挂钟的材料与加工工艺.docx

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1、钟表的设计材料与加工工艺引言人类的日常生活、科研、导航及测绘等等工作都离不开时间。钟表成了必不可少的工具。随着人类历史的开展、生活水平的提高，钟表不再只是一种计量和指示时间的精密仪器，它已蜕变成为一种装饰品、一种身份的象征。概论1.1 钟表的简介钟表是钟和表的统称。钟和表都是计量和指示时间的精密仪器。钟和表通常是以内机的大小来区别的。按国际惯例，机心直径超过50亳米、厚度超过12毫米的为钟；直径3750毫米、厚度46毫米者，称为怀表；直径37毫米以下为手表；直径不大于20毫米或机心面积不大于314平方毫米的，称为女表。手表是人类所创造的最小、最巩固、最精密的机械之一。现代钟表的原动力有机械力和

2、电力两种。机械钟表是一种用重锤或弹簧的释放能量为动力，推动一系列齿轮运转，借擒纵调速器调节轮系转速，以指针指示时刻和计量时间的计时器；电子钟表是一种用电能为动力，液晶显示数字式和石英指针式的计时器。1.2 钟表的历史古代有日唇、水钟、火钟、铜壶滴漏等，这只能算是古人的计时器。没有嘀嗒嘀嗒的钟表声，都不能称作钟表。到了1090年，北宋宰相苏颂主持建造了一台水运仪象台，能报时打钟，它的结构已近似于现代钟表的结构，可称为钟表的鼻祖。每天仅有一秒的误差。而且。它有擒纵器，正是擒纵器工作时能发出嘀嗒嘀嗒的声音。这就是钟表与计时器的区别。国际钟表界都把擒纵器视为钟表的心脏。在瑞士，有一本世界钟表界的权威书

3、刊上写到：“现代机械钟表中使用的擒纵器源自中国古代苏颂的创造J宋代，科学家苏颂又创造了“天球仪”，英国著名科技史家李约瑟的书中，记载：“苏颂把钟表机械和天文观察仪器结合以来，在原理上已经完全成功，他比罗伯特.胡克先行了六个世纪，比方和斐与胡克同被西方认为是天文钟表的创造人先行七个半世纪。”12世纪以后，中国钟表技术传入欧洲，欧洲人才造出钟表，可以说是中国人开创了人类钟表史，并影响了后来西方钟表的进展。水运仪象台1283年在英格兰的修道院出现史上首座以祛码带动的机械钟。13世纪意大利北部的僧侣开始建立钟塔（或称钟楼），其目的是提醒人祷告的时间。16世纪中在德国开始有桌上的钟。那些钟只有一支针，钟

4、面分成四局部，使时间准确至最近的15分钟。1657年，惠更斯发现摆的频率可以计算时间，造出了第一个摆钟。1670年英国人威廉克莱门特（WilIiamCIement）创造锚形擒纵器。摆钟1797年，美国人伊莱特里（EliTerry）获得一个钟的专利权。他被视为美国钟表业的始祖。1.3 钟表的工作原理钟表主要由原动系、传动系、擒纵调速器、指针系和上条拨针系等局部组成。机械钟表用发条作为动力的原动系，经过一组齿轮组成的传动系来推动擒纵调速器工作，再由擒纵调速器反过来控制传动系的转速。传动系在推动擒纵调速器的同时还带动指针机构。传动系的转速受控于擒纵调速器，所以指针能按一定的规律在表盘上指示时刻。上条

5、拨针系是上紧发条或拨动指针的机件。此外,还有一些附加机构可增加钟表的功能,如自动上条机构、日历（双历）机构、闹时装置、月相指示和测量时段机构等。振动系统的振动周期乘以被测过程内的振动次数，就得到该过程经历的时间。即时间=振动周期X振动次数原动系储存和传递工作能量的机构。通常由条盒轮、条盒盖、条轴、发条和发条外钩组成。发条在自由状态时是一个螺旋形或S形的弹簧。它的内端有一个小孔，套在条轴的钩上。它的外端通过发条外钩，钩在条盒轮的内壁上。上条时，通过上条拨针系使条轴旋转将发条卷紧在条轴上。发条的弹性作用使条盒轮转动，从而驱动传动系。传动系将原动系的能量传至擒纵调速器的一组传动齿轮。它是由二轮（中心

6、轮）、三轮（过轮）、四轮1秒轮）和擒纵轮齿轴组成。其中,轮片是主动齿轮,齿轴是从动齿轮。对于有秒针装置的钟表，其二轮的轮片到四轮的齿轴的传动比必须等于60。钟表传动系的齿形绝大多数是根据理论摆线的原理，经过修正而制作的修正摆线齿形。擒纵调速器由擒纵机构和振动系统两局部组成。它依靠振动系统（摆轮游丝或摆）的周期性振动，使擒纵机构保持精确和规律性的间歇运动，从而取得调速作用。图4机械手表结杓图拔头K 10日历机杓平面困1.4 钟表的种类分类钟表的应用范围很广，品种甚多，可按振动原理、结构和用途特点分类。按振动原理:可分为利用频率较低的机械振动的钟表，如摆钟、摆轮钟等；利用频率较高的电磁振荡和石英振

7、荡的钟表，如同步电钟、石英钟表等。按结构特点:可分为机械式的，如机械闹钟、自动、日历、双历、打簧等机械手表；电机械式的，如电摆钟、电摆轮钟表等；电子式的，如摆轮电子钟表、音叉电子钟表、指针式和数字显示式石英电子钟表。按用途特点:可分为指示时刻用的钟表，又分为生活用的技术用两类。属于生活用的有手表怀表闹钟、摆钟、挂钟、塔钟、子母钟等。属于技术用的有原子钟、天文钟、航海钟、坦克钟、考勤钟、航空钟表、潜水表等；测量时段用的，如秒表、体育钟、信号钟等;控制时段用的，如程序钟、定时器等。怀表布谷挂钟摆钟手表塔钟落地钟材料及加工工艺金属的概述金属材料是金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称

8、。金属材料的特点是具有资源丰富、生产技术成熟、产品质量稳定、强度高、塑性和任性好、耐热、耐寒、耐磨、可锻造、铸造、冲压和焊接、导电、导热性和铁磁性优异等特点，已成为现代工业和现代科学技术中最重要的材料之一。钢铁唯一的缺点是会生锈。金属材料分类：金属材料一般可分为黑色金属材料和有色金属材料两类。黑色金属是指铁和铁的合金，包括钢、生铁、铁合金、铸铁等。有色金属又称非铁金属。狭义的有色金属通常指铁、锦、格三种金属以外的金属。广义的有色金属还包括有色合金。有色金属的产品只占金属材料产量的5%左右，但其作用却是钢铁材料无法替代的。为便于理解，掌握，列简单分类表。铁合金-炼铁原料：炼钢时作脱氧剂和合金元素

9、添加剂黑色金属生铁炼钢生铁一用于炼钢铸造生铁一用于铸造各种生铁铸料金属丝绳钢一钢材一钢材再制金属支护用品金属材料一一有色轻金属（密度4.5%）一有色重金属（密度4.5%）有色金属一贵金属（金、银、钳族金属）稀有金属半金属（硅、硼、硒、神、碑）金属外壳的钟金属的加工工艺金属的主要成型方法包括铸造、塑性加工、焊接和切削加工等。(1) 铸造金属铸造是指将熔融态金属浇入铸型后，冷却凝固成为具有一定形状铸件的工艺方法。砂模铸造本钱低，批量小，可以加工复杂的造型，但可能会需要大量的后期处理工序。特种铸造包括熔模铸造和金属型铸造，这种加工方法具有很高的连续性和精确度，也可以用于加工复杂造型。它是在相对低廉的

10、加工本钱前提下，能够实现非常完美的外表效果，适合大批量生产。注铸法是用于加工高误差的复杂造型。由于工艺本身的特点，产品成型后不需要后处理，然而，只有在大批量生产的情况下才能显示出本钱低的优点。压铸法加工本钱高，只有在大批量生产的情况下本钱才合理。但最终产品的本钱相对较低而且误差比拟高。可以用于生产壁厚较薄的零件。旋铸法是加工小型零件的理想方法，通常用于首饰制造。可以使用橡皮模型以降低加工的本钱。定向固化可以生产具有优良抗疲劳性能的非常巩固的超耐热合金浇注到模型里，然后经过严格控制的加温及冷却工序，以消除任何细小的瑕疵。(2) 塑性成型加工塑性成型加工是指将成型金属高温加热以进行重新造型，属劳动

11、密集型生产。塑性成型加工分类锻造：在冷加工或者高温作业的条件下用捶打和挤压的方式给金属造型，是最简单最古老的金属造型工艺之一。扎制：高温金属坯段经过了假设干连续的圆柱型辑子，根子将金属扎入型模中以获得预设的造型。拉制钢丝：利用一系列规格逐渐变小的拉丝模将金属条拉制成细丝状的工艺。挤压：一种本钱低廉的用于连续加工的，具有相同横截面形状的，实心或者空心金属造型的工艺，既可以高温作业又可以进行冷加工。冲击挤压：用于加工没有烟囱锥度要求的小型到中型规格的零件的工艺。生产快捷，可以加工各种壁厚的零件。加工的本钱低。粉末冶金：一种可以加工黑色金属元件也可以加工有色金属元件的工艺。包括将合金粉末混合以及将混

12、合物，压入模具两项根本工序。金属颗粒经过高温加热烧结成型。这种工艺不需要机器加工，原材料利用率可以到达97%o不同的金属粉末可以用于填充模具的不同局部。(3) 固体成型加工局部固体成型加工是指所使用的原料是一些在常温条件下可以进行造型的金属条，片以及其他固体形态。属于劳动密集型生产。加工本钱投入可以相对低廉一些。固体成型加工分类旋压：一种非常常见的用于生产圆形对称部件的加工方法，如碟子，杯子以及圆锥体等。加工时，将高速旋转的金属板推近同样告诉旋转的，固定的车床上的模型，以获得预先设定好的造型。该工艺适合各种批量形式的生产。弯曲：一种用于加工任何形式的片状，杆状以及管状材料的经济型生产工艺。连续

13、扎制成型：将金属片喂入压辐之间，以获得长度连续，横截而一致的金属造型。与挤压工艺类似，但是对加工元件的壁厚有限制，只能得到单一的壁厚。只有在大量生产的前提下，加工本钱才最合理。冲压成型：金属片置于阳模与阴模之间经过压制成型，用于加工中空造型，深度可深可浅。冲孔：利用特殊工具在金属片上冲剪出一定造型的工艺，大，小批量生产都可以适用。冲切：与冲孔工艺根本类似，不同之处在于前者利用冲下局部，而后者利用冲切之后金属片剩余局部。剪切：用剪切的方式切割金属片，与用一把剪刀从最正确位置剪裁纸张是一个道理。切屑成型：当对金属进行切割的时候有切屑生产的切割方式统称为切屑成型，包括铳磨，钻孔，车床加工以及磨，锯等

14、工艺。无切屑成型：利用现有的金属条或者金属片等进行造型。没有切屑产生。这类工艺包括化学加工，腐蚀，放电加工，喷砂加工，激光切割，喷水切割以及热切割等。金属的砂型铸造金属的熔模铸造2.1.3金属在钟表中的运用金属在钟表中一般用于外壳，由于在全钢手表的热潮带着下，钛金属逐渐崭露头角。其材质被称为“航空时代”金属。什么是钛金属？钛金属是在地球外壳所发现，其外观可以是光亮有光泽的金属，或是银灰色、深灰色的粉末。钛金属质地坚硬，比钢坚硬30%,钛金属比钢要轻，抗腐蚀强。当其外露于空气中时，钛金属外表会形成一层紧密而坚韧的薄膜，进而可抵抗一些会侵蚀金属的各种物质，对于盐水的防蚀力最强。星辰是世界上最大钛金

15、属手表的制造商，钛金属手表配戴起来很舒适，因其特点是别于银而不刺激皮肤，即使出汗时配戴也无影响。此外，由于其质地轻而坚硬，故钛金属表更经久耐用。2.2.1 木材的概述木材是人类必不可少的材料，具备质轻，有较高强度，容易加工之优点，且某些树种纹理美观；但也容易变形，易腐烂，易燃，质地不均匀，各方向强度不一致，并且有天然缺陷，故认识木材的重要性，才能正确使用木材。树木由树根、树干和树冠组成。树根占树木材积的5%25%,主要用于制作工艺品，如根雕；树干占树木材积的50%90%,是木材的主要局部；树冠占树木材积的5%25%.树干主要分为以下几局部：树皮、形成层、木质部和髓。2.2.2 木材的分类分类标准分类名称说明主要用途技树种分类针叶树M叶细艮如什，名为常绿料,材质皎软，有的含树脂.故又称软材.如:红松,落叶松、云杉、冷杉、杉木、柏木等，都属此类建筑L程，木制包装，桥梁,家具,造船，电坑木，枕木.桩木,机械模型等.阔叶树树叶宽大,叶脉成网状,大部分为落叶树,材质较里硬,故称硬材，如:栉木、水曲柳、青冈、柚木、山毛棒、色木等,都属此类,也有少数质地稍软的.如桦木、搬木、山杨、杏杨等.都底此类建筑I程,木材包装.机械制造,造船，4二艳，桥梁，枕