《机械工程基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程基础.docx（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、机械工程基础第一篇工程材料与热处理基础第i章金属材料的种类与性能1概述金属材料包含：黑色金属有色金属钢：碳钢、合金钢、特殊性能钢。铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁。铜及其合金铝及其合金其他：轴承合金、硬质合金2金属材料的力学性能使用性能物理性能化学性能力学（机械）性能力学（机械）性能静载特性：强度塑性硬度测试方法：拉伸试验硬度试验动载特性：冲击韧性疲劳强度测试方法：冲击试验疲劳试验强度：在外力作用下材料抵抗变形与破坏的能力。硬度：在外力作用下材料抵抗更硬物压入的能力。塑性：在外力作用下材料产生永久变形而不可能破坏的能力。冲击韧性：材料抵抗冲击力的能力。疲劳强度：材料在多次交变载荷作用下而不致引
2、起断裂的最大应力。3金属的结晶与组织金属在固态下都是晶体，金属的机械性能与其组织结构有关。常见晶胞类型体心立方晶胞面心立方晶胞金属结晶过程晶核形成晶核长大纯铁的冷却曲线铁碳合金中铁与碳的结合方式碳溶入铁中形成固溶体碳与铁形成化合物固溶体与化合物形成机械混合物第二章铁碳合金1概述2铁碳合金（一）铁碳合金的基本组织铁素体（F）-碳溶于体心立方品格-Fe中形成的固溶体碳最大溶解度0.0218%（727）20时碳最大溶解度为0.0008%性能：较好的塑性与韧性，强度与硬度较低。奥氏体（八）：碳溶于面心立方品格丫一Fe中形成的固溶体碳最大溶解度2.11%（11480C）；727时碳最大溶解度为0.77%
3、性能：质软、塑性好，无磁性，变形抗力较低。渗碳体（Fe3C）：铁与碳的化合物含碳量6.69%；熔点1227性能：硬度高，强度很低，塑性、韧性几乎为零。珠光体（P）：铁素体与渗碳体的机械混合物含碳量0.77%共析反应式4077%cF+Fe3C）性能：4=600800Mpa（纯铁zj=180280Mpa）6=20%25%（纯铁6=30%50%）HBS=170-230（纯铁HBS=5080）莱氏体（LdtL；）：奥氏体（珠光体）与渗碳体的机械混合物含碳量4.3%；共晶反应式L43%c（A+Fe3C）性能：硬度高，塑性、韧性差。（二）铁碳合金状态图一、简化的铁碳合金状态图及特性点DW4Wl特性点A含碳
4、量1538O含义纯铁的熔点W2E11482.11碳在奥氏体中的最大溶解度W3C11484.3共晶点W4D12276.69渗碳体的熔点W5G9120同素异构转变点W6S7270.77共析点W7P7270.0218碳在铁素体中的最大溶解度二、简化的铁碳合金状态图及特性线Wl特性线ACD含义液相线（液态合金开始结晶出奥氏体或者渗碳体）W2特性线AE含义固相线（奥氏体结晶终了线）W3特性线ECFW4W5W6含义固相线（共晶线，LcUnAFesC）特性线ES含义碳在奥氏体中溶解度线特性线GS含义奥氏体转变为铁素体的开始线特性线PSK含义共析线，AUnF+Fe3C三、典型合金的结晶过程四、铁碳合金分类A工
5、业纯铁ZTT3共晶口铁ZTT6ZTT14ZTT13亚共晶白口铁-过共析钢过共晶白口铁亚共析例晰ZTT12D3碳钢一、钢中常存杂质对钢性能的影响常见杂质：Si强化铁素体Mn强化铁素体、脱硫（MnS）P冷脆性（使铁素体脆性增加）S热脆性（L-喏：Fe+FeS）、室温脆性增加（FeS）二、钢的分类1、按冶炼方法分：平炉钢、转炉钢、电炉钢三类2、按脱氧方法分：沸腾钢（F）、镇静钢（Z）、半镇静钢（B）等3、按质量分（依P、S多少分）：普通钢S0.05%P0.045%优质钢S0.035%P0.035%高级优质钢S0.020%P0.03%特级优质钢S0.015%P0.025%4、按用途分结构钢：工程结构钢
6、（如桥梁、船舶、建筑件等）机械零件用钢（如齿轮、轴、螺母、弹簧、滚动轴承等）工具钢：要紧用于制造工具，如刃具、模具、量具等特殊性能钢：要紧有不锈钢、耐热钢、耐磨钢、磁钢等5按化学成分分碳素钢：低碳钢C0.6%合金钢：低合金钢合金元素总量V5%中合金钢合金元素总量5%-10%高合金钢合金元素总量10%三、碳钢的编号方法与用途1、碳素结构钢（工程结构、桥梁、船舶、建筑件等）举例：Q235-AF屈屈服质量脱氧强度A方式235BMPaCD举例：Q1952、优质碳素结构钢（机器零件：齿轮、轴、弹簧、螺母等）举例：45含碳的万分值-0.45%C举例：08、60、203、碳素工具钢（手用工具或者低速刀具：锤
7、、锯条、剪刀、性刀等）举例：T8A碳素含碳高工具的千级钢分值优0.8%质C钢举例：T8T124铸钢（铸造用钢含碳0.06%）举例：ZG200-400铸钢屈服强度（200MPa）抗拉强度（400MPa）4铸铁工业用铸铁的成分范围：C2.5%4.0%Si1.0%3.5%Mn0.5%1.5%P0.2%S0.15%余下为Fe工业用铸铁的组织：FF+P+各类形态的石墨P一、灰铸铁石墨形态：片状特点：力学性能差，消震性好，耐磨性好，切削加工性好，铸造性能好，价格便宜。举例：HTWO灰铸铁最低抗拉强度（MPa）牌号用途HTlOO低压零件：如轴承盖、手轮、支架等。HT200机床床身、低压气缸、低速轴瓦等。HT
8、350孕育铸铁气缸、飞轮、齿轮等重要零件。二、球墨铸铁石墨形态：球状特点：基体利用率高达70%90%,抗拉强度、塑性、韧性高。可代替钢在静载荷或者冲击不大的条件下工作的凸轮、曲轴等。OT400-18球墨最低最小铸铁抗拉延伸强度率MPa%牌号用途QT40018泵、阀体、受压容器、受冲击零件等。QT500-17机器底座、齿轮、支架等。QT800-2曲轴、凸轮、齿轮等高强度零件。三、可锻铸铁石墨形态：团絮状特点：力学性能比灰铸铁好。适宜作薄壁、形状复杂的小型铸件，工艺复杂，不能锻造。牌号KTH400-18可锻基体组织最低最小铸铁H：F体抗拉延伸Z：P体强度率B：F+P体MPa%牌号用途KTH300-
9、6管道的三通、弯头、接头等。KTH370-12农机的犁刀、犁柱，汽车、拖拉机前后轮壳等。KTZ6502曲轴、凸轮轴、连杆等零件。第三章钢的热处理3-1概述将固态金属或者合金使用适当的方式进行加热、保温与冷却以获得所需要的组织结构与性能的工艺。碳钢热处理方法示意图加热与冷却时铁碳合金状态图中各临界点的位置通常机器零件的加工工艺路线：毛坯加工（铸造、锻造、焊接）9预先热处理机械加工“最终热处理今（机械加工）32钢的整体热处理方法一、钢的退火与正火退火与正火工艺曲线示意图各类退火与正火的加热温度范围退火：将金属或者合金加热到适当的温度，保持定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常用的退火有：完全退火、球
10、化退火、去应力退火与再结晶退火。退火目的：细化晶粒与组织，消除内应力，降低硬度便于机械加工（完全退火用于亚共析钢中的高碳钢，球化退火用于过共析钢），为下一道淬火工序作好准备。网状及球化金相正火：将金属或者合金加热到A体化临界温度3O5OC,保温适当的时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火目的：细化晶粒，消除内应力，获得适当的硬度改善切削加工性能（低碳钢），为下一道淬火工序作好准备。二、钢的淬火将钢件加热到AC3或者ACl以上某一温度，保温一定时间，然后较快冷却，获得碳在aFe中过饱与的固溶体即马氏体的热处理工艺。三、钢的回火将淬硬钢再加热到Ael线下列的某一温度，保温一定时间，然后冷却到
11、室温的热处理工艺。碳钢的淬火加热温度范围淬火目的：提高钢件的硬度与耐磨性。淬火介质：水、油。回火热处理工艺曲线回火目的：减少或者消除内应力，防止工件变形或者开裂。调整硬度，获得所需的机械性能，稳固工件尺寸。回火种类：低温回火低于250C回火保持淬火钢高硬度、高耐磨性，降低淬火内应力，消除不稳固因素。用于高碳的刃具、量具与冷冲模（T7T13）。中温回火35O5OOC回火获得高的弹性极限与较好的韧性。用于弹簧等弹性零件（5565号钢）。高温回火500650C回火获得综合力学性能。用于连杆、齿轮、轴类等重要结构零件。淬火+高温回火的复合热处理工艺称之调质。3-3的表面热处理一、表面淬火1、感应加热淬
12、火工艺特点：淬硬层深度宜于操纵。生产率高，适用于大批量生产。设备较贵，不宜于加工形状复杂、尺寸过大的零件。2、火焰加热淬火工艺特点：淬硬层深度不宜操纵。成本低廉，操作简单，适于单件小批生产大型零件及修配工作。3、激光表面淬火二、化学热处理将工件置于特定的化学活性介质中加热、保温，使一种或者几种元素渗入工件表面，使表面与心部具有不一致的化学成分、组织与力学性能或者特殊的物理、化学性能的热处理工艺。常用化学热处理有：渗碳、渗氮、碳氮共渗（锐化）、渗络、渗铝等。第四章合金钢4-1概述4-2合金元素在钢中的作用1、提高钢的强度,强化铁素体形成合金碳化物,细化晶粒2、提高钢的淬透性,提高钢的淬透性淬火临
13、界速度减小3、满足材料的特殊性能4-2合金钢分类、编号方法及应用合金钢结构钢含碳以0.01%为单位（滚动轴承钢除外）工具钢与特殊性能钢含碳以0.1%为单位（1%不标） C0.25%低合金结构钢，合金渗碳钢 0.30.5%C合金调质钢 0.50.7%C合金弹簧钢 0.95-1.1%C滚动轴承钢 C0.8%C工具钢，量具钢，冷模具钢低合金结构钢合金元素5%用于制造桥梁、车辆、船舶、锅炉等。典型牌号16Mn合金渗碳钢热处理：渗碳一淬火一低温回火用于制造受强烈摩擦、磨损与冲击载荷的机器零件，如汽车变速齿轮。典型牌号20CrMnTi合金调质钢热处理：调质（淬火+高温回火）用于制造各类重要的机器零件，如机
14、床齿轮、主轴等。典型牌号40Cr合金弹簧钢热处理：淬火一中温回火用于制造各类重要的弹簧与弹性零件，如汽车板簧。典型牌号60Si2Mn滚动轴承钢热处理：淬火一低温回火用于制造各类滚动轴承元件，如轴承套与滚珠。典型牌号GCrl5牌号中含碳以0.1%为单位（1%不标）含格以0.1%为单位不锈钢马氏体不锈钢制作汽轮机叶片、阀体等。典型牌号：1Crl32Crl3铁素体不锈钢制作化工设备容器、管道。典型牌号：1CrI7 奥氏体不锈钢制作耐酸容器设备，抗磁仪表，耐腐蚀性好。典型牌号：OCrI8Ni90Crl8Ni9Ti耐热钢高温耐氧化 15CrMo锅炉材料 !Crl3Mo汽轮机叶片马氏体不锈钢制作耐蚀耐磨工
15、具、医疗工具等。典型牌号：3Crl34Crl3热模具钢热锻模材料典型牌号：5CrMoMn工具钢、量具钢、冷模具钢 CrWMn冷冲模、拉丝模。 9SiCr复杂低速刀具，丝锥、较刀等。 W18Cr4W机械加工切削刀具，车刀、铳刀等。第五章有色金属5-1概述5-2铜及铜合金一、纯铜纯铜性能特点：良好的导电、导热性及抗大气腐蚀性。塑性好，强度低。 牌号：Tl、T2、T3、T4（数字愈大，纯度愈低） 用途：电工导体及配制各类铜合金二、黄铜黄铜（以铜一锌为要紧合金元素的铜合金） 性能特点：良好的抗腐蚀性与工艺性能 牌号：H68、HSn70-KZH62、HPb592 用途：弹壳、机械、钟表及电气零件，散热器
16、等。普通黄铜牌号H70!睹铜70%余下为锌特殊黄铜牌号H Pb59-1含铜59%含铅1%余下为锌三、青铜青铜（除铜一锌、铜一银为要紧合金元素的铜合金）性能特点：良好的抗腐蚀性、耐磨性，良好的强度与弹性与工艺性能。牌号：QSn70.2、QBe2、ZQSnlO-KZQPb3O*W3用途：弹簧、轴承、齿轮等。牌号QSn7-0.2此锡7%其他元素0.2%余下为铜一锡青铜牌号QBe2I含镀2%余下为铜一被青铜四、白铜白铜（以铜一锲为要紧合金元素的铜合金）性能特点：良好的抗腐蚀性、耐磨性与耐热性，良好的塑性及一定的强度，电阻率较高。牌号:Bl9、BMn43-0.5 用途：船舶、化工零件，热电偶等。5-3铝
17、及铝合金一、纯铝性能特点：导电、导热性好（仅次于银与铜），抗大气腐蚀性良好。塑性好，强度低，加工工艺性好。 牌号：LI、L2、L3L6（数字愈大，纯度愈低） 用途：电线、电缆、器皿及配制各类铝合金二、形变铝合金类别牌号代号性能应用举例防锈铝合金LF(LF2)焊接性、抗腐蚀性好油箱、油管、壳体等硬铝LY(LY2)硬度与强度高铝型材、冲压件、聊钉等超硬铝LC(LC4)强度最高的铝合金飞机大梁等受力构件锻铝LD(LD2)锻造性能与机械性能良好复杂铝锻件三、铸造铝合金 性能特点：良好铸造工艺性能 牌号：ZL102 用途：形状复杂、受力不大的电机、仪表外壳，发动机气缸等。第六章现代材料及进展6-1概述6
18、2高分子材料一、塑料塑料（合成树脂+添加剂）通用塑料（聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料）特点：价格低、产量大、用途广。工程塑料（聚甲醛、尼龙、聚碳酸脂、ABS、聚碉）特点：强度、韧性较好，但工作温度低，老化现象不可避免。工程上常用作罩壳、齿轮、耐蚀件。制作方法热塑性塑料挤出成形适于丝材、带材、管材、板材、薄膜等加工。注射成形适于齿轮、杯状等不连续零件的成形。吹塑成形适于空心小口径制品。真空成形适于罩、盖、箱壳等敞口的薄壁制品。热固性塑料压制成形二、合成橡胶橡胶特点及应用：橡胶具有优良的伸缩性与积聚能力，良好的耐磨性、隔音性与阻尼性。在工程上作为密封材料、减震材料、绝缘材料与弹性材料
19、。63功能材料、磁性材料二、形状经历合金三、粉末冶金材料硬质合金：TiC、WC、VC等粉末+Co烧结而成第七章材料选用7-1概述72材料选用原则一、材料的使用性能钢含碳量与性能的关系示意图铸铁：机械性能与石墨形态有关，通常抗拉强度较低，塑性较差。但承压、耐磨、几乎不具有缺口敏感性。铜与铝合金：良好的抗腐蚀性，良好的塑性与一定的强度。铝合金具有较高的比强度。工程塑料：良好的抗腐蚀性，绝缘性，强度、韧性较好，但工作温度低，老化现象不可避免。二、材料的工艺性能材料的工艺性能钢：具有良好的锻压性能，特别是低碳钢还有良好的焊接性能。钢的铸造性能较差。合金钢有较好的热处理性能。铸铁：具有优良的铸造性能与切
20、削加工性能，不能锻造，可焊性很差。铜与铝合金：具有良好的工艺性能。工程塑料：具有良好的工艺性能。三、材料的经济性能我国金属材料的相对价格73材料选用实例1、螺丝刀2、齿轮 耐磨性要求高，冲击韧性通常的机床变速齿轮。典型材料：45、40Cr.42SiMn；典型热处理：调质一表面淬火一低温回火 齿面硬度要求不高的软齿面，机床中低速、低载荷下工作的齿轮。典型材料：45、40Cr、35SiMn；典型热处理：调质或者正火 高速重载齿轮（汽车变速箱齿轮）。典型材料：20CrMnTi、20CrMnMo；典型热处理：渗碳一淬火一低温回火受力不大的仪表齿轮。典型材料：工程塑料、尼龙、铜合金3、支架4、电风扇叶片
21、5、弹簧第二篇成型工艺基础第九章金属液态成型9-1概述铸造是指熔炼金属、制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状与性能铸件的成形方法。根据铸型材料的不一致分为砂型铸造与特种铸造。铸造生产的特点：铸件几何形状复杂铸造生产习惯性广铸造生产成本低铸件大小不限铸件机械性能较差92铸造工艺基础93砂型铸造、砂型铸造过程铸件的砂型铸造过程制造模样与芯盒制造型砂与芯砂造型造芯合箱融化金属浇注落砂基本造型方法：整模造型分模造型挖砂造型与假箱造型活块造型三箱造型刮板造型二、影响砂型铸造件质量的因素型砂与芯砂合金的铸造性能型砂与芯砂质量与铸件质量的关系合金铸造性能与铸件质量的关系合金铸造性能与铸件壁的关
22、系1、型砂与芯砂质量与铸件质量的关系：强度一砂眼透气性一气孔耐火性一粘砂退让性一内应力、裂纹2、铸造性能一合金在铸造生产中所表现出来的工艺性能。3、合金铸造性能与铸件质量的关系流淌性一冷隔、浇不足；铁碳合金流淌性与含碳量关系收缩一缩孔、缩松4、合金铸造性能与铸件壁的关系壁厚大于最小壁厚壁厚均匀壁的连接94特种铸造特种铸造方法：金属型铸造压力铸造低压铸造离心铸造熔模铸造9-5各类铸造方法的经济性比较比较项目砂型铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造离心铸造小批量习惯性最好良好不好良好不好大批量习惯性良好良好最好良好良好模样铸型成本最低中等最高较高中等机械加工余量最大较大最小较小内孔大金属利用率较差较好较
23、差较差较好切削加工费用中等较小最小较小中等设备费用较高较低较高较高中等应用举例各类铸件铝活塞、水暖器材、通常有色金属铸件喇叭、电器、仪表、照相机零件刀具、叶片、自行车零件、机床零件各类铁管、套筒、辑、滑动轴承等第十章锻压成型锻压是利用金属的塑性，在外力作用下使金属改变形状、尺寸与性能，获得锻压件的方法。它包含锻造与冲压工艺。10-1概述10-2金属的塑性变形及可锻性锻压性能冷塑性变形对金属性能的影响一加工硬化变形金属在加热时的性能变化一再结晶热塑性变形对金属性能的影响锻压生产特点1、锻压性能：金属锻压加工难易程度的工艺性能称之锻压性能。它的优劣以金属的塑性与变形抗力来综合评定。2、热塑性变形对
24、金属性能的影响提高材料的致密性与力学性能形成纤维组织3、锻压生产特点 锻压件机械性能好。 锻压件要求原材料有较好的塑性。 锻件适于作受冲击、重载的重要零件，形状不能太复杂。 冲压件是以板料为原材料的零件。10-3锻造一、自由锻造自由锻是使金属坯料在上下砧之间受到冲击或者压力而产生变形，以制造锻件的方法。 基本工序：锁粗、拔长、冲孔等。设备：空气锤、蒸汽锤、水压机等。工艺特点：锻件的形状与尺寸要紧靠锻工的操作技能来保证，锻件精度差、形状简单，生产率低。但工具简单，习惯性强。应用：单件与小批量生产的锻件，也是大型锻件的唯一生产方法。二、模锻模锻是使金属坯料在锻模模键内受压变形而获得锻件的方法。按所
25、用设备不一致，有锤上模锻、摩擦压力机模锻、曲柄压力机模锻与平锻机模锻等。锤上模锻设备：蒸汽一空气模锻锤锻模结构工艺特点：锻件尺寸精确，加工余量小，切削加工省时，生产率高。能够锻出外形较为复杂的锻件。应用：适于在大批大量生产中制造重量在150Kg下列的锻件，特别对形状复杂的锻件具有较好的经济性。104板料冲压板料冲压是利用冲模使板料产生分离或者变形的加工方法，通常是在冷态下进行的，因此又叫冷冲压。设备：剪床冲床基本工序：分离工序变形工序工艺特点：能够冲压出形状复杂、重量轻、互换性好、强度与刚度较高的零件。工艺过程简单、便于机械化与自动化，生产率很高。应用：大批量生产汽车、飞机、农业机械、钟表、电
26、器、仪表等零件与家庭用具。一、分离工序剪切落料与冲孔二、变形工序拉深弯曲翻边压筋收口胀型1、拉深系数m=,m=0.50.8m愈小，变形程度愈大。d：拉深后直径D：拉深前直径第十一章焊接111概述通过加热或者加压，或者两者并用，同时用或者不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法称之焊接。焊接方法分类熔化焊压力焊钎焊焊接特点及应用：与钾接、螺纹等连接方法比较，具有气密性好、生产率高、省材等优点。广泛用于船舶、桥梁、压力容器、导线连接加工。一、熔化焊熔化焊是把两被焊金属的接头处加热至熔化状态，冷却凝固后实现焊接的方法。如：电弧焊、气焊、等离子弧焊、电子束焊、激光焊等。二、压力焊压力焊是对两被焊
27、金属的接头处加压并加热，或者加压不加热，并最终在压力下，使彼此焊接起来的方法。如：电阻焊、超声波焊、摩擦焊、爆炸焊等。三、钎焊钎焊使用比焊接材料（母材）熔点低的金属作钎料，将焊件与钎料加热到高于钎料熔点、低于母材熔点的温度，利用液态钎料润湿母材，填充接头间隙并与母材相互扩散实现连接。11-2焊接过程与金属的可焊性金属材料的焊接性是指在一定焊接工艺条件下，获得焊接接头的难易程度。113熔化焊一、手工电弧焊用手工操作焊条进行焊接的电弧焊方法称之手工电弧焊。1、各类位置焊2、焊条3、工艺特点及应用：设备简单，操作方便、灵活。适用于厚度2mm以上金属材料的焊接。二、埋弧自动焊埋弧自动焊是电弧在焊剂层下
28、燃烧，利用机械自动操纵焊丝送进与电弧移动的焊接方法。工艺特点及应用：焊接质量好，生产率高，工人劳动条件得到改善。适于平焊位置长的直线焊缝与较大直径的环形焊缝。三、气焊气焊是利用气体火焰作为热源来熔化母材与填充金属的一种焊接方法。工艺特点及应用：与电弧焊相比，热源温度较低，热量分散，生产率低。但设备简单、廉价、操作方便。要紧用于厚度为0.52mm的薄钢板、黄铜、铝合金等的焊接。四、氢弧焊氧弧焊是以氧气作为电弧介质并保护电弧与焊接区的电弧焊。工艺特点及应用：氨气保护电极与熔池金属不被氧化，焊缝质量好，能进行各类空间位置的焊接。但氧气价格昂贵，焊接成本高。通常用于易氧化的不锈钢，铝、铜、镁、钛及其合
29、金的焊接。11-4压力焊、电阻焊电阻焊是利用强大的电流流过焊件及其接触部分时所产生的电阻热，来加热焊件并在压力下实现连接的一种焊接方法。电阻焊工艺特点及应用：生产率高，焊接变形小，不需另加焊接材料，操作简便，宜于实现机械化。点焊广泛用于汽车、车厢等薄壁结构，对焊要紧用于刀具、管子、链条、钢轨等的焊接。分类：点焊、对焊与缝焊二、摩擦焊115钎焊 软钎焊：钎料熔点450C的钎焊。 硬钎焊：钎料熔点450C的钎焊。 工艺特点及应用钎焊工艺特点及应用：工件加热温度低，变形小。能焊接性能差异很大的异种金属，对工件厚度也没有严格操纵。生产率高，设备简单，投资少。但钎焊接头强度较低，焊前清整要求严格，而且钎
30、料价格较贵。要紧用于制造精密仪表、电气零部件、异种金属构件与某些复杂薄板结构。第十二章毛坯成形方式的选择121概述毛坯选用原则：1、毛坯的使用性能2、毛坯的工艺性能3、毛坯加工的经济性能一、毛坯的使用性能 铸件机械性能较差，铸铁件承压、减震、耐磨性好。 锻压件机械性能好，受冲击、重载的重要零件均应使用锻件。 焊接可进行同种或者异种金属的连接，气密性好。二、毛坯的工艺性能铸造生产可铸造几何形状复杂的空心铸件，要求铸造材料有良好的流淌性。 锻件形状不能太复杂，锻压件要求原材料有较好的塑性与较低的变形抗力。 冲压件是以板料为原材料的零件。 焊接件要求材料可焊性好。三、毛坯加工的经济性能铸件大小不限，
31、习惯性广。特别是砂型铸造，铸造生产成本低。自由锻生产率较低，加工精度较低。模锻生产有较高的生产率，模锻件精度较高，在大批量生产中有很好的经济性。焊接与钏接、螺纹等连接方法比较，具有生产率高、省材等优点。各类焊接特点各异，广泛用于船舶、桥梁、压力容器、导线连接加工。铸造生产成本比较:比较项目砂型铸造金属型铸造压力铸造熔模铸造离心铸造小批量习惯性最好良好不好良好不好大批量习惯性良好良好最好良好良好模样铸型成本最低中等最高较高中等机械加工余量最大较大最小较小内孔大金属利用率较差较好较差较差较好切削加工费用中等较小最小较小中等设备费用较高较低较高较高中等应用举例各类铸件铝活塞、水暖器材、通常有色金属铸
32、件喇叭、电器、仪表、照相机零件刀具、叶片、自行车零件、机床零件各类铁管、套筒、辑、滑动轴承等122毛坯的分类及成型特点支架电风扇叶片 防盗门123毛坯的选择齿轮葫芦吊钩硬质合金车刀第三篇机械加工基础第十三章切削加工基础131概述切削加工是利用刀具从毛坯或者工件上切除多余材料，以获得合格零件的加工过程。各类切削加工方法加工质量的概念加工精度表面质量、加工精度指零件在加工之后，其尺寸、形状、位置等参数的实际数值与它的理想数值相符合的程度。尺寸精度尺寸公差公差带代号配合公差与配合的标注形状与位置精度1、尺寸公差尺寸精度用标准公差等级来确定，分20级。用IT表示，从IT01、IT0、ITlIT18,数
33、字愈大表示公差等级愈低。尺寸公差术语：基本尺寸极限尺寸极限偏差尺寸公差零线基本偏差2.公差带代号：孔、轴公差带代号用基本偏差代号与标准公差等级代号构成。如：孔公差带代号H8、F8、K7等轴公差带代号h7、f7、p6等3、配合配合是基本尺寸相同的，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。有间隙配合、过盈配合与过渡配合三类。基本尺寸 -基准孔基本尺寸O-4、形状与位置精度二、表面质量在机械加工中，由于切削刀痕、表面撕裂、振动与摩擦等原因在被加工表面上所产生的一种微观几何形状误差，以表面粗糙度表示。要紧评定参数有：轮廓算术平均偏差Ra,微观不平度十点高度RZ等。Raty1n：取样长度内所测点的数目132切
34、削加工基本知识一、切削运动与切削用量1、切削运动：主运动一切下切屑所需的基本运动，只有一个。通常主运动的速度比进给运动的速度快,消耗功率也较多。进给运动一使切削层不断投入到切削运动中的运动，能够有一个或者几个。2、切削用量：切削速度进给量背吃刀量3、切削运动方式:车削刨削铳削钻削磨削切削速度切削速度V：主运动的线速度。主运动为旋转运动时DnDi工件待加工表面或者刀具的最大直径（）/?：每分钟主运动转速（MW7?）2Lnr主运动为往复直线运动时V-7WS）1UUUXoU1.：往复运动的行程长度（皿），：主运动每分钟往复运动的次数（SWmM）进给量进给量/：主运动一个循环或者单位时间内刀具与工件之
35、间沿进给方向的相对位移。单位:mtn/r、mnmintnm/smmslr等。背吃刀量背吃刀量a.：又称吃刀深度，为已加工表面与待加工表面的垂直距离。单位：mm。二、切削刀具的基本知识刀具材料务必具备的性能：高硬度、足够的强度与硬度、高耐磨性、高热硬性、良好的工艺性与经济性。车刀几何形状。常用刀具材料的要紧性能与用途种类常用牌号硬度HRA抗弯强度(GPa)热硬性C工艺性能用途优质碳素工具钢T8AT13A61642.16200可冷热加工成形，刃磨性好用于手动工具，如锌刀、锯条合金工具钢9SiGrCrWMn61642.35250300可冷热加工成形，刃磨性好，热处理变形小用于低速成形刀具，如丝锥、钱
36、刀高速钢W18Cr4VW6Mo5Cr4V283861.96-4.41550600可冷热加工成形，刃磨性好，热处理变形小用于中速及形状复杂刀具，如钻头硬质合金YG8,YG3YT5,YT3O89931.082.168001000粉末冶金成形，多镶片使用，性较脆用于高速切削刀具，如车刀、铳刀三、金属切削过程切屑形成过程塑性材料切屑类型脆性材料切屑类型四、切削力五、切削热六、金属切削机床的传动机构第十四章切削加工工艺14-1车削加工车削加工 车床的构成 车床的传动系统 车床常用附件 车床的加工范围 其他车床 车削加工特点1、车床常用附件 三爪装夹 四爪装夹 顶尖装夹 花盘装夹2、车削加工特点易保证轴、
37、盘、套等类工件的各表面位置精度适用于有色金属零件的精加工经济精度miIT7,最高达IT6。表面粗糙度值为/2.5O.847214-2铳、包IJ、拉、钻、锤、磨加工铳削加工刨削加工拉削加工钻削加工镇削加工磨削加工一、铳削加工立铳加工卧铳加工铳削的加工范围数控铳床加工铳削加工特点铳削加工特点：铳刀是多齿刀具，铳削时有几个刀齿同时进行切削，生产率较高。在大批量生产中，除狭长平面外，铳削是各类平面的要紧加工方法。铳削加工经济精度IT9IT8,最高达IT6。表面粗糙度Ra值为6.3.6也可达Ra0.8即Io二、刨削加工牛头刨加工插床加工刨削的加工范围刨削加工特点刨削加工特点：刨削是单刃刀具，刨削回程时不
38、进行切削，刨刀切入时有较大的冲击力与换向时产生的惯性力，限制了切削速度的提高，但在狭长平面的加工中生产率高于铳削。刨削设备简单、通用，常适用于单件、小批生产及修配加工。在不通孔的键槽加工中，插削是唯一的加工方法。刨削加工经济精度IT9IT8,最高达IT6o表面粗糙度Ra值为6.3.692,也可达RaO.8m。三、拉削加工拉削加工拉刀拉削加工的范围拉削加工特点拉削加工特点：拉床只有一个主运动，结构简单，工作平稳，操作方便。可加工各类截面的通孔，也能够加工平面与沟槽，生产率极高。但刀具制作复杂，成本较高，适于大批量生产。四、钻削加工台钻加工立式钻床加工摇臂钻床加工麻花钻结构 钻床要紧工作：钻孔扩孔
39、皎孔攻丝 钻削加工特点：适于加工尺寸较小，精度较低的孔。五、镇削加工 馍床结构及运动 可调馍刀链孔 镇床的加工范围 镇削加工特点镇削加工特点：适于加工箱体零件上的同轴孔，互相平行或者互相垂直的孔系，与尺寸较大的零件上的孔除镜孔外，在馍床上还能够进行钻孔、扩孔、较孔、加工端面、外圆柱面与内、外螺纹等。镇削加工精度可达IT6,表面粗糙度Ra值最高为1.6-0.8n.六、磨削加工 磨削加工砂轮 平面磨床加工 外圆磨床加工 无心磨床加工 磨削加工特点磨削加工特点：磨削余量通常为0.103mm,加工精度高(通常可达IT56),表面粗糙度小(RCIO.80.2)。可加工特硬材料及淬火工件。磨削速度高，切削
40、热很大，为避免工件烧伤、退火，切削时应进行充分的冷却。14-3常见表面的加工方法一、外圆面加工外圆面加工方案:车削磨削二、孔加工孔加工方案：钻床镇床车床镇孔车床钻、扩、较孔磨床拉床三、平面加工平面加工方案：铳削刨削拉削磨削车削与馍削四、成形面加工车削铳削插削刨削拉削磨削14-4典型零件的工艺过程、传动轴1、零件分析：1、工艺结构2、表面质量3、技术性能方案一：下料一锻造一粗车（端面、中心孔、外圆）一精车一铳键槽一检验一磨外圆一热处理（调质220250HBS）一去毛刺一检验方案二：下料一锻造一铳键槽一粗车（端面、中心孔、外圆）一热处理（调质220250HBS）一研顶尖孔一精车一检验一磨外圆一去毛
41、刺一检验方案三：下料一锻造一粗车（端面、中心孔、外圆）一铳键槽一热处理（调质220250HBS）一研顶尖孔一精车一铳键槽一检验一磨外圆一去毛刺一检验方案四：下料一锻造一热处理（调质220250HBS）一粗车（端面、中心孔、外圆）一精车一铳键槽一检验一磨外圆一去毛刺一检验方案五：下料一锻造一粗车（端面、中心孔、外圆）一热处理（调质220250HBS）一研顶尖孔一精车一铳键槽一检验一磨外圆一去毛刺一检验二、支架零件零件分析：1、工艺结构2、表面质量3、技术性能方案一砂型铸造一一正火一一刨底面一一镇床（端面、轴承孔）一一钻床钻、惚底孔方案二砂型铸造一一退火一一刨底面一一镇床（端面、轴承孔、钻、钱底孔）方窠三砂型铸造一一退火一一铳底面一一像床（端面、轴承孔、钻、留底孔）方案四砂型铸造一一退火一一铳底面一一车（端面、轴承孔、钻、车忽底孔）方案五砂型铸造一一退火一一刨底面一一车（端面、轴承孔）一一钻床钻
