盘、单动卡盘、顶尖、中心架、跟刀架、心轴、花盘及压板等。

电动机

1．自定心卡盘 图5—5 C6136卧式车床的主运动传动系统框图

自定心卡盘是车床上最常用的附件之一。其构造如图5—6所示。当扳手插入卡盘体内三

个小锥齿轮的方孔L中转动时，可使与其啮合的大锥齿轮转动。大锥齿轮背面的平面螺纹就使主轴转速可根据电动机的转速和不同的传动比计算。主轴最高、最低转速为：

得三个卡爪同时做向心或离心移动，以实现工件的夹紧或松开。100 46 42 170

r／min＝1350r／min（各传动比均取最大值）

自定心卡盘能自动定心、装夹方便迅速，但定心精度不高（一般为0.05—0.15mm），nma

=1440x

160 32 36 190

紧力较小。装夹直径较小的外圆表面用正爪进行，装夹直径较大的外圆表面，用反爪换到68

卡盘上即可进行（图5—7）。工件上同轴度要求较高的表面，应尽可能在一次装夹中车出。

69 frac21}{24 21/24

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

交换

工程实洲指导书（金工实习）

自定心卡盘适合装夹轴、套、盘类或六角形等零件。

第五章

车型 3．顶尖

大推齿轮（背面

在车床上加工长轴时，为了保证加工表面的位置度，通常采用两顶尖来装夹工件。工件有平面螺纹）

利用中心孔支承在前后顶尖之间，前顶尖一般是固定顶尖，安装在主轴锥孔内，后顶尖一般是回转顶尖，装在尾座的套筒内，工件通过拨盘和卡箍随主轴一起转动，如图5—10所示。有时也用三爪卡盘代替拔盘，如图5—11所示。

三个卡爪同时 小锥齿轮

搜盘 卡■

卡爪 固定顶尖

鸡心夹头

工件 回转质尖

图5—6 自定心卡盘

夹紧螺钉

阳 a）外形 b）结构

固定顶尖

回转顶尖 2．单动卡盘

单动卡盘外形如图5—8所示。它的4个卡爪通过4个调整螺杆分别独立移动。它不仅可

图5—10 双顶尖装夹工件

图5—11 自定心卡盘代替拨盘以装夹圆柱工件，还可以装夹方形、长方形、椭圆或其他形状不规则的工件。装夹时，必须

用划针盘（图5—9a）或百分表进行找正，使工件回转中心对准车床主轴中心。如图5—9b房

常用的顶尖有固定顶尖和回转顶尖，其形状如图5—12所示。前顶尖用固定顶尖。在高示为用百分表找正，精度可达0.01mm。

速切削、粗加工或半精加工时后顶尖用回转顶尖；在加工精度要求比较高时，后顶尖用固定顶尖，但要合理选择切削速度，以减小磨损和防止烧坏。

卡爪 平面螺纹

图5—7 用反爪装夹

图5-12 顶尖 图5-8 单动卡盘

a）固定顶尖 b）回转顶尖顶尖装夹轴类工件的步骤如下：

1）用顶尖装夹工件前，应先车平工件两端面，并在工件两端面钻中心孔，常用的中心孔的加工线

孔有A型与B型两种（图5—13）。中心孔是轴类工件在顶尖上装夹的定位基准。木板

b) 图5—9 单动卡盘装夹工件

图5—13 中心孔与中心钻

a）加工普通中心孔的A型中心钻 b）加工双锥面中心孔的B型中心钻a）用划针盘找正 b）用百分表找正

71

工程实训指导书（金工实习）

第五章 2）安装校正顶尖。前后顶尖的轴线成重合，否则会将轴车成圆锥；若不重合必须的。

车削 调节尾座，如图5—14所示。

4．中心架和跟刀架 主轴

尾座

在加工长工件（长径比L／D≥10）时，应使用中心架或跟刀架作为辅助支承，以增加固定康尖 回转顶

调节

工件的刚性、减少工件的变形，防止加工时工件被车刀顶弯或引起振动。□DA

两顶尖轴线

方向

中心架（图5—18）固定在床身上，可单独调节的三个爪支承在工件预先加工好的外圆D

不重合

面上，起固定支承作用。中心架一般用于加工阶梯轴及细长轴的端面、中心孔及内孔的b)

加工。

紧固螺钉 螺栓

工件轴线与进给 十

め 方向不平行

底座 图5—14 校正顶尖

压板 a）顶尖轴线必须重合 b）横向调节尾座使顶法轴线重合 c）顶尖轴线不重合时车出圆锥

3）工件装夹。轴一端安装卡箍（图5—15），另一端若用固定顶尖支承，则中心孔应着

图5—18 中心架及其应用上润滑脂。

a）中心架 b）应用精加工较重的轴类工件时，可用一夹一顶的装夹方式（图5—16），来保证承受大的

削力。

跟刀架（图5—19）固定在大拖板上，随其一起做纵向移动。使用时先在工件靠近活动

顶尖处加工出一小段外圆，用以调整支承爪的位置和松紧，然后加工出工件全长。跟刀架一顶尖装夹工件的步骤如图5—17所示。

般用于加工细长光轴和长丝杠等工件。

中心架和跟刀架使用时，其支承爪要加机油润滑，且工件转速不宜太高，以防摩擦过热垫以开缝的套管

以免夹伤工件

而造成支承爪的磨损和工件表面的烧损。工件露出

应尽量短

已加工表面

自定心卡盘 眼刀架

活动顶尖 图5—15 安装卡箍

图5—16 一夹一顶的装夹方式

刀架 SC□

夹紧工件

调整套简伸出长度

夹紧套筒 调节工件与顶尖松紧

图5—19 跟刀架及其应用

a）跟刀架 b）应用刀架移至车削行程左

将尾座固定 端，用手转动卡盘，

5．心轴

利用已加工的孔，把零件装在心轴上，心轴安装在前后顶尖之间，以加工盘、套类零件检查是否碰撞

图5-17

顶尖装夹工件的步骤

的外圆和端面。这样有利于保证内外圆的同轴度和两端面与内外圆的垂直度。心轴的种类很72

73

工程实训指导书（金工实习）

第五章 多，常用的有锥度心轴、圆柱心轴和可胀心轴等。

车■ 常用的有提大于孔径时，常用度1：100—1：500的锥度心轴（图5.20）。工

五.其他车床 直径的外圆，一般用于精加工盘、套类零件。

1．立式车床 的个件长度小于孔径时，常用圆柱心轴（图5—21）。工件左端紧常心轴轴肩，有能

及体陶压紧。圆柱心轴夹紧力大，可一次装夹多个盘形零件，但对中性差，且对工作制

立式车床的结构如图5—25所示，分单柱式和双柱式两种。立式车床结构的主要特点是

主轴竖直布置，直径很大的圆工作台水平布置，工件的安装找正都比较方便。此外，由于工个端面与孔的垂直度要求高。

件及工作台的重力由床身导轨推力轴承承担，减小了主轴负载，因而能长期保证车床的加工工件

精度。

立式车床结构上的另一个特点是不但在立柱上装有侧刀架，而且在横梁上还装有垂直刀心轴

架，两个刀架可分别切削或同时切削，工作效率高。工件

螺母

立式车床适用于加工径向尺寸大，轴向尺寸相对较小的大型、重型工件，如机架、盘等工件。

2．转塔车床

卧式车床加工范围广，适应性强，但在专业化生产中效率较低。为提高成批生产过程中垫圈

的工作效率，在卧式车床的基础上又设计制造出了转塔车床，如图5—26所示。转塔车床的

最大结构特点是没有丝杠和尾座，只能靠丝锥、板牙加工螺纹。转塔车床除有一个横向刀架图5—20 锥度心轴

图5—21 圆柱心轴

外，还有一个可绕竖直轴旋转的转塔刀架，转塔刀架只能纵向移动，用来完成车外圆、钻孔、扩孔、饺孔和攻螺纹、套螺纹等加工。

可胀心轴（图5—22）是利用锥面的轴向移

主轴

工件 动使弹性心轴胀开而夹紧工件的。它既定心又

夹紧，装夹效率高，夹紧力比锥度心轴大，但对中性比锥度心轴低。

6．花盘

在车床上加工大而形状不规则的零件，可用花盘装夹，如图5—23所示。采用花盘装夹镗孔和车端面时，有利于保证定位平面与加工面

图5—22 可胀心轴的垂直度和平行度。

有些复杂的零件装夹在角铁上，再将角铁压在花盘上。如图5—24所示的轴承座的装方式。

用花盘装夹工件，找正比较费时，还应安装平衡铁来减小转动时产生的振动。

垫铁

压板

花盘

图5—25 立式车床

图5—26 转塔车床螺钉

平衡铁

1—底座 2—圆工作台 3—立柱 4—垂直刀架

1—进给箱 2—主轴箱 3—方刀架 4—转塔刀架螺钉槽

5—横梁 6—垂直刀架进给箱

5—纵向和板 6一定程装置 7—床身工件

7—侧刀架 8—侧刀架进给箱

8—转塔刀架滴板箱 9—方刀架溜板箱螺钉槽

工件

安装基面 平衡铁

第三节 车

刀 角铁

图5-23 花盘

图5—24 花盘、角铁装夹工件

车刀是切削加工中最基本的切削刀具，其他种类的刀具就其切削部分而言，均可看成是

75 ▶ 74

工程实训指导书（金工实习）

第五章

车辆 车刀的演变。

机夹式车刀是将刀片用机械夹紧方式平装（刀片水平放置）或立装在车刀刀杆上。这的演变件要很多，按用途可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀和螺袋车力等，细

57前图5.27b所示，用于车外圆、台阶而和端面。切断刀如图5—270所示，用于切斯下

被夹获得所需后角，使用时只需刃磨而面，这样装夹的刀片受力较好，并体上，通过示，用于车圆弧面或成形面。螺纹车刀如图5—27f所示，用于车外螺纹。

初）工件上切槽。内孔车刀如图527d所示，用于车前工件的内孔。成形车刀如图15—270年

提高刀片利用率。这种结构适于在半精车和粗车中使用。

刀体

号 车刀的合理选用可以保证加工质量、提高生产率、降低生产成本和延长刀具寿命。

压板 刀头

刀体 b)

图5—29 车刀的结构形式

a）整体式 b）焊接式 c）机夹式图5—27 车刀的种类

二、车刀的几何角度 一、车刀的组成和结构

为了确定车刀切削刃及前、后面在空间的位置，即确定车刀的几何角度，必须要建立3个互相垂直的坐标平面（辅助平面）：基面、切削平面和正交平面，如图5—30所示。

车刀是由刀头（切削部分）和刀体（夹持部分）组成的（图5—28）。刀头用于切削加

（1）基面 通过切削刃选定点的平面，它平行或垂直于刀具在制造、刃磨及测量时适工，由刀具材料制造。刀体用于装夹在机床上，由碳素钢制造。

车刀的切削部分是由三面（前面、主后面、副

合于安装或定位的一个平面或轴线，一般说来其方位要垂直于假定的主运动方向。后面）、两刃（主切削刃、副切削刃）和一尖（刀

刀体（夹持部分）

（2）切削平面 通过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。刀头（切削部分）

（3）正交平面 通过主切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。尖）组成的。具体如下：

前面

车刀的几何角度主要有前角γ。、后角α。、主偏角K1、副偏角x和刃倾角入，（图5—31）。1）前面 刀具上切屑流过的面。

2）主后面 刀具上与工件加工面相对的表面。

已加工表面 副切削刃

待加工表面

切削表面 3）副后面 刀具上与工件已加工面相对的

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线，担

工件

待加工表面 负主要的切削加工。

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线，担

图5—28 外圆车刀

基面 90 负部分切削加工。

车刀 6）刀尖 主切削刃和副切削刃的交点，通常是一段圆弧或直线。

刀尖圆弧半径 正交平面

车刀的结构形式主要有整体式、焊接式和机夹式三种（图5—29）。

底平面 整体式车刀多用高速工具钢制造，刃口可磨得较锋利，多用于小型车床或加工有色金

图5—30 车刀的静止参考系

图5—31 车刀的几何角度属。整体式车刀在制造和使用过程中，需要刃磨，以达到所需要的刀具角度，对使用者的刀

具刃磨水平要求较高。

（1）前角y。在正交平面内，测量基面和前面之间的夹角。其作用是使切削刃锋利，焊接式车刀是将一定形状的硬质合金刀片，用黄铜、纯铜或其他焊料，钎焊在普通结构

但过大的前角会削弱切削刃的强度。前角y。一般为—5°～15°，加工塑性材料时选较大值；加例刀杆上而形成的。由于其结构简单，抗振性能好，制造方便，使用灵活，所以用得非常

工脆性材料时选较小值。广泛。

76

后角a。在正交平面内，测量切削平面和主后面之间的夹角。其作用是减小工件

77

工程实通指导书（全工实习）

最生的脂的糕，但过大的后角也会的算切用刃强度，因此后角一般为6—12°，得加

车■ 合金刀头用碳化硅砂轮（绿色）。

造较大值，粗加工时选较小值。

大面，图角x，在基面内，测维主切前刃和进给运动方向的美角，主的角减小，形和振动，应选较大的主偏角。车刀常用的主偏角有45°、60°、75°、90°等。

翻刃和已加工表面之间的摩擦，以改善加工表面的表面粗糙度。一般副偏角

，为 5°-15°。

（5）刃倾角A，在主切削面内，测量切削刃和基面之间的夹角。其作用是控制切屑的流向，并影响刀头强度。刃倾角入。一般为—5°～5°。粗加工时选负值，精加工时选正或零值，

图5—33 车刀的刃磨三、车刀的安装

a）磨前面 b）磨主后面 c）磨副后面 d）磨刀尖圆弧车刀应正确地装夹在车床刀架上，这样才能保证刀具有合理的几何角度（图5—32），从

2）刃磨时，人要站在砂轮的侧面，双手要拿稳车刀，用力要均匀，倾斜角度要合适；而提高车削的质量。

装夹车刀应注意下列事项：

要在砂轮圆周表面中间部位磨，并左右移动。

3）磨高速工具钢车刀时，刀头发热，应放人水中冷却，以免刀具因温升过高而软化。1）车刀的刀尖应与车床主轴轴线等高。装夹时可根据尾座顶尖的高度来确定刀尖

4）磨硬质合金车刀时，刀头发热，可将刀柄置于水中冷却；切忌将硬质合金刀头直接高度。

沾水，以免刀头因急冷而产生裂纹或极大的内应力。2）车刀刀杆应与车床轴线垂直，否则将改变主偏角和副偏角的大小。

5）车刀刃磨后，应加机油并在油石上细磨各刀面，以提高其使用寿命和加工质量。3）车刀刀体悬伸长度一般不超过刀杆厚度的两倍，否则刀具刚性下降，车削时容易产

生振动。

第四节 车削安全生产规程4）垫刀片要平整，并与刀架对齐。垫刀片一般使用2～3片，太多会降低刀杆与刀架的

接触刚度。

1）进入车间，穿好工作服、工作鞋，扎好袖口，戴好护眼镜；女生戴好工作帽，头发5）车刀装好后应检查在工件的加工极限位置时是否产生运动干涉或碰撞。

罩在工作帽内；不准穿拖鞋、凉鞋、高跟鞋；严禁戴手套操作。

2）实习学生应在指定车床上进行操作，不得随意开动其他车床；如果两人同开一台车刀尖与工件

床，只能其中一人操作，另外一人在安全区域做准备。轴线不等高

3）设备操作前，应检查开关、手柄是否在规定位置，润滑油路是否畅通，防护装置是否完好。

4）变速、测量、换刀和装夹工件时必须停机。

5）卡盘上的扳手在松开或夹紧工件后应立即取下，以免开机时飞出伤人。垫刀片放置

不平整

6）机床运转时，严禁用手触摸机床的旋转部位。严禁隔着车床传递物件。

7）车削时的切削速度、背吃刀量和进给量都应选择适当，不得任意加大。图5—32 车刀的安装

8）测量工件时，将变速手柄转到空档位置或将急停开关按下以防误操作而转动主轴。a）正确 b）错误

9）切削时，手、头部和身体其他部位都不要与工件及刀具靠得太近；人站立位置应偏四、车刀的刃磨

离切屑飞出方向；切屑应用钩子清除，不得用手拉。

10）转动刀架时要将床鞍或中滑板移到安全位置，防止刀具和卡盘、工件、尾座相碰。车刀通过刃磨（整体和焊接式车刀）才能保持合理的几何角度和良好的切削性能。车刀

12）正确使用和爱护量具，经常保持量具清洁，用后及时擦净并放入盒内。禁止将工11）操作中，发现机床有异常现象时应立即停机，并及时向指导教师汇报。

的刃磨是在砂轮上进行的，主要磨三个刀面和刀尖圆弧（图5—33）。刃磨时应注意下列事项：

具、刀具和工件放在车床的导轨上。1）刃磨高速工具钢车刀或硬质合金车刀的刀体部分用氧化铝砂轮（白色）；刃磨硬质

78

—格按照刀具刃磨安全操作规程。

工程实训指导书（全工实习）

14）毛坯、半成品和成品应分开堆放、并按次序整齐排列。

第五章

车■ 15）工作位置周围应经常保持清洁卫生。

16）按工具用途使用工具，不得随意替用，如不能用扳手代替锤子使用等。17）工件和车刀必须装夹牢固，卡盘必须装有保险装置。

18）工件、毛坯等应放于适当位置，以免从高处落下伤人。

19）注意作业地点清洁卫生，交接班时要交接设备安全状况记录。

第五节 车削方法

图5—35 正确进刻度的方法

a）要求手柄转至30，但播过头成40 b）错误：直接過至30根据加工工艺的要求，车削可分为粗车、半精车和精车。

c）正确：反转约一圈后，再转至所需位置30粗车的目的是从工件上切去大部分的加工余量，使工件接近最后的形状和尺寸。粗车要

给精车留有合适的余量，而精度和表面质量要求都不高。在生产中，加大背吃刀量a，对提

的夸头车刀能车外圆、端面和倒角，是一种多用途的车刀。但切削时背向力大，如果是车细高生产率最有利，而对车刀寿命的影响又最小。因此，粗车时优先选用较大的背吃刀量a。；

长工件时，工件容易被顶弯并引起振动，所以常用来车削刚性好的工件。右偏刀能车外圆、其次，适当加大进给量f；最后，确定切削速度t。切削速度v一般采用中等或中等偏低的数

端面和台阶，其背向力较小，不易引起工件的弯曲与振动，但因刀尖角较小，刀尖强度低，值。粗车的切削用量推荐如下：背吃刀量ap＝2～4mm；进给量f＝0.15～0.4mm／r；切削速

散热条件差，容易磨损。度＊＝50—70m／min（硬质合金车刀车削钢时），或者v＝40～60m／min（硬质合金车刀车削铸

铁时）。在粗车铸件时，由于工件表面有硬皮，如果背吃刀量ap太小，刀尖容易被硬皮碰坏或磨损。因此，第一刀的背吃刀量应大于硬皮的厚度。

精车的目的是保证零件的尺寸精度和表面粗糙度要求，精车时应选较高的切削速度（■＝100m／min以上）或较低的切削速度（＝6m／min）、较小的进给量（f＝

图5-36 车外圆 0.05—0.2mm／r）和切削深度（高速精

a）尖刀车外圆 b）45°弯头刀车外圆 c）右偏刀车外圆车：a，＝0.3—0.5mm。低速光刀：a，＝

0.05—0.1mm），同时合理选用切削液。精车后尺寸精度可达IT7—IT8，表面粗糙

二、车端面和台阶 度Ra值为1.6—3.2μm（精车有色金属可

达0.4—0.8μm）。一般靠试切才能准确保

f)

端面常作为轴类和盘套类零件在长度方向上尺寸测量、定位的基准。车端面的方法如图证工件精车的尺寸精度。试切的方法与步

图5—34 试切的方法与步骤

5-37所示。 骤如图5—34所示。

2）开车对刀 b）向右退出车刀 c）横向进给a

d）切削深度1—2mm e）退刀测量

车削时，正确使用横刀架和小刀架的

1）未到尺寸，再横向进给ap刻度盘，才能迅速地控制加工尺寸。例如

横刀架移动的距离可根据刻度盘转过的格数计算。即刻度盘每转一格横刀架移动的距离＝丝红螺距÷刻度盘格数。例如C6136车床横刀架丝杠螺距为4mm，横刀架的刻度盘等分为200格，故刻度盘每转一格，车刀就进退0.02mm，若切削深度为0.3mm，则模刀架的刻度盘所需转过的格数就为n＝0.3÷0.02格＝15格。正确进刻度的方法如图5—35所示。

一、车外圆

车外圆是最常见、最基本的车削方法。车外圆可用图5—36所示的几种车刀。其中，

图5-37 车端面

4）45°弯头刀车端面 b）右偏刀车端面（由外向中心）c）右偏刀车端面（由中心向外）d）左偏刀车微面45°

08

81

工程实训指导书（金工实习）

第五章

车■ 右偏刀适用于车削轴类工件和直径较小的端面。在一般情况下，右偏刀从外缘向中心进

给车端面时，由于是副切削刃担负主要切削加工，故在切削力作用下，容易产生凹而。为克服这一缺点，可以从中心向外进给，同时也可以在原副切削刃处磨出断屑槽，以此作为主切

同的是用扩孔钻，而不是用结实，扩礼的余量与孔花大小有关，一般为以给在相似，所不削刃进行车削。左偏刀适用于车左台阶和端面。由于是主切削刃切削，故切削顺利，加工质

位孔是用饺刀做扩孔或半精变孔后的精加工，其方法与在车床上结孔相似，依制余量为

1-0-10

量好。

车台阶实际上是车外圆和端面的组合加工。轴上台阶高度在5mm以下的小台阶可在车

贴孔、扩扎及较孔是在车床上加工直径较小、精度较高、表面粗糙度值较小孔的主要方法。轴线。轴上台阶高度在5mm以上的大台阶可分层进行切削（图5—39）。

外圆时同时车出（图5—38）。装夹刀具时用直角尺对刀，以保证车刀的主切削刃垂直于工作

2．镗孔

2．孔是利用管刀对工件上铸出、银出或钻出的孔做进一步的加工。图543所示为车床孔加工。在车床上管孔，工件旋转做主运动，像刀在刀架带动下作进给运动，不为车来枫孔内切削，尺寸不能大，导致锋刀杆比较细，刚性差，因此加工时普吃刀能和进经刀实进

得较小，进给次数多，生产率不高。像削的通用性很强，应用广泛。精锋后孔的精度而这偏刀主切削刃和工件轴线约成

在末次纵向进给后，横

1T7—IT8，表面粗糙度Ra值为1.6～3.2μm。主切削刃

90．分多次纵向进给

向退刀，车出90°台阶

算孔深度的控制可采用在刀杆上做记号的方法（图5—44）。孔深度的测量可以用游标卡(q

a)

图5—39 车大台阶

尺或深度尺。 图5—38 车小台阶

台阶长度可用钢直尺和内卡钳（图5—40）或用深度卡尺测量（图5—41）。

刻线记号 图5—43 车床镜孔

图5—44 测量孔深a）镗通孔 b）镗台阶孔 c）镗不通孔

图5—40 钢直尺和内卡钳确定台阶长度

图5—41 深度卡尺确定台阶长度

四、车锥面 三、车床上孔的加工

锥面可看成是内、外圆的一种特殊形式，具有配合紧密、拆卸方便、对中性好的特点，车床上孔的加工是指回转体工件中间孔的加工。对非回转体上的孔可利用单动卡盘或花

广泛应用于需经常拆卸的配合件上。车锥面的方法主要有宽刀法、刀架转位法、偏移尾座法盘装夹在车床上加工，但更多的是在钻

和靠模法。 床和镗床上进行加工。

1．钻孔、扩孔和铰孔

1．宽刀法 在车床上钻孔时，工件的回转运动

宽刀法就是利用主切削刃横向直接车锥面，如图5—45所示。此时，切削刃的长度要略为主运动，尾座上的套筒推动钻头所做

长于圆锥素线长度，切削刃与工件回转中心线成半锥角仪。这种加工方法方便、迅速，能加的纵向移动为进给运动（图5—42）。钻

工任意角度的内、外圆锥。车床上倒角实际就是宽刀法车锥面。此种方法加工的锥面很短，孔前应先车端面、用中心钻钻中心孔，

而且要求切削加工系统有较高的刚性，适用于批量生产。图5—42 车床上钻孔

以防钻头偏斜；钻孔时需加切削液，钻

2．刀架转位法 深孔时应经常退出，以利于排屑和冷却钻头。钻孔一般用于孔的粗加工，加工精度可达

车床中拖板上的转盘可以转动任意角度，松开上面的紧固螺钉，使小拖板转过半锥角IT11—IT12，表面粗糙度Ra值为12.5～50μm。

a，如图5—46所示，将螺钉拧紧后，转动小拖板手柄，沿斜向进给，便可以车锥面。这种方

法操作简单方便，能保证一定的加工精度，能加工各种锥度的内、外维面，应用广泛。但受82

83

工程实洲指导书（金工实习）

小接纸行程的照制，不能车太长的维面。而且，小拖板只能手动进给，锥面的表面粗糙度有大。刀架转位法在单件、小批生产中用得较多。

1．双向手动法

车酮 双向手动法是指用双手同时摇动中拖板和小

拖板的手柄，使刀尖的运动轨迹与所需成形面的形线相符，加工出所需的成形面（图5—49）。该方法简单易行，但对操作技能要求高，且生产率低，放适用于加工单件小批、精度要求不高的成形面。2．成形车刀法

切削刃形状与工件表面形状一致的车刀称为成形车刀。用成形车刀切削时，只要做横向进给就可以车出工件上的成形表面，如图5—50所示。用成形车刀车成形面，工件的形状精度取决于刀

图5—49 双向手动法车成形面图5—45 宽刀法车惟面

图5—46 刀架转位法车锥面

具的精度，加工效率高，但由于力具切前刃长，加工时的切削力大，加工系统容易产生变形3．偏移尾座法

和振动，要求机床有较高的刚度和切削功率。成形车刀制造成本离，且不容易刃爵。因此，偏移尾座法是指将尾座顶尖偏移距离s，使工件回转轴线与主轴轴线成半锥角α。利用

成形车刀法适用于成批、大量生产。车刀的纵向进给，加工出所需锥面（图5—47）。

3．靠模法

靠模法车成形面如图5—51所示。该方法加工质量好、生产率高，但靠模的制造成本高，尾座的偏移量为：s＝Lsina或s＝Ltana＝L（D-d）／2l（α较小）

故适用于大批量加工成形面。该方法可自动进给，能车出较长的锥面，且加工质量好。但因受尾座偏移量的限制，只

能加工半锥角α＜8°的锥面，且不能车锥孔。偏移尾座法适用于成批加工锥面。4．靠模法

靠模法是利用滑块沿固定在床身上的锥度靠模板内的移动来控制车刀的运动轨迹，从而加工出所需锥面（图5—48）。该方法适用于批量加工精度要求高、a＜12°的长锥面和锥孔。

连接板

销钉 滑块 ■模板

底座 106

图5—50 成形车刀法车成形面

图5—51 靠模法车成形面1—车刀 2—成形面 3—拉杆

4-靠模 5-滚柱 4．数控加工法

25~30° 数控加工法是目前加工成形面的主要方法，可

14

A-A 图5—47 偏移尾座法车锥面

加工任意要求的成形面，且加工质量好、生产率高。图5—48 靠模法车锥面

五、车成形面

六、切槽和切断

回转体表面常有退刀槽、砂轮越程槽等沟车床上可以车削各种以曲线为母线旋转而形成的回转体成形面。车成形面的方法主要有

槽，车出这些沟槽的方法称为车槽。切断是在车床上将坯料或工件从夹持端分离出来的车削方法。

主切削刃 双向手动法、成形车刀法、靠模法和数控加工法。

84

副切削刃 切槽使用切槽刀（图5—52）。切5mm以下的

图5-52 切槽刀

420

工程实派指导书（金工实习）

第五章

车■ 窄槽时，可用主切削刃与精宽相等的切槽刀一次初出；切宽槽时需分几次横向进给

（图5． 53）。最后一次精车的顺序如图5—53c所示。

交换 齿轮

图5—56 车螺纹的传动路线

在率（图5.57）。例如米制普通螺纹车刀的6，＝60°，前角y＝0，租车或车精被切螺纹的牙螺纹时，车刀可有5°—15°的前角，以利于切削。

安装车刀时，车刀的刀尖必须对准工件的中心，同时必须用螺纹样板对刀，如图5—图5-53 切宽槽

a）第一次横向进给 b）第二次横向进给 e）末次横向进给后，再以纵向进给精车槽底切宽槽

58所示。否则，螺纹会出现牙型偏差和倒牙等误差。在加工螺纹过程中，若因了如图5，切断所用的切断刀与切槽刀极为相似，只是刀头更加窄长，刚性更差。由于刀具要切至

实修磨或更换刀具，使刀具经过二次装夹，这时工件螺纹与车刀的相对位置发是损坏，工件中心，呈半封闭切削，排屑困难，容易将刀具折断。因

做必须重新用样板对刀，并且利用小滑板使车刀刀尖准确落在后来的螺纹槽内，才面此，装夹工件时应尽量将切断处靠近卡盘，以增加工件刚性。

续加工。 如图5—54所示。用手动进给时一定要均匀，即将切断时，需

0-%1 放慢进给速度，以免刀头折断。

七、车螺纹

螺纹的种类很多，按制别分为米制螺纹和寸制螺纹；按牙型分为普通螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹等（图5—55）。其中单

图5-54 切断 线、右旋、米制螺纹应用最广泛。

图5—57 螺纹车刀

图5—58 样板对刀螺纹的加工方法很多，主要有车削、铣削、玫螺纹和套螺纹、搓螺纹与滚螺纹、磨削及

车螺纹时，根据螺距，查找车床铭牌，选定进给箱手柄位置或更换齿轮，脱开光杠，啮研磨等，但车螺纹最常见。

合丝杠，并选较低的主轴转速，以使切削顺利并有足够的退刀时间。为使刀具移动平稳、均匀，还需调整横溜板导轨间隙和小刀架丝杠与螺母的间隙。工件必须装夹牢固。

這書

车螺纹的方法如图5—59所示。螺纹可用螺纹环规或螺纹塞规检验（图5—60）。为避免乱b)

牙，车螺纹应始终保持主轴至刀架的传动系统不变、车刀在刀架上的位置保持不变、工件与图5—55 螺纹的类型

主轴的相对位置保持不变，否则需重新对刀。a）普通螺纹 b）矩形螺纹 c）梯形螺纹

八、滚花 车螺纹时，必须保证螺纹的中径、牙型角和螺距。为获得准确的螺距，必须由丝杠带动

各种工具和机件的手握部分，为便于握持和增加美观，常常在表面上滚出各种不同的花刀架进给，使工件每转动一周，刀具移动的距离等于螺纹的导程（单线螺纹导程为螺距）。

这，如百分表套管、丝杠扳手及螺纹量规等。这些花纹一般是在车床上用滚花刀滚压而成车螺纹的传动路线（由主轴至丝杠）如图5—56所示。改变进给箱手柄的位置或更换交换齿

的，如图5—61所示。轮，就可改变丝杠的转速，从而车出不同螺距的螺纹。

车螺纹使用螺纹车刀，一般用高速工具钢或硬质合金制造，可加工各种形状、尺寸精度

滚花花纹有直纹和网纹两种，滚花刀也分直纹滚花刀和网纹滚花刀。滚花属于挤压加的内外螺纹，特别适合加工大尺寸螺纹。螺纹牙型的精度取决于螺纹车刀刃磨后的形状及其

I，因此其背向力很大，在加工时主轴转速要低些，还需要提供充足的切削液，以免损坏滚86

花刀和防止滚花产生的细屑堵塞滚花刀纹路而产生乱纹。

87

工程实训指导书（全工实习）

第五章 表5—1 车削工艺实例

车辆 加工内容

■工顺序

下料：圆钢ф18mmx63mm

加工■■

使用工具、具

■床 夹紧18mm

毛坯外圆，车右 2

端面

■面车刀 快速

依次车ф16mm．ф12mm、φ9mm、 f

退出

开机切削

进给

φ5mm至尺寸，并在右端面处倒

外■车刀 开反机退回

3

角，最后在圆弧的起始位置划线

■弧车刀

■标卡R 图5—59 车螺纹的方法

a）开机，使车刀与工件轻微接触，记下刻度盘误数，向左退出车刀 b）合上对开螺母，在工件表面上车出一条螺旋线，横向退刀，体机 c）开反车使车刀退到工件右端，停机，用钢直尺检查螺距

从划线位置开始加工圆弧是否正确 d）利用刻度调整a，开机切削 e）车刀将至行程终了时，应做好退刀

■弧车刀 停机准备，先快速退出车刀，然后停机，开反车退回刀架 1）再次横向进给，继续切削

滚花网纹

滚花刀 螺纹环规

切断万 图5—60 螺纹检验

切断长39mm，然后反向装夹，车

端面车刀 图5-61 滚花

端面至长度为38mm，并加工倒角

外圆车刀 九、零件车削工艺实例

游标卡尺 38土0.1

下面以图5—62所示的滚花销钉为例介绍车削工艺过程，见表5—1。

7

检验

按图样要求检验

游标卡尺 复习思考题

1．车削的运动特点和加工特点是什么？

2．车床主要由哪几部分组成？各部分有何作用？

3．车床上安装工件的方法有哪些？各用于哪些类型和要求的零件？

4．为什么车削轴类零件时常用双顶尖装夹？工件上的中心孔如何加工？38-0.1

滚花销钉

5．转塔车床、立式车床与卧式车床相比，其结构有何不同？主要用于什么场合？图5-62

6．车刀的主要几何角度有哪些？它们对刀具切削性能的影响是什么？

00

工程实训指导书（金工实习）

7．如何正确安装车刀？

8．租车和精车的加工要求是什么？切削用量的选择有何不同？10．为什么车削时一般先要车端面？为什么钻孔前也要先车端面？

D

第六章 9．试切的目的是什么？结合实际操作说明试切步骤。

11．在车床上加工锥面的方法有哪几种？其特点是什么？

铣

削 12．车成形面有哪几种方法？单件小批生产常用哪种方法？

13．切断刀与切槽刀的形状有何异同？

14．试述车螺纹的操作步骤。怎样防止乱牙？

第一节 概

述 15．滚花时的切削速度为什么要低些？

统削是在铣床上利用铣刀的旋转运动（即主运动）和工件的直线移动来完成对零件加工的一种切削加工方法，是一种高效率的加工方法。

铣削时，铣刀的高速旋转运动为主运动，工件的低速移动为进给运动。铁削用量由统削速度v。（m／s）、进给量f、f或t（mm／r、

mm／z或mm／min）、铣削深度ap（mm）和 铣削宽度a。（mm）四个要素组成，如图

圆柱形铣刀

面铁万 6—1所示。铣削速度是指铣刀最大直径处的

线速度；进给量是指工件在进给方向上相

工件 对铣刀的位移量，因铣刀属多刃刀具，在

a) 计算时有每转进给量、每齿进给量和进给

速度三种度量方法；铣削深度是指垂直于

图6—1 铣削及铣削用量

已加工表面测量出的被切削层尺寸；铣削宽度是指垂直于进给方向测量出的已加工表面的宽度。

铣削的范围较广，可加工平面（水平面、垂直面、斜面）、台阶面、沟槽（直槽、T形

槽、V形槽、燕尾槽）和成形面（齿轮、螺旋槽、凸轮等）等（图6—2），是平面加工的主、有名

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

图6—2 铣削的主要加工范围1钢

由生

a）铣平面 b）切断 c）铣齿轮 d）铣成形面 e）铁螺旋槽 f）铣圆弧槽市工

类

发发日期

第二节 铣

床 不同

国籍

铣床在现代机械制造中，约占金属切削机床总数的25％。铣床的种类和规格很多，主要有卧90

91

工程实灌指导书（金工实习）

式苗体，立式镜球、龙门技床、工具统床和数控统床等，其中万能升降台床应用最广。

第大章 一、铣床的型号

性别 5．工作台

锐床型号的具体含义如下：

5．作台用来安装工件和夹具，由纵向工作台、横测板和转台组成。

统是分开的，分别由单独的电机驱动，此外，换床的操纵系统较为完善，多有移方的传动系重大改进顺序号，用A、B、C表示

主参数（工作台面宽度300mm）

面内扳转一定的角度（±45°），便于铣螺旋槽。系代号（万能升降台铣床）

组代号（落地、卧式铣床组）

三、铣床附件及工件的装夹通用特性代号（万能型）

类代号（铣床类）

（一）铣床附件

铣床的主要附件有分度头、万能铣头、回转工作台和平口虎钳等，用于安装工件和完成二、铣床的组成

铣削。

1．分度头 万能升降台铣床的主要组成如图6—3所示。

分度头是用来进行分度的装置，能对工件在圆周、水平、垂直和倾斜方向上进行等分和

不等分。它主要由底座、转动体、主轴、分度盘、期形夹及顶尖组成（图6—4）。工作时，主轴

横梁 刀杆 吊架

底座上的两个导向定位键与工作台的T形槽相配合，并用螺栓将其紧固在工作台上；主输

装在转动体内随转动体在垂直平面可转至任意位置；主轴前端锥孔内可安装项尖，用来与尾纵向工作台

座顶尖一起支承工件；主轴前端的外螺纹和光轴颈可安装卡盘装夹工件。主轴变速机构

分度头等分工件的原理如图6—5所示。主轴上固定有40齿的蜗轮，与蜗轮相啮合的是转台

横向工作台

单头蜗杆，它与手柄固定在同一根轴上。因此，手柄旋转40周，主轴才带动工件转1周。

如果要把工件分成z等分，每等分就要工件转过1／：周，而手柄的转数n为

1 40 床身

n=40x-= :

: 升降台

紧固主

轴手柄 图6—3 万能升降台铣床

1．床身

蜗杆脱

制度盘 床身用来支承和固定铣床的所有部件。床身呈箱形，内部装有主轴、变速机构、润滑及

主轴

1：40蜗杆传动 传动系统，前壁有燕尾形垂直导轨，供升降台上下移动；顶部有水平导轨，供横梁前后

移动。 2．横梁

交换齿轮轴 横梁用来支承刀杆、增加刀杆刚度。横梁伸出的长度可根据刀杆的长度调整。

3．主轴

分度盘

定位销 主轴是空心的，前端有锥孔，用来安装刀杆或刀具，并带动铣刀旋转。

4．升降台 做垂直进给。

图6-4 分度头

1：1螺旋齿轮传动 降台可使整个工作台沿床身垂直导轨上下移动，用以调整工作台面到铣刀的距离，并

1—底座 2—转动体 3—主轴92

图6—5 分度头等分工件的原理4—顶尖 5—分度盘 6—扇形夹

93

工程实洲指导书（金工实习）

数的转数品的分变是来的定的，分须在的机的上，有许多代最不的的圈。例如国产FW250型分度头备有两块分度盘，其各圈孔数如下：

铁别

第六章 第一块正面：24、25、28、30、34、37。反面：

38、39、4 1、42、43

2．龙门铣床

2.1铁床（图6—9）有单轴、双轴等多种形式，可以同时用多个统刀对工件的多个表面第二块正面：46、47、49、51、53、54。反面：57、58、59、62、66。

例：铣齿数为30的齿轮，分度手柄的转数n为

进行加工，故生产率高，主要用于加工批量较大的大型工件或面多个统刀40 4010

=-=1

:30 30

将新中的定位销插入带有孔数为3的倍数（如30）的分度盘圆周上，当手栖转这周后再在30个孔中过10个孔的间距，即可得所需等分。

工作台

主轴 为确保手柄转过的孔距数可靠，可使分度盘上的扇形夹的夹角等于所需的孔距数，

分度就可以准确无误了。2．万能铣头

方能铣头可以扩大万能升降台铣床的加工范围，完成立式升降台铣床的工作。使用时间下万能升降台铣床横梁、刀杆，装上万能铣头，根据加工需要其主轴在空间可以转成任意方向。万能铣头如图6—6所示。

3．回转工作台

利用回转工作台（图6—7）可以方便地铣削圆弧表面、圆弧槽以及需要分度的工件。

图6-8

立式升降台铣床

图6-9 龙门铣床 3．滚齿机

滚齿机（图6—10）是应用最广泛的齿轮加工机床，主要用于加工直、斜齿圆柱齿轮和蜗轮。

4．插齿机

插齿机（图6—11）主要用于加工内、外啮合的圆柱齿轮，尤其适用于在滚齿机上不能加工的多联齿轮、内齿轮和齿条，但插齿机不能加工蜗轮。

图6-6 万能铣头 （二）工件装夹

图6—7 回转工作台

铣床上常用的工件装夹方法有平口虎钳装夹、压板螺栓装夹和分度头装夹。当零件工件。

的生产批量较大时，为保证加工质量、提高生产率，常用各种专用夹具或组合夹具装夹四、其他铣床

1．立式升降台铣床

立式升降台铣床（图6—8）与万能升降台铣床的主要区别是主轴与工作台面垂直，为适应铣削斜面的需要，有时还可将主轴相对于工作台面偏转一定的角度。

点，故应用很广。

立式升降台铣床具有刚性好、操作简便，且便于装夹硬质合金面铣刀进行高速铣削的特

☑

图6-11 插齿机 94

图6-10 滚齿机

95

工程实洲指导书（金工实习）

第三节 铣 刀

富大章 2．带柄铣刀

国籍 （1）立铣刀

立铣刀用手加工沟槽、小平面和台阶面等，用在立式升降台铁床上，有被力是一种多刃刀具，刀齿分布在圆柱面成端面上，常用徒刀的刀齿材样主要有面。

直柄和锥柄两种，如图6—12b所示。

（2）键槽钱刀 键槽铣刀专门用于加工封闭式键糖，如图6—120所示。具钢和硬质合金两种。

一、铣刀的种类及用途

（3）T形槽、燕尾槽铣刀

T形槽、燕尾槽铣刀专门用于加工T形槽和燕尾槽，如图6—12d、e所示。

根据安装方法的不同，铣刀分为带孔钱刀和带树钱刀两大类（图6—12）。带孔铁刀生用

（4）谨齿铣刀 镶齿锐刀主要用于高速铣制平面，一般在钢材制造的刀盘上壤有多片于万能升降台铣床上；带柄铣刀多用于立式升降台铣床上。

硬质合金刀齿，如图6—12a所示。二、铣刀的安装 1．带孔铣刀的安装

带孔铣刀中的圆柱形镜刀、圆盘形镜刀，多采用长刀杆安装，如图6—13所示。刀杆一始为维体，装入机床主轴维孔中，由拉杆拉紧。主轴旋转运动通过主轴前确的的刚度，应使铣刀尽可能靠近主轴或吊架。拧紧刀杆的压紧螺母时，须先上吊架（提在刀杆受力变形。

00 1)

m)

图6—13 圆盘形铣刀的安装图6—12 铣刀的种类

1—拉杆 2—主轴 3—端面键 4—套筒 5—铁刀 6—刀杆 7—压紧螺母 8—吊架a）硬质合金镶齿铣刀 b）立钱刀 c）键槽使刀 d）T形槽选刀 e）燕尾槽铣刀 f）圆柱形铣刀

g）三面刃快刀 b）锯片铣刀 i）模数铁刀 j）单角铣刀 k）双角铣刀 1）凸半圆镜刀 m）凹半圆侁刀

带孔铣刀中的面铣刀，多采用短刀杆安装（图6—14）。1．带孔铣刀

（1）圆柱形铣刀 圆柱形铣刀主要用于铣削平面。为使切削平稳，通常圆柱形铣刀做成螺旋齿，如图6—12f所示。

2）三面刃铣刀 三面刃铣刀主要用于加工不同宽度的直角沟槽及小平面、台阶面等，如图6—12g所示。

（3）锯片铣刀 锯片铣刀用于切断和加工一些较窄的沟槽，如图6—12h所示。

垫套 （4）模数铣刀

模数铣刀用于铣削齿形和齿槽，如图6—12i所示。

角度铣刀用于加工各种角度的沟槽及斜面等，有单角和双角之分，如（5）角度铣刀

螺钉

铣刀 图6—12j、k所示。

（6）成形铣刀

图6—14 面铣刀的安装成形铣刀用于加工与切削刃形状相对应的成形面，如图6—121、m所示。

2．带柄铣刀的安装 96

直柄铣刀一般直径不大，可直接安装在主轴锥孔内的弹簧夹头中，如图6—15a所示。锥

97 ▶

工程实训指导书（金工实习）

生解条，当按及维精尺寸和临成与提床主指准孔相有时，就可值，

有构米进行。成批生产市，一般用组合铁刀在万能开降合床上预时铁用多个的面，如紧，如图6—15c所示。

■大■ 图6-17c所示。

弹簧夹头 螺母

过渡锥套

b) 弹性套

图6—17 先台阶面a)

a）用三面刃侁刀 b）用立铣刀 c）用组合铣刀图6—15 带柄铣刀的安装

三、铣斜面 第四节

铣斜面采用的方法如图6—18所示。铣削方法

使用斜垫铁铣斜面的方法适用于大批量的平面加工。改变斜垫铁的角度，就可以加工不

同的斜面。利用分度头铣斜面的方法适用于在一些圆柱形或特殊形状的零件上加工斜面。利铣床可以加工各种平面（水平面、垂直面、斜面）、沟槽（键槽、直槽、角度槽、V形

转万能铣头铣斜面也是常用的加工方法。

用角度铣刀铣斜面的方法适用于在立式升降台铣床或万能升降台铣床上加工较小的斜面。旋槽、圆形槽、T形槽、燕尾槽、螺旋槽等）和齿轮等成形面，还可以进行切断和孔加工。

一、铣平面

铣削较大的平面多采用镶硬质合金刀片的面铣刀在立式升降台铣床或万能升降台铣床上进行（图6—16），生产率高，加工表面质量好。

斜垫铁

b)

图6-18 铣斜面

a）用斜垫铁铣斜面 b）用分度头统斜面 c）用万能铣头铣斜面 d）用角度恢头铁斜面图6-16 铣平面

四、铣沟槽 a）立铣 b）卧铣

铣床能加工沟槽的种类很多，根据沟槽的形状，选用相应的沟槽铣刀来完成加工。加工表面质量好。

1．铣键槽 铣削较小的平面多采用螺旋齿的圆柱形铣刀在万能升降台铣床上进行，切削过程平稳，

铣开口式键槽，一般采用三面刃铣刀在万能升降台铣床上进行（图6—19）。二、铣台阶面

单件铣封闭式键槽，一般在立式升降台铣床上进行。当批量较大时，常在键槽铣床上加

工。用键槽铣刀铣键槽时，应在纵向行程终了时，进行垂直进给，然后反向走刀，如此反复98

多次直到完成进给；用立铣刀铣键槽，需预先在槽的一端钻一个落刀孔，才能进行进给，如铣台阶面多采用三面刃铣刀（图6—17a），或大直径的立铣刀（图6—17b），在立式升降

图6-20所示。

99

工程实训指导书（金工实习）

第六章

国籍 六、齿形的加工

图6-19

铣开口式键槽

由形加工按加工原理的不同分为成形法和展成法。

提齿轮属于成形法，是用与被加工齿轮支需相符的一定模数的盘块或指续刀（模数2．铁了种和括尾常之简，应先统出宽度合适的直糟，然后用相应的T形槽受力要

的提和齿条，具有成本低、加工精度低的特点，适用于单件小批量加工精酸性指轮及的第一个传算后，刀具退出分度，再镶续统下一个出瘤，在款续刀适用于的转须会之间，装

槽铣刀铣削，如图6—21所示。

齿形。

滚齿和插齿均属于展成法加工齿轮。

液齿是用齿轮滚刀在滚齿机上加工齿轮齿形的，其加工原理相当于一对螺旋黄轮的电合，如图6—24所示。与铣齿相比，浓齿加工精度高、生产率高，精度可达轮的需

面表面粗糙度Ra值为3.2—6.3μm。液齿可加工外嘴合的直齿、斜齿圆柱齿轮及编轮，b)

能加工内齿轮和相距太近的多联齿轮。

插齿是用插齿刀在插齿机上加工齿轮齿形的，其加工原理相当于一对齿轮的嗜合，如图图6—20 铣封闭式键槽

6.25所示。与滚齿相比，插齿加工精度高、表面质量好，精度可达17—178级，齿面表面）键精铣刀 b）立铣刀

图6—21 铣T形槽

粗糙度Ra值可达1.6μm。插齿可加工直齿圆柱齿轮，尤其适用于滚齿不能加工的内齿轮和a）铣直角槽 b）铣T形槽 c）例角

3．铣螺旋槽

多联齿轮。 铣螺旋槽常在万能升降台铣床上利用分度头来进行（图6—22）。铣削时，工件随工作台

后角 福齿刀

径向进给 做纵向运动，同时又被分度头带动做旋转运动。通过工作台的纵向丝杠与分度头之间的交换

齿坯

■还 齿轮搭配来保证工件转动一周，工作台纵向移动的距离等于工件螺旋槽的一个导程。

用成形铣刀在万能升降台铣床上铣螺旋槽时，应将工作台旋转一个工件的螺旋角，以保

前角 证螺旋槽的法向截面形状和成形铣刀的端面形状一致。加工左螺旋槽时，工作台应顺时针

切削运动 转；加工右螺旋槽时，工作台应逆时针转。

五、铣成形面

让刀运动

图6-25 插齿 铣成形面多采用成形铣刀在万能升降台铣床上进行，如图6—23所示。成形铣刀在铣削

图6-24 滚齿 中应用较广，生产率高，适用于成批加工尺寸较小的成形面。

七、铣削运动及铣削用量1．铣削运动

常见的铣削方式如图6—26所示，分析得出无论是哪一种铣削方式，要完成整个加工的过程应具备以下运动条件。

1）铣刀的高速旋转运动（即主运动）。

2）工件缓慢的直线运动（即进给运动）。图6—22 铣螺旋槽

2．铣削用量 100

图6—23 铣成形面

统削用量由铣削速度v。（m／s）、进给量f、f，或t（mm／r、mm／z或mm／min）、铣削深

101

工程实洲指导书（全工实习）

■刀

重兴 5．加工齿数为27的齿轮，如何分度？

5．简述圆柱形铣刀、面铣刀及立铣刀的安装方法。

性别 7．铣斜面时常用的方法有哪几种？

8．若要铣T形槽，如何加工？请画出加工步骤图。9．加工轴上封闭槽，常选用何种铣床和刀具？10．简述滚齿和插齿的应用范围。

良 0

图6—26 常见的侁削方式

2）铣平面 b）铁平面 c）铁方形槽 d）铣半圆槽

e）铁不对称V形槽 f）铣T形槽 g）铣沟槽度a。（mm）和铣削宽度a。（mm）四要素组成。

( （1）铣削速度v。铣削速度指铣刀旋转时的切削速度，可由下式计算

m 0001/up#=

式中 d—铣刀直径（mm）；n-铣刀转速（r／min）。

（2）进给量f 进给量指工件相对铣刀移动的距离。

（3）铣削深度a，铣削深度指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸。

U1

效型 （4）铣削宽度a。铣削宽度指垂直于铣刀轴线并垂直于进给方向度量的切削层尺寸。

复习思考题

1．铣削时的主运动和进给运动是什么？铣削用量四要素是什么？其单位如何表示？2．铣削的主要加工范围是什么？各用什么刀具？

强领质 3．X6132万能升降台铣床主要由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？

证号 4．铣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

主参数（最大■长度650mmm）票代号（车头银床型）

组代号（车头银医■）

类代号（■床类） 第一节 概

述

二、刨床的组成

牛头创床主要由床身、滑枕、刀架、工作台及传动机构等组成，如图7—3所示。1．床身

直线在阅为主运动，工件的同歌移动为进给运动。创削用量由切削速度。（m／）、进

床身用来支承创床的各部件，床身内部装有传动机构。其顶面的燕尾形导轨供潜枚做往复运动用，垂直面导轨供工作台升降用。

：进给量是指刨刀在一次往复后，工件沿进给方向移动的距离；切削深度是指刨刀切人

滑枕主要用来带动刨刀沿床身水平导轨做往复直线运动，其前端有刀架。2．滑枕

件的深度。

3．刀架

刀架用来夹持刨刀，实现创刀上下运动及斜向进给，其滑板上装有可偏转的刀座。拾刀持加工表面

过渡表面

板可以绕刀座的A轴顺时针抬起，供返程时将刨刀抬离加工表面，以减少刨刀与工件间的已加工表面

摩擦，如图7—4所示。

滑枕 刀架

床身

摇臂机构 图7—1 牛头刨床刨削用量

变速机构

制度盘 滑板

如图7—2所示，刨削主要用来加工平面（图7—2a—c）、沟槽（图7—2e、f）和直线型成形面（图7—2d、g），加工精度可达IT8～IT9，表面粗糙度Ra值为1.6～6.3μm。

刀座

转盘 拾刀板

0日

刀夹 c)

横梁

进给机构 c)

(J 图7—2 刨削的主要加工范围

图7-3 牛头刨床

图7-4 刀架 a）刨水平面 b）刨垂直面 c）制台阶面 d）刨斜面 e）刨T形槽 f）刨直槽 g）刨曲面

4．工作台 第二节 刨

床

工作台用来装夹工件。它可随横梁沿床身的垂直面导轨做上下调整，并可沿横梁做水平一、刨床的型号

方向移动或间歇进给运动。B6065刨床型号的具体含义如下：

三、牛头刨床的传动系统及结构的调整104

105 牛头刨床B6065的传动系统如图7—5所示，其中包括下述机构：

工程实洲指导书（金工实习）

1．摇臂机构（曲柄摇杆机构）

第七章

■■ 的级行31，按动解统32个同的丝在3转一个角度，实是工作的的售理的：

23前后摆动，实现滑枕的往复直线运动。

■削时，

规须的进给量大小的调整，改变轮是34的缺口方向，并使最示按不要过的情的两块21，改变其在摇臂齿轮端面上的偏心位置，从而改变滑枕2的行程。

现反向进给。 3．变速机构

再组滑动齿轮，使轴有3x2＝6种转速传给摇带齿轮20，使带软行程速度相上分别装有不同的刨削要求。

四、工件的安装 偏心滑块

1．平口虎钳安装 曲柄销

如图7—8、图7—9所示，平口虎钳是牛头刨床常用的一种通用夹具，一般用于小型工件装夹，安装时要用划针盘找正工件。

变速机构

支承 摇臂机构

图7—8 在平口虎钳中安装工件

图7—9 槽钢的安装图7—5牛头刨床的传动系统

图7—6 调整滑枕行程

2．压板、螺栓安装 滑枕行程确定后，还需确定滑枕的起始位置。调节方法是松开图7—5中锁紧手柄4，用

如图7—10所示，当工件较大或外形不规则时，需要用压板、压紧螺栓、垫铁把工件安曲柄摇手转动轴3，通过一对锥齿轮26、27转动螺杆29，改变螺母28在螺杆29的位置，

装在工作台上进行加工，装夹之前要对工件进行找正。2．进给机构（棘轮机构）

工件 从而改变滑枕2的起始位置。

固定撑板 进给机构的作用是使工作台在水平方向做自动间歇进给。其原理是：图7—7中的齿轮25

压紧螺栓 压板

与图7.5中摇臂齿轮20同轴旋转，齿轮25带动齿轮24转动，使固定于偏心槽内的连杆30

垫铁

工作台

工作台

b) 工件

工件

角铁 压板

C形铁 30

垫铁

V形铁

工作台 106

工作台

图7—10 工作台上装夹工件

107 图7—7 牛头刨床的进给机构

工程实洲指导书（金工实习）

觅海）

正■ 五、其他刨床

床身 除了牛头刨床外，刨削类机床还有龙门刨床、插床和拉床等。

门解为龙门图床，主要用于加工大型工件上率长的平面，大平的或的。，

护选关头 时国间，是刀架（刀具）的间歇移动来创削工件。龙门创床刚性好、功率大、操作方

加工精度和生产率比牛头刨床高。

底座 有装在截梁上的两个垂直刀架做横向进给，以创水平面；安装在立柱上的两个侧刀来

图7—12 B5020插床

图7—13 卧式内拉床垂直进给，以创垂直面。各个刀架均可扳转一定的角度以刨斜面。横梁可沿立柱导轨升的

以适应不同高度的工件。2．插床

第三节

刨刀及安装 插床（图7—12）的结构原理与牛头刨床类似，只是在结构形式上略有差别。插床的主

运动是滑枕垂直方向上的往复直线运动；进给运动是工作台（工件）的纵向、横向或回转

一、常见刨刀 间歇转动或移动。工作台可进行圆周分度。插削斜面时，可将滑枕倾斜一定角度，且可在小

刨刀的结构和几何角度与车刀相似，由于刨刀工作时不连续，每次切人工件时受到较大于10°的范围内任意调整主要用于单件小批加工零件直线成形的内表面及与其相似的外表

的冲击，所以刨刀刀体的横截面均比车刀大1.25～1.5倍，以承受较大的冲击力。刨刀刀杆面，如内键槽、花键孔、方孔和多边形孔等。

常做成弯头，弯头刨刀在受到较大的切削力时，刀杆所产生的弯曲变形可绕0点向后上方右立柱

弹起，从而避免了啃伤工件，如图7—14所示。右垂直刀架

刨刀的种类较多，按其加工形式和用途的不同，通常可分为平面刨刀、偏刀、角度偏左立柱

悬挂按钮站

刀、弯切刀、成形刀等。左垂直刀架

垂直刀架进给箱 横梁

右侧刀架进给箱

二、刨刀的安装 工作台

左侧刀荣 进给箱

刨刀的正确装夹将直接影响工件的加工质量。装夹时，将刀架上的转盘对准零刻度线，液压安全额

以准确控制吃刀量。刀架下端与转盘底部基本对齐，以增加刀架的刚度。直头刨刀的伸出长度一般为刀体厚度H的1.5倍，如图7—15所示。弯头刨刀的伸出量可长些。

床身 右侧刀架 工作台

减速箱 图7—11 龙门刨床

3．拉床

在拉床上用拉刀加工工件称为拉削（图7—13）。拉床的运动较简单，只有主运动即拉刀的移动，没有进给运动（进给运动由递增的齿升量决定）。拉削的生产率很高，加工质量

图7—15 刨刀的装夹(q

好，加工精度较高，主要用于大批量加工各种形状的通孔、平面和成形面。

图7-14 刨刀 108

a）弯头刨刀 b）直头刨刀

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