机械制造基础考试复习讲义

单击此处编辑母版标题样式,机 械 制 造 基 础 复 习,江苏大学机械学院,第一部分 工程材料材料的力学性能,新标准,(GB/T 228,2002),旧标准,(GB/T 228,1987),性能名称,符,号,性能名称,符,号,弹性极限,R,e,弹性极限,e,屈服点,s,上屈服强度,R,eH,上屈服点,sU,下屈服强度,R,eL,下屈服点,sL,抗拉强度,R,m,抗拉强度,b,断后伸长率,A,，,A,11.2,，,A,x max,断后伸长率,5,，,10,，,x max,断面收缩率,Z,断面收缩率,一、静态力学性能,力学性能,： -曲线,硬度：HB、HRC、HV,二、动态力学性能,K、,-1,第一部分 工程材料 结构,外来晶核（变质处理） 提高冷却速度 振荡,结晶过程：形核、长大晶粒大小控制细晶强化,结晶,理想晶体,晶胞、晶面、晶向,三种晶格,（纯）,金属,晶体,组元,+,实际晶体区别：缺陷塑变基础,其它元素合金,固溶体（间隙固溶、置换,固溶）,晶格畸变,碳 弥散强化（第二,相强化）,固溶强化,铁碳合金 钢,铸铁,铁素体（F） 奥氏体（A） 珠光体（P）,相图：结晶、溶解度、表象点信息（相、成分、相对量,-,杠杆定律）、三相反应,不同晶格类型中的滑移面,体心立方晶格,：六个滑移面 、每滑移面上有两个滑移方向共有,十二个滑移系,面心立方晶格：四个滑移面、每个滑移面上有三个滑移方向共,十二个滑移系,密排六方晶格：只有一个滑移面，此面上有三个滑移方向,晶体通过位错移动产生滑移,细晶强化,多晶体滑移阻力大，故强度较单晶体高，且晶粒愈细，强度愈高，硬度愈大。另一方面，因晶粒愈细，变形被分散到更多的晶粒内进行，每晶粒变形也较均匀，所以塑性、韧性也愈好。,塑性变形对金属组织性能的影响,1.冷变形强化,冷变形强化属位错强化,2. 产生各向异性:,纤维组织,3.产生织构,4.残余应力,回复与再结晶,“回复和再结晶”过程的,驱动力,:,点阵畸变能,冷塑性变形量,1.,回复,:,特征：,显微组织无明显变化，晶粒仍保持伸长状；点阵畸变能大大降低，内应力显著减小，强度和硬度变化不大。,应用：,去应力退火 。如电缆,2.,再结晶,再结晶通常是指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶核的形成及长大，以无畸变的新晶粒逐渐取代变形晶粒的过程。,过程：形核及长大,条件：冷变形,+,足够高的温度,特征：晶体缺陷基本消失，形成无畸变的新等轴晶粒；冷变形强化现象完全消除,与重结晶区别：无晶体结构转变（不是重结晶）,晶粒长大,冷塑性变形金属材料经再结晶后，一般可得到细而均匀的等轴状晶粒。,如加热温度过高或时间过长，会出现晶粒长大或,二次再结晶,造成晶粒粗化，力学性能相应变坏。,晶粒长大：靠晶界推移，晶粒相互吞并（大晶粒吞吃小晶粒）。,晶粒越均匀，晶粒长大的倾向越小。,影响再结晶后晶粒大小的因素,退火,加热温度;冷变形量;,热加工与冷加工的区别,热加工与冷加工的区别是以金属材料的,再结晶温度为分界,。再结晶温度以下进行的塑性变形称为冷加工。再结晶温度以上进行的塑性变形加工称为热加工，热加工的下限温度一般应在再结晶温度以上一定范围。,金属材料热加工时，在塑性变形的同时再结晶也随之发生，冷变形强化现象随即消除。,热加工对材料的组织和性能的影响,改善,铸锭和坯料的,组织和性能,;,产生流线组织,基本相： F、 A、 Fe,3,C（室温相？）,基本组织： F、 A、 Fe,3,C、 P、L,d,钢的热处理,钢在加热时的转变,非平衡冷却,奥氏体 化： A形核- A长大、残余Fe,3,C溶解-A均匀化,俗称C曲线,横向：,A过冷区（反应物区）,过渡区（转变区）,产物区（P？、B？）,纵向：,高温区（扩散转变P）,中温区（半扩散B）,低温区（非扩散M？）,影响C曲线的因素：,含碳量的影响、,合金元素的影响,（,合金元素只有固溶于奥,氏体中时才能起上述作用）,原始组织的影响、,加热温度和保温时间的影响,总之，A越稳定，C曲线越右,珠光体、贝氏体、马氏体转变的异同点,相变类型,主要异同,珠光体转变,贝氏体转变,马氏体转变,转变温度范围,A1550,550Ms,MsMf,扩散性,具有铁原子和碳原子的扩散,碳原子扩散,铁原子不扩散,无扩散,组成相,两相组织,AF+Fe3C,两相组织,A-Fe（C）+Fe3C,（约350以上）,A-Fe（C）+FexC,（约350以下）,单相组织,A-Fe(C),合金元素的分布,合金元素扩散重新分布,合金元素不扩散,合金元素不扩散,相变的完全性,相变可在恒温下进行到底,相变温度可在恒温下充分进行，相变的完全程度与转变温度有关，温度越低，转变越不充分，有残余奥氏体存在。,主要在连续冷却过程中进行，相变具有不完全性。,第一部分 工程材料 ,热处理（四把火）,1,钢的普通,热处理：,退火和正火、,淬火与回火,名称、工艺(温度)、组织、性能、应用、举例,目的及必要条件,退火 软化,正火 常化（以正代退、以正火代调质、 先正后退）,淬火 强硬化,回火 韧化（淬火后）,淬火+低温回火：,目的：,降低组织应力，保留较高硬度，,组织：回火马氏体,应用：耐磨件,淬火+中温回火,目的：,高弹、韧、疲劳性，,组织：回火托氏体,应用：弹性元件、热锻模,淬火+高温回火（调质）,目的：,综合力学性能,组织：回火索氏体,应用：重要零件,S与S,回,?,T与T,回,?,B,上,与B,下,?,M,高,与M,低,?,钢的淬硬性,：,主要取决于钢的含碳量,钢的淬透性,：,主要取决于合金元素含量,钢的淬硬性：,主要取决于钢的含碳量,钢的淬透性：,主要取决于合金元素含量,耐回火性：,尤以Si、Cr、Mo等作用较显著,回火脆性,：,第一类回火脆性：各种钢和冷却方 法， 不可修复，避开,第二类回火脆性：含Mn、Si、Ni等合金钢，快冷不出现，可修复。,二次硬化：,含,Mo、W、V、Cr等较多的钢,第一部分 工程材料 常用工程材料,钢,结构钢,普通结构钢 渗碳钢,优质结构钢,调质钢,弹簧钢,碳素工具钢,滚动轴承钢,工具钢,普通低合金工具钢,刃具钢,高速钢,冷作模具钢,模具钢,热作模具钢,碳钢的特点,低碳钢,：塑、韧，适用于各种冷、热加工与焊接；,中碳钢：,可得到各种性能的较佳配合，淬火效果也显著优于低碳钢，,在制造齿轮、轴、弹簧等机械结构零件等方面得到广泛的应用；,高碳钢：,硬度、耐磨性较高，有一定淬火效果，可用于制作刃、模、量具,2.铸铁,铸铁,灰口铸铁,（C G、 G +Fe,3,C ）,C存在形式,白口铸铁,（,C Fe,3,C）,G的形貌,灰铸铁,（片状G）,蠕墨铸铁,（虫状G）,球墨铸铁,（球状G）,可锻铸铁,（团状G）,孕育铸铁,（细片状G）,普通灰铸铁,（厚片状G）,影响铸铁组织和性能的因素,化学成分、,冷却速度、,提高灰铸铁强度有两个基本途径：,1.改变石墨的数量、形状、大小和分布；,2.改善基体组织，在石墨的影响减少之后，以期充分,发挥金属基体的作用。,钢种,成分,热处理,组织,性能,应用举例,常用钢号,C%,Me%,渗碳钢,1.0,0.25,淬透性：Mn、Ni、Cr、,B,（Si,脱碳）,细晶：V、Ti、Mo,渗碳钢+,淬火+,低温回火,表：M,回高,心：S/M,回低,外强内韧,冲击+耐磨件；汽车、拖拉机调速齿轮,20Cr、20Mn2B、20CrMnTi,调质钢,0.25,0.55,淬透性（强F）：Mn、Ni、Cr、Si、,B,防二回脆：Mo、W；细晶：V、Ti,调质/正火（+表淬+低回/+氮化）,S,回,/S,(表：M,回,;心：S,回,/S),综合（表硬+综合）,重要零件；机床主轴、变速齿轮,45、40Cr,42CrMo,弹簧钢,0.60,0.90,0.45,0.70,淬透性：Mn、Cr、,Si,(,b,),防Mn过热、,Si,脱碳：Mo、W、V,热成型：淬火+中回,冷成型：去应力/,淬火+中回,T,回,冷硬/ T,回,/B,下,高弹性（韧、疲劳）,弹性元件、热锻模,65、T8、65Mn、,60Si2Mn,轴承钢,0.95,1.10,（淬硬性）,Cr：0.501.65（淬透性）,淬火+低温回火,M,回,+K,高硬、耐磨,滚动轴承元件,GCr9,GCr15,钢种,成分,热处理,组织,性能,应用举例,常用钢号,C%,Me%,工艺热处理,最终热处理,刃具钢,碳素工具钢,0.7,球化退火（先正后退）,淬火+低温回火,M,回,+Fe,3,C,粒,+,A,残,高硬,低红硬,手动工具,200,T7、T8、T10、T12,低合金工具钢,0.751.5,Mn、Cr、Si、Mo、W、V,球化退火（先正后退）,淬火+低温回火,M,回,+K,粒,+,A,残,高硬,较高红硬250300,低速工具,较复杂工具,9CrSi、9Mn2V、,CrWMn,高速钢,0.701.25,Cr（,淬）；Mo、W、V,（二次硬化+细晶）,球化退火（先正后退）,锻透,12001300淬火+3,560,回火,M,回,+K,粒,+,A,残,高硬、高红硬（600,）,高速、大载复杂刀具,W18Cr4V、,W6Mo5Cr4V2,冷模,Cr12系列,1.02.0（,K+M）,高达12%Cr：,淬+难溶K,Mo、W、V（Cr）：二次硬化,球化退火（先正后退）,锻透,980,淬+180回,1100淬+2520回,M,回,+K,粒,+,A,残,高硬,重载、复杂冷冲模,Cr12,Cr12MoV,热模,热锻模,0.30.6,淬：Mn、Ni、Cr,二硬（回脆）：Mo、W、V,完全退火,淬火+中、高回火,M,回,+K,粒,较高硬,较高红硬,热锻模,5CrMnMo,5CrNiMo,热压模,10501150淬+23560600回火（二硬）,M,回,+K,粒,较高硬,高红硬,压铸模,3Cr2W8V,第二部分 铸造-,工艺基础,流动性,三种凝固：,逐层凝固、糊状凝固 、中间凝固,充型能力,浇注条件,（浇注温度和充型压力）,铸型条件,（简化浇注系统、铸型蓄热能力、铸型温度、铸型中的气体）,铸件结构,工艺基础：,三个阶段：液态收缩（体收缩）、凝固收缩、固态收缩,第一、二阶段,是产生缩孔和缩松的主要原因,第三阶段是产生铸造应力和变形开裂的主要原因,收缩,影响因素：,过热度、凝固收缩和凝固温度范围,收缩缺陷：缩孔和缩松,（热节）,、变形和裂纹,（应力的形成、分布、变形及其防止）,相关缺陷：,浇不足、冷隔；补缩不良,缩孔、缩松；粘度增加,气孔、渣孔。,缩孔、缩松的措施：,定向（顺序）凝固、减小热节,防止铸造 应力和变形的措施：,壁厚均匀、结构对称、同时凝固、反变形、时效处理,比较项目,砂型铸造,金属型铸造,熔模铸造,压力铸造,低压铸造,离心铸造,适合金属,任意,不限,以有色为主,不限,多为铸钢,有色合金,有色合金,铸钢、铸铁、铜合金,铸件大小,不限,中、小铸件,25kg, 小铸件,1,化学成分,组织和性能,变形温度,变形速度,应力状态,常用模锻方法,工艺设计,自由锻,工序,盘类（如,齿轮坯,）:镦粗,冲孔,扩孔,滚圆。,轴类（如,传动轴,）:坯料（镦粗）拔长滚压,（弯曲）预锻,终锻,模锻,锻件图：余块（敷料）、余量、,公差,锻件图,分模面的选择,分模面最好是一个平面,应选在模锻件的最大截面处,使上下两模沿分模面的模膛轮廓一致,使模腔浅而宽、使零件上所加的敷料最少,工艺参数:,锻公差、模锻斜度、模锻圆角、连皮厚度,工序,盘类（如如齿轮、法兰盘等）:镦粗,冲孔,预锻,终锻,轴类（如,传动轴,）:坯料拔成圆棒压肩拔出一端再调头拔出另一端修正,板料冲压,分离工序,冲孔,：冲下的是废料,落料,：冲下的是零件,落料模：按落料件确定凹模刃口尺寸，根据间隙确定凸模尺寸，即用缩小凸模刃口尺寸来保证间隙值。,冲孔模：按冲孔件确定凸模刃口尺寸，根据间隙确定凹模尺寸，即用扩大凹模刃口尺寸来保证间隙值。,变形工序,受,力特点：,内层的金属受压、外层受拉,最小内弯半径:板 料厚度的1/4；,回弹,坯料尺寸,受力特点：,周向受压、径向受拉；,防止起皱：采用压边圈；,防止,拉裂,：合理选择凸、凹模间隙、工作圆角半,径及拉深系,m=d/D,（ ）,弯曲,拉 深,翻边：,翻边系数=翻边前的直径/翻边后的直径,，一般要大于,结构工艺性,自由锻锻件,尽量避免锥体和斜面,尽量避免空间曲线,尽量避免椭圆形、工字形等复杂表面,尽量避免凸台、筋等凸起结构,尽量避免横截面突变,模锻件,模锻件必须具有一个合理的分模面，,余块最少，锻模容易制造,模锻件外形应力求简单、平直和对称，,尽量避免模锻件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构,锻件上与分模面垂直的非加工表面，应设计出模锻斜度两个非加工表面形成的角都应按模锻圆角设计,模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构,冲压件,落料和冲孔件,孔及有关尺寸,外形要求,直线与直线、曲线与直线的交接,弯曲件,弯曲边的高度要大于2倍的板厚,孔的位置如图以免弯曲变形引起孔的变形,弯曲半径应大于材料的最小内弯半径,拉深件,合理的拉深圆角，要大于2倍的板厚,组合结构,第四部分 焊接-工艺基础,焊 接,熔焊：,焊接过程中，,将焊件接头加热至熔化状态，不加压完成焊接的方法,。如电弧焊、气焊等。,压焊：,焊接过程中，必须,对焊件施加压力（加热或不加热），以完成焊接的方法,。如电阻焊、摩擦焊等。,钎焊：,采用比母材（被焊接的材料的总称）熔点低的金属材料作钎料，将焊件和钎料,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焊件的方法。软钎焊、硬钎焊都属于这种方法。,分类,焊接电弧,构造：,焊接电弧可划分为,阴极区、阳极区和弧柱区。,本质：,气体介质中产生的强烈而持久的放电现象,2600K,2400K,8000K,极性：,正接或反接。,正接是工件接正极,焊条(或电极)接负极，对工件加热较多；,反接是工件接负极,焊条(或电极)接正极,酸性焊条,：可,用交流,也可采用直流，,厚板,一般采用直流,正接,；焊接,薄板,时，采用直流,反接,，以防焊穿；,堆焊,：采用,反接,，其目的是增加焊条的熔化速度，减少母材的熔深，有利于降低母材对堆焊层的稀释。,碱性焊条,(低氢焊条)：,直流反接,，电弧燃烧稳定，飞溅少，而且焊接时声音较平静均匀。,钨极氩弧焊,一般都采用直流,正接,，电弧比较稳定，钨极寿命长；采用反接时，钨极因过热而损失严重，使用寿命短，但可产生“阴极破碎”。,熔化极气体保护焊,均采用直流,反接,，电弧稳定，焊丝熔化速度快，熔敷效率高。,埋弧焊：当焊剂中,含氟化物,时，采用直流,反接,，以稳定电弧。,熔焊冶金,焊接性,熔焊冶金,焊接性,冶金措施:,机械保护,，渗,合金、脱氧、脱硫、脱磷、稳弧,焊接接头的组织与性能,（再结晶区）,焊缝区,熔合区,热影响区,过热区,正火区,部分相变区,焊接应力和变形,原因,焊接加热是局部进行的。,焊缝被加热,焊缝区域应膨胀；焊缝周围金属未被加热和膨胀,制约焊缝自由膨胀,焊缝被塑性压缩,焊缝冷却后，焊缝比周围短，周围区域没缩短,阻碍焊缝自由收缩,残余应力。,应力分布：,焊缝及附近区域受拉，,周围区域受压。,预防和消除焊接应力 的措施,1） 预防焊接应力的工艺措施,先,焊,短,焊缝，,后,焊,直通,焊缝,焊前对焊件进行,预热、,焊后,缓冷、多层多道,施焊，,2）消除焊接应力的工艺措施,使焊接接头产生,适量的塑性变形,、,焊后去应力退火,。,焊接变形的基本形式,收缩变形：由于焊接区沿,纵,向（焊缝方向）和,横向,（垂直于焊缝方向）,收缩引起,的，结果焊件长、宽尺寸减小,弯曲变形：焊接区,纵向收缩沿焊件高度方向分布不均匀,而产生,扭曲变形：,焊接方向和焊接顺序不合理,而引起,角变形：,焊缝横向收缩沿板厚度方向分布不均匀,，,波浪变形：由于焊接区的,收缩产生的压应力使板件失去稳定性,而形成。易发生在薄板焊件中。,减少焊接变形的工艺措施,反变形法,合理焊接顺序：,使焊件自由收缩,刚性固定法,选用合理的焊接规范,矫正焊接变形的工艺措施,“机械矫正法” 和“火焰矫正法”,定义,工艺焊接性：是指在某一焊接工艺条件下，能得到优质焊接接头的能力。,使用焊接性：是指整个焊接接头或整体结构满足焊接技术条件规定的使用性能的程度。,影响因素,材料因素：包括,母材,的化学,成分、组织,状态以及,焊接材料的成分,等,工艺因素：包括所用的焊接,方法、焊接,规范以及,工艺措施,等,结构因素：包括焊接,接头或结构的刚度大小与应力状态,等,使用条件：包括焊接接头的,工作温度,(如高温或低温)，承受,载荷,情况(如冲击或疲劳)，接触的,介质,腐蚀性等,碳当量Ceq,当,Ceq0.6%,时，钢的塑性较差，淬硬和冷裂倾向严重，焊接性很差。焊接时需要采取严格的工艺措施。,第四部分 焊接-,焊接方法,在手弧焊中，应注意焊条的分类和选择。,分类：酸性，碱性？,选择：原则！,等强度；抗气孔；防裂纹；同成分；经济性等,铸铁应选用碱性焊条，焊接前应预热。,焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝的主要化学成分与性能和母材相同,常用焊接方法的特点,焊接结构,焊接结构,焊接结构件材料的选择,首选的碳钢和低合金结构钢,对体积和重量有所要求的焊接结构，,应选择强度与重量之比较高的材料，,强度等级较低的钢材，其价格较低，焊接性较好,，但在重载情况下会导致产品尺寸和重量增大。,强度等级较高的钢材,，虽然价格较高，但却可以节省用料，,减小产品尺寸和重量,。,优先选用型材和管材、,采用铸焊、锻焊或冲焊结构。,用两种或两种以上异质钢材或异种金属构成，以满足不同部位的性能要求,。,焊接方法的选择,在保证产品质量的前提下，优先选用常用的焊接方法,焊件厚度是重要因素,，过薄易焊穿，过厚明显降低生产率，易造成焊不透、晶粒粗大等缺陷。,对于具有良好焊接性的,低碳钢,：,薄板,结构，可采用气焊、二氧化碳气保护焊、缝焊，无密封要求时可采用点焊；,中厚板,结构（壁厚1020mm）的短焊缝或单件小批量生产，可采用手弧焊；,长焊缝或大批量生产,，可采用埋弧焊、二氧化碳气体保护焊；厚板重型结构，主要采用电渣焊。,致于,氩弧焊,等，因成本高，一般不用于焊接低碳钢，主要用于焊接不锈钢、耐热钢和有色金属等。,易淬火钢焊接,(1),热影响区冷裂倾向大,(2）,焊缝中容易产生焊接缺陷,高碳钢的焊接多为补焊和堆焊，工艺方法常用手弧焊和气焊。其它易淬硬钢的焊接或补焊，常用,手弧焊、埋弧自动焊、CO2焊、电阻焊、摩擦焊,等，当焊接质量难以保证时，还可以采用氩弧焊、等离子弧焊等方法。,焊接易淬便钢一般都用抗裂性能好的,低氢型焊条,，必要时也可采用,奥氏体不锈钢焊条,。,焊接接头形式,焊件坡口型式,焊缝布置,焊缝应避免密集交叉,焊缝应对称分布,结构的工作应力较大处应该避免设计焊缝,焊缝应避开焊后要进行机械加工的部位,焊缝应该考虑到焊接操作空间,第五部分,金属切削加工,工艺基础,切削运动及切削要素：,主运动、进给运动、v、f、,p,车刀切削部分的组成,车刀角度,坐标平面与测量剖面,正交平面Po,切削平面Ps,基面Pr,车刀角度,s,0,、,0,r,、 ,r,刀具主要角度的选择,粗加工时，可增大,0,，减少,0,，以减少刀具负荷；,精加工时（a,p,也很小）可减少,0,，增大,0,，以减少后刀面与已加工表面的摩擦。,切硬材料或有冲击时，用小的,r,和-,s,，,；而精度高Ra低的细长轴，为减少振动，可用大的,r,，,为避免擦伤已加工表面，选正的,s,，,这样，,0,相应要减小。,金属切削过程,金属切削过程：,弹性变形塑性变形挤裂,切屑的种类：,带状切屑、,挤裂切屑,、单元切屑 、,崩碎切屑,切削变形,积屑瘤,（1）带状切屑 通常在加工塑性金属材料、切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的情况下获得。,（2）节状切屑 在加工较硬的塑性金属材料且所用的切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较大的情况下产生,（3）崩碎切屑 在加工铸铁等脆性材料时，易形成崩碎切屑。工件材料愈硬脆，刀具前角愈小，切削厚度愈大，愈易形成这类切屑。,保护刀具 增大了实际前角 易引起振动 增大已加工表面粗糙度和刀具磨损,因此在粗加工时可利用积屑瘤，以保护刀具。而精加工时应避免积屑瘤以提高加工质量,切削力：,F,c,消耗动力最多,、 F,f,进给系统,功率设计依据,、 F,p,容易引起振动,切削功率：,切削用量中影响切削功率大小的顺序依次为切削速度、,背吃刀量和进给量。,切削用量选择,生产效率：,尽量优先增大,p,机床功率：,在粗加工时，应尽量增大进给量是合理的。,刀具寿命：,对刀具寿命影响最大的是切削速度，其次是,进给量，影响最小是背吃刀量,p,。,加工表面粗糙度：,加工表面粗糙度主要受进给量的影响,。,合理选择切削用量一般原则是：首先选择一个尽量大的背吃刀量,p,、其次选择一个大的进给量，最后根据已确定的,p,和，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的切削速度。,粗加工的切削用量，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工的切削用量，应以保证加工质量为前提，并兼顾切削效率、经济性和加工成本。,切削加工性,加工某一种材料时，若刀具使用寿命较高，加工表面质量易于保证，切削力较小，断屑问题易于解决，则表明这种材料的切削加工性好，反之则差。,相同切削条件下，刀具寿命长则加工性能好，反之则差,。,相对加工性r大，表示切削该材料时刀具磨损慢、寿命高。,材料切削性能的好坏与材料的物理、力学性能有较大的关系，如材料的强度和硬度越高，切削力越大，切削温度越高，刀具也越易磨损，刀具使用寿命低，故切削加工性差。,切削平面Ps,基面Pr,正交平面Po,底平面,工件,车刀,已加工表面,待加工表面,过渡表面,切削加工方法,车削,：,IT8IT7,，,；,车外圆、,端面,、车孔、,切槽和切断、,车圆锥面,、车成形面,钻削：引偏，,IT13IT11、Ra50；,扩孔,：,IT10IT9,、,m，,能修正孔轴线的歪斜,铰孔,：,IT9IT7,、,，,不能校正原孔轴线的偏斜,镗削:,单刃镗刀镗孔、浮动镗刀镗孔，,IT8IT7,、,，,精细镗时,IT7IT6,、,。,镗铣床上镗孔主要适用于箱体，支架和机座等大型孔系的加工,铣削:,铣床上可,加工平面、沟槽、齿型、螺旋槽、花键等表面,周铣：,逆铣,和,顺铣,端铣：,刨削:,刨平面、,沟槽,插,削:,加工方孔、多边形孔、齿轮内键槽、内花键槽等非回转体内表面,拉削:,IT8IIT6、，,拉圆孔,、拉平面,磨削:,精度高、表面粗糙度小;砂轮有自锐作用;背向磨削力,F,y,较大;磨削温度高; 表面变形强化和残余应力严重.主要用于淬火工件的精加工。,机械加工工艺,外圆面的加工方案：,外圆面是轴、盘、套类零件的主要表面。常用的加工方法有车削和磨削，对于尺寸公差等级高，粗糙度值小的表面还要进行研磨，超级光磨等的加工。外圆表面常用加工方案如图所示，尽管图中列有多种加工方案，但仔细分析后,按其主干大致可归纳为车削类、车磨类方案,。,孔的加工方案：,常见的孔的加工方法有钻、扩、铰及车削、镗削、磨削、拉削等、它的加工方案也很多最常用的如图所示。图中所列的多种加工方案，,按其主干可归纳成五类，即车（镗）类、车（镗）磨类、钻扩铰类、拉削类和特种加工类,。,选用时要特别注意其适用的批量、孔径尺寸以及零件的材质等因素。,平面加工方案：,平面是指箱体、支架、床身等零件的重要表面。一般平面本身的尺寸精度要求并不高，而平面的表面质量和形位公差要求则显得更为重要。平面常用的加工方案如图所示。应当指出，图中的公差等级是指两平行平面之间距离尺寸的公差等级。,按平面加工方案的主干可归纳成：铣（刨）类、铣（刨）磨类、车削类、拉削类、以及磨类五类。其中最常用的是前两类方案,。,工艺过程,组成：,工序、,工步、,安装,生产类型：,单件生产、成批生产,（小批、中批、大批）,大量生产,工艺规程,定位基准的选择,粗基准：不加工的表面、重要表面、,平整、,光洁、有足够大的面积、避免重复使用,精基准：,基准重合、,基准同一、,简化夹具和操作、,自身基准,拟定工艺路线,加工方法选择：,依据零件加工的精度、粗糙度、,结构形状、尺寸大小、材料、生产类型,确定加工方法和加工方案,经济精度,工艺特点,划分加工阶段：,粗加工阶段主要的任务是切去大部分加工余量、半精加工的任务是完成一些次要表面的最终加工、精加工阶段的任务是完成各主要表面的最终加工,加工工序顺序,：,先粗后精,、,先基准后其他、,先面后孔、先主后次,轴类零件加工典型工艺路线,盘套类零件加工典型工艺路线,当大批量生产时，齿坯孔加工通常在拉床上进行，从而大大提高其生产率并保证质量的稳定。齿形加工方案有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等工艺。通常滚齿、插齿工艺作为淬火前齿形的粗加工或低精度齿轮的终加工；剃齿工艺可作为软齿面齿形的精加工；珩齿、磨齿则可作为硬齿面齿形的精加工安排在热处理淬火后进行。,箱体类零件加工典型工艺路线,箱体零件在毛坯粗加工后，由于大量表皮余量的切除，箱体材料内部应力将重新分配，而将导致箱体在后续使用中逐步变形而丧失精度，因此对于要求比较高的箱体零件，往往需要考虑安排二次时效处理，一般在,粗加工后安排低温人工时效处理工序,，使其应力得于释放并充分变形后再进行后续加工。,结构工艺性,1、判断改错题（对“”，错“”，并改正。每小题2分，共20分）：,1）机械零件正常服役时其材料处于塑性状态（ ）,机械零件正常服役时，其材料处于,塑性,状态改为弹性,2、单项选择题,1）低碳钢所受到的拉应力(,D,)时，出现明显的塑性变形；,A ,b,；B,s,； C 达到,b,；D达到,s,2）机械零件在正常工作条件下多数处于（,D,）。,A 弹性变形状态； B 塑性变形状态；,C 弹塑性变形状态； D 刚性状态；,一、判断改错题,1、随钢的C%增加，其抗拉强度增加 （,）,随钢c增加抗拉强度,增加,改为,先增加后下降,2、随钢的C%增加，其塑性增加。 （,）,随钢的C%增加，其,塑性增加，,改为,下降,或,塑性硬度,3、随钢的C%增加，其韧性增加。 （,）,增加,改为,降低,4、随钢的C%增加，其硬度增加（,）,5、结晶过程包括形核与长大两个过程。 （,）,6、冷却速度越慢，金属晶粒越细 （,）,越慢,改为,越快,或,越细,改为,越粗,7、晶粒愈小，金属材料常规力学性能愈差。（,）,小,改为,大,8、珠光体是单相固溶体（,）,是,改为,不是,9、纯铁在降温过程中，912时发生同素异构转变，由面心立方晶格的-Fe转变为体心立方晶格的Fe。 （,）,10、实际晶体的线缺陷表现为空位和间隙原子 （,),线,改为,点,11、多晶体塑性变形的抗力随晶粒之变粗而增加。（,）,粗,改为,细,，或,增加,改为,下降,二、单项选择题,1、实际晶体的线缺陷表现为（,B,）。,A 空位和间隙原子 B 位错 C 晶界 D 亚晶界,2、过冷度是金属结晶的驱动力，它的大小主要取决于(,D),A 化学成分 B 加热温度 C 晶体结构 D 冷却速度,三、填空题,1、金属结晶包括,形核与长大,两个过程。,2,、奥氏体的晶格类型是,面心立方,。,3,、铁素体的晶格类型是,体心立方,。,4,、晶粒和晶粒之间的界面称为,晶界,。,5,、共析钢的室温组织是,P,。,6,、亚共析钢的室温组织是,F+P,。,7,、过共析钢的室温组织是,P+Fe,3,C,。,8,、共晶反应的产物是,Ld,。,9、实际晶体的点缺陷表现为,空位、间隙原子,，线缺陷表现为,位错,，面缺陷表现为,晶界,。,四、简答题,1.金属晶体的常见晶格有哪几种？,体心立方、面心立方、密排立方,2.固溶体有几种类型?铁素体属何种固溶体？,固溶体：有间隙固溶体和置换固溶体两类，铁素体属于间隙固溶体,。,3.什么是细晶形强化？给出两种细化晶粒的措施。,通过细化晶粒来提高材料力学性能的方法称为细晶强化。,细化措施：1）变质处理；2）提高冷却速度3）振荡,一、判断改错题,1、钢铁材料能够进行热处理的依据是纯铁具有同素异构现象。（,）,2、共析钢退火态组织为P+F（,）,P+F,改为,P,3、20钢锻件，为了便于切削加工，一般预先进行正火处理。（,）,4、T12钢的淬火温度为Ac,1,以上3050(,),二、单项选择题,1、铁素体的力学性能特点是（,B,）。,A 具有良好的硬度和强度 B 具有良好的塑性和韧性,C 具有良好的综合力学性能 D 具有良好的耐磨性,三、填空题,1、钢的常规热处理（四把火）是指,退火、正火、淬火、回火,。,2、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中，,T8,钢的,b,值最高。,3、为使钢得到理想的耐磨性，应进行淬火加,低温,回火。,4、为使钢获得理想的弹性，应进行淬火加,中温,回火。,5、为保证钢的综合性能，淬火后应进行,高温,回火。,6,、为改善低碳钢的切削性能，常采用的热处理为,正火,。,7,、为改善高碳钢的切削性能，常采用的热处理为,（球化）退火,。,8,、淬火加高温回火称,调质,处理。,9,、轴类等重要零件的最终热处理常为,调质,。,10,、冷冲模等常用的最终热处理为,淬火加低温回火,。,11,、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中，,T13,钢的HBS值最高。,12、机床齿轮的最终热处理常为,调质 。,13、汽车齿轮的最终热处理常为,渗碳淬火加低温回火。,14、锉刀的最终热处理常为,淬火加低温回火,。,四、简答题,1. 根据铁碳合金退火后室温下的显微组织，说明T8钢比40钢的强度、硬度高，但塑性、韧性差的原因。,T8钢组织为P，Fe,3,C比40钢，且分布合理，、HB高，但、a,k,低,2. 何谓调质处理？,淬火后高温回火的热处理方法为调质处理,一、单项选择题,1、机床床身一般采用的材料是（,D,）。,A可锻铸铁 B球墨铸铁 C铸钢 D灰铸铁,2、减速器箱体一般采用的材料是：（,D,）,A可锻铸铁；B球墨铸铁；C铸钢；D灰铸铁,。,3、发动机箱体一般采用的材料是（,D,）。,A可锻铸铁 B球墨铸铁 C铸钢 D灰铸铁,4、汽车曲轴一般采用的材料是（,B,）,A可锻铸铁；B球墨铸铁；C铸钢；D灰铸铁,。,5、管接头一般采用的材料是（,A,）。,A可锻铸铁 B球墨铸铁 C铸钢 D灰铸铁,6、机床主轴一般采用的材料是（,D,）。,A可锻铸铁 B球墨铸铁 C铸钢 D 45钢,二、简答题,1、试述灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁主要区别。,主要区别在石墨形貌，灰铸铁中石墨为片状、可锻铸铁中石墨为团絮状及球墨铸铁中石墨为球状。,一、判断改错题,1、合金的浇注温度越高越好。 （ ）,合金的浇注温度,越高越好,，改为,并非越高越好,2、铸造合金的流动性与成分有关，共晶成分的合金流动性最佳。（ ）,3、铸造合金的流动性与成分有关，共析成分的合金流动性最佳。（ ）,共析,改为,共晶,4、防止或减少铸件变形的方法之一是提高流动性。（ ）,防止或减少铸件变形的方法之一是,提高流动性，,改为使,壁厚均匀,或,变形冷隔浇不足,5、当过热度相同时，亚共晶铸铁的流动性随着含碳量的增加而提高。( ),6、铸造时，在保证金属液具有足够充型能力的前提下，浇注温度应尽量降低。（）,7、采用同时凝固法可以防止铸件内产生缩孔。( ),同时凝固法,改为,定向(或顺序）凝固法,8、为防止缩孔，可采用同时凝固工艺。（ ）,同时凝固工艺,改为,定向(或顺序）凝固工艺,9、为减少铸造应力，常采用顺序凝固。（ ）,顺序凝固,改为,同时凝固,10、铸件上的重要加工表面，浇铸时应朝上放置。（ ）,朝上,改为,朝下,11、同时凝固的铸造热应力大于顺序凝固。 ( ),大于,改为,小于,12、用于铸造的合金称为铸造合金。 （ ）,13、铸造的实质是金属的液态成形。 ( ),14、普通灰铸铁与铸钢相比具有良好的力学性能和铸造性能。( ),删除,“力学性能和”,15、凝固温度范围大的合金，铸件中易产生缩松。,（,）,16、合金的固态收缩率对铸造应力影响不大而对缩孔影响很大(,),合金的固态收缩率对铸造应力影响,大,而对缩孔影响,不大,17,、缩孔、缩松的产生原因是固态收缩得不到补缩。（）,缩孔、缩松的产生原因是,液态,收缩得不到补缩。,18,、铸件的厚壁处产生压应力，薄壁处产生拉应力。 （）,铸件的厚壁处产生,拉,应力，薄壁处产生,压,应力,19.,铸铁的含碳量比碳钢高，所以其流动性和收缩均比碳钢大(),铸铁结晶温度范围小、熔点低，所以其流动性比碳钢大；而结晶时有石墨析出，故收缩比碳钢小。,二 、,单项选择题,1、冲天炉熔炼时常用的熔剂是：（,D,）,A石腊； B原砂； C焦碳； D石灰石。,2、生产中提高合金流动性常采用的方法是 (,A,)。,A提高浇铸温度 B降低出铁温度 C加大出气口 D延长浇铸时间冷铁配,3、冷铁配合冒口实现定向凝固能防止铸件产生：（,A,）,A缩孔 B应力 C变形 D裂纹,4、同时凝固可以不加冒口，这种方法主要用于（,D,）,A有色金属铸件 B厚壁铸件 C大型铸件 D次要铸件,5、铸件壁越厚其强度越低，这主要是由于壁越厚：(,A,),A组织越疏松 B易浇不足 C冷隔严重 D易产生缩孔,6、铸件壁越厚其强度越低，这主要是由于壁越厚(,C,)。,A气孔越多 B易浇不足 C晶粒粗大 D易产生缩孔,7、为防止铸件上产生缩孔，常采用的方法是（,A,）。,A顺序凝固 B同时凝固 C提高浇铸温度 D降低浇铸温度,8、灰铸铁的体收缩率比铸钢小，主要是（,C,）。,A含碳量低 B结晶温度范围大 C结晶时析出石墨 D结晶温度范围小,9、铸造性能最好的铸铁是（,B,）铸铁。,A白口铸铁 B普通灰铸铁 C可锻铸铁 D球墨铸铁,10、缩孔最可能出现的部位是：（,C,）,A铸件最上部 B铸件中部 C在铸件最上部及热节处 D热节部位,11、铸钢件常采用顺序凝固法浇铸是因为（,D,）。,A固态收缩大 B熔点低 C凝固温度范围大 D体积收缩,12、限制铸件的最小壁厚，主要由于薄壁件中金属流动性低，易产生(,D,),A应力变形 B夹砂及砂眼 C 缩孔及缩松 D 冷隔及浇不足,13、,砂型铸造时，铸件壁厚若小于规定的最小壁厚时，铸件易出现：（ D ）,A缩孔 B缩松 C夹渣 D浇不足与冷隔,14、为保证补缩，常采用下面工艺(C),A同时凝固 B糊状凝固 C定向（或顺序）凝固 D逐层凝固,15、,采用同时凝固原则时，冷铁应放在铸件的,(D),A上部 B薄部 C下部 D厚部,中的TH表示,A 灰铸铁 B 黑心可锻铸铁 C 白心可锻铸铁 D 球墨铸铁,17.制造球墨铸铁时，常用的球化剂是： (C),A冰晶石 B硅铁合金 C镁稀土合金 D氯化钾等盐类,18.机床床身一般采用的材料是：,（,D,）,A可锻铸铁；B球墨铸铁；C铸钢；D灰铸铁,19.铸钢的充型能力比铸铁（,A,）。,A低 B高 C相近 D浇铸温度相同则充型性相同,20.灰铸铁适合制造床身、机架、底座、导轨等结构，除铸造和切削性能优良外，还因为（,C,）,A可以锻造 B可焊性优良 C耐压消振 D冲击韧性高,21.铸铁的铸造工艺性能比铸钢的要好，其原因是铸铁的（,B,）,A浇铸温度高，结晶温度区间小，收缩率大,B浇铸温度低，结晶温度区间小，收缩率小,C浇铸温度低，结晶温度区间大，收缩率小,D浇铸温度高，结晶温度区间大，收缩率大,22.,易产生缩松的铸造合金是（,B,）,A低碳钢 B青铜 C灰铸铁 D铸造铝硅合金,23.流动性差会引起：(,B,),A冷裂 B冷隔浇不足 C变形 D气阻,24.冷铁的作用是：(,D,),A防止变形 B提供补缩金属 C减少铸造应力 D 增加局部冷却速度,25.用慢速浇铸时可以减少铸件内缩孔体积是因为（,A,）,A液态收缩减少 B凝固收缩减少 C固态收缩减少 D线收缩减少,三、填空题,1、一个钢制零件，带有复杂形状的内腔，该零件毛坯常用,铸造,方法生产。,2、金属的流动性主要决定于合金的,成分,3、流动性不好的铸件可能产生,冷隔,和,浇不足,缺陷。,4、铸造合金充型能力不良易造成,冷隔,和,浇不足,等缺陷，,5、缩松主要出现在,最后凝固,部位。,6、一般灰铸铁的碳当量处在共晶点附近，究其原因是流动性,好,，收缩,小,。,7,、影响合金充型性的因素是,成分,和,浇注条件。,8,、定向凝固原则主要适用于,液态收缩大,的合金，其目的是,防止缩孔。,9,、同时凝固原则主要适用于,固态收缩大,的合金，其目的是,减少残余应力。,10,、铸铁中缩孔和缩松是在,液态,收缩和,凝固,收缩两个阶段形成。,11,、防止铸件变形的方法有：设计时,应使壁厚均匀,，工艺上采用,同时,凝固原则。,12,、粗大厚实的铸件冷却到室温时，铸件的表层呈,压,应力，心部呈,拉,应力。,四、简答题,1、限制铸件最小壁厚的原因是什么？,主要是由于薄壁件中金属充型性低，易产生冷隔和浇不足。,2、灰铸铁的体收缩率比钢小的主要原因是什么？,因为灰铸铁凝固时的石墨析出膨胀,3.铸件为实现顺序凝固，应如何设置冒口和冷铁，冒口和冷铁各有什么作用？,为实现顺序凝固，冒口和冷铁的设置应保证远离冒口部分至冒口形成正的温度梯度。,冒口作用：提供补缩金属液；,冷铁作用：增加冷却速度，配合冒口实现顺序凝固,一、判断改错题,1、金属型能一型多铸，使用寿命长，故常称之为永久型铸型（,）,2,、压铸件内部存在有针孔，故不宜进行热处理。（,）,3,、大量生产灰铸铁管最适合的制造方法是离心铸造（,）,4,、金属型铸造主要适合于有色金属铸件的大批量生产（,）,二、单项选择题,1、大型铸钢件在批量生产时应采用（,B,）。,A金属型铸造 B砂型铸造 C压力铸造 D熔模铸造,2、 机床床身在批量生产中应采用（,B,）。,A压力铸造 B砂型铸造 C熔模铸造 D金属型铸造,3、最适合用离心浇铸生产的铸件是（,D,）。,A减速箱盖 B金属切削机床尾架 C机床底座 D中空的铸铁管,4、离心铸造适宜于：（,D,）,A形状复杂的铸件 B型芯较多的铸件,C平板型铸件 D空心回转体型铸件,5、金属型铸造和砂型铸造来生产同一个零件毛坯，则（,A,）。,A金属型铸造时，铸造应力较大，组织致密，力学性能好,B金属型铸造时，铸造应力较大，力学性能差,C金属型铸造时，铸造应力较小，力学性能差,D金属型铸造时，铸造应力较小，力学性能好,6、铜车马驭手须按普通人尺寸的1/10大小进行仿形铸造，应采用（,C,）。,A金属型铸造 B压力铸造 C熔模铸造 D离心铸造,7、,铝硅合金常采用金属型铸造的原因（,C,）,A不能用砂型铸造 B生产数量多,C铝硅合金熔点低 D铝易氧化,三、填充题,1、熔模铸造的铸件质量一般不超过,25kg,千克，主要适用于制造,高熔点合金,中小型零件。,2、高熔点的高合金钢刀具常用,熔模,铸造方法，大量生产铝合金活塞常用,挤压,铸造方法。,三、简答题,1、试简述熔模铸造工艺过程。,制蜡模造壳型浇铸,2、金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？灰铸铁用金属型铸造时，可能会遇到什么问题？,因为冷却速度快，晶粒细小、组织致密,白口,3、金属型铸造为何能改善铸件的力学性能？,因为金属型冷却速度快，晶粒细小、组织致密,4.简述金属型铸造与砂型铸造的区别。,从以下三方面回答：,铸型不同；工艺区别；适应性不同,一、判断改错题,1、生产中分型面与分模面一定是一致的。(,),2.铸件上的重要加工表面，浇铸时应朝上放置。（ ）,一定,改为,不一定,二、单项选择题,1、选择浇铸位置时，应尽量使铸件的重要加工表面（,A,）。,A朝下 B朝上 C垂直 D侧立,2、车床床身浇注时，导轨面应(,C,),A朝左侧； B朝右侧； C朝下； D朝上,。,3、选择浇铸位置时，应尽量使铸件的薄壁大平面（,A,）。,A朝下 B朝上 C垂直 D侧立,4、选择分型面应尽量做到（,B,）。,A尽量使用活块 B有两个或两个以上的分型面,C使分型面平直且能使型腔全部或大部位于下箱中,D使分型面平直且能使型腔全部或大部位于上箱,5.选择分型面应尽量做到：（,D,）,A尽量使用活块 B有两个或两个以上的分型面 C采用曲线分型,D使分型面为平直的且能使型腔全部或大部位于一个砂箱中,6.铸件上最易产生气孔、夹渣、砂眼等缺陷的部位是： (,C,),A铸件的下面 B铸件的侧面 C铸件的上面 D铸件型芯处,三、填空题,1、浇铸位置的选择，主要保证铸件的,质量,；,2、浇注位置的选择，主要保证铸件的,质量 ；,而分型面的选择主要考虑,简化操作。,3、铸件上质量要求高的面，在浇铸时应该尽量使其处于铸型的,下,面或,侧,_,面,4、制定铸造工艺时，一般从,保证质量,发，确定浇铸位置；从,简化操作,出发确定分型面。,（1）便于起模，简化造型工艺,托架分型方案,（2）尽量使铸件大部分或全部位于同一砂箱，以保证铸件各部分之间的位置精度,床身铸件的分型方案,（3）为起模方便，也不要使模样在一型内过高。,托架分型方案,（4）尽量使铸件少用砂芯，且要有利于砂芯的安放、内尺寸的检验等。,框形零件的分型,三.综合分析举例,图示是普