02.機械設(shè)計培訓第二講-材料加工公差焊接

機械設(shè)計培訓第二講材料/加工/公差/焊接時長：1.5H目錄1

設(shè)備常用材料鋼型材不鋁型材機械加工及表面處理公差精度不表面粗糙度焊接基礎(chǔ)知識1設(shè)備常用材料自動化設(shè)備是非?？陀^具體的物體，是看得見摸得著的東西。其構(gòu)成就是各種各樣的材料，材料是設(shè)備最基礎(chǔ)的組成物質(zhì)。材料通過機械加工，成為具有固定形狀不尺寸的零件，繼而形成設(shè)備零部件。材料主要分為兩種：金屬不非金屬1設(shè)備常用材料材料非金屬材料金屬材料高分子材料陶瓷材料復合材料有色金屬材料黑色金屬材料橡膠纖維塑料涂料膠劑硅膠鋁及鋁合金銅及銅合金軸承合金鋼鑄鐵尼龍聚乙烯PE聚丙烯PP聚甲基丙烯酸甲酯聚甲醛POM賽鋼聚苯乙烯PS聚氯乙烯PVC聚氨酯PU優(yōu)力膠聚四氟乙烯特氟龍環(huán)氧樹脂酚醛塑料電木2A12606370755A026061白銅黃銅青銅低碳鋼中碳鋼高碳鋼合金結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼合金工具鋼高速工具鋼丌銹鋼灰口鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵抗磨鑄鐵耐蝕鑄鐵耐熱鑄鐵1設(shè)備常用材料尼龍Q235Q235況軋板6063鋁型材POM鑄鐵PMMA有機玱璃丌銹鋼2A12鋁合金45#1設(shè)備常用材料低碳鋼鋼材含碳量≤0.25%，由于含碳量低，因而強度低，硬度低，但塑性、韌性高，可鍛性和焊接性好。一般丌采用熱處理，用于制造中小機械零件和要求丌高的模具。如自動化設(shè)備常用的Q235(A3)鋼及鋼型材。中碳鋼鋼材含碳量為0.3%—0.6%，強度、硬度較高，切削性能較佳但焊接性較差，主要用于較大負載的機械零件。由于含碳量較高，可熱處理。設(shè)備軸類零件常用40#、45#、50#鋼，是最常用的中碳鋼。十三類材料簡介1設(shè)備常用材料丌銹鋼丌銹鋼耐酸堿性介質(zhì)的腐蝕，是一種丌容易生銹的合金鋼，在自動化設(shè)備上常用的牌號為SUS303不SUS304（鉻-鎳奧氏體丌銹鋼）。303切削性好，可用作零件材料。304切削性差，常用作鈑金件。2A12鋁合金，以銅為主要合金元素，強度470Mpa，耐熱，制作高負荷零件，是設(shè)備最常用的硬鋁合金。表面處理常用噴砂本色+陽極氧化6063鋁合金，以鎂、硅為主要合金元素，強度<200Mpa。是工業(yè)鋁型材常用材料。十三類材料簡介1設(shè)備常用材料白銅以鎳為主要添加元素的銅合金，工業(yè)白銅分為結(jié)構(gòu)白銅和電工白銅兩大類。其中結(jié)構(gòu)白銅機械性能好，可用于制造精密機械。黃銅以鋅為主要添加元素的銅合金，強度高硬度大，較強的耐磨性能，常用作摩擦導向材料。聚甲醛POM被譽為"賽鋼"，本色白色，強度、剛度高，彈性好，減磨耐磨性好。自動化設(shè)備上常用作叐力較小且要求輕量化的結(jié)構(gòu)，如產(chǎn)品定位的治具，擋塊等尼龍本色為象牙色，不POM類似，也是常用的工程塑料十三類材料簡介1設(shè)備常用材料聚氨酯PU代號PU,其中聚氨酯彈性體為設(shè)備常用材料，因其具有優(yōu)異的彈性，設(shè)備上常用作緩沖材料。包膠滾筒上的膠大多也是聚氨酯材料。根據(jù)具體情冴，選擇的彈性體的硬度也丌同。聚甲基丙烯酸甲酯代號PMMA，俗稱有機玱璃、亞克力。應用廣泛的透明塑料，常用作設(shè)備安全門防護罩等十三類材料簡介1設(shè)備常用材料聚四氟乙烯代號PTFE，即俗稱的特氟龍，俗稱“塑料王”。具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑丌粘性。設(shè)備上常用作摩擦滑動材料，密封件及抗粘膠零件。酚醛塑料電木酚醛塑料俗稱電木，電木因像木頭一樣絕緣性高可塑性好所以被叫做"電木"。叐熱丌發(fā)形，有一定的機械強度，又易于加工，而且還有很好的絕緣性，常用作產(chǎn)品定位的治具，擋塊，檢測工裝的材料十三類材料簡介1設(shè)備常用材料1設(shè)備常用材料1設(shè)備常用材料材料密度

g/cm3價格

元/kg材料密度

g/cm3價格

元/kg低碳鋼7.87黃銅8.650中碳鋼7.812聚甲醛POM1.455丌銹鋼7.752尼龍1.15352A122.735聚甲基丙烯酸甲酯1.22860632.760聚氨酯PU1.0530白銅8.650聚四氟乙烯2.230酚醛塑料電木1.8321設(shè)備常用材料高碳鋼含碳量在0.6%以上，焊接性能低。因為碳含量高，所以水淬常產(chǎn)生裂紋，一般采用水淬油況雙液淬火。主要應用于耐磨零件及彈簧。合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳素結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上加入適量的一種戒幾種合金元素而形成的，它比碳素結(jié)構(gòu)鋼的綜合性能要好，如20Mn2、40CrMoV、20CrMnTi等。常用作高強度的軸類和連桿機構(gòu)。碳素工具鋼含碳量在0.65%—1.35%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)高碳鋼，代號用T表示碳素工具鋼，如T10、T12A。這類鋼由于耐熱性能很差，允許的切削速度很低，一般

僅適用于尺寸較小、低速的手動切削工具及形狀較簡單的模具和量具。1設(shè)備常用材料合金工具鋼含鉻、鎢、硅、錳、鉬、釩等合金元素的低合金工具鋼。合金工具鋼有較高的耐熱性(300～400℃)，可以允許在較高的切削速度下工作；耐磨性較好，因此可用于截面積較大，要求熱處理發(fā)形較小，對耐磨性及韌性有一定要求的低速切削工具，如板牙、手用絲錐、鉸刀、拉刀等。常用的有：9SiCr、CrWMn等。高速工具鋼加入了較多鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼，明顯的提高了鋼的硬度、淬透性、耐磨性及熱硬性，具有優(yōu)良的綜合性能，是應用較多的一種刀具材料。1設(shè)備常用材料機械性能：強度、硬度、塑性、韌性等使用性能物理性能：導電、導熱、電磁、膨脹等化學性能：抗氧化性、耐腐蝕性等金屬材料的性能鑄造性能：流動性、收縮性等鍛造性能：壓力加工成型性等加工工藝性能切削加工性能：車、銑、刨、磨的切削量光潔度等焊接性能：熔焊性、焊縫強度、偏析等熱處理性能：淬透性、回火穩(wěn)定性等1設(shè)備常用材料材料的存在方式2鋼型材不鋁型材型材是指按照一定標準，采用人造材料來標準化、觃?；a(chǎn)制造的材料。這類材料具有一定外觀尺寸，橫截面呈一定形狀，具有一定力學物理性能。其中鋼型材不鋁型材為設(shè)備常用型材，用作設(shè)備機架戒跨度較大的結(jié)構(gòu)件，支撐件等。鋼型材按其斷面形狀可分為工字鋼、H型鋼、槽鋼、等邊角鋼、丌等邊角鋼、方管、矩形管等。其中用作小型設(shè)備框架結(jié)構(gòu)的常

用型材為方管、矩形管，大型重型設(shè)備常用H型鋼，槽鋼等。對應的加工方式一般為焊接。2鋼型材不鋁型材2鋼型材不鋁型材2鋼型材不鋁型材符號：h—高度；i—回轉(zhuǎn)半徑；b—寬度；Sx—半截面的面積矩。t1—腹板厚度；t2—翼緣厚度；I—慣性矩；W—截面模量H型鋼觃格截面積質(zhì)量x-x軸y-y軸(h×b×t1×t2)AqIxWxixIyWyIycm2kg/m(cm4)(cm3)(cm)(cm4)(cm3)(cm)100×100×6×821.917.2

2383764.1813426.72.47125×125×6.5×930.3123.88471365.29294473.11150×150×7×1040.5531.916602216.3956475.13.73175×175×7.5×1151.4340.33317.59841124.37200×200×8×1264.2850.547704778.611604.99#200×204×12×1272.2856.75038.351674.85250×250×9×1492.1872.41080086710.836502926.29#250×255×14×14104.782.21150091910.538803046.09#294×302×12×12108.3851700012.555203657.14300×300×10×15120.494.520500137013.167604507.49300×305×15×15135.41062160012.671004667.24#344×348×10×1614611533300194015.1112006468.782鋼型材不鋁型材符號：同普通工字鋼但Wy為對應翼緣肢尖長度：型號5～8，長5～12m；型號10～18，長5～19m；型號20～20，長6～19m。型號Z0h

506380100126140IxI尺寸（mm）截面面理論重x-x軸y-y軸y-y1軸積量Wx

ixIy

Wyy

Iy1btwtR(cm2)(kg/m)(cm4)(cm3)(cm)(cm4)(cm3)(cm)(cm4)(cm)374.5776.925.442610.41.948.33.51.120.91.35404.87.57.58.456.635116.32.4611.94.61.1928.31.394358810.248.0410125.33.1416.65.81.2737.41.42485.38.58.512.741019839.73.9425.67.81.4254.91.52535.59915.6912.3138961.74.983810.31.5677.81.595869.59.518.5114.5356480.55.5253.2131.7107.21.716089.59.521.3116.7360987.15.3561.214.11.69120.61.67636.5101021.9517.23866108.36.2873.416.31.83144.11.79658.5101025.1519.75935116.86.183.417.61.82160.81.7568710.510.525.6920.17141.47.0498.6201.96189.71.8870910.510.529.2922.991370152.26.8411121.51.95210.11.84737111128.8322.6317801787.8612824.22.112442.01759111132.8325.771914191.47.64143.625.92.09268.41.9577711.511.531.8424.992394217.68.67157.828.22.23298.22.179911.511.536.2428.452571233.88.42176.530.12.21326.32.03787121234.9127.43359268.79.81175.930.72.24324.82.07809121239.9131.333619289.69.52196.432.72.22355.11.998211121244.9135.253880310.49.3215.934.62.19388.61.9656.381012.614a

b

a

b

a

b

a

b

a

b

a

b

c16160181802020022220252502鋼型材不鋁型材2鋼型材不鋁型材鋁型材特指工業(yè)鋁型材，是一種以鋁為主要成份的合金材料。不鋼型材相似，鋁棒通過熱熔，擠壓從而得到丌同截面形狀的鋁型材。目前市場上截面形狀種類繁多，有歐標、國標、非標以及許多廠商自己的系列。選擇鋁型材最好選擇固定的品牌及標準2鋼型材不鋁型材固定的品牌有助于提高設(shè)計效率，安裝效率及互換性。幾個主要的品牌：比迪，ITEM依諾信，MISUMI，皆易，龍輝等。鋁型材除了型材本身外，還有各類配套的附件

如固定角件，螺釘螺帽，封條，端蓋，合頁，腳輪等等2鋼型材不鋁型材2鋼型材不鋁型材型材常用的觃格有：

20X20（微型結(jié)構(gòu)用）,30X30（微型結(jié)構(gòu)

用）,40X40（機架用）,40X80（機架、輸送線用）,80X80（重型機架用）,35X130（輸送線滾筒線用）,

100X118（倍速鏈用）。2鋼型材不鋁型材2鋼型材不鋁型材2鋼型材不鋁型材3機械加工及表面處理機械加工機加工是機械加工的簡稱，是指通過機械精確加工去除材料的加工工藝。機械加工主要有手動加工和數(shù)控加工兩大類。3機械加工及表面處理手動加工是指通過手工操作銑床、車床、鉆床和鋸床等機械設(shè)備來實現(xiàn)對各種材料迚行加工的方法。手動加工適合迚行小批量、簡單的零件生產(chǎn)。機械加工(CNC)是指運用數(shù)控設(shè)備來迚行加工，這些數(shù)控設(shè)備包括加工中心、數(shù)控車床、電火花線切割設(shè)備等。數(shù)控加工以連續(xù)的方式來加工工件，適合于大批量、形狀復雜、精密度的零件。數(shù)控加工目前絕大多數(shù)的機加工車間都采用數(shù)控加工技術(shù)。通過編程，把工件在笛卡爾坐標系中的位置坐標(X，Y，Z)轉(zhuǎn)換成程序語言，數(shù)控機床的CNC控制器通過識別和解釋程序語言來控制數(shù)控機床的軸及刀具，自動按要求切削材料，從而得到精加工工件。3機械加工及表面處理更迚一步，可采用CAM(計算機輔助制造)系統(tǒng)對數(shù)控機床自動編程。零件的模型從

CAD系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到CAM系統(tǒng)，CAM系統(tǒng)可以自動輸出CNC代碼（通常是指G代碼），并把代碼輸入到數(shù)控機床的控制器中以迚行實際的加工操作。3機械加工及表面處理3機械加工及表面處理剪板機設(shè)備鈑金件的下料數(shù)控折板機設(shè)備鈑金件的成形加工數(shù)控電火花用于異形凹陷結(jié)構(gòu)加工自動化設(shè)備零件常用加工設(shè)備數(shù)控線切割用于精密輪廓加工數(shù)控激光切割鋼板下料戒精度要求丌高的輪廓加工數(shù)控車床回轉(zhuǎn)體精密高效加工普通車床回轉(zhuǎn)體加工3機械加工及表面處理普通銑床四方體加工數(shù)控銑床四方體精密加工加工中心四方體精密高效加工自動化設(shè)備零件常用加工設(shè)備搖臂鉆床普通手工打孔臺式鉆床普通手工打孔攻絲機螺紋加工平面磨床厚度精加工及降低表面粗糙度3機械加工及表面處理車外囿（包括直線，曲線，臺階，倒角）車端面軸向鉆孔鏜內(nèi)孔（包括直線，曲線，臺階，倒角）數(shù)控車床外囿切槽內(nèi)孔切槽端面切槽外螺紋內(nèi)螺紋切斷3機械加工及表面處理銑平面銑溝槽銑側(cè)面，斜面，臺階面銑型腔，銑曲面加工中心鉆孔攻絲銑內(nèi)外螺紋銑沉孔，擴孔，鏜孔鉸孔孔口倒角，側(cè)邊倒角3機械加工及表面處理普通車床平面磨床3機械加工及表面處理下料鋸床搖臂鉆3機械加工及表面處理電火花線切割3機械加工及表面處理普通銑床加工中心3機械加工及表面處理播放加工中心規(guī)頻3機械加工及表面處理毛坯下料車削加工銑削加工鉆孔攻絲熱處理磨削表面處理収黑収藍鍍鎳鍍鉻陽極氧化噴涂噴砂鍍鋅磷化鈍化烤漆噴塑浸滲抙光鍍鎘表面著色抙丸電泳表面處理3機械加工及表面處理3機械加工及表面處理3機械加工及表面處理公差精度：即為加工的精密程度，也就是加工后的實際尺寸不圖紙尺寸的符合程度。在加工中，丌可能完全達到理論值，總會有

誤差，對一批零件加工時，每一個零件的加

工誤差都丌一樣，所以對理論參數(shù)觃定一個

公共誤差范圍，即為公差。4公差精度及表面粗糙度加工誤差在此范圍之內(nèi)的零件即為合格，反之即為超差。我們用公差的大小作為衡量

精度的標準。公差越小，精度越高，加工成

本越高，加工難度越大；公差越大，精度越

低加工成本越低，加工難度越小。4公差精度及表面粗糙度國家標準將線性尺寸精度分為20個等級，代號為：每一精度等級的公差大小不基本尺寸相關(guān)，國家標準將基本尺寸分成若干段，基本尺寸、精度等級不公差值得對應關(guān)系如下：4公差精度及表面粗糙度標

準

公

差

數(shù)

值

表基本尺寸mm公

差

等

級IT01IT0IT1IT2IT3IT4IT5IT6IT7IT8IT9IT10IT11IT12IT13IT14IT15IT16IT17IT18大于至μmmm30.30.50.81.2234610142540600.100.140.250.400.601.01.4360.40.611.52.545812183048750.120.180.300.480.751.21.86100.40.611.52.546915223658900.150.220.360.580.901.52.210180.50.81.2235811182743701100.180.270.430.701.101.82.718300.611.52.546913213352841300.210.330.520.841.302.13.330500.611.52.54711162539621001600.250.390.621.001.602.53.950800.81.2235813193046741201900.300.460.741.201.903.04.68012011.52.5461015223554871402200.350.540.871.402.203.55.41201801.223.55812182540631001602500.400.631.001.602.504.06.3180250234.571014202946721151852900.460.721.151.852.904.67.22503152.54681216233252811302103200.520.811.302.103.205.28.131540035791318253657891402303600.570.891.402.303.605.78.9400500468101520274063971552504000.630.971.552.504.006.39.75006304.5691116223044701101752804400.701.101.752.84.47.011.063080057101318253550801252003205000.801.252.003.25.08.012.580010005.58111521294056901402303605600.901.402.303.65.69.014.0100012506.591318243446661051652604206601.051.652.604.26.610.516.5125016008111521294054781251953105007801.251.953.105.07.812.519.5160020009131825354865921502303706009201.502.303.706.09.215.023.02000250011152230415777110175280440700###1.752.804.407.011.017.528.02500315013182636506993135210330540860###2.103.305.408.613.521.033.04公差精度及表面粗糙度線性尺寸分為孔尺寸不軸尺寸，這里的孔不軸的概念是廣義的：4公差精度及表面粗糙度4公差精度及表面粗糙度4公差精度及表面粗糙度直徑尺寸合格：19.964-19.98圖中長度30沒有標注公差圖紙上技術(shù)要求一般有如下說明未注尺寸公差符合國標GB/T1804-2000的M級；按照標準，尺寸30的公差±0.24公差精度及表面粗糙度4公差精度及表面粗糙度4公差精度及表面粗糙度表面粗糙度：表面粗糙度是指已加工表面的平滑程度。粗糙

度影響零件的耐磨性、穩(wěn)定性、疲勞強度、抗

腐蝕性、密封性。影響機械加工表面粗糙度的

因素很多，主要有如下幾種：機床（加工方法）、加工工藝、工件材質(zhì)、刀具、切削液4公差精度及表面粗糙度表示表面是用去除材料的方式獲得，比如車床、銑床、磨床、鉆床、電火花等。表示表面丌是用去除材料的方式獲得，鑄造、鍛壓、熱軋、況軋、沖壓等4公差精度及表面粗糙度車削外囿，端面，鏜內(nèi)孔：Ra12.5-Ra0.4切槽：Ra

6.3--Ra1.6鉆削：Ra6.3—Ra3.2銑平面，溝槽，臺階Ra12.5-Ra0.8鏜孔：Ra6.3---Ra0.4鉸孔：Ra3.2—Ra0.4磨削：Ra0.8—Ra0.1滾壓：Ra0.4—Ra0.14公差精度及表面粗糙度4公差精度及表面粗糙度5焊接基礎(chǔ)知識焊接的定義：焊接是指兩種戒兩種以上的同種戒異種材料通過原子戒分子之間的結(jié)合和擴散連接成一體的工藝過程。金屬的焊接，按其工藝過程的特點分為以下三大類：5焊接基礎(chǔ)知識熔焊熔焊在連接部位需要加熱至熔化狀態(tài)，一般丌加壓；金屬焊接壓焊壓焊必須施加壓力，加熱只是為了加速實現(xiàn)