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1、精选学习资料 - - - - - - - - - Unit 1 材料的种类 1材料的分类方法很多；科学家常用的典型的方法是依据它们的状态分类：固体,液态或气态；材料也分为有机可再生和 无机材料不行再生； 2工业上,材料划分为工程材料或非工程材料；工程材料用于制造和加工成零件的材料；非工程材料是化学药品,燃料,润滑 剂和其它用于制造又不用来加工成零件的材料； 3工程材料可进一步细分为：金属,陶瓷,复合材料,聚合材料,等；金属和金属合金 Metals and Metal Alloys 4金属有好的导电好导热性,很多金属有高的强度,高硬度和高的延展性；象铁,钴,镍这些金属有磁性；在特别低的温度下,一
2、些金属和金属互化物变成超导体； 5合金和纯金属有什么区分？纯金属在元素周期表的特殊区域；例如用于制造电线的铜和做锅和饮料罐的铝；合金含有两种以 上的金属元素；转变金属元素的比例可以转变合金的性质；例如,合金金属的不锈钢,是由铁,镍,和铬组成；而黄金珠宝含有金 镍合金； 6为什么要使用金属和合金？很多金属和合金有很高密度并用在要求质量与体积比高的的场合；一些金属合金,象铝基合金,密度低,用在航空领域可以节约燃料；很多合金有断裂韧度,可以承担冲击,且耐用；金属有哪些重要属性？ 7【 密度】 质量除以体积叫做密度；很多金属有相对高的密度 , 特殊的,象聚合体；高密度的材料常是原子量很大,象金或铅；然
3、而一些金属,像铝或镁密度低,就常常用在要求有金属特性而又要求低质量的场合； 8【断裂韧性】断裂韧度用来描述金属抗断裂的才能,特殊的,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；足球队员关注这一点当他确信面罩不会被击碎的时候；塑性变形表述的是材料在断裂之前弯曲变形的才能；作为工程师,我们通常设计材料使得能够在正常情形下不 9【 塑形变形】变形；你不会想要一阵剧烈的西风就把你的车刮得往东倾斜；然而,有时,我们可以利用塑性变形；汽车的承担极限就是在完全破 坏之前靠塑形变形来吸取能量； 10金属的原子键也影响它们的性质；金属中,外层电子属于全部原子,并且可自由移动；由于这些电子的属能
4、导电,导热,所 以可以用这些金属做烹饪锅、电线；透过金属不行能看的见,由于这些价电子吸取到达金属的光之；没有光子通过； 11【 合金】合金有两种以上金属组成；增加其他金属可以影响密度,强度,断裂韧度,塑性变形,导电性和导致环境退化；例如增加少量的铁到铝中可以增加它的强度；仍有,在钢中添加铬可以减缓生锈,但是这将使它更脆；Ceramics and Glasses 陶瓷和玻璃 12广义上说,陶瓷是指全部无机非金属材料；依据这个定义,陶瓷材料包括玻璃；然而,有些材料科学家给陶瓷加了定语,陶 瓷要是晶体的； 13玻璃是无机非金属材料,但是它没有晶体结构；这种材料被称作非晶体；Properties of
5、 Ceramics and Gasses 陶瓷和玻璃的特性 14高熔点,低密度,高强度,高刚度,高硬度,高耐磨性和抗腐蚀性是陶瓷和玻璃的常用特性；一些陶瓷是电和热的绝缘体；一些陶瓷有特殊的性质：有些是磁性材料；有些是压电材料；而有些特殊陶瓷在低温下是超导体；陶瓷和玻璃有一个主要的缺点是 脆性高； 15陶瓷不是典型的从融解状态形成的；这是由于在冷却温度以上时,陶瓷会大面积显现裂纹；因此用于玻璃产品生产的简洁有 效的方法, 象铸造和吹塑, 这些要设计融融状态的方法都不能用于晶体陶瓷产品的生产；取而代之, 烧结或烘烤方式是典型的工艺；烧结时,陶瓷粉末被加工成有紧密形体,并且接着把温度升到熔点一下；在
6、这个温度下,粉末立刻反应,去除间隙,并得到严实的 物品； 16光导纤维有三层：核心有高纯玻璃制成,该玻璃是高折射指数光传输材料；中间层是低折射指数玻璃,是爱护核心玻璃外表 不被擦伤或外表完整性被破坏的所谓覆层；最终外层是塑料聚合体护套,可以爱护光导纤维不受损；为了使核心玻璃外表的折 射率高于覆层,核心玻璃掺少量的,可控的杂质,用来减慢光的传播,但是不吸取光；由于核心玻璃的折射率高于覆层,只要光在核心玻璃和覆层分界面的角度大于临界角,会始终在核心玻璃中传播；全部的内部反射和高纯的核心玻璃能是光传播很远的距离而强度降低很少；【复合材料】 17复合材料由两种或多种材料组成；如包括聚合物陶瓷和金属陶瓷
7、复合材料,复合材料被使用,由于复合材料的全部性能比单 一元素高,例如聚合物陶瓷复合材料比聚合物复合材料的模量大,但它没有陶瓷脆 18两种符合材料为：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 19 纤维增强复合材料 纤维增强复合材料由金属、陶瓷、玻璃和已经碳化的聚合物构成,因也被称为碳纤维；纤维增大了材料基质的模量,沿纤维长度方向的较强的共价键在这个方向上产生了较高的模量,由于要打断或拉伸纤维,共价键必需被破坏或移动； 20纤维很难加工成复合材料,制造纤维增强复合材料特别昂贵；他被用于一些先
8、进的因此也很昂贵的体育器材如赛车有热固性的聚合物基质中的碳纤构成；赛车和很多汽车的车身由具有热固性基质的玻璃纤维复合而成； 21纤维沿他的轴线有较高的模量,但沿轴线垂直方向模量较低,为了防止各个方向模量不同,纤维复合材料制造者常常旋转纤维层以防止模量定向变化； 22颗粒增强复合材料 被用来增强的颗粒包括陶瓷和玻璃如小的矿物颗粒,金属粒子如铝及非晶体材料包括聚合物和碳黑； 23粒子被用来增加基质的模量,削减基质渗固性和延展性粒子增强复合材料的一个例子汽车轮胎,在他有碳黑粒子在聚异丁烯,弹性聚合物基质中； 24 聚合物 聚合物有重复的结构,通常以碳的结构骨架做为基本单元；这种重复结构产生了三大链状
9、分子,聚合物特别有用,由于他们质轻,抗腐蚀,在低温下易加工而且通常比较廉价； 25聚合物的一些重要特点包括：尺寸分子量过使用增强复合材料结构,他们的强度被改善； 26聚合物的重要特点,软化和熔点,结晶度以及结构；聚合物的机械性能包括低强度,高韧性,通尺寸大小 ：单一聚合物分子量在10000 克每摩尔和1000000 克每摩尔之间,依据聚合物结构他有超过2000 个重复单元,分子量对聚合物的机械性能有重要影响,分子量大的机械性能较好；热传递 ：聚合物软化点和融解点打算他的使用场合,这些温度通常打算聚合物使用的上限温度,例如很多重要工业聚合物有玻璃转化温度接近水的沸点100 摄氏度, 212 华氏
10、温度；他们通常在室温下使用,一些特殊工程聚合物能承担300 摄氏度 572 华氏温度的高温；晶状结构 ：聚合物可能是晶体或非晶体,但是他们通常是晶体和非晶体的混合结构半结晶；内部链相互反应：聚合物链能够自由滑到另一个热塑性材料或是彼此十字交叉连接热固性或弹性材料,热塑性材料能从新成型回收,而热固性材料和弹性材料不能；Unit 2 金属热处理 1金属热处理包含在广义的冶金学争论领域里；冶金学是综合化学,物理和从矿石提取到最终产品相关的金属工程的一门学科；热处理是对固态金属进行加热和冷却处理来转变金属物理性能的一种工艺；依据使用的场合的,提高钢的强度可以它的耐切削性和耐磨性,或者使钢软化以便于机械
11、加工；正确的热处理可以去掉内应力,减小晶粒大小,韧性增加或者在较好的材料外表给形成一个高强度的外表；分析钢的成分是很有必要的,由于小百分比的某种元素就会对钢的物理性能产生很大的影响,特殊地,碳这种元素； 2合金钢的性质取决于含有的除碳以外的其它的一种或几种元素,如：镍,铬,锰,钼,钨,硅,钒和铜；改善了性能的钢可以有很多的商业用途,碳钢是不能比的； 3下面主要介绍一般商业用钢像总所周知的一般碳素钢的热处理；在这个过程中冷却速率是关键因素,在临界温度以上时快速冷却可得到牢固的结构,然而,特别慢的冷却会有相反的影响；一张简化的铁 - 碳相图 4我们常常用一张简洁的相图来争论钢这种材料,对工程人员来
12、说,铁- 碳相图中的近铁素体区和含碳量大于 2%的部分并不重要,所以这两部分被删掉；如表 2-1 所示；它表述的是共析区,这张图对争论钢的性能和钢的结晶过程是相当有用的； 5这张图说明,一个重要的转变是随着温度的降低,单相的奥氏体分解成两相的铁素体和碳化物；掌握这个反应,可以是奥氏体和铁素体的 C溶解性有很大的不同,这样通过热处理就可以得到一系列的机械性能； 6第一争论这个过程,在图 2-1 中,在含碳 0.77%沿着线 x-x 降低温度,考虑钢的共析化合物；在高温时,只有奥氏体,溶0.77%的碳是溶解在溶体状态铁中；当温度下降到 727 0C1341 0F 时,数个反应同时发生；铁需要从面心
13、立方奥氏体转变成体心立方铁素体结构,但是铁素体只能容纳固溶体状态 0.02%的碳；析出的碳形成碳较富有的渗碳体,也就是形成合成物 Fe3C；基本上,这个共析转变是：奥氏体铁素体 + 渗碳体 0.77%C 0.02%C 6.67%C 7在固体状态里,碳的成分发生化学别离,形成了有好的机械性能混合物,铁素体和渗碳体；这种结构由两种截然不同的状态组成,但它本身有一系列特性,且因与低倍放大时的珠母层有类同之处而被称为珠光体； 8亚共析钢比共析钢含碳量要少的多,亚共析钢含碳量少于0.77%；现在考虑在图2-1 中沿 y-y 降温材料特点的转化；在高温时,成分是奥氏体,但在冷却线上进入一个有铁素体和渗碳体
14、组成的稳固的区域；由截线和杠杆定理分析可知,低碳铁素体成核并名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 不断长大,余下含碳量高的奥氏体；温度在7270C13410F 时,奥氏体发生共析转变,连续降温,奥氏体转化成珠光体；最终的产物是铁素体和珠光体的混合物； 9过共析钢含碳量比共析钢多；在图 2-1 中沿 z-z 线冷却,和亚共析过程差不多；只是其中一相现在是渗碳体而不是铁素体；到达共析温度 727 0C 的时候,随着富碳相的形成,奥氏体含碳量削减；同样的余下的奥氏体在通过这个温度是都要转化成珠光体； 10相图中表示的转化需要
15、平稳条件,就是近似看作需要缓慢冷却；随着渐渐加热,过程是相反的；然而,合金冷却快速,将得 到完全不同的产物,由于没有足够的时间完成正常的相转化,在这种情形下,相图就不再适用于这个工程分析了； 11【淬火】淬火是把钢温度升到临界温度或以上并快速冷却这样一个过程；假如知道了碳含量,就可以用铁- 铁碳化合物相图来挑选正确的淬火温度；然而,假如不知道钢的成分,可以用逐步试验的方法来确定温度范畴；好的处理工艺是通过对大量试件 在各种温度下进行试验,然后对结果进行分析得到的,分析的方式可以是强度测试也可以用精密的测试；用合适的温度对钢进行热 处理后,钢的强度和其它的机械性能都有很大的改善；12热处理效率在
16、热处理中是非产重要的；热以肯定的速率从外部传到内部；假如钢将加热的太快,零件的外面比里面温度高,将 得不到一样的晶体结构；假如零件的外形是不规章的,考虑到零件的扭曲变形,就要用慢速加热的方式；质量越大的部分,越需要 使零件最厚的部的温度是一样的；多的时间来加热, 从而得到成分匀称的产物；当温度到达恰当的温度后,要保持足够的一段时间, 13淬火的速率,含碳量和零件的尺寸打算了淬火获得的硬度；对合金钢来说,金属元素的量和种类打算淬硬的深度淬透性；除了未变硬和部分淬硬的钢,不影响硬度； 14低碳钢的淬硬性好,在含碳量低于 0.6%时,随着含碳量的上升,淬硬性也在上升；含碳量高于这个点,淬硬性增加不显
17、著,包括珠光体在内的多数钢都可以转化成硬 由于共析温度以上的钢在在退火时是由珠光体和渗碳体组成；珠光体的热处理性比较好,钢； 15随着零件尺寸的增大,即使全部的条件都一样,外表硬度要降低；钢的热传递速率是有限的；无论冷却液温度有多低,大零 件内部的冷却速度比可能快于临界冷却速度,内部硬度有肯定的限制；然而,盐水或水冷却液可以快速把淬火零件外表的温度降低 到冷却液的温度,保持或靠近它；在这种环境下,不管零件尺寸大小淬硬的深度是有限制的；在用油淬火时,就是在临界淬火期间 外表温度可能较高这种情形就不正确了； 16【回火】快速淬火得到的钢是脆的,大部分情形不适合直接使用；通过回火,可以降低硬度和脆性
18、来到达使用要求；随着 这些性能的降低,强度降低,钢的延展性和柔韧性增加 . 回火就是把淬硬的钢加热到零界温度以下,然后以任一速率冷却；尽管回 火可以使铁变软,但它与退火不同；退火是使钢尽量靠近掌握物理性能,并且多数情形下没有把钢变软到退火本应到达的程度；淬 硬的钢完全回火后得到的组织叫回火马氏体；0C -205 0C低温回火 , 不降低钢的硬度又可以释放内应力；随着回火温度的升 17回火可以排除马氏体的不稳固；300 0F-400 0F150 高,马氏体加速分解；. 在大约 600 0F315 0C淬火钢组织快速向回火马氏体转化；回火过程就是快速结合或渗碳体化合；渗碳体 0F315 0C快速形
19、成,它的硬度有所降低；温度上升时,随着碳化合物连续形成,硬度在降低；在 600 18回火时,仍要考虑温度以外的其它事情；尽管在到达回火温度的前几分钟完成软化,但是假如温度的连续时间太长,硬度会 降低的更多；通常的做法是把钢的温度上升到期望值,并保持一段合适的时间,匀称的加热； 19用局部淬火方法的两种特殊的工艺是回火的一种形式；在这两个过程中,用盐水淬火的钢在冷却之前要先保持一段时间的低 温；这些工艺 , 众所周知等温回火可以得到想要的物理性能； 20【退火】退火的主要目的就是使钢变软,以至于可以用来机械加工或冷加工；把温度缓慢加热到临界温度以上一点,保持 肯定的时间以确保整个零件的温度是一样
20、的,然后渐渐冷却,以保证零件内外的温度几乎保持一样；这个过程叫完全退火过程,它 转化了以前形成的组织,又重新形成了晶体组织；并且使钢变软了；退火也可释放金属内部的内应力； 21退火温度由给定碳钢的成分打算；碳钢在铁碳平稳图上很简洁得到；在确定加热速率时要要考虑零件尺寸和外形,这样来确 保整个零件温度尽可能同步上升；到达退火温度后,要把温度保持到整个零件都被加热；零件最厚部分每英寸 45mm处常有这样的 情形；为了得到最软和柔韧性最好的钢,冷却速率应当特别慢,让零件随炉子一起冷却；零件含碳量越高,冷却速度必需越低； 22【正火和球化处理】正火处理过程就是把钢加热到500F-1000F100C -
21、400C在上临界温度以上,然后空冷到室温；正火主要用于低碳钢和中碳钢,来细化并匀称晶粒,释放内应力或得到抱负的机械性能；多数商业用钢在滚压或铸造后都要正火处理； 23球化处理产生一种组织,渗碳体在该组织中以球状存在；假如钢缓慢加热到零界温度以下,保持一段时间,就能得到这种组 织；球状组织能改善钢的机械加工性能；球化处理用来处理需要加工的过共析钢是特别有用的；Unit 3 铸造工艺 1铸造是一种制造工艺,铸造是把融融的金属浇注到合适的模型腔内,并凝固；在冷却期间或冷却后,把铸件从铸型里取出,接着进行交付零件所需要的加工； 2铸造工艺和铸造材料技术从简洁到高度复杂发生着转变；依据铸件功能和复杂程度
22、,产品质量和项目花费水平来挑选材料和 加工工艺；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3铸件是用铸造的方法使零件接近最终的尺寸；经过 6000 年的进展历史,各种铸造工艺作为先进的制造技术连续的进展改良； 4【砂型铸造】砂型铸造用于制造大零件典型的有铁,仍有青铜,黄铜,铝；融融金属浇注到型腔里一般的或合成铸 铁；本部分将争论砂型铸造工艺的模样,包括木模、浇注口、浇道,精确设计和铸造公差； 5砂中的型腔靠木模形成的和真实零件几乎相同,模样用材料是常常是木头,有时也用金属；型腔被包含在沙箱里；插入 砂型的砂芯用于产生零件的
23、内部特点,如孔或内部空腔；用放在型腔里的砂芯形成期望的外形砂芯头是添加到模 样,砂芯或砂型上的区域,用来定位或支撑砂型里的砂芯；冒口是额外的空间,用来容纳多的金属液；这样目的 是,在金属液凝固,收缩时,把金属液流入型腔,因此防止主要的铸造部分有间隙； 6在两开砂型中,它是典型的砂型铸造,上面半个包括模样,沙箱和中型芯的上半部分的叫上沙箱,下面半个叫下沙箱；如图 3.1 所示；分型线或分型面把上下沙箱分开；下沙箱先用沙子填满,并且把砂芯头,砂芯,和浇流系统放在分型线邻近；上沙箱与 下沙箱协作,且用沙子填满下沙箱,盖住模样,砂芯和浇注系统；用震惊和机械的方法把沙子压紧；接着上沙箱从下沙箱上移开,并
24、把模样当心的移走；目标是把模样移走有不破坏型腔；设计一个草图就简洁做到,这个轴要在模样的竖直面的垂直方向有肯定的 角度偏移量；它通常只有,是最合适的；模样越复杂,预备的草图越多； 7把融融的材料倒入浇口杯,它是浇注系统的一部分,它把融融的材料引导到型腔；链接浇口杯浇流系统的竖直部分叫直浇道；卧着的部分叫横浇道；最终到浇注点,把金属液引到型腔的叫浇注点 气排入大气； 8型腔通常要做的超出尺寸来答应在金属冷却到室温时金属的收缩；. 另外浇流系统仍有个通气孔,作为空气的通道,把型腔的空为明白决收缩问题,模样也要依据平均值做大一些；这种反应是线性的；这些收缩公差是相像的,由于精确的公差由铸件的外形和尺
25、寸打算；另外,不同的铸件可能要求不同的收缩公差；砂型铸造的外表通常粗糙有杂质和变形；这种情形下就需要精加工；Unit 8 磨削 1磨削是用砂轮切削金属的一种加工工艺；它和铣刀类似,四周带了大量微缩的切削刃；通常,磨削用来加工高尺寸精度,高外表精度的零件；磨削可以加工平面,圆柱面,甚至用专用机床可以加工内外表,比方说用磨床；明显,磨床依据几何外形和功能的不同有所不同；使用何种磨床主要取决于被磨削表的几何外形和物理性质；例如圆柱面在外圆磨床上磨削； 2顾名思义,平面磨削就是磨平面；如图 8.1 所示,磨床有卧式和立式两种；第一种情形卧式主轴,机床通常有一个往复运动的工作台, 工件就固定在这个工作台
26、上；然而, 立式磨床有一个刨床式的工作台,像卧式磨床那样, 或者装一个旋转工作台；因此,这种情形下是通过砂轮的端面来实现磨削,这与卧式磨床相反,立式磨床是用砂轮的圆周面来磨削的；图 8.1 给出了估算磨削参数的方程,如加工时间和速度；在平面磨削时,中的工件用夹具固定或用压板等物加紧在机床工作台上,而小的工件常常是电磁吸盘固定的； 3柱面磨削时,工件固定在顶尖之间,砂轮的旋转是主运动,来产生磨削运动,如图8.2 所示；事实上,圆柱磨削仍可以用下面的一些方式完成： 1横切法,是通过砂轮和工件一起转动,同时沿纵向进给来加工整个零件长度的；背吃刀量通过转变砂轮对工件的横向进给来进行调整； 2进刀法,其
27、磨削时只需横向进给而没有轴向进给；正如你所看到的,当需磨削的面比砂轮的宽度窄时才用这种方法； 3全深度法,它和横向进给磨削方式类似,所不同的是磨削余量一次加工完；这个方法常用来加工高硬度的短轴； 4【 内圆磨】磨内圆用来磨短空,如图8.3 所示；工件用卡盘或夹具固定；磨削时砂轮和工件都转动同时砂轮纵向进给；通过转变砂轮横向进给可以得到不同的磨削深度；这样磨削方式演化出了行星磨内圆法,这种方法用在卡盘不能固定的重工件上；这种情形下,不仅要环绕自己的轴心旋转仍要绕磨削孔的中心旋转； 5【无心磨削】无心磨削是用于圆柱型工件加工的,工件有托板支持,在两轮之间,即砂轮和导轮或称为进给轮之间通过去；砂轮完
28、成实际的磨削,而导轮的作用是是工件旋转及产生轴向的进给；这点是可能的,这是由轮的摩擦特点打算的,砂轮的用的是橡胶粘合的磨粒；如图 8.4 ,导轮的轴和砂轮的轴有肯定的角度；因此导轮的速度可以分解成两部分,工件的转速和进给速度,关系如下方程所示： 6这里的系数c 是考虑工件与导轮之间的相对滑动常数；a 通常取 1-5 度,角度越大,纵向进给速度越大；当a=0, 砂轮 7导轮的速度是可控,可以用来到达任何工件的旋转速度；角度的轴和导轮轴平行,将没有工件的纵向进给； 8【 砂轮】 砂轮由大小类似的磨粒和粘和剂组成；实际上磨削过程是磨粒完成的；磨粒间的间隙使磨粒像独立单点切削刀具一样,这些间隙也能为磨
29、削供应空间,防止堵塞；另外,间隙仍能带走磨削过程中产生的热量；9砂轮的类型有它们的外形尺寸,磨粒的种类,磨粒的大小,粘和剂,硬度和结构打算；名师归纳总结 Unit 11 车床和车削加工第 4 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 1车床是主要运用于加工旋转外表和平面的机械工具；基于车床的用途、结构、同时装夹刀具的数量,以及自动化程度,车床或更准确来说车削型机床可以如下分类：1. 一般车床； 2. 多刀车床； 3. 转塔车床； 4. 镗床； 5. 自动车床； 6. 专用车床； 2尽管车削型车床存在上述差异,但对于车床结构和工作原理方面它们具有
30、相同特点；这些车床的共同点可以用具有代表性的车床即一般车床来进行图解说明,以下是一般车床的每一个零件的具体描述如图 11.1 所示； 3 【床身 】床身是主体框架,包括两垂直支座上的一个横梁；床身通常由灰口铁或球墨铸铁组成以排除振动,可以通过铸造得到；床身有答应小拖板纵向自由滑动的导轨；床身的高度应当适当以便能使操作人员简洁舒服地操作； 4【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,齿轮箱的动能是为主轴供应不同的转速电力或者液压力驱动；6 到 18 级转速；很多现代的车床有无级调速的床头箱,它们利用摩擦力、 5主轴通常是中
31、空的,即它有一个纵向通孔；如需实行连续加工,棒料可以通过此通孔喂入；另外,主轴的孔有一个锥形外表 以答应一般车床顶尖的固定；主轴外外表刻有螺纹以固定卡盘之类的夹具； 6【尾座】尾座基本包括三部分：基座、中间部分、套筒轴；基座有铸件组成,基座可以沿导轨在床身上自由滑动,同时有一个箝位装置,可以依据工件的长度在任意位置锁紧整个尾座；中间部分是一个铸件,可以横向移动以使尾架轴线与床头箱轴线对 准；第三部分,套筒轴是一个空心高硬度钢,套筒轴可以依据要求纵向地移动并可以依据需要进出中间部分,这可以通过手轮和螺 钉四周有一个螺母固定在套筒轴上,套筒轴中间孔逐步变细成锥形用来固定如麻花钻、镗杆和其他工具的顶
32、尖,通过加紧机构,套 筒轴可以在其滑动路径的任一点被锁进； 7拖板的主要功能是锁紧,切削工具产生纵向或横向进给,实际上拖板是一个 H 外形的,他可以在床头箱与尾座之间滑动,同 时它受到床型 V 型导轨的引导,拖板可以通过拖板箱的头杆或丝杠手动或机械启动； 8当切削螺纹时,动力通过丝杠传给拖板箱的齿轮箱,在全部其他切削过程中,走刀板来驱动拖板；丝杠穿过一对半螺母一对 半螺母固定在拖板箱后面；当杠杆被驱动后,半螺栓一起加紧和旋转丝杠啮合作为一个单独螺母,沿车床所拖板一起进给,当托杆 脱离后,半螺栓松开,拖板停止移动；另一方面,当走刀杆开头工作时它通过涡轮给拖板箱供应能量,涡轮被固定到走刀板上一起
33、随拖板箱沿走刀杆移动；再沿走刀杆长度方向上用一个通长销槽,一个现代车床通常有一个快换齿轮箱口固定在床头箱下面,快换 齿轮箱一系列齿轮由主轴驱动；Unit 14 极限和公差 尺寸标注 1在机械设计过程中出来确定载荷应力,挑选合适的材料仍需考虑很多其他因素；在设计制造之前,应当有完整的装配及给用 户传递具体信息的图纸；在图纸交给用户之前,设计者要不断检查图纸；要熟识生产图样的全部情形,需要对制造过程特别熟识并 具有很多体会； 2图纸认真检查使尺寸标注是一个最便利最易懂得以便生产部门；明显全部图纸有且只有一种说明；特殊是,在生产用机器能 被调整好之前,车间工作人员不需要进行三角学或其他复杂的运算；
34、3尺寸标注是一项复杂的工作,要熟识他需要长期的实践体会； 4由于在加工一个零件的过程中,很难得到一个给定的尺寸,所以公差要放到所标注尺寸上面一些,目的是限制他答应的变动量；尽管很小的公差以高精度的零件和更好的机构,随着公差降低成本提高,如图 公差是最重要的；14.1 典型曲线所示；生产和使用所答应的最大 5公差可能是单向的也可能是双向的；在单向尺寸标注过程,另外一个公差变化是由其他公差确定；在双向尺寸标注过程,一 个平均公差,也就是上下尺寸公差相等的公差带被使用； 6在大量低成本生产过程中,主要依靠零部件互换性；设计者不仅考虑单个零件有合适公差,仍有装配零件有合适的间隙,以 满意装配要求；在工
35、程图上标注尺寸的方法取决于不同加工种类或生产过程；假如尺寸公差没有特殊注明,图样必需要一个给出这些尺寸的公差值的综合注释；然而有些公司并不标注全部尺寸,假定每个尺寸是单独被考虑的可能会规定出比注释中要求更宽的公差；总之图纸必需要清晰并且有唯独的说明；尺寸和公差 7在图样标注时,除非设计者有意标明,注在尺寸线上的数字说明的尺寸仅是近似的,且不代表任何精度的等级；为了标明精 确度,增加工件的公差值是必需的；公差是一个零件的答应变化范畴或是给定尺寸的最大变动范畴；假如一个的轴,假如不消耗大量成本,在实际工程中这个尺寸更本无法保证；因此公差需要被添加上,例如变动范畴在 +- 8紧公差,意味着零件与其他
36、的零件有适当的协作；公差与设计量,可利用制造工艺生产的最低成本和装配带来的最大利益相 一样；一般来说零件的费用随公差的减小而增加；假如一个零件有几个或更多外表要加工,当明义尺寸的答应变动范畴缩小时,成本会偏高；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 9允差有时会和公差混淆,他具有完全不同的意义；他是两个协作之间的最小间隙,他是最紧协作的条件；假如一个轴的尺寸1.498* ,那更他协作的孔应当是 1.500* ,孔的最小尺寸是 1.500,轴的最大尺寸是 1.498.因此这个允差 0.002 是基于最大孔和最小轴尺寸,因此
37、确定最大间隙 0.008； 10,代表单向偏差；假如尺寸是 1.500+-0.003,那么公差是双向的,公差沿着明义尺寸上下变化；单向公差系统答应转变公差,虽然允差装备类型保持不变；双向公差系统中,不转变配件一个两个明义尺寸是不行能的；在大型生产中配件具有互换性,单向公差是常常用到的；为了使装配零件有合适的过盈协作,公差必需是确定的正负数字；极限公差和协作 11工程图纸是精确,完整的表达出设计者要求,有利于加工制造；产品的尺寸必需表达出来而不能通过不同的视图重复；对于一个特殊尺寸,例如一个孔的尺寸位置,在有可能的情形下,在同一个视图中显现； 12除肯定需要的尺寸之外,不应当再有更多尺寸,而在任
38、意方向上,只能在一个尺寸上住上特性要求；有时要给出一些帮助尺寸,有利于检查,假如这样做,尺寸应当用括号括起来以便参考,这样的尺寸不标注公差； 13影响零件的尺寸应具体说明而不应做其他尺寸的公差或被抛弃；假如没有这些重要尺寸标注出来,那些尺寸上总的答应偏差将形成尺寸链上尺寸公差的和或差而且这样会导致这些公差不得不定得过紧；整体的长或高必需标定； 14全部的尺寸都应当标注公差,除非有说明；通常,这样的公差都被标注在尺寸值旁边,特殊的公差应当被标注在影响结果和互换性的尺寸上； 15一个公差系统必需考虑到精度变化,由于精度变化在加工中会显现,供应互换性而且互换同时仍可保证零件适当功能； 16考虑到加工
39、过程的不完整性,就形成了基本尺寸的差值即公差；公差带主要依靠于制造过程的精度以及加工过程的大小；公差范畴越大,生产成本越低；双边公差带是布置在明义尺寸两边；公差范畴大小,单边公差带只分布在明义尺寸一侧；在单边公差情形下,明义尺寸就形成了一个极限尺寸； 17；看书 18协作取决于相协作的两个零件公差带的相互关系,协作可以分为间隙协作带正允差,允差可以为正也可以为负的过渡配合,以及允差总为负的过盈协作；极限和协作类型 19极限与协作的ISO 系统广泛应用于采纳米制单位制国家；比ANSI 系统复杂的多； 20在 ISO 系统中,每个零件都有一个基本尺寸,一个尺寸的极限尺寸或高或低定义为一个基本尺寸的
40、偏差,偏差大小及正负号是我们所争论的极限减去基本尺寸得到的；一个零件的两个极限值之差称为公差,这个公差是不带符号的肯定值； 21协作有 3 个等级： 1 间隙协作, 2 过渡协作 3 过盈协作； 22基轴制和基孔制都有采纳,对每个给定尺寸公差带的大小和偏差范畴可以用 O 线描述；公差尺寸的函数可被带有符号的数字说明, 被称为等级, 也就是公差等级； 相对于零线的位置；公差尺寸函数的位置用符号说明,大写字母表示孔, 小写字母表示轴；这样基本尺寸为 45mm 的孔轴就可以写成 45H8/g7； 23规定了 20 种标准的公差等级,即 IT01,IT0,IT118, 他们是在 500mm 以内硬性划
41、分的每一段的基本尺寸都对应不同的标准公差数值；公差公式被统一为,例如 5-16 的等级是 * , i 的单位是微米,d 的单位是厘米； 24标准轴和孔的偏差可以由公式近似的给定；然而在实际生产中,公差和偏差都由 了基本尺寸大于 500mm 的值并且通常用于轴和孔3 个复杂的表格来给定；在另外表格也给出PART 2 Unit 2 生产设备的数字掌握 1数控是程序掌握的自动化,在数字掌握系统中,设备通过数字,字母和符号来编码,以一种合适的格式为每一个特定的零件 或工件定义一个程序指令集；当工件变化时,程序也变化,转变程序的才能也就是适合中小批量生产；写一个新程序比转变大量生产设备要简洁的多； 2基
42、本结构 ：数控系统由下面三部分组成：1.掌握程序； 2.机器掌握单元；3.加工设备；三部分的基本关系,由图 2.1 所示；程序输入到掌握单元由送入的程序来引导加工设备掌握； 3指导程序是一步步具体的指导加工设备的指令；通常指令把主轴上刀具相对于安装工具的工作台定位；更多先进的说明包括 主轴的转速,加工工具的挑选及其功能；程序刻在合适的介质中,提交到机器掌握单元中,在过去几十年中,最常用的介质是一英寸宽的打孔纸带；由于打孔纸带的广泛使用,和软盘；NC 有时也叫纸带掌握,然而这是现代数控使用的误称；现在进入使用更多的是磁带 4机器掌握单元 MUC 由电子和掌握硬件组成,机器掌握单元可以读出和执行指
43、令程序,可以自动转变加工工具和其他加工 设备； 5执行单元是数控系统的第三基础部分,执行原件是有效执行工作的原件,最常见的数控例子其中的一个加工操作,加工设备由工作台和主轴组成,就像用电动机来驱动一样；加工设备由掌握单元来驱动掌握系统的类型；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 掌握系统的类型 6数控有 2 种基本类型,点对点式和轮廓式掌握,点对点式掌握也称定位掌握,每个轴都是通过丝杠单独驱动,依据加工类型 不同,加工速度也不一样；机器开头以最大速度运行来削减非加工时间,但当他到达数据定义的位置时,机器开头减速；因此在
44、一 个操作中,如钻或冲孔操作先定位在加工；在钻或冲孔之后,快速收起工具移动到另一个位置重复此操作；从一个位置移到另一个 位置是特别重要的,要遵循一个原就,从效率上考虑只要时间最短即可；点对点系统主要用于钻,冲孔,直铣操作中； 7轮廓式也就是连续路径式系统,定位和切削同时按不同速度来掌握,由于刀具在指定路线运动同时切削,因此速度和运动的 同步掌握是特别重要的；轮廓式系统常用于车床铣床磨床焊接设备和加工中心； 8沿着路径的运动或以增量差补是几个基本方式的一个,在全部的差补中,要掌握刀具的回转中心定位,补偿可以以不同直径 及刀具磨损,在数控程序中进行改写； 9有一些已形成差补方案来处理数控系统中连续
45、路径和加工系统产生的问题包括：1.线性差补； 2.圆弧差补； 3.螺旋线差补； 4.抛物线差补； 5.立体差补 10每一种差补程序都答应程序源产生加工指令,适用于相对少的输入参数的直线或曲线路径；储存在数控单元中的模块预算指 引工具沿运算出的路径运动； 11线性差补是最基本的差补方法,用于连续路径的数控系统中；两轴和三轴线性差补路线在实际中有时会辨论出的,但在概念上他们是一样的, 程序源要明确指定直线的起点和缺点及沿直线的进给率；度；差补需运算两轴或三轴的进给速率以到达设定的进给速 12线性差补用来差补圆是不合适的由于程序源需要明确指定线段部分线段数量和各自的终点来大约模拟圆弧；圆弧差补法 已
46、形成他答应程序编程的路径,使用圆弧只要给定以下参数,圆弧终点坐标,圆心坐标,半径和刀具沿圆弧路径的走刀方向；圆弧 差补也是由很多小的直线段来实现的,但这些小线段的参数由差补模块来运算出来的,而不是程序员设定的；切削是沿着每一小线 段一个一个的进行以产生光滑曲线路径；圆弧差补的局限性是圆弧路径所在平面是由数控系统中两轴所打算的平面； 13螺旋线差补结合了环形差补两轴在第三轴上做线性运动这样来定义空间三维螺旋路径； 14抛物线差补和立方差补法通过高次高程来实现自由曲线；这通常需要有强的运算才能,正因如此,他不如直线差补和环形差 补常见；他们主要用于汽车工业中具有自由风格的车身面,而这是线性差补和圆弧