机械基础知识培训ppt课件.ppt

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1、机械基础知识培训,主要内容 4.装配和配合原则 5.机械部件的设计与故障分析,6.材料和加工方法,4装配和配合原则,4.1 概述,4.2 基本概念,4.3 产品装配的工艺性（原则）,4.4 装配尺寸链及保证装配精度的装配方法,4.1 概述,装配是机器制造中的最后一个阶段；,包括装配、调整、检验、试验等工作；,装备质量在很大程度上决定机器的最终质量。,套件,向心滚动轴承,几个例子,组件,减速器从动轴,部件,减速器,机器,总装：形成最终产品。,电动机,减速器,工作机,+,辅助设备,汽车多孔闭式喷油器装配过程动画图,机器装配系统图,装配工艺规程的制定,原则,1)保证产品装配质量，力求提高质量，以延长

2、产品的使用寿命,2)合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装 配周期，提高装配效率,3)尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率,4)尽量减少装配工作所占的成本,步骤,1)研究产品的装配图及验收技术条件,2)确定装配方法与组织形式,一般分为固定式和移动式。,3)划分装配单元，确定装配顺序,总原则：有利于保证装配精度以及使装配连接、校正等工作能顺利进行。一般次序是：先下后上，先内后外，先难后易，先重大后轻小，先精密后一般。,4)划分装配工序,5)编制装配工艺文件,清洗刮削平衡螺纹连接过盈连接校正此外，部件或总装后的检验、试运转、油漆、包装等一般也属于装配工作。,几个装配例子,例1

3、：单列深沟球轴承的安装,轴承型号：SKF 6306,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(8),(9),(7),(10),例2：汽车多孔闭式喷油器装配过程图,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(8),(7),例3：卧式车床床身装配,例3：发动机装配,4.3 产品装配的工艺性（装配原则）,目的：机器结构能保证装配过程中使相互联接的零部件不用或少用修配和机 械加工，用较少的劳动量，花费较少的时间按产品的设计要求顺利地 装配起来。,原则：1）机器结构应能分成独立的装配单元 2）减少装配的修配和机械加工 3）机器结构应便于装配和拆卸,1）机器结构应能分成独立的装配单元,单元装

4、配应互不妨碍，尽量平行进行装配作业，以便组织多厂协作生产,部件可预先进行调整，使其以完善的状态进入总装，保证总机的装配质量,结构改进尽量只是局部变动，不仅使改装方便，也有利产品的改进和换代,装配应有利于机器的维护检修，运输方便，特别是对重型机器的包装,(a),(b),轴的两种结构方案,2）减少装配的修配和机械加工,尽量减少不必要的配合面。,在机器结构设计上，尽量采用调整装配法代替修配法。,装配时尽量减少机械加工，否则不仅影响装配工作的连续性，延长装配 周期，而且在装配车间增加了机械加工设备。,3)机器结构应便于装配和拆卸,组件的几个表面不应同时装入基准零件配合孔中，而应先后依次装配,(b),注

5、意机器设计过程中，处理好一些容易被忽视的“小问题”。,(b),(c),基体和底座的联接,(a),(b),注意考虑机器使用过程中的磨损及其他原因造成的拆卸修问题，所有的易损零 件都要考虑拆卸方便问题。,(c),圆锥齿轮的结构,4.4 装配尺寸链及保证装配精度的装配方法,1）装配尺寸链：解决零件精度和装配精度之间的关系,2）保证产品装配精度的尺寸链方法：互换法、选择法、修配法和调整法,简单介绍修配法和调整法：,齿轮与轴的装配关系图,5机械零部件设计,5.1 概述,5.2 举例,5.3 故障分析,5.1 概述,机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保证设计质量的重要因素。,避免在预定寿命期内失效

6、的要求,结构工艺性要求,经济性要求,质量小的要求,可靠性要求,应满足的基本要求,应保证零件有足够的强度、刚度、寿命。,一、避免在预定寿命期内失效的要求,齿轮轮齿折断,轴承内圈破裂,齿面接触疲劳,轴瓦磨损,轮齿塑性变形,轴承外圈塑性变形,提高零件强度、刚度和寿命的措施，如：,二、结构工艺性要求,毛坯选择合理,结构简单合理,合理的制造精度和表面粗糙度,尽量减小零件的加工量,三、经济性要求,在保证质量的前提下,简化零件的结构，降低材料消耗,采用无余量、少余量的毛坯，减少加工工时,采用廉价而充足的材料代替昂贵材料,大型零件采用组合结构而非整体结构,尽量采用标准件,四、可靠性要求,零件的失效是随机发生的

7、，原因是零件所受的载荷、环境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化的。为提高零件可靠性，应当在工作条件和零件性能两个方面使其变化尽可能小。,机械零部件的计算准则,设计时，首先应根据零部件的失效形式确定设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：,寿命准则,振动稳定性准则,可靠性准则,选择零部件类型和结构,零部件的设计流程图,5.2.1 圆锥-圆柱齿轮减速器设计,适用范围：在化工、采矿和纺织等重工业的运输系统中，在原动机与工作机 之间有一个独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大扭 矩，这种装置就是减速器。,工作条件：某一化工厂设备中的输送装置要求运转平稳，工作转距变化小

8、，单班工作，每班8小时，工作寿命为10年（每年工作300天），立 轴的速度允许误差5%。,设计过程及内容 1）减速器类型的选择 2)机械传动装置的总体设计 3)减速器的结构、润滑及传动设计 4)减速器箱体及附件设计,1）减速器类型的选择 圆锥-圆柱蜗轮齿轮减速器,圆锥-圆柱蜗轮齿轮减速器简图,2)机械传动装置的总体设计,电动机类型选择：运输平稳，工作转矩变化很小电动机容量的选择：功率为10kW,输出功率为9.61kW电动机转速的选择:1450r/min电动机型号的确定:YZR-2-160M2电磁制动三相异步电机,3)减速器的结构、润滑及传动设计,齿轮的设计：,轴类零部件的设计：,输出轴上的功率

9、、转速和转距的确定,作用在齿轮上的力,初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为45号钢，根据轴的常用材料许用应力表得出：dmin=52.1mm,联轴器的选用 根据轴的最小直径，确定联轴器的型号，查标准GB5014-85，选用HL4型性 柱销联轴器。,轴的结构与装配,轴的结构设计,拟定轴上零件的装配方案,轴上零件的周向定位,确定采用平键连接。查国标GB1095-79和国标GB1096-79,确定轴上圆角和倒角尺寸,确定轴上圆角和倒角尺寸,精确校合轴的疲劳强度,判断危险截面截面IV左侧截面IV右侧,画出绘制轴的工作图,4)减速器箱体及附件设计,箱体：采用HT200，铸造油面指示器：选用游标尺M16起吊

10、装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5,结构部件图,圆锥-圆柱齿轮减速器结构部件图,5.2.2 电动机绝缘胶架注塑模的设计,设计过程及内容 1）拟订模具结构形式 2)注射机型号的确定 3)分型面位置的确定 4)烧注系统形式和烧口的设计 5）成型零件的设计与加工工艺,1）拟订模具结构形式,多型腔多分型面模具（三个分模面，三个分型面）,2)注射机型号的确定,注射量：95g锁模力：120T模板大小：400550,3)分型面位置的确定,1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处。2)便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边 3)保证塑件的精度要求。4)满足塑件的外观质量要

11、求。5)便于模具加工制造。6)对成型面积的影响。7)对排气效果的影响。8)对侧向抽芯的影响。,4)浇注系统形式和浇口的设计,A.主流道设计,主流道尺寸 主流道一端与主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm。,主流道衬套的形式 烧浇口选择为标准件，注射机的喷嘴半径为20，所以烧浇口半径取为R21。,主流道衬套固定 用定位圈配合将烧浇口固定在模具的面板上。采用标准件，外径为120mm，内径35mm,B.分流道设计,主分流道的形状及尺寸 工程常用梯形截面，通过计算求出大型号(8mm,6mm,5mm)主分流道长度将分流道设计成直的，总长1

12、40mm。副分流道的设计 根据经验取值，单边锥度2度，最底部直径6mm，水平方向两层流道直径4mm，总长度38.15mm。分流道的表面粗糙度 内表面粗糙度不要求很低，一般取1.6m左右。,分流道的布置形式,采用平衡式,C.浇口（进料口）的设计,浇口的选用,采用限制性侧浇口，开设在分型面上。浇口各部分尺寸取的经验值。,浇口位置的选择,浇口位置的选择原则：1)尽量缩短流动距离 2)浇口应开设在塑件壁厚最大处 3)必须尽量减少熔接痕 4)应有利于型腔中气体排出 5)考虑分子定向影响 6)避免产生喷射和蠕动 7)浇口处避免弯曲和受冲击载荷 8)注意对外观质量的影响,D.浇注系统的平衡,平衡式模具（从主

13、流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同）。原则：设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。,5）成型零件的设计与加工工艺,A.成型零件的设计,B.成型零件的加工工艺,前模仁的设计,前模仁是一个平底的长方形，由于有四个型腔，因此模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，同时还要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等。设计前模仁的宽160mm，厚25mm，长260mm。,行位1的设计,行位2的设计,后模仁的设计,后模仁镶件的设计,B.成型零件的加工工艺,材料、开料 前模仁就是一个长方体

14、。其设计尺寸为26016025，而订材料时的尺寸每边必须大约留3的余量。材料到后进行开料（用铣床），开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量，因为材料热处理后会有少量变形，余量是留给最后精磨的（平面磨床），达到尺寸为260.4160.425.4。,5.3 故障分析,1）炼油厂主风机增速箱振动故障分析,2）滑动轴承故障分析,热处理前的加工 用热处理将材料的硬度由HRC3135淬硬到HRC4852。热处理前加工一些精度要求不高的地方，包括6个M10的内螺纹，两条6的运水，4个运水螺纹牙，4个斜导柱孔，2个锥形的分流道孔。斜导柱孔须和前模框装配好后，一起钻20的斜孔，钻好后把斜导柱配进去。,处理后的加

15、工 前模仁热处理后，只要将它精磨到数，配一下框就行了。将热处理后的前模仁的四周磨小，再配到前模框中去。,1）炼油厂主风机增速箱振动故障分析,南京炼油厂催化裂化装置1号主风机增速箱，传递功率1000KW，输出转速4050r/min，齿轮齿数分别为95和61，1986年8月，催化裂化装置在满负荷运转过程中，1号主风机的增速箱振动强烈，噪声很大，严重影响生产的正产进行。,振动分析图,结论：齿轮齿面发生严重点蚀、剥落、崩裂等缺陷时，啮合过程中将产生大 量与该齿轮转速频率相同的脉冲，使齿轮运行时振动加剧，并在频 谱图中出现故障齿轮工频及其各次谐波分量，借此可识别齿轮的故障,2）滑动轴承故障分析,某气体压

16、缩机组，结构简图如图1-12-1所示，其中电机转速为1000r/min（17Hz）；压缩机转速4330r/min（约72Hz），额定风压510000Pa，额定风量155000Nm3/h。电机、增速及、压缩机均采用滑动轴承。,结论：工作中，首先分析异常振动的频率成分，然后在机组具有这个特征频率的全部运动部件上安排测点，进行测试、分析，并结合机组结构、振幅大小和异常音响等进行诊断，由于电机负荷侧滑动轴承的间隙不当，导致了整个机组振动上升，而在压缩机进风侧轴向位置上，振幅接近报警限，有针对性地排除故障之后，机组全体振动下降,6.材料和加工方法,6.1 概述,6.2 材料,6.3 加工方法,材料是人类

17、生产和生活的物质基础，直接反映出人类社会的文明程度。在现代科学技术中，材料科学技术是基础。,6.1 概述,一个完整的零部件一般是由原材料经各种加工方法制成毛坯，再加工成零件，最后装配成为机器。其过程可由下表表示。,7.2 材料,钢,：铁、碳、合金元素（铬、镍、钨、钒等）和杂质（硅、硫、磷等）其中碳量小于2%,成分,牌号,A.中国,国家标准（推荐性）：GB行业标准：冶金部YB或YB/Z,（2）牌号命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示。,（1）凡列入国际标准和行业标准的钢铁产品，应列入产品牌号和统一数字代号，相互 对照并列使用。,（3）采用汉语拼音字母来表示产品名称、用途

18、、特性和工艺方法时，一般从代表产品 名称汉字的汉语拼音中选取，原则上取第一个字母，当和另一产品字母重复时，改取第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字的汉语拼音的第一个字母。,（4）采用的汉语拼音字母，原则上只取两个，一般不超过两个。,B.美国,行业标准：AISI 美国钢铁学会标准 ASTM 美国材料与试验协会标准 ASME 美国机械工程师协会标准 SAE 美国机动车工程师协会标准 AMS 美国宇航材料标准（美国航空工业最常用的一种材料规格，由SAE制定）API 美国石油学会标准 AWS 美国焊接协会标准 MIL 美国军用标准 AFS 美国铸工学会 QQ 美国联邦政府标准,UNS：金属与合金

19、牌号统一数字体系的简称，是由ASTM E507和SAE 1086等技术推荐使用的。,国家标准：ANSI 美国国家标准,C.国际 ISO,（2）以化学成分为主要牌号表示 如：热处理非合金钢C45；铁素体耐热钢H1H7；奥氏体耐热钢H10H18,（1）以力学性能为主要牌号表示 如：结构用非合金钢S235；工程用非合金钢E235,分类,B.按质量分类,P、S 0.030%,S：使合金产生热裂、热脆缺陷P：使合金产生冷裂、冷脆缺陷,C按用途分,弹簧钢、轴承钢、耐热钢、耐蚀钢等。,钢的牌号及应用,中国系列,对比美国：,牌号10051095，共49个牌号，含锰量较高碳素钢，从1513-1572共16个牌号

20、。其中：1 碳素钢，第二位数字 钢种或合金元素含量，后两位数字 碳含量(以万分之几计）,如：Q235-D 相当于 1021(ASTM/A29M)E235D(ISO)60Mn钢 相当于 1561(ASTM/A29M)C60E4(ISO)45钢 相当于 1045(ASTM/A29M)C45E4(ISO),3）低合金高强度结构钢,中国系列,如：Q345A 相当于 Gr.E(ASTM/A588)或K12202(UNS)E355DD(ISO)Q295B 相当于 Gr.F(ASTM/A588)或K11541(UNS)无(ISO)Q390D 相当于 Gr.E(ASTM/A633)或K12202(UNS)HS

21、390D(ISO),4）合金结构钢,种类繁多，用量大，应用面广钢号的表示方法为：两为数字+元素符号+数字。,如：40CrNiMoA 相当于 4340(ASTM/A29M)36CrNiMo4(ISO)25Cr2Ni4WA 相当于 无(ASTM/A29M)无(ISO)15CrMo 相当于 4118(ASTM/A29M)13CrMo4-5(ISO),中国系列,对比美国：,牌号1330E9310和硼钢50B4494B30共90个牌号，牌号的前两位数字代表的钢类符合SAE系统规定第一位数字：1碳素钢，2镍钢，3镍铬钢，4钼钢，5铬钢，61铬钒钢，8低镍铬钢，92硅锰钢，93（94、94，97，98）铬镍

22、钼钢第二位数字：钢种或合金元素含量钢号中的字母：B含硼钢，L含铅钢，H对淬透性有一定要求的钢前置字母：C平炉钢，B酸性转炉钢，E电炉钢，TS试验性钢,如：40CrNiMoA 相当于 4340(ASTM/A29M)36CrNiMo4(ISO)25Cr2Ni4WA 相当于 无(ASTM/A29M)无(ISO)15CrMo 相当于 4118(ASTM/A29M)13CrMo4-5(ISO),5）碳素工具钢,含碳量为0.65-1.35%，可制造低速切削的刀具和普通模具、量具。,表示方法：T+阿拉伯数字(牌号从T7 T13),如：T8 相当于 W1A-8(ASTM/A686)或T72301(UNS)C8

23、0U(ISO)T8Mn 相当于 W1-C-8(ASTM/A686)或T72301(UNS)C90U(ISO),中国系列,对比美国：,牌号W1-AW5共5个牌号,如：T8 相当于 W1A-8(ASTM/A686)或T72301(UNS)C80U(ISO)T8Mn 相当于 W1-C-8(ASTM/A686)或T72301(UNS)C90U(ISO),(一般不标出碳含量）其他同合金结构钢其中：含铬量低于1%的低铬合金工具钢，在铬含量前加0（千分之几）高速工具牌号前加C,表示平均含碳量高于通用牌号合金工具钢在模具钢方面应用较多（冲压模、拉拔模、热锻模和热挤压模等)。高速工具钢在金属切削刀具方面应用较多

24、,6）合金工具钢和高速工具钢,中国系列,如：Cr12 相当于 D3(ASTM/A681)或T30403(UNS)X210Cr12(ISO)W18Cr4V 相当于 T1(ASTM/A600)或T12001(UNS)HS18-0-1(ISO)CW6Mo5Cr4V2 相当于 M2(高碳）或T11302(UNS)HS6-5-2C(ISO),对比美国：,合金工具钢(共58个牌号)H10H43热作模具钢；A2A10空冷硬化冷作工具钢；D2D7高碳高铬冷做工具钢；O1O7油淬冷作工具钢；S1S7耐冲击工具钢；P1P21低碳型工具钢；F1、F2碳钨合金工具钢；L2L6特殊用途工具钢；6G6FF其他工具钢。高速

25、工具钢（共29个牌号）T1T15钨系高速工具钢；M1M62钼系高速工具钢；M50、M52中间型高速工具钢,如：Cr12 相当于 D3(ASTM/A681)或T30403(UNS)X210Cr12(ISO)W18Cr4V 相当于 T1(ASTM/A600)或T12001(UNS)HS18-0-1(ISO)CW6Mo5Cr4V2 相当于 M2(高碳）或T11302(UNS)HS6-5-2C(ISO),牌号表示方法：Y+数字如：Y40Mn 相当于 1141(ASTM/A29M)或T72301(UNS)44SMn28(ISO),7）易切削用钢,中国系列,对比美国：,牌号11081151，1211121

26、5和12L1312L15共计23个牌号其中，11硫系，12硫磷系，12L铅硫复合系,如：Y40Mn 相当于 1141(ASTM/A29M)或T72301(UNS)44SMn28(ISO),8）不锈钢和耐热钢,不锈钢：具有较强抵抗腐蚀能力。其含碳量低，主加合金元素为Cr和Ni。,耐热钢：高温下具有良好的抗氧化性和热强性钢，适于高温工况。,牌号表示方法：碳含量表示方法：大于0.10%时以数字表示；小于0.10%时以0表示；0.010.03%时以03表示；小于0.01%时以01表示。合金含量表示同合金结构钢 如：0Cr18Ni9 相当于 304(ASTM/A276)或S30400(UNS)X5CrN

27、i18-9(ISO)2Cr25Ni12 相当于 310(ASTM/A276)或S31000(UNS)X15CrNiSi25-21(ISO),中国系列,对比美国：,按金相组织分为奥氏体（含高氮）型、铁素体型、奥氏体型、马氏体型和沉淀硬化性牌号*（如201，384和430等），XM-*(如XM-26)和*-*（如26-3-3）总计125个,如：0Cr18Ni9 相当于 304(ASTM/A276)或S30400(UNS)X5CrNi18-9(ISO)2Cr25Ni12 相当于 310(ASTM/A276)或S31000(UNS)X15CrNiSi25-21(ISO),8）轴承钢,分高碳铬轴承钢、渗

28、碳轴承钢、高碳铬轴承钢和高温轴承钢等四大类牌号表示方法（以高碳铬轴承钢为例）：G+Cr 含量数字（以千分之几计）+其它（同合金结构钢）(碳含量不注明）如：GCr15SiMn 相当于 Cr1(ASTM/A485)100CrMnSi6-4(ISO)GCr18Mo 相当于 52100Mod.3(ASTM/A535)100CrMo7(ISO),中国系列,对比美国：,牌号有52100，5195，K19526，1070M和5160共5个牌号，无规律,如：GCr15SiMn 相当于 Cr1(ASTM/A485)100CrMnSi6-4(ISO)GCr18Mo 相当于 52100Mod.3(ASTM/A535

29、)100CrMo7(ISO),8）铸钢,牌号表示方法：以ZG开头为表示以屈服强度和抗拉强度力学性能为主：（一般工程用铸造碳钢，焊接结构用碳素铸钢，低合金铸钢）如：ZG200-400 相当于 Grade 415-205(ASTM/A27M)或J03000(UNS)200-400W(ISO)ZG230-450H 相当于 无(ASTM/535)230-450W(ISO)ZGD270-480 相当于 550-270(ASTM/A148)无(ISO),以化学成分为主：（中高强度不锈铸钢，一般用途腐蚀铸钢，一般用途耐热铸钢，高锰铸钢 如：ZG03Cr19Ni11Mo3N 相当于 CF-3MN(ASTM/A

30、743M)GX2CrNiMoN19-11-3(ISO),中国系列,对比美国：,牌号组成高强度铸钢 力学性能抗拉强度和屈服强度（屈服点）的最低值；一般工程用铸钢 除力学性能值表示外，还有用字母加数字表示；不锈、耐热铸钢字母和数字的组合表示牌号，其中，C和H分别表示低于和高于650度使用的不锈铸钢和耐热钢，牌号中第二字母表示镍元素的含量,如：ZG200-400 相当于 Grade 415-205(ASTM/A27M)或J03000(UNS)200-400W(ISO)ZG10Cr13 相当于 CA-3(ASTM/A743M)C39CH(ISO),铸铁,成分 铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金，还含有Si

31、、Mn 和其他一些杂质元素。,分类 按碳存在形式 白口铸铁:断口呈白亮色，碳以渗碳体形式存在 灰口铸铁:断口呈暗灰色，碳以游离的石墨形式存在 麻口铸铁：断口呈黑白相间的麻点，碳以渗碳体和游离石墨形式存在,按石墨存在形式 灰铸铁：片状 球墨铸铁：球状 可锻铸铁：团絮状 蠕墨铸铁：蠕虫状,铁的牌号及应用,1）灰铸铁,各种牌号灰铸铁的应用列表,2）球墨铸铁,各种牌号球墨铸铁的应用列表,3）可锻铸铁,对比美国,黑心可锻铸铁：ASTM/A47M标准中用数字组合表示，有22010、32510和35510 三个 牌号珠光体可锻铸铁：ASTM/A220M标准中数字和字母组合表示，有280M10 620M1 共

32、八个牌号，其中第一组数字表示抗拉强度最低值，第二组数字 表示断后伸长率最低值（%）白心可锻铸铁：无,如：KTH350-10 相当于 32510(ASTM/A47M)或 F22200(UNS)B35-10(ISO)KTZ450-06 相当于 310 M6(ASTM/A220M)或F23131(UNS)P45-06(ISO)KTB380-12 相当于 无(ASTM/A220M)或无(UNS)W38-12(ISO),各种牌号可锻铸铁的应用列表,5）耐热铸铁,前缀字母B、P、W(黑心、珠光体、白心铸铁）+抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,5）耐蚀铸铁,前缀字母B、P、W(黑心、珠光体、白心铸铁）

33、+抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,5）中锰抗磨球墨铸铁,5）抗磨白口球墨铸铁,5）奥氏体铸铁,非铁金属及其合金统称为有色金属材料（与黑色金属材料如钢相对应）,有色金属和合金,非铁金属及其合金统称为有色金属材料（与黑色金属材料如钢相对应）主要分类铝及合金：工业中仅次于钢，广泛用于航空航天。铜及合金：塑性、导热性好，广泛用于电力、电工部门钛及合金：重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀，广泛用于航空、造船及化工,高分子材料,以高分子化合物为主要组成，分子量很大虽然很大，都是由一种或几种简单的低分子化合物通过共价键重复连接而成的。,主要分类按性能及用途：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和涂料按聚合物反应类

34、型：加聚物和缩聚物按聚合物的热行为：热塑性塑料和热固性塑料按主链上化学组成：碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物,陶瓷材料,一种用天然硅酸盐（粘土和石英）或人工合成物（氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物）为原料，经粉碎、配制、成型和高温烧制而成的无机非金属材料。,主要分类按原料来源：普通陶瓷和特种陶瓷按用途：日用陶瓷和工业陶瓷（工程陶瓷和功能陶瓷）按化学组成：氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷按性能：高强度陶瓷、高温陶瓷、耐酸陶瓷,有两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面性能优于各组分材料的多相材料。,复合材料,主要分类按基体材料：非金属复合材料和

35、金属复合材料按增强材料：纤维增强复合材料、粒子增强复合材料和叠层复合材料,功能材料,利用物质的各种物理和化学特性及其对外界环境的敏感反应，实现各种信息处理和能量转化的材料。,主要分类：按材料类别：金属功能材料、无机非金属功能材料（即陶瓷功能材料）有机高分子功能材料和功能复合材料 按材料使用状态：多晶、单晶、非晶、微粉、纤维和薄膜功能材料 按材料使用特性：机械功能材料、热学材料、电学材料、磁学材料,6.3 加工方法,6.3.1 传统加工方法,铸造,优点：a)可形成复杂的铸件 b)应用广泛，机械制造业中，很多零件毛坯都可以通过铸造获得 c)大小不受限制 d)设备投资少，造型材料廉价，成本较低,缺点

36、：由于生产过程复杂，影响质量的因素多，材料组织常出现晶粒粗大、组织疏松、缩孔、气孔、夹渣等缺陷，所以铸件力学性能和可靠性较同种材料的锻压件差。多用于受力不大的场合,定义：铸造是熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇入铸型、凝固后获一 定形 状和性能铸件的成型方法。,主要分类,砂型铸造,零件图,铸造工艺图,铸型,型芯,芯盒 芯砂,型砂模型,熔化,合 箱,落砂、清理,检 验,铸 件,砂型铸造工艺过程流程图,(a)手工造型,(b)机器造型,适用于单件、小批量生产,1)生产效率高2)铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）3)设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长4）适用于中、小型铸件的成批、大批量生产

37、。,砂型铸造的分类及应用,镕模铸造,定义：在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型 壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。,铸造过程,应用：它最适合25kg以下的高熔点、难以切削加工合金铸件的成批大量生产。,永久型铸造(金属型铸造）,压力铸造,锻压,优点：消除锭料的某些铸造缺陷（如气孔、缩松等），并能细化金属的铸态组织，具有较高的力学性能，对于承受冲击或交变应力的重要零件，应优先采用锻件毛坯。,缺点：不能加工脆性材料其复杂形状的毛坯或零件,定义：对毛坯施加外力使其产生塑性变形改变其尺寸，形状并改善其性能，用以 制造机械零件，工件或毛坯的成形方法，是锻造与冲压的总

38、称。,分类,自由锻造,定义：只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下站间直接使坯料变形而获得所需 几何形状内部质量的锻件的锻造过程。,压力机,锻锤,自由锻造设备,模型锻造,定义：将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件的方法。,模型锻造设备,焊接,优点：a)节省材料，减轻质量 b)简化复杂的大型零件的制造 c)适用性好 d)满足特殊连接要求 e)降低劳动强度，改善劳动条件,缺点：零件焊接接头组织不均匀；焊接过程造成结构应力和变形；产生裂纹,定义：通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合 的一种加工方法。,应用范围 a)制造金属结构件，如桥梁、船舶、

39、压力容器、化工设备、机动车辆、发电机 b)制造机器零件和工具，如机床机架和床身、大型齿轮和飞轮、各种切削刀具 c)修复,分类,常用金属材料的焊接,A 碳钢的焊接,B.高碳钢的焊接,避免选用高碳钢作为焊接结构件。,合金结构钢的焊接,措施：焊前预热（150250），焊后缓冷；选用低氢型焊条；焊件开坡口，且采 用细焊条、小电流、多层焊。,（2）切削加工方法,车削加工铣削加工磨削加工钻、镗、刨、插、拉削加工,车削加工,CA6140车床示意图,主要用来加工回转面，在各种加工方法中所占比重最大，一般在机加 工车间约占机床总数的50%,车刀的结构及工作方式,车刀的结构动画,加工过程中的车刀动画,卧式车床所能

40、加工的典型表面,刀具的各种加工方式,90度外圆车刀车外圆（动画）,车断面（动画）,车断刀,车外圆（动画）,车削的工艺特点,铣削加工,卧式升降台铣床示意图,是加工中切削效率很高的一种加工方法。可加工平面、台阶面、沟槽 面、分齿零件，螺旋形表面等各种曲面。,铣刀的结构,整体式圆柱立铣刀,螺纹铣刀,整体式成型铣刀,镶片式铣刀,铣削加工的典型表面,铣刀片安装（动画）,铣平面（动画）,铣槽（动画）,铣槽（动画）,铣削的工艺特点,1)生产效率高,2)切削过程不平稳,3)刀齿冷却条件好,4)加工范围广,磨削加工,利用磨料制成的诸如砂轮、砂袋、油石之类的磨具，从工件表面上切 去细微切屑的一种加工过程，是一种精

41、加工方式,磨削 切削、刻滑、滑擦三个作用的综合。,A.外圆磨削,磨削加工方式,B.内圆磨削,内圆磨与外圆磨相比较：,内圆磨与铰孔和拉孔相比较：,磨孔一般仅用于淬硬工件孔的精加工。,C.平面磨削,D.成形面磨削,平面磨削（动画）,外圆磨削（动画）,1)精度高、表面粗糙度低；,2)磨削温度高；8001000,3)砂轮具有自锐性；,4)径向分力Fy较大。,5)可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料,磨削的工艺特点,6)不适宜塑性较大的有色金属。,其它加工,钻头,钻销,钻床,拉销,拉齿（动画）,滚齿（动画）,小结：零件表面加工方法的选择,A.外

42、圆面的加工,加工方法：车、磨、研磨,技术要求：,B.内圆面（孔）的加工,加工方法：钻、扩、铰、车、镗、拉、铣、磨、珩磨,技术要求：,C.平面的加工,加工方法：铣、刨、拉、车（端面）、磨、研磨、刮研等,技术要求：,D.成形面的加工,加工方法：车、铣、刨、拉、磨、研磨,技术要求：,6.3.2 现代加工方法,现代加工技术：,电火花加工,录像,电化学加工,录像,激光加工,激光应用技术,激光在加工制造领域中的应用,录像,超声加工,超声加工原理,高速加工,特点：加工过程中切屑力和切削热减小，刀具磨损减小，效率提高，但同时对机床系统的要求也提高,（动画）,柔性单元,录像,柔性自动化装配线,录像,参考文献,1 机械制造工艺学，王先逵，机械工业出版社2 机械设计（上册），胡德淦，机械工业出版社3 机械设计（下册），张莹，机械工业出版社4 机械设计课程设计，王昆，何小柏，汪信远，高等教育出版社5 机械设计实用手册，吴宗泽，化学工业出版社6 工程材料及机械制造基础I，相瑜才，孙维连，机械工业出版社7 工程材料及机械制造基础，任副东，机械工业出版社8 工程材料及机械制造基础，陈玉琨，赵云筑，机械工业出版社9 机械制造工艺学，王启平，哈尔滨工业大学出版社10 机械制造技术基础，翁世修，吴振华，上海交通大学出版社,谢谢大家！,