机械制造实习专题PPT教案

1、会计学1机械制造实习专题机械制造实习专题第1页/共347页第2页/共347页第3页/共347页第4页/共347页未来工厂中的操作未来工厂中的操作工人将会由堆垛机工人将会由堆垛机器人来代替，实现器人来代替，实现工厂无人化工厂无人化 第5页/共347页零零件件精精加加工工最终最终热处理热处理预备预备热处理热处理切削切削加工加工成成形形加加工工设设计计选选材材装装配配机机器器维修维修市场市场第6页/共347页 CAD系统的硬件基本组成系统的硬件基本组成 传统设计：概念设计、详细设计、手工绘图等传统设计：概念设计、详细设计、手工绘图等现代设计：计算机辅助设计现代设计：计算机辅助设计CAD等等第7页/共

2、347页 智能智能CAD系统系统 开放式、标准化、集成化和智能化开放式、标准化、集成化和智能化 第8页/共347页 CAD系统的三系统的三层结构层结构 第9页/共347页第10页/共347页第11页/共347页第12页/共347页第13页/共347页自动化灌制线自动化灌制线第14页/共347页第15页/共347页北京第一机床厂通过实北京第一机床厂通过实施施C1MS工程，主导产品工程，主导产品变形设计周期缩短变形设计周期缩短12，库存占用资金减少，库存占用资金减少10， 生产计划编制效率生产计划编制效率提高提高40一一60倍。倍。 第16页/共347页高精度和快速高精度和快速3D机器人视觉机器人

3、视觉系统显示天窗的系统显示天窗的组装并进行完整组装并进行完整的质量检查的质量检查 第17页/共347页第18页/共347页第19页/共347页第20页/共347页ATPATP酶（分酶（分子马达）子马达）第21页/共347页美国康纳尔大学研美国康纳尔大学研制成的制成的 纳米直升机纳米直升机 示意示意图图第22页/共347页用扫描隧道显微用扫描隧道显微镜的针尖在铜表镜的针尖在铜表面上搬运和操纵面上搬运和操纵4848个原子，使它个原子，使它们排成圆形。们排成圆形。第23页/共347页第24页/共347页第25页/共347页第26页/共347页 虚拟化的虚拟化的核心核心是计算机仿真。是计算机仿真。虚拟

4、化软件虚拟化软件有可能形成有可能形成21 21 世纪最大的软件产业。世纪最大的软件产业。 第27页/共347页蓝宝石显卡环保产品生产线蓝宝石显卡环保产品生产线 第28页/共347页第29页/共347页第30页/共347页第31页/共347页第32页/共347页 强度是指在外力作用下材料抵抗变形和断裂强度是指在外力作用下材料抵抗变形和断裂的能力。的能力。 屈服点是表示材料抵抗微量塑性变形的能力屈服点是表示材料抵抗微量塑性变形的能力。用。用s s表示，单位为表示，单位为 MPa MPa 。零（构）件在工程。零（构）件在工程中一般不允许发生塑性变形，所以中一般不允许发生塑性变形，所以s s是设计时是

5、设计时的主要参数。的主要参数。 强度极限是表示材料抵抗最大均匀变形的应强度极限是表示材料抵抗最大均匀变形的应力，用力，用b b表示，单位为表示，单位为 MPa MPa 。b b是设计选材是设计选材的主要参数之一。的主要参数之一。第33页/共347页第34页/共347页 材料在外力的作用下材料在外力的作用下,产生塑性变形而不断裂的性能产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。其大小用伸长率称为塑性。其大小用伸长率和断面收缩率和断面收缩率来表示。来表示。 %100001LLL%100010AAA 、愈大，表示材料的塑性愈好。塑性是压力加工愈大，表示材料的塑性愈好。塑性是压力加工成形的重要参数，另一方面，

6、材料具有一定塑性可成形的重要参数，另一方面，材料具有一定塑性可以提高零件使用的可靠性。以提高零件使用的可靠性。第35页/共347页布氏硬度原理布氏硬度原理洛氏硬度原理洛氏硬度原理维氏硬度原理维氏硬度原理 硬度是在外力作用下材料抵抗局部塑性变形硬度是在外力作用下材料抵抗局部塑性变形的能力。常用的硬度有布氏硬度、洛氏硬度和维的能力。常用的硬度有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。氏硬度。第36页/共347页符号符号压头类型压头类型单位单位应用特点应用特点HB淬火钢球、淬火钢球、粉末冶金球粉末冶金球MPa测量结果准确、但压痕大，不适合测量结果准确、但压痕大，不适合成品检验成品检验HR淬火钢球、淬火钢球、金

7、刚石圆锥金刚石圆锥无量纲无量纲测量操作简便，压痕小，适合成品测量操作简便，压痕小，适合成品或零件的硬度测量，还可检测薄工或零件的硬度测量，还可检测薄工件或表面较薄硬化层的硬度件或表面较薄硬化层的硬度HV金刚石圆锥金刚石圆锥MPa载荷小，压痕浅，适用于测定零件载荷小，压痕浅，适用于测定零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度。的硬度。 由于硬度测试设备简单，操作方便、迅速，又不必破坏工件，而且硬度与由于硬度测试设备简单，操作方便、迅速，又不必破坏工件，而且硬度与切削加工性能紧密相关，又与抗拉强度之间存在一定的切削加工性能紧密相关，又与抗拉强度之间存在一定的对应关系对

8、应关系，所以零件图，所以零件图上的技术要求往往只标硬度值。上的技术要求往往只标硬度值。第37页/共347页J/cm2Ak=G(H-h) J；0AAkka 冲击韧度用在冲击力作用下材料破冲击韧度用在冲击力作用下材料破坏时单位面积所吸收的能量来表示。坏时单位面积所吸收的能量来表示。 多数材料的冲击功随温度下降而减小。抵抗多数材料的冲击功随温度下降而减小。抵抗次数很少的大能量冲击载荷作用，其冲击抗力次数很少的大能量冲击载荷作用，其冲击抗力主要决定于主要决定于k k 值。而冲击能量不大时，材料值。而冲击能量不大时，材料承受多次冲击的能力，主要取决于强度。承受多次冲击的能力，主要取决于强度。第38页/共

9、347页 二、物理性能二、物理性能 1. 电性能电性能 （1）导电性能）导电性能 （2）介电性能）介电性能(材料在电场中的极化；介电常材料在电场中的极化；介电常数和介电强度；压电现象和电致伸缩现象；电铁数和介电强度；压电现象和电致伸缩现象；电铁效应）效应） 2. 磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构） 3. 光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光子的交互作用）光子的交互作用） 4. 热性能（热容、热膨胀系数、热导率）热性能（热容、热膨胀系数

10、、热导率）第39页/共347页三、化学性能三、化学性能1. 抗氧化性：抗氧化性：金属的抗氧化性，指在高温下迅速氧金属的抗氧化性，指在高温下迅速氧化后形成一层致密的氧化膜，覆盖在金属表面，使化后形成一层致密的氧化膜，覆盖在金属表面，使钢不再继续氧化。钢不再继续氧化。 2. 抗腐蚀性：抗腐蚀性：抗腐蚀性是指材料抵抗因环境而造抗腐蚀性是指材料抵抗因环境而造成的成的化学化学或电化学反应所引起的损坏的能力。大部或电化学反应所引起的损坏的能力。大部分金属的腐蚀都属于电化学腐蚀。分金属的腐蚀都属于电化学腐蚀。3.防腐的措施：防腐的措施：1）提高电极电位。）提高电极电位。2）尽）尽量使钢在室温下呈单相组量使钢

11、在室温下呈单相组织。织。3）形成氧化膜（又）形成氧化膜（又称钝化膜）。称钝化膜）。第40页/共347页第41页/共347页1.1.钢和铸铁的相结构与性能钢和铸铁的相结构与性能2.Fe-Fe2.Fe-Fe3 3C C相图相图3.3.含碳量对钢和铸铁组织和性能含碳量对钢和铸铁组织和性能的影响的影响4.4.钢和铸铁钢和铸铁第42页/共347页 钢和铸铁的结构由铁素体、奥氏体、渗碳体钢和铸铁的结构由铁素体、奥氏体、渗碳体等组成。等组成。 铁素体铁素体: : 碳在碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体，常用中的间隙固溶体，常用符号符号F F或或表示。铁素体的强度差，硬度低，塑表示。铁素体的强度差，硬度低，塑性好

12、。性好。 奥氏体奥氏体: : 碳在碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体，常用中的间隙固溶体，常用符号符号A A或或 表示。奥氏体也是一种硬度较低而塑表示。奥氏体也是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。常作为各类钢的加工状态。性较高的固溶体。常作为各类钢的加工状态。 渗碳体渗碳体: : 碳与铁的化合物（碳与铁的化合物（FeFe3 3G G），含碳为），含碳为6.69%6.69%。渗碳体的硬度高，约为。渗碳体的硬度高，约为800HB800HB，极脆，塑，极脆，塑性几乎等于零。性几乎等于零。第43页/共347页LL+AL+Fe3CAA+Fe3CA+FFF+Fe3C（1 1）在铸造工）在铸造工艺制订上的应用艺制

13、订上的应用（2 2）在塑性加）在塑性加工工艺制订上的工工艺制订上的应用应用（3 3）在热处理）在热处理工艺制订上的应工艺制订上的应用用第44页/共347页HB 随 着 含 碳 量随 着 含 碳 量的增加，钢的的增加，钢的硬度、强度呈硬度、强度呈直线上升，而直线上升，而塑性则相应降塑性则相应降低。低。 当含碳量超过当含碳量超过1.0%1.0%时，钢变时，钢变得硬而脆，且得硬而脆，且强度下降。强度下降。第45页/共347页常存杂质常存杂质 对钢的影响对钢的影响 Mn是有利元素。产生固溶强化；与硫化合成是有利元素。产生固溶强化；与硫化合成MnS，减轻热脆现象。，减轻热脆现象。 Si是有利元素。能产生

14、固溶强化。是有利元素。能产生固溶强化。 S有害元素。产生热脆有害元素。产生热脆. P有害元素。产生冷脆现象。有害元素。产生冷脆现象。第46页/共347页钢的分类钢的分类 碳碳 低碳钢低碳钢(WC0.25%) 素素 中碳钢中碳钢 (WC=0.3%0.6%) 按按 钢钢 高碳钢高碳钢(WC0.6%) 化化 锰钢锰钢 学学 铬钢铬钢 成成 按合金元素种类分按合金元素种类分 硼钢硼钢 分分 合合 铬镍钢铬镍钢 分分 金金 硅锰钢硅锰钢 钢钢 低合金钢低合金钢(5%) 按合金元素含量分按合金元素含量分 中合金钢中合金钢(5%10%) 高合金钢高合金钢(10%)第47页/共347页普通钢普通钢(W(WS

15、S 0.05%0.05%、W WP P 0.045%0.045%优质钢（优质钢（W WS S 0.030%0.030%、 W WP P 0.035%)0.035%) 高级优质钢（高级优质钢（W WS S 0.020%0.020%、W WP P 0.030%)0.030%)特级优质钢（特级优质钢（W WS S 0.015%0.015%、W WP P 0.025%)0.025%)第48页/共347页 建筑工程用钢建筑工程用钢 工程用钢工程用钢 桥梁工程用钢桥梁工程用钢 船舶工程用钢船舶工程用钢 结构钢结构钢 车辆工程用钢车辆工程用钢 调质钢调质钢 机器用钢机器用钢 渗碳钢渗碳钢 弹簧钢弹簧钢 轴承

16、钢轴承钢 刃具钢刃具钢 工具钢工具钢 模具钢模具钢 量具钢量具钢 不锈钢不锈钢 特殊钢特殊钢 奶热钢奶热钢 耐磨钢耐磨钢第49页/共347页 分类分类 编号方法编号方法 说明说明 举举例例Q235AF碳素结构钢碳素结构钢Q-字母。字母字母。字母数字数字表示表示S优质碳素结构钢优质碳素结构钢，或，或Mn数字数字表示含碳量的万分表示含碳量的万分之几，之几，Mn表示含表示含Mn量较高量较高45，40Mn碳素工具钢碳素工具钢T，或，或TA数字表示含碳量的千分之几数字表示含碳量的千分之几A表示高级优质表示高级优质T8，T10A第50页/共347页 分类分类 编号方法编号方法 举例举例 低合金高强低合金高

17、强度结构钢度结构钢Q-字母字母表示表示S，字母表示质量等级字母表示质量等级 Q345-A合金结构钢合金结构钢+化学符号化学符号+ 前面的前面的表示含碳表示含碳量的万分之几，后面的量的万分之几，后面的表示合金元素的百分表示合金元素的百分之几。滚动轴承钢以之几。滚动轴承钢以G开头，含铬量用千分数开头，含铬量用千分数表示。表示。60Si2MnGCr15合金工具钢合金工具钢前面前面表示含碳量的千分之几，表示含碳量的千分之几，10%不标，（高速钢例外）不标，（高速钢例外）5CrMnMoCrWMnW18Cr4V特殊性能钢特殊性能钢前面前面表示碳含量的千分之几，当含碳量表示碳含量的千分之几，当含碳量003%

18、或或008%时，钢号前冠以时，钢号前冠以00或或0表表示。示。2Cr130Cr18Ni9Ti第51页/共347页钢种钢种含碳量含碳量/%/%性能、特点、应用性能、特点、应用 低碳钢低碳钢0.250.25塑性好、强度低、适用于以塑性为塑性好、强度低、适用于以塑性为主的各种冷主的各种冷冲压件冲压件、焊接件焊接件、渗碳、渗碳件件中碳钢中碳钢0.25-0.60.25-0.6综合力学性能好，适合于轴类，综合力学性能好，适合于轴类，齿齿轮类轮类、连杆等零件、连杆等零件高碳钢高碳钢0.60.6硬度高、塑性差，适用与高硬度、硬度高、塑性差，适用与高硬度、高耐磨性的各种高耐磨性的各种工具工具第52页/共347页

19、 分类分类 用途用途低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢船舶、管道、重要、大型工程船舶、管道、重要、大型工程构件构件金结构钢金结构钢综合力学性能好，适合于重要、大型的轴类、综合力学性能好，适合于重要、大型的轴类、齿齿轮类轮类、连杆连杆等零件等零件合金工具钢合金工具钢重要、大型重要、大型工模具工模具特殊性能钢特殊性能钢（不锈钢等）（不锈钢等）化工、食品、能源、医疗等工业的化工、食品、能源、医疗等工业的各种各种零件零件第53页/共347页 分类分类 化学成分化学成分/ % C Si Mn S P灰铸铁灰铸铁2.44.51.03.00.251.00.020.200.050.5蠕墨铸铁蠕墨铸铁3.53

20、.92.22.80.40.80.10.1可锻铸铁可锻铸铁2.42.80.41.40.50.70.20.1球墨铸铁球墨铸铁3.63.92.02.80.60.8 0.070.1力学性能低、耐磨性及消振性好、力学性能低、耐磨性及消振性好、 工艺性能好工艺性能好第54页/共347页 分分 类类 石墨石墨 形态形态 应用应用铸铁牌号铸铁牌号灰铸铁灰铸铁片状片状机座、齿轮箱、机座、齿轮箱、床身床身等等 HT蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕虫状蠕虫状重型机床重型机床、齿轮、凸轮、齿轮、凸轮等等RuT可锻铸铁可锻铸铁团絮状团絮状前后轮壳、凸轮轴、制前后轮壳、凸轮轴、制动器等动器等KTH（Z）球墨铸铁球墨铸铁球状球状曲轴曲轴

21、、齿轮、活塞环等齿轮、活塞环等 QT第55页/共347页 （1 1）纯铝）纯铝 密度小；塑性好，密度小；塑性好，强度低；导电、导热性强度低；导电、导热性好。好。 （2 2）铝合金的分）铝合金的分类类 形变铝合金形变铝合金 铸造铝合金铸造铝合金 第56页/共347页类别类别牌号牌号 b 用途用途防锈防锈铝合金铝合金3A05280 20 焊接油箱、油管、铆钉等焊接油箱、油管、铆钉等3A21130 20 同上同上硬铝硬铝合金合金2A01300 24 工作温度工作温度100的铆钉的铆钉2A12470 17 工作温度工作温度150的航空模锻件的航空模锻件超硬超硬铝合金铝合金7A04600 12 飞机大梁

22、、珩架等飞机大梁、珩架等7A06680 7飞机大梁、珩架、起落架等飞机大梁、珩架、起落架等锻铝锻铝合金合金2A05420 13 形状复杂、中等强度的锻件等形状复杂、中等强度的锻件等2A10480 19 重载荷的锻件重载荷的锻件铸铝铸铝合金合金ZA1Si12ZA1Si9Mg150 3220 2各类复杂壳体各类复杂壳体第57页/共347页第58页/共347页 含锌量与力学性能的关系含锌量与力学性能的关系第59页/共347页 类类别别 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途b HBS黄黄铜铜H706603150制造弹壳、冷凝器管等制造弹壳、冷凝器管等HPb59-165016140销子、螺钉等冲压件销子

23、、螺钉等冲压件ZCuZn3829530590机械、热压轧制零件机械、热压轧制零件青青铜铜HPb59-165016140ZCuSn10Zn524012685阀阀泵壳泵壳齿轮齿轮蜗轮等蜗轮等QBe250035100重要弹簧等重要弹簧等第60页/共347页性能要求：性能要求：一定的强度和疲劳抗力，以承受较高的交变载一定的强度和疲劳抗力，以承受较高的交变载荷；荷；足够的塑性和韧性，以抵抗冲击与振动并保证足够的塑性和韧性，以抵抗冲击与振动并保证与轴的良好配合；与轴的良好配合；较小的摩擦系数和良好的磨合能力，并能储油较小的摩擦系数和良好的磨合能力，并能储油；良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以防良好的导

24、热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以防升温导致与轴的咬合。升温导致与轴的咬合。第61页/共347页组织要求：组织要求： 软的基体软的基体+ +均匀分布均匀分布的硬质点；的硬质点； 硬的基体硬的基体+ +均匀分布均匀分布的软质点。的软质点。第62页/共347页 类类 别别 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途b HBS 锡锡 基基ZCnSnSb11-696630汽轮机汽轮机内燃机轴承内燃机轴承ZChSnSb8-48010624大型机械轴承、轴套大型机械轴承、轴套 铅铅 基基ZCnPbSb16-16-2780230轻载荷的轴承轻载荷的轴承ZCnPbSb15-5-332车辆、拖拉机轴承车辆、拖拉机轴承 铜

25、铜 基基ZCuPb3060425航空发动机轴承航空发动机轴承ZCuSn10P1250590高速高载柴油机轴承高速高载柴油机轴承第63页/共347页第64页/共347页第65页/共347页 熔模铸造熔模铸造 金属型铸造金属型铸造 压力铸造压力铸造 低压铸造低压铸造 离心铸造离心铸造 陶瓷型铸造陶瓷型铸造 连续铸造连续铸造 实型铸造实型铸造第66页/共347页第67页/共347页第68页/共347页第69页/共347页第70页/共347页第71页/共347页第72页/共347页第73页/共347页第74页/共347页第75页/共347页第76页/共347页第77页/共347页第78页/共347页金

26、属材料整体热处理（整体改性金属材料整体热处理（整体改性）金属材料表面改性处理金属材料表面改性处理第79页/共347页 热处理是在固态下，通过加热、保温和冷却热处理是在固态下，通过加热、保温和冷却，改变材料内部组织结构，从而改善材料性能的，改变材料内部组织结构，从而改善材料性能的一种工艺方法，也称为改性处理。一种工艺方法，也称为改性处理。 零零件件精精加加工工最终最终热处理热处理预备预备热处理热处理切削加工切削加工成成形形加加工工设设计计选选材材装装配配机机器器维修维修市场市场第80页/共347页保温保温临界温度临界温度时间时间温度温度加热加热冷却冷却1、热处理工艺曲线、热处理工艺曲线第81页/

27、共347页普通热处理普通热处理: : 预备热处理：退火和正火预备热处理：退火和正火 最终热处理：淬火和回火最终热处理：淬火和回火其他热处理：形变热处理其他热处理：形变热处理 超细化热处理超细化热处理 真空热处理真空热处理第82页/共347页 退火是将钢加热到预定温度，保温一定退火是将钢加热到预定温度，保温一定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处时间后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺。理工艺。 退火的目的是：退火的目的是：（1 1）降低硬度，改善切削加工件。）降低硬度，改善切削加工件。（2 2）消除残余应力，稳定尺寸，减少变形）消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与开裂倾向。与开裂倾向。（3 3

28、）细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷）细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。第83页/共347页 完全退火是将钢加热到完全退火是将钢加热到AcAc3 3以上以上30-50,30-50,保温一保温一定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺。主要应用于中、低碳钢及合金钢。主要应用于中、低碳钢及合金钢。等温退火等温退火普通退火普通退火Ac3时间时间温度温度第84页/共347页 球化退火是将钢加热到球化退火是将钢加热到AcAc1 1以上以上30-50,30-50,保温一保温一定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工定时间后缓慢冷却（通常随炉冷却）的热处理工艺

29、。主要应用于高碳钢及合金钢。艺。主要应用于高碳钢及合金钢。炉冷炉冷空冷空冷等温退火等温退火Acm 800750-770680-700500-600Ac1 730时间时间温度温度第85页/共347页 将钢加热到将钢加热到AcAc3 3（中（中、低碳钢）或、低碳钢）或AcAccmcm（高（高碳钢）以上碳钢）以上30503050，保，保温适当的时间后空冷的温适当的时间后空冷的热处理工艺。正火目的热处理工艺。正火目的： （1 1）细化晶粒，调整）细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷。组织，消除组织缺陷。 （2 2）要求不高的结构）要求不高的结构件，可作为最终热处理件，可作为最终热处理。 （3 3）改善低碳

30、钢的切）改善低碳钢的切削加工性（以防粘刀）削加工性（以防粘刀）。加热加热保温保温空冷空冷温温度度时间时间第86页/共347页第87页/共347页第88页/共347页加热加热保温保温水冷或油冷水冷或油冷温温度度时间时间 使钢件获得马使钢件获得马氏体和贝氏体组织氏体和贝氏体组织, ,以达到最高的强以达到最高的强度和硬度。度和硬度。5. 5. 淬火淬火 淬火是将钢加热到淬火是将钢加热到AcAc3 3或或AcAc1 1以上以上30-5030-50，经保温后迅速冷却的热处理工艺。，经保温后迅速冷却的热处理工艺。1 1）淬火目的）淬火目的第89页/共347页碳钢的淬火加热温度范围碳钢的淬火加热温度范围 合

31、金钢合金钢的淬火加热的淬火加热温度比相应温度比相应的碳钢稍微的碳钢稍微高一些，保高一些，保温时间稍微温时间稍微长一些。长一些。第90页/共347页冷却是决定钢的淬冷却是决定钢的淬火质量的关键。火质量的关键。水是冷却能力很强水是冷却能力很强的冷却介质，主要的冷却介质，主要应用于碳素钢。应用于碳素钢。油类淬火冷却介质油类淬火冷却介质冷却能力低，主要冷却能力低，主要应用于合金钢淬火应用于合金钢淬火冷却。冷却。 第91页/共347页各种淬火方法示意图各种淬火方法示意图1 1单介质淬火法单介质淬火法2 2双介质淬火法双介质淬火法3 3分级淬火法分级淬火法4 4等温淬火法等温淬火法5 5冷处理冷处理第92

32、页/共347页 a) a) 消除或降低内应力，降低脆性防止变消除或降低内应力，降低脆性防止变形和开裂。形和开裂。 b) b) 稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件稳定组织，稳定尺寸和形状，保证零件使用精度和性能使用精度和性能 c) c) 调整零件的强度、硬度，获得所需要的调整零件的强度、硬度，获得所需要的塑性和韧性。塑性和韧性。6.6.回火回火 回火就是把经过淬火的零件重新加热到回火就是把经过淬火的零件重新加热到低于低于AcAc1 1的某一温度，适当保温后冷却到室的某一温度，适当保温后冷却到室温的热处理工艺。温的热处理工艺。1 1）回火目的）回火目的第93页/共347页 a)a)低温回火低温回火

33、 回火温度范围为回火温度范围为150-250150-250，硬度为，硬度为55-64HRC55-64HRC。降低钢的淬火应力和减少脆性，并保持其高硬度。降低钢的淬火应力和减少脆性，并保持其高硬度和高耐磨性，适用于刃具、量具、模具滚动轴承及和高耐磨性，适用于刃具、量具、模具滚动轴承及渗碳、表面淬火的零件。渗碳、表面淬火的零件。第94页/共347页第95页/共347页第96页/共347页第97页/共347页第98页/共347页1. 表面淬火表面淬火 2. 表面化学热处理表面化学热处理 3. 转化膜处理转化膜处理4. 电镀电镀5. 离子沉积离子沉积6. 热喷涂热喷涂7. 涂装涂装8. 表面着色和染色

34、表面着色和染色第99页/共347页特点：特点：加热速度快、加热速度快、时间短、氧化脱碳少时间短、氧化脱碳少、变形小、晶粒细小、变形小、晶粒细小、硬度高，表面层具、硬度高，表面层具有较大的残余压应力有较大的残余压应力，可提高疲劳强度。，可提高疲劳强度。但设备昂贵。淬火前但设备昂贵。淬火前调质或正火，淬后需调质或正火，淬后需低温回火。低温回火。1 1）感应加热表面淬火）感应加热表面淬火第100页/共347页2 2）火焰加热表面淬火）火焰加热表面淬火第101页/共347页 钢的化学热处理是将金属或合金工件置于一定钢的化学热处理是将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温温度的活性介质中保温, ,使

35、一种或几种元素渗入使一种或几种元素渗入表层表层, ,以改变其化学成分组织和性能的热处理工以改变其化学成分组织和性能的热处理工艺。化学热处理的基本过程艺。化学热处理的基本过程: : (1) (1)活性原子的产生活性原子的产生 2CO 2C+O2CO 2C+O2 2 2NH 2NH3 3 2N+3H2N+3H2 2 (2) (2)活性原子的吸收活性原子的吸收 (3)(3)活性原子的扩散活性原子的扩散第102页/共347页 渗碳处理广泛应用于渗碳处理广泛应用于表层要求高硬度、高的表层要求高硬度、高的耐磨性及疲劳强度，而耐磨性及疲劳强度，而心部要求一定强度和高心部要求一定强度和高韧性的零件。韧性的零件

36、。 渗碳温度一般在渗碳温度一般在900900-950-950。而渗碳后零。而渗碳后零件表面含碳量最好在件表面含碳量最好在0.85%-1.05%0.85%-1.05%范围内。范围内。 渗碳后必须进行淬火渗碳后必须进行淬火和低温回火。和低温回火。风扇电动机风扇电动机废气火焰废气火焰炉盖炉盖砂封砂封电阻丝电阻丝耐热罐耐热罐工件工件炉体炉体气体渗碳示意图气体渗碳示意图第103页/共347页 氮是在一定温度下（一般在氮是在一定温度下（一般在500-560500-560温度）使活性氮原子渗入工件表面的化学温度）使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺，在生产中也称为氮化处理。热处理工艺，在生产中也称为氮化

37、处理。 渗氮不仅能提高零件表面的硬度，耐渗氮不仅能提高零件表面的硬度，耐磨性和疲劳强度，还可以增加表面的抗蚀磨性和疲劳强度，还可以增加表面的抗蚀性。但生产率低，成本高，只能使用于要性。但生产率低，成本高，只能使用于要求高硬度、高耐磨性和高精度零件，如高求高硬度、高耐磨性和高精度零件，如高精度机床主轴、镗床镗杆、高精度齿轮、精度机床主轴、镗床镗杆、高精度齿轮、精密量具和汽轮机阀门等精密量具和汽轮机阀门等 第104页/共347页 转化膜处理是将工件浸入某些溶液中转化膜处理是将工件浸入某些溶液中, ,在一定在一定条件下使其表面形成一层致密的保护膜条件下使其表面形成一层致密的保护膜, ,提高工提高工件

38、防腐蚀的能力件防腐蚀的能力, ,增加装饰作用。常用的转化膜增加装饰作用。常用的转化膜处理有氧化处理和磷化处理处理有氧化处理和磷化处理. . 1 1）磷化处理）磷化处理 把钢件浸入磷酸盐为主的溶液中，使其表面把钢件浸入磷酸盐为主的溶液中，使其表面沉积，形成不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜的过沉积，形成不溶于水的结晶型磷酸盐转化膜的过程。磷化处理后的磷化膜厚度为程。磷化处理后的磷化膜厚度为5-155-15微米，有较微米，有较好的防腐能力和润滑作用。好的防腐能力和润滑作用。 磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低磷化处理所需设备简单，操作方便，成本低，生产效率高。常用作为钢铁材料零件的防护层，生产效率高

39、。常用作为钢铁材料零件的防护层。 第105页/共347页磷化工艺磷化工艺分类分类 溶液成分的质量浓度溶液成分的质量浓度 /g。L-1溶液温度溶液温度/C处理时间处理时间/min低温磷化低温磷化磷酸锰铁盐磷酸锰铁盐 3040硝酸盐硝酸盐 140160氟化钠氟化钠 25 室温室温 3045中温磷化中温磷化磷酸二氢锌磷酸二氢锌 2540硝酸锌硝酸锌 80100 5070 1520高温磷化高温磷化磷酸锰铁盐磷酸锰铁盐 3035硝酸锌硝酸锌 5565 9098 1015磷化处理工艺磷化处理工艺第106页/共347页 A.A.钢的氧化处理钢的氧化处理 将钢件在空气将钢件在空气- -水蒸气或化学药物中加热到

40、水蒸气或化学药物中加热到适当温度，使其表面产生一层兰色或黑色氧化膜适当温度，使其表面产生一层兰色或黑色氧化膜，以改善钢的耐磨性和外观，这种工艺又称发蓝，以改善钢的耐磨性和外观，这种工艺又称发蓝处理。氧化膜是一层致密而牢固的处理。氧化膜是一层致密而牢固的FeFe3 3O O4 4, , 只有只有0.5-1.50.5-1.5微米厚。微米厚。 氧化处理工艺常用于仪表、工具和武器等的氧化处理工艺常用于仪表、工具和武器等的表面。表面。第107页/共347页溶液组成及质量浓度溶液组成及质量浓度温度温度/时间时间/min1化学除油并水洗化学除油并水洗苛性钠苛性钠3050、碳酸钠、碳酸钠3050、磷酸三钠、磷

41、酸三钠3040、水玻璃、水玻璃5106010152酸洗后水洗酸洗后水洗硫酸硫酸150200、缓蚀剂、缓蚀剂0.5150605103氧化并水洗氧化并水洗苛性钠苛性钠550650、硝酸、硝酸钠钠13018013514515204补充处理补充处理重铬酸钾或肥皂重铬酸钾或肥皂3050859010155水洗水洗6吹干吹干7检验检验第108页/共347页第109页/共347页 电镀是在电解液中使零件表面镀上一层金属电镀是在电解液中使零件表面镀上一层金属薄层薄层, ,起到保护和装饰作用起到保护和装饰作用, ,有时也可用于零件有时也可用于零件的部分修复的部分修复. . 电镀的应用电镀的应用: : 修复磨损零件

42、、增大零件尺寸。修复磨损零件、增大零件尺寸。 提高零件的耐腐蚀性，如镀锌。提高零件的耐腐蚀性，如镀锌。 覆盖耐磨性镀层覆盖耐磨性镀层, ,提高耐磨性，如镀铬。提高耐磨性，如镀铬。 提高零件表面美观装饰性，如镀装饰锌提高零件表面美观装饰性，如镀装饰锌。 其他特殊用途，如镀银。其他特殊用途，如镀银。第110页/共347页组成和工艺条件组成和工艺条件质量浓度质量浓度/g.L-1硝酸铬硝酸铬Cr(NO3)氨水氨水NH4OH水合肼水合肼草酸草酸丁二酸丁二酸F-53PH值值阳极材料阳极材料38042011030401802201601800.056.87.5石墨石墨第111页/共347页 化学气相沉积是在

43、高温下将炉内抽成真空化学气相沉积是在高温下将炉内抽成真空或通入氢气或通入氢气, ,然后通入反应气体并在炉内产然后通入反应气体并在炉内产生化学反应生化学反应, ,使工件表面形成覆层的方法使工件表面形成覆层的方法, ,简简称称CVDCVD法法. . 应用应用: :刀具、模具、工具、零件等刀具、模具、工具、零件等, ,目的目的是提高其耐磨性是提高其耐磨性. . 特点特点: :反应温度高反应温度高, ,需通入大量氢气需通入大量氢气, ,工件工件易产生氢脆易产生氢脆, ,且不安全且不安全, ,废气废气HClHCl有毒。有毒。(1) (1) 化学气相沉积法化学气相沉积法第112页/共347页 物理气相沉积

44、法是把金属蒸气离子化后在高物理气相沉积法是把金属蒸气离子化后在高压静电场使离子加速并沉积于金属表面形成覆压静电场使离子加速并沉积于金属表面形成覆层的方法层的方法, ,简称简称PVDPVD法。法。 特点特点: :沉积温度低沉积温度低, ,速度快速度快, ,渗层成分和结构渗层成分和结构可控制可控制, ,无公害无公害. . PVD PVD法主要有真空溅射、离子镀等。法主要有真空溅射、离子镀等。 如以沉积如以沉积TiCTiC为为例，经真空溅射碳化钛的厚例，经真空溅射碳化钛的厚度达度达48 48 mm、其硬度达、其硬度达2500-4000HV2500-4000HV。第113页/共347页1 1工件工件2

45、-2-高频激励线圈高频激励线圈3 3钛钛4 4气体入口气体入口5 5针阀针阀6 6测温热电偶测温热电偶第114页/共347页 在高温热源作用下在高温热源作用下, ,将金属、合金、金属陶瓷将金属、合金、金属陶瓷、陶瓷等材料熔化或部分熔化、陶瓷等材料熔化或部分熔化, ,并通过高速气流并通过高速气流使其成为雾化微粒使其成为雾化微粒, ,喷向工件表面后构成喷涂层喷向工件表面后构成喷涂层的方法称为热喷涂的方法称为热喷涂. . 热喷涂方法：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子热喷涂方法：电弧喷涂、火焰喷涂、等离子弧粉末喷涂等。弧粉末喷涂等。 热喷涂应用范围很广，可以使被喷涂材料得热喷涂应用范围很广，可以使被喷涂材料

46、得到各种性能要求的涂层。到各种性能要求的涂层。第115页/共347页1 1送丝枪送丝枪2-2-喷头喷头3 3防光罩防光罩4 4空气帽空气帽5 5工件工件6 6空气喷嘴空气喷嘴7 7前导管前导管8 8金属丝金属丝第116页/共347页 利用喷射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆利用喷射、涂饰等方法，将有机涂料涂覆于工件表面并形成与基体牢固结合的涂覆层于工件表面并形成与基体牢固结合的涂覆层过程称为涂装。过程称为涂装。目的：提高耐磨性、美化工件表面（掩饰目的：提高耐磨性、美化工件表面（掩饰表面缺陷丰富色彩）、保护表面免受外界（表面缺陷丰富色彩）、保护表面免受外界（空气、水分、阳光及其他腐蚀介质）侵蚀。空气

47、、水分、阳光及其他腐蚀介质）侵蚀。还可色彩伪装、防红外伪装、电气绝缘等。还可色彩伪装、防红外伪装、电气绝缘等。 方法：浸涂法、喷涂法、淋涂法、静电喷方法：浸涂法、喷涂法、淋涂法、静电喷涂法、电泳涂装法、粉末涂装法、辊涂法涂法、电泳涂装法、粉末涂装法、辊涂法第117页/共347页第118页/共347页第119页/共347页第120页/共347页粗刨精刨粗铣精铣刮研细刨磨高速铣拉研磨或抛光第121页/共347页第122页/共347页第123页/共347页第124页/共347页第125页/共347页第126页/共347页第127页/共347页平面磨削一般是在车削、铣削、刨削的平面磨削一般是在车削、铣

48、削、刨削的基础上进行的精加工。基础上进行的精加工。平面磨削的方法平面磨削的方法有周磨和端磨两种有周磨和端磨两种 平面磨削的特点平面磨削的特点: : 与外圆和内圆磨削相比，平面磨削加与外圆和内圆磨削相比，平面磨削加工质量和生产率比外圆磨削和内圆磨削工质量和生产率比外圆磨削和内圆磨削都高。中小型零件还可进行多件磨削，都高。中小型零件还可进行多件磨削，既保证零件等高性，又可进一步提高生既保证零件等高性，又可进一步提高生产率。产率。第128页/共347页拉削可以认为是刨削的进一步发展。拉削可以认为是刨削的进一步发展。拉刀是一种多刃刀具，其特点可以归纳为如下拉刀是一种多刃刀具，其特点可以归纳为如下三点：

49、三点： A.A.切削刃与被加工面的横截面形状相同，它切削刃与被加工面的横截面形状相同，它实质上是成形刀具。实质上是成形刀具。 B.B.切削刃的高度逐齿递增，即有每齿进给量切削刃的高度逐齿递增，即有每齿进给量。 C.C.拉刀的最后几个齿是修光刃，其形状尺寸拉刀的最后几个齿是修光刃，其形状尺寸同被加工面的最后形状、尺寸完全一致。同被加工面的最后形状、尺寸完全一致。 基于拉刀的上述特点，所以当拉刀从被加工基于拉刀的上述特点，所以当拉刀从被加工面上通过一次后，其全部余量都被切除，达到面上通过一次后，其全部余量都被切除，达到所要求的质量指标，生产率非常高。所要求的质量指标，生产率非常高。第129页/共3

50、47页第130页/共347页刮研是利用刮刀在工件上刮去很薄一刮研是利用刮刀在工件上刮去很薄一层金属的光整加工方法。层金属的光整加工方法。刮研不需要复杂的设备和工具。刮研不需要复杂的设备和工具。刮研常用于单件小批量生产和修理车刮研常用于单件小批量生产和修理车间，如工件未淬火的、要求高的配合间，如工件未淬火的、要求高的配合面、导向面及大型精密平板和直尺等面、导向面及大型精密平板和直尺等。在大批量生产中，刮研多为磨削或宽在大批量生产中，刮研多为磨削或宽刀精刨所代替。刀精刨所代替。第131页/共347页 外圆面是轴、套、盘类等零件的主要外圆面是轴、套、盘类等零件的主要表面，往往具有不同的技术要求，这就

51、表面，往往具有不同的技术要求，这就需要结合具体的生产条件，拟定较合理需要结合具体的生产条件，拟定较合理的加工方案。对于一般钢铁零件，外圆的加工方案。对于一般钢铁零件，外圆面加工的主要方法是车削和磨削。面加工的主要方法是车削和磨削。1.1.外圆面加工方案框图外圆面加工方案框图2.2.外圆面具体加工方案及比较外圆面具体加工方案及比较3.3.外圆面加工方法及其特点外圆面加工方法及其特点第132页/共347页粗车半精车粗磨精车精磨精密车超精磨第133页/共347页粗车粗车 除淬硬钢以外，各种零件的粗加工都除淬硬钢以外，各种零件的粗加工都适用。当零件的外圆面精度要求低，表面粗适用。当零件的外圆面精度要求

52、低，表面粗糙度较高时，粗车即可。糙度较高时，粗车即可。粗车粗车半精车半精车 应用于中等精度和表面粗糙应用于中等精度和表面粗糙度要求低的未淬硬工件的外圆面。度要求低的未淬硬工件的外圆面。粗车粗车增精车增精车 磨（粗磨或半精磨）磨（粗磨或半精磨） 适用适用于加工精度稍高、表面粗糙度较低且淬硬的于加工精度稍高、表面粗糙度较低且淬硬的钢件外圆表面；也广泛地用于加工未淬硬的钢件外圆表面；也广泛地用于加工未淬硬的钢件或铸铁件。钢件或铸铁件。第134页/共347页粗车粗车半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨 适用范围基本适用范围基本上与（上与（3 3）相同，只是外圆面要求的精度更）相同，只是外圆面要求的精度更高、表

53、面粗糙度更低，需交磨削分为粗磨和高、表面粗糙度更低，需交磨削分为粗磨和精磨，才能达到要求。精磨，才能达到要求。粗画粗画半精车半精车粗磨粗磨精磨精磨精密磨（或精密磨（或超级光磨、镜面磨削）超级光磨、镜面磨削） 可达到很高的精度可达到很高的精度和很低的表面粗糙度，但不宜用于加工塑性和很低的表面粗糙度，但不宜用于加工塑性好的有色金属零件。好的有色金属零件。粗车粗车精车外圆面加工精车外圆面加工精密车精密车 适用于精适用于精度要求高的有色金属零件的加工。度要求高的有色金属零件的加工。 第135页/共347页车削是外圆加工的主要工序。车削是外圆加工的主要工序。单件小批生产时，一般在普通车床上车外单件小批生

54、产时，一般在普通车床上车外圆，若是大型圆盘类零件则在立式车床上加圆，若是大型圆盘类零件则在立式车床上加工。成批或大批生产时。使用转塔车床、多工。成批或大批生产时。使用转塔车床、多刀半自动车床及自动车床。刀半自动车床及自动车床。精密车削是小型有色金属零件的主要光整精密车削是小型有色金属零件的主要光整加工方法，也可用于加工大型精密外圆表面加工方法，也可用于加工大型精密外圆表面以代替磨削。以代替磨削。第136页/共347页与铣削和刨削相比，车削过程平稳，允许采与铣削和刨削相比，车削过程平稳，允许采用较大的切削用量，生产率高。用较大的切削用量，生产率高。车刀结构简单，其制造、刃磨和装夹较方便车刀结构简

55、单，其制造、刃磨和装夹较方便，故费用低。，故费用低。车削除了加工外圆表面外，还可以在一次装车削除了加工外圆表面外，还可以在一次装夹下加工同一工件上的其它表面，如内圆面夹下加工同一工件上的其它表面，如内圆面、端面和切槽等，因此可保证外圆面和其它、端面和切槽等，因此可保证外圆面和其它表面的位置精度，外圆面之间的同轴度、外表面的位置精度，外圆面之间的同轴度、外圆轴线与端面的垂直度等。圆轴线与端面的垂直度等。车削适于加工各种材料，如钢、铸铁、有色车削适于加工各种材料，如钢、铸铁、有色金属和非金属材料金属和非金属材料, ,但难以切削硬度较高（但难以切削硬度较高（30HRC30HRC以上）的淬火钢件。以上

56、）的淬火钢件。第137页/共347页外圆磨削是外圆精加工的主要方法外圆磨削是外圆精加工的主要方法，一般在外圆车削后进行。对精度，一般在外圆车削后进行。对精度较高的毛坯（如精密模锻件）也可较高的毛坯（如精密模锻件）也可不经车削直接进行磨削加工。不经车削直接进行磨削加工。外圆磨削常在外圆磨床、万能外圆外圆磨削常在外圆磨床、万能外圆磨床、无心磨床上进行。磨床、无心磨床上进行。第138页/共347页可以较容易地达到高尺寸精度和较低表面粗可以较容易地达到高尺寸精度和较低表面粗糙度值，同时形位精度还可以达到较高的要求糙度值，同时形位精度还可以达到较高的要求，如圆柱度和同轴度等。，如圆柱度和同轴度等。磨削既

57、可以加工未经淬火的钢件和铸铁件，磨削既可以加工未经淬火的钢件和铸铁件，也可以加工金属刀具难以切削的淬火钢和硬质也可以加工金属刀具难以切削的淬火钢和硬质合金等材料。但对于塑性较好、硬度较低的材合金等材料。但对于塑性较好、硬度较低的材料（如铜、铝等有色金属），由于其切屑容易料（如铜、铝等有色金属），由于其切屑容易嵌塞砂轮，一般不适于磨削，常用精车和精密嵌塞砂轮，一般不适于磨削，常用精车和精密车代替。车代替。磨削温度高磨削温度高 磨削时，需采用大量切削液。磨削时，需采用大量切削液。第139页/共347页1.1.常见孔种类常见孔种类2.2.孔加工方案框图孔加工方案框图3.3.孔加工具体加工方案及比较孔

58、加工具体加工方案及比较4.4.孔加工方法及其特点孔加工方法及其特点5.5.箱体类零件的孔系加工箱体类零件的孔系加工第140页/共347页孔是组成零件的基本表面之一。零件上有多孔是组成零件的基本表面之一。零件上有多种多样的孔，常见的有以下几种：种多样的孔，常见的有以下几种：紧固孔（如螺钉孔等）和其它非配合的油紧固孔（如螺钉孔等）和其它非配合的油孔等；孔等；回转体零件上的孔，如套筒、法兰盘及齿回转体零件上的孔，如套筒、法兰盘及齿轮上的孔；轮上的孔；箱体类零件的孔系，如床头箱箱体上的主箱体类零件的孔系，如床头箱箱体上的主轴和传动轴的轴承孔等。即所谓的轴和传动轴的轴承孔等。即所谓的“孔系孔系”；深孔，

59、即深孔，即L/DL/D5-105-10孔，如车床主轴上的轴孔，如车床主轴上的轴向通孔等；向通孔等；圆锥孔，如车床主轴前端的锥孔以及装配圆锥孔，如车床主轴前端的锥孔以及装配用的定位销孔等。用的定位销孔等。第141页/共347页钻扩粗铰精铰超精磨粗磨精磨半精磨精镗精密镗粗镗半精镗第142页/共347页 由于对各种孔的要求不同，需根据具体由于对各种孔的要求不同，需根据具体的生产条件，拟定较合理的加工方案。的生产条件，拟定较合理的加工方案。1 1）在实心材料上加工孔）在实心材料上加工孔IT10IT10以下低精度的孔以下低精度的孔 一般用钻孔方法一般用钻孔方法IT9IT9精度的孔精度的孔 如果孔径小于如

60、果孔径小于30mm30mm，可采用钻，可采用钻模钻孔，或者钻孔后扩孔，孔径大于模钻孔，或者钻孔后扩孔，孔径大于 30mm30mm的的孔，一般采用钻孔后膛孔。孔，一般采用钻孔后膛孔。TI8TI8精度的孔精度的孔 当孔径小于当孔径小于20mm20mm时，应采用钻时，应采用钻孔后铰孔，若孔径大于孔后铰孔，若孔径大于20mm20mm，可根据具体条，可根据具体条件，采用钻件，采用钻扩（或镗）扩（或镗）铰（精镗）。铰（精镗）。第143页/共347页IT7IT7精度的孔精度的孔 如果孔径小于如果孔径小于12mm12mm时，一般采时，一般采用钻孔后进行两次铰孔的方案；孔径大于用钻孔后进行两次铰孔的方案；孔径大