冷作工艺学

冷作工艺学2第一篇备料备料是指在制造冷作产品前原材料的准备工作，它包括钢材的选择、验收、矫正和钢材预处理。第一章钢材的基本知识冷作用的材料有金属材料和非金属材料两大类，在金属材料中应用最广的是钢。第一节钢材的分类一：钢含碳量低于2.11%的铁碳合金称为钢。具有高强度和韧性，同时具有良好的工艺性能，可进行各种加工，在机械制造和钢结构中获得广泛应用。二：钢材的分类按横断面的形状特征分为板材（钢板）、管材（钢管）、型材（型钢）和线材（钢丝）四大类。钢材轧制分热轧和冷轧两种。热轧后，能提高钢的致密性和化学成分的均匀性，使钢的机械性能得到提高。冷轧是在常温下进行的，以热轧半成品为坯料，冷轧后可得到表面光洁，尺寸精确、机械性能好的成品。第二节钢板测量钢板的厚度时，应距离板边不小于40mm，板角不小于100mm才准确。在使用前应先检查钢板表面有无裂纹、斑痕、层化、折皱等缺陷，凡有这些缺陷的均会影响钢的强度，所以不能使用。钢板按厚度分为两大类：一：薄钢板用热轧或冷轧方法生产的，厚度在4mm以下的钢板称为薄钢板。其尺寸表示方法是：厚度×宽度×长度。二：厚钢板厚度在4mm以上的钢板统称为厚钢板。通常把厚4.5～25mm钢板称中厚板；25mm以上的钢板称厚板。超过60mm的钢板称特厚板。第三节钢管钢管的尺寸表示方法是：外径×壁厚×长度。外钢管分无缝和有缝两种。一：无缝钢管由整块金属轧制而成，断面上无接缝。按生产方法，又可分为热轧管、冷拔管、挤压管等。热轧无缝钢管外径自32~630mm，壁厚自2.5～75mm,长度3～12.5m。冷拔无缝钢3管外径自5～200mm，壁厚自0.25～14mm,长度1.5～9m。二：有缝钢管又称焊接管，用钢带焊成，有镀锌（可以防锈）和不镀锌两种，前者称为白铁管，后者称为黑铁管。第四节型钢一：圆钢、方钢和六角钢圆钢是断面为圆形的钢材，分热轧、锻制和冷拉三种。热轧圆钢的直径为5～250mm，其中5～9mm的常用做拉拔钢丝的原料，叫做线材（又名热轧盘料）。锻制圆钢直径较粗，其直径为50～250mm，冷拉圆负直径为3～100mm，其尺寸精度高。热轧圆钢的标记方法是：直径×长度。方钢是断面为方形的钢材，分热轧和冷轧两种。热轧方钢的边长为5～250mm，冷拉方钢的边长为3～100mm.热轧方钢的尺寸表示方法是：边长×长度。六角钢是断面为六角形的钢材。热轧六角钢内切圆直径自8～70mm，冷拉六角钢尺寸自3～75mm。六角钢的标记方法是：六角钢的对边距离×长度。二：扁钢扁钢是断面为长方形的钢材，其尺寸表示方法为：厚度×宽度×长度。三：角钢分等边和不等边角钢两大类。其尺寸表示方法为：Lb×b×d——角钢长度或LB×b×d——角钢长度，b或B为角钢的边长，d为角钢的边厚。角钢的大小也可以用号数表示，号数表示边长的厘米数，如4号角钢，即边长为40mm的等边角钢。四：槽钢分热轧普通槽钢、热轧轻型槽钢和普通低合金轻型槽钢三大类。其断面如图1—1示。图1—1H为槽钢的高度b为腿宽d为腰厚t为平均腿厚r为内面圆角半径r1为边端圆角半径槽钢的大小用型号表示，其型号代表槽钢的高度，以厘米计算，如10号槽钢，其高度为100mm。号数后面的a、b、c级表示同一号槽钢中不同腰厚，长度为5～19米。槽钢的尺寸表示方法：若槽钢的高为400mm，腿宽为102mm，腿宽为12.5mm，长度为10000mm的热轧普通槽钢，其标记为：槽钢40b—10000或【40b—10000。4热轧轻型槽钢应在号数前用文字标明。普通低合金钢热轧轻型槽钢在其型号边上加“Q”以示区别。五：工字钢分为热轧普通工字钢、热轧轻型工字钢和普通低合金热轧工字钢三大类。其断面形状如图1—2示。图1—2H为工字钢的高度b为腿宽d为腰厚t为平均腿厚r为内面圆角半径r1为边端圆角半径工字钢的规格以号数表示，号数表示工字钢的高度（厘米数）如10号工字钢，其高度为10厘米。号数后的a、b、c级表示同一号工字钢中不同腰厚，长度为5～19米。工字钢的尺寸标记方法：若工字钢的高为200mm、腿宽为100mm、腰厚7mm，长为5m，其标记为：工字钢20a—5000或工20a—5000，对热轧轻型的工字钢应在号数前用文字标明。普通低合金钢热轧轻型工字钢在其型号边上加“Q”以示区别。六：异形钢材是为特殊需要而轧制的。第五节钢材的重量计算一：钢材重量的理论计算法G=F×L×P×1/1000式中：G—钢材的重量（千克）F—钢材的断面积（mm2）L—钢材的长度（米）P—金属的密度（克/厘米3）碳钢为7.85；不锈钢为7.75，铝为2.73。二：钢材重量的简易计算法1、Ｇ＝7.85×S×tＧ—钢板的重量（千克）Ｓ—钢板的面积（米2）t—钢板的厚度（mm）2、G=W×LG—型钢的重量（千克）W—型钢每米理论重量（千克/米）可通过查表的方法获得L—型钢的长度（米）。三：组合构件的重量计算5先将其分解成若干简单的部分，再按照各个零部件的规格、形状、大小分别进行计算其重量，最后相加即得整流器个组合构件的总重量。第六节钢材的验收、堆放和保管一：钢材的验收钢材进厂时，一般按钢厂的质量保证书验收，钢材的品种规格符合国家标准或订货技术条件要求。必须质量均匀，不得有夹层、裂纹、非金属夹杂和明显的偏析等缺陷。表面不得有肉眼可见的气孔、结疤、折迭和压入的氧化皮，以及其它影响强度的缺陷。二：钢材的堆放和保管大多采用按钢材的规格分别堆放，为区别不牌号的钢材，可在钢材的端头涂上各种颜色的油漆，这种方法称涂色标记。露天堆放的钢材，长度方向适当倾斜，以减少积水，并在表层和整堆钢板周围涂上油类，以免积水加剧腐蚀。第七节钢材的矫正一：钢材变形的原因1、残余应力引起的变形2、钢材在加工过程中的外力引超的变形3、钢材因运输、存放不当引起的变形二：矫正方法1、手工矫正在平台上用手锤、大锤、和型锤进行手工矫正的方法。1)析的矫正薄板中间凸起时，应由凸起的周围开始逐渐向四周锤击，越往边锤击密度越大，锤击力也越重，切忌不能对薄板的凸起处直接锤击。若薄板的表面相邻处有几个凸起，则应先在凸起的交界处轻轻锤击，使若干个凸起处合并成一个，然后再锤击四周而展开。若薄板的四周呈波纹状，应从四周向中间锤击，且锤击点的密度向中间应逐渐增加，锤击力也越重。如果薄板发生扭曲等不规则变形，应沿另一没有翘起的对角线进行锤击，使其延伸而矫正。薄板变形时，松的部位往往凸起，而紧的部位往紧贴台面，所以矫正时应锤击紧贴台面的那些平的部分，使其伸长，并不断翻转检查，直到矫平为止。厚板手工矫正时，由于其刚性较好，可直接锤击凸处。矫正后的板料可用直尺进行检验，将尺的棱边以不同的方向贴在板上，就可以看出隙缝的大小。对于薄板，可用手指按揿板的各处，如不发生弹动，说明板与平台贴紧，然后用同样的方法将板翻身再检查。2)扁钢的矫正在厚度方向弯曲时，应将扁钢的凸处向上，锤击凸处就可以矫平。在宽度方向弯曲时，用锤依次锤击扁钢的内层或在内层的三角形区域内进行锤击。如图1—3示。6图1—3扁钢在宽度方向弯曲的矫正a)、b)锤击扁钢的内层c)锤击内层的三角形区域矫正扁钢扭曲变形最好的方法是将扁钢的一头固定，另一端用叉形板手夹持扁钢的另一端，进行反方向的扭转，待扭曲消除后，再用锤击矫平。锤击时将扁钢斜置于平台上，使平的部分搁置于台面上，而扭曲翘起的部分伸出平台之外，锤击稍离平台边外向上翘起的部分，锤击点离台边的距离约为板厚的两倍左右，边锤击边使工件往平台移动，然后再翻转1800，再进行同样的矫正，直至矫平为止。3)圆钢的矫正`在平台上，使凸处向上，锤击凸处，使其反向弯曲而矫正。4)角钢的矫正矫正时选取一合适的钢圈，将角钢置于钢圈上，并使其弯曲处凸部向上，锤击凸部，使其发生反向弯曲变形。第二章放样第一节划线和下料在放样和下料时，必须进行具体的划线操作，以标志出中心线、轮廓线、定位线等。划线最重要的是保证尺寸的准确性。划线分平面划线和立体划线两种。一：划线的工具1、划针针尖角度约为150—200。使用划针时，使针尖与直尺的底边接触，并应向外侧倾斜约150—200。，向划线方向倾斜约450—750。划线应尽量一次完成。2、圆规常用的有普通圆规和弹簧圆规两种。使用圆规时以旋转中心的一个脚尖插在作为圆心的孔眼内定心，并施加较大的压力，另一脚以较轻的压力在材料表面上划出圆规。3、粉线划线时将粉线紧靠于粉笔上，然后移动粉笔，使粉线涂上白粉。将粉线两端按在钢板上，将粉线中部垂直提起并放开，就能弹出线条来。为使尺寸准确，要求粉线粗细不得超过1mm。4、角尺扁平的角尺主要用于划直线，以检验工件装配角度的正确性。使用带筋的角尺时，可以将筋靠于型钢的直边上，划出与直边垂直的线。5、样冲在划线后用样冲沿线冲出小眼作为标记。在使用圆规划圆弧前，也要使用样冲先在圆心上冲眼，作为圆规脚尖的定心。第二节放样1、放样基准一般可以根据以下三种类型来选择：1)以两个互相垂直的平面（或线）作为基准。2)以两条中心线为基准。73)以一个平面和一条中心线为基准。2、放样程序首先划出基准线，其次才能划出其它线。对于对称的零件，一般先划中心线和垂直线，以此作为基准，然后再划圆周或圆弧，最后划出各段直线。对于非对称零件，先根据图样上所标注的尺寸，找出零件的两基准，当基准线划出后，再逐步划出其它的圆弧和直线段，最后完成整个放样工作。对于大尺寸的平板零件，应根据钢板尺寸，先考虑其拼接方案，然后进行放样划线。对于局部要求较准确的孔，可考虑先拼接、后划线。放样时为保证产品的质量，防止切割不当使零件造成废品，在样板上应适当预放加工余量。气割后需铣边者，其单边加工余量为4—5mm。剪切时无割缝间隙，可不考虑余量，但剪切后需铣边或刨边者，需放加工余量3—4mm。对于焊接结构件，除了考虑加工余量外，还需考虑零件在焊接后的收缩量。对于曲面和立体零件，在放样时需画展开图。第三章加工成形第一节钢材的切割钢材的切割可通过切削、冲剪、或热切割三种不同的方法。常用的切割方法有锯割、砂轮切割、剪切、冲裁、气割、光电跟踪气割、数控气割和等离子弧切割等。一：锯割通过锯齿的运动，把钢材分离。在冷作工艺中，常用于切断型材。二：砂轮切割利用砂轮片高速旋转时与工件摩擦产生热量，使之熔化而形成割缝。为了获得较高的切割效率和较高窄的割缝，切割用的砂轮片应具有很高的圆周速度和较小的厚度。三：剪切是利用上下两剪刀的相对运动来切断钢材的。其生产率高、切口光洁、能切割各种型钢和中等厚度（小于30mm）的钢板，应用广泛。剪床的种类很多，按其工作性质可分为剪直线和剪曲线的两大类。剪直线的剪床按两剪刀的相对位置，剪直线的剪床分平口剪床、斜口剪床和圆盘剪床三种。平口剪床上下刀口是平行的，剪切时，下刀板固定，上刀板作上下运动。这种剪床工作时受力较大，但剪切时间较短，适宜于剪切狭而厚的条钢。斜口剪床的下刀口成水平位置，且固定不动，上刀板倾斜成一定的角度作上下运动，由于刀口逐渐与材料接触而发生剪切作用，所以剪切时间较长，但所需要的剪力远比平口剪床小，因而这种剪床应用广泛。材料剪断后，一般存在毛刺，毛刺的高度与两刀刃的间隙有关，一般在板厚的10%以下。第二节冲裁一：冲载的应用和分类利用冲模使板料相互分离的工序，叫做冲载。冲载分落料和冲孔两种。如果冲载时，沿封闭曲线以内被分离的板料是零件时，称为落料。反之，封闭曲线以外的板料作为零件时，称为冲孔。其主要设备是曲柄压力机和摩擦压力机等。二：冲载的基本原理8冲载的基本原理与剪切相同，只不过是将剪切时的直线刀刃，改变成封闭的圆形或其它的刀刃。冲载模的模具工作部分是凸模和凹模。它们都具有锋利的刃口。凹模的直径比凸模的直径稍大，两者之间存在一定的间隙。冲载时，板料放在下模上，当开动冲床，滑块即向下运动，凸模便穿过板料进入凹模，使板料分离完成冲载工作。卸料板的作用是将板料从凸模上卸下。三、冲裁件的质量分析冲裁的目的是按零件图的要求，在冲成零件的一定形状的同时，应保证其尺寸符合精度要求，冲切表面应该光洁，无裂纹、撕裂和毛刺等缺陷。1.尺寸精度冲裁的尺寸精度与许多因素有关，其中主要的是：冲模的制造精度，材料