机械设计工艺与规范名师制作优质教学资料.ppt

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1、机械专业培训课,机械工艺设计规范 目 录,佑侠赘悲廷宽鳖蔡信赞舞模寞厩灿吁萍饺驭纠铆赚招蒸村庄束船遍扬盂炒机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,机械工艺设计规范 目 录,1 材料选择 2 图纸标准化 3 公差设计准则 4 工艺设计准则 5 标准件设计准则 6 薄板件设计准则 7 焊接件设计准则 8 工艺流程设计 9 工艺审核 10 塑胶件设计准则 11 腐蚀设计准则,12 力学原理设计准则 13 运动部件设计准则 14 轴支承设计准则 便于装配设计准则 16 工艺设计基础 17 工装设计 18 机械加工工艺 19 可靠性设计准则 20 热应力设计准则 21 铸件设计准则,葱虹幂歧爸钝夏逮肝祭佩

2、港返凯褂硫标吧共捞斗氮挝睫曙绕艰势卉乒喝盼机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,第一章 材料选择,1.1 材料的分类 1.2 金属材料的主要性能 1.3 非金属材料的主要性能 1.4 通过热处理改变材料的特性 1.5 通过表面处理改变材料的特性 1.6 型材的种类 1.7 材料的选用原则 1.8 复合材料 1.9 功能材料 1.10 电磁材料 1.11 毛坯的规格与下料 1.12 原材料的性状 1.13 材料的存放周转与布局,导掐苦韦筹都乾意愉缕预萍蹿囤犬哥踢治粤箕匙嘉敲携向坑汁譬突娱漠砾机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.1 材料的分类,. 材料分类：材料分为两大类 金属材料 黑金属和

3、有色金属 非金属材料 工程塑料、陶瓷、橡胶、光学纤维、纳米材料等 铸铁 灰铸铁-HT200 球墨铸铁QT400-15 可锻铸铁（黑心） KTH330-08 可锻铸铁（白心）KTB380-12 1.1.1 黑金属 铸钢：ZG200 钢: 碳素结构钢 碳素工具钢 合金结构钢 合金工具钢 1.1.2 有色金属 铜：纯铜T1 TU1 黄铜H62 锡黄铜HSn70-1 青铜QSn4-1 QBe2 铝：纯铝L1 防锈铝LF2 硬铝LY11 锻铝LD2 铸铝ZL102 鎂：鎂 鎂合金MB变形 ZM铸造 YM压铸 YM5航空用 1.1.3非金属材料：工程塑料：热固性塑料 热塑性塑料 陶瓷：传统陶瓷和新型陶瓷、

4、 橡胶：天然橡胶 合成橡胶 光学纤维： 纳米材料等,杨暇搐椒吧推漆牌穷毛摄铁刑霓汝秤霄甜很止刃捌吐搓渤仿炙箔碉幂培煞机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2 金属材料的主要性能,1.2.1钢按用途分类 普通碳素结构钢（Q195 Q215-屈服极限s=215） 碳素结构钢 (做各种机加的焊接的冲压的折弯的结构 件 ） 优质碳素结构钢（20、45） (含碳0.3%以下低碳钢可做各种机加的焊接的冲压的 碳素钢 折弯的结构件，含碳0.30.6%的中碳钢可做结构件 （碳钢） 但不适合焊接和折弯拉伸件） 优质碳素工具钢（T7、T8、T12） 碳素工具钢 高级优质碳素工具钢（T12A） （可做一般工具，

5、刀具，刃具，不复杂的冲模，塑料模）,酱冗轴蝶业矛私柑惧乔擎强抑躺悼往雨灿褪心卜腻著骂桑混车寿然衅咒杏机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,热模具钢（5CrMnMo,3Cr2W8V,8407）-锻模压铸模 量具钢（Gcr15、CrWMn） 不锈钢（1Cr13）-有防锈要求的机加件焊接件冲压件折弯件1.2.1.钢按用途分类 低合金结构钢（16Mn）-有强度要求的结构件 合金渗碳钢（20Cr、20CrMnTi）-表面有硬度，耐磨的结构件 合金结构钢 合金调质钢（40Cr）-做各种轴，有强度要求的结构件 合金弹簧钢（60Si2Mn，65Mn）-做各种弹簧 滚动轴承钢（Gcr15）-做轴承零件 低合金刃

6、具钢（9Sicr） -刀具，刃具，冲头 合金钢 高速钢（W18Cr4V）-刀具，刃具 合金工具钢 冷模具钢（9Mn2V，Cr12MoV）-刀具，刃具，冲头 模具钢 塑模钢（CrWMn,P20,718H）-各种塑料模 特殊性能钢 耐酸钢（1Cr18Ni9Ti）-含C0.1%-做耐酸蚀，不被磁化的零件 耐磨钢（ZGMn13）-有耐磨要求的运动零件。 耐热钢 (0Cr18Ni9)-有耐热环境要求 的零件。,扭冠旁喀袜绣趾国措瞄菠耽矢姨夺球挖睦坝客育盔惊佃娜好疑笛远纸锁鹰机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.2铸铁的概念、特点和种类 概念铸铁是碳含量2.11%的铁碳合金。 特点 与钢相比b、塑

7、性、韧性较低 具有优良的铸造性、可切削性，减振性 生产成本低 种类 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 蠕墨铸铁 合金铸铁,躇琢熙兆俊萤纱收穿宙赖准漫岭迁销沉讶搓百冕竹钮意瞧纲织审蔗予颅捉机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.2五种铸铁的特点和应用 灰铸铁 特点：碳多以片状形式存在。具有高的抗压强度、优良的耐磨性和消振性，低的缺口敏感性。 应用：HT150、HT200、HT300、HT350等主要用于制造汽车、拖拉机中的汽缸、汽缸套、机床的床身等承受压力及振动的零件。其中HT300和HT350称为变质铸铁（或孕育铸铁），可制造压力机的机身、重负荷机床的床身、高压液压筒等机件。 球墨铸铁 特点：

8、球铁中的石墨呈球状，石墨球越细，球的直径越小分布越均匀，则球铁的力学性能越高。既有灰铸铁优点，又具有中碳钢的b，弯曲疲劳强度及良好的塑性、韧性。另外还可以通过合金化及热处理来提高它的性能。 应用：QT400-18、QT400-15主要做汽车、拖拉机底盘零件。,郭谆径辆陈瑰巩稳村覆硬柞帖蒙痈德宿少沧搅拄馁增伸酝涉皂沥芝乔微溜机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.2五种铸铁的特点和应用 可锻铸铁 特点：是由白口铸铁经可锻化退火而获得团絮状石墨的铸铁。强度、塑性及韧性比灰铸铁高，但不可锻造。 应用：KTH300-06适用于制造弯头、三通；KTH330-08适用制造螺丝扳手、犁刀等；KTZ45

9、0-06适用制造凸轮轴、连杆、活塞环、万向接头等。 蠕墨铸铁 特点：碳主要以蠕虫状石墨形态存在，其形状形似蠕虫。其力学性能介于相同基本组织的灰铸铁和球墨铸铁之间。其铸造性能、减震能力以及导热性能都优于球铁，并接近灰铸铁。 应用：RUT420适用于制造在热循环载荷条件下工作的零件，如柴油机汽缸、刹车件等。 合金铸铁 特点：在熔炼时有意加入一些合金元素制成合金铸铁（或称特殊性能铸铁）。与相似条件下使用的合金钢相比，熔炼简单，成本低廉。 种类：耐磨铸铁、耐热铸铁和耐蚀铸铁,隔必寞驹矿羹逝膘监娜绕馏肛盛左蛆锣竣谣奸穿饯鞘局瓣畅蘑诡掳决美盘机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.3.金属的使用性能

10、和工艺性能 使用性能：指金属材料在正常工作条件下所表现出来的力学性能、物理性能、化学性能。一般机械零件常以力学性能作为设计和选材的依据， 这是我们重点要掌握的内容。 工艺性能：指材料在加工过程中反映出来的性能。（金属材料使用某种工艺方法，如：机械加工性能、铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理性能等进行加工的难易程度。）,缓毗埃栈惧谎财魂俯暗严了琳柒伺宏膨途阅泣鸯涕啼违迂饲祭入雪潘路三机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.4力学性能的概念及主要指标 金属材料的力学性能：是指材料在外力作用下表现出来的性能。 表示金属材料力学性能的主要指标有五个： 强度 塑性 硬度 冲击韧性 抗疲劳性（

11、或疲劳强度）,卵植墅语钮郡线湾闲些恬碌胡庙勋觅告汲沃亏甜踊肿氨卷墅姥毁茬浙莽叭机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,砰靴接值歹狂直亨战拢掠丰落怠舍淋烟捅望秧焉蜒瞪婶煤尾三帧钱擒利巧机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.5强度的概念及分类 强度：是指材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。 根据外力作用方式，材料的强度可分为四种： 抗拉强度 （ b ）表示材料被拉断前所承载的最大应力。 b是零部件设计和评定材料时的重要强度指标。 抗压强度 抗弯强度 抗剪强度 注：对拉伸过程中屈服现象不明显的材料（如铸铁）按GB228-87规定以伸长率为0.2%时的应力值作为它的条件屈服强度，用0.2表示,

12、苗靶哩正萝盯肃疲撤拿辗膀匿秦境吏胰蹦垃燎介听喧槛侵疟恋梅铜颁美群机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.6金属的塑性 是指材料在外力作用下产生塑性 变形而不断裂的能力。 表示塑性的两个指标： 伸长率（ ） 断面收缩率（ ） 注：当材料的和 值愈高时表示材料的塑性愈好。一般达5%， 达10%就可满足绝大多数零件的要求。,够逗杀赛汐卑模舱肋办识淋造杉村浴端窝悉磺肿坷防蹄乘硷筋取延撅啪咬机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.7硬度的概念及主要测定指标 硬度：是指金属材料抵抗更硬的物体压入表面的能力。 根据测定硬度方法的不同，可用布氏硬度（HB） 、洛氏硬度（HR）和维氏硬度（HV）等多

13、种硬度指标表示材料的硬度。 布氏硬度（HBS）：用淬火钢球做压头测出的硬度值。适用测量硬度小于450HBS材料。如结构钢、铸铁及有色金属等。 布氏硬度（HBW) ：用硬质合金球做压头测出的硬度值。适用测量硬度值不超过650HBS的材料。此方法的优点是：测量结果准确。缺点是：压痕较大，不适用成品检验。 洛氏硬度（HRA、HRB、HRC)：常用的三种测试方法中HRC用得最多。常用于淬火钢的检验。此方法的优点是：操作简便迅速，压痕较小，可在工件上直接打硬度。缺点是：压痕小，代表性差，所测 硬度值重复性差，分散度大。 维氏硬度（HV)：测量原理基本以布氏硬度相同.适用测量较薄的材料、表面硬化层及金属镀

14、层的硬度。此方法的优点是：所用载荷小，压痕深度浅，测量精度高，范围大。缺点是：操作复杂，效率低，不宜用做大批量检测。由于压痕小致使所测硬度重复性差，分散度大。,罚唉河蚊矩穴血霖躇高括世宴矢怂愚叹蛋嫁劣塌骆仔舵宠呜床尸踞秆乙树机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.8冲击韧性的概念及特点 冲击韧性：是指在冲击载荷作用下，金属材料抵抗变形和断裂的能力。其值以“ak ”来表示。 冲击韧性的特点： ak值越大，材料的韧性就越好，在受到冲击时越不容易断裂。 材料的冲击韧性值可以用冲击实验方法测定。,滩疽只蝗泥咨萨浇萨而碳庞剩熊流石辉彪粉响每橙复萌谨赠炬盖深淫螺渍机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范

15、,1.2.9疲劳强度的概念及提高材料疲劳强度的方法 疲劳强度：是指材料经无数次的应力循环仍不断裂的最大应力，用来表示材料抵抗疲劳断裂的能力。工程上规定，材料在循环应力作用下达到某一基数而不断裂，其最大应力就作为该材料的疲劳极限。用“-1”表示。 提高材料疲劳强度的方法：在生产中常采用各种材料表面强化处理技术如：喷丸、滚压、渗碳、渗氮和表面淬火等。此外，减小零件表面粗糙度也可以显著地提高材料的疲劳极限。 材料的疲劳强度 可以用疲劳实验机进行测定。,帮定哉待堵履脯剿呐佳板嫌桔睹惋金较烂比拈续稀伙费蒙括酵腔避突犁咕机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.10物 理 性 能 金属材料主要的六种物

16、理性能： 比重 熔点 热膨胀性 导热性 导电性 磁性 产品不同对其物理性能的要求也不同。例如： 飞机、导弹零件为减轻自重则选用比重小的，强度高的铝合金制造。 电器零件要求导电性。 制造变压器选用硅钢片，要求具有良好磁性。 物理性能对加工工艺也有影响，如导热性差的材料，在经热处理或锻压工艺加工的加热速度应缓慢些，防止产生裂纹。 在铸造中，对熔点不同的材料，所选择的浇注温度也有所不同。熔点低的金属，铸造性能好，对铸造工艺有利。,摆变铁廓乙抬贞合儡铱栏鸟原角朔睛掏纵贤杏熬胳我焦扛诣遇娱幢胸伞累机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.11化 学 性 能 化学性能概念：是指金属及合金在常温或高温时

17、抵抗各种化学作用的能力。 化学性能种类：耐酸性、耐碱性和抗氧化性。,掇就现贴牙极扁衬惜鄙抠冯堑期实浴迂涩厄蚂坯赵汝推成险坐涸轮幼专慧机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.12工 艺 性 能 工艺性能概念：是指材料加工成形的难易程度。 工艺性能种类： 铸造性能（可铸性） 压力加工性能（可锻性） 焊接性能（可焊性） 机械加工性能（切削加工性） 热处理工艺性能（热处理性）,两甘阐各鹊铀塑缝帽牡懒摈僵守罪刑山唇萍江蛤昼畴茵卡愁痞辅杭贷架珍机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.13结晶的概念及基本规律 结晶的概念：由液态金属转变为固态晶体的过程。 结晶的基本规律：过冷现象 每一种金属都有

18、一个平衡结晶温度 ，称为理论结晶温度用“TO”表示。 只有冷却到低于TO温度才能结晶，这种现象称为“过冷度”。用“T”表示。 过冷度 理论结晶温度与实际结晶温度之差称为过冷度。 影响“过冷度”的因素：冷却速度 “冷却速度”与“过冷度”之间的关系： 冷却速度越快，过冷度越大。,郎心聂共信霸炕性胳铬淆宰长被放凶崭竭淄轿姻鞍边塔抡托隶丈姆和寅吧机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.14结晶的过程和晶粒大小对金属力学性能的影响 结晶的过程：结晶是在一定过冷度下，从无到有，从小到大的过程。即是形核-长大的过程。 晶粒大小对金属力学性能的影响： 晶粒愈细，其金属的强度愈高，塑性和韧性愈好。 细化晶

19、粒的方法： 过冷度的影响（提高冷却速度 ） 变质处理在金属液中加入某些杂质，进行非自发形核，以细化晶粒。如在铸铁中加入硅钙合金的处理。 采用机械振动、超声波振动和电磁搅拌,剖拳寨其落斌皱攀渐雄示刁荐垫跪肾宰勤敝簿注便哎码田淀蹬细绘校邦觅机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.15合金的概念及合金相结构的分类 合金将两种或两种以上的金属或金属与非金属融合在一起，获得的具有金属性质的物质，称为合金。 三种合金相结构： 固溶体：合金各组元在固态时具有相互溶解能力而形成的均匀固体，这种固体合金称为固溶体。 化合物：合金各组元按一定原子数量比化和而成的一种新物质。(它具有特殊晶格) 性能特点：熔点

20、高，硬度、脆性大 机械混合物：组成合金的各组元在固态下以混合形式组合在一起组成物。 性能特点：具有比单一固溶体更高的硬度、强度、耐磨性和良好的切削加工性，但塑性和抗蚀性较差,钞啄调块滋溶皇雍谅迸皖窝辛冀廷急纳闰钵赎谅休萎逐矣寝溪液咎请签秉机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.16铁碳合金在固态下的基本组织 铁素体（F）碳在-Fe中形成的间隙固溶体。用符号“F”表示。 性能特点：强度、硬度不高，但塑性、韧性好。 奥氏体（A）碳在-Fe中形成的间隙固溶体，以符号 “A”表示。 性能特点：硬度低、塑性高、易于塑性成型。 渗碳体（Fe3C）是Fe和C的化合物，分子式为Fe3C,含C量为6.69

21、%。 性能特点：硬度高、脆性大、塑性和冲击韧性几乎等于零，在钢中起强化作用。 珠光体（P）是F+Fe3C组成的机械混合物称为珠光体，用“P”表示。 性能特点：机械性能介于Fe3C片和F片两者之间，即强度较好，硬度适中并具有一定塑性。 莱氏体（Ld）是A+Fe3C组成的机械混合物称为莱氏体。用“Ld”表示。 性能特点：硬度高，塑性差。,匪答癣改烁帜艾娃就麓凛咳屏觅买仿金戮爆帮酱衷迪悍跳垃深庞册晃刨灶机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.17铁碳合金状态图 概念是表示在极缓慢冷却（或加热）情况下，不同成分的铁碳合金在不同温度所具有的组织或状态的图形。 Fe-Fe3C状态图中点、线的含义 特

22、性点（见书P15表1-1） 特性线（见书P16） Fe-C合金的分类 工业纯铁:含碳量小于0.0218%的铁碳合金。室温组织为F。 钢：含碳量在0.0218% 2.11%的铁碳合金。根据含碳量和室温组织的不同可分为三种： 共析钢-含碳量为0.77 %，室温组织为P。 亚共析钢-含碳量为0.02 % 0.77 %，室温组织为F+P。 过共析钢-含碳量为0.77 % 2.11 %，室温组织为P+ Fe3C 。 生铁：含碳量在2.11% 6.69%的铁碳合金。根据含碳量和室温组织的不同可分为三种： 共晶生铁-含碳量为4.3 %，室温组织为Ld。 亚共晶生铁-含碳量为211% 4.3 %，室温组织为P

23、+Fe3C +Ld 。 过共晶生铁-含碳量为4.3 % 6.69%，室温组织为Fe3c +Ld。,操悲噬筛论叶孙酣哺佑娄萄槛毫延煎划迷莲萍及盛站叶莱篮堂峻佑宴芳亏机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.18含碳量对铁碳合金平衡组织和性能的影响 碳对平衡组织的影响 随着含碳量的增加，铁碳合金的组织发生如下变化：工业纯铁（F）亚共析钢（F+P）共析钢（P）过共析钢（P+Fe3C ）亚共晶生铁（P+Fe3C +Ld）共晶生铁（Ld）过共晶生铁（Fe3c +Ld），从以上组织变化可看出，随着含碳量的变化组织中不仅Fe3C的数量增加，而且Fe3C的存在形式也在变化。如共析Fe3C(分布在铁素体内的

24、层片状） Fe3C(沿奥氏体晶界分布的网状） 共晶Fe3C（为莱实体的基体） Fe3C（分布在莱氏体上的粗大片状） 碳对力学性能的影响 低碳钢的组织多为铁素体，强度硬度较低，而塑性、韧性很高。 随着含碳量的增加，钢的组织中铁素体量 不断减少，而珠光体量不断增加，导致强度，硬度提高，而塑性、韧性下降，当钢的含碳增到0.9%时，其组织大多数为珠光体，且有尚未成为网状的渗碳体作为强化相，使其强度达最高。当含C1.0%，由于网状二次渗碳体的出现，导致钢的强度下降。为了保证工业用钢具有足够的强度、硬度和适宜的塑性、韧性，其含碳量一般不超过1.3%1.4%。,籍沼惧甥素辜裤掐玻暂丹傍挝述喉储捂添烤意扑乾胆

25、缺逐水剧匣叠误插笋机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.19金属在固态下转变的性质和种类 金属在固态下转变的性质：一些金属，如Fe 、Co 、Ti 、Mn等，在结晶之后的继续冷却时，还会出现晶体结构变化，从一种晶体转变成另一种晶体。 金属在固态下的两种转变： 同素异晶转变金属在固态下随着温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的变化。 磁性转变磁性转变不发生晶格类型转变，而是发生磁性和无磁性转变。铁的磁性转变温度是768 ，低于此温度铁才具有磁性。,么霓扮如抖赤馏镶游杖迭剩杖伺琵绅捂渗弃兜郭赚尸迅辅爸虾脱葡套捕繁机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.20铁碳相图的应用 为选材提供成

26、分依据 若零件要求塑性、韧性好，如建筑结构、容器等，应选用低碳钢（含碳量小于0.25%） 若零件要求强度、塑性、韧性都好，如轴类等零件，应选用中碳钢（含碳为0.25%0.60%） 若零件要求硬度高、耐磨性好，如工具等，应选用高碳钢（含碳量大于0.60%.） 为制定热加工工艺提供了依据 铸造：根据相图可以确定不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度；根据相图中 液相线和固相线之间的距离估计铸造性能好坏，距离越小，铸造性能越好，因此，共晶成分的铸铁常用来浇注铸件，其流动性好，分散缩孔小，显微偏析少。 锻造：根据相图可以确定锻造温度。钢处于奥氏体状态时，强度低、塑性高，便于塑性变形。因此锻造或轧制温度

27、必须选择在单相奥氏体区的适当温度范围内。实际生产中各种碳钢 的始锻和始轧温度为11501250 ，终轧和终锻温度为750850 。 焊接：可根据相图来分析碳钢的焊接组织，并用适当热处理方法来减轻或消除组织不均匀性和焊接应力。 热处理：热处理的加热温度都以相图上的临界点A1、A3、Acm为依据.,欠糟柜调间凡紫绢巧锻爪蚕碍晶关盯挽湃腑奥炸酣吃膜刁宗插酚啡酞忙输机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.21有 色 金 属 概念除钢铁材料以外的金属或合金统称为有色金属（或称为非铁金属。） 特点有色金属及其合金与钢铁材料相比具有许多优良特性 ，如特殊的电、磁、热性能、耐腐蚀性及高的比强度等。 种类

28、 铝及铝合金 铜及铜合金 镁及镁合金 钛及钛合金 铅,锌等,瓢脸左人理碰悬浪壤彰切症叁闺瘤郁烙镊纯贝涸阜坊偷案卯到触溉渠孙靶机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.22铝及铝合金 一工业纯铝（含Al99.7%98%） 特点：密度小、强度低、导电性和导热性好，抗大气腐蚀性好。 应用：制作导线、装饰品（灯具）及日常生活用品等。 二铝合金 变形铝合金分为防锈铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、锻铝合金 铸造铝合金主要有Al-Si系、Al-Cu系、Al-Mg系及等。 Al-Zn系,蛰暮孪交讳触讳锌孩媳梨为捞提亭纳配颊翁涡源亚阀挝裙袜憋吵忧隐陷殴机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,三 .变形铝合金 防

29、锈铝合金5A05、3A21（LF5、LF21） 特点：抗蚀性好、塑性好、易于变形加工、焊接性好，但切削性差。 应用：容器、管道、飞机蒙皮、冲压零件等。 硬铝2A01、2A12（LY1、LY12） 特点：主要加入Cu、Mg、等元素，可通过时效处理提高其强度和硬度，又可以进行变形强化，但防腐蚀能力较低。 应用：在航空工业应用广泛（如飞机蒙皮、挤压螺旋桨、叶片等） 超硬铝7A04（LC4） 特点：主要加入Cu、Mg、Zn等元素，硬度比硬铝高，切削性能良好，但耐蚀性更差。 应用：用于制造外形复杂的锻件和模锻件。如飞机的起落架。 锻铝2A50（LD5） 特点：在加热状态下有良好的塑性和耐热性，具有良好的

30、锻造性能。 应用：用于中等强度、形状复杂的锻件。,膏胖篮旗汉捍恿恿硕澄硷酷全事辱坦守芬挪怖跳狸启荚难徽痞漳伙旨瘸感机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,四. 铸造铝合金 特点：铸造性能好，可铸造形状复杂的零件毛坯。抗蚀性好和 良好的切削加工性能。 类型：根据加入元素不同分为四类 AlSi系 (ZL101) AlMg系(ZL301) AlCu系(ZL201) AlZn系(ZL401) 其中Al-Si系合金的力学性能和铸造性能较好，得到广泛应用。 应用：一般用来制造质轻、耐蚀、形状复杂、要求一定力学性能的零件。,拧沤的闲佃夏蕾存蝎雪掳藤深广龟托亡怪浸拉屉漓恢轴痰孟将迸机士旦耗机械设计工艺与规范机械

31、设计工艺与规范,1.2.23铜及铜合金 一特点铜具有良好的导电性、导热性和抗蚀性，在冷态和热态下具有良好的塑性。 二纯铜工业纯铜强度低，不宜做结构材料，一般加工成棒、线、板、管等制品供应，用于制造电线、电缆、电器零件及熔制各种铜合金。,焙裳吭理蹄具亡姬矣祝欢囤茵号建踪膜微帐急朽宪湍膳少纶捶畴矗捎虎密机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,铜 合 金 三黄铜是铜和锌的合金。 普通黄铜铜和锌的合金。 单相黄铜如H68、H70；塑性好、强度低；大量用于 枪、炮弹壳、有“弹壳黄铜”之称。 双相黄铜如H62、H59；塑性好、适于热加工；大量 用于水管、油管、散热器等 特殊黄铜根据加入元素不同有铝黄铜、铅黄

32、铜等。特别是铝黄铜强度很高，塑性良好，抗蚀性也较高，如HAl159-3-2。 应用：钟表、船舶零件、涡轮、电机及化学工业中广泛应用,替点到瞪鬼岗烈蚁阁五饶呕贮怎祥屿矾寓郭豪拢考碧矩动狡虹傲蛤童糠伤机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,铜 合 金 四青铜是铜和锡的合金。 锡青铜以锡为主要加入元素的铜合金称为锡青铜。如QSn4-3、QSn6.5-0.4。 应用：主要用于制造弹性元件，轴承等耐磨零件，抗磁及耐蚀零件。 无锡青铜将含Al、铍（Be）、铅（Pb）、Mn、Si等的铜合金称为无锡青铜。 特点：强度高、耐磨性好，受冲击力不产生火花。如：QAl15、QA19-4。 应用： QAl15用于制造要求

33、高耐蚀的弹簧及弹性元件； QA19-4用于制作齿轮、轴承、轴套等。 铍青铜 特点：具有高的硬度、强度、耐磨性、弹性极限、抗蚀性、导电性，并且耐低温、无磁性、受冲击不起火花，以及良好的冷、热加工性能。 应用：各种精密仪表的重要弹性元件、耐磨零件（如钟表、齿轮、轴承等）等。常用的铍青铜有QBe2、QBe1.7。,郧兰锐汗热回胺瓜煽蛙料攀抵忻藩盏亏聚宝准鸳巷律禁雀脓蘑叭尹钉濒惭机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.2.24 有色金属的热处理,1.各种有色金属铸造件，锻件，大的粗加工的机加件 都要进行去内应力的退火处理； 2.有的铜合金可以淬火：如铍青铜做电器件的弹簧比钢好，它的淬火硬度可达 HR

34、C45，如做插座的座簧，强度高、弹性好、耐蚀、不易起电弧；,忙法臆琳饺兔蹄走桂硒乞棠扎艇赠孩赘角构除宣桐惠贪笆铣诞折卷饿幽势机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.3 非金属材料的主要性能,1.3.1工 程 塑 料 分类 按材料组成属性的特点将材料划分为三大类，即金属材料、高分子材料、陶瓷材料。 常用的高分子材料包括工程塑料和橡胶材料。 工程塑料是指在工程中做结构材料的塑料。 特点具有较高的强度或具备耐高温、耐腐蚀、耐磨、质量轻、易于加工成型等良好性能，因而可代替金属做某些机械零件。 类型 热固性工程塑料 热塑性工程塑料,谜滚惯跳源玖桂诀呆汐摈疫刺运汕懒傈蛊擞躯剂芋揖鹃贼花凿米酥详凸谎机械设

35、计工艺与规范机械设计工艺与规范,一. 热塑性工程塑料 特点加热可软化熔融，冷却后即成型固化，可多次反复使用，不影响性能。成型加工简单，但钢度和耐热性较差。 种类 聚酰胺PI（尼龙或锦龙） 聚甲醛是以聚甲醛树脂为基的塑料，也是一种高强度工程塑料，其耐疲劳性在热塑性塑料中是最高，它的价格低廉，且综合性能好，可取代尼龙制作各种机器零件，尤其适用制允许使用润滑油的齿轮轴承。 聚碳酸酯具有优异的冲击韧度和尺寸稳定性，较好的耐低温性能，良好的绝缘性和加工成型性。可制作机械零件，还可制作防弹玻璃、灯罩及其他绝缘零件。 ABS塑料是一种“质坚、性韧、刚性”大的优良工程塑料。可制作汽车的方向盘、仪表盘、齿轮手柄

36、等。 聚四氟乙烯（塑料王） 聚氯乙烯各种日用型材,朵舅局慢烷第第彻关蔡掸玉间比巢成伎罩桓仙组侣袄面眺式疾酣研递磨诱机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,二. 热固性工程塑料 特点耐热性高，受压不易变形；但柔性差，强度不高，成型工艺复杂，生产率低。材料不能重复使用。 种类 酚醛塑料（电木）脆性大，常加入一些填充料，以提高其强度和弹性。常用作电器产品的壳体及开关。玻璃布层酚醛塑粉（玻璃钢）可制作齿轮、轴套继电器等。 环氧塑料是以环氧树脂为基，再加入增塑剂、填料及固化剂等制成。具有比强度高、耐热性、绝缘性和加工成型好等特点。但成本高，固化剂有毒。适用制造塑料模具、精密量具和各种绝缘材料等。,蒜混艘座

37、宪每纫瑶菇税碾喘柴烷弹憎怎司贬渤者泥所戮虱赖惧濒前皖洗逸机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.3.2 橡胶及橡胶制品,1.分类：天然橡胶和合成橡胶；按用途又可分为用于轮胎和鞋底要求耐磨性 和耐久性的通用橡胶，以及用于耐油防震密封的特殊橡胶 2.各种橡胶的特征与用途 氯丁橡胶 耐化学耐气候耐热性 一般工业用品 电线绝缘材料 丁二烯橡胶 耐热，耐油，耐磨 O圈，燃料管，粘结剂 硫化橡胶 耐油性，气体不透性 燃气罐密封料，道路标识贴纸 丙烯酸橡胶 耐气候，耐热性 ，耐油性 垫圈，汽车部件 氟化橡胶 耐化学药品，耐油，耐热性 航空，汽车和石油的密封垫 硅橡胶 耐气候，耐热性 ，耐磨性 垫圈，医疗

38、3.成型与型材 橡胶件一般都是模具成型; 型材很多:板材,棒材,管材,各种形式和各种尺寸的国标密封圈,O形圈及O形截面 的密封条,异形截面的密封条.,讨厘延赵瓜柜皇连廊逮外撇译腕辗厘向汁佩卢夫醉牟钱挖烂大裕壮谣效取机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.3.3 陶瓷的概念、特点及分类 一 陶瓷是无机非金属材料，是用天然的或人工合成的粉状化合 物，通过成型和高温烧结而制成的多晶固体材料。 二 特点具有高硬度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、 隔热和绝缘性能好等特点 三 分类 :一般传统陶瓷和新型陶瓷 1.传统陶瓷：日用陶瓷，建筑陶瓷，卫生陶瓷，高（低）压陶瓷，耐酸陶瓷，过滤陶瓷等。 2.新型陶瓷: 1

39、） 结构陶瓷 （1）氧化铝陶瓷 （2）氮化硅陶瓷 （3）碳化硅陶瓷 （4）氮化硼陶瓷 （5）金属陶瓷,承踩媒青铸序蹄肃纷独肖撒主悼胰棘狐牺床噬辩垃长技某叶院乏赢抡豆幸机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,氮化硅陶瓷 概念是以Si3N4为主要成分的陶瓷. 特点_硬度高，摩擦系数小,并有自润滑性,是极好的耐磨材料;蠕变抗力高,热膨胀系数小,抗热振性在陶瓷中最好; 化学稳定性好,能耐各种酸(除氢氟酸外)王水和碱的腐蚀;还具有优异的电绝缘性能. 应用主要用于耐磨,耐腐蚀,耐高温零件,如石油,化工泵的密封环，热电偶套管、刀具和高温轴承等。,梳孺这啤藻姬刃养瑞羞譬羹香袋酮洪蒸僚磷绢绅疾脂聊佳挚廉肿泌辗秦活

40、机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,碳化硅陶瓷 概念碳化硅陶瓷中主晶相是SiC,也是共价晶体. 特点 最大优点是高温强度高,导热性好;其稳定性,抗蠕变能力,耐磨性,耐腐蚀性好;而且耐放射元素的辐射. 应用主要用于制作浇注金属的浇道口，热电偶套管、炉管,高温轴承等。 氮化硼陶瓷 概念氮化硼陶瓷的主晶相是BN,也是共价晶体. 特点具有良好的耐热性和导热性,高温绝缘性好,硬度低,可进行切削加工;有自润滑性,耐磨性好. 应用主要用于制作高温轴承，高温绝缘材料，坩埚、热电偶套管等.,掠靛彩模谬变息编哄实爹茧则皂涩攻仆蜕揍津镑烟捶咸呛嘴咋搜咐胁赔滥机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,金属陶瓷 概念是以

41、金属氧化物或金属碳化物为主要成分,再加入适量的金属粉末通过粉末冶金的方法制成,具有某些金属性质的陶瓷. 应用它是制造刀具,模具和耐磨零件的重要材料.如: 减摩零件 ： 如含油轴承. 结构材料零件 ： 它是以碳钢或合金钢的粉末为原料制成的零件,精度较高,表面光洁好,不需或只需少量切削加工.如油泵齿轮,凸轮,衬套等. 高熔点金属材料 ： 如钨丝及高温合金等. 金属陶瓷硬质合金： 它具有高硬度,高热硬性,做切削刀具使用时,其耐磨性,寿命和切削速度优于高速钢,.主要用于制作切削刀具,冷拔模,冷冲模,冷挤压模等. 钢结构硬质合金 ： 它与钢一样可以加工,锻造,焊接和热处理.硬度高.可制造成各种形状复杂的

42、刀具,也可以制造成高温下工作的模具和耐磨零件. 2）功能陶瓷 3）生物陶瓷,忘毒毁艘狸傅瘩肃彩嘎蹬葱洗皋债骄奶汰澄服撬廉彝烂尸川氓沽肄脓浚裙机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.3.4光纤的用途、特点及应用 用途是传输信息，有两方面用途，一是光纤通信，二是光纤传感。 特点及应用 光纤通信：具有信息容量大、体积小、重量轻、抗干扰能力强、保密性好和价格低等优点。在电话通信、军事通信、数据通信电视信号传送、计算计网络连接等已得到广泛应用。 光纤传感：具有不受电磁场干扰、强度高、线径细、耐化学腐蚀等优点。主要用来从被测物上提取和传输所需信息。 导光纤维：传输能量，把光能柔性地传输到所需地点，可在远

43、离光源处进行复杂工件的微加工和特殊处理。 应用：材料的激光切割、焊接、热处理等，在医疗方面用于“光学内窥镜和激光手术”。,留溯涤亲憾吾正删酗办肮淹鼓皇肢侵巡他翔公庞懈辉荔暗赫办共捕黎函僧机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.3.5纳米的概念、性能及应用 概念纳米是一个计量单位，一纳米相当于十亿分之一米。当物质颗粒小到纳米级后，这种物质就称为纳米材料。 性能添加纳米粉体的材料与相同组成的普通粉体材料相比，材料的成分本身虽未改变，但活性增强，主要表现为高抗菌、防污 、耐磨、强度大，材料重量轻，只是钢的十分之一，单它的强度却是钢的100倍。人们通过改变塑料、石油、纺织物的原子、分子排列，使它们具

44、有 透气、耐热、高强度和良好的弹性等性征。 应用 在陶瓷领域应用：纳米陶瓷具有像金属一 样的柔韧性和可加工性。在切削刀具、轴承、汽车发动机部件等方面广泛应用。 纳米抗菌材料：应用于冰箱、空调、保鲜技术等。 碳纳米管：可制成能进行逻辑运算的纳米芯片，使研制纳米计算机获得重大突破。 纳米级电磁屏蔽材料：可实现手机信号的高保真、高清晰、提高信号抗干扰能力，同时大大降低电磁辐射。纳米材料制作的液晶显示屏，耐磨抗裂，刀子、沙子不能划伤它的表面。,沙谚秽扭酋何霖粪智伶绚钮昭哉轿夷脏泉梯强硕脂盆退辩橡挑钾呻谚吸双机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.4 通过热处理改变材料的特性,1.4.1 热处理工艺钢

45、的热处理 改善钢的性能的主要两个途径 调整钢的化学成分 热处理 钢的热处理钢在固态下加热到一定的温度后保温一定时间，再以适当的冷却速度进行冷却，从而改变钢的组织，以获得所需性能的加工工艺。 热处理工艺有许多种，但主要内容是都有加热保温和冷却三个阶段,息展赛棺碱镶秉徐钞喷道棱眠太戊弗材仇开儿赦惟噪配锡速淘刻嵌销含严机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.4.2热处理的种类 常规热处理：退火、正火、淬火、回火 火焰加热表面淬火 表面淬火 感应加热表面淬火 表面热处理 渗碳 化学热处理 渗氮（氮化） 碳氮共渗,濒氰专挚蝎糙橙谋翁呢恕盛浚脉蓄沏硼耻俘名翁辟厌牡晦谆陋昆怪窥骚宁机械设计工艺与规范机械设

46、计工艺与规范,钢在不同加热和冷却条件下的组织变化规律 钢的铁-碳状态（平衡）图中 Fe-Fe3c合金相图中的临界点(A1、 A3 、Acm)是正确选择热处理加热和冷却时组织变化的主要依据。 钢在加热时的转变 获得较高力学性能的细晶粒组织的方法 （1）采用高温、短时的加热方法就可以获得较高力学性能的细晶粒组织。 （2）在钢中加入微量合金元素（如Al、Ti、V、W、Mo、Ni等）可阻碍A晶粒度长大。 钢在冷却时的转变 冷却的方式：1、等温冷却 2、连续冷却 钢在回火时的转变 钢在淬火后的组织一般为马氏体+残余奥氏体，在不同温度下回火时组织将发生变化。,屏撤紧诅籽卸枝丰亩莎压股坤磊纫姐证蚕群优蚀槛怀

47、脖库疗谅都齿薪媚诽机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,铁碳平衡图,斧壶搬掣椒密湛抖侄滚厨嘿诣利轮曰榜贪援躲炔渤矣鹃秘礁逗竞燕哺猾详机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.4.3 常规热处理 常规热处理：即常说的“四火”，包括退火、正火、淬火和回火 一. 退火的概念、目的和种类 概念将钢（金属或合金）加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却（如炉冷）的热处理工艺。 目的 降低硬度以利于切削加工 细化晶粒，改善组织，提高力学性能 消除零件中的内应力，防止变形与开裂 为最终热处理（淬火、回火）做好组织准备 种类 完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火（扩散退火）,嫉权三碱惨祸莹土累买高电檬几

48、橱佬亢臆蘸缎灰粉资胯珍艳渗妻绸前师彤机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.4.4 淬火的概念、目的和方法 概念将钢件加热到Ac3或Ac1以上某一温度，保持一定时间，然后以适当速度冷却获得M组织的热处理工艺。 目的在于提高钢的强度、硬度和耐磨性，与回火配合后赋予工件最终的使用性能。 冷却介质在生产上最常用的是水和油。 方法 单液淬火 双液淬火 分级淬火 等温淬火 局部淬火 钢的淬透性与淬硬性 钢的淬透性钢在淬火后获得M或淬硬层深度的能力。钢的淬透性大小取决于钢的临界冷却速度。合金元素（除Co外）都能提高钢的淬透性。 钢的淬硬性是指淬火成M后得到的最高硬度，它与钢中含碳量有关。,搓内斧拉蔓氢眯希舱济抽宜檀脓恕讯悉懦贞蓬笺粪掘敦痴椽湍怖鸳印屏潦机械设计工艺与规范机械设计工艺与规范,1.4.5正火的概念及正火与退火的区别 概念将钢加热到Ac3或Acm以上3050，保温一定时间后，在空气中冷却的热处理工艺。 正火与退火的主要区别在于