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1、Unitt 1 材料的的种类（1）材材料的分分类方法法很多。科科学家常常用的典典型的方方法是根根据它们们的状态态分类：固体，液液态或气气态。材材料也分分为有机机（可再再生）和和无机材料料（不可可再生）。（2）工工业上，材材料划分分为工程程材料或或非工程程材料。工工程材料料用于制制造和加加工成零零件的材材料。非非工程材材料是化化学药品品，燃料料，润滑滑剂和其它它用于制制造又不不用来加加工成零零件的材材料。（3）工工程材料料可进一一步细分分为：金金属，陶陶瓷，复复合材料料，聚合合材料，等等。Metaals andd Meetall Allloyys 金金属和金金属合金金（4）金金属有好好的导电电好
2、导热热性，很很多金属属有高的的强度，高高硬度和和高的延延展性。象象铁，钴钴，镍这这些金属属有磁性性。在非非常低的的温度下下，一些金属属和金属属互化物物变成超超导体。（5）合合金和纯纯金属有有什么区区别？纯纯金属在在元素周周期表的的特殊区区域。例例如用于于制造电电线的铜铜和做锅锅和饮料料罐的铝铝。合金金含有两两种以上的金属属元素。改改变金属属元素的的比例可可以改变变合金的的性质。例例如，合合金金属属的不锈锈钢，是是由铁，镍镍，和铬铬组成。而而黄金珠珠宝含有有金镍合金。（6）为为什么要要使用金金属和合合金？很很多金属属和合金金有很高高密度并并用在要要求质量量与体积积比高的的的场合合。一些些金属合合
3、金，象象铝基合合金，密度低，用用在航空空领域可可以节省省燃料。很很多合金金有断裂裂韧度，可可以承受受冲击，且且耐用。金属有哪哪些重要要属性？（7）【密度度】质量量除以体体积叫做做密度。很很多金属属有相对对高的密密度,特别的的，象聚聚合体。高高密度的的材料常常是原子子量很大大，象金金或铅。然而一些些金属，像像铝或镁镁密度低低，就常常常用在在要求有有金属特特性而又又要求低低质量的的场合。（8）【断裂裂韧性】断裂韧度用来描述金属抗断裂的能力，特别的，当有裂纹时。金属通常都有无关紧要的刻痕和凹坑，且有耐冲击性。足足球队员员关注这这一点当当他确信信面罩不不会被击击碎的时时候。（9）【塑形形变形】塑性变形
4、表述的是材料在断裂之前弯曲变形的能力。作为工程师，我们通常设计材料使得能够在正常情况下不变形。你你不会想想要一阵阵强烈的的西风就就把你的的车刮得得往东倾倾斜。然然而，有有时，我我们可以以利用塑塑性变形形。汽车车的承受受极限就就是在彻彻底破坏之前靠靠塑形变变形来吸吸收能量量。（10）金金属的原原子键也也影响它它们的性性质。金金属中，外外层电子子属于所所有原子子，并且且可自由由移动。因因为这些些电子的的属能导导电，导导热，所所以可以用用这些金金属做烹烹饪锅、电电线。透透过金属属不可能能看的见见，因为为这些价价电子吸吸收到达达金属的的光之。没没有光子子通过。（11）【合金金】合金金有两种种以上金金属
5、组成成。增加加其他金金属可以以影响密密度，强强度，断断裂韧度度，塑性性变形，导导电性和和导致环环境退化化。例如增加加少量的的铁到铝铝中可以以增加它它的强度度。还有有，在钢钢中添加加铬可以以减缓生生锈，但但是这将将使它更更脆。Ceraamiccs aand Glaassees陶瓷瓷和玻璃璃（12）广广义上说说，陶瓷瓷是指所所有无机机非金属属材料。根根据这个个定义，陶陶瓷材料料包括玻玻璃。然然而，有有些材料料科学家家给陶瓷瓷加了定定语，陶陶瓷要是晶晶体的。（13）玻玻璃是无无机非金金属材料料，但是是它没有有晶体结结构。这这种材料料被称作作非晶体体。Propperttiess off Ceeramm
6、icss annd GGassses陶陶瓷和玻玻璃的特特性（14）高高熔点，低低密度，高高强度，高高刚度，高高硬度，高高耐磨性性和抗腐腐蚀性是是陶瓷和和玻璃的的常用特特性。一一些陶瓷瓷是电和和热的绝绝缘体。一些陶瓷瓷有特别别的性质质：有些些是磁性性材料；有些是是压电材材料；而而有些特特殊陶瓷瓷在低温温下是超超导体。陶陶瓷和玻玻璃有一一个主要要的缺点点是脆性高。（15）陶陶瓷不是是典型的的从融化化状态形形成的。这这是因为为在冷却却温度以以上时，陶陶瓷会大大面积出出现裂纹纹。因此此用于玻玻璃产品品生产的的简单有有效的方法法，象铸铸造和吹吹塑，这这些要设设计融融融状态的的方法都都不能用用于晶体体陶瓷
7、产产品的生生产。取取而代之之，烧结结或烘烤烤方式是是典型的的工艺。烧结时，陶陶瓷粉末末被加工工成有紧紧密形体体，并且且接着把把温度升升到熔点点一下。在在这个温温度下，粉粉末立即即反应，去去除空隙隙，并得得到严实实的物品。（16）光光导纤维维有三层层：核心心有高纯纯玻璃制制成，该该玻璃是是高折射射指数光光传输材材料；中中间层是是低折射射指数玻玻璃，是是保护核核心玻璃璃表面不被擦伤伤或表面面完整性性被破坏坏的所谓谓覆层；最后外外层是塑塑料（聚聚合体）护护套，可可以保护护光导纤纤维不受受损。为为了使核核心玻璃璃表面的的折射率高于于覆层，核核心玻璃璃掺少量量的，可可控的杂杂质，用用来减慢慢光的传传播，
8、但但是不吸吸收光。因因为核心心玻璃的的折射率率高于覆覆层，只只要光在在核心玻璃璃和覆层层分界面面的角度度大于临临界角，会会一直在在核心玻玻璃中传传播。全全部的内内部反射射和高纯纯的核心心玻璃能能是光传传播很远远的距离离而强度降低低很少。【复合材材料】（17）复复合材料料由两种种或多种种材料组组成。如如包括聚聚合物陶陶瓷和金金属陶瓷瓷复合材材料，复复合材料料被使用用，因为为复合材材料的所所有性能能比单一元素高高，例如如聚合物物陶瓷复复合材料料比聚合合物复合合材料的的模量大大，但它它没有陶陶瓷脆_（18）两两种符合合材料为为：纤维维增强复复合材料料、颗粒粒增强复复合材料料（19）（纤纤维增强强复合
9、材材料）纤纤维增强强复合材材料由金金属、陶陶瓷、玻玻璃和已已经碳化化的聚合合物构成成，因也也被称为为碳纤维维。纤维维增大了了材料基质质的模量量，沿纤纤维长度度方向的的较强的的共价键键在这个个方向上上产生了了较高的的模量，因因为要打打断或拉拉伸纤维维，共价价键必须须被破坏坏或移动。（20）纤纤维很难难加工成成复合材材料，制制造纤维维增强复复合材料料非常昂昂贵。他他被用于于一些先先进的因因此也很很昂贵的的体育器器材如赛赛车有热热固性的聚合物物基质中中的碳纤纤构成。赛赛车和许许多汽车车的车身身由具有有热固性性基质的的玻璃纤纤维复合合而成。（21）纤纤维沿他他的轴线线有较高高的模量量，但沿沿轴线垂垂直
10、方向向模量较较低，为为了避免免各个方方向模量量不同，纤纤维复合合材料制制造者经经常旋转转纤维层以避避免模量量定向变变化。（22）（颗颗粒增强强复合材材料）被被用来增增强的颗颗粒包括括陶瓷和和玻璃如如小的矿矿物颗粒粒，金属属粒子如如铝及非非晶体材材料包括括聚合物物和碳黑黑。（23）粒粒子被用用来增加加基质的的模量，减减少基质质渗固性性和延展展性粒子子增强复复合材料料的一个个例子汽汽车轮胎胎，在他他有碳黑黑粒子在在聚异丁丁烯，弹性聚合合物基质质中。（24）(聚合物物) 聚合合物有重重复的结结构，通通常以碳碳的结构构骨架做做为基本本单元。这这种重复复结构产产生了三三大链状状分子，聚聚合物非非常有用用
11、，因为他们们质轻，抗抗腐蚀，在在低温下下易加工工而且通通常比较较便宜。（25）聚聚合物的的一些重重要特征征包括：尺寸（分分子量），软软化和熔熔点，结结晶度以以及结构构。聚合合物的机机械性能能包括低低强度，高高韧性，通通过使用增增强复合合材料结结构，他他们的强强度被改改善。（26）聚聚合物的的重要特特征尺寸大小小：单一一聚合物物分子量量在1000000 克每摩尔尔和100000000 克每摩尔尔之间，根根据聚合合物结构构他有超超过20000 个重复复单元，分分子量对聚合合物的机机械性能能有重要要影响，分分子量大大的机械械性能较较好。热传递：聚合物物软化点点和融化化点决定定他的使使用场合合，这些些
12、温度通通常决定定聚合物物使用的的上限温温度，例例如许多多重要工工业聚合合物有玻玻璃转化温温度接近近水的沸沸点（1100 摄氏度度，2122 华氏氏温度）。他他们通常常在室温温下使用用，一些些特殊工工程聚合合物能承承受3000 摄摄氏度（5722 华氏温度）的的高温。晶状结构构：聚合合物可能能是晶体体或非晶晶体，但但是他们们通常是是晶体和和非晶体体的混合合结构（半半结晶）。内部链相相互反应应：聚合合物链能能够自由由滑到另另一个（热热塑性材材料）或或是彼此此十字交交叉连接接（热固固性或弹弹性材料料），热热塑性材材料能从新成型型回收，而而热固性性材料和和弹性材材料不能能。Unitt 2 金属热热处理
13、（1）金金属热处处理包含含在广义义的冶金金学研究究领域里里。冶金金学是综综合化学学，物理理和从矿矿石提取取到最后后产品相相关的金金属工程程的一门门学科。热处理是是对固态态金属进进行加热热和冷却却处理来来改变金金属物理理性能的的一种工工艺。根根据使用用的场合合的，提提高钢的的强度可可以它的的耐切削削性和耐磨性，或或者使钢钢软化以以便于机机械加工工。正确确的热处处理可以以去掉内内应力，减减小晶粒粒大小，韧韧性增加加或者在在较好的的材料表表面给形形成一个高强度度的表面面。分析析钢的成成分是很很有必要要的，因因为小百百分比的的某种元元素就会会对钢的的物理性性能产生生很大的的影响，特特别地，碳碳这种元元
14、素。（2）合合金钢的的性质取取决于含含有的除除碳以外外的其它它的一种种或几种种元素，如如：镍，铬铬，锰，钼钼，钨，硅硅，钒和和铜。改改善了性性能的钢钢可以有很多多的商业业用途，碳碳钢是不不能比的的。（3）下下面主要要介绍普普通商业业用钢像像总所周周知的普普通碳素素钢的热热处理。在在这个过过程中冷冷却速率率是关键键因素，在在临界温温度以上上时快速速冷却可得得到坚固固的结构构，然而而，非常常慢的冷冷却会有有相反的的影响。一张简化化的铁-碳相图图（4）我我们经常常用一张张简单的的相图来来研究钢钢这种材材料，对对工程人人员来说说，铁-碳相图图中的近近铁素体体区和含含碳量大大于2%的部分分并不重重要，所
15、以以这两部部分被删删掉。如如表2-1 所所示；它它表述的的是共析析区，这这张图对对研究钢钢的性能能和钢的的结晶过过程是相相当有用用的。（5）这这张图表表明，一一个重要要的转变变是随着着温度的的降低，单单相的奥奥氏体分分解成两两相的铁铁素体和和碳化物物。控制制这个反反应，可可以是奥奥氏体和铁素素体的CC 溶解解性有很很大的不不同，这这样通过过热处理理就可以以得到一一系列的的机械性性能。（6）首首先研究究这个过过程，在在图2-1 中中，在含含碳0.77%沿着线线x-xx降低温温度，考考虑钢的的共析化化合物。在在高温时时，只有有奥氏体体，溶00.777%的碳是溶溶解在溶溶体状态态铁中。当当温度下下降
16、到772700C(134410F)时，数数个反应应同时发发生。铁铁需要从从面心立立方奥氏氏体转变变成体心心立方铁铁素体结构，但但是铁素素体只能能容纳固固溶体状状态0.02%的碳。析析出的碳碳形成碳碳较富裕裕的渗碳碳体，也也就是形形成合成成物Fee3C。基本本上，这这个共析转变是是：奥氏体铁铁素体+ 渗碳碳体0.777%C 0.002%CC 6.67%C_（7）在在固体状状态里，碳碳的成分分发生化化学分离离，形成成了有好好的机械械性能混混合物，铁铁素体和和渗碳体体。这种种结构由由两种截截然不同同的状态态组成，但但它本身身有一系系列特性性，且因因与低倍倍放大时时的珠母母层有类类同之处处而被称称为珠
17、光光体。（8）亚亚共析钢钢比共析析钢含碳碳量要少少的多，亚亚共析钢钢含碳量量少于00.777%。现现在考虑虑在图22-1 中沿y-y降温材材料特征征的转化化。在高高温时，成分分是奥氏氏体，但但在冷却却线上进进入一个个有铁素素体和渗渗碳体组组成的稳稳定的区区域。由由截线和和杠杆定定理分析析可知，低低碳铁素素体成核核并不断长大大，余下下含碳量量高的奥奥氏体。温温度在772700C(134410F)时，奥奥氏体发发生共析析转变，继继续降温温，奥氏氏体转化化成珠光光体。最最终的产产物是铁素素体和珠珠光体的的混合物物。（9）过过共析钢钢含碳量量比共析析钢多。在在图2-1 中中沿z-z线冷却却，和亚亚共析
18、过过程差不不多。只只是其中中一相现现在是渗渗碳体而而不是铁铁素体。达到共析析温度772700C的时候候，随着着富碳相相的形成成，奥氏氏体含碳碳量减少少。同样样的余下下的奥氏氏体在通通过这个个温度是是都要转转化成珠珠光体。（10）相相图中表表示的转转化需要要平衡条条件，就就是近似似看作需需要缓慢慢冷却。随随着慢慢慢加热，过过程是相相反的。然然而，合合金冷却却迅速，将将得到完全不不同的产产物，因因为没有有足够的的时间完完成正常常的相转转化，在在这种情情况下，相相图就不不再适用用于这个个工程分分析了。（11）【淬火火】淬火火是把钢钢温度升升到临界界温度或或以上并并迅速冷冷却这样样一个过过程。如如果知
19、道道了碳含含量，就就可以用用铁-铁碳化化合物相相图来选择择正确的的淬火温温度。然然而，如如果不知知道钢的的成分，可可以用逐逐步实验验的方法法来确定定温度范范围。好好的处理理工艺是是通过对对大量试试件在各种温温度下进进行实验验，然后后对结果果进行分分析得到到的，分分析的方方式可以以是强度度测试也也可以用用精密的的测试。用用合适的的温度对对钢进行行热处理后，钢钢的强度度和其它它的机械械性能都都有很大大的改善善。12）热热处理效效率在热热处理中中是非产产重要的的。热以以一定的的速率从从外部传传到内部部。如果果钢将加加热的太太快，零零件的外外面比里里面温度度高，将将得不到一一致的晶晶体结构构。如果果零
20、件的的形状是是不规则则的，考考虑到零零件的扭扭曲变形形，就要要用慢速速加热的的方式。质质量越大大的部分分，越需需要多的时间间来加热热，从而而得到成成分均匀匀的产物物。当温温度达到到恰当的的温度后后，要保保持足够够的一段段时间，使使零件最最厚的部部的温度度是一致致的。（13）淬淬火的速速率，含含碳量和和零件的的尺寸决决定了淬淬火获得得的硬度度。对合合金钢来来说，金金属元素素的量和和种类决决定淬硬硬的深度度（淬透透性）。除了未变变硬和部部分淬硬硬的钢，不不影响硬硬度。（14）低低碳钢的的淬硬性性好，在在含碳量量低于00.6%时，随随着含碳碳量的升升高，淬淬硬性也也在升高高。含碳碳量高于于这个点点，
21、淬硬硬性增加加不显著著，因为共析析温度以以上的钢钢在在退退火时是是由珠光光体和渗渗碳体组组成。珠珠光体的的热处理理性比较较好，包包括珠光光体在内内的多数数钢都可可以转化化成硬钢。（15）随随着零件件尺寸的的增大，即即使所有有的条件件都一样样，表面面硬度要要降低。钢钢的热传传递速率率是有限限的。无无论冷却却液温度度有多低低，大零零件内部的的冷却速速度比可可能快于于临界冷冷却速度度，内部部硬度有有一定的的限制。然然而，盐盐水或水水冷却液液可以迅迅速把淬淬火零件件表面的的温度降降低到冷却液液的温度度，保持持或逼近近它。在在这种环环境下，不不管零件件尺寸大大小淬硬硬的深度度是有限限制的。在在用油淬淬火
22、时，就就是在临临界淬火火期间表面温度度可能较较高这种种情况就就不正确确了。（16）【回火火】快速速淬火得得到的钢钢是脆的的，大部部分情况况不适合合直接使使用。通通过回火火，可以以降低硬硬度和脆脆性来达达到使用用要求。随随着这些性能能的降低低，强度度降低，钢钢的延展展性和柔柔韧性增增加.回火就就是把淬淬硬的钢钢加热到到零界温温度以下下，然后后以任一一速率冷冷却。尽尽管回火可以使使铁变软软，但它它与退火火不同。退退火是使使钢尽量量靠近控控制物理理性能，并并且多数数情况下下没有把把钢变软软到退火火本应达达到的程程度。淬淬硬的钢完完全回火火后得到到的组织织叫回火火马氏体体。（17）回回火可以以消除马马
23、氏体的的不稳定定。30000F-40000F(15000C-20050C)低温回回火,不降低低钢的硬硬度又可可以释放放内应力力。随着着回火温温度的升高，马马氏体加加速分解解。.在大约约60000F（31550C）淬火火钢组织织快速向向回火马马氏体转转化。回回火过程程就是快快速结合合或渗碳碳体化合合。渗碳碳体在60000F（31550C）迅速速形成，它它的硬度度有所降降低。温温度升高高时，随随着碳化化合物持持续形成成，硬度度在降低低。（18）回回火时，还还要考虑虑温度以以外的其其它事情情。尽管管在到达达回火温温度的前前几分钟钟完成软软化，但但是如果果温度的的延续时时间太长长，硬度度会降低的更更多
24、。通通常的做做法是把把钢的温温度升高高到期望望值，并并保持一一段合适适的时间间，均匀匀的加热热。（19）用用局部淬淬火方法法的两种种特别的的工艺是是回火的的一种形形式。在在这两个个过程中中，用盐盐水淬火火的钢在在冷却之之前要先先保持一一段时间间的低温。这些些工艺,众所周周知等温温回火可可以得到到想要的的物理性性能。（20）【退火火】退火火的主要要目的就就是使钢钢变软，以以至于可可以用来来机械加加工或冷冷加工。把把温度缓缓慢加热热到临界界温度以以上一点点，保持持一定的时时间以确确保整个个零件的的温度是是一致的的，然后后慢慢冷冷却，以以保证零零件内外外的温度度几乎保保持一致致。这个个过程叫叫完全退
25、退火过程程，它转化了以以前形成成的组织织，又重重新形成成了晶体体组织。并并且使钢钢变软了了。退火火也可释释放金属属内部的的内应力力。（21）退退火温度度由给定定碳钢的的成分决决定。碳碳钢在铁铁碳平衡衡图上很很容易得得到。在在确定加加热速率率时要要要考虑零零件尺寸寸和形状状，这样样来确保整个零零件温度度尽可能能同步上上升。达达到退火火温度后后，要把把温度保保持到整整个零件件都被加加热。零零件最厚厚部分每每英寸445mmm处常有有这样的的情况。为为了得到到最软和和柔韧性性最好的的钢，冷冷却速率率应该非非常慢，让让零件随随炉子一一起冷却却。零件件含碳量量越高，冷冷却速度度必须越越低。（22）【正火火
26、和球化化处理】正火处理过程就是把钢加热到500F-1000F(100C-400C)在上临界温度以上，然后空冷到室温。正火主要用于于低碳钢钢和中碳碳钢，来来细化并并均匀晶晶粒，释释放内应应力或得得到理想想的机械械性能。多多数商业业用钢在在滚压或或铸造后后都要正正火处理理。_（23）球球化处理理产生一一种组织织，渗碳碳体在该该组织中中以球状状存在。如如果钢缓缓慢加热热到零界界温度以以下，保保持一段段时间，就就能得到到这种组组织。球状状组织能能改善钢钢的机械械加工性性能。球球化处理理用来处处理需要要加工的的过共析析钢是非非常有用用的。Unitt 3 铸造工工艺（1）铸铸造是一一种制造造工艺，铸铸造是
27、把把融融的的金属浇浇注到合合适的模模型腔内内，并凝凝固。在在冷却期期间或冷冷却后，把把铸件从从铸型里里取出，接着进行行交付零零件所需需要的加加工。（2）铸铸造工艺艺和铸造造材料技技术从简简单到高高度复杂杂发生着着改变。根根据铸件件功能和和复杂程程度，产产品质量量和项目目花费水水平来选选择材料料和加工工艺艺。（3）铸铸件是用用铸造的的方法使使零件接接近最终终的尺寸寸。经过过60000 年年的发展展历史，各各种铸造造工艺作作为先进进的制造造技术继继续的发发展改进进。（4）【砂砂型铸造造】砂型型铸造用用于制造造大零件件（典型型的有铁铁，还有有青铜，黄黄铜，铝铝）。融融融金属属浇注到到型腔里里（普通通
28、的或合合成铸铁）。本本部分将将讨论砂砂型铸造造工艺的的模样，包包括木模模、浇注注口、浇浇道，精精确设计计和铸造造公差。（5）砂砂中的型型腔靠木木模形成成的（和和真实零零件几乎乎相同），模模样用材材料是常常常是木木头，有有时也用用金属。型型腔被包包含在沙沙箱里。插插入砂型的砂砂芯用于于产生零零件的内内部特征征，如孔孔或内部部空腔。用用放在型型腔里的的砂芯形形成期望望的形状状砂芯头头是添加加到模样，砂芯芯或砂型型上的区区域，用用来定位位或支撑撑砂型里里的砂芯芯。冒口口是额外外的空间间，用来来容纳多多的金属属液。这这样目的的是，在金金属液凝凝固，收收缩时，把把金属液液流入型型腔，因因此防止止主要的的
29、铸造部部分有空空隙。（6）在在两开砂砂型中，它它是典型型的砂型型铸造，上上面半个个包括模模样，沙沙箱和中中型芯的的上半部部分的叫叫上沙箱箱，下面面半个叫叫下沙箱箱。如图图3.11所示。分分型线或或分型面面把上下下沙箱分分开。下下沙箱先先用沙子子填满，并并且把砂砂芯头，砂砂芯，和和浇流系系统放在在分型线线附近。上上沙箱与与下沙箱配合，且且用沙子子填满下下沙箱，盖盖住模样样，砂芯芯和浇注注系统。用用震动和和机械的的方法把把沙子压压紧。接接着上沙沙箱从下下沙箱上上移开，并并把模样小心心的移走走。目标标是把模模样移走走有不破破坏型腔腔。设计计一个草草图就容容易做到到，这个个轴要在在模样的的竖直面面的垂
30、直直方向有有一定的的角度偏移量。它它通常只只有1.5MMM，是最最合适的的。模样样越复杂杂，准备备的草图图越多。（7）把把融融的的材料倒倒入浇口口杯，它它是浇注注系统的的一部分分，它把把融融的的材料引引导到型型腔。链链接浇口口杯浇流流系统的的竖直部部分叫直直浇道。卧着的部部分叫横横浇道。最最后到浇浇注点，把把金属液液引到型型腔的叫叫浇注点点.另外浇浇流系统统还有个个通气孔孔，作为为空气的的通道，把把型腔的的空气排入大大气。（8）型型腔通常常要做的的超出尺尺寸来允允许在金金属冷却却到室温温时金属属的收缩缩。为了了解决收收缩问题题，模样样也要根根据平均均值做大大一些。这这种反应是线线性的。这这些收
31、缩缩公差是是相似的的，因为为准确的的公差由由铸件的的形状和和尺寸决决定。另另外，不不同的铸铸件可能能要求不不同的收收缩公差差。_砂型铸造造的表面面通常粗粗糙有杂杂质和变变形。这这种情况况下就需需要精加加工。Unitt 8 磨削（1）磨磨削是用用砂轮切切削金属属的一种种加工工工艺。它它和铣刀刀类似，周周围带了了大量微微缩的切切削刃。通通常，磨磨削用来来加工高高尺寸精精度，高高表面精度度的零件件。磨削削可以加加工平面面，圆柱柱面，甚甚至用专专用机床床可以加加工内表表面，比比如说用用磨床。显显然，磨磨床根据据几何形形状和功功能的不同有有所不同同。使用用何种磨磨床主要要取决于于被磨削削表的几几何形状状
32、和物理理性质。例例如圆柱柱面在外外圆磨床床上磨削削。（2）11.平面面磨削顾顾名思义义，平面面磨削就就是磨平平面。如如图8.1所示示，磨床床有卧式式和立式式两种。第第一种情情况（卧卧式主轴轴），机机床通常有一个个往复运运动的工工作台，工工件就固固定在这这个工作作台上。然然而，立立式磨床床有一个个刨床式式的工作作台，像像卧式磨磨床那样样，或者者装一个个旋转工作作台。因因此，这这种情况况下是通通过砂轮轮的端面面来实现现磨削，这这与卧式式磨床相相反，立立式磨床床是用砂砂轮的圆圆周面来来磨削的的。图88.1给出了估估算磨削削参数的的方程，如如加工时时间和速速度。在在平面磨磨削时，中中的工件件用夹具具固
33、定或或用压板板等物加加紧在机机床工作作台上，而而小的工件常常常是电磁磁吸盘固固定的。（3）22.柱面面磨削柱柱面磨削削时，工工件固定定在顶尖尖之间，砂砂轮的旋旋转是主主运动，来来产生磨磨削运动动，如图图8.22所示。事事实上，圆圆柱磨削还可以以用下面面的一些些方式完完成：（1）横横切法，是是通过砂砂轮和工工件一起起转动，同同时沿纵纵向进给给来加工工整个零零件长度度的。背背吃刀量量通过改改变砂轮轮对工件件的横向向进给来进行行调整。（2）进进刀法，其其磨削时时只需横横向进给给而没有有轴向进进给。正正如你所所看到的的，当需需磨削的的面比砂砂轮的宽宽度窄时时才用这这种方法法。（3）全全深度法法，它和和
34、横向进进给磨削削方式类类似，所所不同的的是磨削削余量一一次加工工完。这这个方法法常用来来加工高高硬度的的短轴。（4）【内内圆磨】磨磨内圆用用来磨短短空，如如图8.3 所所示。工工件用卡卡盘或夹夹具固定定。磨削削时砂轮轮和工件件都转动动同时砂砂轮纵向向进给。通通过改变砂砂轮横向向进给可可以得到到不同的的磨削深深度。这这样磨削削方式演演变出了了行星磨磨内圆法法，这种种方法用用在卡盘盘不能固固定的重重工件上上。这种情况下下，不仅仅要围绕绕自己的的轴心旋旋转还要要绕磨削削孔的中中心旋转转。（5）【无无心磨削削】无心心磨削是是用于圆圆柱型工工件加工工的，工工件有托托板支持持，在两两轮之间间，即砂砂轮和导
35、导轮或称称为进给给轮之间间通过去去。砂轮完成成实际的的磨削，而而导轮的的作用是是是工件件旋转及及产生轴轴向的进进给。这这点是可可能的，这这是由轮轮的摩擦擦特点决决定的，砂砂轮的用用的是橡橡胶粘合合的磨粒粒。如图图8.44，导轮轮的轴和和砂轮的的轴有一一定的角角度。因因此导轮轮的速度度可以分分解成两两部分，工工件的转转速和进进给速度度，关系如下方方程所示示：（6）这这里的系系数c 是考虑虑工件与与导轮之之间的相相对滑动动常数。（7）导导轮的速速度是可可控，可可以用来来达到任任何工件件的旋转转速度。角角度a 通常取取1-55 度，角角度越大大，纵向向进给速速度越大大。当aa=0,砂轮的轴和导导轮轴
36、平平行，将将没有工工件的纵纵向进给给。（8）【砂砂轮】砂砂轮由大大小类似似的磨粒粒和粘和和剂组成成。实际际上磨削削过程是是磨粒完完成的。磨磨粒间的的空隙使使磨粒像像独立单单点切削削刀具一一样，这些些空隙也也能为磨磨削提供供空间，防防止堵塞塞。另外外，空隙隙还能带带走磨削削过程中中产生的的热量。（9）砂轮的类型有它们的外形尺寸，磨粒的种种类，磨磨粒的大大小，粘粘和剂，硬硬度和结结构决定定。Unitt 111 车床床和车削削加工（1）车车床是主主要运用用于加工工旋转表表面和平平面的机机械工具具。基于于车床的的用途、结结构、同同时装夹夹刀具的的数量，以以及自动动化程度度，车床床或更确切切来说车车削型
37、机机床可以以如下分分类：1. 普普通车床床；2.多刀车车床；33.转塔塔车床；4.镗床床；5.自动车车床；66.专用用车床。（2）尽尽管车削削型车床床存在上上述差异异，但对对于车床床结构和和工作原原理方面面它们具具有相同同特点。这这些车床床的共同同点可以以用具有有代表性性的车床床即普通通车床来来进行图图解说明明，以下下是普通通车床的的每一个个零件的的具体描描述如图图11.1 所所示。（3）【床身】床床身是主主体框架架，包括括两垂直直支座上上的一个个横梁。床床身通常常由灰口口铁或球球墨铸铁铁组成以以消除振振动，可可以通过过铸造得到。床床身有允允许小拖拖板纵向向自由滑滑动的导导轨。床床身的高高度应
38、该该适当以以便能使使操作人人员容易易舒适地地操作。（4）【床床头箱】床头箱固定在车窗的左侧，床头箱内部包括主轴。主轴轴线与导轨平行，主轴通过齿轮箱来驱动，齿轮箱在床头箱内部部，齿轮轮箱的动动能是为为主轴提提供不同同的转速速（6 到18 级转速速）。很很多现代代的车床床有无级级调速的的床头箱箱，它们们利用摩摩擦力、电力或者者液压力力驱动。（5）主主轴通常常是中空空的，即即它有一一个纵向向通孔。如如需采取取连续加加工，棒棒料可以以通过此此通孔喂喂入。另另外，主主轴的孔孔有一个个锥形表表面以允许普普通车床床顶尖的的固定。主主轴外表表面刻有有螺纹以以固定卡卡盘之类类的夹具具。（6）【尾尾座】尾尾座基本
39、本包括三三部分：基座、中中间部分分、套筒筒轴。基基座有铸铸件组成成，基座座可以沿沿导轨在在床身上上自由滑滑动，同同时有一个箝位位装置，可可以根据据工件的的长度在在任意位位置锁紧紧整个尾尾座。中中间部分分是一个个铸件，可可以横向向移动以以使尾架架轴线与与床头箱箱轴线对对准。第三三部分，套套筒轴是是一个空空心高硬硬度钢，套套筒轴可可以根据据要求纵纵向地移移动并可可以根据据需要进进出中间间部分，这这可以通通过手轮轮和螺钉四周有有一个螺螺母固定定在套筒筒轴上，套套筒轴中中间孔逐逐渐变细细成锥形形用来固固定如麻麻花钻、镗镗杆和其其他工具具的顶尖尖，通过过加紧机机构，套套筒轴可以以在其滑滑动路径径的任一一
40、点被锁锁进。（7）拖拖板的主主要功能能是锁紧紧，切削削工具产产生纵向向或横向向进给，实实际上拖拖板是一一个H 形状的的，他可可以在床床头箱与与尾座之之间滑动动，同时它受到到床型VV 型导导轨的引引导，拖拖板可以以通过拖拖板箱的的头杆或或丝杠手手动或机机械启动动。（8）当当切削螺螺纹时，动动力通过过丝杠传传给拖板板箱的齿齿轮箱，在在所有其其他切削削过程中中，走刀刀板来驱驱动拖板板。丝杠杠穿过一一对半螺螺母一对对半螺母固固定在拖拖板箱后后面。当当杠杆被被驱动后后，半螺螺栓一起起加紧和和旋转丝丝杠啮合合作为一一个单独独螺母，沿沿车床所所拖板一一起进给给，当托托杆脱离后，半半螺栓松松开，拖拖板停止止移
41、动。另另一方面面，当走走刀杆开开始工作作时它通通过涡轮轮给拖板板箱提供供能量，涡涡轮被固固定到走走刀板上上一起随拖板箱箱沿走刀刀杆移动动。再沿沿走刀杆杆长度方方向上用用一个通通长销槽槽，一个个现代车车床通常常有一个个快换齿齿轮箱口口固定在在床头箱箱下面，快快换齿轮箱一一系列齿齿轮由主主轴驱动动。Unitt 144 极限限和公差差尺_寸标标注（1）在在机械设设计过程程中出来来确定载载荷应力力，选择择合适的的材料还还需考虑虑许多其其他因素素。在设设计制造造之前，应应该有完完整的装装配及给给用户传递详详细信息息的图纸纸。在图图纸交给给用户之之前，设设计者要要不断检检查图纸纸。要熟熟悉生产产图样的的所
42、有情情况，需需要对制制造过程程非常熟熟悉并具有很多多经验。（2）图图纸仔细细检查使使尺寸标标注是一一个最方方便最易易理解以以便生产产部门。显显然所有有图纸有有且只有有一种解解释。特特别是，在在生产用用机器能能被调整好好之前，车车间工作作人员不不需要进进行三角角学或其其他复杂杂的计算算。（3）尺尺寸标注注是一项项复杂的的工作，要要熟悉他他需要长长期的实实践经验验。（4）因因为在加加工一个个零件的的过程中中，很难难得到一一个给定定的尺寸寸，所以以公差要要放到所所标注尺尺寸上面面一些，目目的是限限制他允允许的变变动量。尽管管很小的的公差以以高精度度的零件件和更好好的机构构，随着着公差降降低成本本提高
43、，如如图144.1 典型曲曲线所示示。生产产和使用用所允许许的最大大公差是最最重要的的。（5）公公差可能能是单向向的也可可能是双双向的。在在单向尺尺寸标注注过程，另另外一个个公差变变化是由由其他公公差确定定。在双双向尺寸寸标注过过程，一一个平均均公差，也也就是上上下尺寸寸公差相相等的公公差带被被使用。（6）在在大量低低成本生生产过程程中，主主要依靠靠零部件件互换性性。设计计者不仅仅考虑单单个零件件有合适适公差，还还有装配配零件有有合适的的间隙，以以满足装配配要求。在在工程图图上标注注尺寸的的方法取取决于不不同加工工种类或或生产过过程。如如果尺寸寸公差没没有特别别注明，图图样必需需要一个个给出这
44、这些尺寸的的公差值值的综合合注释。然然而有些些公司并并不标注注所有尺尺寸，假假定每个个尺寸是是单独被被考虑的的可能会会规定出出比注释释中要求求更宽的的公差。总之之图纸必必须要清清楚并且且有唯一一的解释释。尺寸和公公差（7）在在图样标标注时，除除非设计计者有意意标明，注注在尺寸寸线上的的数字表表明的尺尺寸仅是是近似的的，且不不代表任任何精度度的等级级。为了了标明精精确度，增增加工件件的公差差值是必必须的。公公差是一一个零件件的允许许变化范范围或是是给定尺尺寸的最最大变动动范围。如如果一个个2.55 英寸寸的轴，如如果不消耗大大量成本本，在实实际工程程中这个个尺寸更更本无法法保证。因因此公差差需要
45、被被添加上上，例如如变动范范围在+-0.0033 英寸寸是允许许的。这这个尺寸可以表表示成22.5000+-0.0003（8）紧紧公差，意意味着零零件与其其他的零零件有适适当的配配合。公公差与设设计量，可可利用制制造工艺艺生产的的最低成成本和装装配带来来的最大大利益相相一致。一一般来说说零件的的费用随随公差的的减小而而增加。如如果一个个零件有有几个或或更多表表面要加加工，当当明义尺尺寸的允允许变动动范围缩缩小时，成成本会偏高高。（9）允允差有时时会和公公差混淆淆，他具具有完全全不同的的意义。他他是两个个配合之之间的最最小间隙隙，他是是最紧配配合的条条件。如如果一个个轴的尺尺寸1.4998*，那
46、那更他配配合的孔孔应该是是1.5500*，孔的的最小尺尺寸是11.5000，轴轴的最大大尺寸是是1.4498.因此这这个允差差0.0002 是基于于最大孔孔和最小轴尺尺寸，因因此确定定最大间间隙0.0088。（10）公公差可以以是单向向的也可可是双向向的。单单向公差差是指变变化量沿沿明义尺尺寸变化化。参照照前面的的例子，孔孔的尺寸寸1.5500+0.0003-0.0000，代代表单向偏偏差。如如果尺寸寸是1.5000+-00.0003，那那么公差差是双向向的，公公差沿着着明义尺尺寸上下下变化。单单向公差差系统允允许改变变公差，虽虽然允差差装备类型型保持不不变。双双向公差差系统中中，不改改变配件
47、件一个两两个明义义尺寸是是不可能能的。在在大型生生产中配配件具有有互换性性，单向向公差是是经常用到的。为为了使装装配零件件有合适适的过盈盈配合，公公差必须须是确定定的正负负数字。极限公差差和配合合（11）工工程图纸纸是准确确，完整整的表达达出设计计者要求求，有利利于加工工制造。产产品的尺尺寸必须须表达出出来而不不能通过过不同的的视图重重复。对对于一个特殊殊尺寸，例例如一个个孔的尺尺寸位置置，在有有可能的的情况下下，在同同一个视视图中出出现。（12）除除绝对需需要的尺尺寸之外外，不应应该再有有更多尺尺寸，而而在任意意方向上上，只能能在一个个尺寸上上住上特特性要求求。有时时要给出出一些辅辅助尺寸，
48、有利利于检查查，如果果这样做做，尺寸寸应该用用括号括括起来以以便参考考，这样样的尺寸寸不标注注公差。（13）影影响零件件的尺寸寸应详细细说明而而不应做做其他尺尺寸的公公差或被被遗弃。如如果没有有这些重重要尺寸寸标注出出来，那那些尺寸寸上总的的允许偏偏差将形成尺尺寸链上上尺寸公公差的和和或差而而且这样样会导致致这些公公差不得得不定得得过紧。整整体的长长或高必必须标定定。（14）所所有的尺尺寸都应应该标注注公差，除除非有说说明。通通常，这这样的公公差都被被标注在在尺寸值值旁边，特特殊的公公差应当当被标注注在影响响结果和和互换性的的尺寸上上。（15）一一个公差差系统必必须考虑虑到精度度变化，因因为精度度变化在在加工中中会出现