機(jī)械工程基礎(chǔ)

1、機(jī)械工程基 第一篇工程材料與 理基 第一章金屬材料的種 與性能 1概述金屬材料包括：黑色金屬有色金屬 ：碳 、合金 、特殊性能 。 ：灰 、球墨 、可 。 及其合金 及其合金其他： 承合金、硬 合金 2 金屬材料的力學(xué)性能使用性能物理性能化學(xué)性能力學(xué)（機(jī)械）性能力學(xué)（機(jī)械）性能靜 特性： 度塑性硬度 方法：拉伸 硬度 特性：沖 性疲 度 方法：沖 疲 度：在外力作用下材料抵抗 形和破壞的能力。硬度：在外力作用下材料抵抗更硬物 入的能力。塑性：在外力作用下材料 生永久 形而不會(huì)破壞的能力。沖 性：材料抵抗沖 力的能力。疲 度：材料在多次交 荷作用下而不致引起斷裂的最大 力。 3 金屬的 晶和 金

2、屬在固 下都是晶體，金屬的機(jī)械性能與其 構(gòu)有關(guān)。常 晶胞 型體心立方晶胞面心立方晶胞金屬 晶 程晶核形成晶核 大1純鐵的冷卻曲線鐵碳合金中鐵和碳的結(jié)合方式碳溶入鐵中形成固溶體碳和鐵形成化合物固溶體和化合物形成機(jī)械混合物第二章鐵碳合金 1 概述 2 鐵碳合金（一）鐵碳合金的基本組織鐵素體（ F） - 碳溶于體心立方晶格Fe 中形成的固溶體碳最大溶解度 0.0218% （727） 20時(shí)碳最大溶解度為 0.0008% 性能：較好的塑性和韌性，強(qiáng)度和硬度較低。奧氏體（ A ）：碳溶于面心立方晶格 Fe 中形成的固溶體碳最大溶解度 2.11% （ 1148）； 727時(shí)碳最大溶解度為 0.77% 性能

3、：質(zhì)軟、塑性好，無磁性，變形抗力較低。滲碳體（ Fe3C）：鐵與碳的化合物含碳量6.69%；熔點(diǎn)1227性能：硬度高，強(qiáng)度很低，塑性、韌性幾乎為零。珠光體（ ）：鐵素體與滲碳體的機(jī)械混合物P0.77%727 C(F+Fe 3C)含碳量共析反應(yīng)式A0. 77 %C性能：b =600800Mpa( 純鐵b =180280Mpa) 20 25 (純鐵 30 50 )HBS 170230（純鐵 HBS 50 80）萊氏體 （ Ld , Ld ）： 奧氏體（珠光體）與滲碳體的機(jī)械混合物1147C3含碳量 4.3%；共晶反應(yīng)式L4.3% C(A+Fe C)性能：硬度高，塑性、韌性差。（二） 鐵碳合金狀態(tài)圖

4、一、簡(jiǎn)化的鐵碳合金狀態(tài)圖及特性點(diǎn)2A W1D W4C W3E W2G W5S W6P W7W1特性點(diǎn) 含碳量含義A15380純鐵的熔點(diǎn)W2E11482.11碳在奧氏體中的最大溶解度W3C11484.3共晶點(diǎn)W4D12276.69滲碳體的熔點(diǎn)W5G9120同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變點(diǎn)W6S7270.77共析點(diǎn)W7P7270.0218碳在鐵素體中的最大溶解度二、簡(jiǎn)化的鐵碳合金狀態(tài)圖及特性線AW1DW2E W3 W4G W5S W6PCW1特性線ACD含義液相線（液態(tài)合金開始結(jié)晶出奧氏體或滲碳體）W2特性線AE含義固相線（奧氏體結(jié)晶終了線）W3特性線ECF含義固相線（共晶線， LcA Fe3C）3W4特性線ES含

5、義碳在奧氏體中溶解度線W5特性線GS含義奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的開始線W6特性線PSK含義共析線， AF Fe C3三 、典型合金的結(jié)晶過程ACEGSP JJ9 JJ10 JJ11 JJ12 JJ13 JJ14 JJ15四、鐵碳合金分類ADCEGSP工 業(yè)亞共過共亞共純 鐵析鋼共析析鋼過共共 晶 鋼晶白晶白白 口ZTT3ZTT ZTT2ZTT口鐵鐵 口鐵1112 ZTT14ZTT6ZTT13 3 碳鋼一、鋼中常存雜質(zhì)對(duì)鋼性能的影響常見雜質(zhì)： Si強(qiáng)化鐵素體4Mn強(qiáng)化鐵素體、脫硫（MnS ）P 冷脆性（使鐵素體脆性增加）985cS熱脆性（ LFe FeS）、室溫脆性增加（FeS）二、鋼的分類1、按冶

6、煉方法分：平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼三類2、按脫氧方法分：沸騰鋼（F）、鎮(zhèn)靜鋼（ Z）、半鎮(zhèn)靜鋼（ B）等3、 按質(zhì)量分（依P、 S 多少分）：普通鋼S0.05%P0.045%優(yōu)質(zhì)鋼S0.035%P0.035%高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S0.020%P0.03%特級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼S0.015%P0.025%4、 按用途分結(jié)構(gòu)鋼：工程結(jié)構(gòu)鋼（如橋梁、船舶、建筑件等）機(jī)械零件用鋼（如齒輪、軸、螺母、彈簧、滾動(dòng)軸承等）工具鋼：主要用于制造工具，如刃具、模具、量具等特殊性能鋼：主要有不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、磁鋼等5 按化學(xué)成分分碳素鋼：低碳鋼C 0.6%合金鋼：低合金鋼合金元素總量 10%三、碳鋼的編號(hào)方法與用途1、碳素結(jié)構(gòu)鋼（

7、工程結(jié)構(gòu)、橋梁、船舶、建筑件等）舉例：Q235 AF屈 屈 服質(zhì)量脫氧強(qiáng) 度A方式235BMPaCD舉例： Q19552、 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（機(jī)器零件：齒輪、軸、彈簧、螺母等）舉例：45含碳的萬分值0.45% C舉例： 08、 60、 203、碳素工具鋼( 手用工具或低速刀具：錘、鋸條、剪刀、銼刀等)舉例：T8A碳 素含 碳高工 具的 千級(jí)鋼分 值優(yōu)0.8%質(zhì)C鋼舉例： T8 T124 鑄鋼 （鑄造用鋼含碳 0.06%）舉例：ZG200 400鑄鋼屈服強(qiáng)度（ 200MPa ）抗拉強(qiáng)度（ 400MPa ） 4 鑄鐵工業(yè)用鑄鐵的成分范圍：C2.5% 4.0%Si 1.0% 3.5%Mn 0.5% 1

8、.5%P0.2%S0.15%余下為 Fe工業(yè)用鑄鐵的組織：FF P 各種形態(tài)的石墨P一、灰鑄鐵石墨形態(tài)：片狀特點(diǎn)：力學(xué)性能差，消震性好，耐磨性好，切削加工性好，鑄造性能好，價(jià)格便宜。舉例：HT 100灰鑄鐵最低抗拉強(qiáng)度（MPa）牌號(hào)用途HT100低壓零件：如軸承蓋、手輪、支架等。HT200機(jī)床床身、低壓氣缸、低速軸瓦等。HT350 孕育鑄鐵氣缸、飛輪、齒輪等重要零件。6二、球墨鑄鐵石墨形態(tài)：球狀特點(diǎn)：基體利用率高達(dá) 70 90，抗拉強(qiáng)度、塑性、韌性高。可代替鋼在靜載荷或沖擊不大的條件下工作的凸輪、曲軸等。牌號(hào)QT400 18球 墨最 低最 小鑄鐵抗 拉延 伸強(qiáng) 度率MPa牌號(hào)用途QT400 1

9、8泵、閥體、受壓容器、受沖擊零件等。QT500 17機(jī)器底座、齒輪、支架等。QT800 2曲軸、凸輪、齒輪等高強(qiáng)度零件。三、可鍛鑄鐵石墨形態(tài)：團(tuán)絮狀特點(diǎn)： 力學(xué)性能比灰鑄鐵好。適宜作薄壁、 形狀復(fù)雜的小型鑄件，工藝復(fù)雜， 不能鍛造。牌號(hào)KTH40018可 鍛 基體組織最 低最 小鑄鐵 H： F 體抗 拉延 伸Z： P 體強(qiáng) 度率B： F+P 體 MPa牌號(hào)用途KTH300 6管道的三通、彎頭、接頭等。KTH370 12農(nóng)機(jī)的犁刀、犁柱，汽車、拖拉機(jī)前后輪殼等。KTZ650 2曲軸、凸輪軸、連桿等零件。第三章鋼的熱處理 3 1 概述將固態(tài)金屬或合金采用適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的

10、組織結(jié)構(gòu)與性能的工藝。碳鋼熱處理方法示意圖加熱和冷卻時(shí)鐵碳合金狀態(tài)圖中各臨界點(diǎn)的位置一般機(jī)器零件的加工工藝路線：毛坯加工 ( 鑄造、鍛造、焊接 )預(yù)先熱處理機(jī)械加工最終熱處理( 機(jī)械加工 )7 3 2 鋼的整體熱處理方法一、鋼的退火和正火退火和正火工藝曲線示意圖各種退火和正火的加熱溫度范圍退火：將金屬或合金加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，保持一定時(shí)間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常用的退火有：完全退火、球化退火、去應(yīng)力退火和再結(jié)晶退火。退火目的：細(xì)化晶粒和組織，消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度便于機(jī)械加工（完全退火用于亞共析鋼中的高碳鋼，球化退火用于過共析鋼），為下一道淬火工序作好準(zhǔn)備。網(wǎng)狀及球化金相正火：將金屬或合金加

11、熱到 A 體化臨界溫度 30 50，保溫適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理工藝。正火目的：細(xì)化晶粒，消除內(nèi)應(yīng)力，獲得適當(dāng)?shù)挠捕雀纳魄邢骷庸ば阅埽ǖ吞间摚瑸橄乱坏来慊鸸ば蜃骱脺?zhǔn)備。二、鋼的淬火將鋼件加熱到 Ac 3 或 Ac1 以上某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后較快冷卻，獲得碳在 Fe 中過飽和的固溶體即馬氏體的熱處理工藝。三、鋼的回火將淬硬鋼再加熱到Ac1 線以下的某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。碳鋼的淬火加熱溫度范圍淬火目的：提高鋼件的硬度和耐磨性。淬火介質(zhì)：水、油?；鼗馃崽幚砉に嚽€回火目的：減少或消除內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形或開裂。調(diào)整硬度，獲得所需的機(jī)械性能，穩(wěn)定

12、工件尺寸?；鼗鸱N類：低溫回火低于 250回火保持淬火鋼高硬度、高耐磨性，降低淬火內(nèi)應(yīng)力，消除不穩(wěn)定因素。用于高碳的刃具、量具和冷沖模（T7 T13）。中溫回火350 500回火獲得高的彈性極限和較好的韌性。用于彈簧等彈性零件（55 65 號(hào)鋼）。高溫回火500 650回火獲得綜合力學(xué)性能。用于連桿、齒輪、軸類等重要結(jié)構(gòu)零件。淬火高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。 3 3 的表面熱處理8一、表面淬火1、 感應(yīng)加熱淬火工藝特點(diǎn)：淬硬層深度宜于控制。生產(chǎn)率高，適用于大批量生產(chǎn)。設(shè)備較貴，不宜于加工形狀復(fù)雜、尺寸過大的零件。2、 火焰加熱淬火工藝特點(diǎn)：淬硬層深度不宜控制。成本低廉，操作簡(jiǎn)單，適于單件小

13、批生產(chǎn)大型零件及修配工作。3、 激光表面淬火二、化學(xué)熱處理將工件置于特定的化學(xué)活性介質(zhì)中加熱、保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，使表面和心部具有不同的化學(xué)成分、組織和力學(xué)性能或特殊的物理、化學(xué)性能的熱處理工藝。常用化學(xué)熱處理有：滲碳、滲氮、碳氮共滲（氰化）、滲鉻、滲鋁等。第四章合金鋼 4 1 概述 4 2 合金元素在鋼中的作用1、提高鋼的強(qiáng)度強(qiáng)化鐵素體形成合金碳化物細(xì)化晶粒2、提高鋼的淬透性提高鋼的淬透性淬火臨界速度減小3、滿足材料的特殊性能 4 2 合金鋼分類、編號(hào)方法及應(yīng)用合金鋼結(jié)構(gòu)鋼含碳以 0.01為單位（滾動(dòng)軸承鋼除外）工具鋼和特殊性能鋼含碳以 0.1為單位（ 1% 不標(biāo)）C0.25

14、%低合金結(jié)構(gòu)鋼，合金滲碳鋼0.30.5%C合金調(diào)質(zhì)鋼0.50.7%C合金彈簧鋼0.951.1%C滾動(dòng)軸承鋼C0.8%C工具鋼，量具鋼，冷模具鋼低合金結(jié)構(gòu)鋼合金元素 1% 不標(biāo)）含鉻以 0.1為單位不銹鋼馬氏體不銹鋼制作汽輪機(jī)葉片、閥體等。典型牌號(hào)： 1Cr132Cr13鐵素體不銹鋼制作化工設(shè)備容器、管道。典型牌號(hào)： 1Cr17奧氏體不銹鋼制作耐酸容器設(shè)備，抗磁儀表，耐腐蝕性好。典型牌號(hào)： 0Cr18Ni90Cr18Ni9Ti耐熱鋼高溫耐氧化15CrMo鍋爐材料1Cr13Mo汽輪機(jī)葉片馬氏體不銹鋼制作耐蝕耐磨工具、醫(yī)療工具等。典型牌號(hào)： 3Cr134Cr13熱模具鋼熱鍛模材料典型牌號(hào)： 5CrM

15、oMn工具鋼、量具鋼、冷模具鋼CrWMn冷沖模、拉絲模。9SiCr復(fù)雜低速刀具，絲錐、鉸刀等。W18Cr4W機(jī)械加工切削刀具，車刀、銑刀等。第五章有色金屬 5-1 概述 5 2 銅及銅合金一、純銅純銅10性能特點(diǎn)：良好的 、 性及抗大氣腐 性。塑性好， 度低。牌號(hào)： T1、 T2、 T3、 T4（數(shù)字愈大， 度愈低）用途： 工 體及配制各種 合金二、黃 黃 （以 主要合金元素的 合金）性能特點(diǎn)：良好的抗腐 性和工 性能牌號(hào)： H68、 HSn70 1、ZH62 、 HPb59 2用途： 殼、機(jī)械、 表及 氣零件，散 器等。普通黃 牌號(hào)H 70含 70余下 特殊黃 牌號(hào)H Pb59 1含 59含

16、 1余下 三、青 青 （除 、 主要合金元素的 合金）性能特點(diǎn)：良好的抗腐 性、耐磨性，良好的 度和 性以及工 性能。牌號(hào)： QSn7 0.2、 QBe2、 ZQSn10 1、ZQPb30 W3用途： 簧、 承、 等。牌號(hào)QSn70.2含 7其他元素0.2余下 青 牌號(hào)QBe2含 2余下 青 四、白 白 （以 主要合金元素的 合金）性能特點(diǎn)：良好的抗腐 性、耐磨性和耐 性，良好的塑性及一定的 度， 阻率 高。牌號(hào)： B19、 BMn43 0.5用途：船舶、化工零件， 偶等。 5 3 及 合金一、 性能特點(diǎn)： 、 性好（ 次于 和 ），抗大氣腐 性良好。塑性好， 度低，加工工 性好。牌號(hào)： L1

17、 、 L2、 L3 L6（數(shù)字愈大， 度愈低）用途： 、 、器皿及配制各種 合金二、形 合金類別牌號(hào)代號(hào)性能應(yīng)用舉例防銹鋁合金LF（ LF2） 接性、抗腐 性好油箱、油管、殼體等11硬鋁LY （ LY2 ）硬度和 度高 型材、沖 件、 等超硬鋁LC （ LC4 ） 度最高的 合金 機(jī)大梁等受力構(gòu)件鍛鋁LD （ LD2 ） 造性能和機(jī)械性能良好復(fù) 件三、 造 合金性能特點(diǎn)：良好 造工 性能牌號(hào)： ZL102用途：形狀復(fù) 、受力不大的 機(jī)、 表外殼， 機(jī)氣缸等。第六章 代材料及 展 6 1 概述 6 2 高分子材料一、塑料塑料（合成 脂添加 ）通用塑料（聚乙 、聚 乙 、聚苯乙 、聚丙 、酚 塑料

18、）特點(diǎn)：價(jià)格低、 量大、用途廣。工程塑料（聚甲 、尼 、聚碳酸脂、ABS 、聚 ）特點(diǎn)： 度、 性 好，但工作溫度低，老化 象不可避免。工程上常用作罩殼、 、耐 件。制作方法 塑性塑料 出成形適于 材、 材、管材、板材、薄膜等加工。注射成形適于 、杯狀等不 零件的成形。吹塑成形適于空心小口徑制品。真空成形適于罩、蓋、箱殼等敞口的薄壁制品。 固性塑料 制成形二、合成橡膠橡膠特點(diǎn)及 用：橡膠具有 良的伸 性和 聚能力，良好的耐磨性、隔音性和阻尼性。在工程上作 密封材料、減震材料、 材料和 性材料。 6 3 功能材料一、磁性材料二、形狀 合金三、粉末冶金材料硬 合金： TiC 、 WC 、 VC 等

19、粉末 Co 而成第七章材料 用 7 1 概述 7 2 材料 用原 一、材料的使用性能鋼12含碳量與性能的關(guān)系示意圖鑄鐵：機(jī)械性能與石墨形態(tài)有關(guān)，一般抗拉強(qiáng)度較低，塑性較差。但承壓、耐磨、幾乎不具有缺口敏感性。銅和鋁合金：良好的抗腐蝕性，良好的塑性和一定的強(qiáng)度。鋁合金具有較高的比強(qiáng)度。工程塑料：良好的抗腐蝕性，絕緣性，強(qiáng)度、韌性較好，但工作溫度低，老化現(xiàn)象不可避免。二、材料的工藝性能材料的工藝性能鋼：具有良好的鍛壓性能，特別是低碳鋼還有良好的焊接性能。鋼的鑄造性能較差。合金鋼有較好的熱處理性能。鑄鐵：具有優(yōu)良的鑄造性能和切削加工性能，不能鍛造，可焊性很差。銅和鋁合金：具有良好的工藝性能。工程塑料

20、：具有良好的工藝性能。三、材料的經(jīng)濟(jì)性能我國金屬材料的相對(duì)價(jià)格 7 3 材料選用實(shí)例1、 螺絲刀2、 齒輪耐磨性要求高，沖擊韌性一般的機(jī)床變速齒輪。典型材料： 45、40Cr、42SiMn ；典型熱處理： 調(diào)質(zhì)表面淬火低溫回火齒面硬度要求不高的軟齒面，機(jī)床中低速、低載荷下工作的齒輪。典型材料： 45、 40Cr、 35SiMn ；典型熱處理：調(diào)質(zhì)或正火高速重載齒輪（汽車變速箱齒輪）。典型材料： 20CrMnTi 、 20CrMnMo ；典型熱處理：滲碳淬火低溫回火受力不大的儀表齒輪。典型材料：工程塑料、尼龍、銅合金3、支架4、電風(fēng)扇葉片5、彈簧13第二篇成型工藝基礎(chǔ)第九章金屬液態(tài)成型 9 1

21、概述鑄造是指熔煉金屬、制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀和性能鑄件的成形方法。根據(jù)鑄型材料的不同分為砂型鑄造和特種鑄造。鑄造生產(chǎn)的特點(diǎn)：鑄件幾何形狀復(fù)雜鑄造生產(chǎn)適應(yīng)性廣鑄造生產(chǎn)成本低鑄件大小不限鑄件機(jī)械性能較差 9 2 鑄造工藝基礎(chǔ) 9 3 砂型鑄造一、砂型鑄造過程鑄件的砂型鑄造過程制造模樣和芯盒制造型砂和芯砂造型造芯合箱融化金屬澆注落砂基本造型方法：整模造型分模造型挖砂造型和假箱造型活塊造型三箱造型刮板造型二、影響砂型鑄造件質(zhì)量的因素型砂和芯砂合金的鑄造性能型砂和芯砂質(zhì)量與鑄件質(zhì)量的關(guān)系合金鑄造性能與鑄件質(zhì)量的關(guān)系合金鑄造性能與鑄件壁的關(guān)系1、型砂和芯砂質(zhì)量與鑄件質(zhì)量的關(guān)系：

22、強(qiáng)度砂眼透氣性氣孔耐火性粘砂退讓性內(nèi)應(yīng)力、裂紋2、鑄造性能合金在鑄造生產(chǎn)中所表現(xiàn)出來的工藝性能。3、合金鑄造性能與鑄件質(zhì)量的關(guān)系14流動(dòng)性冷隔、澆不足；鐵碳合金流動(dòng)性與含碳量關(guān)系收縮縮孔、縮松4、合金鑄造性能與鑄件壁的關(guān)系壁厚大于最小壁厚壁厚均勻壁的連接 9 4 特種鑄造特種鑄造方法：金屬型鑄造壓力鑄造低壓鑄造離心鑄造熔模鑄造 9 5各種鑄造方法的經(jīng)濟(jì)性比較比較項(xiàng)目砂型鑄造金屬型鑄造壓力鑄造熔模鑄造離心鑄造小批量適應(yīng)性最好良好不好良好不好大批量適應(yīng)性良好良好最好良好良好模樣鑄型成本最低中等最高較高中等機(jī)械加工余量最大較大最小較小內(nèi)孔大金屬利用率較差較好較差較差較好切削加工費(fèi)用中等較小最小較小中

23、等設(shè)備費(fèi)用較高較低較高較高中等鋁活塞、 水暖喇 叭 、 電刀 具 、 葉各種鐵管、應(yīng)用舉例各種鑄件器材、一般有色器、儀表、照片、自行車零套筒、輥、滑金屬鑄件相機(jī)零件件、機(jī)床零件動(dòng)軸承等第十章鍛壓成型鍛壓是利用金屬的塑性，在外力作用下使金屬改變形狀、尺寸和性能，獲得鍛壓件的方法。它包括鍛造和沖壓工藝。 10 1 概述 10 2 金屬的塑性變形及可鍛性鍛壓性能冷塑性變形對(duì)金屬性能的影響加工硬化變形金屬在加熱時(shí)的性能變化再結(jié)晶熱塑性變形對(duì)金屬性能的影響鍛壓生產(chǎn)特點(diǎn)1、鍛壓性能：金屬鍛壓加工難易程度的工藝性能稱為鍛壓性能。它的優(yōu)劣以金屬的塑性和變形抗力來綜合評(píng)定。152、熱塑性變形對(duì)金屬性能的影響提高

24、材料的致密性和力學(xué)性能形成纖維組織3、鍛壓生產(chǎn)特點(diǎn)鍛壓件機(jī)械性能好。鍛壓件要求原材料有較好的塑性。鍛件適于作受沖擊、重載的重要零件，形狀不能太復(fù)雜。沖壓件是以板料為原材料的零件。 10 3 鍛造一、自由鍛造自由鍛是使金屬坯料在上下砧之間受到?jīng)_擊或壓力而產(chǎn)生變形，以制造鍛件的方法?；竟ば颍虹叴帧伍L、沖孔等。設(shè)備：空氣錘、蒸汽錘、水壓機(jī)等。工藝特點(diǎn)：鍛件的形狀和尺寸主要靠鍛工的操作技能來保證，鍛件精度差、形狀簡(jiǎn)單，生產(chǎn)率低。但工具簡(jiǎn)單，適應(yīng)性強(qiáng)。應(yīng)用：?jiǎn)渭托∨可a(chǎn)的鍛件，也是大型鍛件的唯一生產(chǎn)方法。二、模鍛模鍛是使金屬坯料在鍛模模鏜內(nèi)受壓變形而獲得鍛件的方法。按所用設(shè)備不同，有錘上模鍛、

25、摩擦壓力機(jī)模鍛、曲柄壓力機(jī)模鍛和平鍛機(jī)模鍛等。錘上模鍛設(shè)備：蒸汽空氣模鍛錘鍛模結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)：鍛件尺寸精確，加工余量小，切削加工省時(shí)，生產(chǎn)率高?？梢藻懗鐾庑屋^為復(fù)雜的鍛件。應(yīng)用：適于在大批大量生產(chǎn)中制造重量在 150Kg 以下的鍛件， 特別對(duì)形狀復(fù)雜的鍛件具有較好的經(jīng)濟(jì)性。 10 4 板料沖壓板料沖壓是利用沖模使板料產(chǎn)生分離或變形的加工方法，通常是在冷態(tài)下進(jìn)行的，所以又叫冷沖壓。設(shè)備：剪床沖床基本工序：分離工序變形工序工藝特點(diǎn)：可以沖壓出形狀復(fù)雜、重量輕、互換性好、強(qiáng)度和剛度較高的零件。工藝過程簡(jiǎn)單、便于機(jī)械化和自動(dòng)化，生產(chǎn)率很高。應(yīng)用：大批量生產(chǎn)汽車、飛機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、鐘表、電器、儀表等零件以及

26、家庭用具。一、分離工序16熔化焊壓力焊釬焊剪切落料和沖孔二、變形工序拉深彎曲翻邊壓筋收口脹型1、拉深系數(shù)md， m 0.50.8 。 m 愈小，變形程度愈大。Dd：拉深后直徑D ：拉深前直徑第十一章焊接 11 1 概述通過加熱或加壓，或兩者并用，并且用或不用填充材料，使焊件達(dá)到原子結(jié)合的一種加工方法稱為焊接。焊接方法分類焊接特點(diǎn)及應(yīng)用：與鉚接、螺紋等連接方法比較，具有氣密性好、生產(chǎn)率高、省材等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于船舶、橋梁、壓力容器、導(dǎo)線連接加工。一、熔化焊熔化焊是把兩被焊金屬的接頭處加熱至熔化狀態(tài)，冷卻凝固后實(shí)現(xiàn)焊接的方法。如：電弧焊、氣焊、等離子弧焊、電子束焊、激光焊等。二、壓力焊壓力焊是對(duì)兩被

27、焊金屬的接頭處加壓并加熱，或加壓不加熱，并最終在壓力下，使彼此焊接起來的方法。如：電阻焊、超聲波焊、摩擦焊、爆炸焊等。三、釬焊釬焊采用比焊接材料（母材）熔點(diǎn)低的金屬作釬料，將焊件和釬料加熱到高于釬料熔點(diǎn)、低于母材熔點(diǎn)的溫度， 利用液態(tài)釬料潤濕母材， 填充接頭間隙并與母材相互擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)連接。 11 2 焊接過程與金屬的可焊性金屬材料的焊接性是指在一定焊接工藝條件下，獲得焊接接頭的難易程度。 11 3 熔化焊一、手工電弧焊17用手工操作焊條進(jìn)行焊接的電弧焊方法稱為手工電弧焊。1、各種位置焊2、焊條3、工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便、靈活。適用于厚度2mm 以上金屬材料的焊接。二、埋弧自動(dòng)焊埋弧自

28、動(dòng)焊是電弧在焊劑層下燃燒，利用機(jī)械自動(dòng)控制焊絲送進(jìn)和電弧移動(dòng)的焊接方法。工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：焊接質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，工人勞動(dòng)條件得到改善。適于平焊位置長的直線焊縫和較大直徑的環(huán)形焊縫。三、氣焊氣焊是利用氣體火焰作為熱源來熔化母材和填充金屬的一種焊接方法。工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：與電弧焊相比，熱源溫度較低，熱量分散，生產(chǎn)率低。但設(shè)備簡(jiǎn)單、廉價(jià)、操作方便。主要用于厚度為 0.5 2mm 的薄鋼板、黃銅、鋁合金等的焊接。四、氬弧焊氬弧焊是以氬氣作為電弧介質(zhì)并保護(hù)電弧和焊接區(qū)的電弧焊。工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：氬氣保護(hù)電極和熔池金屬不被氧化，焊縫質(zhì)量好，能進(jìn)行各種空間位置的焊接。但氬氣價(jià)格昂貴，焊接成本高。通常用于易氧化的不

29、銹鋼，鋁、銅、鎂、鈦及其合金的焊接。 11 4 壓力焊一、電阻焊電阻焊是利用強(qiáng)大的電流流過焊件及其接觸部分時(shí)所產(chǎn)生的電阻熱，來加熱焊件并在壓力下實(shí)現(xiàn)連接的一種焊接方法。電阻焊工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：生產(chǎn)率高，焊接變形小，不需另加焊接材料，操作簡(jiǎn)便，宜于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。點(diǎn)焊廣泛用于汽車、車廂等薄壁結(jié)構(gòu)，對(duì)焊主要用于刀具、管子、鏈條、鋼軌等的焊接。分類：點(diǎn)焊、對(duì)焊和縫焊二、摩擦焊 11 5 釬焊軟釬焊：釬料熔點(diǎn) 450 的釬焊。工藝特點(diǎn)及應(yīng)用釬焊工藝特點(diǎn)及應(yīng)用：工件加熱溫度低，變形小。能焊接性能差異很大的異種金屬，對(duì)工件厚度也沒有嚴(yán)格控制。生產(chǎn)率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少。但釬焊接頭強(qiáng)度較低，焊前清整要求嚴(yán)格，而且

30、釬料價(jià)格較貴。18主要用于制造精密儀表、電氣零部件、異種金屬構(gòu)件以及某些復(fù)雜薄板結(jié)構(gòu)。第十二章毛坯成形方式的選擇 12 1 概述毛坯選用原則：1、 毛坯的使用性能2、 毛坯的工藝性能3、 毛坯加工的經(jīng)濟(jì)性能一、毛坯的使用性能鑄件機(jī)械性能較差，鑄鐵件承壓、減震、耐磨性好。鍛壓件機(jī)械性能好，受沖擊、重載的重要零件均應(yīng)采用鍛件。焊接可進(jìn)行同種或異種金屬的連接，氣密性好。二、毛坯的工藝性能鑄造生產(chǎn)可鑄造幾何形狀復(fù)雜的空心鑄件，要求鑄造材料有良好的流動(dòng)性。鍛件形狀不能太復(fù)雜，鍛壓件要求原材料有較好的塑性和較低的變形抗力。沖壓件是以板料為原材料的零件。焊接件要求材料可焊性好。三、毛坯加工的經(jīng)濟(jì)性能鑄件大小

31、不限，適應(yīng)性廣。特別是砂型鑄造，鑄造生產(chǎn)成本低。自由鍛生產(chǎn)率較低，加工精度較低。模鍛生產(chǎn)有較高的生產(chǎn)率，模鍛件精度較高，在大批量生產(chǎn)中有很好的經(jīng)濟(jì)性。焊接與鉚接、螺紋等連接方法比較，具有生產(chǎn)率高、省材等優(yōu)點(diǎn)。各種焊接特點(diǎn)各異，廣泛用于船舶、橋梁、壓力容器、導(dǎo)線連接加工。鑄造生產(chǎn)成本比較：比較項(xiàng)目砂型鑄造金屬型鑄造壓力鑄造熔模鑄造離心鑄造小批量適應(yīng)性最好良好不好良好不好大批量適應(yīng)性良好良好最好良好良好模樣鑄型成本最低中等最高較高中等機(jī)械加工余量最大較大最小較小內(nèi)孔大金屬利用率較差較好較差較差較好切削加工費(fèi)用中等較小最小較小中等設(shè)備費(fèi)用較高較低較高較高中等鋁活塞、 水暖喇 叭 、 電刀 具 、 葉

32、各種鐵管、應(yīng)用舉例各種鑄件器材、一般有色器、儀表、照片、自行車零套筒、輥、滑金屬鑄件相機(jī)零件件、機(jī)床零件動(dòng)軸承等 12 2 毛坯的分類及成型特點(diǎn) 12 3 毛坯的選擇19齒輪支架葫蘆吊鉤電風(fēng)扇葉片硬質(zhì)合金車刀防盜門20第三篇機(jī)械加工基 第十三章切削加工基 13 1 概述切削加工是利用刀具從毛坯或工件上切除多余材料，以 得合格零件的加工 程。各種切削加工方法加工 量的概念加工精度表面 量一、加工精度指零件在加工之后，其尺寸、形狀、位置等參數(shù)的 數(shù) 與它的理想數(shù) 相符合的程度。尺寸精度尺寸公差公差 代號(hào)配合公差與配合的 注形狀和位置精度1、尺寸公差尺寸精度用 準(zhǔn)公差等 來確定，分 20 。用 IT

33、 表示，從 IT01 、 IT0 、 IT1 IT18 ，數(shù)字愈大表示公差等 愈低。尺寸公差 ：基本尺寸極限尺寸極限偏差尺寸公差零 基本偏差2. 公差 代號(hào) :孔、 公差 代號(hào)用基本偏差代號(hào)與 準(zhǔn)公差等 代號(hào) 成。如：孔公差 代號(hào)H8、 F8、 K7 等 公差 代號(hào)h7、 f7、 p6 等3、配合配合是基本尺寸相同的，相互 合的孔和 公差 之 的關(guān)系。有 隙配合、 盈配合和 渡配合三 。0基0基基準(zhǔn)孔本本基準(zhǔn) 尺尺寸寸214、形狀和位置精度二、表面質(zhì)量在機(jī)械加工中，由于切削刀痕、表面撕裂、振動(dòng)和摩擦等原因在被加工表面上所產(chǎn)生的一種微觀幾何形狀誤差，以表面粗糙度表示。主要評(píng)定參數(shù)有：輪廓算術(shù)平均

34、偏差Ra，微觀不平度十點(diǎn)高度Rz 等。nRa= 1nyimn：取樣長度內(nèi)所測(cè)點(diǎn)的數(shù)目i 1 13 2 切削加工基本知識(shí)一、切削運(yùn)動(dòng)和切削用量1、切削運(yùn)動(dòng)：主運(yùn)動(dòng)切下切屑所需的基本運(yùn)動(dòng)，只有一個(gè)。 通常主運(yùn)動(dòng)的速度比進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度快，消耗功率也較多。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)使切削層不斷投入到切削運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)動(dòng)，可以有一個(gè)或幾個(gè)。2、切削用量：切削速度進(jìn)給量背吃刀量3、切削運(yùn)動(dòng)方式：車削刨削銑削鉆削磨削切削速度切削速度 V ：主運(yùn)動(dòng)的線速度。Dn主運(yùn)動(dòng)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)V=（ m/s）601000D：工件待加工表面或刀具的最大直徑（mm）n：每分鐘主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速（r/min ）主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)V2Lnr（ m/s）10

35、00 60L ：往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程長度（mm）n r ：主運(yùn)動(dòng)每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)的次數(shù)（str/min ）進(jìn)給量進(jìn)給量 f：主運(yùn)動(dòng)一個(gè)循環(huán)或單位時(shí)間內(nèi)刀具與工件之間沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移。單位：mm/r 、mm/min、mm/s mm/str 等。22背吃刀量背吃刀量 a p ：又稱吃刀深度，為已加工表面與待加工表面的垂直距離。單位：mm。二、切削刀具的基本知識(shí)刀具材料必須具備的性能：高硬度、足夠的強(qiáng)度和硬度、高耐磨性、高熱硬性、良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性。車刀幾何形狀。常用刀具材料的主要性能和用途種類常用牌號(hào)硬度抗彎強(qiáng)度HRA(GPa)優(yōu)質(zhì)碳素T8A 612.16工具鋼T13A64合 金9SiGr612.3

36、5工具鋼CrWMn64W18Cr4V831.96高速鋼W6Mo5Cr4V2864.41YG8,YG3891.08硬質(zhì)合金YT5,YT30932.16三、金屬切削過程切屑形成過程塑性材料切屑類型脆性材料切屑類型四、切削力五、切削熱六、金屬切削機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第十四章切削加工工藝 14-1 車削加工車削加工車床的組成車床的傳動(dòng)系統(tǒng)車床常用附件車床的加工范圍其他車床車削加工特點(diǎn)熱硬性工藝性能用途200可 冷 熱加 工 成用 于 手 動(dòng) 工形，刃磨性好具，如銼刀、鋸條250可 冷 熱加 工 成用 于 低 速 成300形，刃磨性好，形刀具，如絲熱處理變形小錐、鉸刀550可 冷 熱加 工 成用 于 中 速

37、及600形，刃磨性好，形 狀 復(fù) 雜 刀熱處理變形小具，如鉆頭800粉末冶金成形，用 于 高 速 切1000多鑲片使用， 性削刀具，如車較脆刀、銑刀1、 車床常用附件23三爪裝夾四爪裝夾頂尖裝夾花盤裝夾2、 車削加工特點(diǎn)易保證軸、盤、套等類工件的各表面位置精度適用于有色金屬零件的精加工經(jīng)濟(jì)精度IT11 IT7 ，最高達(dá)IT6 。表面粗糙度Ra 值為 12.50.8m 。 14-2 銑、刨、拉、鉆、鏜、磨加工銑削加工刨削加工拉削加工鉆削加工鏜削加工磨削加工一、銑削加工立銑加工臥銑加工銑削的加工范圍數(shù)控銑床加工銑削加工特點(diǎn)銑削加工特點(diǎn)：銑刀是多齒刀具， 銑削時(shí)有幾個(gè)刀齒同時(shí)進(jìn)行切削， 生產(chǎn)率較高。

38、 在大批量生產(chǎn)中，除狹長平面外，銑削是各種平面的主要加工方法。銑削加工經(jīng)濟(jì)精度IT9 IT8 ，最高達(dá) IT6 。表面粗糙度Ra 值為 6.31.6m ，也可達(dá) Ra0.8 m 。二、刨削加工牛頭刨加工插床加工刨削的加工范圍刨削加工特點(diǎn)刨削加工特點(diǎn)：刨削是單刃刀具，刨削回程時(shí)不進(jìn)行切削，刨刀切入時(shí)有較大的沖擊力和換向時(shí)產(chǎn)生的慣性力，限制了切削速度的提高，但在狹長平面的加工中生產(chǎn)率高于銑削。刨削設(shè)備簡(jiǎn)單、通用，常適用于單件、小批生產(chǎn)及修配加工。在不通孔的鍵槽加工中，插削是唯一的加工方法。刨削加工經(jīng)濟(jì)精度 IT9 IT8 ，最高達(dá) IT6。表面粗糙度 Ra 值為 6.31.6 m ，也可達(dá) Ra0.8 m 。24三、拉削加工拉削加工拉刀拉削加工的范圍拉削加工特點(diǎn)拉削加工特點(diǎn)：拉床只有一個(gè)主運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作平穩(wěn)，操作方便?？杉庸じ鞣N截面的通孔，也可以加工平面和溝槽，生產(chǎn)率極高。但刀具制作復(fù)雜，成本較高，適于大批量生產(chǎn)。四、鉆削加工臺(tái)鉆加工立式鉆床加工搖臂鉆床加工麻花鉆結(jié)構(gòu)鉆床主要工作：