《机械基本常识教材》PPT课件.ppt

2001 7 4 1 机械基本常识简介 课程基本内容机械基本知识机械设计常识机械零件结构简介常见材料介绍钢铁火花的鉴别金属热处理常识 金属的硬度介绍 机械制造工艺常识机械制图基础知识 2001 7 4 2 机械基本知识 机器 包含机械 电气 液压 气动 润滑 冷却 控制 监测等系统基本组成要素是机械零件 通用零件 专用零件 组合体部件辅助系统 润滑 显示 照明等 原动机部分传动部分执行部分控制部分 2001 7 4 3 机械设计常识 1 机械设计阶段一 计划 设计任务书 机器的功能经济性的估计制造要求的大致估计基本使用要求预计完成期限二 方案设计工作原理简图的绘制机器运动简图的绘制方案的评价 技术性 经济性 可靠性 三 技术设计绘制总体设计草图及部件装配草图绘制零件图 部件装配图及总装图四 编制技术文件 2001 7 4 4 机械设计常识 2 机器方案的评价一 使用功能要求二 经济性要求费用先进的设计方法标准化 通用化零件新技术 工艺 结构 材料的应用结构工艺性 用料少 易加工 易装配复杂程度三 劳动保护要求 EHS 操作者方便 安全环境要求四 可靠性要求机器的可靠度R 使用时间 寿命 内和预定的环境条件下机器能正常工作的概率F 机器不能正常工作 即机器由于某种故障而不能完成其预定的功能亦即失效的概率F 1 R固有可靠性 由设计 制造阶段确定使用可靠性 由维护保养条件确定 总费用 设计制造费用 使用费用 2001 7 4 5 机械设计常识 3 机器零件的失效形式1 整体断裂零件在受拉 压 弯 剪 扭等外载荷作用时 由于某一危险剖面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂 或者零件在受变应力作用时 危险剖面上发生的疲劳断裂 例 螺栓的断裂2 过大的残余变形作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限 零件产生残余变形 例 机床上夹持定位零件过大的残余变形 降低加工精度 3 零件的表面破坏 零件失效的主要原因 腐蚀 磨损接触疲劳 受到接触应变力长期作用 表面产生裂纹或微粒脱落4 破坏正常工作条件引起的失效例 轴承过热 胶合 磨损带传动发生打滑 2001 7 4 6 机械设计常识 4 计划方案设计技术设计提出任务机器功能分析明确构形要求分析对机器的要求提出可能的解决办法结构化确定任务要求组合几种可能的方案选择材料 决定尺寸评价评价决策 选定方案决策 确定结构形状尺寸零件设计部件设计编制技术文件总体设计 2001 7 4 7 机械设计常识 5 设计机械零件的要求一 1强度选用强度高的材料 足够的剖面尺寸 合理的剖面形状 科学的热处理方法2刚度工作时产生的弹性变形不超过允许的限度3寿命发蓝 表面镀层 喷涂漆膜 表面阳极化处理二 结构工艺性是否易于加工制造 装配三 经济性四 质量小例 安装缓冲装置降低冲击载荷 安全装置限制最大载荷 零件应力小的部位减少材料 冲压件焊接件代替铸锻件 选用强重比高的材料五 可靠性 2001 7 4 8 机械设计常识 6 机械零件设计一般常识 1 避免横截面急剧突变 尽可能采用圆角光滑过渡 2 合理排列铆钉孔和螺栓孔 避免应力集中 3 零件表面尽可能少开缺口 必须开则需注意形状 4 采用对称结构 5 合理布置焊缝 6 零件平面尽量无损伤 7 应力集中部位 加开卸载槽 2001 7 4 9 机械零件结构设计举例 2001 7 4 10 机械零件结构设计举例 2001 7 4 11 机械零件结构设计举例 2001 7 4 12 机械零件结构设计举例 2001 7 4 13 几个简单机构的例子 2001 7 4 14 常见材料的介绍 1 几个相关概念弹性变形 应力 b s塑性变形 eK刚度 E 延伸率 应变 脆性断裂 韧性断裂 硬度 2001 7 4 15 常见材料的介绍 2 一 黑色金属例 铸铁 铸钢 碳素结构钢 合金结构钢 弹簧钢 不锈钢等二 有色金属例 铜合金 铝合金等 2001 7 4 16 常见材料的介绍 3 碳钢的分类1 按钢的含碳量低碳钢 0 25 中碳钢0 30 0 55 高碳钢 0 60 2 按钢的质量普通碳素钢S 0 055 P 0 045 优质碳素钢S P 0 040 高级优质碳素钢S 0 030 P 0 035 3 按用途碳素结构钢 一般低 中碳钢 制造各种工程构件 机器零件碳素工具钢制造各种工具 刀具 量具 模具 2001 7 4 17 常见材料的介绍 4 普通碳钢 1 甲类钢A1 A7牌号越大 屈服强度和抗拉强度越大 延伸率越小 2 乙类钢B1 B7牌号越大 含碳量越高优质碳钢例 20Mn含碳0 20 含锰0 7 1 0 碳素工具钢例 T8 T12含碳分别为0 80 1 20 T12A高级优质碳素工具钢 2001 7 4 18 常见材料的介绍 5 合金钢 1 合金结构钢是在碳素结构钢的基础上适当地加入一种或数种合金元素特点 除了较高的强度或较好的韧性 合金元素的加入增大了钢的淬透性 有可能使零件在整个截面上得到均匀一致的良好的综合机械性能 具有高强度的同时足够的韧性 包括普通低合金钢 易切钢 调质钢 渗碳钢 弹簧钢 滚动轴承钢等 编号原则碳含量 化学元素 含量合金元素含量少于1 5 时 只注明元素 不标明含量例 40Cr含0 37 0 45 C 0 8 1 1 Cr60Si2Mn含0 57 0 65 C 1 5 2 0 Si 0 6 0 9 Mn20Cr2Ni4A S 0 02 P 0 03 调质钢 经过调质处理后使用的碳素结构钢和合金结构钢 具有良好的综合机械性能 2001 7 4 19 常见材料的介绍 6 2 合金工具钢1 按成分2 按用途3 按淬火冷却介质碳素工具钢刃具钢水淬钢合金工具钢模具钢油淬钢量具钢空硬钢特殊 高速钢是一种高合金工具钢 含W Mo Cr V等合金元素 总量超过40 具有良好的红硬性 切削温度高达600 硬度无明显下降 比低合金工具钢适合更高的切削速度 编号方法 含碳量 1 0 时不标出 1 0 时以千分之几表示 高速钢 1 0 也不标出 例 CrMnC 1 0 Cr Mn 1 5 9SiCrC0 90 Si Cr 1 5 W18Cr4VC0 7 0 8 W18 Cr4 V 1 5 量具钢 高硬度 HRC62 耐磨性 热处理变形小 良好加工工艺性 2001 7 4 20 常见材料的介绍 7 特殊性能钢不锈钢 耐热钢 耐磨钢 等常用不锈钢1 铬不锈钢 基本含铬量 11 7 1Cr13 2Cr13 3Cr13 4Cr13 1Cr17 CrRMoV不属不锈钢2 铬镍不锈钢粉末冶金 用压制烧结金属粉末来制造零件的工艺硬质合金 硬度高 热硬性好 耐磨性优良 2001 7 4 21 钢铁火花的鉴别 火花介绍1 火花束 钢同砂轮接触时所发生的全部火花包括根部火花A中部火花B尾部火花C火花由流线 节点 芒线 尾花组成节点和芒线合称节花流线直线流线碳钢断线流线高速钢波浪流线灰口铁2 节花及其对应的含碳量一次花二根分叉爆裂含C0 05 多根分叉爆裂 有极少数二次花含C0 2 二次花三次花 A B C 流线 节花 节点 芒线 2001 7 4 22 金属热处理常识 金属热处理 通过加热 保温 冷却 使钢的组织结构发生变化 以获得所需性能的一种加工工艺是一种发挥金属潜能的重要方法退火普通热处理正火淬火回火表面淬火火焰加热表面热处理感应加热 高频 中频 低频 渗碳化学热处理氮化碳氧共渗 2001 7 4 23 金属热处理常识 一 退火和正火机器零件或工模具等工件的加工制造过程中 作为预热处理工序安排在铸造或锻造之后 切削 粗 加工之前 用来消除前一工序带来的某些缺陷 普通铸件 焊接件等作为最终热处理工序 作用 软化钢件以便切削加工消除残余应力以防钢件变形 开裂细化晶粒 改善组织 提高钢的机械性能为最终热处理 淬火 回火 作组织上的准备亚共析钢加热至Ac3以上30 50 保温一定时间随炉冷至今500 以下空冷 过共析碳钢合金工具钢 降低硬度改善切削性能完全退火T 等温退火860 880 球化退火去应力退火500 Time正火 与退火明显不同点是正火冷却速度梢快 40 h 开炉门 空冷 炉冷15 h 2001 7 4 24 金属热处理常识 二 淬火将钢加热到Ac3或Ac1以上30 50 保温后快速冷却 提高硬度 耐磨性 淬透性 钢在淬火后能获得淬硬层深度的一种性质 也就是刚的表面到内部马氏体组织占便宜50 处 淬火介质淬火的冷却方法 2001 7 4 25 金属热处理常识 三 回火淬火后的钢加热到不超过Ac1临界温度进行保温 而后冷却下来的一种热处理操作 作用 降低脆性 消除或减少内应力 要求及时回火调整硬度 韧性 塑性稳定工件尺寸以利切削加工特例 量具等精密工件 保持淬火后的高硬度及尺寸稳定性 在100 150 下10 50小时 低温长时间回火为尺寸稳定处理或时效处理 低温回火 150 250 中温回火 350 500 高温回火 500 650 一般将淬火 高温回火结合叫做调质处理 2001 7 4 26 金属热处理常识 四 表面淬火在扭转和弯曲等交变负荷 冲击负荷作用下工作的机械零件表面层承受着比心部更高的应力 在有摩擦的场合 表面层还不断的被磨损 因此对零件的表面层提出了强化的要求 使它的表面具有高的强度 硬度 耐磨性和疲劳极限 而心部仍保持足够的塑性和韧性 通过快速加热和立即淬火冷却相结合的方法来实现 表面淬火用钢的含碳量0 40 0 50 为宜高频淬火中频淬火工频淬火一般淬硬层深度为半径的1 10左右可得到强度 韧性和耐疲劳性的最好配合 2001 7 4 27 金属热处理常识 火焰加热表面淬火乙炔 氧或煤气 氧的混合气体燃烧的火焰 喷射在零件表面上 快速加热达到淬火温度立即喷水冷却 达到预期的硬度和淬硬层深度淬硬层深度一般为避免2 6mm 烧嘴 喷水管 加热层 淬硬层 2001 7 4 28 金属热处理常识 五 化学热处理将工件置于一定介质中加热和保温 使介质中的活性原子渗入工件表层 以改变表层的化学成分和组织 从而使工件表面具有特殊的机械或物理化学性能的一种热处理工艺 与表面淬火的比较 进行处理的条件 基本程序 2001 7 4 29 机械制造工艺常识 一 生产过程在机械制造厂制造机器 由原材料进厂到制成品之间各个相互关联的劳动和运输过程的总和二 工艺过程机器的生产过程中 有一部分是与原材料转变为成品直接有关的过程 这部分生产过程称为工艺过程 以文件形式规定下来的工艺过程称为工艺规程例 1 铸造 锻造 冲压或焊接工艺过程2 将铸锻毛坯或钢材经机械加工方法直接改变它们的形状 尺寸 表面质量 使其成为合格零件的过程 称为机械加工工艺过程3 热处理工艺过程4 装配工艺过程 2001 7 4 30 机械制造工艺常识 例 阶梯轴的机加工工艺1 车东西两端面 钻中心孔2 车外圆 工槽及倒角3 铣键槽4 去毛刺5 磨外圆6 检查 2001 7 4 31 机械制造工艺常识 基准一 设计基准 二 工艺基准 包括工序基准 定位基准 测量基准 装配基准装夹工件从定位到夹紧称为装夹直接装夹找正装夹夹具装夹 2001 7 4 32 机械制造工艺常识 机械加工工艺规程根据产品图纸 生产计划 加工设备 等1 分析被加工零件 例 方头销小孔加工2 选择毛坯3 拟定工艺过程 选择定位基准 选择零件表面的加工方法 安排加工顺序和组合工序等4 工序设计 选择机床和工艺设备 确定加工余量 计算工序尺寸及其公差 确定切削用量及计算工时配额5 编制工艺文件例 工艺过程卡片工序卡片 2001 7 4 33 机械制造工艺常识 工艺过程的组成划分为一系列工序 工序又分为若干个安装 工位 工步 走刀1 工序一个 或一组 工人在一台机床 或一个工作地点 对一个 或同时几个 工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程2 安装在某一个工序中 有时需要对零件进行多次装夹加工 每装夹一次所完成的那一部分工艺过程3 工位工件在机床或夹具上 一次装夹中每一个位置所完成的那一部分工艺过程4 工步在加工表面 切削刀具 转速 进给量都不变的情况下完成的那一部分工艺过程称为一个工步复合工步 5 走刀同一刀具在同一切削用量下对同一表面进行多次切削 这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀例 阶梯轴的切削 2001 7 4 34 机械制造工艺