機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)機(jī)械零件的常用材料和結(jié)構(gòu)工藝性

機(jī)械零件的常用材料和結(jié)構(gòu)工藝性§1機(jī)械零件的常用材料及其選用§2機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性§3機(jī)械設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化§1機(jī)械零件的常用材料及其選用一、常用材料金屬材料：非金屬材料：復(fù)合材料：黑色金屬：鋼、鑄鐵有色金屬：銅、鋁及其合金工程塑料、橡膠、玻璃、皮革、木材等纖維增強(qiáng)塑料、金屬陶瓷等1、鋼：含碳量低于2%的鐵碳合金。鋼的強(qiáng)度較高，塑性較好制造機(jī)件時(shí)可以軋制、鍛造、沖壓、焊接和鑄造，并且可以用熱處理方法獲得高的機(jī)械性能或改善切削性能，因此鋼是機(jī)械制造中應(yīng)用最廣和極為重要的材料。鋼的種類很多，常用的分類方法有：按化學(xué)成分：碳素鋼：合金鋼：低碳鋼：含碳量<0.25%中碳鋼：含碳量0.25%~0.5%高碳鋼：含碳量>0.5%含碳量<1%碳鋼中加入合金元素按質(zhì)量：普通鋼：優(yōu)質(zhì)鋼：按用途：結(jié)構(gòu)鋼：工具鋼：特殊鋼：制造刀具、量具、模具等不銹鋼、耐熱鋼等2、鑄鐵：含碳量大于2%的鐵碳合金?；诣T鐵：球墨鑄鐵：

3、有色金屬：在工業(yè)上，把鐵以外的金屬統(tǒng)稱為有色金屬，以有色金屬為主要元素組成的合金稱為有色金屬合金。如：銅合金和鋁合金等。鑄鐵屬脆性材料，不能輾壓和鍛造，不易焊接；但其熔點(diǎn)較低，流動(dòng)性好，因此可以鑄造出形狀復(fù)雜的鑄件。含碳量<1%，HT

含碳量>1%，QT

4、非金屬材料：工程塑料、橡膠、玻璃、陶瓷、皮革、木材、紙板、毛氈等二、熱處理

金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時(shí)間后，又以不同速度冷卻，通過(guò)改變金屬材料表面或內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)來(lái)控制其力學(xué)、物理、化學(xué)性能和改善其工藝性能以獲得不同的使用性能的一種工藝。金屬熱處理是機(jī)械制造中的重要工藝之一，與其他加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過(guò)改變工件內(nèi)部的顯微組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點(diǎn)是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。加熱是熱處理的重要工序之一。加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。冷卻也是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。金屬熱處理工藝大體可分為整體熱處理、表面熱處理和化學(xué)熱處理三大類。根據(jù)加熱介質(zhì)、加熱溫度和冷卻方法的不同，每一大類又可區(qū)分為若干不同的熱處理工藝。同一種金屬采用不同的熱處理工藝，可獲得不同的組織，從而具有不同的性能。整體熱處理是對(duì)工件整體加熱，然后以適當(dāng)?shù)乃俣壤鋮s，以改變其整體力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。

退火是將工件加熱到適當(dāng)溫度，根據(jù)材料和工件尺寸采用不同的保溫時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達(dá)到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為進(jìn)一步淬火作組織準(zhǔn)備。

正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細(xì)，常用于改善材料的切削性能，也有時(shí)用于對(duì)一些要求不高的零件作為最終熱處理。

淬火是將工件加熱保溫后，在水、油或其它無(wú)機(jī)鹽、有機(jī)水溶液等淬冷介質(zhì)中快速冷卻。淬火后鋼件變硬，但同時(shí)變脆。為了降低鋼件的脆性，將淬火后的鋼件在高于室溫而低于650℃的某一適當(dāng)溫度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的保溫，再進(jìn)行冷卻，這種工藝稱為回火。退火、正火、淬火、回火是整體熱處理中的“四把火”，其中的淬火與回火關(guān)系密切，常常配合使用，缺一不可?！八陌鸦稹彪S著加熱溫度和冷卻方式的不同，又演變出不同的熱處理工藝。為了獲得一定的強(qiáng)度和韌性，把淬火和高溫回火結(jié)合起來(lái)的工藝，稱為調(diào)質(zhì)。某些合金淬火形成過(guò)飽和固溶體后，將其置于室溫或稍高的適當(dāng)溫度下保持較長(zhǎng)時(shí)間，以提高合金的硬度、強(qiáng)度或電性磁性等。這樣的熱處理工藝稱為時(shí)效處理。把壓力加工形變與熱處理有效而緊密地結(jié)合起來(lái)進(jìn)行，使工件獲得很好的強(qiáng)度、韌性配合的方法稱為形變熱處理；在負(fù)壓氣氛或真空中進(jìn)行的熱處理稱為真空熱處理，它不僅能使工件不氧化，不脫碳，保持處理后工件表面光潔，提高工件的性能，還可以通入滲劑進(jìn)行化學(xué)熱處理。

表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學(xué)性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過(guò)多的熱量傳入工件內(nèi)部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時(shí)或瞬時(shí)達(dá)到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應(yīng)加熱熱處理，常用的熱源有氧乙炔或氧丙烷等火焰、感應(yīng)電流、激光和電子束等。三、選用材料的一般原則

1、使用要求

①

零件的載荷大小、性質(zhì)及其應(yīng)力狀況；

②

零件的工作條件；

③

零件的尺寸及重量的限制；

④零件的重要性；

⑤

特殊要求。

2、工藝要求①便于制造毛坯；②便于切削加工；③便于裝拆和維修—→

良好的結(jié)構(gòu)工藝性3、經(jīng)濟(jì)要求機(jī)械零部件的工藝性問(wèn)題是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中提高效益、確保產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。零部件的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足在制造、維修全過(guò)程中符合科學(xué)性、可行性和經(jīng)濟(jì)性的要求。工藝性具有整體性、相對(duì)性和靈活性的特點(diǎn)。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)工作中最重要的環(huán)節(jié)之一。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是要確定零件的形狀、尺寸、配合精度和制造精度等。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

1、便于零件毛坯的制造

2、便于零件的機(jī)械加工

3、便于零件的裝卸和定位§2機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性§3機(jī)械設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化為在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)活動(dòng)或其結(jié)果規(guī)定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則、導(dǎo)則或特性的文件，稱為標(biāo)準(zhǔn)。

標(biāo)準(zhǔn)化：為在一定的范圍內(nèi)獲得最佳秩序，對(duì)實(shí)際的或潛在的問(wèn)題制定共同的和重復(fù)使用的規(guī)則的活動(dòng)。它包括制定、發(fā)布及實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。標(biāo)準(zhǔn)化的重要意義是改進(jìn)產(chǎn)品、過(guò)程和服務(wù)的適用性，防止貿(mào)易壁壘，促進(jìn)技術(shù)合作。標(biāo)準(zhǔn)化的基本原理通常是指統(tǒng)一原理、簡(jiǎn)化原理、協(xié)調(diào)原理和最優(yōu)化原理。標(biāo)準(zhǔn)化的基本特性主要包括以下幾個(gè)方面：①抽象性；②技術(shù)性；③經(jīng)濟(jì)性；④連續(xù)性，亦稱繼承性；⑤約束性；⑥政策性。

《中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化法》將我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)四級(jí)。我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)務(wù)院標(biāo)準(zhǔn)化行政主管部門制定；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由國(guó)務(wù)院有關(guān)行政主管部門制定；地方標(biāo)準(zhǔn)由省、自治區(qū)和直轄市標(biāo)準(zhǔn)化行政主管部門制定；企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)由企業(yè)自己制定。具有法律屬性，在一定范圍內(nèi)通過(guò)法律、行政法規(guī)等手段強(qiáng)制執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（GB）；其他標(biāo)準(zhǔn)是推薦性標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）。強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB5842?1986（液化石油氣鋼瓶）推薦性國(guó)家標(biāo)