機械制造基礎(chǔ)總復(fù)習(xí)

機械制造根底總復(fù)習(xí)1使用性能工藝性能純金屬合金工業(yè)用鋼有色金屬鑄鐵結(jié)晶塑性變形熱處理加工工藝化學(xué)成分組織結(jié)構(gòu)性能2一、性能(一)使用性能1、力學(xué)性能(1)剛度：材料抵抗彈性變形的能力。指標(biāo)為彈性模量：E=/(2)強度：材料抵抗變形和破壞的能力。指標(biāo)：抗拉強度b—材料斷裂前承受的最大應(yīng)力。屈服強度s—材料產(chǎn)生微量塑性變形時的應(yīng)力。條件屈服強度0.2—剩余塑變?yōu)?.2%時的應(yīng)力。疲勞強度-1—無數(shù)次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生破壞的最大應(yīng)力。3(3)塑性：材料斷裂前承受最大塑性變形的能力。指標(biāo)為、。(4)硬度：材料抵抗局部塑性變形的能力。指標(biāo)為HB、HRC。(5)沖擊韌性：材料抵抗沖擊破壞的能力。指標(biāo)為αk，材料的使用溫度應(yīng)在冷脆轉(zhuǎn)變溫度以上。(6)斷裂韌性：材料抵抗內(nèi)部裂紋擴展的能力。指標(biāo)為K1C。2、化學(xué)性能(1)耐蝕性：材料在介質(zhì)中抵抗腐蝕的能力。(2)抗氧化性：材料在高溫下抵抗氧化作用的能力。3、耐磨性：材料抵抗磨損的能力。45二、晶體結(jié)構(gòu)㈠純金屬的晶體結(jié)構(gòu)1、理想金屬⑴晶體：原子呈規(guī)那么排列的固體。晶格：表示原子排列規(guī)律的空間格架。晶胞：晶格中代表原子排列規(guī)律的最小幾何單元.6⑵三種常見純金屬的晶體結(jié)構(gòu)Mg、Zn-Fe、Ni、Al-Fe、Cr、W常見金屬31212滑移系底面對角×3<110>×3<111>×2滑移方向六方底面×1{111}×4{110}×6滑移面0.740.740.68致密度12128配位數(shù)642原子個數(shù)原子半徑a、caa晶格常數(shù)密排六方面心立方體心立方7⑶立方晶系的晶面指數(shù)和晶向指數(shù)①晶面指數(shù)：晶面三坐標(biāo)截距值倒數(shù)取整加〔〕②晶向指數(shù)：晶向上任一點坐標(biāo)值取整加[]立方晶系常見的晶面和晶向⑷晶面族與晶向族指數(shù)不同但原子排列完全相同的晶面或晶向。⑸密排面和密排方向——同滑移面與滑移方向在立方晶系中，指數(shù)相同的晶面與晶向相互垂直。82、實際金屬⑴多晶體結(jié)構(gòu)：由多晶粒組成的晶體結(jié)構(gòu)。晶粒：組成金屬的方位不同、外形不規(guī)那么的小晶體.晶界：晶粒之間的交界面。⑵晶體缺陷—晶格不完整的部位①點缺陷空位：晶格中的空結(jié)點。間隙原子：擠進(jìn)晶格間隙中的原子。置換原子：取代原來原子位置的外來原子。9②線缺陷——位錯晶格中一局部晶體相對另一局部晶體沿某一晶面發(fā)生局部滑移,滑移面上滑移區(qū)與未滑移區(qū)的交接線.③面缺陷——晶界和亞晶界亞晶粒：組成晶粒的尺寸很小、位向差也很小的小晶塊。亞晶界：亞晶粒之間的交界面。④晶界的特點：原子排列不規(guī)那么；阻礙位錯運動；熔點低；耐蝕性低；產(chǎn)生內(nèi)吸附；是相變的優(yōu)先形核部位。10金屬的晶粒越細(xì)，晶界總面積越大，位錯障礙越多；需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使得金屬塑性變形的抗力越高。晶粒越細(xì)，單位體積內(nèi)同時參與變形的晶粒數(shù)目越多,變形越均勻，在斷裂前將發(fā)生較大塑性變形。強度和塑性同時增加，在斷裂前消耗的功大，因而韌性也好.細(xì)晶強化：通過細(xì)化晶粒來提高強度、硬度和塑性、韌性的方法。11㈡合金的晶體結(jié)構(gòu)合金：由兩種或兩種以上元素組成的具有金屬特性的物質(zhì)。如碳鋼、合金鋼、鑄鐵、有色合金。相：金屬或合金中凡成分相同、結(jié)構(gòu)相同，并與其他局部有界面分開的均勻組成局部。1、固溶體：與組成元素之一的晶體結(jié)構(gòu)相同的固相.⑴置換固溶體：溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑晶格結(jié)點位置形成的固溶體。多為金屬元素之間形成的固溶體。12⑵間隙固溶體：溶質(zhì)原子處于溶劑晶格間隙所形成的固溶體。為過渡族金屬元素與小原子半徑非金屬元素組成。鐵素體：碳在

-Fe中的固溶體。奧氏體：碳在

-Fe中的固溶體。馬氏體：碳在

-Fe中的過飽和固溶體。固溶強化：隨溶質(zhì)含量增加，固溶體的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。13馬氏體的硬度主要取決于其含碳量，并隨含碳量增加而提高。⑵金屬化合物：與組成元素晶體結(jié)構(gòu)均不相同的固相。①正常價化合物：如Mg2Si②電子化合物：如Cu3Sn③間隙化合物：由過度族元素與C、N、H、B等小原子半徑的非金屬元素組成。分為結(jié)構(gòu)簡單的間隙相和復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。14強碳化物形成元素：Ti、Nb、V如TiC、VC中碳化物形成元素：W、Mo、Cr如Cr23C6弱碳化物形成元素：Mn、Fe如Fe3C⑶性能比較：強度：固溶體純金屬硬度：化合物固溶體純金屬塑性：化合物固溶體純金屬15⑷金屬化合物形態(tài)對性能的影響①基體、晶界網(wǎng)狀：強韌性低②晶內(nèi)片狀：強硬度提高，塑韌性降低③顆粒狀：彌散強化：第二相顆粒越細(xì)，數(shù)量越多，分布越均勻,合金的強度、硬度越高，塑韌性略有下降的現(xiàn)象。⑸固溶體與化合物的區(qū)別：①結(jié)構(gòu)；②性能；③表達(dá)方式16合金元素在鋼中的作用1、強化鐵素體；2、形成化合物——第二相強化3、擴大〔C,Mn,Ni,Co〕或縮小〔Cr,Si,W,Mo〕A相區(qū)4、使S、E點左移5、影響A化6、溶于A(除Co外),使C曲線右移,Vk減小,淬透性提高.7、除Co、Al外，使Ms、Mf點下降。1718三、組織㈠純金屬的組織1、結(jié)晶：金屬由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的過程⑴結(jié)晶的條件——過冷：在理論結(jié)晶溫度以下發(fā)生結(jié)晶的現(xiàn)象。過冷度：理論結(jié)晶溫度與實際結(jié)晶溫度的差。⑵結(jié)晶的根本過程——晶核形成與晶核長大形核——自發(fā)形核與非自發(fā)形核長大——均勻長大與樹枝狀長大19⑶結(jié)晶晶粒度控制方法：①增加過冷度；②變質(zhì)處理；③機械振動、攪拌2、純金屬中的固態(tài)轉(zhuǎn)變同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：物質(zhì)在固態(tài)下晶體結(jié)構(gòu)隨溫度而發(fā)生變化的現(xiàn)象。固態(tài)轉(zhuǎn)變的特點：①形核部位特殊；②過冷傾向大;③伴隨著體積變化。鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變：

-Fe?

-Fe?

-Fe203、再結(jié)晶⑴再結(jié)晶條件：冷塑性變形⑵加熱時的變化：回復(fù)→再結(jié)晶→晶粒長大再結(jié)晶：冷變形組織在加熱時重新徹底改組的過程.再結(jié)晶不是相變過程。⑶再結(jié)晶溫度：發(fā)生再結(jié)晶的最低溫度。純金屬的最低再結(jié)晶溫度T再0.4T熔⑷影響再結(jié)晶晶粒度的因素：①加熱溫度和時間；②預(yù)先變形程度214、塑性變形：金屬塑性變形方式：滑移和孿生⑴滑移的特點：①只能在切應(yīng)力的作用下發(fā)生；②沿密排面和密排方向發(fā)生；③位移量是原子間距整數(shù)倍；④伴隨著轉(zhuǎn)動滑移的機理：通過位錯運動實現(xiàn)。22孿生特點：①孿生使晶格位向發(fā)生改變；②所需切應(yīng)力比滑移大得多，變形速度極快，接近于聲速；③孿生時相鄰原子面的相對位移量小于一個原子間距。⑵冷熱加工：以再結(jié)晶溫度劃分①冷加工組織：晶粒被拉長壓扁、亞結(jié)構(gòu)細(xì)化、織構(gòu)：變形量大時，大局部晶粒的某一位向與外力趨于一致的現(xiàn)象。23加工硬化：隨冷塑性變形量增加，金屬的強度、硬度提高，塑性、韌性下降的現(xiàn)象。冷加工使內(nèi)應(yīng)力增加，耐蝕性下降，提高。②熱加工：形成纖維組織、帶狀組織纖維組織使熱加工金屬產(chǎn)生各向異性，加工零件時應(yīng)考慮使流線方向與拉應(yīng)力方向一致。24㈡合金的組織1、相圖勻晶L共晶L+共析+包晶L+杠桿定律：只適用于兩相區(qū)。枝晶偏析：在一個枝晶范圍內(nèi)或一個晶粒范圍內(nèi)成分不均勻的現(xiàn)象。2、合金中的固態(tài)相變⑴固溶體轉(zhuǎn)變：AF⑵共析轉(zhuǎn)變：AP(F+Fe3C)⑶二次析出：AFe3CⅡ25263、鐵碳合金相圖點：符號、成分、溫度線：液固相線、水平線、固溶線、固溶體轉(zhuǎn)變線相區(qū)標(biāo)注組織組成物標(biāo)注復(fù)相組織組成物：珠光體P(F+Fe3C)萊氏體Ld(A+Fe3C)L’d(P+Fe3C)27典型合金的結(jié)晶過程〔以共析鋼為例〕時間溫度28四、鋼的熱處理㈠熱處理原理1、加熱時的轉(zhuǎn)變奧氏體化步驟：A形核；A晶核長大；剩余滲碳體溶解；A成分均勻化。奧氏體化后的晶粒度：初始晶粒度：奧氏體化剛結(jié)束時的晶粒度。實際晶粒度：給定溫度下奧氏體的晶粒度。本質(zhì)晶粒度：加熱時奧氏體晶粒的長大傾向。29650℃600℃550℃350℃A1MSMf時間PSTB上B下MM+A’A→PA→SA→TA→B上A→B下A→M過冷A過冷A過冷A過冷A過冷A2、冷卻時的轉(zhuǎn)變

(1)等溫轉(zhuǎn)變曲線及產(chǎn)物30(2)用C曲線定性說明連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變產(chǎn)物根據(jù)與C曲線交點位置判斷轉(zhuǎn)變產(chǎn)物P均勻A細(xì)AA1MSMf時間PP(爐冷)(空冷)S(油冷)T+M+A’B下M+A’M+A’(水冷)M回150-250℃T回350-500℃S回500-650℃????PT+S回ST+B下+M+A’3132㈡熱處理工藝工藝目的加熱溫度組織退火1.調(diào)整硬度,便于切削加工。2.細(xì)化晶粒,為最終熱處理作組織準(zhǔn)備。亞共析鋼Ac3+30~50℃共析鋼Ac1+30~50℃過共析鋼Ac1+30~50℃F+PPP球正火1.低中碳鋼同退火。2.過工析鋼：消除網(wǎng)狀二次滲碳體。3.普通件最終熱處理亞共析鋼Ac3+30~50℃共析鋼Ac1+30~50℃過共析鋼Accm+30~50℃<0.6%C,F+S;≧0.6%C，SSS淬火獲得馬氏體組織。亞共析鋼Ac3+30~50℃共析鋼Ac1+30~50℃過共析鋼Ac1+30~50℃≦0.5%C,M>0.5%C,M+A’M+A’M+A’+粒狀Fe3C33熱處理工藝〔續(xù)〕工藝目的加熱溫度組織回火1.消除內(nèi)應(yīng)力，減少變形。2.獲得所需要的性能。低溫回火150~250℃中溫回火350~500℃高溫回火500~650℃(調(diào)質(zhì))亞共析,共析鋼：M回過共析鋼:M回+A’(少)+粒狀Fe3CT回S回表面淬火表面獲得馬氏體組織，并獲得表硬里韌的性能。預(yù)備熱處理：調(diào)質(zhì)或正火適用于中碳鋼0.4~0.5%C表面：M回心部：S回(調(diào)質(zhì))或F+S(正火)滲碳提高表面含碳量，獲得表硬里韌的性能。滲碳溫度:900~950℃淬火溫度：表面Ac1+30~50℃心部Ac3+30~50℃適用于低碳鋼0.1~0.25%C表面：M回+A’(少)+顆粒狀Fe3C心部：M回+FM回34五、工業(yè)用金屬材料鋼種C%典型牌號合金元素作用熱處理使用狀態(tài)下組織性能用途碳素結(jié)構(gòu)鋼<0.4Q195Q235熱軋空冷F+P塑性,焊接性好建筑結(jié)構(gòu)低合金高強度鋼<0.2Q345(16Mn)Mn:強化F,增加P,降低脆轉(zhuǎn)溫度熱軋空冷F+P塑性,焊接性好橋梁,船舶,容器滲碳鋼0.1~0.252020Cr20CrMnTiCr,Mn:提高淬透性,強化F,Ti:細(xì)化晶粒滲碳+淬火+低溫回火表面：M回+A’(少量)+顆粒狀Fe3C心部：M回+F表硬里韌軸、齒輪調(diào)質(zhì)鋼0.3~0.54540Cr40CrNiMoCr,Ni:提高淬透性,強化F,Mo:防止第二類回火脆性調(diào)質(zhì)S回良好綜合力學(xué)性能軸、齒輪彈簧鋼0.6~0.90.45~0.765Mn60Si2MnCr,Mn:提高淬透性,強化F；Si:提高屈強比淬火+中溫回火T回高

s/b高-1彈簧㈠工業(yè)用鋼35工業(yè)用鋼〔續(xù)〕鋼種C%典型牌號合金元素作用熱處理使用狀態(tài)下組織性能用途滾動軸承鋼0.95~1.10GCr15Cr:提高淬透性,耐磨耐蝕性球退+淬火+低溫回火M回+A’(少量)+顆粒狀Fe3C高耐磨高

-1足夠ak滾動軸承耐磨鋼1.0~1.3ZGMn13Mn:形成A組織水韌處理表:M+碳化物心:A高耐磨耐沖擊鏟齒履帶碳素工具鋼0.65~1.35T7~T13球退+淬火+低溫回火M回+A’(少量)+顆粒狀Fe3C高硬度高耐磨沖子、絲錐、銼刀低合金工具鋼0.75~1.59SiCrSi、Cr：提高淬透性球退+淬火+低溫回火M回+A’(少量)+顆粒狀Fe3C高硬度高耐磨低速刃具高速鋼0.7~1.5W18Cr4VCr:提高淬透性；W、V：提高熱硬、耐磨性鍛、退火、淬火+三次回火M回+A’(少量)+顆粒狀碳化物高熱硬高硬度高耐磨高速刃具36工業(yè)用鋼〔續(xù)〕鋼種C%典型牌號合金元素作用熱處理使用狀態(tài)下組織性能用途冷作模具鋼1.4~2.3Cr12Cr12MoVCr:提高淬透性。MoV:提高耐磨性鍛，退，淬火+低溫回火M回+A’(少量)+顆粒狀碳化物高硬度高耐磨冷沖模擠壓模熱鍛模鋼0.5~0.65CrNiMo5CrMnMo合金元素作用同調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)S回抗熱疲勞熱鍛模壓鑄模鋼0.3~0.63Cr2W8V合金元素作用同高速鋼淬火+回火M回+A’(少量)+顆粒狀碳化物抗熱疲勞,耐磨壓鑄模不銹鋼0.03-0.951Cr13,2Cr13Cr:提高耐蝕性；Ni:形成A；Ti:防止晶間腐蝕調(diào)質(zhì)S回高耐蝕性(隨C%增加,耐蝕性下降)汽輪機葉片3Cr13,4Cr13淬火+低溫回火M回醫(yī)療器械0Cr13不能熱處理F硝酸氮肥工業(yè)1Cr18Ni9Ti固溶處理A化工管道耐熱鋼15CrMo,12Cr1MoVCr,Si:提高抗氧化性;Mo:提高T再；V,Ti:彌散強化;Ni:形成A組織正火F+P高熱強性,高抗氧化性鍋爐零件4Cr9Si2,1Cr11MoV調(diào)質(zhì)S回氣閥,葉片1Cr18Ni9Ti固溶A過熱器管37㈡鑄鐵石墨化：鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程。鑄鐵名稱牌號舉例獲得方法組織熱處理用途灰鑄鐵HT250(最低抗拉強度為250MPa)液態(tài)金屬石墨化+孕育處理基體(F、P、F+P)+片狀石墨去應(yīng)力，消除白口，表面淬火機床床身可鍛鑄鐵KTZ450-06(最低抗拉強度為450MPa,最低延伸率為6%)白口+石墨化退火基體(F、P)+團(tuán)絮狀石墨石墨化退火車輪殼，管接頭球墨鑄鐵QT500-7(最低抗拉強度為500MPa,最低延伸率為7%)液態(tài)金屬石墨化+球化處理+孕育處理基體(F、P、F+P)+球狀石墨可進(jìn)行各種熱處理柴油機曲軸38㈢有色金屬及其合金合金牌號舉例牌號含義性能用途鋁合金LF55號防銹鋁合金耐蝕、塑性好冷成型件LY1111號硬鋁合金強硬度高沖壓模鍛件LC44號超硬鋁合金高強受力大結(jié)構(gòu)件LD77號鍛鋁合金可鍛、耐溫鍛件ZL1022號Al-Si鑄造合金耐蝕,鑄造性好汽缸、活塞ZL2011號Al-Cu鑄造合金耐熱,強度較高較高溫高強件ZL3011號Al-Mg鑄造合金耐蝕,高強艦船配件ZL4011號Al-Zn鑄造合金高強,鑄造性好汽車飛機零件銅合金H68含68%Cu(32%Zn)黃銅塑性好冷變形件HPb59-1含59%Cu,1%Pb(40%Zn)黃銅高強船舶及化工零件QAl7含7%Al的鋁青銅高強,耐磨,耐蝕船舶飛機零件鈦合金TC44號+型鈦合金高強,耐蝕,耐熱<400℃航空件巴氏合金ZSnSb11Cu6Sn基軸承合金耐磨,導(dǎo)熱,耐蝕重型動力軸承ZPbSb16Sn16Cu2Pb基軸承合金高溫高強低速低載設(shè)備39六、鑄造將熔煉好的液態(tài)金屬澆注到與零件的形狀和尺寸相適應(yīng)的鑄型型腔中，待其冷卻凝固后，所獲得毛坯或零件的成型方法，稱為鑄造。1、液態(tài)合金的充型〔澆缺乏、冷隔、氣孔、夾渣〕液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀準(zhǔn)確、輪廓清晰的成型件的能力，稱為充型能力。充型能力缺乏時會產(chǎn)生澆缺乏、冷隔、夾砂、氣孔、夾渣等缺陷2、影響充型能力的因素合金的流動性；澆注條件〔澆注溫度，充型壓力〕；鑄型填充條件〔鑄型蓄熱能力，鑄型溫度，鑄型中的氣體〕；鑄件結(jié)構(gòu)。403、鑄造合金的凝固與收縮凝固方式：逐層凝固，糊狀凝固，中間凝固收縮階段：液態(tài)收縮，凝固收縮，固態(tài)收縮4、工藝原那么定向凝固原那么——縮孔，縮松同時凝固原那么——應(yīng)力鑄造內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋內(nèi)應(yīng)力：熱應(yīng)力、機械應(yīng)力變形：粗短細(xì)長裂紋：熱裂、冷裂415、鑄鐵件的生產(chǎn)

(1)鑄鐵性能

優(yōu)點：良好的鑄造性能，如流動性好、收縮小；良好的切削加工性能；高的耐磨性；良好的吸震緩沖性能；低的缺口敏感性能。

缺點：石墨極差的力學(xué)性能；對基體的割裂；石墨片尖端的應(yīng)力集中成為裂紋源。(2)鑄鐵的石墨化一次結(jié)晶決定石墨形態(tài)、分布特征和共晶團(tuán)尺寸、數(shù)目。二次結(jié)晶視石墨化程度決定鑄鐵的三種基體組織。(3)影響石墨化因素化學(xué)成分：強促進(jìn)石墨化元素硅，強阻礙石墨化元素硫；冷卻速度——鑄件壁厚4243鑄造工藝參數(shù)：機械加工余量和鑄孔；鑄造收縮率；拔模斜度；鑄造圓角。定性地繪出圖示零件的鑄造工藝圖先繪出零件圖，再在零件圖上表示出澆注位置、分型面、加工余量、拔模、斜度、型芯輪廓。44七、壓力加工金屬壓力加工定義：金屬壓力加工是指固態(tài)金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形，獲得具有一定形狀、尺寸和力學(xué)性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法，又稱金屬塑性加工。

1、冷變形與熱變形

金屬的再結(jié)晶溫度為0.4T熔，在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行變形稱為熱變形，熱變形后，金屬具有再結(jié)晶組織，而無冷變形強化痕跡。

(1)冷變形強化〔加工硬化〕在冷變形時，隨著變形程度的增加，金屬材料的所有強度指標(biāo)〔彈性極限、比例極限、屈服點和強度極限〕和硬度都有所提高，但塑性和韌性有所下降。45(2)回復(fù)冷變形后的金屬加熱至一定溫度后，因原子的活動能力增強，使原子回復(fù)到平衡位置，晶粒剩余應(yīng)力大大減小。

回復(fù)溫度：T回=(0.25～0.3)T熔

(3)再結(jié)晶當(dāng)溫度升高到該金屬熔點的0.4倍時〔T再=0.4T熔〕，金屬原子獲得更多的熱能，使塑性變形后金屬被拉長了的晶粒重新生核、結(jié)晶，變?yōu)樽冃吻熬Ц窠Y(jié)構(gòu)相同的新等軸晶粒。2、纖維組織變化

纖維組織具有方向性：縱向塑性韌性提高；橫向塑性韌性降低。463、纖維組織的利用原那么：使纖維分布與零件的輪廓相符合而不被切斷；使零件所受的最大拉應(yīng)力與纖維方向一致，最大切應(yīng)力與纖維方向垂直。纖維組織的穩(wěn)定性很高，不能用熱處理方法消除，只有經(jīng)過壓力加工使金屬變形后才能改變其方向和形狀。4、金屬可鍛性

衡量材料在經(jīng)受壓力加工時活的優(yōu)質(zhì)制品難易程度的工藝性能，用金屬的塑性和變形抗力綜合衡量。金屬可鍛性的影響因素

金屬本質(zhì)：化學(xué)成分；金屬組織。

加工條件：變形溫度；變形速度；應(yīng)力狀態(tài)。475、常用的鍛造方法(1)自由鍛鍛前加熱加熱目的：提高塑性，降低抗力，改善可鍛性。鍛造溫度：過低可鍛性差，加工硬化，導(dǎo)致緞裂；過高導(dǎo)致氧化、脫碳、過熱、過燒。自由鍛根本工序：鐓粗、拔長、沖孔。自由鍛件結(jié)構(gòu)設(shè)計：圓錐過渡改成圓柱過渡；加強筋、凸臺鍛不出；相貫線改成截柱體。48(2)模鍛模鍛模膛：預(yù)鍛模膛，終鍛模膛；區(qū)別飛邊槽：倉部，橋部。制坯模膛：拔長，滾壓，彎曲，切斷，成形。模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性：不深，不薄，簡單，少孔。6、板料沖壓沖壓根本工序：別離工序，變形工序。(1)別離工序〔沖裁〕落料，沖孔——間隙計算基準(zhǔn)：落凹沖突。(2)變形工序：彎曲，拉深。49①彎曲使板料或坯料彎成一定角度和形狀的變形工序?？紤]：彎曲半徑限制；彎曲線垂直纖維方向；回彈。②拉深拉深系數(shù)：拉深直徑d與毛坯直徑D的比值。拉深系數(shù)值越小那么變形程度越大，在一次拉深過程中的最小拉深系數(shù)為0.5~0.8，材料塑性好取下限。拉深缺陷：拉穿：防止措施：適宜拉深系數(shù)，適宜的間隙和圓角，潤滑。起鄒：防止措施：壓邊圈。50八、焊接焊接方法分類：熔焊，壓焊，釬焊1、電弧焊熔化焊的本質(zhì)是小熔池熔煉與鑄造，是金屬熔化與結(jié)晶的過程。熔池存在時間短，溫度高；冶金過程進(jìn)行不充分，氧化嚴(yán)重；熱影響區(qū)大。冷卻速度快，結(jié)晶后易生成粗大的柱狀晶。2、焊條(1)焊芯和藥皮的作用51(2)焊條分類根據(jù)藥皮或熔渣種類的不同，電焊條可分為酸性焊條與堿性焊條。酸性焊條工藝性好，而堿性焊條工藝性差。堿性焊條有益元素多，能使焊接接頭力學(xué)性能提高。堿性焊條也稱低氫型焊條，可以提高焊縫金屬的抗裂性。堿性藥皮氧化性強，對銹、油、水的敏感性大，易產(chǎn)生飛濺和CO氣孔。堿性藥皮在高溫下，易生成較多的有毒物質(zhì)〔HF等〕，因而應(yīng)注意通風(fēng)。52534、焊接應(yīng)力與變形焊接變形的根本形式：收縮變形，角變形，彎曲變形，扭曲變形，波浪變形。a)收縮變形b)角變形c)彎曲變形d)扭曲變形e)波浪變形5、防止和減小焊接變形的措施(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計：選擇合理的焊縫形狀和尺寸、減少焊縫的數(shù)量、合理安排焊縫位置。(2)工藝設(shè)計：留余量法、反變形法、剛性固定法、合理地選擇焊接方法、熱平衡法、散熱法等。546、常用的焊接方法(1)手工電弧焊特點及應(yīng)用：操作簡單、靈活，可焊接各種空間位置的焊縫。用于單件小批2mm以上的焊縫。(2)埋弧焊特點：焊接速度快，生產(chǎn)率較高；焊接時采用渣保護(hù)，焊接質(zhì)量好；適應(yīng)性差，只能焊平焊位置。55(3)氬弧焊：是使用氬氣作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊，機械保護(hù)效果好，焊縫金屬純潔，成形美觀，焊縫致密；焊接變形?。恢饕糜谝籽趸挠猩饘俸秃辖痄摰暮附?。(4)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊：CO2氣體保護(hù)焊是利用CO2作為保護(hù)氣體的氣體保護(hù)焊，只適于低碳鋼和低合金鋼的焊接。(5)電渣焊特點：最適合焊接大厚度工件，可一次焊成生產(chǎn)率高；液態(tài)金屬停留時間長，焊縫質(zhì)量好；焊接本錢低。(6)電阻焊：點焊，縫焊，對焊〔電阻對焊，閃光對焊〕釬焊：硬釬焊釬料熔點>450℃>軟釬焊釬料熔點。567、金屬材料的可焊性金屬材料的可焊性，是指被焊金屬在采用一定的焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)型式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，即金屬材料在一定的焊接工藝條件下，表現(xiàn)出“好焊〞“不好焊〞的差異。估算鋼材可焊性的方法為碳當(dāng)量法，碳鋼及低合金結(jié)構(gòu)鋼的碳當(dāng)量經(jīng)驗公式為：57根據(jù)經(jīng)驗：C當(dāng)量<0.4%時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，可焊性良好。在一般的焊接工藝條件下，焊件不會產(chǎn)生裂縫，但對厚大工件或低溫下焊接時應(yīng)考慮預(yù)熱。C當(dāng)量=0.4%~0.6%時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯，可焊性較差。焊前工件需要適當(dāng)預(yù)熱，焊后應(yīng)注意緩冷，要采取一定的焊接工藝措施才能防止裂縫。C當(dāng)量>0.6%時，鋼材塑性較低，淬硬傾向很強，可焊性不好。焊前工件必須預(yù)熱到較高溫度，焊接時要采取減少焊接應(yīng)力和防止開裂的工藝措施，焊后要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，才能保證焊接接頭質(zhì)量。588、鑄鐵的焊補(1)鑄鐵的焊接特點熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織；易產(chǎn)生裂縫；易產(chǎn)生氣孔。(2)鑄鐵的焊補方法①熱焊法熱焊法是焊前將工件整體或局部預(yù)熱到600~700℃，焊后緩慢冷卻。熱焊法可防止工件產(chǎn)生白口組織和裂縫，焊補質(zhì)量較好，焊后可以進(jìn)行機械加工。②冷焊法焊補之前，工件不預(yù)熱或只進(jìn)行400℃以下低溫預(yù)熱的焊補方法通常稱為冷焊法，主要依靠焊條來調(diào)整焊縫化學(xué)成分以防止或減少白口組織和防止裂縫。冷焊法方便靈活、生產(chǎn)率高、本錢低，焊接處切削加工性能較差。59九、切削加工1、金屬切削加工用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得所要求的尺寸、形狀、位置精度和外表質(zhì)量的加工方法。2、分類金屬切削加工可分為鉗工和機械加工兩類。金屬切削加工鉗工機械加工加工方法有劃線、鏨削、鋸割、銼削、刮削、攻螺絲、套螺絲、裝配等通過操作機床來完成切削加工的，如車削、鉆削、銑削、刨削、磨削、特種加工等60a)劃線b)鏨c)鋸d)銼e)刮f)攻螺絲g)套螺絲h)裝配a)車b)銑c)刨d)磨e)鉆f)特種加工613、切削運動機床名稱主運動進(jìn)給運動機床名稱主運動進(jìn)給運動臥式車床工件旋轉(zhuǎn)車刀縱向、橫向、斜向直線運動龍門刨床工件往復(fù)移動刨刀橫向、垂直、斜向間歇移動鉆床鉆頭旋轉(zhuǎn)運動鉆頭軸向移動外圓磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動，同時工件往復(fù)移動，砂輪橫向移動臥銑立銑銑刀旋轉(zhuǎn)運動工件縱向、橫向移動(有時也做垂直方向移動)內(nèi)圓磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件轉(zhuǎn)動，同時工件往復(fù)移動，砂輪橫向移動牛頭刨床刨刀往復(fù)運動工件橫向間歇移動或刨刀垂直斜向間歇移動平面磨床砂輪高速旋轉(zhuǎn)工件往復(fù)移動，砂輪橫向、垂直方向移動62零件不同外表加工時的切削運動a)車外圓面b)磨外圓面c)鉆孔d)車床上鏜孔e)刨平面f)銑平面g)車成形面h)銑成形面Ⅰ——主運動Ⅱ——進(jìn)給運動634、切削用量刀具在進(jìn)給運動方向上相對工件的位移量。所用刀具和切削運動形式不同，進(jìn)給量的表述和度量方法也不同。如銑削：f=vf/n切削三要素切削速度VC進(jìn)給量f切削深度ap〔背吃刀量〕指在切削刃上選定點相對于工件主運動的瞬時速度。VC=πdn/1000(m/min)待加工外表到已加工外表間的垂直距離。ap=(dw-dm)/2645、金屬切削過程切屑的種類：帶狀屑：用大前角的刀具，較高的切削速度和小的進(jìn)給量切削塑性材料時，易得到帶狀切屑。節(jié)狀屑：低的切削速度和較大的進(jìn)給量加工中等硬度的鋼材時產(chǎn)生。崩碎屑：工件材料脆性越大，刀具前角越小，切削深度和進(jìn)給量越大，越易產(chǎn)生此類切屑。65帶狀切屑節(jié)狀切屑崩碎切屑粒狀切屑切屑種類66積屑瘤：是指在一定范圍的切削速度下切削塑性金屬時，常發(fā)現(xiàn)在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，這就是積屑瘤。原因：由于金屬的擠壓和強烈摩擦，使切屑與前刀面之間產(chǎn)生很大的應(yīng)力和很高的切削溫度。條件：當(dāng)應(yīng)力和溫度條件適當(dāng)時，切屑底層與前刀面之間的摩擦力很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層〞。形成：當(dāng)滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內(nèi)部的結(jié)合力時，滯流層的金屬與切屑別離而粘附在切削刃附近形成積屑瘤。6768696、切削刀具刀具是由切削局部(刀頭)和夾持局部(刀體)組成。(1)切削局部的構(gòu)成切削局部由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖組成，簡稱三面、二刃、一尖。三面－前刀面：切屑流過的外表。－主后刀面：刀具上與加工外表相對的外表。－副后刀面：刀具上與已加工外表相對的外表。兩刃－主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線。－副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線。一尖－主切削刃與副切削刃的交點。70夾持部分（刀體）切削部分（刀頭）刀具構(gòu)成示意圖刀具切削部分構(gòu)成示意圖71(2)刀具磨損和刀具耐用刀具磨損可分為三個階段：①初期磨損階段：刃磨后的刀具起前、后刀面上的上下不平，受到切屑的沖擊和摩擦?xí)r，將“凸峰〞很快磨去，時間很短。②正常磨損階段：刀具上的上下不平已被磨去，磨損量增加緩慢且比較穩(wěn)定。③急劇磨損階段：切削刃變鈍，刀具與工件之間的摩擦變大，切削力增大，切削溫度上升，磨損加劇，刀具失去正常的切削能力。刀具耐用度：指刀具刃磨后從開始切削直到磨損量到達(dá)磨損標(biāo)準(zhǔn)為止的切削時間用T表示。72737、切削力主切削力：(切向力Fz)切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，其大小約占總的切削合力的85~90%。是計算機床動力的主要依據(jù)。背向力：(徑向力Fy)切削合力在切削深度方向上的分力；它在基面內(nèi)，使工件彎曲變形或引起振動，產(chǎn)生形狀和尺寸誤差。車細(xì)長軸時，由于徑向力的作用，車削的工件易出現(xiàn)腰鼓形。

進(jìn)給力：(軸向力Fx)切削合力在進(jìn)給方向上的分力；它在基面內(nèi)，是設(shè)計和校驗機床進(jìn)給機構(gòu)強度和剛度的主要依據(jù)。切削合力748、常用金屬切削加工方法(1)車削加工車端面；車外圓；車圓錐；車螺紋；切槽或切斷；鉆中心孔；鉆孔；鏜孔；車成形面；滾花。75(2)鉆削加工鉆孔是用鉆頭在實體材料上加工孔的方法。引偏：是指加工時由于鉆頭彎曲而產(chǎn)生的孔徑擴大、孔不圓或孔的軸線歪斜。76常用鉆削加工精度與外表粗糙度加工類別加工精度表面粗糙度值Ra/μm應(yīng)用鉆孔IT12~IT1125~12.5主要用于粗加工，可作為低精度孔的最終工序擴孔IT10~IT96.3~3.2常作為鉸孔前的預(yù)加工，對于質(zhì)量要求不太高的孔，擴孔也可作終加工鉸孔IT8~IT71.6~0.4在擴孔或半精鏜的基礎(chǔ)上進(jìn)行，鉆→擴→鉸是應(yīng)用較普遍的孔的精加工方法之一77(3)鏜削加工①概念：鏜孔是用鏜削方法擴大工件孔的方法，是常用的孔加工方法之一。對孔內(nèi)環(huán)槽等內(nèi)成形外表，直徑較大的孔(D>80mm)，鏜削是唯一適宜的加工方法。②分類：一般鏜孔的尺寸公差等級為IT8~IT7，外表粗糙度Ra值為1.6~0.8μm；精細(xì)鏜時，尺寸公差等級可達(dá)IT7~IT6，外表粗糙度Ra值為0.8~0.2μm。③應(yīng)用：鏜孔多在車床或鏜床上進(jìn)行。78臥式鏜床鏜削應(yīng)用79(4)刨削和拉削加工①刨削刨削指在刨床上用刨刀加工工件的方法。刨削的主運動是往復(fù)直線運動，進(jìn)給運動是間歇的，因此切削過程不連續(xù)。刨削主要用來加工平面，也可加工直槽等。80②拉削在拉床上用拉刀加工工件稱做拉削。拉削可以認(rèn)為是刨削的進(jìn)一步開展。如以以下圖所示，它是利用多齒的拉刀，逐齒依次從工件上切下很薄的金屬層，使外表到達(dá)較高的精度和粗糙度要求。81拉削加工各種形狀通孔示意圖82(5)銑削加工銑削加工是利用銑刀對工件進(jìn)行切削加工的方法。①銑刀類型圓柱銑刀：刀齒分布在圓周上的銑刀為圓柱銑刀，又分為直齒和螺旋齒兩種。端銑刀：刀齒分布在端面上的銑刀為端銑刀，又分為整體式和鑲齒式兩種。83除平面銑刀外，還有加工各種溝槽的銑刀，如立銑刀、圓盤銑刀、T形槽銑刀等，另外還有加工成形面的銑刀。84②銑削方式銑削平面的方式有周銑和端銑兩種。周銑法：用圓柱銑刀銑削平面稱為周銑。逆銑：銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相反。銑削時每齒切削厚度從零逐漸到最大而后切出。順銑：銑刀旋轉(zhuǎn)方向與工件進(jìn)給方向相同。銑削時每齒切削厚度從最大逐漸減小到零。順銑時，每個刀齒的切削厚度是由最大減小到零。逆銑時，水平分力與進(jìn)給方向相反，銑削過程中工作臺絲杠始終壓向螺母，不致因為間隙的存在而引起工件竄動。順銑時忽大忽小的水平分力與工件的進(jìn)給方向是相同的，會使工件連同工作臺和絲杠一起，向前竄動，造成進(jìn)給量突然增大，甚至引起打刀。85周銑法示意圖86端銑法用端銑刀的端面刀齒加工平面，稱為端銑法。根據(jù)銑刀與工件相對位置的不同，端銑法可以分為對稱銑削法和不對稱銑削法。端銑法可以通過調(diào)整銑刀和工件的相對位置，調(diào)節(jié)刀齒切入和切出時的切削厚度，到達(dá)改善銑削過程的目的。87③銑削的應(yīng)用主要用來加工平面(包括水平面、垂直面和斜面)、溝槽、成形面和切斷等。88(6)磨削加工磨削加工是以砂輪作為切削工具的一種精密加工方法。作為切削工具的砂輪，是由磨料(砂粒)加結(jié)合劑用燒結(jié)的方法而制成的多孔物體。89鋒利且突出的磨粒，其切削過程大致可分為三個階段。第一階段，磨粒從工件外表滑擦而過，只有彈性變形而無切屑。第二階段，磨粒切入工件外表，刻劃出溝痕并形成隆起。第三階段，切削厚度增大到某一臨界值，切下切屑。ⅠⅡⅢ磨削過程示意圖90磨削過程示意圖91磨削過程中，磨粒在高速、高壓和高溫的作用下，將逐漸磨損而變得圓鈍。圓鈍的磨粒，切削能力下降，作用于磨粒上的力超過磨粒強度極限時，磨粒就會破碎，產(chǎn)生新的較鋒利的棱角，代替舊的圓鈍磨粒進(jìn)行磨削；假設(shè)此力超過砂輪結(jié)合劑的粘結(jié)力時，圓鈍的磨粒就會從砂輪外表脫落，露出一層新鮮鋒利的磨粒，繼續(xù)進(jìn)行磨削。砂輪的這種自行推陳出新、以保持自身鋒銳的性能，稱為“自銳性〞。92939、切削工件的結(jié)構(gòu)工藝性盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)；便于裝夾；便于加工。留出退刀空間：退刀槽；越程槽；空刀槽。便于提高生產(chǎn)效率；減少裝夾次數(shù)：加工面應(yīng)等高；同類結(jié)構(gòu)要素要統(tǒng)一；軸上多鍵槽布局同向。選擇加工方法及設(shè)備。Φ35圓柱面：磨削，外圓磨床；Φ55圓柱面：車削，車床；鍵槽：銑削，銑床。949596各類毛坯的特點及適用范圍97(2)機械加工余量確實定加工余量是指加工過程中，從加工外表切除的金屬層厚度。加工余量可分為總加工余量和工序余量。①工序余量指某一外表在一道工序中所切除的金屬層厚度，它取決于同一外表相鄰兩工序的工序尺寸之差。工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。②總加工余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸與零件設(shè)計尺寸之差，也就是指零件從毛坯變?yōu)槌善返恼麄€加工過程中，某一外表所被切除的金屬層的總厚度?？偧庸び嗔康扔诟鞴ば蚣庸び嗔恐汀?8a)軸(被包容面)

b)孔(包容面)工序余量和毛坯余量99(3)工序尺寸及公差確實定工序尺寸是加工過程中各個工序應(yīng)保證的加工尺寸，其公差即為工序尺寸公差。正確地確定工序尺寸及其公差，是制訂工藝規(guī)程的重要工作之一。零件的加工過程，是通過切削加工使毛坯逐步向成品過渡的過程。在加工過程中，各工序的工序尺寸及工序余量在不斷地變化，其中一些工序尺寸在零件圖紙上往往不標(biāo)出或不存在，需要在制訂工藝過程時予以確定?；鶞?zhǔn)重合時，各工序的加工余量確定后，就可確定各工序尺寸，按各種加工方法的經(jīng)濟(jì)精度確定相應(yīng)的工序尺寸的公差值，并且按照“入體原那么〞確定上、下偏差?；鶞?zhǔn)不重合時，必須應(yīng)用尺寸鏈的原理確定工序尺寸。100一般情況下，工序尺寸按“入體原那么〞標(biāo)注。軸(被包容尺寸)：指實體尺寸。例如：軸的外徑，長方體的長、寬、高。其最大尺寸作為工序尺寸的根本尺寸(公稱尺寸)，上偏差為零。即：孔(包容尺寸)：指非實體尺寸。例如：孔的直徑，槽的寬度。其最小尺寸作為工序尺寸的根本尺寸(公稱尺寸)，下偏差為零。即：孔系中心距等一般按雙向?qū)ΨQ分布形式標(biāo)注。即：101①尺寸鏈的概念在零件加工過程中，由假設(shè)干互相關(guān)聯(lián)的尺寸以一定順序首尾相接形成一個封閉的尺寸組稱為尺寸鏈。由加工過程中有關(guān)的工藝尺寸所組成的尺寸鏈稱為工藝尺寸鏈。加工過程中控制A1、A2兩個工序尺寸，就可確定尺寸A0。102②尺寸鏈的組成尺寸鏈中的每一個尺寸稱為尺寸鏈的環(huán)，環(huán)可分為封閉和組成環(huán)。a)封閉環(huán)：在零件加工或裝配后間接形成的尺寸，其精度是被間接保證的，稱為封閉環(huán)。如尺寸鏈中的A0。b)組成環(huán)：在尺寸鏈中，由加工或裝配直接控制，影響封閉環(huán)精度的各個尺寸稱為組成環(huán)。如尺寸鏈中的A1和A2是組成環(huán)。增環(huán)：尺寸鏈中，其余組成環(huán)不變，當(dāng)某一組成環(huán)增大時，封閉環(huán)也隨著增大的環(huán)。減環(huán)：尺寸鏈中，其余組成環(huán)不變，當(dāng)某一組成環(huán)增大時，封閉環(huán)隨著減小的環(huán)。103B0B2B4B1B3B5具體判斷增環(huán)與減環(huán)：給封閉環(huán)任選一個方向，沿此方向轉(zhuǎn)一圈，在每個環(huán)上加方向，與封閉環(huán)方向相同者為減環(huán)，相反者為增環(huán)。A1、A3與A0反向，為增環(huán)A2與A0同向，為減環(huán)B2、B4、B5與B0反向，為增環(huán)B1、B3與B0同向，為減環(huán)A3A2A0A1104③極值法解尺寸鏈的計算公式機械制造中的尺寸公差通常用根本尺寸(A)、上偏差(ES)、下偏差(EI)表示。還可用最大極限尺寸(Amax)與最小極限尺寸(Amin)或根本尺寸(A)、中間偏差(Δ)與公差(T)表示。根本尺寸、極限偏差、公差與中間偏差關(guān)系105封閉環(huán)的根本尺寸A0封閉環(huán)的根本尺寸等于所有增環(huán)根本尺寸之和減去所有減環(huán)根本尺寸之和。即：A0=ΣA增-ΣA減封閉環(huán)的最大極限尺寸A0max封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)最小極限尺寸之和。即：A0max=ΣA增max-ΣA減min封閉環(huán)的最小極限尺寸A0min封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)最大極限尺寸之和。即：A0min=ΣA增min-ΣA減max106封閉環(huán)的上偏差ESA0封閉環(huán)的上偏差等于所有增環(huán)的上偏差之和減去所有減環(huán)的下偏差之和。即：

ESA0=ΣESA增-ΣEIA減封閉環(huán)的下偏差EIA0封閉環(huán)的下偏差等于所有增環(huán)的下偏差之和減去所有減環(huán)的上偏差之和。即：

EIA0=ΣEIA增-ΣESA減封閉環(huán)的公差TA0封閉環(huán)的公差等于所有增環(huán)公差之和加上所有減環(huán)公差之和。即：

TA0=ΣTA增+ΣTA減107例：某零件如圖示，設(shè)計尺寸50、10，因10不好測量，而改為測量大孔A2，試用極值法確定大孔A2的工序尺寸和上、下偏差。0-0.170-0.360-0.3610A1=500-0.170-0.36108a)確定封閉環(huán)：小孔深度是通過測量大孔深度間接保證的，是封閉環(huán)，用A0表示；b)確定組成環(huán)：套筒總長(A1)，大孔深度(A2)與封閉環(huán)小孔尺寸相關(guān)聯(lián)，是組成環(huán)；c)繪制尺寸鏈圖，判斷增減環(huán)(增環(huán)：A1，減環(huán)：A2)d)計算大孔深度的根本尺寸和上下偏差。A0A2A110A1=500-0.17

0-0.361091)封閉環(huán)的根本尺寸A0=A1-A2A2=A1-A0=50-10=402)封閉環(huán)的極限偏差①封閉環(huán)上偏差ESA0=ESA1-EIA2EIA2=ESA1-ESA0=0-0=0②封閉環(huán)下