NO6机械零件材料及毛坯的选择教学课件 机械制造基础.ppt

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1、NO6机械零件材料及毛坯的选择教学课件 机械制造基础目录零部件的失效选择材料的原则典型零件的选材毛坯成形方法的选用常见机械零件的毛坯成形方法目录 知识目标 知识目标 1掌握机械零件常见的失效形式、失效原因及各种毛坯生产方法的特点；2熟悉零件材料选择的原则、方法和步骤，毛坯成形方法的选择原则。目录技能目标 技能目标 1.根据齿轮、轴类零件的使用条件，选择合适的材料并安排工艺路线；2.对不同的轴杆类、盘套类、箱体类零件进行毛坯成形方法的选择。目录一、零部件失效的概念及形式一、零部件失效的概念及形式 1.过量变形（2 2）过量塑性变形 过量塑性变形（3 3）蠕变 蠕变（1 1）过量弹性变形 过量弹性

2、变形目录一、零部件失效的概念及形式一、零部件失效的概念及形式 2.断裂5 55）环境破断 环境破断环境破断失效 失效失效1 11）韧性断裂 韧性断裂韧性断裂4 44）蠕变断裂 蠕变断裂蠕变断裂2 22）低温脆性 低温脆性低温脆性断裂 断裂断裂3 33）疲劳断裂 疲劳断裂疲劳断裂目录一、零部件失效的概念及形式一、零部件失效的概念及形式 3.表面损伤1 1)磨损失效 磨损失效2 2）腐蚀失 腐蚀失效 效3 3）接触疲 接触疲劳失效 劳失效目录 实际上零件的失效 形式往往不是单一的，随着 外界条件的变化，失效可以 从一种形式转变为另一种形式。小提示：目录二、零部件失效的原因二、零部件失效的原因111

3、.设计不合理设计不合理设计不合理222.选材不当选材不当选材不当333.加工工艺加工工艺加工工艺不当不当不当444.装配使用装配使用装配使用不当不当不当目录一、使用性能原则一、使用性能原则常用零件的工作条件和失效形式及对性能的要求目录二、工艺性能原则二、工艺性能原则2.2.2.1.1.1.3.3.3.高分子材料的工艺性能 高分子材料的工艺性能 金属材料的工艺性能 金属材料的工艺性能 陶瓷材料的工艺性能 陶瓷材料的工艺性能目录三、经济性原则三、经济性原则1.1.尽量降低材料成本 尽量降低材料成本及其加工成本 及其加工成本2.2.使用非金属材料代替 使用非金属材料代替金属材料 金属材料3.3.零件

4、的总成本 零件的总成本目录四、选材步骤四、选材步骤（1）确定材料的性能要求。分析零件的工作条件及失效形式，确定零件的性能要求（使用性能和工艺性能）。一般主要考虑力学性能，特殊情况应考虑物理、化学性能。（2）对同类零件的用材情况进行调查研究。对同类零件的用材情况进行调查研究，从使用性能、原材料供应和加工等方面分析选材是否合理，以此作为选材的参考。目录四、选材步骤四、选材步骤（3）确定零件的力学性能指标。从确定的零件性能要求中找出最关键的性能要求，然后通过力学计算或试验等方法，确定零件应具有的力学性能指标或物理、化学性能指标。（4）合理选择材料。所选材料除应满足零件的使用性能和工艺性能要求外，还应

5、适应高效加工和组织现代化生产的要求。目录四、选材步骤四、选材步骤（5）确定热处理方法或其他强化方法。（7）进行材料试验。关键零件投产前应对所选材料进行试验，以验证所选材料与热处理方法能否达到各项性能指标要求，冷热加工有无困难等。试验结果基本满意后，可小批投产。（6）审核所选材料的经济性。对材料的经济性审查包括材料费、加工费、使用寿命等。目录一、齿轮类零件的选材一、齿轮类零件的选材1.齿轮的工作条件（111）（222）（333）由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力。齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触应力，齿面相互

6、滑动和滚动，承受较大的接触应力，齿面相互滑动和滚动，承受较大的接触应力，并发生强烈的摩擦。并发生强烈的摩擦。并发生强烈的摩擦。由于换挡、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。由于换挡、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。由于换挡、启动或啮合不良，齿部承受一定的冲击。目录一、齿轮类零件的选材一、齿轮类零件的选材2.齿轮的失效形式疲劳断裂 疲劳断裂齿面磨损 齿面磨损A AB B过载断裂 过载断裂D D齿面接触疲劳 齿面接触疲劳破坏 破坏C C目录一、齿轮类零件的选材一、齿轮类零件的选材3.齿轮用材的性能要求（1 1）齿轮用材应具有高 齿轮用材应具有高的弯曲疲劳强度。的弯曲疲劳强度。3 3）齿轮心部应

7、具有足够的强度 齿轮心部应具有足够的强度和韧性。和韧性。2 2）齿轮用材应具有高的接触疲 齿轮用材应具有高的接触疲劳强度和耐磨性。劳强度和耐磨性。目录一、齿轮类零件的选材一、齿轮类零件的选材4.齿轮类零件的常用材料333）111）222）非铁金属及非金属材料非铁金属及非金属材料非铁金属及非金属材料低、中碳钢或低、中碳合金钢低、中碳钢或低、中碳合金钢低、中碳钢或低、中碳合金钢铸铁材料铸铁材料铸铁材料目录二、轴类零件的选材二、轴类零件的选材1.轴的工作条件 轴在工作时主要承受交变、弯曲和扭转应力的复合作用，有时也承受拉、压应力；轴与轴上的零件有相对运动，相互间存在摩擦和磨损；轴在高速运转过程中会产

8、生振动，使轴承受冲击载荷。多数轴在工作过程中常常要承受一定的过载载荷。目录二、轴类零件的选材二、轴类零件的选材2.轴的失效形式（3 3）过量变形 过量变形（2 2）磨损 磨损（1 1）断裂 断裂 目录二、轴类零件的选材二、轴类零件的选材3.轴的性能要求 在特殊条件下 在特殊条件下，轴还应具有较，轴还应具有较高的抗蠕变能力 高的抗蠕变能力和耐蚀性 和耐蚀性。（1 1）（2 2）（3 3）（4 4）当弯曲载荷很大、转速又很高时，轴要承受很高的疲劳应力 当弯曲载荷很大、转速又很高时，轴要承受很高的疲劳应力 轴表面要具有高硬度和耐磨性，特 轴表面要具有高硬度和耐磨性，特别是与滑动轴承接触的轴颈部位，耐

9、 别是与滑动轴承接触的轴颈部位，耐磨性要求高。磨性要求高。轴应具有优良 轴应具有优良的综合力学性能 的综合力学性能目录二、轴类零件的选材二、轴类零件的选材4.轴类零件的常用材料（2 2）铸钢 铸钢（3 3）铸铁 铸铁（1 1）锻钢 锻钢目录一、毛坯的种类一、毛坯的种类1.1.铸件 铸件2.2.锻件 锻件3 3.冲压件 冲压件4 4.挤压件 挤压件5.5.焊接件 焊接件6 6.型材 型材7 7.粉末冶金件 粉末冶金件8 8.工程塑料件 工程塑料件目录二、毛坯成形方法的选择原则二、毛坯成形方法的选择原则1.1.2.2.3.3.4.4.5.5.经济性原则 经济性原则可行性原则 可行性原则环保性原则

10、环保性原则适应成形加 适应成形加工工艺性的 工工艺性的原则 原则 满足使用要求 满足使用要求的原则 的原则目录一、轴杆类零件一、轴杆类零件 轴杆类零件是回转体零件，其轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸。这类零件包括各类传动轴、机床主轴、丝杠、光杠、曲轴、偏心轴、凸轮轴、连杆等。在机械设备中，这类零件主要用来支承传动零件和传递转矩，受力较大，要求具有较高的强度、疲劳极限、塑性和韧性以及良好的综合力学性能。目录二、盘套类零件二、盘套类零件 盘套类零件（如各种齿轮、带轮、飞轮、轴承环等）是具有同一轴线内外回转的零件，其轴向（纵向）尺寸一般小于径向（横向）尺寸，或者两个方向的尺寸相差不大，它们主要起支承或导向作用，在工作中承受径向力和摩擦力。目录三、盘套类零件三、盘套类零件 箱体类零件一般结构较复杂，具有不规则的外形与内腔，壁厚也不均匀，如各种设备的机身、机座、机架、工作台、齿轮箱、轴承座、泵体等。其工作条件差异较大，但一般以承压为主，并要求具有较高的刚度和减振性，且同时受压、弯、冲击作用。对工作台和导轨等要求具有较高的耐磨性。目录