机械基础知识培训课程

,机械基础知识培训课程,机械基础知识培训,主要内容,4. 装配和配合,原则,5. 机械部件的,设计,与,故障分析,6. 材料和加工,方法,4装配和配合原则,4.1,概述,4.2 基本概念,4.3 产品装配的工艺性（原则）,4.4,装配尺寸链及保证装配精度的装配方法,4.1,概述,装配是机器制造中的,最后,一个阶段；,包括,装配,、,调整,、,检验,、,试验,等工作；,装备质量在很大程度上决定机器的,最终,质量。,4.2 基本概念,任何机器都是由,零件,、,套件,、,组件,和,部件,组成,装配单元,：机器中能有效进行装配的独立部分,零件1,零件2,零件3,零件4,零件5,零件6,零件7,零件8,零件9,零件10,零件11,零件12,零件13,零件14,零件15,零件16,零件17,零件18,零件19,组件1,组件2,组件3,部件1,部件2,套件1,套件2,套件3,套件4,机,器,套件,外圈,保持架,滚动体,内圈,向心滚动轴承,几个例子,组件,减速器从动轴,主轴,齿轮,轴套,键,轴承1,轴承2,部件,减速器,轴承盖,从动轴,主动轴,箱体上盖,箱体下盖,螺母,螺栓,圆柱销,机器,总装：形成最终产品。,电动机,减速器,工作机,+,辅助设备,总装,最终产品,汽车多孔闭式喷油器装配过程动画图,机器装配系统图,基准零件,零件,零件,零件,零件,零件,零件,组件,套件,套件,部件,机器,适用范围,主要用于,大批大量,生产，指导平行流水装配。,在,单件小批量,生产中很少使用,装配工艺规程的制定,内容,1)分析产品图样，划分装配单元，确定装配方法,2)拟订装配顺序，划分装配工序,3)计算装配时间定额,4)确定各工序装配技术要求、质量检测方法和检查工具,5)确定装配时零、部件的输送方法及所需要的设备和工具,6)选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备,原则,1) 保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命,2) 合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工手工劳动量，缩短装,配周期，提高装配效率,3) 尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率,4) 尽量减少装配工作所占的成本,步骤,1)研究产品的装配图及验收技术条件,2)确定装配方法与组织形式,一般分为,固定式,和,移动式,。,3)划分装配单元，确定装配顺序,总原则,：有利于保证装配精度以及使装配连接、校正等工作能顺利进行。,一般次序,是：,先下后上，先内后外，先难后易，先重大后轻小，先精密后一般,。,4)划分装配工序,5)编制装配工艺文件,清洗,刮削,平衡,螺纹连接,过盈连接,校正,此外，部件或总装后的检验、试运转、油漆、包装等一般也属于装配工作。,几个装配例子,例1：,单列深沟球轴承的安装,轴承型号：,SKF 6306,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(8),(9),(7),(10),例2：,汽车,多孔闭式喷油器装配过程图,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(8),(7),例3：,卧式车床床身,装配,例3：,发动机,装配,4.3,产品装配的工艺性（,装配原则,）,目的：,机器结构能保证装配过程中使相互联接的零部件,不用,或,少用,修配和机,械加工，用,较少的劳动量,，花费,较少的时间,按产品的设计要求顺利地,装配起来,。,原则：,1）机器结构应能分成,独立,的装配单元,2）减少装配的,修配,和,机械加工,3）机器结构应,便于,装配和拆卸,1）机器结构应能分成,独立,的装配单元,单元装配应互不妨碍，尽量平行进行装配作业，以便组织多厂协作生产,(a),1-操纵箱 2光轴 3联轴器 4阶梯轴 5箱体,转塔车床的两种结构比较,(b),部件可预先进行调整，使其以完善的状态进入总装，保证总机的装配质量,结构改进尽量只是局部变动，不仅使改装方便，也有利产品的改进和换代,(a),传动齿轮箱的两种不同结构,(b),装配应有利于机器的维护检修，运输方便，特别是对重型机器的包装,(a),轴的两种不同结构,(b),(a),(b),轴的两种结构方案,2）减少装配的,修配,和,机械加工,(a),主轴箱与床身的不同装配结构形式,(b),尽量减少不必要的配合面。,(a),圆锥齿轮两种不同轴向定位结构,(b),在机器结构设计上，尽量采用,调整装配法,代替,修配法,。,(a),(b),车床溜板后压板的两种结构,装配时尽量减少机械加工，否则不仅影响装配工作的连续性，延长装配,周期，而且在装配车间增加了机械加工设备。,(a),(b),两种不同的轴上油孔结构,(a),(b),两种活塞连接结构,3) 机器结构应便于装配和拆卸,组件的几个表面不应同时装入基准零件配合孔中，而应先后依次装配,(b),(a),轴依次装配的结构,同时装入,先装且直径小,后 装,(a),(b),车床车身、油盘及床腿的两种连接方式,同一尺寸面上的过盈配合其装配和拆卸都困难,(a),(b),(c),(d),注意机器设计过程中，处理好一些容易被忽视的“小问题”。,(b),(a),装配时应考虑装配工具与连接件的位置,(c),基体和底座的联接,(a),(b),注意考虑机器使用过程中的磨损及其他原因造成的拆卸修问题，所有的易损零,件都要考虑拆卸方便问题。,(a),轴承的结构应考虑拆卸问题,(c),(b),(d),圆锥齿轮的结构,(a),(b),(c),销孔的不同结构,4.4,装配尺寸链及保证装配精度的装配方法,1）,装配尺寸链,：解决,零件,精度,和,装配,精度,之间的关系,2）,保证产品装配精度的尺寸链方法,：互换法、选择法、修配法和调整法,简单,介绍,修配法和调整法：,齿轮与轴的装配关系图,5机械零部件设计,5.1,概述,5.2 举例,5.2.1 圆锥-圆柱齿轮减速器设计,5.2.2 模型模具的设计,5.3 故障分析,5.1,概述,机械设计是一个创造性的工作过程，实践经验是保证设计质量的重要因素。,其一般,过程,：,计划,阶段,方案设计,阶段,技术设计,阶段,技术,文件编制,阶段,避免在预定,寿命期内失效,的要求,结构,工艺性,要求,经济性,要求,质量小,的要求,可靠性,要求,应满足的基本要求,应保证零件有,足够,的,强度、刚度、寿命,。,一、避免在预定寿命期内失效的要求,齿轮轮齿折断,轴承内圈破裂,齿面接触疲劳,轴瓦磨损,轮齿塑性变形,轴承外圈塑性变形,提高,零件强度、刚度和寿命的,措施,，如：,采用,高强度,的材料,合理设计零件的,截面形状,，增大惯性矩,提高零件的,制造精度,，以减少工作时的动载荷,增大零件的,截面尺寸,或增大,惯性矩,；,缩短,支承的,跨距,或采用,多点支承,。,表面,镀层,表面,涂漆,表面,阳极化,二、结构,工艺性,要求,毛坯选择合理,结构简单合理,合理的制造精度和表面粗糙度,尽量减小零件的加工量,三、,经济性,要求,在保证,质量,的前提下,简化,零件的结构，,降低,材料消耗,采用,无余量,、,少余量,的毛坯，减少加工工时,采用,廉价而充足,的材料代替昂贵材料,大型零件采用,组合结构,而非整体结构,尽量采用,标准件,四、,可靠性,要求,零件的失效是,随机,发生的，原因是零件所受的载荷、环境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化的。为提高零件可靠性，应当在,工作条件和零件,性能两个方面使其变化尽可能小。,机械零部件的计算准则,强度,准则,刚度,准则,设计时，首先应根据零部件的失效形式确定设计准则以及相应的设计计算方法。一般来讲，有以下几种准则：,寿命,准则,振动,稳定性准则,可靠性,准则,选择零部件类型和结构,零部件的设计流程图,计算零部件上的载荷,确定计算准则,选择的材料,确定零部件的基本尺寸,结 构 设 计,校 核 计 算,画出零件工作图,画出部件装配图,5.2.1 圆锥-圆柱齿轮减速器设计,适用范围,：在化工、采矿和纺织等重工业的运输系统中，在原动机与工作机,之间有一个独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大扭,矩，这种装置就是减速器。,工作条件,：某一化工厂设备中的输送装置要求运转平稳，工作转距变化小，,单班工作，每班8小时，工作寿命为10年（每年工作300天），立,轴的速度允许误差5%。,设计过程及内容,1）减速器类型的选择,2) 机械传动装置的总体设计,3) 减速器的结构、润滑及传动设计,4) 减速器箱体及附件设计,1）减速器类型的选择,圆锥-圆柱蜗轮,齿轮减速器,圆锥-圆柱蜗轮,齿轮减速器简图,2) 机械传动装置的总体设计,电动机类型选择：运输平稳，工作转矩变化很小,电动机容量的选择：功率为10,kW,输出功率为9.61,kW,电动机转速的选择 :1450,r/min,电动机型号的确定:,YZR-2-160M2,电磁制动三相异步电机,3) 减速器的结构、润滑及传动设计,齿轮的设计：,级别,Z,1,Z,2,mn(mm),Mt(mm),n,ha,齿宽（mm）,高级别,20,75,3.5,8,06,34,20,1,大锥齿轮轮毂长L=50,低级别,23,95,4,4.0404,B1=85, B2=80,轴类零部件的设计：,输出轴上的功率、转速和转距的确定,作用在齿轮上的力,初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为45号钢，根据轴的常用材料许用应力表得出：d,min,=52.1mm,联轴器的选用,根据轴的最小直径，确定联轴器的型号，查标准,GB5014-85，,选用,HL4,型性,柱销联轴器。,轴的结构与装配,轴,的结构设计,拟定轴上零件的装配方案,根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度,满足半联轴器的轴向定位要求,满足轴承的定位要求：初选两端轴承为单列圆锥滚自轴承30313,满足齿轮的定位要求,满足轴承盖的定位要求，同时确定润滑剂,轴上零件的周向定位,确定采用平键连接。查国标GB1095-79和国标GB1096-79,确定轴上圆角和倒角尺寸,确定轴上圆角和倒角尺寸,求轴上的载荷,根据轴的结构简图，画出弯矩图和扭矩图，找出轴的,危险截面,按弯矩合成应力校核轴的强度,查轴的常用材料及其主要机械性能表得：,故，安全,精确校合轴的疲劳强度,判断危险截面,截面,IV,左侧,截面,IV,右侧,画出,绘制轴的工作图,4) 减速器箱体及附件设计,箱体：采用HT200，铸造,油面指示器：选用游标尺M16,起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳,放油螺塞：选用外六角油塞及垫片M161.5,结构部件图,圆锥-圆柱齿轮减速器结构部件图,5.2.2 电动机绝缘胶架注塑模的设计,设计过程及内容,1）拟订模具结构形式,2) 注射机型号的确定,3) 分型面位置的确定,4) 烧注系统形式和烧口的设计,5）成型零件的设计与加工工艺,1）拟订模具结构形式,多型腔多分型面模具（三个分模面，三个分型面）,2) 注射机型号的确定,注射量：95g,锁模力：120T,模板大小：400550,3) 分型面位置的确定,1) 分型面应选在塑件外形最大轮廓处。,2) 便于塑件顺利脱模，尽量使塑件开模时留在动模一边,3) 保证塑件的精度要求。,4) 满足塑件的外观质量要求。,5) 便于模具加工制造。,6) 对成型面积的影响。,7) 对排气效果的影响。,8) 对侧向抽芯的影响。,平直分型面，前模（定模）做成平的，胶位全部在后模（动模），大简化了前模的加工,行位（滑块）分型面，行位分型面有利于线切割行位以及后模仁和后模镶件等成型零件。,分型面的选择应尽可能使塑件在开模后留在后模一边，这样有助于后模设置推出机构动作。,4),浇注系统形式和浇口的设计,A. 主流道设计,主流道尺寸,主流道一端与主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.54mm。,主流道衬套的形式,烧浇口选择为标准件，注射机的喷嘴半径为20，所以烧浇口半径取为R21 。,主流道衬套固定,用定位圈配合将烧浇口固定在模具的面板上。采用标准件，外径为120mm，内径35mm,B. 分流道设计,主分流道的形状及尺寸,工程常用梯形截面，通过计算求出大型号(8mm, 6mm,5mm), 主分流道长度,将分流道设计成直的，总长140mm。,副分流道的设计,根据经验取值，单边锥度2度，最底部直径6mm，水平方向两层流道直径4mm，总长度38.15mm。, 分流道的表面粗糙度,内表面粗糙度不要求很低，一般取1.6m左右。,分流道的布置形式,采用平衡式,C. 浇口（进料口）的设计,浇口的选用,采用限制性侧浇口，开设在分型面上。浇口各部分尺寸取的经验值。, 浇口位置的选择,浇口位置的选择原则,：,1) 尽量缩短流动距离,2) 浇口应开设在塑件壁厚最大处,3) 必须尽量减少熔接痕,4) 应有利于型腔中气体排出,5) 考虑分子定向影响,6) 避免产生喷射和蠕动,7) 浇口处避免弯曲和受冲击载荷,8) 注意对外观质量的影响,进浇点1,的分流道开在,行位,上。,进浇点2,的分流道开在,后模模仁,上。,D.浇注系统的平衡,平衡式模具（从主流道到各个型腔的分流道的长度相等，形状及截面尺寸都相同）。,原则,：设计应尽量保证所有的型腔同时得到均一的充填和成型。,E.冷料穴的设计,一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的转向处），其标称直径与主分流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的11.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积，常用形式有端部为Z字形和拉料杆形。,本模具中的只要将分流道顺向延长一段距离就行了。,5）成型零件的设计与加工工艺,A. 成型零件的设计,前模仁的设计, 行位1的设计,行位2的设计,后模仁的设计,后模仁镶件的设计,B. 成型零件的加工工艺,前模仁的设计,前模仁是一个平底的长方形，由于有四个型腔，因此模仁受的压力较大，据经验厚度需设计厚点，同时还要考虑到固定前模仁的螺丝孔的位置、运水（冷却水道）的布置、两个分流道孔、斜导柱从前模仁穿过的斜孔以及前模仁固定到前模框中的固定形式等。设计前模仁的宽160mm，厚25mm，长260mm。, 行位1的设计,行位2的设计,后模仁的设计,后模仁镶件的设计,B. 成型零件的加工工艺, 材料、开料,前模仁就是一个长方体。其设计尺寸为26016025，而订材料时的尺寸每边必须大约留3的余量。材料到后进行开料（用铣床），开粗的最终尺寸仍然单边要留20丝的余量，因为材料热处理后会有少量变形，余量是留给最后精磨的（平面磨床），达到尺寸为260.4160.425.4。,5.3 故障分析,1）炼油厂主风机增速箱振动故障分析,2）,滑动轴承故障分析, 热处理前的加工,用热处理将材料的硬度由HRC3135淬硬到HRC4852。,热处理前加工一些精度要求不高的地方，包括6个M10的内螺纹，两条6的运水，4个运水螺纹牙，4个斜导柱孔，2个锥形的分流道孔。,斜导柱孔须和前模框装配好后，一起钻20的斜孔，钻好后把斜导柱配进去。, 处理后的加工,前模仁热处理后，只要将它精磨到数，配一下框就行了。将热处理后的前模仁的四周磨小，再配到前模框中去。,1）炼油厂主风机增速箱振动故障分析,南京炼油厂催化裂化装置1号主风机增速箱，传递功率1000KW，输出转速4050r/min，齿轮齿数分别为95和61，1986年8月，催化裂化装置在满负荷运转过程中，1号主风机的增速箱振动强烈，噪声很大，严重影响生产的正产进行。,振动分析图,结论：,齿轮齿面发生严重点蚀、剥落、崩裂等缺陷时，啮合过程中将产生大,量与该齿轮转速频率相同的脉冲，使齿轮运行时振动加剧，并在频,谱图中出现故障齿轮工频及其各次谐波分量，借此可识别齿轮的故障,2）,滑动轴承故障分析,某气体压缩机组，结构简图如图1-12-1所示，其中电机转速为1000r/min（17Hz）；压缩机转速4330r/min（约72Hz），额定风压510000Pa，额定风量155000Nm,3,/h。电机、增速及、压缩机均采用滑动轴承。,结论：,工作中，首先分析异常振动的频率成分，然后在机组具有这个特征频率的全部运动部件上安排测点，进行测试、分析，并结合机组结构、振幅大小和异常音响等进行诊断，由于电机负荷侧滑动轴承的间隙不当，导致了整个机组振动上升，而在压缩机进风侧轴向位置上，振幅接近报警限，有针对性地排除故障之后，机组全体振动下降,6. 材料和加工方法,6.1,概述,6.2 材料,6.3 加工方法,6.3.1 传统加工方法,6.3.2 现代加工方法,材料是人类生产和生活的物质基础，直接反映出人类社会的文明程度。,在现代科学技术中，材料科学技术是基础。,6.1,概述,材料,工业工程,物质结构,用途,机械工程材料,工建工程材料,电工材料,金属材料,无机材料,高分子材料,复合材料,结构材料,功能材料,材料的分类,原材料,铸造,锻压,焊接,原材料,机械（切削）加工,零件,机器,热处理,热处理,热处理,装配,一个完整的零部件一般是由原材料经各种加工方法,制成毛坯，再加工成零件，最后装配成为机器。其过程可由下表表示。,热加工,冷加工,机械产品中常用的工程材料,钢,铸铁,有色金属及其合金：铝、铜和钛等,非金属材料：塑料、橡胶、复合材料和陶瓷,7.2 材料,钢,：铁、碳、合金元素（铬、镍、钨、钒等）和杂质（硅、硫、磷等）,其中碳量小于2%,成分,牌号,A. 中国,B. 美国,C. 国际,A. 中国,国家标准（推荐性）,：GB,行业标准,：冶金部YB或YB/Z,（2）牌号命名采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字相结合的方法表示。,（1）凡列入国际标准和行业标准的钢铁产品，应列入产品牌号和统一数字代号，相互,对照并列使用。,（3）采用汉语拼音字母来表示产品名称、用途、特性和工艺方法时，一般从代表产品,名称汉字的汉语拼音中选取，原则上取第一个字母，当和另一产品字母重复时，,改取第二个字母或第三个字母，或同时选取两个汉字的汉语拼音的第一个字母。,（4）采用的汉语拼音字母，原则上只取两个，一般不超过两个。,总则：,根据GB/T 221-2000钢铁产品牌号表示方法和GB/ T 17616-1998 钢铁及合金统一数字代号体系,B. 美国,行业标准：,AISI 美国钢铁学会标准,ASTM 美国材料与试验协会标准,ASME 美国机械工程师协会标准,SAE 美国机动车工程师协会标准,AMS 美国宇航材料标准（美国航空工业最常用的一种材料规格，由SAE制定）,API 美国石油学会标准,AWS 美国焊接协会标准,MIL 美国军用标准,AFS 美国铸工学会,QQ 美国联邦政府标准,UNS ：金属与合金牌号统一数字体系的简称，是由ASTM E507和SAE 1086等技术推荐使用的。,国家标准：,ANSI 美国国家标准,C. 国际 ISO,（2）以化学成分为主要牌号表示,如：热处理非合金钢C45；铁素体耐热钢H1H7；奥氏体耐热钢H10H18,（1）以力学性能为主要牌号表示,如：结构用非合金钢S235；工程用非合金钢E235,分类,（1）低合金钢 Me 10%,1）碳素钢,2）合金钢,（1）低碳钢 C 0.6%,A. 按,化学,成分分类,B. 按,质量,分类,P、S 0.030%,1）普通钢,2）优质钢,3）高级优质钢：,S,：使合金产生热裂、热脆缺陷,P,：使合金产生冷裂、冷脆缺陷,P 0.045%,S 0.055%,P 0.040%,S 0.045%,C按,用途,分,弹簧钢、轴承钢、耐热钢、耐蚀钢等 。,1）结构钢,2）工具钢,3）特殊性能钢:,1) 平炉钢,2) 转炉钢,3) 电炉钢,D按,冶炼,方法,工程结构钢,机械制造用钢,碳素工具钢,合金工具钢,钢的,牌号,及,应用,如：Q235-D 相当于 1021 ( ASTM/A29M) E235D (ISO),碳素结构钢的,钢号用屈服强度,表示,1）（普通）碳素结构钢,2) 优质碳素结构钢,钢号用两位数字表示,，数字表示含碳量的万分之几。,如： 45Mn钢 相当于 1046 ( ASTM/A29M) C45E4 (ISO),45钢 相当于 1045 ( ASTM/A29M) C45E4 (ISO),中国系列,对比美国：,牌号10051095，共49个牌号，含锰量较高碳素钢，从1513-1572共16个牌号。,其中：,1 碳素钢，第二位数字 钢种或合金元素含量，,后两位数字 碳含量(以万分之几计）,对比国际：,1）非合金钢,2) 使用于热处理的非合金钢,结构用钢牌号首部为S, 工程用钢首部为E + 数字（表屈服强度）,尾部字母A,B,C,D,E表不同质量等级,用字头C + 数字 （表平均含碳量，以万分之几计）,尾部EX或MX分别代表优质钢和高级优质钢,如：Q235-D 相当于 1021 ( ASTM/A29M) E235D (ISO),60Mn钢 相当于 1561 ( ASTM/A29M) C60E4 (ISO),45钢 相当于 1045 ( ASTM/A29M) C45E4 (ISO),3）低合金高强度结构钢,表示方法同普通碳素结构钢,如：Q345A 相当于 Gr.E ( ASTM/A588) 或K12202 (UNS) E355DD(ISO),Q295B 相当于 Gr.F ( ASTM/A588) 或K11541 (UNS) 无(ISO),Q390D 相当于 Gr.E ( ASTM/A633) 或K12202 (UNS) HS390D(ISO),中国系列,对比美国：,涉及到,ASTM(A242,A441,A529,A572,A588,A606,A607,A618,A633,A656,A690,A707,A715,A808,A812,A841和A871共17个标准。还有Type1,Gr42,GrA,Gr1a,65和80等共49个牌号，其中有的无牌号，仅有化学成分,对比国际：,同工程用非合金钢相同，首部为E + 数字（表屈服强度）,尾部字母A,B,C,D,E表不同质量等级,如：Q345A 相当于 Gr.E ( ASTM/A588) 或K12202 (UNS) E355DD(ISO),Q295B 相当于 Gr.F ( ASTM/A588) 或K11541 (UNS) 无(ISO),Q390D 相当于 Gr.E ( ASTM/A633) 或K12202 (UNS) HS390D(ISO),4）合金结构钢,种类繁多，用量大，应用面广,钢号的表示方法为：,两为数字+元素符号+数字,。,如：40CrNiMoA 相当于 4340 ( ASTM/A29M) 36CrNiMo4 (ISO),25Cr2Ni4WA 相当于 无 ( ASTM/A29M) 无 (ISO),15CrMo 相当于 4118 ( ASTM/A29M) 13CrMo4-5 (ISO),中国系列,对比美国：,牌号1330E9310和硼钢50B4494B30共90个牌号，牌号的前两位数字代表的钢类符合SAE系统规定,第一位数字,：1碳素钢，2镍钢，3镍铬钢，4钼钢，5铬钢，61铬钒钢，,8低镍铬钢，92硅锰钢，93（94、94，97，98）铬镍钼钢,第二位数字,：钢种或合金元素含量,钢号中的字母,：B含硼钢，L含铅钢，H对淬透性有一定要求的钢,前置字母,：C平炉钢，B酸性转炉钢，E电炉钢，TS试验性钢,对比国际：,钢号的表示方法为：,两为数字+元素符号+数字,。(合金含量规定与我国略有不同）,前两位数字碳含量（以万分之几计）,合金元素含量大于5%直接表出同时牌号前冠以X，不大于5%乘上系数,如：40CrNiMoA 相当于 4340 ( ASTM/A29M) 36CrNiMo4 (ISO),25Cr2Ni4WA 相当于 无 ( ASTM/A29M) 无 (ISO),15CrMo 相当于 4118 ( ASTM/A29M) 13CrMo4-5 (ISO),5）碳素工具钢,含碳量为0.65-1.35% ，可制造低速切削的刀具和普通模具、量具。,表示方法：T + 阿拉伯数字(牌号从T7 T13),如：T8 相当于 W1A-8 ( ASTM/A686) 或T72301 (UNS) C80U (ISO),T8Mn 相当于 W1-C-8 ( ASTM/A686) 或T72301 (UNS) C90U (ISO),中国系列,对比美国：,牌号W1-AW5共5个牌号,对比国际：,1999年标准定为冷作非合金工具钢，牌号表示方法同EN标准,牌号前缀为C,后缀为U，中间数字为平均碳含量（以千分之几计）,如：T8 相当于 W1A-8 ( ASTM/A686) 或T72301 (UNS) C80U (ISO),T8Mn 相当于 W1-C-8 ( ASTM/A686) 或T72301 (UNS) C90U (ISO),(,一般不标出碳含量,）其他同合金结构钢,其中：,含铬量低于1%的低铬合金工具钢，在铬含量前加0（千分之几）,高速工具牌号前加C,表示平均含碳量高于通用牌号,合金工具钢在模具钢方面应用较多（冲压模、拉拔模、热锻模和热挤压模等)。,高速工具钢在金属切削刀具方面应用较多,6）合金工具钢和高速工具钢,中国系列,如：Cr12 相当于 D3 ( ASTM/A681) 或T30403 (UNS) X210Cr12 (ISO),W18Cr4V 相当于 T1 ( ASTM/A600) 或T12001 (UNS) HS18-0-1(ISO),CW6Mo5Cr4V2 相当于 M2(高碳） 或T11302 (UNS) HS6-5-2C (ISO),对比美国：,合金工具钢,(共58个牌号),H10H43热作模具钢；A2A10空冷硬化冷作工具钢；D2D7高碳高铬冷做工具钢；,O1O7油淬冷作工具钢；S1S7耐冲击工具钢；P1P21低碳型工具钢；,F1、F2碳钨合金工具钢；L2L6特殊用途工具钢；6G6FF其他工具钢。,高速工具钢,（共29个牌号）,T1T15钨系高速工具钢；M1M62钼系高速工具钢；M50、M52中间型高速工具钢,对比国际：,合金工具钢,牌号表示方法同合金结构钢，(含碳量超过1.00%时用三位数字表示），合金元素超过5%时，按高合金钢牌号表示,高速工具钢,牌号前缀字母为HS，后缀数字分别表示W、Mo、V、Co等元素含量,如：Cr12 相当于 D3 ( ASTM/A681) 或T30403 (UNS) X210Cr12 (ISO),W18Cr4V 相当于 T1 ( ASTM/A600) 或T12001 (UNS) HS18-0-1(ISO),CW6Mo5Cr4V2 相当于 M2(高碳） 或T11302 (UNS) HS6-5-2C (ISO),牌号表示方法：Y + 数字,如：Y40Mn 相当于,1141( ASTM/A29M) 或T72301 (UNS) 44SMn28 (ISO),7）易切削用钢,中国系列,对比美国：,牌号11081151，12111215和12L1312L15共计23个牌号,其中，11硫系，12硫磷系，12L铅硫复合系,对比国际：,牌号表示方法同合金结构钢,按热处理分 非热处理、表面硬化用和直接淬火,按化学成分 硫易切削钢、硫锰易切削钢和加铅易切削钢,如：Y40Mn 相当于 1141( ASTM/A29M) 或T72301 (UNS) 44SMn28 (ISO),8）不锈钢和耐热钢,不锈钢,：具有较强抵抗腐蚀能力。其含碳量低，主加合金元素为Cr和Ni。,耐热钢,：高温下具有良好的抗氧化性和热强性钢，适于高温工况。,牌号表示方法：,碳,含量表示方法：大于0.10%时以数字表示；小于0.10%时以0表示 ；,0.010.03%时以03表示；小于0.01%时以01表示。,合金,含量表示同合金结构钢,如：0Cr18Ni9 相当于,304( ASTM/A276) 或S30400 (UNS) X5CrNi18-9 (ISO),2Cr25Ni12,相当于,310( ASTM/A276) 或S31000 (UNS) X15CrNiSi25-21 (ISO),中国系列,对比美国：,按金相组织分为奥氏体（含高氮）型、铁素体型、奥氏体型、马氏体型和沉淀硬化性,牌号*（如201，384和430等），XM-*(如XM-26)和*-*（如26-3-3）总计125个,对比国际：,牌号表示方法同EN标准,开头冠以字母X，随后用数字表示含碳量，1、2、3、4、5、6和7分别表示含碳量不大于0.02%、 0.03%、 0.04%、 0.07%、 0.08%和0.040.08%之间，后面按合金元素排出合金元素符号，最后用组合数字标出合金元素的含量,如：0Cr18Ni9 相当于 304( ASTM/A276) 或S30400 (UNS) X5CrNi18-9 (ISO),2Cr25Ni12 相当于 310( ASTM/A276) 或S31000 (UNS) X15CrNiSi25-21 (ISO),8）轴承钢,分高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬轴承钢和高温轴承钢等四大类,牌号表示方法（以高碳铬轴承钢为例）：,G + Cr 含量数字（以千分之几计）+ 其它（同合金结构钢）,(碳含量不注明）,如：GCr15SiMn 相当于,Cr1 ( ASTM/A485) 100CrMnSi6-4 (ISO),GCr18Mo 相当于,52100Mod.3 ( ASTM/A535) 100CrMo7 (ISO),中国系列,对比美国：,牌号有52100，5195，K19526，1070M和5160共5个牌号，无规律,对比国际：,相当于整体淬火轴承钢,牌号前部均标注三位数字100，其后表示与合金结构钢同,如：GCr15SiMn 相当于 Cr1 ( ASTM/A485) 100CrMnSi6-4 (ISO),GCr18Mo 相当于 52100Mod.3 ( ASTM/A535) 100CrMo7 (ISO),8）铸钢,牌号表示方法：以ZG开头为表示,以屈服强度和抗拉强度力学性能为主：,（一般工程用铸造碳钢，焊接结构用碳素铸钢，低合金铸钢）,如：ZG200-400 相当于,Grade 415-205 ( ASTM/A27M)或J03000(UNS) 200-400W (ISO),ZG230-450H 相当于,无 ( ASTM/535) 230-450W (ISO),ZGD270-480 相当于 550-270 ( ASTM/A148) 无 (ISO),以化学成分为主,：,（中高强度不锈铸钢，一般用途腐蚀铸钢，一般用途耐热铸钢，高锰铸钢,如：ZG03Cr19Ni11Mo3N 相当于,CF-3MN ( ASTM/A743M),GX2CrNiMoN19-11-3 (ISO),中国系列,对比美国：,牌号组成,高强度铸钢 力学性能抗拉强度和屈服强度（屈服点）的最低值；,一般工程用铸钢 除力学性能值表示外，还有用字母加数字表示；,不锈、耐热铸钢字母和数字的组合表示牌号，,其中，C和H分别表示低于和高于650度使用的不锈铸钢和耐热钢，牌号中第二字母表示镍元素的含量,对比国际：,普通工程用铸钢和工程与结构用高强度铸钢 两组数字组合表示，它是铸钢件应满,足的力学性能。前者表屈服强度最低值，后者表抗拉强度最低值。,承压铸钢（含不锈、耐热和低温用铸钢） 采用前缀字母C加数字和后缀字母组成。,其中后缀字母H表耐热铸钢，L表低温用铸钢。,如：ZG200-400 相当于 Grade 415-205 ( ASTM/A27M)或J03000(UNS) 200-400W (ISO),ZG10Cr13 相当于 CA-3 ( ASTM/A743M) C39CH (ISO),铸铁,成分,铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金，还含有,Si,、,Mn,和,其他一些杂质元素。,牌号,A. 中国,B. 美国,C. 国际,分类,按碳存在形式,白口铸铁,: 断口呈白亮色，碳以渗碳体形式存在,灰口铸铁,: 断口呈暗灰色，碳以游离的石墨形式存在,麻口铸铁,：断口呈黑白相间的麻点，碳以渗碳体和游离石墨形式存在,按石墨存在形式,灰铸铁,：片状,球墨铸铁,：球状,可锻铸铁,：团絮状,蠕墨铸铁,：蠕虫状,铁的,牌号,及,应用,中国系列,如：HT200 相当于 No.30A ( ASTM/A48)或F12101(UNS) 200 (ISO),HT350 相当于 No.50A ( ASTM/A48)或F13501(UNS) 350 (ISO),牌号,用HT + 抗拉强度最低值,表示,1）灰铸铁,对比美国,牌号用字母符号和数字组合而成，有No.20No.60(A,B,C,S)共36个牌号，其中后缀最后字母表示试样直径标称尺寸,对比国际,两种表示方法,一：以最低抗拉强度值表示，如100,二：以H + 布氏硬度为表示，如H175,牌 号,组织,用途举例,HT100,F+G,片,盖、外罩、油盘、手轮、支架、底板、镶导轨的机床底座等对强度无要求的零件,HT150,F+P+G,片,底座、床身、与HT200相配的溜板、工作台；泵壳、容器、法兰盘;工作压力不太大的管件,HT200,F+P+G,片,要求高的强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、硝化塔、机床床身、立柱、平尺、划线平板、汽缸、齿轮、活塞、刹车轮、联轴器盘、水平仪框架、压力为80Mpa以下的油缸、泵体、阀门,HT250,P+G,片,HT300,P,细,+G,细片,床身导轨、车床、冲床等受力较大的床身、机座、主轴箱、卡盘、齿轮、高压油缸、水缸、泵体、阀门、衬套、凸轮、大型发动机曲轴、气缸体、气缸盖；冷镦模、冷冲模,HT350,P,细,+G,细片,各种牌号灰铸铁的应用列表,2）球墨铸铁,中国系列,如：QT400-18 相当于 60-40-18 ( ASTM/A536)或F32800(UNS) 400-18 (ISO),QT700-2 相当于 100-70-03 ( ASTM/A48)或F34800(UNS) 700-2 (ISO),牌号：,用QT+,抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,表示,对比美国,有普通球墨铸铁和特殊用途球墨铸铁两类，从60-40-18到120-90-02共8个牌号，,牌号,均是三组数字组合而成。第一组数字为代号，第二组数字为抗拉强度最低值，第三组数字为断后伸长率最低数（%）,对比国际,两组数字组合而成，前者表示抗拉强度最低值，后者表示断后伸长率最低数（%）,牌 号,组织,用 途 举 例,QT40017,F+G,球,汽车、拖拉机底盘类零件，轮毂、驱动桥壳、差速器壳、拨叉、中低压阀门、管道。,QT42010,F+G,球,QT50005,F+P+G,球,机座、传动轴、机车护瓦等。,QT60002,P+G,球,曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环、轴套、汽缸套、机床蜗轮、蜗杆等,QT70002,P+ G,球,QT80002,P+ G,球,QT120001,B,下,+ G,球,汽车后桥螺旋锥齿轮、大减速器齿轮、曲轴、凸轮等,各种牌号球墨铸铁的应用列表,3）可锻铸铁,中国系列,如：KTH350-10 相当于 32510 ( ASTM/A47M)或 F22200(UNS) B35-10 (ISO),KTZ450-06 相当于 310 M6 ( ASTM/A220M)或F23131(UNS) P45-06 (ISO),KTB380-12 相当于 无 ( ASTM/A220M)或无(UNS) W38-12 (ISO),牌号：,前缀字母KTH、KTZ、KTB (黑心、珠光体、白心可锻铸铁） +,抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,对比美国,黑心可锻铸铁,：ASTM/A47M标准中用数字组合表示，有22010、32510和35510 三个,牌号,珠光体可锻铸铁,： ASTM/A220M标准中数字和字母组合表示，有280M10 620M1,共八个牌号，其中第一组数字表示抗拉强度最低值，第二组数字,表示断后伸长率最低值（%）,白心可锻铸铁,：无,对比国际,前缀字母B、P、W(黑心、珠光体、白心铸铁）+ 抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,如：KTH350-10 相当于 32510 ( ASTM/A47M)或 F22200(UNS) B35-10 (ISO),KTZ450-06 相当于 310 M6 ( ASTM/A220M)或F23131(UNS) P45-06 (ISO),KTB380-12 相当于 无 ( ASTM/A220M)或无(UNS) W38-12 (ISO),牌 号,组织,用 途 举 例,KTH30006,F+G,团,三通、管件、中压阀门,KTH33008,F+G,团,输电线路件、汽车、拖拉机的前后轮壳、差速器壳、转向节壳、制动器；农机件及冷暖器接头等。,KTH35010,F+G,团,KTH37012,F+G,团,KTZ45006,P+ G,团,曲轴、凸轮轴、连杆、齿轮、摇臂、活塞环、轴套、犁片、耙片、闸、万向接头、棘轮、扳手、传动链条、矿车轮,KTZ55004,P+ G,团,KTZ65002,P+ G,团,KTZ70002,P+ G,团,各种牌号可锻铸铁的应用列表,5）耐热铸铁,前缀字母B、P、W(黑心、珠光体、白心铸铁）+ 抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,中国系列,如：RTCr16 相当于 无( ASTM)或 (UNS) 无 (ISO),RQTSi4Mo 相当于 无 ( ASTM)或 (UNS) 无 (ISO),牌号：,字母RT(或RQT) +,合金元素,+ 数字（质量百分数）,对比美国,对比国际,牌号：无,牌号：无,5）耐蚀铸铁,前缀字母B、P、W(黑心、珠光体、白心铸铁）+ 抗拉强度最低值+断后伸长率最低值（%）,中国系列,如：STSi15RE 相当于 1型( ASTM/A518M) 无 (ISO),牌号：,字母ST +,合金元素,+ 数字（质量百分数）+ RE (残留元素控制）,对比美国,牌号：,1型、 2型和3型共三个型号,对比国际,牌号：无,5）中锰抗磨球墨铸铁,中国系列,共三个牌号：MQTMn 6 相当于 无( ASTM)或 (UNS) 无 (ISO),MQTMn 7 相当于 无 ( ASTM)或 (UNS) 无 (ISO),MQTMn 8相当于 无 ( ASTM)或 (UNS) 无 (ISO),牌号：,MQT+,Mn,+ 数字（MN元素质量百分数）,对比美国,对比国际,牌号：无,牌号：无,5）抗磨白口球墨铸铁,中国系列,如：KmTBNi4Cr2-DT 相当于 IB Ni-Cr-LC ( ASTM/A532M) 或 F45000 (UNS) 无 (ISO),牌号：KmTB,+,合金元素,+ 数字（MN元素质量百分数）+DT 或 GT,其中：DT和GT分别表示低碳和高碳,对比美国,牌号：比较复杂，大体上是，级别（、）,+字母（A、B、C、D)+元素+含量,对比国际,牌号：无,5）奥氏体铸铁,中国系列,无确定近似牌号,对比美国,牌号：分奥氏体灰铸铁和奥氏体球墨铸铁两种。前者有1型-6型共八个牌号，后者有D2-D5B型共九个牌号,如：Type 1,( ASTM/A436) 相当于L-NiCuCr-15-6-2 (ISO),Type D-2B ( ASTM/A439)相当于S-NiCr-20-3 (ISO),Type D-5 ( ASTM/A430)相当于S-Ni-35 (ISO),对比国际,牌号：前缀字母L或S(分别表示奥氏体灰铸铁和奥氏体球墨铸铁）+ 合金元素 + 数字 （质量百分数）,非铁金属及其合金统称为有色金属材料（与黑色金属材料如钢相对应）,有色金属和合金,非铁金属及其合金统称为有色金属材料（与黑色金属材料如钢相对应）,主要分类,铝及合金：工业中仅次于钢，广泛用于航空航天。,铜及合金：塑性、导热性好，广泛用于电力、电工部门,钛及合金：重量轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀，广泛用于航空、造船及化工,高分子材料,以高分子化合物为主要组成，分子量很大虽然很大，都是由一种或几种简单的低分子化合物通过共价键重复连接而成的。,主要分类,按性能及用途：塑料、橡胶、纤维、胶粘剂和涂料,按聚合物反应类型：加聚物和缩聚物,按聚合物的热行为：热塑性塑料和热固性塑料,按主链上化学组成：碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物,陶瓷材料,一种用天然硅酸盐（粘土和石英）或人工合成物（氮化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物）为原料，经粉碎、配制、成型和高温烧制而成的无机非金属材料。,主要分类,按原料来源：普通陶瓷和特种陶瓷,按用途：日用陶瓷和工业陶瓷（工程陶瓷和功能陶瓷）,按化学组成：氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷,按性能：高强度陶瓷、高温陶瓷、耐酸陶瓷,有两种或两种以上不同性质的材料，通过不同的工艺方法人工合成的，各组分间有明显界面性能优于各组分材料的多相材料。,复合材料,主要分类,按基体材料：非金属复合材料和金属复合材料,按增强材料：纤维增强复合材料、粒子增强复合材料和叠层复合材料,功能材料,利用物质的各种物理和化学特性及其对外界环境的敏感反应，实现各种信息处理和能量转化的材料。,主要分类：,按材料类别：金属功能材料、无机非金属功能材料（即陶瓷功能材料）,有机高分子功能材料和功能复合材料,按材料使用状态：多晶、单晶、非晶、微粉、纤维和薄膜功能材料,按材料使用特性：机械功能材料、热学材料、电学材料、磁学材料,6.3,加工方法,6.3 .1 传统加工方法,（1）热加工方法,铸造,锻压,焊接,铸造,优点：,a) 可形成复杂的铸件,b) 应用广泛，机械制造业中，很多零件毛坯都可以通过铸造获得,c) 大小不受限制,d) 设备投资少，造型材料廉价，成本较低,缺点：,由于生产过程复杂，影响质量的因素多，材料组织常出现晶粒粗大、组织疏松、缩孔、气孔、夹渣等缺陷，所以铸件力学性能和可靠性较同种材料的锻压件差。多用于受力不大的场合,定义：,铸造是熔炼金属、制造铸型、并将熔融金属浇入铸型、凝固后获一 定形,状和性能铸件的成型方法。,主要分类,砂型铸造,零件图,铸造工艺图,铸型,型,芯,芯盒 芯砂,型砂,模型,熔化,合 箱,落砂、清理,检 验,铸 件,浇注,冷却,凝固,砂型铸造工艺过程流程图,(a) 手工造型,(b) 机器造型,适用于单件、小批量生产,1) 生产效率高,2) 铸型质量好（紧实度高而均匀、型腔轮廓清晰）,3) 设备和工艺装备费用高，生产准备时间较长,4）适用于中、小型铸件的成批、大批量生产。,砂型铸造的分类及应用,镕模铸造,定义：,在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型,壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法。,1）铸件的精度和表面质量较高,2）合金种类不受限制，尤其适用于高熔点及难加工的高合金钢。,3）可铸出形状较复杂的铸件,4）生产批量不受限制，单件、成批、大量生产均可适用。,5）工艺过程较复杂，生产周期长,6）原材料价格贵；铸件不能太大、太长，否则熔模易变形，丧失原有精度。,特点,母模,压型,蜡模组,结壳,脱蜡,单个蜡模,焙烧浇注,铸造过程,应用：,它最适合25kg以下的高熔点、难以切削加工合金铸件的成批大量生产。,永久型,铸造,(金属型铸造）,压力,铸造,锻压,优点：,消除锭料的某些铸造缺陷（如气孔、缩松等），并能细化金属的铸态组织，具有较高的力学性能，对于承受冲击或交变应力的重要零件，应优先采用锻件毛坯。,缺点：,不能加工脆性材料其复杂形状的毛坯或零件,定义,：,对毛坯施加外力使其产生塑性变形改变其尺寸，形状并改善其性能，用以,制造机械零件，工件或毛坯的成形方法，是锻造与冲压的总称。,模型锻造,轧制,挤压,拉拔,自由锻造,板料冲压,分类,自由锻造,定义,：,只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下站间直接使坯料变形而获得所需,几何形状内部质量的锻件的锻造过程。,特点,1）锻造灵活性大,2）所用工具为通用的简单工具,3）锻造同样锻件所需锻造设备的吨位比模型锻造要小得多,4）对设备的精度要求也低，生产周期短,5）生产效率不如模锻,6）锻件形状简单，尺寸精度低，表面粗糙,7）不易实现机械化和自动化,压力机,水压机,油压机,锻锤,空气锤,蒸汽空气锤,65750Kg,630Kg5T,落下部分总重量 = 活塞 + 锤头 + 锤杆,滑块运动到下始点时所产生的最大压力,锻锤吨位 =,压力机吨位 =,自由锻造设备,模型锻造,定义,：,将金属坯料放在具有一定形状的模锻模膛内受压、变形，获得锻件的方法。,特点,1）锻件形状和精度由模膛保证,2）锻件尺寸精确，表面光洁,3）可锻出形状复杂的锻件，而且敷料少,4）所用锻模价格较高，只适用于成批和大量生产,5）需要用力较大的专用设备,模型锻造设备,焊接,优点：,a) 节省材料，减轻质量,b) 简化复杂的大型零件的制造,c) 适用性好,d) 满足特殊连接要求,e) 降低劳动强度，改善劳动条件,缺点：,零件焊接接头组织不均匀；焊接过程造成结构应力和变形；产生裂纹,定义,：,通过加热或加压或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合,的一种加工方法。,应用范围,a) 制造金属结构件，如桥梁、船舶、压力容器、化工设备、机动车辆、发电机,b) 制造机器零件和工具，如机床机架和床身、大型齿轮和飞轮、各种切削刀具,c) 修复,分类,焊接方法,熔焊,压焊,钎焊,电弧焊,气电焊,电渣焊,电阻焊,摩擦焊,扩散焊,超声焊,硬钎焊,软钎焊,高能束焊,化学热焊,高频焊,爆炸焊,埋弧焊,焊条电弧焊,二氧化碳焊,氩弧焊,电子束焊,激光焊,等离子焊,铝热焊,气焊,缝焊,点焊,对焊,感应钎焊,盐浴钎焊,真空钎焊