机械设计基础机械零件常用材料和结构工艺性

1、1机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性1 机械零件的常用材料及其选用机械零件的常用材料及其选用2 机械零件的结构工艺性机械零件的结构工艺性3 机械设计中的标准化机械设计中的标准化2机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性1 机械零件的常用材料及其选用机械零件的常用材料及其选用一、常用材料一、常用材料金属材料：非金属材料：复合材料：黑色金属：钢、铸铁有色金属：铜、铝及其合金工程塑料、橡胶、玻璃、皮革、木材等纤维增强塑料、金属陶瓷等1、钢、钢：含碳量低于2%的铁碳合金。 钢的强度较高，塑性较好制

2、造机件时可以轧制、锻造、冲压、焊接和铸造，并且可以用热处理方法获得高的机械性能或改善切削性能，因此钢是机械制造中应用最广和极为重要的材料。 钢的种类很多，常用的分类方法有：3机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性按化学成分：碳素钢：合金钢：低碳钢：含碳量 0.5%含碳量 1%碳钢中加入合金元素按质量：普通钢：优质钢：按用途：结构钢：工具钢：特殊钢：制造刀具、量具、模具等不锈钢、耐热钢等4机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性2、铸铁、铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。灰铸铁：球墨铸铁： 3、有色金属、有色金属： 在工业上，把铁以外的金属统称为有色金属有

3、色金属，以有色金属为主要元素组成的合金称为有色金属合金。 如：铜合金和铝合金等。 铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接；但其熔点较低，流动性好，因此可以铸造出形状复杂的铸件。含碳量 1%，QT 4、非金属材料、非金属材料： 工程塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、皮革、木材、纸板、毛毡等5机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性二、热处理二、热处理 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同速度冷却，通过改变金属材料表面或内部的组织结构来控制其力学、物理、化学性能和改善其工艺性能以获得不同的使用性能的一种工艺。 金属热处理是机械制造

4、中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 热处理工艺一般包括加热、保温、冷却三个过程，有时只有加热和冷却两个过程。这些过程互相衔接，不可间断。 加热是热处理的重要工序之一。加热温度是热处理工艺的重要工艺参数之一，选择和控制加热温度 ，是保证热处理质量的主要问题。6机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性 冷却也是热处理工艺过程中不可缺少的步骤，冷却方法因工艺不同而不同，主要是控制冷却速度。 金属

5、热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。 整体热处理是对工件整体加热，然后以适当的速度冷却，以改变其整体力学性能的金属热处理工艺。钢铁整体热处理大致有退火、正火、淬火和回火四种基本工艺。 退火是将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。7机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工

6、艺性 正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却，正火的效果同退火相似，只是得到的组织更细，常用于改善材料的切削性能，也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。 淬火是将工件加热保温后，在水、油或其它无机盐、有机水溶液等淬冷介质中快速冷却。淬火后钢件变硬，但同时变脆。 为了降低钢件的脆性，将淬火后的钢件在高于室温而低于650的某一适当温度进行长时间的保温，再进行冷却，这种工艺称为回火。 退火、正火、淬火、回火是整体热处理中的“四把火”，其中的淬火与回火关系密切，常常配合使用，缺一不可。 “四把火”随着加热温度和冷却方式的不同，又演变出不同的热处理工艺 。为了获得一定的强度和韧性，把淬火和高

7、温回火结合起来的工艺，称为调质。8机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性 某些合金淬火形成过饱和固溶体后，将其置于室温或稍高的适当温度下保持较长时间，以提高合金的硬度、强度或电性磁性等。这样的热处理工艺称为时效处理。 把压力加工形变与热处理有效而紧密地结合起来进行，使工件获得很好的强度、韧性配合的方法称为形变热处理；在负压气氛或真空中进行的热处理称为真空热处理，它不仅能使工件不氧化，不脱碳，保持处理后工件表面光洁，提高工件的性能，还可以通入渗剂进行化学热处理。 表面热处理是只加热工件表层，以改变其表层力学性能的金属热处理工艺。为了只加热工件表层而不使过多的热量传入工件内部

8、，使用的热源须具有高的能量密度，即在单位面积的工件上给予较大的热能，使工件表层或局部能短时或瞬时达到高温。表面热处理的主要方法有火焰淬火和感应加热热处理，常用的热源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感应电流、激光和电子束等。9机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性三、选用材料的一般原则三、选用材料的一般原则 1、使用要求、使用要求 零件的载荷大小、性质及其应力状况； 零件的工作条件； 零件的尺寸及重量的限制； 零件的重要性； 特殊要求。 2、工艺要求、工艺要求 便于制造毛坯； 便于切削加工； 便于装拆和维修 良好的结构工艺性3、经济要求、经济要求10机械零件的常用材料和结构工艺性机

9、械零件的常用材料和结构工艺性 机械零部件的工艺性问题是现代工业生产中提高效益、确保产品质量的关键。 零部件的结构应满足在制造、维修全过程中符合科学性、可行性和经济性的要求。 工艺性具有整体性、相对性和灵活性的特点。 零件的结构设计是机械设计工作中最重要的环节之一。零件的结构设计就是要确定零件的形状、尺寸、配合精度和制造精度等。 零件的结构设计注意事项： 1、便于零件毛坯的制造 2、便于零件的机械加工 3、便于零件的装卸和定位2 机械零件的结构工艺性机械零件的结构工艺性11机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性3 机械设计中的标准化机械设计中的标准化 为在一定的范围内获得最

10、佳秩序，对活动或其结果规定共同的和重复使用的规则、导则或特性的文件，称为标准标准。 标准化标准化：为在一定的范围内获得最佳秩序，对实际的或潜在的问题制定共同的和重复使用的规则的活动。它包括制定、发布及实施标准的过程。标准化的重要意义是改进产品、过程和服务的适用性，防止贸易壁垒，促进技术合作。 标准化的基本原理通常是指统一原理、简化原理、协调原理和最优化原理。标准化的基本特性主要包括以下几个方面：抽象性；技术性；经济性；连续性，亦称继承性；约束性；政策性。 中华人民共和国标准化法将我国标准分为国家标准、行业标准、地方标准、企业标准四级。12机械零件的常用材料和结构工艺性机械零件的常用材料和结构工艺性 我国的国家标准由国务院标准化行政主管部门制定；行业标准由国务院有关行政主管部门制定；地方标准由省、自治区和直辖市标准化行政主管部门制定；企业标准由企业自己制定。 具有法律属性，在一定范围内通过法律、行政法规等手段强制执行的标准是强制性标准（GB）；其他标准是推荐性标准（GB/T）。 强制性国家标准：