有色金属的焊接都有哪些特点

在高速重载的齿轮传动中，往往因温度升高，润滑油的油膜被破坏，接触齿面产生很高的瞬时温度，同时在很高的压力下，齿面接触处的金属局部黏结在一起。当齿轮继续运转时，由于两齿轮的相对滑动，在齿轮表面撕成沟纹，这种现象称为齿面胶合，简称胶合。出现齿面胶合后将产生强烈磨损。为了防止胶合，可采用黏度较大或抗胶合性能较好的润滑油及提高齿面硬度与降低表面粗糙度等措施。

这里面牵涉的知识太专业，所以只要知道上面两种情况发生时的外在表现就是材料的质量发生变化和产生锈蚀就行。

1、湿型砂，选用红砂或石英砂加3-5%的水过筛既可循环使用。

2、型面砂，选用70-140目水洗砂加入膨润土（或白泥），加水用混砂机混制碾压而成。

碾压工艺：原砂＋膨润土混合碾压2-3分钟＋水再碾压3-5分钟即可。

质量要求：含水量4%～5%湿压强度60～100kpa透气率＞50

3、干型背砂。选用40-70目过筛砂，粘土选用白泥

碾压工艺：原砂＋膨润土混合碾压2-3分钟＋水再碾压3-5分钟即可。（碾压工艺同上）

制芯砂。黏土砂芯用干型背砂既可。油砂芯选用70-140目水洗砂，黏结剂用桐油或合脂油。碾压工艺：原砂＋黏结剂混合碾压5～8分钟。质量要求：干拉强度6～9Mpa透气率＞100。

4、制芯砂。黏土砂芯用干型背砂既可。油砂芯选用70-140目水洗砂，黏结剂用桐油或合脂油。碾压工艺：原砂＋黏结剂混合碾压5～8分钟。质量要求：干拉强度6～9Mpa透气率＞100。

5、自硬树脂砂型、芯。大型、芯原砂选用40-70目水洗砂，中小型芯选用70-140目水洗砂，树脂选用中氮树脂或有色铸件专用树脂，固化剂选用磺酸，其配方：树脂加入量为砂子重量的0.8%-1.5%，固化剂加入量为树脂加入量的40%-50%。混砂工艺：原砂＋固化剂用混砂机混拌均匀，然后加入树脂混碾1～2分钟出砂，混好的砂必须在可使用时间内用完。

6、用热芯盒机器射芯选用低发气量的覆膜砂。

7、涂料。自制涂料用石墨粉（铅粉）或小鳞片铅粉加入白泥，用机械搅拌而成，或用成品涂料。

二、造型

1、造型前的准备工作

1）熟悉零件图纸和工艺文件，研究操作顺序和操作要点，检查模样（含浇注系统）是否完整合格，并腊样。

2）检查造型底板是否符合要求。

3）检查砂箱不破损、断裂和少吊把。核对砂箱尺寸及吃砂量是否符合工艺要求。

4）砂箱的吃砂量参考资料：

砂箱分类砂箱平均尺寸

≤500模样四周吃砂量

≥40浇冒口吃砂量

≥30模样顶部吃砂量

15～20

黏土干型500～1000≥60≥60＞20-25

1000～2000≥100≥100＞25-30

2000～3000≥150≥120＞30-40

＞3000≥250≥150＞40

湿型＜300≥30≥40≥30

300～800≥60≥100≥50

＞800≥100≥100≥70

5）检查造型砂是否符合要求，造型工具是否齐备。

2、舂型、舂型时，两箱先舂下箱，后舂上箱。三箱的先舂中箱，再舂下箱，后舂上箱。

1）将洁净的模样放在平整干静的模底板上。

2）放砂箱，大型砂箱需在四周垫高≈20mm。并事先在砂箱内壁刷白泥水。

3）按工艺要求放冷铁。

4）为防止重模样翻箱时掉落，可用铁丝或螺栓将其紧固在箱带上，待翻箱竖立时或翻箱后垫在垫架上，然后松开铁丝或螺栓切记安全。

5）按工艺要求放好浇冒口，先填入少量面砂。用手工适当捣实，固定在正确位置上，然后填入面砂，面砂厚度为20～40mm。

6）加入背砂揰砂，每次填入背砂层厚度手工揰实为80～120mm，捣固机揰实为120～200mm。舂砂时应避免揰击模样（含浇冒口模）和冷铁，防止位置移动。由外向内逐层揰实，硬度均匀。型腔表面硬度值湿型为30～50，干型为50～80。

7）砂型200mm2，好后应刮平扎气眼，气眼与模样距离10～20mm，气眼针直径为5～8mm，气眼数量，干型为1～2个/200mm2，湿型为3～6个/200mm2，箱与箱间要撒界砂（较细的干砂），注意不要撒在模样上。

8）翻箱舂上箱。放好模样撒界砂（注意不要撒在模样上）。然后按要求舂箱，使用无定位销的砂箱，揰好后要三面打合箱泥号，线条要细直、清楚。

9）敞箱。敞开箱后的砂箱应放平，湿型应放在平而松软且挖有通气沟的砂层上，去掉界砂，用水笔在模样（含浇冒口模）周围适当刷水，修整分型面。

10）起模。起模时用铁锤敲打，需垫木块，敲动应均匀。起模要找正，垂直平稳。对起模困难的模样可边敲边晃动起模。

11）修型。起模后检查型腔各部位紧实度，局部松软或损坏，用同种砂填实修补；修补大块损坏处，要先松动该处，少刷白泥水（干型）或清水（湿型）再用同类砂修补，保证原尺寸合形状；按要求修出铸造圆角；对砂型的凸台、棱角、大平面等部位要插钉加固，铁钉的长度和钉距根据铸件大小适当掌握；按要求扎出气孔或出气冒口，芯头座打通起眼；无浇道模样的，要按工艺要求开横浇道和内浇道.

12）刷涂料。按工艺要求上涂料，注意均匀、光滑、棱角清晰，不应有涂料堆积现象。

三、手工制芯

1、制芯前的准备工作：

1）检查芯盒是否完好，符合工艺要求。

2）按工艺要求备好芯骨、通气管。

3）需下冷铁的，需备好冷铁。

4）按工艺要求检查芯砂质量是否符合工艺要求。

2、制芯

1）固定芯骨。先填部分芯砂固定芯骨、通气管和冷铁，较大芯，芯骨要刷白泥水，还要留有吊装位置。

2）舂实。逐层添砂舂实，每次添砂厚度为80～150mm，紧实度要均匀合适；要避免舂坏芯盒、舂偏活块和冷铁；中大型芯中间放通气填料，小型油砂、树脂砂芯下通气管或顺蜡线。

3）出芯子。芯子舂好后，轻轻敲打芯盒，敞开芯盒，取出活块，将芯子放在芯板上，若非平面，需用型砂填平压实。

4）修整芯子。出芯后检查砂芯紧实度，对松软个损坏处用相同芯砂修补；在修补处、凸台、筋条、棱角和大砂芯工作面应插钉加固；不要大修芯头，挖出芯骨吊攀。

5）刷涂料。修芯好后，按工艺要求均匀上涂料，芯头部位不要刷涂料。对于水玻璃砂芯、树脂砂芯和油砂芯待硬化或烘干后刷涂料。注意刷涂料时应防止堵塞气眼。

四、型、芯烘干

1、黏土砂型、砂芯的烘干

干模砂型芯必需用干燥窑（煤窑或煤气窑）烘干，它的烘干规范主要规定烘干温度和烘干时间，烘干温度取决于黏土剂类别，烘干时间取决于铸型的尺寸大小。

2、操作规程

1）装窑。尺寸较大的和砂层较厚的砂型和砂芯防在炉温较高处；砂型砂芯与台车、砂型与砂芯和砂型与砂芯之间要用耐火砖垫稳、隔开；砂型与砂芯与炉顶、四壁和炉门之间要留有适当距离（一般在150～300mm）；摆好后将台车拉进窑内；关门。

2）点火升温。用煤作燃料点火要均匀，待燃料燃烧后再逐步加大风量升温；用煤作燃料点火要先点燃引火管，再逐步开放煤气阀门，煤气燃烧后再送风，逐步加大风量。

3）控制烘干时间。经常观察炉温情况，确保按工艺要求规范执行，无炉温自动记录仪应该每隔半小时记录一次。

4）出炉。炉温降至出炉温度后方可出炉，出炉后检查烘干质量，允许残余水份＜0.4%。未达到烘干要求，不得扣箱浇注，否则影响铸件质量，应重新烘干。烘干过度会降低强度，甚至于扣不上箱，应报废。

3、油砂芯的烘干规范

类别装炉温度/℃升温时间/h保温温度/℃保温时间/h出炉温度/℃

桐油砂芯150-1801-1.5180-2201.5-2.5＜150

合脂砂芯150-2001-2200-2402-3＜150

五、合箱浇注

1、放置底箱。在合箱的地面上，铺一层约30-50mm厚型砂，并弄平，弄松，必要时挖出“井”“十”形沟槽，方便通气。

2、检查型、芯。扫除浮灰尘，检查砂型和砂芯质量，破损严重、返潮和表面粉化的砂型和砂芯不得使用，轻度破损可修补烘干后使用。

3、下芯。熟悉铸造工艺图纸和工艺技术要求，顺序下芯详细检查尺寸，较复杂铸件，要用泥团演箱检查员铸件壁厚尺寸。需要下芯掌的，下好芯掌，各部位尺寸确定无误后将芯固定。

4、卡箱（合箱）。首先进一步检查水平芯头排气道是否畅通，吸处型腔里的浮砂和杂物，然后在型腔四周、直浇道周围和水平芯头上半部放封箱泥条或石棉线，防止跑火或合金液钻入排气道。在直浇道和横浇道之间安放过滤网。无箱锥的，对准箱号扣箱。

5、卡箱或压箱。较大的砂型在卡箱之前，分型面砂箱的四个角垫有尺寸合适的垫铁，防止卡箱时压坏砂型。卡紧砂箱后，用湿型砂抹箱，防止分型面跑火。不能卡箱卡箱的要用压箱铁压箱，压箱铁的重量要适度。

6、浇注。合箱后，稳好浇口箱或浇口杯，等待浇注。用合格的干净合金液实施浇注，浇注时控制浇温，掌握浇速，并有专人挡渣。待合金液已进入冒口立刻停止浇注，并用湿型砂堵住浇道，立既从冒口补浇满冒口，待收缩后多次补浇。

社会生产力的不断提高，推动了近代包装业的迅速发展，造成了现代包装数量大、寿命短的特点。现代包装产品大多属于一次性消费品，从原料到制品成型、消耗、废弃的周期较短，大部分产品到了消费者手中，包装的寿命也就结束了，由此所产生的包装废弃物对环境造成了巨大污染，严重影响了人类的生存质量。资料显示，包装废弃物带来的环境污染仅次于水质污染、海洋和湖泊、空气污染，已位居第四位。所以，通过建立相关法规来强制减少包装废弃物的产生，同时改进和提高其回收和利用技术，已成为全球共同关注的课题。本文试图将包装废弃物按照其材料进行分类，并对各自的回收与利用进行研究。

一、纸包装废弃物的回收与利用

包装材料中发展最快的纸包装材料，以其回收再利用可获得明显的生态效益和经济效益等特点已成为开发利用的重点。目前，对于纸制包装废弃物，通常采用再生造纸和开发新产品两种方式进行回收利用。

1、纸包装废弃物再生造纸

废纸的再生造纸主要有两道工序：制浆和造纸。制浆的工艺流程是：碎解、净化、筛选和浓缩；造纸是将废纸浆输送到造纸机上，经过过网、压榨、干燥和压光，制成筒纸或平板纸。

①废纸的碎解

废纸经过初步挑选后一般用水力碎浆机碎解

②废纸的筛选、疏解和浓缩

废纸碎解后的筛选主要是利用转筒筛（孔径为10mm）和25L筛孔（径为2.5mm）去掉碎解后废纸中的杂物（塑料片、木片、尼龙绳、装订线等）。疏解是将未完全碎解的废纸部分（如钉书针周围部分）由疏解机继续碎解，并使纸浆纤维上残留的油墨进一步分离。浓缩是利用浓缩设备（如圆网浓缩机、真空过滤机和倾压过滤机等）将低浓纸浆料进行脱水浓缩。

③浆料去沥青、热熔胶等杂物

如果浆料中含有沥青和蜡就需加热熔化，然后用旋风分离器将其均匀地分散在浆料中，由于分散得较细，所以成品纸张不易觉察出来。浆料中的热熔胶在抄纸过程中会堵塞网孔、脏染压辊和烘缸，从而发生纸张断头，因此要采用热分散法、冷筛法和热喷放法等方法脱除。

④废纸脱墨

废纸脱墨通常是在间歇式操作的水力碎浆机内进行。为了达到良好的脱墨效果，必须注意以下几个问题；加料顺序；脱墨剂先加入碎浆机的热水中，溶解后再加废纸；适当提高温度以促进油墨扩散（因废纸性质和脱墨剂而异，低温约40～600℃，高温约80～900℃）；适当延长时间以促进废纸疏解和油墨分散（通常每池浆料脱墨时间为1～1.5h；及时洗涤脱墨后的浆料以防止纤维返色。

⑤纸浆的漂白

废纸存放一段时间后，纤维的白度会下降，脱墨后的浆料需要漂白才能恢复原有白度。工厂都用漂白机来漂白纸浆。其漂白剂若为漂白粉时有效氯的含量为7%，漂白时间约为2h。如要提高废纸浆的白度，还可以采取以下措施：一、强化洗涤和筛除微细纤维；二、按纤维长短分别漂白；三、漂白前采用酶预处理。

纸浆的调配处理、活化处理以及施胶、加填、调色、增强和抄造等工序和普通造纸基本相同，在此就不再复述。

2、纸包装废弃物开发新产品

①制造纸浆模塑制品

纸浆模塑制品是将无杂物的废纸浆通过真空造型、液压造型和空气压缩造型等方法，将其快速均匀地沉积到网状模型上，再压缩烘干而成。其工艺流程为：废纸分选、磨碎打浆、配制成分、纸浆施胶、调配浓度、制品成型、冷挤压和形状校正。该制品具有质轻、价廉、防震、透气性良好、对环境无污染等特点，因而广泛地应用于蛋品、水果、玻璃等的包装。

②制造复合材料板

废纸可以制造强度比较高的胶合硬纸板，其方法是将废纸和酚醛或脲醛等树脂共同压制而成（酚醛树脂压制温度为170℃，脲醛树脂压制温度为140℃）。废纸也可制造沥青瓦楞板，其方法是将废纸、棉纱头、椰子纤维和沥青等原料模压而成。该产品隔热性好、不透水、轻便、防火和耐腐蚀，可以作房屋建筑材料。

③制造纸屑浆糊

用废纸屑水解生产粘结力强的浆糊，其方法是将干净无油墨的纸屑（1份）放入氢氧化钠（0.1份）中浸泡24h，经搅拌溶解，再加入氯乙酸（0.35份）和碳酸钠（0. 1份），最后加水搅拌成浆。为了防止霉变和变色，可加入少量盐酸将pH值调至中性。

④生产牲畜饲料

废纸可以生产牲畜饲料，其方法是将废纸切碎，加入水和2%的盐酸，然后煮沸2h，在高温和酸的作用下，纤维素发生分解断裂，再添加到饲料中（添加量为20%～40%），用来喂牛和羊等动物，其营养效果比普通饲料提高1/3。用此种饲料喂养的牛羊，疾病少，多长膘。

二、木质包装废弃物的回收与利用

木材是包装的重要材料之一，使用木材可以制作多种形式的运输包装容器及高档销售包装。大量木质包装废弃物的随意丢弃，不仅污染了自然环境，而且浪费了宝贵的资源。木质包装废弃物的回收与利用通常采用回收复用、机械或化学处理等方法。

1.木质包装的回收复用

木质包装的回收复用是将废弃的木质包装集中回收，再返回生产厂家用于原产品包装的方法。这种回收复用有定点长期供货、定点定时回收及出口地双边协议三种方式。定点长期供货适用于长期向其它地区提供产品的厂家。定点定时回收适用于货物流通量大、流通距离短的产品包装。出口地双边协议适用于包装出口产品通过建立某种包装回收双边协议，使使用过的木包装能在跨国流通中回收利用。

木质包装的回收复用是木质包装废弃物回收与利用的首选途径。

2.木包装的机械或化学处理

利用机械或化学处理的方法，可将废弃的木质包装用来制造地板、纤维板、自行润滑材料、氨基木材等产品。

①制造木质纤维板

木质纤维板是利用木质碎料作为主要原材料生产的一种人造板。其制造过程主要包括备料、纤维分离、纤维干燥、纤维分级、拌胶、板坯铺装、板坯热压、后期处理、表面加工等工序。

②生产自行润滑材料

利用木质纤维素的惰性，可将回收的木包装用于制造重载荷自行润滑部件的零件及其组成材料。制作时，先将木碎料放入高压釜内，进行常温真空处理，以除去易挥发成分和水分，然后将含有聚合物的稠化机油或聚合悬浮液打入高压釜内，再将浸渍过的坯料送往压制室，加热压制，使聚合物重新排列组合。活性物质沉落在颗粒的表面上，与木质素结合，从而形成整体材料，获得所需要的性能。木质组合材料在电气绝缘工业生产中得到了广泛应用。另外，木材经防腐剂浸渍处理后，还是优良的抗生化腐蚀性材料。

③生产氨基木材

利用木材中所含化学组分的化学活性，对回收的木质包装进行化学改性，可制取氨基木材。在常温和低压下，使木材与氨溶液或加热的气体氨相互作用，并在100～300kg/cm2的压力条件下进行压制，即可制得氨基木材。这是一种优良的新型材料，生产成本低，耐生化腐蚀能力强，强度不仅优于所有木材，而且高于青铜，而价格仅为青铜的1/10。另外，氨基木材还具有优良的铣、锯、刨、切等加工性能，不仅可用来制造拼花地板和家具，而且还可用于生产乐器、体育器材、衬套、轴瓦、齿轮等。

④制作仿古书简条幅

将回收的木质包装去除铁钉、铁皮等杂物，并制成40cm的小规格三合板，然后加工成1cm宽胶合板边条，粘贴在布上，与木制品的卷帘门产品相同，以水曲柳、柞木、榆木等颜色较深的胶合板条加工的条幅与古代书简相似。

⑤制取模压制品及改性聚乙烯醇塑木

将回收的木包装去除铁钉等杂物，并制成锯末，然后将干燥的锯末拌上一定量的脲醛树脂及少量辅助剂氯化铁、石蜡等，预压、热压后，填装在预制的坯具中一次热压成型，成品表面光洁平整，可直接喷漆，用于生产钟表壳、家具及某些工艺品等。

如果将上述锯末与聚乙烯醇、凝聚剂、环氧树脂和固化剂混合，可制成塑木制品。聚乙烯醇具有良好的加工性能及耐磨、耐油、耐压、有韧性等特点，同时还具备电木高强度耐磨等物理性能。

二 电子废弃物回收与再利用市场存在巨大开发潜力 河南频道12月27日电 目前我国关于电子废弃物回收与再利用的相关法律还未出台，在高技术层面从事回收与再利用的企业几乎是一个空白，现有废物处理仅停留在原始状态，因此这一市场存在巨大的开发潜力。

据介绍，为有效解决电子废弃物污染环境的

问题，目前国家有关部门正研究制定一项新的环保制度－－生产者延伸责任制度，把电子废弃物的管理与生产有机地联系起来。

曾参与过我国制定电子废弃物的回收与再利用的法律制定前期调研工作的原中国环境科学研究院固定废物研究所所长周仲凡表示，我国家用电器保有量激增，目前电视机保有量已超过5000万台，计算机销售量每年600万台以上，保有量超过1600万台，加上其它家用电器和工业用电子仪器等，我国电子产品的保有量已达5亿台。如果按家用电器的使用寿命8年，计算机的生命周期2年计算，预计我国2－3年后，每年将有上千万台的家用电器、电子产品被废弃。

国际上对于电子废物的回收与再利用已成为一种发展趋势。欧盟将在2006年7月1日起禁止销售含有危险物质如铅、镉类重金属电子产品，并实施家用电器回收的办法。同时规定商业界最少必须回收90％的废弃电冰箱及洗衣机，并将此类大型电器用品的60％用于再生产利用。在个人电脑方面，其回收比例则将按产品重量，由原定的60％提高到70％，再生比率也将由50％提高至60％。美国加利福尼亚州和马萨诸塞州已宣布禁止计算机显示器的填埋。而日本松下公司为应对欧盟的环保措施，也将其原定2010年实施“绿色计划”提前到2005年4月实施。

周仲凡在“首届中国可持续消费与生产国际论坛”曾提到，中国正在针对企业的电子废弃物出台相关的管理办法。此事引起了松下电器（中国）有限公司代表郭嘉的浓厚兴趣，并数次咨询这一法律的相关信息及出台时间表。郭嘉介绍松下公司在日本有非常成熟的电子废物回收技术，一旦中国相关法律出台，松下公司将严格按照这一法律来运作。今年以来，松下公司一直在关注中国有可能出台的电子废弃物的法律法规及出台时间。企业对此的敏感反映出这一政策对企业具有着非同寻常的意义。

周仲凡表示，电子废物管理办法的核心是强调生产者责任制，要从源头控制有毒物质使用，在废弃物的处理上生产者必须承担责任，当然消费者也要承担一部分责任，但具体承担多少比例应视情况而定。

国际绿色和平组织代表Marcelo Furtado说，企业应尽量减少电子废弃物中有毒物质的产生，生产者更有责任去关注这一问题。我们都应该积极处理本国的电子废弃物。电子废弃物的处理方法，发达国家都有严格的要求，电子行业实行的都是生产者责任制。

据绿色和平组织提供的资料显示，全球每年产生多达4亿吨的危险废物，在美国处理1吨电子废物的成本是400美元，而将其运到发展中国家处理只需40美元。对于电子废物的回收与再利用，欧洲、日本等国有着非常成熟的技术，电子产品中含有极有价值的重金属，如金、铑、钯和铜，还有可再利用的塑料等。但电子产品回收利用对技术要求很高，而目前我国的回收处理工作大多是乡镇个体企业来运作，资源浪费大、污染严重，因此无论是技术上还是回收利用的实际应用空间都非常大。据专家介绍，我国应努力解决电子产品中阴级射线管的回收再利用技术、印制电路板和元气件的金属回收技术，镉、铅、水银回收与处理技术、塑料无害化再生和处理技术等技术，这些技术国外水平较高，可以借鉴。

铝材属于金属类别中有色金属之一，由于应用较广，单独介绍如下：常用有铝型材和压铸铝合金两种。其中主要由纯度高达92%以上的铝锭为主要原材料，同时添加增加强度、硬度、耐磨性等性能金属元素，如碳、镁、硅、硫等，组成多种成分“合金”。

1.1铝型材

铝型材常见如屏风、铝窗等。它是采用挤出成型工艺，即铝锭等原材料在熔炉中熔融后，经过挤出机挤压到模具流出成型，它还可以挤出各种不同截面的型材。主要性能即强度、硬度、耐磨性均按国家标准GB6063。优点有：重量轻仅2.8，不生锈、设计变化快、模具投入低、纵向伸长高达10米以上。铝型材外观有光亮、哑光之分，其处理工艺采用阳极氧化处理，表面处理氧化膜达到0.12m/m厚度。铝型材壁厚依产品设计最优化来选择，不是市场上越厚越好，应看截面结构要求进行设计，它可以在0.5~5mm不均。外行人认为越厚越强硬，其实是错误的看法。

铝型材表面质量也有较难克服的缺陷：翘曲、变形、黑线、凸凹及白线。设计者水平高者及模具设计及生产工艺合理，可避免上述缺陷不太明显。检查缺陷应按国家规定检验方法进行，即视距40~50CM来判别缺陷。

铝型材在家具中用途十分广泛：屏风骨架、各种悬挂梁、桌台脚、装饰条、拉手、走线槽及盖、椅管等等，可进行千变万化设计和运用！

铝型材虽然优点多，但也存在不理想的地方：

未经氧化处理的铝材容易“生锈”从而导致性能下降,纵向强度方面比不上铁制品.表面氧化层耐磨性比不上电镀层容易刮花.成本较高，相对铁制品成本高出3~4倍左右。

1.2压铸铝合金

压铸合金和型材加工方法相比，使用设备均不同，它的原材料以铝锭（纯度92%左右）和合金材料，经熔炉融化，进入压铸机中模具成型。压铸铝产品形状可设计成像玩具那样，造型各异，方便各种方向连接，另外，它硬度强度较高，同时可以与锌混合成锌铝合金。

压铸铝成型工艺分：

1、压铸成型

2、粗抛光去合模余料

3、细抛光

另一方面，压铸铝生产过程，应有模具才能制造，其模具造价十分昂贵，比注塑模等其它模具均高。同时，模具维修十分困难，设计出错误时难以减料修复。

压铸铝缺点：

每次生产加工数量应多，成本才低。抛光较复杂生产周期慢产品成本较注塑件高3~4倍左右。螺丝孔要求应大一点（直径4.5mm）连接力才稳定

适应范围：台脚、班台连接件、装饰头、铝型材封口件、台面及茶几顶托等，范围十分广泛。

（2）五金类

“五金”概念属通俗说法，标准分类应划分为黑色金属和有色金属两大类，它在家具中运用有管状、棒状、板状、线、角状几种。

2.1黑色金属件

主要指铁制品，它优点是：耐变形、强度特高、耐磨性好、硬度高、价格低，寿命长。属碳素铁合金，它分高碳钢、低碳钢、中碳钢；它分圆管、方管、角铁、钢板几类。圆管类主要用于椅子类产品；方管用于梁、托架类；钢板主要用于台桌的挡板、屏风板、挂件、托臂、金属柜、门等。

钢铁制品缺点：

1、易生锈

2、体积重

3、怕潮湿

解决上述缺陷方法有电镀、喷涂、发黑发蓝处理等。

五金件加工成型方法较多：折弯、冲切、钻孔、焊接、切割、压形。总之，按设计要求或产品要求进行加工。

2.2有色金属件

指除铁制品外一切金属件如：铝、铜、锌、不锈钢等。它有一个特点不容易生锈、强度较黑色金属差，家具中采用较多有：铝板、铝棒、不锈钢管、不锈钢板、铜板、锌板。

不锈钢制件：不锈钢制件分不锈铁和不锈钢两大类：常称“430”为不锈铁，“304”为纯不锈钢，判别它们方法之一：用磁铁测试，“430”能被磁铁吸住，而“304”则不能。不锈钢件比重略高于铁制品，价格却比铁制品高出4倍之多，因此，只有高档产品才使用。

铜制品：铜制品分纯铜和铜合金。纯铜又称紫铜，强度硬度较差，但韧性好。铜合金中应用于家具较多为黄铜，它是一种含锌为主合金铜。纯铜价格略高“304”不锈铜30~40%，而黄铜则比纯铜低20%价格。铜合金硬度、强度比不锈铜略高，但易断裂、脆性较大。家具中应用铜件主要为拉手、预埋螺丝。为了防止“生锈”，纯铜一般要电镀后才能使用，而黄铜则不需要，大面积使用于家具的制品较少。

锌制品：纯锌制品使用较少，主要与以锌合金或钢铁结合使用。如镀锌板、电解板等。家具中使用较少，原因为锌制品强度较差。锌合金配件如偏心扣、结构件连接点（件）等。锌合金比重比铁略低约6.8左右，价格介于钢铁和铝合金之间，多数锌合金以压铸件形式生产家具配件。

钛、锆合金：此类属较昂贵金属，它用于家具中多数以电镀形式出现，用于高档拉手、合页及高挡外露连接件或酒店家具之中。其电镀成本比镀铬成本高40%左右，但外观高档类似金银产品，耐磨性十分好，不会生锈。

2.3铸件金属

家具五金制品中有很多采用铸件，如拉手、门铰等，目前市场流行各种铸件生产工艺方式很多，如：精铸工艺、压铸工艺、浇铸工艺。铸件材料有黄铜、不锈钢、锌锡合金、铝合金。铸件产品特点：精致、造型特别等。缺点为单件成本高，不同铸件工艺成本均不同，大致高到低，精铸压铸浇铸，模具造价高到低为：压铸精铸浇铸。铸件产品缺点为：生产周期略增，产品要经2~3道工序才能做出合格配件，而配件还要按不同要求进行或电镀、抛光、拉丝、喷砂、喷油等表面装饰处理。

（3）橡塑类

3.1塑胶件

家具中应用塑料制品例子十分普遍，而材料类别也很多：ABS、PP、PVC、PU、POM、PA、PMMA、PE、PS、PC，不同材料适应范围不同。

ABS：俗名工程塑料，可用于连接件、座椅背、座板，它是塑料中能进行电镀（水镀）主要原料。

PP：俗名聚丙烯，用于五星脚、扶手、脚垫以及强度要求不高连接件。缺点：耐磨性差、表面硬度低。

PVC：俗名聚氯乙烯，主要用于封边件、插条件。它适应于挤出成型，同时PVC材料属塑料件中不燃材料，加工成型温度稳定性差、特别是颜色的稳定性不好。

PU：俗名聚氨酯。主要用于扶手（发泡）配件。

POM：俗名赛钢。主要用于耐磨件如脚垫、脚轮、门铰、合页等。性能耐磨、耐压、但尺寸稳定性较差。

PA：俗名尼龙。主要用做脚垫、五星爪、脚轮等耐磨、寿命要求高的地方。特点：耐磨、耐压、高强度室内使用寿命长，个别型号如PA66耐高温达2200，缺点是在太阳底下晒易改变性能、易断、耐候性差。

PMMA:：有机玻璃（俗称亚加力）。塑料中有五种透明材料，而PMMA是其中一种透明度最高，工件切割时有醋酸味，加工变形容易，用开水浸泡能整形变弯。缺点：表面易划伤，硬度偏低，弯曲时容易龟裂，价格比ABS高20%以上。

PC：俗称聚碳酸酯。该品种也属透明材料，表面硬度高、耐划伤、耐冲击力强、强度高、耐候性好（即不怕阳光照射）。家具中屏风隔板阳光板便是此材料中空挤塑成型。特点：价格成本高，比PMMA高约40%左右。

3.2橡胶件

橡胶品种成型大多采用硫化工艺，其特点：柔软度好，也可进行不同硬软度调整，形状可复杂，不存在脱模不了的情况。耐油、酸、碱、耐磨性均好。缺点：调色较难糙（特别深色改为浅色）硬度有一定限制，表面较粗糙，不像塑料可以做到镜面效果。但模具造价低，周期快，材料生产中可掺进磁粉，改性为磁性体，起隔音、密封作用。

家具行业采用橡胶有丁晴橡胶、硅胶等。一般用于家具中屏风隔音胶条、脚塞、真空吸盘塞、导轨阻尼件等。

3.3树脂类

树脂类产品目前有一大趋势，越来越用于家具建材，如市场上人造石材料、人造浴缸、阻燃板、玻璃钢等制品。树脂属不饱和高分子化学物，原料以液体为主，与配方中固化剂混合发生聚合反应发热而固化成固体。它与塑料不同之处是工件粉碎回收不能利用。其成本价格与PP差不多，它生产过程也要用模具进行浇注成型，不过模具简单，可用木模、石膏模、橡胶模等。特别适应造型多变、周期短、产量不多的产品。家具产品中玻璃钢类为其中一种。

（4）玻璃制品

玻璃类产品依不同生产工艺有平板玻璃、吹制玻璃两大类。目前，平板玻璃使用量较大，特别是经过深加工后的平板玻璃，更适合消费市场欢迎。吹制玻璃做工艺品等立体造型较多，古典家具中使用各种造型较多。其特点：耐酸（除氟酸外）耐碱、耐油、防火，钢化后可耐至300℃。

4.1平板玻璃

平板玻璃是以硅酸盐原材料，经1300度高温炉溶融成液体，流经锡水表面成型，俗称浮化玻璃。由于原料配方、工艺参数差异，平板玻璃外观中分青玻、白玻、有色玻三种。平板玻璃制造中越薄（低于3mm以下）难度越大，而太厚（超过15mm）也难度大，因此，市场上此二者造价较高。

平板玻璃采用金刚石（即普通玻璃刀），高速水进行切割，经切割后玻璃各边可进行磨边处理，如磨直边、斜边、圆边、鸭嘴边、钻孔，磨边价格较高。

平板玻璃表面也可进行磨砂（化学、机械两种），丝印喷漆、烤漆、雕刻处理，不同表面处理工艺价格不一样，大致从高到低排序：磨砂喷漆丝印烤漆雕刻。

4.2工艺加工玻璃

这里重点讨论平板玻璃其工艺加工方法，平板玻璃除前面提到磨边工艺之外，它还能进行热弯、钢化、粘接等处理，从而使“平面”变为“立体”效果。

热弯：指平板玻璃在500℃左右开始软化时，用模具轻轻压下即达到需要变形效果，热弯工艺过程中不同工厂及设备不一致，热弯的平板玻璃应先进行磨边或喷砂处理。

钢化：指玻璃在900℃左右进行急降温处理。其特点：玻璃破碎后没有尖角，同时玻璃耐温性提高到300℃不破裂，其强度也大大提高约10倍。

粘接：指采用UV胶水，经紫外光照射固化，经粘接后玻璃可耐200kg以上拉力，粘接材料做到玻璃玻璃，玻璃金属，但胶水及工艺有所不同才能做出合格品。

上述三种工艺加工方式成本价格由高到低：钢化热弯粘接。

4.3艺术加工玻璃

此处重点介绍平板玻璃艺术加工方法及效果，顾各思义“艺术”即有一定艺术效果玻璃处理。

磨砂效果：平板玻璃中采用机械磨砂，实际效果是磨砂砂粒太粗，易起手痕，而采用化学磨砂即采用含氟等药水浸泡而成。优点是不会产生手印、砂粗细腻，该工艺结合丝面即可做出各种图案、文字。

压花效果：压花即采用模具中各种花纹、图案，利用玻璃达到热弯变形温度，经机压而成。目前各种花纹图案很多，也可自行设计制模压花，压花玻璃实压质是热弯中的一种特列。

喷涂效果：喷涂效果有两种，一种即是透明彩色效果，另一种是单色不透明效果。喷涂本质为玻璃蚀剂加上彩的效果，它不会能改变玻璃表面，不涉及玻璃结构本质。

烤漆效果：即对玻璃表面进行喷漆处理。为了提高漆层附着力，经喷漆玻璃应进烘炉烤干，从而达到永久性附着效果。

烤花效果：利用透明薄膜将图案印刷上去，并粘贴到玻璃表面，经高温烘烤，薄膜碳化，而图案、文字即留于表面。

（5）海棉类

家具中使用海棉种类很多，有发泡棉、定型棉、橡胶棉、记忆棉等。

5.1定型棉

此材料棉由聚氨酸材料，经发泡剂等多种添加剂混合，压剂入简易模具加温即可压出不同形状的海棉，它适合转椅沙发座垫、背棉，也有少量扶手也用定型棉做。目前，采用为55#~60#材料密度，其弹性较符合国家相关标准。

海棉弹性硬度可调整，依产品不同部位不同进行调整。一般座棉较硬度高，密度较大，背棉次之，抌棉更软。

5.2发泡棉

此材料用聚醚发泡成型，像发泡面包一样。可用机械设备发泡也可人工用木板围住发泡，经发泡的棉好像一块方型大面包一样，使用切片机经过切片工序，按不同要求切削厚度，发泡棉也可调整软硬度。座棉一般采用25~28kg/m5，其它采用20~22kg/m3密度。

海棉的软硬度与密度虽然有直接关系，但与不同添加剂配方也有关系，因此行业内分高弹力、灰超、黑灰超、软棉。产品设计使用时应视不同造型、结构进行合理科学搭配，一般分上、中、低三个部位搭配不同弹性、密度的海棉。

海棉中有一种叫防火棉材料，其实是海棉发泡前，材料配方中添加防火剂，如氯、溴使之海棉着火时能产生扑火浓烟，起到阻燃作用。

5.3橡胶棉

海棉中一种，它采用主料是天然乳胶原料发泡而成，它具有橡胶特性、弹力极好、回弹性好、不会变形，但价格不菲，比发泡棉高出3~4倍。

上述三种棉价格从高到低排序：橡胶棉定型棉发泡棉

5.4再生棉

家具产品有一种叫“再生棉”，其实它是海棉碎料挤接而成。成本极低，但弹性极差，密度不一。

（6）皮革类

皮革类在国家工业行业是一大门类，也有一套相应标准。

6.1人造皮革

俗称纺皮，它按厚度分，一型（0.9~1.5m/m）、二型>1.5mm两种。皮革外观花纹很多，一般要求纹路细致、均匀、色泽均匀、表面没划伤、龟裂。

人造皮革本质也是高分子塑料PVC、PE、PP等吹膜成型并经过表面喷涂各种色浆。用于沙发转椅人造皮革十分注重手感，应平滑、柔软、有弹性、无异味。其中断裂长率应≤80%，不易脱色，即颜色磨擦牢度应达4.3级以上。

6.2天然皮革

天然皮革主要指各种动物皮经过加工而成。目前，家具中用皮以牛皮为主，它的外观与人造皮革有一致要求，但它的抗张力、撕裂强度均比人造皮革好。缺点是外观花纹不均匀，特别是小牛皮，也有极部疤痕存在，有缺陷的疤周边的皮即弹性较差。天然皮也按厚度分头层和二层皮，头层皮即为动物皮表面，弹性柔软性好，价格较高，厚度为0.8~1.5之间；二层皮为动物皮削去表面皮之外的皮，厚度2.8~3.5不等，弹性差，但强度好，抗张力达200N/M2以上。

（七）胶水类

家具产品使用胶水品种较多，胶水选择合理与适当对产品质量影响较大，特别是耐久性质量。按胶水溶剂型不同分水性胶和溶剂胶。

7.1水性胶

水性胶指胶水中溶剂可用水调节浓度的胶水，它用家具中防火板与夹板或刨花板之间的粘合、板材之间粘合，如：做门用中纤板与门芯蜂巢纸粘合，都用水性胶。其特点：价格低、环保好，但粘合固化时间4小时以上。生产周期较长，生产操作简单，可用刷、擦涂等方法。

由于水性胶加工周期长，对于急单来说影响较大，另一方面人工涂布容易不均，并由此引发起泡，局部变形等质量事故。

7.2溶剂胶

目前溶剂胶采用为无苯的溶剂制造，胶的主体为树脂等高分子材料，它的粘性固化时间均比水性胶快，其方法也可用喷枪喷涂，故省时省力、胶水涂布均匀。

目前屏风与屏风布粘合、座椅、沙发海棉与布粘合等均采用喷胶方法，可以做到即喷即放置或安装。实木产品中使用溶剂胶，多数为实木（如沙发脚、架）之间粘接、板材与木皮之间粘接。溶剂胶固化形式与水性胶不同，后者是让水份蒸发过程固化，而前者则多数借空气中“氧”的作用固化或内部分子间因氧作用自身发热固化。溶剂胶喷涂海棉、定型棉或不同布类时，所选型号均不同，主要原因是上述材料也是高分子材料。用错时会脱胶、起泡、脱水。粘力测试两大项：做耐环境温度（高、低温）测试及耐候性测试（即紫外光老化照射）。另外，溶剂胶中还分玻璃胶、金属胶、玻璃与金属胶等种类。

（8）布类

家具产品中选用布类分二大类：人造化纤布，天然纺织布等，一般人造化纤布居多。

8.1人造化纤布

人造化纤布的种类有九大类：即聚酰氨、聚酯、聚氨酯、聚尿、聚甲醛、聚丙烯晴、聚乙烯酸、聚氯乙烯及氟类。其实，人造化纤本质即为上述九类高分子材料（与塑料同属一类原材料）经纺丝编织而成，所有化纤布质量指标分为细度、强度、回弹性、吸湿度、初始模量，前四个指标为重要质量参数。

细度即为纱线粗细程度，强度指能承受的拉力；回弹率，指拉伸后回到原尺寸比率；初始模量，指拉抻长为原长10%时的拉力。

对于用家来说，即种材料适应什么场合条件才是有用的，现介绍如下：

吸湿性低材料：丙纶（聚丙烯）、维纶、涤纶，用此类材料适合潮湿气候及地区。

耐热性好材料：涤纶、晴纶（聚丙烯晴），用此类材料适合热带及高温作业环境。

耐光性好材料：晴纶、维纶、涤纶，适应室外环境产品，如：沙滩椅。

抗碱性好材料：聚酰氨纤维、丙纶、氯纶（聚氯烯纤维）

抗酸性好材料：晴纶、丙纶、涤纶

不容易发霉：维轮、涤纶、聚酰氨纤维，适应潮湿地方。

耐磨性好材料：氯纶、丙纶、维纶、涤沦、聚酰氨纤维

伸长率好材料：氯纶、维纶

从上述分析介绍，目前适合室内转椅材料有维纶、氯纶、丙纶、聚酰氨等，耐光性差材料绝对不能用室外、户外，否则寿命很短。

8.2天然纤维布

天然纤维布有：棉、麻、羊毛、石棉纤维，而适合家具中使用也只有棉、麻两大类，天然纤维布的特点是环保、保温性好、耐磨性好、棉麻耐碱性好但麻耐酸性差，而毛的耐光性也不好。因此，依上述特点选配材料设计十分关键.天然纤维布粗比人造化纤维价格略高一点。

（九）外观装饰覆膜类

家具产品中板材、木材由于外观设计要求不同，应进行各种外观装饰贴膜加工。如屏风产品：现将各类贴覆新产品介绍如下：

9.1波音软件

此材料实质是PVC塑料吹膜成型，通过吹膜机及模头来控制宽度和厚度。目前多数采用0.18~0.22厚度来做板材表面贴覆。波音软片表面纹理图案是经过模压工艺成型，另外，它同时涂布不干胶胶水。其特点是成本低，使用方便，缺点是材料成型中因温度变化原因，导致调色困难，每批次都有差异。由于PVC属阻燃材料，故波音软片贴合后也起到表面阻燃作用，适应于建材产品。缺点是因涂布胶水时个别油迹胶水脱胶，粘力不好、容易起泡、表面硬度较差。因此，波音软片工厂生产环境决定产品质量。

9.2装饰膜

装饰膜有三聚氰氨纸、防火板胶片，此两种均属高分子材料，不易燃，故粘贴后板材又称防火板或阻燃板。MFC板是三聚氰氨纸与素板加工贴合，一般有专门工厂设备加工，防火板背面涂胶、素板涂胶家具厂用冷压机冷压8小时后则能应用于家具上。

9.3木皮贴覆

木皮材质分很多，常用木皮有杂木、楸木皮、橡木皮、胡桃木皮、枫木皮、榉木皮等。市场木皮厚度一般为0.3mm，但对质量要求较高的产品，由于贴覆后还要进行表面砂光工作，故0.3mm木皮容易破裂，因而高质量产品一般按0.5~0.6mm贴覆。木皮贴覆有用水性胶，也有溶剂胶，大面积则用水性胶，局部或小面积杂木表面粘合则用溶剂胶。木皮因不同树种，其价格也不同。比如杂木皮每平方单价比胡桃木相差达3~4倍，大概木皮价格依高到低排列如下：胡桃木枫木/榉木橡木楸木杂木。木皮因产地不同其表面肌理、木纹节点也不同。两大类木皮纹如直纹、山纹，目前使用较多。木皮属天然的多，但也有人造木皮：科技木。其木皮特点纹路清晰，且排列有序，没有木眼加死节。木皮由于树种、年轮不同，单片木皮宽度也有大小之分，因此木皮加工生产时应进行拼花或拼纹，纹路拼接后近似天然纹路。木皮拼接采用像缝衣服一样的“线”进行车缝，此“线”实际为一种加热融化为胶水“胶”叫热熔胶，学名叫EVA胶，也是一种热塑性塑料。

（十）人造板材类

人造板材品种很多：有胶合夹板、木工板、纤维板、蜂窝板、阻燃板（石膏板、硅酸钙）、铝塑板、美案板、可订板、装饰板、宝丽板等。尺寸规格：1220*2440(4’*6’尺)、1525*2440(6*8’尺)、1850*2440、1850*2880。

10.1胶合夹板

胶合夹板由杂木皮和胶水通过层压而成，一般压合时采用横、坚交叉压合。目的是起到增强强度作用。一般12厘板以上厚度要求9层以上，10厘厚5层以上。胶合夹板按类别有4类，即耐气候、耐潮胶合板为I类，耐水胶合板为II类、耐潮胶合板III类，不耐潮胶合板IIII类。不同类价格相差较大，应依不同用途选配。

尺寸规格有：915*1220、915*1830、915*2135、915*2440、1220*1220、1220*1830、1220*2135、1220*2440厚度为：3、3.5~20不等。

10.2细木工板

细木工是由芯板拼接而成，两个外表面为胶板贴合。此板握钉力均比胶合板、刨花板高。尺寸规格如下：915*915、915*1830、915*2440、1220*2440、1220*1220、1220*1830厚度为5~30为等。此板价格比胶合板、刨花板均贵。它适合做高档柜类产品，加工工艺与传统实木差不多。

10.3蜂窝板

蜂窝板又能称蜂巢纸，它是由200g左右牛皮纸加工成蜂窝形状，并可伸缩拉伸产品共分A、B、C三级。它的优点是：重量轻，不易变形，但它要和中纤板或刨花板结合才单独使用。特别适合做防变形大跨度台面。或易潮变形的门芯。但生产时要冷或热压加工，因而生产效率较低。

10.4纤维板

纤维板由木材经过纤维分离后热压复合而成。它按密度分高密度、中密度。平时使用较多为中等密度纤维板，比重约0.8左右。它的优点为表面较光滑，容易粘贴波音软片，喷胶粘布，不容易吸潮变形，缺点是有效钻孔次数不及刨花板，价格也比刨花板高5~10%。

10.5阻燃板

阻燃板主要以工业氧化镁原材料组成，其粘合剂为树脂材料，因此成本低，阻燃板又称不燃板。其加工性能与刨花板，中纤板近似。不吸水、泡浸12小时无事。阻燃板中有一类由石膏原材料为主，也有不燃阻燃性，但吸潮性差，局部又容易膨胀，钻孔打钉也不行。另一类为硅酸板，它同样也有阻燃特性，但重量较氧化镁不阻燃板重1.5倍，握钉力不行，对承重结构件要求强度高，成本也增高。

10.6铝塑板、美案板

此类板材属复合型材料，铝塑板表面以铝板镶上在塑板上面，另一种则以塑料板为主进行真空镀铝处理，二种分别在成本上，功能差不多。美案板是铝塑板一个类别，它除具有塑胶板表镶铝层外，还通过模压加工出各种美术图案（即肌理设计差别）铝塑板特点防火、重量较轻，也可做造型弯曲。缺点：价格较高。握钉力较差，连接只能用胶水或钳夹工艺，因此只能局限部分产品使用。

10.7刨花板

刨花板主要以木削经一定温度与胶料热压而成。木削中分木皮木削，甘蔗渣、木材刨花等主料构成。一般质量刨花板以木材刨花原料制造，它由芯材层，外表层及过渡层构成。外表层中含胶量较高，可增加握钉力、防潮、砂光处理，由刨花板加工过程运用胶料及一定溶剂，故导致含有一定量苯成份化学物质，按其含量不同分有E0、E1、E2级同时刨花板中还分出防潮型刨花板，价格略高于普通刨花板。

10.8发泡板

发泡板主要以PP、ABS、EPS、EVA中其中一种材料经发泡成型，由于成本原因，发泡板中PS、EVA二大类居多。发泡板可用于隔音，图钉插钉等作用。特别适合强度不高的结构件，承重量低的场合使用。发泡板与波音软片、布的粘合，要选择合适胶水及不同工艺参数才行，否则有起泡现象

12.1.1 蜗杆蜗轮的形成

蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的回转运动和动力的，它由蜗杆和蜗轮组成，两轴线交错角可为任意值，一般采用90°。

蜗杆蜗轮传动是由交错斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。

12.1.2 蜗杆蜗轮传动的类型

根据蜗杆形状不同可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。

根据蜗杆齿廓形状及形成原理不同，蜗杆传动的分类如下。圆柱蜗杆传动：阿基米德圆柱蜗杆传动；法向直廓圆柱蜗杆传动；渐开线圆柱蜗杆传动；锥面包络圆柱蜗杆传动；圆弧圆柱蜗杆传动；双圆弧圆柱蜗杆传动。环面蜗杆传动：直廓环面蜗杆传动；平面包络环面蜗杆传动；渐开面包络环面蜗杆传动；锥面包络环面蜗杆传动。

圆柱蜗杆传动。可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制的。根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为阿基米德圆柱蜗杆(ZA蜗杆)；法向直廓圆柱蜗杆（ZN蜗杆）；渐开线圆柱蜗杆（ZI蜗杆）；锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗杆）等四种。阿基米德圆柱蜗杆（ZA蜗杆），车削阿基米德圆柱蜗杆与加工梯形螺纹类似，其车刀车削刃夹角2α=40°，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓（即轴向齿廓）为直线。法向直廓圆柱蜗杆（ZN蜗杆），端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线，也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。渐开线圆柱蜗杆（ZI蜗杆），端面齿廓为渐开线，相当于一个少齿数、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮，可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工，刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。锥面包络蜗杆（ZK蜗杆），非线性螺旋齿面蜗杆，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削，加工时，工件做螺旋运动，刀具同时绕自身的轴线做回转运动，这种蜗杆便于磨削，精度较高，应用日渐广泛。圆弧圆柱蜗杆传动（ZC蜗杆），螺旋面是用刃边为凸圆弧形的刀具切制的，蜗轮是用范成法制造的，在中间平面上，蜗杆的齿廓为凹弧形，而与之相配的蜗轮的齿廓则为凸弧形，所以是一种凹凸弧齿廓相啮合的传动，也是一种线接触的啮合传动。

环面蜗杆传动。特征是蜗杆体在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的的旋转曲面。在这种传动的啮合带内，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，即蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。在中间平面内，蜗杆和蜗轮都是直线齿廓。还有包络环面蜗杆传动，分为一次包络和二次包络环面蜗杆传动两种。

锥蜗杆传动。一种空间交错轴之间的传动，两轴交错角通常为90°，蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋所形成的。蜗轮在外观上就像是一个曲线齿锥齿轮，是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机上加工而成的。

12.1.3 蜗杆传动的特点和应用

蜗杆传动的特点：

当使用单头蜗杆时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比i = 5~80；在分度机构或手动机构的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目少，所以结构很紧凑；

蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低；

当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性；

蜗杆传动与螺旋齿传动相似，在啮合处相对滑动。滑动速度大时，会产生较严重的摩擦与磨损，引起发热，恶化润滑，摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。

蜗杆传动的应用。由于蜗杆传动具有以上特点，故广泛用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。当要求传递大功率时，为提高传动效率，常取蜗杆头数z₁=2~4。此外，由于具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。

12.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算

12.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择

主要参数有模数m，压力角α、蜗杆的分度圆直径d₁、蜗杆头数z₁及蜗轮齿数z₂等。进行蜗杆传动的设计时，首先要正确的选择参数。

模数m和压力角α。与齿轮传动一样，蜗杆传动的几何尺寸也以模数为主要计算参数。在中间平面内蜗杆蜗轮传动的正确啮合条件为：蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即ma₁ = mt₂ = m，αa₁ = αt₂。ZA蜗杆的压力角αa为标准值（20°），其余三种（ZN，ZI，ZK）蜗杆的法向压力角αn为标准值，轴向压力角与法向压力角的关系为tan αa = tan αn/cos γ。其中，γ为导程角。

蜗杆的分度圆直径d₁和直径系数q。为了限制蜗轮滚刀的数目，及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d₁，而把比值q = d₁/m，称为蜗杆的直径系数。d₁与q已有标准值。如果采用非标准滚刀或飞到切制蜗轮，d₁与q值可不受标准的限制。

蜗杆头数z₁。蜗杆头数z₁可根据要求的传动比和效率来确定。单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低。如果提高效率，应增加蜗杆的头数。但蜗杆头数过多又会给加工带来困难。所以，通常蜗杆头数取为1,2,4,6。

导程角γ。蜗杆的直径系数q和蜗杆头数z₁选定之后，蜗杆分度圆上的导程角γ也就确定了。 tan γ = z₁Pa/Πd₁ = z₁m/d₁ = z₁/q 。

传动比i和齿数比u。传动比i = n₁/n₂，n₁，n₂是蜗杆和蜗轮的转速。齿数比u = z₂/z₁，z₂是蜗轮的齿数，当蜗杆为主动时， i = n₁/n₂ = z₂/z₁ = u 。

蜗轮齿数z₂。主要根据传动比来确定。为了避免干涉与根切，理论上应使z₂ ≥ 17。当z₂ <26时，啮合区显著减小，影响传动平稳性，而z₂ ≥ 30时，则可始终保持有两对以上的齿啮合，所以通常规定z₂ >28。对于动力传动，z₂一般不大于80.

蜗杆传动的标准中心距a。当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其标准中心距为 a=(d₁+d₂)/2=(q+z₂)·m/2 。

12.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算

设计蜗杆传动时，一般先根据传动的功用和传动比的要求，选择蜗杆头数z₁和蜗轮齿数z₂，然后按强度计算确定中心距a和模数m，最后计算出蜗杆、蜗轮的几何尺寸。

12.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料

12.3.1 失效形式和设计准则

和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀（齿面接触疲劳破坏）、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。失效经常发生在蜗轮轮齿上，所以，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。

蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动，增加了产生胶合和磨损失效的可能性。因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。

在开式传动中多发生齿面磨损及过度磨损引起的轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。

在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动中，由于散热较为困难，还应做热平衡核算。

12.3.2 常用材料

常用青铜作蜗轮的齿圈，与淬硬的钢制蜗杆相配。

蜗杆。一般是用碳钢或合金钢制成，要求齿面光洁并具有较高硬度。高速重载蜗杆常用20Cr，20CrMnTi（渗碳淬火到56~62HRC）或40Cr，40SiMn，45钢（表面淬火到45~55HRC）等，并应磨削。一般蜗杆可采用40钢、45钢，经调质处理（硬度为220~250HBS）。在低速或人力传动中，蜗杆可不经热处理，甚至可采用铸铁。

蜗轮。常用的蜗轮材料为10-1锡青铜、5-5-5锡青铜、10-3铝青铜及灰铸铁等。10-1锡青铜抗胶合和耐磨性能好，但价格较高，允许的滑动速度可达25m/s。在滑动速度Vs≤12m/s的蜗杆传动中，可采用含锡量低的5-5-5锡青铜。10-3铝青铜的抗胶合性较锡青铜差一些，切削性能差，但强度高、铸造性能好、耐冲击、价格便宜，一般用于滑动速度Vs≤6m/s的传动；如果滑动速度不高（Vs<2m/s），对效率要求也不高，可采用球墨铸铁或灰铸铁。蜗轮也可用尼龙或增强尼龙材料制成。

12.4 蜗杆传动的受力分析

不计摩擦力的影响时，各力的大小可按下列各式计算： Ft₁ = Fa₂ = 2T₁/d₁，Fa₁ = Ft₂ = 2T₂/d₂，Fr₁ = Fr₂ = Ft₂tan α 。Fn = Fa₁/cos αn·cos γ = Ft₂/cos αn·cos γ = 2T₂/d₂·cos αn·cos γ 。其中，T₁,T₂分别是蜗杆及蜗轮上的转矩，T₂ = T₁·i₁₂·η，η为蜗杆传动的效率；d₁,d₂，分别是蜗杆及蜗轮的分度圆直径。

12.5 圆柱蜗杆传动的计算

12.5.1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算

计算应力。强度校核公式为 σH = ZeZp(KaT₂/a³)½ ≤ [σH] ，设计式为 a ≥ [KaT₂(ZeZp/[σH])²]⅓ 。其中，a是中心距；Ze是材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取Ze = 150，与铝青铜或灰铸铁配对时，取Ze = 160；Zp是接触系数，用以考虑当量曲率半径的影响，由蜗杆分度圆直径与中心距之比表示，一般取0.3~0.5，取小值时，导程角大，因而效率高，但蜗杆刚性较小；Ka，使用系数，Ka = 1.1~1.4，当冲击载荷、环境温度高、速度较高时，取最大值。

许用接触应力[σH]。对于铸锡青铜，可以查表；对于铸铝青铜及灰铸铁，其主要失效形式是胶合2而不是接触强度，而胶合与相对速度有关。由设计公式算出中心距a后，可由下列公式粗算出蜗杆分度圆直径d₁和模数m：d₁≈0.68aⁿ，n=0.875，m=(2a-d₁)/z₂。然后选定标准模数m及q，d₁的数值。

12.5.2 蜗轮齿根弯曲强度计算

通常把蜗轮近似的当做斜齿圆柱齿轮来考虑，验算公式为 σF = (1.53KaT₂/d₁d₂mcos γ)·Yf₂ ≤ [σF] ，设计式为 m²d₁≥(1.53KaT₂/z₂cos γ[σF])·Yf₂ 。其中，γ为螺杆导程角， γ=arctan (z₁/q) ；[σF]为蜗轮许用弯曲应力；Yf₂是蜗轮齿形系数，由当量齿数Zv = Z₂/cos³γ，查渐开线轮齿形系数。

12.5.3蜗杆传动的刚度计算

蜗杆较细长，支承跨距较大，受力后如产生过大的变形，就会造成轮齿上的载荷集中，影响蜗杆与蜗轮的正确啮合，所以蜗杆还需进行刚度校核。刚度条件为 y = [(Ft₁²+Fr₁²)½/48EI]·l³ ≤ [y] 。其中，Ft₁是蜗杆所受的圆周力；Fr₁是蜗杆所受的径向力；E是蜗杆材料的弹性模量；I是蜗杆危险截面的惯性矩；l是蜗杆两端支承间的跨距；[y]是许用最大挠度，[y]=d₁/1000，此处d₁为蜗杆分度圆直径。

12.6 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

12.6.1 蜗杆传动的效率

传动效率。闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分，即啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油浴中的零件搅油时的油阻损耗。其中最主要的是齿面相对滑动而引起的啮合损耗。蜗杆主动时，蜗杆传动的总效率为 η=(0.95~0.96)tan γ/tan (γ+ρ') 。其中，γ是普通圆柱蜗杆分度圆柱上的导程角；ρ'是当量摩擦角，ρ' = arctan f'，f'为当量摩擦系数，主要与蜗杆副材料、表面状况以及滑动速度有关。

增大导程角可提高效率，故在动力传动中多采用多头蜗杆，但导程角过大，会引起蜗杆加工困难，且导程角达到28°之后，效率提高很少。

滑动速度。 Vs = v₁/cos γ = Πd₁n₁/60x1000cos γ 。其中，v₁是蜗杆分度圆的圆周速度；d₁是蜗杆分度圆直径；n₁是蜗杆的转速，r/min。

12.6.2 蜗杆传动的润滑

润滑对蜗杆传动来说具有特别重要的意义。因为润滑不良时，传动效率会显著下降，并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险，所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑，在润滑油中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。

用油浴润滑时，常采用蜗杆下置式，由蜗杆带油2润滑。但当蜗杆线速度v₁>4m/s时，为了减小搅油损失，常常将蜗杆置于蜗轮之上，形成上置式传动，由蜗轮带油润滑。

12.6.3 蜗杆传动的热平衡计算

在闭式传动中，热量通过箱壳散逸，要求箱体内的油温t℃和周围空气温度t0℃之差不超过允许值，即 ∆t = 1000P(1-η)/αdS ≤ [∆t] 。其中，[∆t]为温差允许值，一般为60~70℃；αd是箱体的表面传热系数，一般取值为10~17，空气流通良好时，取偏大值；P是蜗杆传递的功率，单位默认为kw；S是散热面积，指箱体外壁与空气接触的内壁被油飞溅到的箱壳面积，对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。

如果温差超过允许值，可采用下述冷却措施：增加散热面积；提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在传动箱内装循环冷却管路。

12.7 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计

12.7.1 蜗杆结构

蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将蜗杆与轴分开制作。

12.7.2 蜗轮结构

常用的蜗轮结构由以下几种：

整体式。主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。

组合式。为了节约贵重的有色金属，对大尺寸的蜗轮通常采用组合式结构，即齿圈由青铜等有色金属制造，而轮芯用钢或铸铁制成。，齿圈与轮芯多用过盈配合，并加装4~8个紧定螺钉，以增强连接的可靠性。这种结构多用于尺寸不太大或工作温度变化较小的地方，以免热胀冷缩影响配合的质量。

螺栓连接式。轮圈与轮芯可用铰制孔用螺栓连接，螺栓的尺寸和数目可参考蜗轮的结构尺寸决定，然后做适当的校核。装拆比较方便，多用于尺寸较大或磨损后需要更换齿圈的场合。

拼铸式。这是在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，只用于成批制造的蜗轮。