机械加工基本知识上.ppt

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1、机械加工基础知识,单位：劳动服务公司机加厂 主讲：曾隽平 2012年6月,2,第一章,机械加工基础知识,金属材料基础知识,3,第一节、常用材料比重和合金元素符号,机械加工基础知识,4,第二节、钢铁材料,机械加工基础知识,一、铸铁 即生铁。指含碳量为2.116.69%的铁碳合金。依照室温组织的不同，可将铸铁分为如下三类：亚共晶铸铁：含碳量4.3%； 共晶铸铁：含碳量4.3%；过共晶铸铁：含碳量4.3% 。按主要性能和使用特性分为： 灰口铸铁(HT)、球墨铸铁(QT)、可锻铸铁（KT） 铸铁 抗磨铸铁(KmT、耐蚀铸铁(ST) 耐热铸铁(RT) 代号用汉语拼音带抗拉强度表示。,二、钢 1、碳素结构

2、钢 碳素结构钢的含碳量小于0.38%，而以小于0.25%的最为常用，即以低碳钢为主。这类钢尽管硫、磷等有害杂质的含量较高，但性能仍能满足一般工程结构、建筑结构及一些机件的使用要求，且价格低廉，因此在国民经济各个部门得到广泛应用。可供焊接、铆接及栓接构件之用，广泛应用于桥梁、船舶、建筑工程中制作各种静负荷的金属结构件、不需热处理的一般机械零件和普通焊接件，是一种用途非常广泛的工程用钢。,5,依据GB700-88国标规定，碳素结构钢牌号以屈服点“屈”字的汉语拼音首位字母Q和后面三位数字来表示，如Q215、Q235、Q255等，每个牌号的数字均表示该钢种在厚度小于16mm时的最低屈服点（MPa）。在

3、钢的牌号尾部，可用A、B、C、D表示钢的质量等级。其中A为普通级，B、C、D表示硫、磷含量较低的优等级别。在牌号的最后还可用符号标志其冶炼时的脱氧程度，如对未完全脱氧的沸腾钢标以符号“F”，而对已完全脱氧的镇静钢则表以“Z”或不标符号。低合金高强度结构钢是含少量合金元素（一般含合金总量小于3%）的普通合金钢，它强度较高，加工和焊接工艺性较好，生产成本接近碳素钢，如Q295(12Mn)、Q345(16Mn)。,机械加工基础知识,6,2、优质碳素结构钢,机械加工基础知识,硫、磷含量较低（0.035%），依据GB699-1999，优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，即钢中平均含碳量的万分数。对于沸腾

4、钢则在尾部增加符号F,如08F，15F等。半镇静钢注“b”，镇静钢一般不注。当钢中锰含量（质量分数）小于0.7%时，称为普通含锰量优质碳素钢；当锰含量在0.7%1.2%之间时称为较高含锰量优质碳素钢，在尾部标以“Mn”，锰的含量增多，可以提高钢的淬透性。因此，比普通锰含量钢强度较高，韧性和塑性稍低，硬度和耐磨性提高。,根据优质碳素钢含碳量的不同，分为低碳钢、中碳钢、高碳钢： 低碳钢的含碳量（质量分数）0.25%，由于含碳量低，因而强度低，硬度低，但塑性、韧性高，可锻性和焊接性好，冷塑性变形能力高。一般不采用热处理，还可作为渗碳钢，用于制造表面渗碳处理的中小机械零件和要求不高的模具。,7,机械加

5、工基础知识,中碳钢的含碳量为0.3%0.6%，强度、硬度较高，塑性、韧性稍低，热锻、热压性能良好，冷作变形能力较好，切削性能较佳，但焊接性较差，主要用于制造较大负载的机械零件。由于含碳量较高，可采用热处理强化，多属于调质钢（40、45、50钢是最常用的中碳调质钢）。 高碳钢的含碳量在0.6%以上，焊接性能低。因为碳含量高，所以水淬常产生裂纹，一般采用水淬油冷双液淬火，而小尺寸截面零件一般采用油淬为佳。主要应用于耐磨零件及弹簧。 合金结构钢 是在碳素结构钢的基础上加入适量的一种或几种合金元素而形成的，它比碳素结构钢的综合性能要好，如20Mn2、35SiMn、40Cr、20CrMnTi等。,8,3

6、、工具钢,机械加工基础知识,工具钢分为碳素工具钢、高速工具钢、合金工具钢 碳素工具钢 是指含碳量在0.65%1.35%范围内的优质高碳钢，代号用T表示碳素工具钢，后面数字表示含碳量的千分之几（如T10、T12A）等。这类钢由于耐热性能很差（200250），允许的切削速度很低，一般仅适用于尺寸较小、低速的手动切削工具及形状较简单的模具和量具。 合金工具钢 是指含铬、钨、硅、锰、钼、钒等合金元素的低合金钢。合金工具钢有较高的耐热性(300400)，可以允许在较高的切削速度下工作；耐磨性较好，因此可用于截面积较大，要求热处理变形较小，对耐磨性及韧性有一定要求的低速切削工具，如板牙、手用丝锥、铰刀、拉

7、刀等。常用的有：9SiCr、CrWMn等。,9,机械加工基础知识,高速工具钢 高速工具钢也叫高速钢，是一种加入了较多钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、钒(V)等合金元素的高合金工具钢，含碳量在0.7%1.65%之间，合金元素在10%20%范围内，较明显的提高了钢的硬度、淬透性、耐磨性及热硬性，在500600温度时，仍具有高的硬度，铸造钴基合金在700850时的硬度仍无显著变化。 高速钢代号表示方法：含碳量1.00%时不予标出，1.00%时，数字为千分之几，后面是元素符号，数字是平均含量的百分之几，平均合金含量1.5%钢号中仅标明元素，平均合金含量1.5%，2.5%、3.5%23.5%时，相应写

8、成2、3、424，如W18Cr4V表示含碳量大于1.00%，含钨18%，含铬4%，含钒小于1.5%。高速钢具有优良的综合性能，是应用较多的一种刀具材料。,10,机械加工基础知识,按用途不同可分为：通用型高速钢和高性能高速钢。 通用型高速钢的碳(C)含量0.7%0.9%，是中等热稳定性高速钢，具有一定的硬度（6366HRC）和耐磨性，高的韧性和强度，良好的塑性和磨削性，广泛用于制造各种复杂刀具，切削硬度在250280HBW以下的大部分结构钢和铸铁。 高性能高速钢是指在通用型高速钢的成分中再增加一些含碳量、含钒量，有时添加钴、铝等合金元素以提高耐热性和耐磨性的钢种，其热稳定性高，加热到630650

9、时仍保持60HRC的硬度，具有更好的力学性能，寿命约为通用型高速钢的1.53倍。,11,机械加工基础知识,按制造方法不同可分为：熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。粉末冶金高速钢是用细小的高速钢粉末（直径0.10.6mm的球形）在高温（1100）高压（100MPa）下直接压制而成的，完全避免了碳化物偏析。粉末冶金高速钢和熔炼高速钢相比，强度比一般高速钢提高一倍，韧性提高1.52倍。硬度提高0.51HRC。适合做插齿刀、铣刀等受冲击大的刀具。 按化学成分（主要按含钨量）：含钨12%18%的钨高速钢（用W18Cr4V做钻头、铣刀等；W12Cr4V4Mo做车刀，刨刀；9W18Cr4V2等）；含钨6%8%的钨

10、钼高速钢：有W6Mo5Cr4V2（耐温高，价格低）；含钨2%和不含钨的钼高速钢。,12,4、硬质合金,机械加工基础知识,硬质合金是以难溶的金属碳化物（碳化钨WC、碳化钛TiC）为基础，以金属粘结剂（如钴Co）为粘合剂，混合压制成型后烧结而成。 硬质合金可分为碳化钨基和碳（氮）化钛基两大类。我国最常用的碳化钨基硬质合金有：钨钴类（如YG3X、YG6、YG8等）和钨钛钴类（如YT30、YT15、YT5等），近年来，新牌号的硬质合金得到了快速发展。硬质合金也是用的叫普遍的一种刀具材料。 另外因为它硬度高，耐磨性好，常做冷精锻凹模，寿命可以达到几十万件甚至上百万件。但是硬质合金的韧性比工具钢差得多,

11、基本上不能承受拉应力，因此在做凹模时,给硬质合金模芯加上预应力圈，让硬质合金模芯内表面处于压应力状态，这样在工作时可以抵消拉应力。,13,机械加工基础知识,硬质合金的性能特点： a、硬度比高速钢高很多。（达到HRA8891或HRC7679，比高速钢HRC6366高）。 b、抗弯强度只相当高速钢的1/21/3。(高速钢30004000MPa，硬质合金1000多MPa) c、韧性比高速钢低得多（高速钢抗拉强度15002400MPa，硬质合金800MPa）。 d、热物理性能：硬质合金的热导率是高速钢的23倍。 e、耐热性比高速钢高很多。硬质合金在8001000时尚可进行切削，在高温下有良好的抗塑性变

12、形的能力。 f、抗粘结性高于高速钢，抗粘结磨损能力强。（高速钢粘结温度575，钨钴类粘结温度625750，钨钛钴类775850）。 g、化学稳定性：氧化温度高于高速钢。,14,第三节、金属材料的力学性能,机械加工基础知识,金属材料的主要力学性能有：强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。 1、强度：强度是金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力，强度有多种判据，工程上以屈服点和抗拉强度最为常用。 (1)、屈服点 它是指拉伸试样产生屈服现象时的应力。可计算： Fs Fs试样发生屈服时所承受的最大载荷，(N)； s= (MPa) Ao Ao试样原始截面积，(mm) ,(2)、抗拉强度 指金属材料

13、在拉断前所承受的最大应力，以b表示。 以下式表示： Fb Fb试样在拉断前所承受的最大载(N)； b= （MPa） Ao 由于机器零件或构件工作时，通常不允许发生塑性变形，因此多以屈服点s作为强度设计的依据。对于脆性材料，因断裂前基本不发生塑性形变，故无屈服点可言，在强度计算时，则以b为依据。,15,常用钢材的力学性能,机械加工基础知识,16,机械加工基础知识,17,机械加工基础知识,2、塑性： 塑性是指金属材料产生塑性变形而不被破坏的能力，通常以伸长率来表示： L1L0 L0试样原始标距长度mm； = 100% 式中： L0 L1试样拉断后的标距长度mm 。 伸长率的数值与试样尺寸有关，因而

14、试验时应对所选定的试样尺寸做出规定，以便进行比较。如0=10d 0时，用10表示或表示；L0=5d 0时，用5表示 金属材料的塑性也可用断面收缩率表示： Ao A1 Ao试样的原始截面积，mm = 100% Ao A1试样拉断后断口处截面积mm 和值愈大，材料的塑性愈好。良好的塑性不仅是金属材料进行轧制、锻造、冲压、焊接的必要条件，而且在使用时万一超载，由于产生塑性变形，能够避免突然断裂。,18,3、硬度,机械加工基础知识,金属材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕的能力称为硬度。硬度是衡量金属软硬的判据。硬度直接影响到材料的耐磨性及切削加工性。 布氏硬度（HB） 以直径为D的淬火钢球或硬质合

15、金球为压头，在载荷F的静压力下，将压头压入被测材料的表面，停留若干秒后，卸去载荷，然后采用带刻度的专用放大镜测出压痕直径d，并依据d的数值从专门的硬度表格中查出相应的HB值。 布氏硬度通常用于HB值小于450的材料，如灰铸铁，非铁合金或较软的钢材，将钢球压头测出的硬度值标以HBS，而将硬质合金球测出的硬度值标以HBW。 洛氏硬度（HR） 在特定的压头上以一定压力压入被测材料，根据压痕深度来度量材料的硬度，称为洛氏硬度。HRC是用1471N (150kg/f)载荷，将顶角为120的金刚石圆锥形压头压入金属表面测得的洛氏硬度值。主要用于测定淬火钢及较硬的金属材料。,19,机械加工基础知识,第一节、

16、机械制图 一、常用尺寸标注 1.1. 中心孔： 中心孔有60、75、90三种，其中60最常用。60中心孔又有A、B、C、R四种型号，如图示：,第二章 机械加工常识,20,机械加工基础知识,21,机械加工基础知识,22,机械加工基础知识,23,机械加工基础知识,24,机械加工基础知识,25,机械加工基础知识,26,机械加工基础知识,27,1.2. 表面光洁度：,机械加工基础知识,28,机械加工基础知识,29,机械加工基础知识,30,1.3. 常用锥度：,机械加工基础知识,31,机械加工基础知识,32,机械加工基础知识,33,第二节、螺纹,1.1. 普通螺纹,机械加工基础知识,内外螺纹总是成对使用

17、的，决定内外螺纹能否配合，以及配合的松紧程度，主要取决于牙型角、螺距P和中径D2（d2）三个基本要素的精度。 牙型角 是螺纹轴向剖面上的相邻两牙侧之间的夹角。普通螺纹的牙型角为 =60。 中径D2（d2） 是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙厚与牙槽宽相等的地方。 螺距P 是相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。 普通螺纹其原始牙型呈等边三角形，牙型角60，其高度为H，基本牙型上的大径削平H/8，小径处削平H/4。 普通螺纹分为粗牙和细牙两种。 粗牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径”表示，如M8、M16等。细牙普通螺纹用字母“M”及“公称直径螺距”表示，如M101、M201.5等。

18、当螺纹为左旋时，在螺纹代号之后加“LH”，如M16LH，M201.5LH等。,一、螺纹的基本要素,34,机械加工基础知识,35,机械加工基础知识,36,1.2. 梯形螺纹,机械加工基础知识,37,机械加工基础知识,38,梯形螺纹是使用最多的传动螺纹，这是由于梯形螺纹具有加工比较容易、强度适中、传动性能可靠的特性。 国家标准GB/T5796.14-1986规定了一般用途的梯形螺纹的牙型、尺寸和公差，但不适用于精密的机床丝杠。我国机床行业有专门的机床丝杠精度标准。梯形螺纹的原始牙型角是30，在顶部和底部对称削平后得到基本牙型，其牙顶和牙底的宽度均为0.366P。具有基本牙型的内、外螺纹配合后是没有

19、间隙的。 为了保证梯形螺纹的灵活性，必须使配合后的内、外螺纹在大径间和小径间留有一定的间隙，因此分别在内、外螺纹的基本牙型的牙底处留有一个保证间隙ac,这样就得到了另外一个牙型，它就是梯形螺纹的设计牙型：内螺纹的大径要比基本牙型大，外螺纹的小径要比基本牙型小，都加一个间隙，其余各直径的尺寸没有变化，只是在内、外螺纹的牙底和外螺纹的牙顶都制有圆弧。因此车制梯形螺纹的时候，刀尖的宽度要根据牙尖角尺寸。 梯形螺纹用“Tr”表示。单线螺纹用“公称直径螺距”表示，多线螺纹用“公称直径导程（螺距）”表示。当螺纹为左旋时，需在尺寸规格之后加注“LH”，右旋不注出。 1.3. 英制螺纹 英制螺纹的牙型角为55

20、，其公称直径按英寸（in），标以“”，例如：3/8（英制螺纹，公称直径3/8英寸，每英寸16扣）。,机械加工基础知识,39,1.4. 管螺纹,机械加工基础知识,40,1.4.1. 牙型角55管螺纹,1.4.1.1. 圆柱内螺纹与圆锥外螺纹的配合（使用在低压静载的场合，如水、煤气管的连接）； 1.4.1.2. 圆锥内螺纹与圆锥外螺纹的配合（适用于高压、动载等受力复杂的场合）； 1.4.1.3. 圆柱内螺纹和圆柱外螺纹的配合（也叫做55非密封管螺纹）不具有密封性，只做连接使用。,机械加工基础知识,螺纹的尺寸代号是以管子通径的规格作为管螺纹的尺寸规格， 如上图：公称尺寸1/2的右旋圆锥外螺纹标记为Z

21、G1/2，其基准平面上的大径尺寸为20.955，每英寸14扣。,41,机械加工基础知识,42,1.4.2. 牙型角60管螺纹,牙型角为60的密封管螺纹，内、外螺纹可以组成两种配合：锥/锥和柱/锥，这两种配合的螺纹副本身都具有密封性。适用于管子、阀门、管接头、旋塞及其他管路附件。为确保螺纹连接的密封性，应在螺纹副内添加合适的密封介质。 牙型 60密封管螺纹的牙型，其原始三角形为60的等边三角形。圆锥螺纹的锥度比为1：16，其牙型角的角平分线垂直于螺纹轴线。,机械加工基础知识,43,机械加工基础知识,44,二、螺纹联结,2.1. 螺钉（螺栓）联结的种类 有半圆头螺钉、圆柱头螺钉、沉头螺钉：一般不用

22、螺母，直接拧入工件的螺纹孔内，适用于受力不大及一些轻小零件的联结。 小六角头铰制孔用螺栓：螺栓杆部与工件通孔配合良好，起紧固与定位作用，能承受侧向力，一般用于不必打销钉而又有定位要求的联结。 双头螺栓联结：装配时一端拧入固定零件的螺孔中，再把被联结件用螺母夹紧。这种联结，适用于被连接件厚度较大或经常需要拆卸的地方。 六角头螺栓联结：使用时不需螺母，通过零件的孔，拧入另一零件的螺纹孔中。使用于不经常拆卸的地方。螺钉头有小六角，内六角和方形等。 其它螺钉：如T型螺钉、地脚螺栓等。,机械加工基础知识,45,2.2. 螺纹紧固件的机械性能和常用材料,机械加工基础知识,在螺栓的头部，常有数字，这些数字表

23、示螺栓的机械性能等级。螺栓、螺钉和螺柱的机械性能用小数的形式表示：如4.8、5.6、8.8、10.9等等。 性能等级小数点前的数字代表材料公称抗拉强度b的1/100，小数点后的数字代表材料的屈服强度(s)或非比例伸长应力（0.2）与公称抗拉强度(b)之比的10倍(10b/b)。简称：屈强比，（3.66.8级为s，8.812.9级为0.2）。 推荐材料：3.6级：低碳钢；4.66.8级：低碳钢或中碳钢；8.8、9.8级：低碳合金钢，中碳钢经淬火并回火；10.9级：中碳钢，低、中碳合金钢，合金钢，淬火并回火；12.9级：合金钢淬火并回火。,46,2.3. 螺栓的产品等级：,机械加工基础知识,六角头

24、螺栓产品等级分为A、B、C三级。其中A级最精确，C级精 度最差。A级用于承载较大，要求精度高或受冲击、振动载荷的场所。 标记示例： 螺纹规格d=M12、公称长度=80mm、性能等级为8.8 级、表面氧化、A级六角头螺栓的标记为： GB/T5782 M1280 A级粗牙全螺纹六角头螺栓：M12、长度80、性能等级8.8级： GB/T5783 M1280 B级粗牙六角头螺栓（细杆）：M12、长度80、性能等级8.8级： GB/T5784 M1280 C级六角头螺栓：M12、长度80、性能等级为4.8级的标记为： GB/T5780 M1280 C级全螺纹六角头螺栓：M1280的4.8级螺栓标记为：

25、GB/T5781 M1280,47,第三节、钢的热处理常识,钢的热处理种类分为整体热处理和表面热处理两大类。常用的整体热处理有退火，正火、淬火和回火；表面热处理可分为表面淬火与化学热处理两类。,机械加工基础知识,1. 退火 退火就是将金属或合金的工件加热到适当温度（高于或低于临界温度，临界温度即使材料发生组织转变的温度），保持一定的时间，然后缓慢冷却（即随炉加热，保温，冷却或者埋入导热性较差的介质中）的热处理工艺。退火工艺的特点是保温时间长，冷却缓慢，可获得平衡状态的组织。,钢退火的主要目的是为了细化组织，提高性能，降低硬度，以便于切削加工；消除内应力；提高韧性，稳定尺寸。使钢的组织与成分均匀

26、化；也可为以后的热处理工艺作组织准备，根据退火的目的不同，退火有完全退火、球化退火、消除应力退火等几种。,48,机械加工基础知识,1.2. 消除内应力退火： 一般在稍高于再结晶温度下（钢铁材料550-650C）后缓冷300C后空冷。目的在于消除铸造和焊接过程中产生的内应力，防止零件在使用过程中变形。,1.1.完全退火： 亚共析钢完全退火奥氏体化温度一般选为Ac3+(30-50C)，缓慢冷却。适用于含碳量0.83%以下的铸、锻、焊件。目的在于使晶粒细化，消除或减少组织的不均匀性，改善切削加工性（降低硬度），提高塑性和韧性，消除内应力。,49,机械加工基础知识,2. 正火 将钢件加热到临界温度以上

27、30-50,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺称为正火。正火的主要目的是细化组织，改善钢的性能，获得接近平衡状态的组织。 正火与退火工艺相比，其主要区别是正火的冷却速度稍快，所以正火热处理的生产周期短。它得到的晶粒比退火更细，增加了强度和韧性，减少内应力，改善低碳钢的切削性能。故退火与正火同样能达到零件性能要求时，尽可能选用正火。大部分中、低碳钢的坯料一般都采用正火热处理。一般合金钢坯料常采用退火，若用正火，由于冷却速度较快，使其正火后硬度较高，不利于切削加工。 正火主要用于不再进行淬火或调质的结构零件。,50,3. 淬火 将钢件加热到临界点（AC3+30-50C）以上某一温度（4

28、5号钢淬火温度为840-860,碳素工具钢的淬火温度为760780）,保持一定的时间，然后以适当速度冷却以获得马氏体或贝氏体组织的热处理工艺称为淬火。 淬火与退火、正火处理在工艺上的主要区别是冷却速度快，目的是为了获得马氏体组织。也就是说要获得马氏体组织，钢的冷却速度必须大于钢的临界速度。所谓临界速度就是获得马氏体组织的最小冷却速度。钢的种类不同，临界冷却速度不同，一般碳钢的临界冷却速度要比合金钢大。所以碳钢加热后要在水中冷却，而合金钢在油中冷却。冷却速度小于临界冷却速度得不到马氏体组织，但冷却速度过快，会使钢中内应力增大，引起钢件的变形，甚至开裂。 马氏体组织是钢经淬火后获得的不平衡组织，它

29、的硬度高，但塑性、韧性差。马氏体的硬度随钢的含碳量提高而增高。所以高碳钢、碳素工具钢淬火后的硬度要比低、中碳钢淬火后的硬度高。同样马氏体的塑性与韧性也与钢的含碳量有关，含碳量低，马氏体的塑性，韧性就较好。,机械加工基础知识,51,4. 回火 钢件淬硬后，再加热到临界温度以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 淬火后的钢件一般不能直接使用，必须进行回火后才能使用。因为淬火钢的硬度高、脆性大，直接使用常发生脆断。通过回火可以消除或减少内应力、降低脆性，提高韧性；另一方面可以调整淬火钢的力学性能，达到钢的使用性能。根据回火温度的不同，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火

30、三种。,机械加工基础知识,52,4.1. 低温回火 淬火钢件在250以下的回火称为低温回火。低温回火主要是消除内应力，降低钢的脆性，一般很少降低钢的硬度，即低温回火后可保持钢件的高硬度。如钳工实习时用的锯条、锉刀等一些要求使用条件下有高硬度的钢件，都是淬火后经低温回火处理。 4.2. 中温回火 淬火钢件在250500之间的回火称为中温回火。淬火钢件经中温回火后可获得良好的弹性，因此弹簧、压簧、汽车中的板弹簧等，常采用淬火后的中温回火处理。 4.3. 高温回火 淬火钢件在高于500的回火称为高温回火。淬火钢件经高温淬火后，具有良好综合力学性能（既有一定的强度、硬度，又有一定的塑性、韧性）。所以一

31、般中碳钢和中碳合金钢常采用淬火后的高温回火处理。轴类零件应用最多。淬火+高温回火称为调质处理。,机械加工基础知识,53,5.表面热处理 仅对工件表层进行热处理以改变组织和性能的工艺称表面热处理。 5.1. 表面淬火 仅对钢件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。 其热处理的特点是用快速加热的方法把钢件表面迅速加热到淬火温度（这时钢件的心部温度较低），然后快速冷却，使钢件的一定深度表层淬硬，心部仍保持其原来状态。这样就提高钢件表面硬度和耐磨性，心部仍具有较好的综合力学性能（一般表面淬火前进行了调质处理）。例如齿轮工作时表面接触应力大，摩擦利害，要求表层高硬度，而齿轮心部通过轴传递动力（包括冲击力）。所

32、以中碳钢制造的齿轮是调质处理后，再经表面淬火。 表面淬火由于采用的快速加热方法不同有：火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火。感应加热表面淬火又由于电源频率不同有高频淬火、中频淬火。,机械加工基础知识,54,5.2. 化学热处理 将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，以改变工件表面的化学成分、组织和性能的热处理工艺称为化学热处理。化学热处理的过程也是加热保温冷却的三个阶段，其不同的是在一定介质中保温。根据渗入元素不同，化学热处理有渗低碳合金钢（如20，20Cr钢）；气体渗碳时的渗碳剂为煤油或乙醇；渗碳温度为900-950,煤油或乙醇在该温度下裂解出活性碳原子C

33、，C就渗入低碳钢件的表层，然后向内部扩散，形成一定厚度的渗碳层。,机械加工基础知识,55,5.2.1.氮化 分为强化氮化和抗蚀氮化。强化氮化是为了提高零件表面的硬度、耐磨性和疲劳强度，并具有一定的耐蚀性。 5.2.2.渗碳 目的是使低碳钢的表面含碳量增高到0.8-1.2%，经过适当的热处理后，表面得到高硬度、高耐磨及高抗拉强度的性能，心部保持高塑性和韧性。 5.2.3.碳氮共渗 也叫氰化。是同时向钢的表面渗碳和渗氮的过程。氰化处理不仅比渗碳处理有较高的硬度和耐磨性，而且兼有一定耐蚀和抗疲劳的能力，比渗碳或氮化所需时间短。,机械加工基础知识,56,机械加工基础知识,6.2. 形变时效处理：钢件在

34、冷变形后随时间延长而令其性能发生变化的过程称为形变时效，亦称为机械时效。钢的形变时效处理为：冷变形后，在室温下需保持1516天或更长时间，待其性能变化，若是在200350C时效处理，仅几分钟即可。,6.1. 热时效：时效与回火有类似的作用，这种方法操作简便，效果也很好，但是耗费时间太长。 时效的目的是使淬火后的工件进一步消除内应力，稳定工件尺寸。常用来处理要求形状不再发生变形的精密工件，例如精密轴承、精密丝杠、床身、箱体等。低温时效实际就是低温补充回火,6.1.1.高温时效：加热略低于高温回火的温度（500680），保温后缓冷到300以下出炉。 6.1.2.低温时效：将工件加热到100150，

35、保温较长时间（约520h）出炉。,6. 时效：钢的力学和物理性能随时间而变化的现象称为时效。时效 是合金的显微组织不发生明显变化而改变其性能的过程。钢的时效有两种： 热时效和形变时效。,57,7、热处理常用加热设备 热处理中常用的加热设备主要有加热炉、测温仪表、冷却设备和硬度计等。其中加热炉有很多种，常用电阻炉和盐浴炉。 7.1.电阻炉 电阻炉是利用电流通过电热元件（如金属电阻丝，SiC棒等）产生的热量来加热工件。根据其加热的温度不同，可分为高温电阻炉、中温电阻炉和低温电阻炉等。又根据形状不同分为箱式电阻炉和井式电阻炉等多种。这种炉子的结构简单，操作容易，价格较低，主要用于中、小型零件的退火、

36、正火、淬火、回火等热处理。其主要缺点是加热易氧化、脱碳，是一种周期性作业炉，生产率低。 7.2. 盐溶炉 盐浴炉是用熔融盐作为加热介质（即工件放入熔融的盐中加热）的加热炉。使用较多的是电极式盐浴炉和外热式盐浴炉。盐浴炉常用的盐为氯化钡、氯化钠、硝酸钾和硝酸钠。由于工件加热是在熔融盐中进行，与空气隔开，工件的氧化、脱碳少，加热质量高，且加热速度快而均匀。盐浴炉常用于小型零件及工、模具的淬火和回火。,机械加工基础知识,58,一、钳工的工作任务,钳工工作主要以手工方法，利用台虎钳、各种工具和一些机械工具来完成某些零件的加工，机器或部件的装配和调试，以及各类机械的维护与修理等工作。,钳工的特点是所用的

37、工具简单，加工灵活，操作方便，材料来源充足，成本低，适应面广。能够加工形状复杂、质量要求较高的零件。缺点是劳动强度大，生产率低，对个人技术水平要求较高。,二、钳工的基本操作技能,钳工基本操作技能包括：划线、錾削、锯割、锉削、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、矫正、弯曲成型、刮削、研磨、装配等。,第四节 钳工工作,机械加工基础知识,59,划线,錾削,锯割,锉削,钻孔,扩孔,锪孔,机械加工基础知识,60,机械加工基础知识,61,机械加工基础知识,1、 钳工工作台,常用硬质木板或钢材制成， 要求坚实、平稳， 台面高度约800900mm， 台面上装虎钳和防护网。,三、 钳工工具,62,2.台虎钳

38、,台虎钳的规格是以钳口的宽度来表示，有100mm、125mm和150mm等。,固定式,回转式,机械加工基础知识,63,机械加工基础知识,64,3、量 具,机械加工基础知识,65,一、钳工工作1、划线：,机械加工基础知识,1.1.划线的作用 a、确定工件加工表面的加工余量和位置； b、检查毛坯形状、尺寸是否合乎图纸要求； c、合理分配各加工面的余量； d、在毛坯误差不太大时，可依靠划线的借料法予以补救，使零件加工表面仍符合要求。 1.2.划线的种类 a、平面划线：在工件的一个表面上划线的方法称为平面划线。 b、立体划线：在工件的几个表面上划线的方法称为立体划线。,平面划线,立体划线,66,机械加

39、工基础知识,1.3. 划线工具 a、基准工具：划线平板 、划线方箱、直角铁 b、测量工具：游标高度尺 、钢尺 、直角尺、万能角度尺 c、绘划工具：划针 、划规 、划卡 、划针盘 、样冲 d、夹持工具：V形铁 、千斤顶,划线平台是划线的主要基准工具。其安放时要平稳牢固，上平面要保持水平。平面的各处要均匀使用，不许碰撞或敲击其表面，要注意其表面的清洁。长期不用时，应涂防锈油防锈，并盖保护罩。,67,机械加工基础知识,68,机械加工基础知识,69,机械加工基础知识,70,机械加工基础知识,71,划针 要依靠钢尺或直尺等导线工具而移动，并向外侧倾斜1520，向划线方向倾斜约4575，见图（）。要尽量做

40、到一次划成，以使线条清晰、准确。,机械加工基础知识,72,样冲 是在划好的线上冲眼用的工具，通常用工具钢制成，尖端磨成60左右，并经过热处理，硬度高达5560HRC。 冲眼是为了强化显示用划针划出的加工界线；在划圆时，需先冲出圆心的样冲眼，利用样冲眼作圆心，才能划出圆线。样冲眼也可以作为钻孔前的定心。,机械加工基础知识,73,机械加工基础知识,千斤顶 在平板上支承较大及不规则工件时使用，其高度可以调整。通常用三个千斤顶支承工件 。,74,a、以两个相互垂直的平面或线为基准。 b、以一个平面与一个对称平面为基准。 c、以两个相互垂直的中心平面为基准,1.4.划线基准的类型,机械加工基础知识,75

41、,通常选择重要孔的轴线为划线基准，若工件上有的平面已加工，则应选该平面为划线基准。,机械加工基础知识,76,根据图纸要求划出零件的加工界限称划线。图样是划线的依据，划线前必须对图样进行仔细的分析，才能正确定正正确的划线工艺。 图样分析方法和步骤如下： a、看标题栏 通过分析图样的标题栏了解零件的名称，比列，材料等，初步了解零件的用途，性质及大致的大小等。 b、分析视图 分析视图是对图样进行分析的关键，其目的是要搞清各视图之间的投影配置关系，明确各视图的表达重点。,1.5. 划线基准的选择,1.5.1. 划线前零件图样分析,机械加工基础知识,77,c、分析形态 根据对各视图的分析，想象出来零件的

42、形状，明确组成零件的各 基本简单形状之间的连接关系以及一些细小结构，在脑子里想像形成一 个完整的零件结构。 d、分析尺寸 结合对零件视图和零件的形态分析，找出零件长，宽，高三个方 向上的尺寸基准零件形体的定影，定位尺寸及尺寸偏差。 e、了解技术要求 根据图内、图外的文字和符号了解零件的表面粗糙度，公差，热 处理理等方面的要求。 f、零件加工工艺的分析 根据以上零件图样的分析，初步确定零件的基本加工。,机械加工基础知识,78,1.5.2.1. 划线基准 划线时零件上用来确定其他点、线、面位置的点、线，面称为划线基准。 1.5.2.2. 划线基准的确定 划线时基准的确定应遵循以下几点： 1）根据划

43、线的类型确定基准的数字，在保证划线正常进行的情况下尽量减少基准的数字 2）划线时可选划线基准尽量与设计基准想一致，以减少由于基准不重合产生基准不重合误差，同时也能方便划线尺寸的确定。 3）在毛坯上划线时应以已加工表面为划线基准。,机械加工基础知识,1.5.2. 划线基准的确定,79,4）确定划线基准时还应考虑零件按量的合理性，当零件的设计基准而不利于零件的放置时，为了保证划线的安全顺利进行，一般选择较大和平直的而作为划线的基准。 5）划线基准的确定在保证划线质量的同时还要考虑划线效率的提高。 1.6.划线尺寸的计算 划线尺寸的计算是根据图样要求和划线内容计算出所需划线内容的坐标尺寸。 1.7.

44、划线前的准备工作 1、工件的清理及检查 2、工件的涂色 3、在工件孔中心装配中心块,机械加工基础知识,80,1、研究图纸，确定划线基准，详细了解需要划线的部位，这些部位的作用和需求以及有关的加工工艺。 2、初步检查毛坯的误差情况，去除不合格毛坯；清理零件的冒口、型砂、氧化皮、飞边、毛刺和污物。 3、工件表面涂色（淡金水） 4、正确安放工件和选用划线工具。 5、划线 6、详细检查划线的精度以及线条有无漏划 7、在线条上打样冲眼。,1.8.划线步骤,机械加工基础知识,81,（1）看懂图样，了解零件的作用，分析零件的加工顺序和加工方法； （2）工件夹持或支承要稳妥，以防滑倒或移动； （3）在一次支承

45、中应将要划出的平行线全部划全，以免再次支承补划， 造成误差； （4）正确使用划线工具，划出的线条要准确、清晰； （5）划线完成后，要反复核对尺寸，才能进行机械加工。,机械加工基础知识,1.9.划线的注意事项,82,1.10.应用分度头划线,1.分度头规格,FW125型分度头,分度头的主要规格是以主轴中心到底面高度来表示的。,2.分度头结构与传动系统,分度头的结构图,分度头传动系统图,机械加工基础知识,83,3.分度盘与分度叉,分度叉的夹角大小可以松开螺钉进行调整，在调节时，应注意使分度叉间的孔数比需要的孔数多一孔作为基准孔零件来计算。,分度盘分度叉,机械加工基础知识,84,4.几种常用的分度方

46、法,直接分度法 直接分度是将蜗杆与蜗轮脱开，利用主轴前端的刻度环进行，但分度后必须锁紧主轴，以防切削振动。 简单分度法 简单分度是利用分度盘进行的，分度时首选用分度盘锁紧螺钉，将分度盘固定，手柄转数N手可用下式确定： N手40（分度蜗轮齿数/Z（工作所需等分数） 差动分度法 当用简单分度法不能满足工件所需等份时，可利用差动分度。差动分度可达到任意等分。,机械加工基础知识,85,2、矫正与弯形,2.1.矫正概述,矫正是指消除金属材料或工件的弯曲、不直和翘曲等缺陷的加工方法。,2.2.常使用的矫正工具,（1）平板、铁砧和台虎钻 （2）锤子 （3）抽条和拍板 （4）螺旋压力工具,机械加工基础知识,8

47、6,2.3. 矫正方法,（1）条料和角钢的矫正,扭转法矫正条料,伸长法矫正条料,矫正扭曲角钢,内、外弯角钢矫正,机械加工基础知识,87,（2）棒类、轴类工件或型材的矫正,用锤击法矫正棒料,（3）板料的矫正,用平木块压推矫平,机械加工基础知识,88,2.4.1. 弯形方法,木锤弯形板料,金属线材弯曲,机械加工基础知识,2.4.弯曲成型,89,弯多直角工件,弯圆弧形工件,机械加工基础知识,90,3、铆接,用铆钉连接两个或两个以上工件的操作叫做铆接。,3.1. 铆接种类,3.1.1按使用要求分类 （1）活动铆接 （2）固定铆接 3.1.2.按用途分类 （1）坚固铆接 （2）紧密铆接 （3）坚固紧密铆

48、接,3.1.3.按铆接方法分类 （1）冷铆 （2）热铆 （3）混合铆,机械加工基础知识,91,3.2. 铆接工具,3.3. 铆钉直径、长度及 钉孔直径的确定,铆钉直径等于板厚的1.8倍,（1）半圆头铆钉杆长度 L=+（1.251.5）d （2）沉头铆钉杆长度 L=+（0.81.2）d,铆接时，钉孔直径的大小，应按连接要求的不同而有所变化。,机械加工基础知识,参见右图,92,3.4.铆接方法,半圆头铆钉铆接过程,机械加工基础知识,93,4、錾 削,机械加工基础知识,用手锤打击錾子对金属进行切削加工的操作方法称为錾削。錾削的作用就是錾掉或錾断金属，使其达到要求的形状和尺寸。錾削主要用于不便于机械加工的场合，如去除凸缘、毛刺、分割薄板料、凿油槽等。这种方法目前应用较少。錾削工具主要是錾子和手锤。,4.1.錾子 一般由碳素工具钢T7或 T8，经过锻造后，再进行刃 磨和热处理制成。其硬度要求 是切削部分为HRC5257， 头部为HRC3242。,94,錾子由切削部分、斜面、柄部和头部四部分组成，柄部一般做成八棱形，头部近似为球面形，其长度约170mm左右，直径1824mm。錾子的切削部分包括两个表面（前刀面和后刀面）和一条切削刃（