金属材料强度

精品文档 1欢迎下载 金属材料强度金属材料强度 强度是指材料在外力作用下抵抗变形和破坏的能力 主要指标可 分为抗拉 最基本强度指标 抗压 抗弯 抗扭和抗剪强度 塑性塑性 材料在外力 静载 作用下产生永久变形而不被破坏的能力 主要指标为 伸长率和断面收缩率 硬度硬度 材料抵抗更硬物体压入的能力 常用指标为布氏硬度 洛氏硬度和维氏硬 度 下列硬度指标是否正确 下列硬度指标是否正确 HBS210 240 180 210HRC HRC29 25 450 480HBS 钢的热处理钢的热处理 钢固态下 采用适当方法进行加热 保温和冷却 以改变钢的内部 组织和结构 从而获得所需性能的一种工艺方法 预先热处理预先热处理 为消除坯料或半成品的某些缺陷或为后续的切削加工和最终热处理 做组织准备的热处理 退火 正火 最终热处理最终热处理 为使工件获得所要求的使用性能的热处理 退火与正火的区别与选用退火与正火的区别与选用 与退火相比 正火的冷却速度稍快 过冷度较大 选用选用 1 切削加工性考虑 作为预先热处理 低碳钢退火优于正火 而高碳钢正 火后硬度太高 必须采用退火 2 使用性能上考虑 对于亚共析钢 正火处理比退火处理具有更好的力学 性能 如果零件的性能要求不是很高 则可用正火作为最终热处理 对于一些大 型 重型零件 当淬火有开裂危险时 则采用正火作为最终热处理 但当零件的 形状复杂 正火冷却速度较快开裂危险时 则采用退火为宜 3 经济上考虑 正火比退火的生产周期短 耗料少 成本低 效率高 操作简便 因此在可能的条件下应采用正火 钢淬火后为什么一定要回火 说明回火的种类及主要应用范围 钢淬火后为什么一定要回火 说明回火的种类及主要应用范围 钢件经淬火后 虽然具有很高的硬度和强度 但脆性大 并且具有较大的淬火应 力 因此在退火后 必须配以适当的回火 种类及范围 高温回火 用于重要零件如轴 齿轮等 中温回火 用于各种弹性元件及热锻模 低温回火 用于各种工 模具钢及要求硬而耐磨的工件 调制及特点调制及特点 淬火后 加热到 500 650 度 保温后在空气中冷却 获得良好的综 合力学性能 在保持高强度的同时 具有良好的塑 韧性 硬度为 200 330HBS Q235 普通碳素结构钢 屈服强度为 235MPa 大量用于制造各种金属结构和要求 不高的机器零件 QT500 07 球墨铸铁 抗拉强度大于 450MPa 伸长率 7 用于承受冲击振动的零 件如曲轴 蜗杆等 精品文档 2欢迎下载 45 优质碳素结构钢 平均 wc 为 0 45 制造受力较大的机器零件 T12A T 表示碳素工具钢 12 表示 wc 为 1 2 A 表示为优质 主要用于制造低 速工具 如冲子 手锤 锯片等 GCr15 GCr15 20CrMnTi 渗碳钢 主要用于制造各种变速齿轮及凸轮轴等在工作中承受变冲击 载荷及剧烈摩擦的重要零件 9SiCr 量具 刀具用钢 主要用于板牙 丝锥 钻头 齿轮铣刀等 CrWMn 冷却模具钢 冷冲模冲头 拉丝模 冷切剪刀 木工切削工具 切边模 等 W6Mo5Cr4V2 钨钼系 广泛用于制造中低速切削加工的刀具及复杂刀具 ZG270 500 ZG 为铸钢 270 表示 a smin 270MPa a bmin 500MPa 用于制 造结构复杂的构件如机座 箱体 HT200 灰铸铁 试样直径 30mm 平均抗拉强度 200MPa 承受较大载荷和较重要 的零件 如汽缸 齿轮 底座 飞轮 床身等 KTH370 12 平均抗拉强度不小于 370MPa 伸长率不小于 12 的黑心可锻铸铁 制 造负荷较高的耐磨零件 如曲轴 连杆 齿轮 凸轮轴等薄壁小铸件 40Cr 调制钢 主要用于承受各种载荷 受力复杂的零件 如机床主轴 连杆 汽车半轴及弹簧 65Mn 65Mn 热塑性塑料热塑性塑料 1 聚乙烯 性能特点 热塑性塑料 低压 PE 有良好的耐磨性 腐 蚀性 绝缘性 无毒 用于一般机械构件 化工管道 电缆电线包皮 茶杯 奶 瓶 食品袋等 2 聚氯乙烯 性能特点 热塑性塑料 力学性能好且有良好的耐 蚀性 用于耐蚀构件 一般绝缘薄膜 泡沫塑料 3 聚丙烯 性能特点 热塑性塑料 力学性能优于聚乙烯 且有 良好的耐热性 用于医疗器械 一般机械零件 高频绝缘件 热固性塑料热固性塑料 1 酚醛塑料 性能特点 强度 刚度大 变形小 耐热性 耐蚀 性好 电性能好 用于一般构件 水润滑轴承 绝缘件 耐蚀衬里等 做复合材 料 2 环氧塑料 性能特点 强度高 韧度好 化学稳定性好 绝缘 性 耐寒 耐热性好 用于塑料模具 精密模具 仪表构件 金属涂覆 包封 精品文档 3欢迎下载 修补 做复合材料 复合材料 由两种或两种以上不同性质或不同组织的材料经人工组合而成的多相 固体材料 特点 比强度 比刚度高 破损安全性好 减震性能好 高温性能好 成型工艺 简单 耐磨性优良 铸造生产铸造生产 将溶化后的金属浇注到铸型中 待其凝固 冷却后 获得一定的形状 的零件或零件毛坯的成型方法 特点特点 成型方便且适应性强 成本较低 铸件的组织性能较差 砂型铸造生产过程砂型铸造生产过程 造砂型 造型芯 砂型及型芯的烘干 合箱 熔 炼金属 浇注 落砂和清理 检验 铸造缺陷铸造缺陷 铸件晶粒粗大 化学成分不均匀 力学性能较差 锻压锻压 利用金属的塑性变形的特点对坯料施加外力以改变坯料的尺寸和形状并改 善其内部组织和力学性能 从而获得所需毛坯或零件的加工方法 优缺点优缺点 优点 改善金属组织 提高其力学性能 可以形成并控制金属的纤维方 向使其沿零件轮廓合理分布 提高零件的使用性能 可以节省金属材料和切削加 工工时 提高材料的利用率和经济效益 锻压加工的适应性很强 缺点 锻压对 材料的适应性差 用于锻压的材料必须具有良好的塑性以免加工时破裂 形状复 杂的工件难以锻造成型 比较自由缎和模具锻优缺点比较自由缎和模具锻优缺点 自由锻造优点 工艺灵活 工具简单 缺点 锻件 精度较低 生产率低 劳动条件相对较差 磨具锻造优点 生产率高 模锻件尺 寸相对精确 加工余量小 可以锻出形状比较复杂的锻件 比自由缎节省材料 减少切削加工工作量 操作简单 易于实现机械化和自动化的生产 缺点 坯料 整体变形 变形抗力较大 而且锻模制造成本很高 金属焊接金属焊接 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 焊接电弧焊接电弧 将中性气体粒子分解为带电粒子 并在两电极间加上一定电压 使这 些电离子在电场作用下作定向运动 两个电极间的气体能连续不断的通过很大地 电流 从而形成电弧 带传动优缺点 能吸振 缓冲击 传动平稳 噪音小 过载时 带会在带轮上打 滑 起到过载保护作用 结构简单 制造 安装和维护方便 成本低 带与带轮 之间存在一定的弹性滑动 不能保证恒定的传动比 传动精度和传动效率低 由 于带工作时需要张紧 带对带轮轴有很大的压轴力 带传动装置外廓尺寸大 结 构不够紧凑 带的寿命较短 需要经常更换 不适用于高温 易燃及有腐蚀介质的场合 精品文档 4欢迎下载 带传动的应力分布图带传动的应力分布图 b1 max c 1 2 b2 2 1 b c d e f a 主动 从动 b1 max c 1 2 b2 2 1 b c d e f a 主动 从动 弹性滑动和打滑 打滑 由过载引起的紧边 松边拉力差增大 至使带与带轮间 的产生全面滑动的现象 弹性滑动 由于带的弹性变形而产生的带与带轮间的滑 动 弹性滑动与打滑的区别弹性滑动与打滑的区别 弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念 打滑是指过载引起的全面滑动 是可以避免的 而弹性滑动是由于弹性和拉力差引起的 只要传递圆周力 就必 然会发生弹性滑动 所以弹性滑动是不可以避免的 平平面面齿齿轮轮传传动动 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 空空间间齿齿轮轮传传动动 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 齿齿 轮轮 传传 动动 直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动 轮齿与轴平行 斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动 轮齿与轴不平行 人人字字齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动 直直齿齿圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动 斜斜齿齿圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动 曲曲齿齿圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动 交交错错轴轴斜斜齿齿轮轮传传动动 蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆传传动动 平平面面齿齿轮轮传传动动 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 空空间间齿齿轮轮传传动动 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 交 齿齿 轮轮 传传 动动 直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动 轮齿与轴平行 斜斜齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动 轮齿与轴不平行 人人字字齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮传传动动 直直齿齿圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动 斜斜齿齿圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动 曲曲齿齿圆圆锥锥齿齿轮轮传传动动 交交错错轴轴斜斜齿齿轮轮传传动动 蜗蜗轮轮蜗蜗杆杆传传动动 渐开线齿轮的正确啮合条件渐开线齿轮的正确啮合条件 两轮的模数和压力角必须相等 螺纹连接的类型及其应用场合螺纹连接的类型及其应用场合 螺栓连接 用于通孔 螺栓损坏后容易更换 双 头螺柱连接 多用于盲孔 螺钉连接 多用于盲孔 被连接件很少拆卸 紧定螺 钉连接 用以固定两个零件的相对位置 可传递不大的力和转矩 键连接类型及应用场合键连接类型及应用场合 平键连接 适用于高精度 高速或冲击 变载情况下的 键连接 同时应用于轴上移动距离较大的场合 半圆键连接 主要应用于轻载荷 和锥形轴端 楔键连接和切向键连接 适用于传动精度要求不高 载荷平稳和低 速的场合 轴向零件的轴向和周向定位方式轴向零件的轴向和周向定位方式 轴向定位 轴肩 轴环 套筒 圆螺母和止退 垫圈 弹性挡圈 螺钉紧锁挡圈 轴端挡圈 圆锥面和轴端挡圈 周向定位 键 销 花键 过盈配合和成型连接 精品文档 5欢迎下载 6210 N308 7207C 1306 主运动和给进运动主运动和给进运动 切削过程中使工件形成新的表面 速度最高 消耗功率最大 的运动称为主运动 如车削时工件的回转运动 钻削时钻头的回转运动 拉削时 拉刀的直线运动 连续或间断的把金属层投入切削的运动称为进给运动 如车削 时车刀的纵向和横向移动 钻削时钻头的轴向移动 为什么切削运动一般由直线和回转运动组合而成 为什么切削运动一般由直线和回转运动组合而成 这两种简单运动的不同组合构成了各种不同的切削运动 这两种简单运动的不同组合构成了各种不同的切削运动 机床型号机床型号 卧式车床用途卧式车床用途 能完成多种工序的加工 如车内外圆柱面 圆锥面 割槽和切断 车 端面 车螺纹 打中心孔 钻孔 攻螺纹 套螺纹和滚花 为什么只适用于单件小批生产为什么只适用于单件小批生产 钻床和镗床用途上区别钻床和镗床用途上区别 钻床主要用于在实心材料上钻孔 适用于加工单件小批的小型零件上的各种小孔 镗床通常用于加工精度较高的孔 特别适用于孔的中心距和相对位置精度 孔的中 心至基面的尺寸和相对位置的精度有严格要求的孔系加工 立式钻床和摇臂钻床结构用途上区别立式钻床和摇臂钻床结构用途上区别 结构结构 作用 立式钻床在单件小批生产中加工中小型零件 摇臂钻床广泛的应用于单件和 中小批生产中加工大中型零件 刨床和铣床在结构和用途上区别刨床和铣床在结构和用途上区别 铣床使用旋转的多刃刀具 几个刀齿同时参加切削工作 因此铣床的生产效率比刨 床高 精品文档 6欢迎下载 被广泛应用于单件和小批中批生产中 刨削一般使用单刀进行加工 生产效率底 只适用于单件小批生产中 内圆磨床内圆磨床 运动主要是工作台带动床头箱沿床身的导轨作纵向往复运动 工作台往 复直线运动一次 砂轮架横向进给一次 床头箱可相对于工作台的导轨偏转一个角 度 用以磨削锥孔 磨削内孔直径受孔径限制只能采用较小的砂轮 线速度低 砂 轮轴细长 刚性差 砂轮与工件接触面积大 生产效率低 车削加工范围车削加工范围 车外圆 车端面 车孔 切断 钻孔 铰孔 车螺纹 车端面 车成型面 钻中心孔 滚 花 绕弹簧 顺铣与逆铣的优缺点顺铣与逆铣的优缺点 顺铣容易引起工件和工作台一起向前窜动 使进给量突然 增大 引起打刀 逆铣可以避免顺铣时发生的窜动现象 逆铣时 切削厚度从零 开始逐渐增大 因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的 阶段 加速了刀具的磨损 同时 逆铣时 铣削力将工件上抬 易引起振动 外圆加工方法及选用外圆加工方法及选用 弯头车刀用于加工外圆和 端面和倒角 直头车刀用于加 工外圆和外圆倒角 宽刃车刀用于精车外圆 偏刀用于加工外圆 轴肩和端面 砂轮的磨削性能与哪些因素有关砂轮的磨削性能与哪些因素有关 磨料 粒度 结合剂 硬度 组织 拉削加工为什么质量好拉削加工为什么质量好 生产效率高生产效率高 适用于什么场合适用于什么场合 由于拉刀同时工作的刀刃多且一次拉削行程中完成粗精加工 故生产效率高 加工 精度高由于拉削精度为 IT9 IT7 最高可达 IT6 表面粗糙度 Ra 为 3 2 1 6 微 米 最低可达 0 2 微米 故加工质量好 拉削只适用于加工短孔 拉刀制造工艺复杂 成 本高 大多用于大批量生产 大批量生产时成本低 特种加工及特点特种加工及特点 特种加工方法是指区别于传统切削加工方法 利用化学 物理 电 声 光 热 磁 或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总 称 加工范围不受材料物理 机械性能的限制 能加工任何硬的 软的 脆的 耐 热或高熔点金属以及非金属材料 易于加工复杂型面 微细表面以及柔性零件 易获得良好的表面质量 热应力 残余应力 冷作硬化 热影响区等均比较小 各种加工方法易复合形成新工艺方法 便于推广应用 电火花加工的加工机理电火花加工的加工机理 电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电 所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的 加工方法及适用场合加工方法及适用场合 1 电火花成形加工 主要适用于型腔加工 穿孔加工 2 电火花线切割加工 用于各种通孔 异型通孔的加工 3 电火花内 外圆成形磨削 主要用于加工高精度和低的表面粗糙度的小孔 4 电火花高速小孔加工 主要用于线切割 预穿丝孔的加工 精品文档 7欢迎下载 5 电火花同步共轭回转加工 主要用于加工异型齿轮 螺纹环规 内外回转体等的加 工 6 电火花表面强化 主要用于模具刃口 刀量刃具表面的强化和镀覆 电解加工的基本原理电解加工的基本原理 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原 理对工件进行成形加工的一种方法 电解磨削与一般磨削相比有什么不同电解磨削与一般磨削相比有什么不同 加工范围广 加工效率高 可以提高加工精度和表面质量 砂轮的磨损量小 但电解 磨削刃口不宜磨的非常锋利 机床 夹具要采取防腐蚀 防锈措施 超声波加工特点超声波加工特点 适宜加工各种硬脆材料 特别是电火花和电解加工无法加工的 不导电材料和半导体材料 1 对于导电的硬质合金 淬火钢等也能加工 但加工 效率比较低 2 能获得较好的加工质量 3 超声加工机床结构比较简单 操作 维修方便 电火花加工 工件和电极材料必须是导电材料 电化学加工 加工任何金属材料 激光加工 几乎可以加工任何材料 超声波加工 加工各种脆性材料 特别是不导电的非金属材料 生产过程生产过程 将原材料转变为成品的全过程 工艺过程工艺过程 在生产过程中 凡是改变生产对象的形状 尺寸 位置和性质等 使 其成为成品或半成品的过程 工艺规程工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件 工序划分主要依据工序划分主要依据 工作地点是否改变 加工过程是否连续 零件的加工地点变动 后即构成另一工序 生产纲领生产纲领 企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划 计划期常为一年 所以生产纲领也称为年产量 生产类型生产类型 单件生产 成批生产 大量生产 精品文档 8欢迎下载 工艺特征工艺特征 粗精基准选择有哪些选择原则粗精基准选择有哪些选择原则 粗基准 若工件上有不加工表面 则选择该表面为粗基准 以不加工表面为粗 基准原则 以重要表面作为粗基准 可保证其与加工面之间有一正确的位置 再以 后加工该重要表面时 余量就能均匀 有利于获得规定的加工精度和表面粗糙度 以重要表面和余量较小的表面组为粗基准原则 在同一尺寸方向上粗基准原 则只允许使用一次 粗基准应避免重复使用原则 精基准 所选择的精基准应能保证工件定位准确 装卡方便可靠 夹具结构简单 便于装卡原则 选择加工面的设计基准作为定位基准 基准重合原则 同一 零件的多道工序都选择同一个定位基准 基准统一原则 以加工表面本身作为 定位基准 自为基准原则 对于两个具有很高相对位置的表面 往往需要采用 这两个表面互为基准反复加工的方法 互为基准原则 经济加工精度经济加工精度 在正常加工条件下所能达到的加工精度 与机械加工工艺规程制制定关系与机械加工工艺规程制制定关系 机械加工工序顺序安排的原则及理由机械加工工序顺序安排的原则及理由 基面先行 作为其他表面加工定位用的精基准表面应先加工 先主后次 因为次要表面与主要表面往往有相互位置要求 因此一般应放在 主要表面加工到一定的精度以后 最终精加工以前进行 先粗后精 有利于加工误差和表面缺陷层的逐步消除 从而逐步提高零件的 加工精度和表面质量 精品文档 9欢迎下载 装配精度内容装配精度内容 相互零部件间的尺寸精度 相互位置精度 相对运动精度 接触精度 与零件精度关系与零件精度关系 取决于零部件的精度 特别是关键零部件的精度 取决于装配 方法 在单件小批生产及装配精度高时尤为重要 保证装配精度方法及适用场合保证装配精度方法及适用场合 互换法互换法 分为完全和不完全互换法 完全互换法适用于大批量生产中高精度的少 环尺寸链或低精度的多环尺寸链 不完全