涂层工艺过程范文

第一篇：涂层工艺过程范文

涂层工艺

1. 真空涂层技术的发展

真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000℃)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。

到了上世纪七十年代末，开始出现PVD(物理气相沉积)技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的

二、三十年间PVD涂层技术得到 迅猛发展，究其原因，是因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，有利于环保;因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、 银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要;又由于PVD技术，可以轻松得到其他方法 难以获得的高硬度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果;此外，PVD涂层技术 具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理 化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人 景象。

与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展又是严重不平衡的。由于刀具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力 的要求，远高于装饰涂层。因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内 大多数涂层设备厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要 求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的 技术要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些，都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。

另一方面，由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科，而国内将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家，大 多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子，尚需一个消化、吸收的过程，因此，国内目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称，急需奋起直追。

2. PVD涂层的基本概念及其特点

PVD是英文“Physical Vapor Deposition”的缩写形式，意思 是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。

较为成熟的PVD方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单，容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源供电即可工作，其引弧的过程也与电 焊类似，具体地说，在一定工艺气压下，引弧针与蒸发离子源短暂接触，断开，使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑，在蒸发源表面上连续 形成熔池，使金属蒸发后，沉积在基体上而得到薄膜层的，与磁控溅射相比，它不但有靶材利用率高，更具有金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合力强的优点。 此外，多弧镀涂层颜色较为稳定，尤其是在做TiN涂层时，每一批次均容易得到相同稳定的金黄色，令磁控溅射法望尘莫及。多弧镀的不足之处是，在用传统的 DC电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3μm时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。而且，薄膜表面开始变朦。多弧镀另一个不足之处是，由于 金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。

可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能 地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到 最终稳定的表面涂层颜色的新方法。

大约在八十年代中后期，出现了热阴极电子枪蒸发离子镀、热阴极弧磁控等离子镀膜机，应用效果很好，使TiN 涂层刀具很快得到普及性应用。其中热阴极电子枪蒸发离子镀，利用铜坩埚加热融化被镀金属材料，利用钽灯丝给工件加热、除气，利用电子枪增强离化率，不但可 以得到厚度3~5μm的TiN 涂层，而且其结合力、耐磨性均有不俗表现，甚至用打磨的方法都难以除去。但是这些设备都只适合于TiN涂层，或纯金属薄膜。对于多元涂层或复合涂层，则力 不从心，难以适应高硬度材料高速切 削以及模具应用多样性的要求。

目前，一些发达国家(如德国CemeCon、英国ART- TEER、瑞士Platit)在传统的磁控溅射原理基础上，用非平衡磁场代替原先的平衡磁场、50KHz 的中频电源代替原来的直流电源、脉冲电源取代以往的直流偏压，采用辅助阳极技术等，使磁控溅射技术逐步成熟，已大批量应用在工模涂层上，现在已稳定生产的 涂层主要有 TiAlN、AlTiN、TiB

2、DLC、CrN，我国广东、江苏、贵州、株洲等地也已陆续引进此种设备，大有星火燎原之势。

3. 现代涂层设备(均匀加热技术、温度测量技术、非平衡磁控溅 射技术、辅助阳极技术、中频电源、脉冲技术) 现代涂层设备主要由真空室、真空获得部分、真空测量部分、电源供给部分、工艺气体输入系统、机械传动部分、加热及测温部件、离子蒸发或溅射源、水冷系统等 部分组成。

3.1 真空室

涂层设备主要有连续涂层生产线及单室涂层机两种形式，由于工模涂层对加热及机械传动部分有较高要求，而且工模形状、尺寸千差万别，连续涂层生产线通常难以满足要求，须采用 单室涂层机。

3.2 真空获得部分

在真空技术中，真空获得部分是重要组成部分。由于工模件涂层高附着力的要求，其涂层工艺开始前背景真空度最好高于6mPa，涂层工艺结束后真空度甚至可达0.06mPa以上，因此合 理选择真空获得设备，实现高真空度至关重要。

就目前来说，还没有一种泵能从大气压一直工作到接近超高真空。因此，真空的获得不是一种真空设备和方法所能达到的，必须将几种泵联合使用，如机械泵、分子泵系统等。

3.3 真空测量部分

真空系统的真空测量部分，就是要对真空室内的压强进行测量。像真空泵一样，没有一种真空计能测量整个真空范围，人们于是按不同的原理和要求制成了许多种类的真空计。 #p#分页标题#e#

3.4 电源供给部分

靶电源主要有直流电源(如MDX)、中频电源(如美国AE公司生产的PE、PEII、PINACAL);工件本身通常需加直流电源(如MDX)、脉冲电源(如美国AE公司生产的PINACAL+)、或射频电源(RF)。

3.5 工艺气体输入系统

工艺气体，如氩气(Ar)、氪气(Kr)、氮气(N2)、乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)、氢气(H2)、氧气(O2)等，一般均由气瓶供应，经气体 减压阀、气体截止阀、管路、气体流量计、电磁阀、压电阀，然后通入真空室。这种气体输入系统的优点是，管路简捷、明快，维修或更换气瓶容易。各涂层机之间 互不影响。也有多台涂层机共用一组气瓶的情况，这种情况在一些规模较大的涂层车间可能有机会看到。它的好处是，减少气瓶占用量，统一规划、统一布局。缺点 是，由于接头增多，使漏气机会增加。而且，各涂层机之间会互相干扰，一台涂层机的管路漏气，有可能会影响到其他涂层机的产品质量。此外，更换气瓶时，必须 保证所有主机都处于非用气状态。

3.6 机械传动部分 刀具涂层要求周边必须厚度均匀一致，因此，在涂层过程中须有三个转动量才能满足要求。即在要求大工件台转动(I)的同时，小的工件承载台也转动(II),并且工件本身还能同时自转(III)。

在机械设计上，一般是在大工件转盘底部中央为一大的主动齿轮，周围是一些小的星行轮与之啮合，再用拨叉拨动工件自转。当然，在做模具涂层时，一般有两个转动量就足够了，但是齿轮可承载量必须大大增强。

3.7 加热及测温部分

做工模涂层的时候，如何保证被镀工件均匀加热比装饰涂层加热要重要得多。工模涂层设备一般均有前后两个加热器，用热电偶测控温度。但是，由于热电偶装夹 的为置不同，因而，温度读数不可能是工件的真实温度。要想测得工件的真实温度，有很多方法，这里介绍一种简便易行的表面温度计法 (Surface Thermomeer)。该温度计的工作原理是，当温度计受热，底部的弹簧将受热膨胀，使指针推动定位指针旋转，直到最高温度。降温的时候，弹簧收缩，指 针反向旋转，但定位指针维持在最高温度位置不动，开门后，读取定位指针指示的温度，即为真空室内加热时，表面温度计放置位置所曾达到的最高温度值。

3.8 离子蒸发及溅射源

多弧镀的蒸发源一般为圆饼形，俗称圆饼靶，近几年也出现了长方形的多弧靶，但未见有明显效果。圆饼靶装在铜靶座(阴极座)上面，两者为罗纹连接。靶座中 装有磁铁，通过前后移动磁铁，改变磁场强度，可调整弧斑移动速度及轨迹。为了降低靶及靶座的温度，要给靶座不断通入冷却水。为了保证靶与靶座之间的高导 电、导热性，还可以在靶与靶座之间加锡(Sn)垫片。

3.9 水冷系统

因为工模涂层时，为了提高金属原子的离化率，各个阴极靶座都尽可能地采用大的功率输出，需要充分冷却;而且，工模涂层中的许多种涂层，加热温度为400~500℃，因此，对真空室壁、对各个密封面的冷却也很重要，所以冷却水最好采用18~20℃左右的冷水机供水。

为了防止开门后，低温的真空室壁、阴极靶与热的空气接触析出水珠，在开门前10分钟左右，水冷系统应有能力切换到供热水状态，热水温度约为40~45℃。

4. 工模具PVD 的工作步骤

工模具 PVD 基本工艺流程可简述为：IQC→前处理→PVD→FQC，分别介绍如后。

4.1 IQC

IQC(In Quality Control)的主要工作除了常规的清点数量 ，检查图纸与实物是否相符外，还须仔细检查工件表面，特别是刃口部位有无裂纹等缺陷。有时对于一些刀具、刀粒的刃口，在体式显微镜下观察，更方便发现问 题;另外，IQC 的人员还要注意检查待镀膜件有无塑胶、低熔点的焊料等，这些东西如果因漏检而混入镀膜程序，则将在真空室内严重放气，轻者造成整批产品脱涂层，重者使原本 OK 的产品报废，后果不堪设想。

4.2 前处理工艺(蒸汽枪、喷砂、抛光、清洗)

前处理的目的是净化或粗化工件表面。 净化就是要去除各种表面玷污物，制备洁净表面。通常使用各种净化剂，借助机械、物理或化学的方法进行净化。

粗化与光蚀相反，其目的在于制备粗糙的表面以提高喷涂 层或涂料装饰的结构强度。

我们现在已有的前处理主要方法为：高温蒸洗、清洗、喷砂、打磨、抛光等方法。

4.2.1 高温蒸洗

目前，PVD 车间常用的高温蒸洗设备是蒸汽枪。它的最大工作温度可达145℃，气压在3~5巴左右。由于模具中经常带有一些细小孔、螺纹孔，孔内中常常有油污、残余冷却液等杂质，用常规清洗的方法难以除去。此时，高温蒸洗设备便可最大程度的发挥它的优越性。

4.2.2 清洗

各厂工模涂层前清洗程序大致如下：

①超声波除蜡→②过水→③超声波除油→④过水→⑤超声波自换→⑥过水→⑦过纯水→⑧强风干燥

具体实施时，与我们所熟悉的装饰涂层前的清洗又有许多不同。这是因为装饰涂层的底材大多为不锈钢或钛合金，不容易生锈。此外，装饰涂层对水印、点痣等缺 陷是绝对不允许的。因此，装饰涂层对纯水的水质要求极高，甚至要达到15MΩ 以上。要保证清洗的高质量，可以通过反复清洗，并在高质量的纯水加超声波中长时间浸泡来得到。但是，工模的清洗就不同，尤其是一些热做模具钢，如果像装饰 涂层那样去清洗，就会锈得一塌糊涂。

由于工模涂层的原始表面状态，除了一些高标准的镜面模具以外，一般较装饰涂层要粗糙，因而， 对涂层后的表面状态的要求也不象装饰涂层那样高，这就允许我们采取快速过水，用干燥、无油的压缩空气吹干，然后对工模强风干燥的方法来处理。而那些高标准 的镜面模具，一般均为136 等不锈钢，可以借用装饰涂层的清洗法。

总而言之，工模涂层前的清洗方法因工模所使用的材料的不同而不同，因工模涂层前的表面状态的不同而不同，且不可千篇一律。下面是几种材料生锈由难到易的排序，供参考：

不锈钢、硬质合金、金属陶瓷合金、DC

53、高速钢、8407有一种自动清洗机型号为CR288，产自德国。该机一次最大清洗量为80KG，主要用于清 洗刀具、小型零部件、或小尺寸的模具。它共有三个清洗缸，里面的溶液分别为自来水+清洗剂、自来水、去离子水。除了常见的超声波、大水冲洗、喷淋、摆动、 热风干燥等功能外，该机另外一个优点是最后设有抽真空步骤，可以使水分尽快挥发掉。

自动清洗机内存十种工艺，均由供方预先设定。一至九可分别用于不同类型的产品、不同的表面状态的净化处理。第十种用于加注清洗剂。

4.2.3 喷砂

喷砂法是借助压缩空气使磨料强力冲刷工件表面，从而去除锈蚀、积碳、焊渣、氧化皮、残盐、旧漆层等表面缺陷。按磨料使用条件，喷砂分为干喷砂与湿喷砂两类。

喷砂的工艺参数主要有枪距、倾角、装夹台旋转速度、移动速度、行程、往返次数、喷砂时间、喷砂气压。我们已使用过的参数有枪距：30~70mm; 倾角30~70°; 装夹台旋转速度10~30;往返次数3~9次;喷砂气压：1.8~3.5巴等。具体操作时，根据工件表面脏污程度，工件硬度，工件表面几何形状等因素，选 取上下限。我们在干喷砂机中所选用的磨料为玻璃珠，适合喷一些硬度介中的材料，如油钢、模具等;在液体喷砂机中所选用的磨料为氧化铝，硬度较高，适合喷一 些硬度高的材料，如硬质合金材料。对于工模涂层而言，喷砂所使用的磨料粒度也很重要。如果磨料粒度过大，则工件表面太粗糙;如果磨料粒度太小，又会降低打 击力度，甚至嵌在工件表面，清洗难以去除，从而使工件涂层附着力降低。为此，欧洲一些国家，对工模涂层前喷砂所用磨料粒度做过仔细研究，严格到必须保证 85%以上的晶粒度在中A、B两点范围内才能使用。相比之下，我国磨料的供应商还缺乏这方面

的共识，我们也很少有做这方面的检验。

4.3 PVD 涂层工艺(加热、离子清洗、涂层、冷却、工艺气体、气压、温度、溅射功率)

4.4 FQC

FQC 的英文全拼为：“Function Quality Control”，意思是功能质量控制 ， 它有别与一般意义上的OQC(Out Quality Control) 。FQC 的内容主要包括外观检查、层深检查、附着力检查、耐磨性检查、抗蚀性检查、模拟性测试等方法。我厂目前应用的主 要有外观检查、层深检查和附着力检查。

由于我们所接触的产品大多都是不允许做破坏性检查的，因而我们在镀膜时，每批都会放进随批试样。做层深检查和附着力检查的时候，大多数情况下，实际上是 对随批试样进行检查。因为试样与产品在原材料、热处理状态、装夹位置等方面都难于一致，所以这样检测出的结果，与产品实际值会有一定的误差。有时可能还会 有相当大的误差，只能做参考使用。当然，必要的时候，我们也可以通过制作模拟件，达到准确测量的目的。

4.4.1 外观检查

对于开门取件后的产品，应仔细检查表面有无裂纹、掉涂层、疏松等缺陷。对于刀具、刀粒，还需在显微镜下仔细检查它们的刃口状态。

4.4.2 层深检查

层深检查有切片金相观察法、X-ray 检查法、用单色光做光源的光学测试法、球磨仪测试法等多种方法。工模涂层的层深检查是在球磨仪上进行的。方法是先用直径为10mm的钢球与测试表面滚磨，然后在显微镜下测量磨痕的有关数据，带入公式中，即可方便算出层深。

这种层深检查法的特点是：方便适用，误差稍大。但这种误 差应用于工模上面影响不会太大。有兴趣的同事还可参阅有关的说明书。

附着力的检查方法有很多，各个厂根据自己产品的特点，都制定了相应的检测方法。其中，比较权威的方法有两种，一种是在洛氏硬度计上，以圆锥型金刚石压头 做压痕试验，在显微镜下观察，以压痕周边裂纹的多少来判断涂层附着力的高低。该方法对金刚石压头的形状要求很高，不但严格要求中心点在圆的中心，而且金刚 石圆锥的圆度必须十分规则。遗憾的是，目前，我国还没有它的国家或行业标准;另一种方法是划痕法，我国有些涂层发起较早的科研部门，也是采用的该方法，有 专门的国家行业标准可供查询。

5. 工装夹具的处理

6. 涂后处理工艺(喷砂、涂脂技术)

7. 检测技术(结合力的检测、层深的检测、酸蚀)

8. 涂层剥离技术(TiN/TiAlN 的剥离技术、CrN/DLC/CrAlTiN 的剥离技术、硬质合金的表面涂层剥离技术)

9.涂层刀具的应用技术(涂层的正确选择、涂层刀具的正确使用)

涂层对刀具的优化非常大，由于高速切削加工比传统切削加工所产生的温度要高，应用涂层，可以发挥其耐高温、抗氧化及加硬材质等作用。例如，氮化铬(CrN)涂层可降低磨擦系数，改善光洁度及排屑情况

第二篇：铣床专用夹具的工艺过程

第3章 工艺规程的设计

3.2 基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要的工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。

3.2.1 粗基准选择原则

1 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准，如在工件上有很多不加工表面。则应有与其中的加工表面的位置精度要求较高的表面作粗基准。

2如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。 3选作粗基准的表面应平整，没有浇口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 4 粗基准只能用一次，以免产生较大的的位置误差。

根据以上原则，本零件选取高为12毫米的台作为粗基准。

3.2.2 精基准的选择原则

1用公用基准作为精基准，以消除不重合误差，即“基准重合”原则。 2 尽可能使各个工序的定位都采用同一基准，即“基准统一”。 3 当精加工或光整加工工序要求余量小而无效均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即“自为基准”原则。

4为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，遵循“互为基准”原则。

5精基准的选择，尤其是主要定位面，应有足够大的面积和精度，以保证定为基准可靠。同时还应使夹紧机构简单，操作方便。即“便于装夹”原则。

3.2.3 零件各加工表顺序安排

制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，再生产纲领已确定为称其生产的条件下，可以采用万能机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，出此外还应当考虑经济效果，以便使生产成本下降。

3.2.4 机械加工工序安排的原则

主要表面与次要表面的加工顺序安排原则：

1 基准工序安排： (1) 基准先行。

(2) 主要表面的粗精加工要分开，以消除切削力带来的变形。

(3) 次要表面的加工，经可能在同一次装夹中加工，以减少装夹次数，节省辅助时间，提高个表面的相对位置精度。

2 热处理工序的安排：退火安排在机械加工之前。 3 辅助工序的安排：

(1) 划线工序安排在机械加工之前; (2) 清洗工序紧接在光整加工之后;

(3) 油漆工序安排在机械加工之前，热处理之后。 4 检验工序的安排：

(1) 粗加工全部结束后，精加工之前; (2) 零件从一车间到另一个车之前; (3) 重要工序之前后;

(4) 零件全部加工结束之后[3]。

3.2.5 工艺路线的拟定

此零件为成批生产，可采用专用夹具使工序集中，以提高生产效率，由于变速该需要加工的平面较少，且要求不高，而孔的加工比较复杂，所以在制定工艺路线是，先考虑加工平面，然后再采用专用夹具进行孔加工。

工艺方案： 1 毛坯铸造 2 时效处理 3 粗铣顶面 4 粗铣底面 5 粗铣左外侧面 6 粗铣右外侧面 7 半精铣底面 8 粗铣凹槽 9 半精铣凹槽

10 半精铣左右侧面 11 半精铣顶面

12 粗镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 13 半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 14 钻、扩、绞30和孔21 15 镗内孔35 16 在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深18攻深15的螺纹孔

17 在两18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14，均布螺纹孔 18 在孔80平面各钻、攻2-M16，钻深17攻深13，均布螺纹孔 19 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔 20 粗镗底面孔190，孔90，孔85，孔80 21 半精镗底面孔190，孔90，孔85，孔80 22 钻、扩、绞30和孔21 23 镗内孔35 24 在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔 25 钻、攻8-M8，钻深18攻深15螺纹孔

26 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔 27 在箱体左侧面钻、攻12-M8，钻深17攻深15的螺纹孔 28 钻、攻2-M16×1.5螺纹孔

29 在箱体上侧面钻、攻2-M16，钻深45攻深37的螺纹孔 30 清洗、去毛刺、倒角 31 检验

32 涂耐油防锈漆

第4章 确定加工余量、工序及毛坯尺寸

4.1 毛坯余量和工序余量的确定

方法： 1 经验估计法

2 查表法 3 分析计算法

这里采用查表法，为了防止余量不够而产生废品，在查表所得的数量上稍大一些。 此零件材料为灰铸铁,硬度为HB210,生产类型为成批生产，采用砂型铸造，2级精度。

根据以上原始材料及加工工艺要求，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：

4.1.1 平面加工

1 顶面：最大加工尺寸：195mm 半精加工余量：Z2=1.5mm 粗加工余量：Z1=2.5mm 毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm 粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm 毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm 2 底面：最大加工尺寸195mm 半精加工余量：Z2=1.5mm 粗加工余量：Z1=2.5mm 毛坯余量：Z=1.5+2.5=4.0mm 粗铣后尺寸：H1=195+1.5=196.5mm 毛坯尺寸：H2=195+4.0=199.0mm 3 左外侧面：最大尺寸：410mm 半精加工余量：Z2=1mm 粗加工余量：Z1=2mm 毛坯余量：Z=1+2=3m 粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm 毛坯尺寸：H2=195+3=198mm 半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm 粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm 4 右外侧面：最大尺寸：410mm 半精加工余量：Z2=1mm 粗加工余量：Z1=2mm 毛坯余量：Z=1+2=3m 粗铣后尺寸：H1=195+1=196mm 毛坯尺寸：H2=195+3=198mm 半精铣加工尺寸：H=65+0.7=65.7mm 粗铣加工余量：H=65+2.2=67.2mm 4.1.2 孔加工

本零件上的孔直径均小于50，求成批生产，所以零件的孔不预先铸出。 1粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 粗镗至187 半精镗至190 粗镗至83 半精镗至85 粗镗至88 半精镗至90 粗镗至78 半精镗至φ80 2 钻、铰孔30和孔21，镗内孔35 先钻孔至18 铰孔至21 先钻孔至28，深度5mm 铰孔至21,深度5mm 镗内孔至33，深度6mm 镗内孔至35，深度6mm 3 在箱体顶面钻、攻16-M18，钻深18攻深15的螺纹孔

钻孔至17，深度18mm，对孔进行攻螺纹至18×1.5，深度15mm 4 在两18孔表平面各钻、攻3-M8，钻深19攻深14，均布螺纹孔 钻孔至7，深度18mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度15mm 5 在孔80平面各钻、攻2-M6，钻深17攻深13，均布螺纹孔

钻孔至5.2，深度17mm，对孔进行攻螺纹至6×1，深度13mm 6 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔

钻孔至7，深度22mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度18mm 7 粗镗、半精镗顶面孔190，孔90，孔85，孔80 粗镗至187 半精镗至190 粗镗至83 半精镗至85 粗镗至88 半精镗至90 粗镗至78 半精镗至80 8 钻、铰孔30和孔21，镗内孔35 先钻孔至18 铰孔至21 先钻孔至28，深度5mm 铰孔至21,深度5mm 镗内孔至33，深度6mm 镗内孔至35，深度6mm 9 在箱体底面钻、攻4-M16，钻深33攻深25的螺纹孔

钻孔至14.5，深度33mm，对孔进行攻螺纹至16×1.5，深度25mm 10 钻、攻8-M8，钻深18攻深15螺纹孔

钻孔至7，深度18mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度15mm 11 在孔190平面各钻、攻6-M8，钻深22攻深18，均布螺纹孔

钻孔至7，深度22mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度18mm 10 在箱体左侧面钻、攻12-M8，钻深17攻深15的螺纹孔

钻孔至7，深度7mm，对孔进行攻螺纹至8×1，深度15mm 11 钻沉孔23mm，钻、攻2-M16×1.5螺纹孔

钻孔至23，深度3mm 钻孔至14.5，对孔进行攻螺纹至φ16×1.5 12 在箱体上侧面钻沉孔22和37，钻、攻2-M16，钻深45攻深37的螺纹孔

钻孔至22，深度7mm 钻孔至37，深度1mm 钻孔至10.7，深度45mm，对孔进行攻螺纹至12×1.25，深度15mm 4.2 切削用量的选择

正确的选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的工具耐用度和经济性，保证加工质量，具有相当重要的作用。

4.2.1 粗加工切削用量的选择原则

粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大。因此，

选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量(金属切除率)和必要的刀具耐用三要素(切削速度V、进给量F和切削深度αp)中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量。切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度αp，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。

4.2.2 精加工时切削用量的选择原则

精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度αp和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量[4]。

4.2.3 工时定额的确定(单件时间定额)

TdTjTfwTxTf

(4-1)

其中： Td____单件时间

Tj____基本时间 Tf____辅助时间

Tfw1————工作地点技术时间 Tfw2____工作地点组织时间 Tx____休息及身体需要时间

基本时间与辅助时间之和称之为工序时间，以Tg表示，即Tg=Ti+Tf

工作地点技术要求服务时间和组织服务时间由时同成为工作地点服务时间，以Tw表示。

由于后桥箱是成批生产零件，须对整个零件的时间定额计入准备结束时间TZ因此成批生产中加工一批零的总时间为：

TpTdPTz

(4-2)

其中：Tp____加工一批零件的时间定额

P____批中的零件数量

Tz____准备结束时间可查表得之

因而单间总时间定额Th为：

ThTp/PTdTz/P

(4-3)

4.2.4 确定切削用量及基本工时

4.2.4.1 粗铣凹槽

加工条件：X53T立式铣床，立铣刀，YT15刀片。根据铣削宽度及深度，查表得：d070mm，齿数Z=16，专用卡具。

1.确定背吃刀量

由毛坯图已知铣削宽度ae20mm，铣削深度

ap7mm。

2.确定每齿进给量

取fz0.09~0.18mm/z

3.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.4mm;耐用度T=150min。

4.确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据《切削手册》表3.27，

ap7mm,qv0.7,xv0.3,yv0.2,uv0.5,pv0.3,m0.25,kv1.1。

vcCvd0vkvTmqaxvpayvfauvwZpv

(4-4) vc4070150ns0.250.71.10.270.3160.30.12200.518.59(m/min)

1000vc100018.593.14707084.6(r/min)

根据《工艺手册》表4.2-39。取与84.6m/min相近的主轴转速

nw90r/min。

实际切削速度v19.8m/min

工作台每分钟进给量为fM0.121660115.2mm/min，根据《工艺手册》

z表4.2-40，取X53T铣床与115.2mm/min相近的进作台进给量fM110mm/min

z则实际的每齿进给量为

fMz11016600.115mm/z

5.计算基本时间 l70mm,l1l235mm,fM0.115mm/min

ztb7035115.20.91(min)

4.2.4.2 半精铣凹槽

加工条件：X53T立式铣床，立铣刀，YT15刀片。根据铣削宽度及深度，查表得：d060mm，齿数Z=18，专用卡具。

1.确定背吃刀量

由毛坯图已知铣削宽度ae20mm，铣削深度

ap7mm。

2.确定每齿进给量

取fz0.09~0.18mm/z

3.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损量为0.2mm;耐用度T=120min。

4.确定切削速度和工作台每分钟进给量 根据《切削手册》表3.27，

ap7mm,qv0.7,xv0.3,yv0.2,uv0.5,pv0.3,m0.25,kv1.1。

根据公式(4-4)得：

vc40701200.250.71.10.270.3180.30.12200.518.89(m/min)

ns1000vc60100018.893.1460100.3(r/min)

根据《工艺手册》表4.2-39。取与100.3r/min相近的主轴转速 nw112r/min。

实际切削速度v21.1m/min

工作台每分钟进给量为fM0.121860129.6mm/min，根据《工艺手册》

z表4.2-40，取X53T铣床与129.6mm/min相近的进作台进给量

fMz110mm/min

则实际的每齿进给量为fMz11018600.102mm/z

5.计算基本时间 l70mm,l1l235,fM0.102mm/min

ztb7035129.60.81(min)

4.3 本章小结

本章先查表确定毛坯的加工余量和工序余量，具体分别计算了各平面和各孔的加工余量。接着说明了粗加工和精加工切削用量的选择原则。最后进行一系列的计算确定切削用量和基本工时。

第三篇：过程装备制造工艺复习资料

1、焊接接头由焊接区和部分母材组成，其中对结构可靠性起决定作用的是焊接区。焊接区包括焊缝金属、熔合区和热影响区三部分。

2、因为在焊接过程或使用中，焊接区要发生许多有别于母材的变化。除组织和性能变化外，还存在焊接缺陷，焊接残余应力和应力集中等不利因素。

3、缝金属：焊缝金属由熔化的母材和填充材料组成。焊接时，焊缝金属由高温液态冷却至常温固态，要经过从液相转为固相的一次结晶过程和在固相焊缝金属中进行的同素异构转变的二次结晶过程。

4、缝金属具有如下特点：⑴存在铸造缺陷⑵焊缝中的夹杂⑶焊缝中的偏析⑷焊缝中的杂质元素硫和磷⑸焊缝金属的力学性能

5、热影响区 ①过热区(粗晶粒区) 过热区的温度范围是处在固相线以下至1100℃左右。当加热到1100℃以上时，奥氏体晶粒即开始剧烈长大，尤其在1300℃以上，晶粒十分粗大，冷却后即获得晶粒粗大的过热组织。晶粒度都在1～2级左右。在气焊和电渣焊的情况下，甚至会得到“魏氏组织”。魏氏组织是一种过热组织，其特点为铁素体沿晶界分布，并呈针状插入珠光体内，使钢的塑性和韧性都大大降低(通常要降低20～30%)。因此，焊接刚度较大的结构时，常在过热区发生裂纹。

②正火区 又称细晶区或相变重结晶区，对于低碳钢该区约为900～1100℃。加热到该温度区域时，铁素体和珠光体全部变成奥氏体，由于晶粒来及长大，故冷却后得到均匀、细小的铁素体和珠光体，相当于正火热处理。该区强度高，塑性、韧性也好，一般认为是焊接接头中综合机械性能最好的区域。

③部分相变区 在AC1～AC3之间，又称不完全重结晶区。加热时母材中的珠光体和部分铁素体转变成细小的奥氏体，但有部分铁素体不发生转变，在高温下其晶粒变得粗大。冷却后，细小的奥氏体转变成细珠光体和铁素体，加上未转变而晶粒变粗大的铁素体，该区晶粒大小极不均匀，所以机械性能不好，强度有所下降。

④再结晶区 只有焊前经冷塑性变形加工而发生加工硬化的焊件才存在。焊接时破碎的晶粒加热到400℃～AC1之间发生再结晶，晶粒复原、强度稍有下降、塑性回升，性能略有改善，总的来说该区域的机械性能变化不大。

6、接接头中的裂纹

1)焊接热裂纹2) 焊接冷裂纹3) 再热裂纹4 ) 层状撕裂

7、焊接变形①纵向收缩引起的构件纵向弯曲变形。②横纵向收缩引起的构件纵向弯曲形③横向收缩引起的角变形或挠曲变形

8、采取适当的工艺措施①正确地选择焊接方法和焊接规范 ②反变形法③刚性固定法④正确地确定装配焊接次序

9、断裂的性质和产生原因，焊接结构主要有延性断裂、脆性断裂、疲劳断裂和应力腐蚀断裂等形态。

10、变形的矫正如果采取了各种措施后仍然存在超标焊接变形，就必须进行矫正。常用的方法是机械压力来矫正和火焰加热矫正法。

11、焊接方法：1)手工电弧焊2) 埋弧自动焊3)气体保护焊4)电渣焊

12、常见的焊接缺陷有咬边、凹陷、焊瘤、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合等。通常按缺陷在焊缝中的位置不同，分为外部缺陷和内部缺陷两大类。

外部缺陷有表面裂纹、表面气孔、咬边、凹陷、满溢、焊瘤、孤坑等，这些缺陷主要与焊接工艺和操作技术水平有关。还有些是外观形状和尺寸不合要求的外部缺陷，如错边、角变形和余高过高等。

内部缺陷常见的有各种裂纹、未熔合、未焊透、气孔、夹渣和夹钨等

12、特别提出的是，目前超声波还不能用于奥氏体不锈钢铸件与焊缝，以及黄铜和镍基合金的探伤。这首先是因为这类材料的铸态晶粒粗大，晶粒间易产生反射杂波;同时声波在粗晶界传播衰减大，以至难以把缺陷波与杂波分辩出来。

13、体不锈钢具有较好的综合力学性能，便于压力加工和焊接，焊接中无淬硬和冷裂现象。与其它类型钢相比，奥氏体不锈钢还具有下列特点，焊接时应予注意： 1)电阻率高，约为碳钢的5倍，故焊条易发红; 2)导热系数小，仅为碳钢的1/3。

3)线胀系数大，轻碳钢大40%以上，故焊接时易变形。

14、常采用的晶界腐蚀控制措施有：1)减少含碳量2)加入强碳化物形成元素3)采用小线能量焊接4)进行热处理

15、焊接材料包括焊条、焊丝、焊剂、保护气体等。

16、过程设备制造中最常用的焊接材料为手工电弧焊焊条、自动焊焊丝及焊剂。

17、氢对焊缝金属的不利影响如下：①形成气孔②形成白点③引起氢脆性④形成冷裂纹 由于氢的上述有害作用，应当尽量减少焊缝金属中的含氢量。控制氢的主要措施是：

①限制焊缝金属中的含氢量。除了通过烘陪去掉焊条、焊剂中吸附的水分外，在制造焊接材料过程中，应尽量排除各种原材料中的结晶水。 ②清除焊件及焊丝表面的杂质。 ③在焊接材料中加入氟化钙等物质，使之与氢生成不溶于钢液的稳定化合物氟化氢，以降低焊缝中含氢量。

④采用合理的焊接规范。 ⑤焊后进行消氢处理。 ① 焊条的储存方法：

18、焊条必须分类、分牌号存放,避兔混乱。 2)焊条必须存放在通风良好、干燥的地方。3)焊条需垫高0.3米以上分别堆放,保证上下左右通风。4)焊条堆放距墙应大于0.3米,以兔受潮变质。5)低氢型焊条最好存放在专用仓库,库内保持一定的温度和湿度。

19、焊剂的作用①保证电弧稳定燃烧。 ②保证焊缝金属得到所需的化学成分和性能。③保证有较强的抗气孔能力，对铁锈，油污，水分等引起气孔的敏感性小。④焊接时放出的有害气体少。⑤焊剂熔化后粘度，流动性适中，能获得良好的焊缝成型。⑥焊剂应有一定的颗粒度和强度，以便多次使用。

20、药皮的作用：1)保护2)稳弧3)脱氧4)渗金属5)提高生产力(必考)

21、热影响区：过热相晶去2)正火区3)粗细晶区4)再结晶区5)兰脆区 22焊接区：包括焊缝金属，熔化区和热影响区。

23、焊缝区：焊缝及其邻近的区域。

23、熔融区：焊接接头焊接向母材热影响区过度的区域。

24、热影响区：焊接过程中受焊接热循环作用，组织和性能发生变化的木材区域。

25、焊接接头：由焊接区及部分母材组成。

26、工件接负级反接，工件加热较多。

27、按照热处理状态，普通低合金钢分为热轧、正火和调质钢三类。 普低钢焊接中可能出现的问题，归纳起来主要有以下几点：

①焊缝金属中的热裂纹 普低钢由于含碳量低，且都含有对防热裂纹有利的Mn，故这类钢的热裂倾向均较小，一般不会产生热裂纹。

②粗晶区脆化 在热影响区被加热至1100℃以上的粗晶区，是焊接接头的薄弱区。尤其在焊接线能量过大时，粗晶区将因晶粒过余粗大或出现魏氏组织等而韧性降低;若焊接线能量过小，粗品区中的马氏体比例增大也会使韧性降低，对于含碳量较高的热轧钢尤其明显。 ③冷裂纹 主要产生于热影响区，在碳当量高和板厚大时，冷裂纹倾向也大。此时需要采取降低扩散氢含量、预热和后热等措施防止冷裂纹的产生。

④再热裂纹 16MnR等热轧钢无再热裂纹倾向，但其它含Mo、V、Nb、Ti等元素的正火或调质钢，则有再热裂纹倾向。其中V的影响最大，同时含V、Mo时更为严重。这类钢在焊后热处理时应避开在再热裂纹敏感温度范围内加热。

普低钢的焊接工艺要点①手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊和电渣焊等均适用于普低钢的焊接。其中电渣焊，适用于热轧或正火钢30mm以上厚板焊接，且焊后必须进行正火处理，以细化晶粒，提高性能。②焊条按等强度原则选择，大多使用碱性低氢焊条并充分烘干，焊前将坡口清理干净，采用短弧焊。目的在于减少氢的来源。③采取适当的焊接规范以控制焊接冷却速度。既要防止因焊接规范过小，冷却速度大，增加热影响区淬硬的倾向;也要防止因焊接规范过大，冷却速度缓慢，使高温停留时间过长，晶粒严重长大。因此，对于有过热倾向而又有一定淬硬性的钢，可以用线能量小的规范，以减少高温停留时间，同时采用预热来减少过热区的淬硬性。④焊前预热和焊后低温消氢处理相配合，防止强度级别较高的低合金钢产生冷裂纹。⑤尽量减小结构的刚性和装配应力。禁止强力组装，并采用合理的焊接顺序。⑥15MnVNR、18MnMbNbR等较高强度正火钢，焊后必须进行消除应力热处理，以减小焊接缝残余应力和改善组织。而其它钢种是否需焊后热处理，可按图样要求确定。⑦正火和调质钢均存在热影响区淬硬和冷裂倾向，但二者在工艺措施上却有所不同;正火钢采用的线能量较大，预热温度较高;而调质钢采用的线能量和预热温度均相对较低，目的是保证调质钢具有足够的冷却速度，以便形成低碳马氏体。另外，调质钢的焊后热处理温度必须低于调质时的回火温度。

28、按照组织，耐热钢可分为珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢和奥氏体耐热钢等。这类钢除具有较好的抗氧化性和热强性外，还具有良好的抗硫和抗氢腐蚀性能。1)珠光体耐热钢的焊接性

低合金珠光体耐热钢，通常以正火态供货和使用，其焊接性类似于普低钢中的低碳调质钢。焊接中主要存在淬硬、冷裂、再热裂和回火软区化等问题，其焊接性较差。①热影响区熔合线附近的淬硬、冷裂和AC1附近的软化这类钢中均含有Cr、M0等提高淬硬性的元素，尤其M0的作用比Cr大50倍。②再热裂纹 这类钢中的主添加元素Cr和M0，均为再热裂纹敏感性元素，V对再热裂纹更敏感。③回火脆性 Cr-M0耐热钢在350～500℃温度下长期运行，其焊接接头会产生回火脆性。

2)珠光体耐热钢的焊接工艺要点

①焊前准备 采用热切割制备坡口，板厚大于15mm时应进行不低于150℃的预热，以防淬硬或冷裂。切割后表面应进行磁粉探伤，发现裂纹应打磨除掉。②以150～400℃的较高温度进行预热，焊后应适当保温缓吟，点焊处亦应预热150℃以上。③焊后进行680～760℃回火热处理，以消除应力、降低淬硬区硬度。④手工电弧焊、埋弧自动焊、气体保护焊和电渣焊均可采用。但以埋弧焊和手工电弧焊应用最多。⑤按等成分原则选用焊条，以保证耐热性能。其焊条一般均为抗裂性好的低氢型焊条。在补焊或焊后不能进行热处理时，可以选用奥氏体钢焊条，以防冷裂产生和提高塑性与韧性。但使用奥氏体钢焊条，要注意在长期高温下会存在碳的迁移和б相脆脆性问题。

第四篇：三林桥梁维修施工工艺过程

三林桥梁病害维修施工工艺流程

一、长青路川杨河桥

1、

梳齿型伸缩缝更换

维修前

钢板打开

混凝土凿处

现在作业状况

锚栓在钢板上焊接成整体

锚栓骨架槽内定位

锚栓骨架焊接

混凝土拌合

混凝土浇筑

防水板和不锈钢垫板安装

钢板安装

完工

2、

螺栓灌注环氧

锚孔未灌注前

灌注后

3、

齿缝填充

齿缝未填充前

填充后

二、环林东路三林塘港桥

1、北桥台西侧挡墙裂缝灌浆处理

维修前

打磨

钻孔

清洗

清洗完毕

封缝胶拌和

安装注浆咀封闭裂缝

胶水拌合

压注环氧

完工

2、北桥头西侧桥铭牌维修

维修前

铭牌凿除

基础凿除完毕

植筋

混凝土浇筑

收面

完工

第五篇：化工过程设计（化学工程与工艺专业）

(Chemical Process Design)

目的和要求

化工过程设计是化工类专业的专业课程，是一门综合性、应用性的课程。内容包括化工工艺过程设计、化工厂设计、过程分析以及经济分析与评价等。化工过程设计是化工技术与生产实践相结合的中间环节，是化工科研成果实现工业化的桥梁，因而是化学工程技术人员必不可少的技术基础知识之一。本课程的学习能帮助学生培养综合应用已学过的各种课程知识来进行系统地分析问题和解决问题的能力。掌握化工过程设计的基本概念和方法，将有助于学生从高等院校走向社会时能适应新的工作岗位的需要，迅速实现从大学生向工程师的转化。化工过程设计一般应安排在大四年级，要求学生已学习了化工原理、化工热力学和反应工程等课程。

基本内容及学时分配(30学时)

1. 化工设计概论(4学时)

1.1 化工设计的工作程序

1.2 化工工艺设计

1.3 整套设计中的全局性问题

2. 物料衡算与热量衡算(6学时)

2.1 物料衡算与热量衡算

2.2 过程流程的物料衡算与热量衡算

2.3 计算机辅助工艺计算

3. 流程的组织与分析(4学时)

3.1 过程合成

3.2 分离过程的合成

4. 经济分析与评价(6学时)

4.1 投资及成本估算

4.2 经济评价

5. 化工过程分析(6学时)

5.1 可靠性与可靠度分析

5.2 过程能耗分析与评价

6. 工艺流程设计(4学时)

6.1 工艺路线选择

6.2 工艺流程设计

主要参考书

[1] 国家医药管理局上海医药设计院编，化工工艺设计手册，上下册，化学工业出版社，1989

[2] 倪进方，化工设计，华东理工大学出版社，1994

[3] Ulrich, G D., A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics, John wiley, Inc. 1984