金属材料工程--金属材料强度

　金属材料强度 ：强度就是指材料在外力作用下抵抗变形与破坏得能力

　.主要指标可

　分为抗拉（最基本强度指标）

　、抗压、抗弯、抗扭与抗剪强度

　.

　塑性 :材料在外力（静载）作用下产生永久变形而不被破坏得能力

　.主要指标为伸长

　率与断面收缩率。

　硬度 ：材料抵抗更硬物体压入得能力

　.常用指标为布氏硬度、洛氏硬度与维氏硬度

　.

　下列硬度指标就是否正确 ?

　HB Ｓ 210-240

　180 －21 ０Ｈ RＣ

　HRC29 — 25

　450 －４８０ HB Ｓ

　钢得热处理 ：钢固态下

　,采用适当方法进行加热、保温与冷却，以改变钢得内部组

　织与结构，从而获得所需性能得一种工艺方法。

　预先热处理 :为消除坯料或半成品得某些缺陷或为后续得切削加工与最终热处理做

　组织准备得热处理。

　(退火、正火）

　 最终热处理 ：为使工件获得所要求得使用性能得热处理。

　退火与正火得区别与选用

　：与退火相比、正火得冷却速度稍快，过冷度较大。

　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得力

　学性能。如果零件得性能要求不就是很高，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

　得形状复杂，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。正火比退火得生产周期短、耗料少、成本低、效率高、

　操作简便 ,因此在可能得条件下应采用正火。

　钢淬火后为什么一定要回火

　,说明回火得种类及主要应用范围

　.

　钢件经淬火后

　,虽然具有很高得硬度与强度，但脆性大

　,并且具有较大得淬火应力，

　因此在退火后，必须配以适当得回火

　.

　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得工件。

　调制及特点 ：淬火后，加热到

　500- ６ 50

　度 ,保温后在空气中冷却。获得良好得综

　合力学性能， 在保持高强度得同时，

　具有良好得塑、 韧性，硬度为

　200 — 33 ０ HBS 。

　Q235 ：普通碳素结构钢

　,屈服强度为

　23 ５ M Ｐ a，大量用于制造各种金属结构与要

　求不高得机器零件。

　Ｑ T50 ０—０７：球墨铸铁

　,抗拉强度大于４

　5０ＭＰ a，伸长率

　7%, 用于承受冲击

　振动得零件如曲轴、蜗杆等

　.

　45 ：优质碳素结构钢

　,平均 wc 为 0、４ 5％，制造受力较大得机器零件

　.

　T1２Ａ：

　T 表示碳素工具钢，１

　2 表示ｗ c 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。

　GCr １ 5:

　20C ｒ MnTi: 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

　载荷及剧烈摩擦得重要零件。

　９ SiCr: 量具、刀具用钢

　,主要用于板牙、丝锥、钻头、齿轮铣刀等。

　CrW Ｍｎ :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得刀具及复杂刀具。

　Ｚ G270 — 500 ：ＺＧ为铸钢， 27 ０表示

　a（ smin ）=270MPa

　，ａ（bmin) ＝ 500MP

　ａ、，用于制造结构复杂得构件如机座、箱体。

　HT200: 灰铸铁， 试样直径３ 0m ｍ，平均抗拉强度

　2００ MPa ，承受较大载荷与较

　重要得零件 ,如汽缸、齿轮、底座、飞轮、床身等

　.

　KTH3 ７ 0- １ 2：平均抗拉强度不小于

　3 ７０ MPa ，伸长率不小于

　12 ％得黑心可锻

　铸铁，制造负荷较高得耐磨零件，如曲轴、连杆、齿轮、凸轮轴等薄壁小铸件。

　４ 0Ｃ r ：调制钢，主要用于承受各种载荷，受力复杂得零件

　,如机床主轴、连杆、

　汽车半轴及弹簧

　.

　65Mn:

　热塑性塑料 :1:聚乙烯，性能特点

　:热塑性塑料 .低压

　PE 有良好得耐磨性、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得

　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

　良好得耐热性。用于医疗器械、一般机械零件、高频绝缘件。

　热固性塑料 :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、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得材料经人工组合而成得多相固体材料。

　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 :将溶化后得金属浇注到铸型中

　,待其凝固、冷却后，获得一定得形状得零

　件或零件毛坯得成型方法。

　特点 ：成型方便且适应性强，成本较低，铸件得组织性能较差。

　砂型铸造生产过程

　：造砂型—

　- －造型芯－

　- －—砂型及型芯得烘干

　- ———

　- —合

　箱 - — - —熔炼金属—－—浇注—－—－—落砂与清理－－－－———检验

　.

　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 ：利用金属得塑性变形得特点对坯料施加外力以改变坯料得尺寸与形状并改

　善其内部组织与力学性能，从而获得所需毛坯或零件得加工方法。

　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得纤维方向使

　其沿零件轮廓合理分布

　 ,提高零件得使用性能；可以节省金属材料与切削加工工时 , 提高材料得利用率与经济效益 ;锻压加工得适应性很强。缺点：锻压对材料得适应

　性差，用于锻压得材料必须具有良好得塑性以免加工时破裂 ,形状复杂得工件难以 锻造成型。

　比较自由缎与模具锻优缺点 ：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得锻件，比自由缎节省材料 ,减少 切削加工工作量，操作简单，易于实现机械化与自动化得生产 .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 ：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

　结合得一种加工方法

　.

　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，两个电极间得气体能连续不断得通过很大地电流

　,

　 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、安装与维护方便

　,成本低； 带与带轮之间存在一

　定得弹性滑动

　,不能保证恒定得传动比，传动精度与传动效率低；由于带工作时需

　要张紧，带对带轮轴有很大得压轴力；带传动装置外廓尺寸大

　,结构不够紧凑；带

　得寿命较短，需要经常更换；

　不适用于高温、易燃及有腐蚀介质得场合。

　 2 e e

　2

　d d c c

　从动

　1 从动

　1

　b 2

　b 2 主动 b 1 b b 主动

　 c

　c

　a

　2 2 b 1

　 x

　x a

　a

　 f

　 m a

　f

　 m 1

　1

　 带传动得应力分布图

　:

　弹性滑动与打滑

　:打滑：由过载引起得紧边、松边拉力差增大

　,至使带与带轮间得产

　生全面滑动得现象。弹性滑动：由于带得弹性变形而产生得带与带轮间得滑动。

　弹性滑动与打滑得区别

　:

　弹性滑动与打滑就是两个截然不同得概念。打滑就是指过载引起得全

　面滑动，就是可以避免得。而弹性滑动就是由于弹性与拉力差引起得

　,只要传递圆

　周力 ,就必然会发生弹性滑动，所以弹性滑动就是不可以避免得。

　平面齿轮传动

　 ( 圆柱齿轮传动 ) 齿 传递

　平行轴 间的 轮 运动

　传

　 动

　空间齿轮传动

　 传递

　相交轴 或 交

　错轴

　间的运动

　直齿圆柱齿轮传动 ( 轮齿与轴平行 )

　斜齿圆柱齿轮传动 ( 轮齿与轴不平行 )

　人字齿圆柱齿轮传动

　直齿圆锥齿轮传动

　斜齿圆锥齿轮传动

　曲齿圆锥齿轮传动

　 交错轴斜齿轮传动蜗轮蜗杆传动

　渐开线齿轮得正确啮合条件

　:两轮得模数与压力角必须相等。

　螺纹连接得类型及其应用场合

　：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：用以固定两个零件得相对位置，可传递不大得力与转矩。

　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、变载情况下得键

　 连接，同时应用于轴上移动距离较大得场合。半圆键连接：主要应用于轻载荷与

　锥形轴端。楔键连接与切向键连接：适用于传动精度要求不高、载荷平稳与低速

　得场合 .

　轴向零件得轴向与周向定位方式

　：轴向定位 :轴肩、轴环、套筒、圆螺母与止退垫

　圈、弹性挡圈、螺钉紧锁挡圈、轴端挡圈、圆锥面与轴端挡圈。周向定位

　:键、销、

　花键、过盈配合与成型连接。

　6210 ：

　Ｎ 308 ：

　72 ０

　7 Ｃ：

　13 ０

　6 ：

　主运动与给进运动 ：切削过程中使工件形成新得表面，速度最高、消耗功率最大

　得运动称为主运动。如车削时工件得回转运动、钻削时钻头得回转运动、拉削时

　拉刀得直线运动。连续或间断得把金属层投入切削得运动称为进给运动

　.如车削时

　车刀得纵向与横向移动、钻削时钻头得轴向移动。

　为什么切削运动一般由直线与回转运动组合而成

　——这两种简单运动得不同组合构成了各种不同得切削运动

　.

　 机床型号：

　卧式车床用途

　:能完成多种工序得加工，如车内外圆柱面

　,圆锥面 ,割槽与切断

　,车端

　面，车螺纹，打中心孔

　,钻孔，攻螺纹

　,套螺纹与滚花、

　为什么只适用于单件小批生产？ 钻床与镗床用途上区别：

　钻床主要用于在实心材料上钻孔，适用于加工单件小批得小型零件上得各种小孔

　;

　镗床通常用于加工精度较高得孔

　,特别适用于孔得中心距与相对位置精度，孔得中

　心至基面得尺寸与相对位置得精度有严格要求得孔系加工、

　立式钻床与摇臂钻床结构用途上区别：

　结构：

　作用 :立式钻床在单件小批生产中加工中小型零件、摇臂钻床广泛得应用于单件与

　中小批生产中加工大中型零件、

　刨床与铣床在结构与用途上区别

　:

　铣床使用旋转得多刃刀具

　,几个刀齿同时参加切削工作，因此铣床得生产效率比刨

　床高

　被广泛应用于单件与小批中批生产中、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 ：运动主要就是工作台带动床头箱沿床身得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得导轨偏转一

　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得砂轮，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、

　顺铣与逆铣得优缺点

　 :顺铣容易引起工件与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得窜动现象。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得已加工表面上挤压滑行得阶段， 加速了刀具得磨损。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

　 : 弯头车刀用于加工外圆与 ,端面与倒角。直头车刀用于加工 外圆与外圆倒角，宽刃车刀用于精车外圆，偏刀用于加工外圆、轴肩与端面、 砂轮得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，生产效率高，适用于什么场合?

　由于拉刀同时工作得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 IＴ 9— IT7, 最高可达

　IＴ 6,表面粗糙度Ｒ

　a 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

　:

　 特种加工方法就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得一系列加工方法得

　 总称 .

　加工范围不受材料物理 、机械性能得限制，能加工任何硬得、软得、脆得、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 得良好得表面质量，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。

　 电火花加工得加工机理：

　电火花加工就是利用工具电极与工件电极间瞬时火花

　放电所产生得高温熔蚀工件表面材料来实现加工得。

　 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 ,异型通孔得加工、

　 ３电火花内、外圆成形磨削 ,主要用于加工高精度与低得表面粗糙度得小孔、

　４电火花高速小孔加工，主要用于线切割，预穿丝孔得加工、

　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，内外回转体等得加

　 工、

　6 电火花表面强化

　,主要用于模具刃口，刀量刃具表面得强化与镀覆、

　电解加工得基本原理

　: 电解加工就是利用金属在电解液中产生阳极溶解得电化学

　原理对工件进行成形加工得一种方法、

　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，可以提高加工精度与表面质量，砂轮得磨损量小，但

　电解磨削刃口不宜磨得非常锋利，机床，夹具要采取防腐蚀，防锈措施、

　超声波加工特点：

　适宜加工各种硬脆材料

　,特别就是电火花与电解加工无法加工得

　不导电材料与半导体材料；

　1 对于导电得硬质合金、

　淬火钢等也能加工，

　但加工效

　率比较低 .

　2 能获得较好得加工质量、

　3 超声加工机床结构比较简单，操作、维修方便。

　电火花加工 :工件与电极材料必须就是导电材料、

　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

　,特别就是不导电得非金属材料、

　生产过程 :将原材料转变为成品得全过程、

　工艺过程 : 在生产过程中 ,凡就是改变生产对象得形状、尺寸、位置与性质等，使其成为成品或半成品得过程、工艺规程 :规定零件机械加工工艺过程得工艺文件、

　 工序划分主要依据 ：工作地点就是否改变 ,加工过程就是否连续、零件得加工地点变动后即构成另一工序、生产纲领 : 企业在计划期内应当生产得产品产量与进度计划。

　计划期常为一年、 所以生产纲领也称为年产量、

　生产类型 ：单件生产，成批生产，大量生产、

　 工艺特征

　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得位置

　,再以

　后加工该重要表面时

　,余量就能均匀， 有利于获得规定得加工精度与表面粗糙度—

　-

　—－— - 以重要表面与余量较小得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 :所选择得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、

　选择加工面得设计基准作为定位基准、

　－－－基准重合原则、

　同一零件得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得表面，往往

　需要采用这两个表面互为基准反复加工得方法

　- ——— -- －—－互为基准原则、

　经济加工精度 ：在正常加工条件下所能达到得加工精度、

　与机械加工工艺规程制制定关系 :

　机械加工工序顺序安排得原则及理由基面先行－ -- ——－ - 作为其她表面加工定位用得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得精度以后，最终精加工以前进行、

　先粗后精 - — - ——－—有利于加工误差与表面缺陷层得逐步消除 ,从而逐步提高零 件得加工精度与表面质量、

　 装配精度内容 ：相互零部件间得尺寸精度，相互位置精度 ,相对运动精度，接触精 度、

　 与零件精度关系

　: 取决于零部件得精度，

　特别就是关键零部件得精度， 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

　 ：互换法 ：分为完全与不完全互换法 ,完全互换法适用于大批量生产中高精度得少 环尺寸链或低精度得多环尺寸链。不完全互换法适用于大批量生产条件下装配精 度要求较高而组成环又较多得场合、

　 选配法 ：分为直接选配法

　(不适用于节拍要求较严得大批量生产 ) 、分组选配法

　(适 用于大批量生产条件下装配精度要求很高而组成法较少得场合

　) 与复合选配法

　(适 用于配合件 ,公差可以不等

　,装配质量高 ,装配速度较快得场合

　)

　 修配法 ：单件修配法

　,合并加工修配法，自身加工修配法、 （单件、小批生产中装配 那些装配精度要求高、组成环数又多得机器结构时，常用修配法装配。

　）

　调整法 :可动调整法 ,固定调整法（固定调整装配方法适于在大批大量生产中装配那些装配精度要求较高得机器结构）

　分组选配法 ：将组成环公差按就极值法求得后再放大倍数，然后依据放大得数值

　加工零件，加工后得每个零件都进行测量，按实际尺寸大小分成若干组，并将对

　应组得零件进行装配以保证装配精度得方法、

　适用于大批量生产条件下装配精度

　要求很高而组成法较少得场合、

　如果相配合得工件公差不相等能否适用分组装配？

　修配法 ：装配时去除修配环得部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差

　与极限偏差要求得装配方法、

　单件、小批生产中装配那些装配精度要求高、组成

　环数又多得机器结构时

　,常用修配法装配

　.适用于单件、小批生产中装配那些装配精

　度要求高、组成环数又多得机器结构时

　,常用修配法装配

　.

　制定装配工艺规程得基本原则：

　１保证产品装配质量

　,并力求提高质量

　2 合理安排装配顺序与工序，尽量减少钳工装配工作量

　3 缩短装配周期

　,提高装配效率

　４尽量减少装配占地面积

　,提高单位面积生产率

　,改善劳动条件

　５注意采用与发展新工艺、新技术

　装配工艺流程图：

　作用 :清楚得表示装配顺序

　,以表示整个工艺过程、