機(jī)械工程材料及成形工藝零件材料與毛坯選擇-PPT精選課件

1、材料與毛坯選擇原則、步驟，典型零件工藝分析無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2019年9月6日零件材料與毛坯的選擇本章主要內(nèi)容 本章圍繞“機(jī)器生產(chǎn)過(guò)程”的課程主線，綜合運(yùn)用前面章節(jié)的知識(shí)，介紹零件材料和毛坯選擇的基本原則和方法，分析典型零件工藝路線，并以此理清思路，進(jìn)一步強(qiáng)化本課程的基本思想，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)第一節(jié) 材料與毛坯的選擇原則第二節(jié) 材料與毛坯選擇的方法和步驟第三節(jié) 典型零件的工藝路線分析第一節(jié)材料與毛坯的選擇原則正確選擇材料和毛坯成形方法的意義: 發(fā)揮工程材料的潛能，節(jié)約材料，避免產(chǎn)品早期失效 對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益起著重要作用選擇原則: 使用性能： 工藝性能 經(jīng)濟(jì)性能一、使用性能原則

2、保證零件能安全、有效地正常工作。并滿足使用壽命要求包括：力學(xué)性能、化學(xué)性能、物理性能等。首先是確定最主要性能要求，然后兼顧其他性能要求確定依據(jù)：主要依據(jù)服役條件對(duì)零件提出的性能的要求，綜合考慮外界環(huán)境（） 受力情況指載荷類型、大小和特點(diǎn)。（） 外界環(huán)境主要考慮環(huán)境溫度、介質(zhì)等因素。二、工藝性原則保證材料能否順利地加工制成零件。并使加工成本降低，生產(chǎn)率提高，環(huán)境可持續(xù)發(fā)展等工藝性能主要有以下幾個(gè)方面：（1） 對(duì)于鑄件：主要考慮鑄造性能。包括流動(dòng)性、收縮率、吸氣性和氧化（2） 對(duì)于鍛件：主要考慮可鍛性。包括塑性、變形抗力等（3） 對(duì)于焊件：主要考慮焊接性。包括工藝焊接性和接頭的使用安全可靠（4）

3、熱處理性能：包括淬透性、淬硬性、過(guò)熱敏感性、變形和開(kāi)裂傾向、回火穩(wěn)定性等（5） 切削加工性能：包括切削抗力、刀具磨損、斷屑能力、加工后表面質(zhì)量三、經(jīng)濟(jì)性原則在滿足零件使用性能和工藝性要求的前提下，使原材料與工藝成本最低，經(jīng)濟(jì)效益最好應(yīng)考慮下面幾點(diǎn)：（1）原材料的價(jià)格；（2）加工費(fèi)、管理費(fèi)、國(guó)情與資源狀況常用材料的相對(duì)價(jià)格第二節(jié)材料與毛坯選擇的方法和步驟第一步：根據(jù)零件工作條件進(jìn)行失效分析，確定關(guān)鍵性能第二步：根據(jù)關(guān)鍵性能，選擇材料第三步：根據(jù)材料種類與零件特點(diǎn)，確定毛坯成形方法第四步：審核安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性材料與毛坯選擇的方法與步驟如下：一、失效分析什么叫失效？指喪失或達(dá)不到原有設(shè)計(jì)功能的

4、現(xiàn)象什么情況視為失效？ 零件完全破壞，不能繼續(xù)工作； 零件雖能工作，但已不能保證安全； 零件雖能繼續(xù)安全使用，但已不能保證機(jī)器的精度或起預(yù)定的作用失效有幾種類型？斷裂失效 過(guò)量變形失效 表面損傷失效失效類型表格二、確定關(guān)鍵使用性能要求、選定材料基本方法： 依據(jù)零件最主要的性能要求（通過(guò)失效分析提出）； 兼顧其他性能要求，并根據(jù)零件的形狀、尺寸和批量等因素，綜合考慮加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性以下幾種典型零件的選材： 以要求較高綜合力學(xué)性能為主的零件 以要求較高疲勞強(qiáng)度為主的零件 以要求磨損為主的零件以要求較高綜合力學(xué)性能為主的零件材料選擇： 中碳成分的非合金鋼和合金鋼，鍛件或型材為毛坯。熱處理考慮用調(diào)質(zhì)

5、，根據(jù)需要變可進(jìn)行表面淬火等表面處理 高性能球墨鑄鐵，鑄造毛坯，成本較低 低碳馬氏體鋼鍛件 （如連桿、螺栓、鍛錘桿和鍛模等，失效形式主要為“變形失效”和“斷裂失效”）分析如下： 受力較復(fù)雜：主要使用性能要求，有良好的綜合力學(xué)性能 需調(diào)質(zhì)熱處理：獲得綜合力不性能，要考慮淬透性等2、以要求較高疲勞強(qiáng)度為主的零件傳動(dòng)軸、齒輪、彈簧等零件在交變應(yīng)力作用下工作，失效形式主要為疲勞破壞。分析如下： 主要使用性能考慮疲勞強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度（0.40.6）R 需要調(diào)質(zhì)熱處理，獲得高的疲勞強(qiáng)度，考慮淬透性 通過(guò)表面處理可獲得表面預(yù)壓應(yīng)力，提高疲勞性能，需表面淬火或滲碳等材料選擇： 選用淬透性較好的調(diào)質(zhì)鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)

6、處理。 選用滲碳鋼進(jìn)行滲碳淬火處理 選用滲氮鋼進(jìn)行滲氮處理 對(duì)零件表面進(jìn)行噴丸或滾壓強(qiáng)化3、以要求磨損為主的零件刀具、量具、冷沖模、頂尖和鉆套等，失效形式主要是磨損分析如下： 主要使用性能為硬度和耐磨性 需要淬火獲得高硬度，應(yīng)考慮淬透性 組織中應(yīng)有耐磨粒狀碳化物，使耐磨性更好材料選擇： 高碳鋼和高碳合金鋼，進(jìn)行淬火、低溫回火處理4、凸輪、齒輪等零件，要求“里韌外硬”可考慮選用中碳鋼進(jìn)行表面淬火、低碳鋼進(jìn)行滲碳淬火、滲氮鋼進(jìn)行滲氮三、確定毛坯成形方法 確定毛坯成形工藝與材料的種類與零件的特征有密切相關(guān) 常用毛坯種類有鑄件、鍛件、焊接件、沖壓件、型材、粉末冶金件等表13-3 常用毛坯的特點(diǎn)與應(yīng)用（

7、續(xù)表） 毛坯選擇應(yīng)考慮的因素（）零件的形狀與尺寸 軸桿類零件 盤套和餅塊類零件 機(jī)架和箱體類零件（）生產(chǎn)批量 單件（每年10件年） 小批（10200件年） 大批（5005000件年） 大量（5000件年）（）生產(chǎn)條件與新技術(shù)的應(yīng)用四、零件材料與毛坯選擇舉例例一：下圖為車床尾架結(jié)構(gòu)，試確定主要零件的材料與毛坯生產(chǎn)方法車床尾架主要零件的工作條件、性能要求、材料及毛坯生產(chǎn)方法課堂討論題1：下圖為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)活塞連桿裝置，試確定主要零件的材料與毛坯生產(chǎn)方法課堂討論題2：下圖為機(jī)床減速箱裝置，試確定主要零件的材料與毛坯生產(chǎn)方法第三節(jié)典型零件的工藝路線分析一、齒輪類零件二、軸類零件三、箱體類零件一、齒輪類零件1、案例一：機(jī)床齒輪，臥式車床主軸箱三聯(lián)齒輪材料：調(diào)質(zhì)鋼（40Cr）工藝路線：下料鍛造正火粗加工調(diào)質(zhì)精加工齒面高頻淬火、低溫回火精磨。一、齒輪類零件1、案例二：汽車、拖拉機(jī)齒輪材料：合金滲碳鋼（20CrMnTi）工藝路線：下料模鍛正火粗加工、半精加工（內(nèi)孔和端面留磨量） 滲碳（孔防滲）、淬火、低溫回火噴丸校正花鍵孔珩（磨）齒二、軸類零件1、案例一：某機(jī)床主軸材料：優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼（45）工藝路線：下料鍛