机械制造基础项目6典型零件的选材与热处理工艺课件.ppt

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1、数控系统机床结构编码器机械制造基础主讲人：目 录1熟悉金属材料的性能2认识非合金钢3选用钢的热处理方法4合金钢的选用5其他常用工程材料选用6典型零件的选材与热处理工艺8零件的锻压成型7零件的铸造加工目 录9零件的焊接加工10机械加工常用刀具选用11金属切削原理分析12常用金属切削机床13车削加工14铣削加工16其他切削加工方法15磨削加工06典型零件的选材与热处理工艺项目导读本项目主要介绍零件或工具的失效形式、失效原因，以及典型零件（轴类、轮盘类）的选材及热处理分析等。知识目标能力目标了解零件的失效形式及原因。掌握典型零件材料的选择。掌握热处理工艺设计方法。能进行典型零件的选材及热处理分析。任

2、务6.1 零件失效分析 任务6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析任务浏览任务任务6.1 6.1 零件失效分析零件失效分析零件的失效可以由多种原因引起，大体上可分为设计、材料、加工和安装使用四个方面。1.设计因素设计上导致零件失效的最常见原因是零件尺寸和几何结构不正确，即在零件的高应力处存在明显的应力集中源，另一种原因是对零件的工作条件估计错误。2.材料因素材料本身的缺陷也是导致零件失效的一个重要原因，常见的缺陷是夹杂物过多，过大，杂质元素太多，或者有夹层、折叠等宏观缺陷。3.加工工艺因素加工不良造成的缺陷，尤其是热处理时产生的缺陷，与零件的设计有很大的关系。零件的外形和结构设计不合理，会大大

3、增加热处理缺陷发生的可能性。4.安装使用不当因素零件安装时配合过紧、过松、对中不准、固定不紧等均可造成失效或事故。在制造厂里管理比较严格的情况下，使用不当常可成为零件损坏的主要原因。6.1.2零件的失效原因任务任务6.1 6.1 零件失效分析零件失效分析1.材料的使用性能应满足零件的使用要求使用性能是指零件在正常使用状态下，材料应具备的性能，包括力学性能、物理性能和化学性能。不同机械零件要求材料的使用性能是不一样的，这主要是因为不同机械零件的工作条件和失效形式不同。2.材料的工艺性应满足加工要求材料的工艺性是指材料适应某种加工的能力。3.选材时还应充分考虑经济性在满足使用性能要求和保证加工质量

4、的前提下，还需考虑选材的经济性。零件的总成本包括材料本身的价格、加工费、管理费及其他附加费用(如零件的维修费等)。在保证使用性能的前提下，应尽可能选用价廉、货源充足、加工方便、总成本低的材料，以取得最大的经济效益，提高产品在市场上的竞争力。6.1.3选用材料的一般原则任务任务6.2 6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析典型零件的选材及热处理工艺分析6.2.1轴类零件1.工作条件轴类零件在机器中起支持回转零件并传递运动和扭矩的作用。工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用。2.主要失效形式主要有以下几种：一是断裂，长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；二是轴的相对运动表面的过

5、度磨损；三是过量扭转或弯曲变形（弹性的和塑形的）；四是有时还可能发生腐蚀失效。3.轴类零件的性能要求轴类零件的材料应具备以下性能要求：具有高的强度、足够的刚度及良好的韧性，以防止断裂及过量变形。（1）具有高疲劳强度，对应力集中敏感性低，以防疲劳断裂。（2）在相对运动的摩擦部位，如轴颈、花键等处，应具有较高的硬度和耐磨性。（3）具有足够的淬透性，热处理后表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效。（4）良好切削加工性能，价格适当。任务任务6.2 6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析典型零件的选材及热处理工艺分析6.2.1轴类零件5.典型轴类零件的选材、热处理及工序安排（1）机床主轴机床主轴承受中等

6、载荷作用、中等转速并承受一定冲击。一般选用45钢制造。载荷较大时，选用40Cr钢制造。机床主轴的工艺路线为：下料锻造正火粗切削加工调质半精切削、加工局部、表面淬火低温回火粗磨精磨。（2）内燃机曲轴110型柴油机球墨铸铁曲轴。材料：QT600-3球铁。工艺路线：铸造成形正火+高温回火切削加工轴颈表面淬火、回火磨削。锻造合金曲轴。材料：50CrMoA（机车内燃机曲轴）。工艺路线：锻造退火粗加工调质半精加工表面淬火、回火磨削。（3）汽车半轴材料：40Cr(中型载重汽车；若重型则选40CrMnMo)。工艺路线：锻造正火机加工调质盘部钻孔精加工。任务任务6.2 6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析典型

7、零件的选材及热处理工艺分析6.2.2轮盘类零件齿轮是各类机械中的重要传动零件，主要用来传递转矩，有时也用来换挡或改变传动方向，有的齿轮仅起到分度定位作用。1.工作条件齿轮工作的关键部位是齿根与齿面。由于传递扭矩，齿根承受较大的交变弯曲应力，并有应力集中存在，在启动、换挡或啮合不均匀时还承受冲击和过载；齿的表面承受较大的接触应力，在工作中相互滚动和滑动，表面受到强烈的摩擦和磨损；此外，润滑油的腐蚀及外部硬质磨粒的侵入等，都可加剧齿轮工作条件的恶化。2.主要失效形式(1)轮齿折断 (2)齿面磨损 (3)齿面接触疲劳破 (4)齿面塑性变形3.主要性能要求(1)齿面有高的硬度和耐磨性。(2)齿面具有高

8、的接触疲劳强度和齿根具有高的弯曲疲劳强度。(3)轮齿心部要有足够的强度和韧度。任务任务6.2 6.2 典型零件的选材及热处理工艺分析典型零件的选材及热处理工艺分析6.2.2轮盘类零件5.典型齿轮的选材、热处理及工序安排（1）机床齿轮机床齿轮负荷特点是运转平稳、负荷不大，条件较好。一般选用材料为45钢。热处理技术条件是经正火或调质后再经高频感应加热表面淬火后硬度为160217 HBS；表面高频淬火、回火后硬度为5055 HRC。机床齿轮的工艺路线为：锻造正火粗加工调质半精加工高频淬火、回火精磨。（2）汽车、拖拉机齿轮汽车、拖拉机齿轮的工作条件比机床齿轮恶劣，负荷特点为承载、磨损及冲击负荷较大，工作条件比较繁重。常选用的材料为20CrMnTi。这类钢经正火处理后在渗碳淬火处理，齿面硬度可达5862 HRC，心部硬度达3345 HRC。汽车、拖拉机齿轮的加工工艺路线为：锻造正火粗加工、半精加工渗碳淬火、低温回火。LOGO诚信立足创新致远追求卓越本项目学习结束THANKS