机械制造实习专题2.pptx

东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习二、机械制造是国民经济（工业）的二、机械制造是国民经济（工业）的基础基础1.1.商品商品生产生产的一种主要的一种主要形式形式。2.2.各工业领域所需设备的主要来源。各工业领域所需设备的主要来源。如如发电设备发电设备与能源与能源 发动机发动机与飞行器与飞行器 冶金设施冶金设施与金属与金属 化工设施化工设施与化工与化工东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习三、机械制造的生产方式三、机械制造的生产方式 机械制造业发展至今机械制造业发展至今,按其生产方式的按其生产方式的变化可划分为变化可划分为:1.1.劳动密集型生产方式劳动密集型生产方式。手工制作及早期。手工制作及早期的工业生产均属于这种方式。的工业生产均属于这种方式。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 2.2.设备密集型生产方式设备密集型生产方式。这是一种随着。这是一种随着运输机械、施工机械和机床等大规模工运输机械、施工机械和机床等大规模工业化生产的出现而产生的生产方式。汽业化生产的出现而产生的生产方式。汽车等大批量生产属于这种生产方式。车等大批量生产属于这种生产方式。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 3.3.信息密集型生产方式信息密集型生产方式。数控机床、。数控机床、加工加工中心中心等新型机电一体化加工设备实现了人与机等新型机电一体化加工设备实现了人与机器设备之间的信息交流器设备之间的信息交流,机器设备可通过获得机器设备可通过获得的信息的信息,快速、准确地实现加工。快速、准确地实现加工。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 4.4.知识密集型生产方式知识密集型生产方式。是制造理念的飞跃。是制造理念的飞跃,把单向的产品制造链组成为有机的制造系统把单向的产品制造链组成为有机的制造系统,柔性制造系统柔性制造系统(FMS)(FMS)、计算机集成制造系统、计算机集成制造系统(CIMS)(CIMS)是这种生产方式的典型代表。是这种生产方式的典型代表。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习5.5.智能密集型生产方式智能密集型生产方式。全新的生产方式。它试。全新的生产方式。它试图使用制造系统本身具有的人工智能图使用制造系统本身具有的人工智能,并引入并引入了新的制造哲理和组织形式。使人们梦寐以求了新的制造哲理和组织形式。使人们梦寐以求的的“无图纸加工无图纸加工”、“无人化加工无人化加工”、“无害无害化加工化加工”成为可能成为可能。未来工厂中的未来工厂中的操作工人将会操作工人将会由堆垛机器人由堆垛机器人来代替，实现来代替，实现工厂无人化工厂无人化 东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习四、机械制造的一般过程四、机械制造的一般过程零零件件精精加加工工最终最终热处理热处理预备预备热处理热处理切削切削加工加工成成形形加加工工设设计计选选材材装装配配机机器器维修维修市场市场东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习CAD系统的硬件基本组成系统的硬件基本组成传统设计：概念设计、详细设计、手工绘图等传统设计：概念设计、详细设计、手工绘图等现代设计：计算机辅助设计现代设计：计算机辅助设计CAD等等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习智能智能CAD系统系统开放式、标准化、集成化和智能化开放式、标准化、集成化和智能化 东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习CAD系统系统的三层结构的三层结构东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习成形加工-获得零件初步外形的毛坯。获得零件初步外形的毛坯。基本工艺有：基本工艺有：（1 1）铸造成形，如）铸造成形，如曲轴、箱体、床身等床身等 （2 2）压力加工成形（锻造、冲压等）压力加工成形（锻造、冲压等），锻造如，锻造如齿轮、轴等，冲压如等，冲压如车身、仪器壳体等等 （3 3）焊接成形，）焊接成形，船体、桥梁等桥梁等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习热处理热处理预备热处理：预备热处理：赋予赋予毛坯良好的加工毛坯良好的加工性能，如锻件、性能，如锻件、铸件的退火铸件的退火最终热处理：最终热处理：赋予赋予半成品良好的使半成品良好的使用性能，如经粗用性能，如经粗加工后半成品要加工后半成品要进行淬火和回火进行淬火和回火东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习切削加工切削加工-获得设计所要求的精度，基本获得设计所要求的精度，基本工艺：车削、工艺：车削、铣削铣削、刨削、磨削、钳工等、刨削、磨削、钳工等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 装配装配-把各零件和部件组装成最终产品。把各零件和部件组装成最终产品。随着对产品功能和可靠性随着对产品功能和可靠性 的要求越来越高，装的要求越来越高，装配已成为生产中最重要的一环。配已成为生产中最重要的一环。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习五、机械制造技术新进展五、机械制造技术新进展 .在制造业自动化在制造业自动化发展方面发展方面 （1 1）机械制造技术）机械制造技术已经达到相当水平已经达到相当水平,实现了机械制造系实现了机械制造系统自动化统自动化。产品生。产品生产普遍采用产普遍采用CAD/CAE/CAM/CAPP/CAD/CAE/CAM/CAPP/PDM/ERPPDM/ERP。自动化灌制线自动化灌制线东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（2 2）在加工技术方面也已实现了底层的自）在加工技术方面也已实现了底层的自动化动化。包括广泛地采用加工中心包括广泛地采用加工中心(或数或数控技术控技术)、自动引导小车、自动引导小车(AGV)(AGV)等。等。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 （3 3）计算机集成制造系统）计算机集成制造系统它是在自动化技术、信息技术和制造技它是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上术的基础上,通过计算机及软件通过计算机及软件,将制造厂全将制造厂全部生产活动有关的各种分散的自动化系统部生产活动有关的各种分散的自动化系统有机有机地集成地集成起来起来,并适合于多品种、中小批量生产并适合于多品种、中小批量生产的总体高效率、高柔性的制造系统。的总体高效率、高柔性的制造系统。北京第一机床厂通过实北京第一机床厂通过实施施C1MS工程，主导产品工程，主导产品变形设计周期缩短变形设计周期缩短12，库存占用资金减少，库存占用资金减少10，生产计划编制效率生产计划编制效率提高提高40一一60倍。倍。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（4 4）智能制造系统）智能制造系统是指将专家系统、模糊推理、人工神经是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络等网络等人工智能技术人工智能技术应用到制造系统中应用到制造系统中,以解以解决复杂的决策问题决复杂的决策问题,提高制造系统的水平和实提高制造系统的水平和实用性。用性。高精度和快高精度和快速速3D机器人机器人视觉系统显视觉系统显示天窗的组示天窗的组装并进行完装并进行完整的质量检整的质量检查查东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（5 5）并行工程）并行工程 对产品设计和相关过程进行集成，开展对产品设计和相关过程进行集成，开展并并行设计行设计的一种系统化方法。并行工程是在产品的一种系统化方法。并行工程是在产品设计阶段侧重于设计阶段侧重于同时考虑产品全生命周期同时考虑产品全生命周期中的中的各种主要性能指标，避免在产品研制后期出现各种主要性能指标，避免在产品研制后期出现不必要的返工与重复性工作。不必要的返工与重复性工作。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（6）敏捷制造）敏捷制造 敏敏捷捷制制造造是是采采用用标标准准化化和和专专业业化化的的计计算算机机网网络络和和信信息息集集成成基基础础结结构构,以以分分布布式式结结构构连连接接各各类类企企业业,构构成成虚虚拟拟制制造造环环境境,以以竞竞争争合合作作为为原原则则,在在虚虚拟拟制制造造环环境境内内动动态态选选择择合合作作伙伙伴伴,并并通通过过组组成成虚虚拟拟企企业业来来适适应应持持续续多多变变、无无法法预预料料的的市市场场变变化化，使使各各合合作作伙伙伴伴既既保保证证各各自自的的利利益益,又又能能获获得得共共同同利利益益的的一一种种全全新新的的生生产产组组织织模模式式和和制制造造模模式式,目目前前敏敏捷捷制制造仍在发展研究中。造仍在发展研究中。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 2.2.机械制造技术的发展趋势机械制造技术的发展趋势 现代机械制造技术的发展主要表现在两现代机械制造技术的发展主要表现在两个方向上个方向上:（1 1）精密工程技术）精密工程技术以超精密加工的前沿部分、微细加工、以超精密加工的前沿部分、微细加工、纳米技术为代表纳米技术为代表,将进入微型机械电子技将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代。术和微型机器人的时代。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 超精密加工的加工精度：在超精密加工的加工精度：在2000 2000 年已年已达到达到 nm nm；ATPATP酶（分酶（分子马达）子马达）东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 在在21 21 世纪初开发的分子束生长技术、世纪初开发的分子束生长技术、离子注入技术和材料合成、扫描隧道工离子注入技术和材料合成、扫描隧道工程程(STE)(STE)可使加工精度达到可使加工精度达到nm；美国康纳尔大美国康纳尔大学研制成的学研制成的 纳米直升机纳米直升机 示意图示意图东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 现在精密工程正向其终极目标现在精密工程正向其终极目标-原原子级精度子级精度的加工逼近的加工逼近,也就是说也就是说,可以可以做到移动做到移动原子级别的加工的加工。用扫描隧道显微用扫描隧道显微镜的针尖在铜表镜的针尖在铜表面上搬运和操纵面上搬运和操纵4848个原子，使它个原子，使它们排成圆形。们排成圆形。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（2 2）机械制造的高度自动化）机械制造的高度自动化 以以CIMSCIMS和敏捷制造等的进一步发展为代和敏捷制造等的进一步发展为代表。加工设备正向着表。加工设备正向着高精、高速、多能、复高精、高速、多能、复合、控制智能化、安全环保合、控制智能化、安全环保等方向发展。等方向发展。在结构布局上也已突破了传统机床原有在结构布局上也已突破了传统机床原有的格式。日本的格式。日本Mazak Mazak 公司在产品综合样本中公司在产品综合样本中展示出一种未来机床展示出一种未来机床,该机床在外形上犹如该机床在外形上犹如太空飞行器太空飞行器,加工过程中噪音、油污、粉尘加工过程中噪音、油污、粉尘等将不再给环境带来危害。等将不再给环境带来危害。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 3.3.二十一世纪机械制二十一世纪机械制造业的三个发展方向造业的三个发展方向 （1 1）制造的全球化）制造的全球化 可以说是可以说是21 21 世纪机械世纪机械制造业自动化最重要的制造业自动化最重要的发展趋势。竞争激烈，发展趋势。竞争激烈，技术快速发展技术快速发展,企业既企业既竞争又合作，已成为全竞争又合作，已成为全球化制造业发展的动力。球化制造业发展的动力。技术基础是技术基础是网络化、网络化、集成化和标准化集成化和标准化东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（2 2）虚拟化）虚拟化 虚拟化是指设计过程中的虚拟化是指设计过程中的拟实技术拟实技术和制造和制造过程中的过程中的虚拟技术虚拟技术。产品设计中的产品设计中的拟实技术拟实技术指面向产品的结构指面向产品的结构和性能分析技术和性能分析技术,以优化产品本身以优化产品本身性能和成本性能和成本为目标。为目标。制造过程中的制造过程中的虚拟技术虚拟技术指面向产品生产过指面向产品生产过程的模拟和检验程的模拟和检验,检验产品的可加工性、加工检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性方法和工艺的合理性,以优化产品的以优化产品的制造工艺、制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本保证产品质量、生产周期和最低成本为目标。为目标。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习虚拟化的虚拟化的核心核心是计算机仿真。是计算机仿真。虚拟化软件虚拟化软件有有可能形成可能形成21 21 世纪最大的软件产业。世纪最大的软件产业。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 （3 3）绿色化）绿色化 绿色制造则通绿色制造则通过过绿色生产过程绿色生产过程(绿绿色设计、绿色材料、色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理绿色包装、绿色管理)生产出生产出绿色产品绿色产品,产品使用完以后再通产品使用完以后再通过过绿色处理绿色处理后加以回后加以回收利用。收利用。蓝宝石显卡环保产品生产线蓝宝石显卡环保产品生产线东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习绿色制造技术有以下几个方面绿色制造技术有以下几个方面 ：（1 1）精密成形技术）精密成形技术精密成形技术包括精密成形技术包括:精密铸造精密铸造 (湿湿膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、膜精密成形铸造、刚型精密成形铸造、高精度造芯高精度造芯)、精密锻压、精密锻压(冷湿精密成形、冷湿精密成形、精密冲裁精密冲裁)、精密热塑性成形、精密焊、精密热塑性成形、精密焊接与切割等。接与切割等。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（2 2）无切削液加工）无切削液加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工无切削液加工的主要应用领域是机械加工行业行业,无切削液加工简化了工艺、减少了成本无切削液加工简化了工艺、减少了成本并消除了冷却液带来的一系列问题并消除了冷却液带来的一系列问题,如废液排如废液排放和回收等等。放和回收等等。（3 3）快速成形技术快速成形技术快速原型零件制造技术快速原型零件制造技术 (RPM),(RPM),其设计其设计突破了传统加工技术所采用的材料突破了传统加工技术所采用的材料去除去除的原则的原则,而采用而采用添加、累积添加、累积的原理。其代表性技术有的原理。其代表性技术有分层实体制造分层实体制造(LOM),(LOM),熔化沉积制造熔化沉积制造 (FDM)(FDM)等等。等等。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习机械制造实习机械制造实习（1）教学目的）教学目的 获得有关机械制造及其技术的基础知识和获得有关机械制造及其技术的基础知识和一定的工程实践能力，并在工程意识、创新精一定的工程实践能力，并在工程意识、创新精神、社会意识以及劳动观念方面得到培养和锻神、社会意识以及劳动观念方面得到培养和锻炼。炼。（2）学习方法）学习方法 多练精练，熟练基本技能多练精练，熟练基本技能 注意多学科综合，提高综合能力注意多学科综合，提高综合能力 自主研学，积极参加各项创新活动自主研学，积极参加各项创新活动东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习第二讲第二讲 工程材料性能工程材料性能一、力学性能：强度、塑性、韧性、硬度一、力学性能：强度、塑性、韧性、硬度等等二、物理性能：导电性、磁性、光学性能二、物理性能：导电性、磁性、光学性能等等三、化学性能：抗氧化性、耐腐蚀等三、化学性能：抗氧化性、耐腐蚀等四、工艺性能：铸造、锻造（冲压）、焊四、工艺性能：铸造、锻造（冲压）、焊接、热处理、切削加工等接、热处理、切削加工等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 一、力学性能一、力学性能 1.强度强度强强度度是是指指在在外外力力作作用用下下材材料料抵抵抗抗变变形形和和断断裂裂的能力。的能力。屈屈服服点点是是表表示示材材料料抵抵抗抗微微量量塑塑性性变变形形的的能能力力。用用s s表表示示，单单位位为为 MPa MPa。零零（构构）件件在在工工程程中中一一般般不不允允许许发发生生塑塑性性变变形形，所所以以s s是是设设计计时时的的主要参数。主要参数。强强度度极极限限是是表表示示材材料料抵抵抗抗最最大大均均匀匀变变形形的的应应力力，用用b b表表示示，单单位位为为 MPa MPa。b b是是设设计计选选材材的主要参数之一。的主要参数之一。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习2.塑性塑性材料在外力的作用下材料在外力的作用下,产生塑性变形而不断裂的性产生塑性变形而不断裂的性能称为塑性。其大小用伸长率能称为塑性。其大小用伸长率和断面收缩率和断面收缩率来表示。来表示。、愈愈大大，表表示示材材料料的的塑塑性性愈愈好好。塑塑性性是是压压力力加加工工成成形形的的重重要要参参数数，另另一一方方面面，材材料料具具有有一一定定塑塑性性可可以以提高零件使用的可靠性。提高零件使用的可靠性。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习3.硬度硬度布氏硬度原理布氏硬度原理洛氏硬度原理洛氏硬度原理维氏硬度原理维氏硬度原理硬硬度度是是在在外外力力作作用用下下材材料料抵抵抗抗局局部部塑塑性性变变形形的的能能力力。常常用用的的硬硬度度有有布布氏氏硬硬度度、洛洛氏氏硬硬度度和和维维氏硬度。氏硬度。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习硬度指标硬度指标符号符号压头类型压头类型单位单位应用特点应用特点HB淬火钢球、淬火钢球、粉末冶金球粉末冶金球MPa测量结果准确、但压痕大，不适合测量结果准确、但压痕大，不适合成品检验成品检验HR淬火钢球、淬火钢球、金刚石圆锥金刚石圆锥无量纲无量纲测量操作简便，压痕小，适合成品测量操作简便，压痕小，适合成品或零件的硬度测量，还可检测薄工或零件的硬度测量，还可检测薄工件或表面较薄硬化层的硬度件或表面较薄硬化层的硬度HV金刚石圆锥金刚石圆锥MPa载载荷荷小小，压压痕痕浅浅，适适用用于于测测定定零零件件表表面面的的薄薄硬硬化化层层、镀镀层层及及薄薄片片材材料料的硬度。的硬度。由由于于硬硬度度测测试试设设备备简简单单，操操作作方方便便、迅迅速速，又又不不必必破破坏坏工工件件，而而且且硬硬度度与与切切削削加加工工性性能能紧紧密密相相关关，又又与与抗抗拉拉强强度度之之间间存存在在一一定定的的对对应应关关系系，所所以以零零件件图图上上的的技技术术要要求求往往往往只标硬度值。只标硬度值。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习4.冲击韧度冲击韧度J/cm2Ak=G(H-h)J；冲冲击击韧韧度度用用在在冲冲击击力力作作用用下下材材料料破破坏坏时时单单位位面面积积所所吸吸收收的能量来表示。的能量来表示。多多数数材材料料的的冲冲击击功功随随温温度度下下降降而而减减小小。抵抵抗抗次次数数很很少少的的大大能能量量冲冲击击载载荷荷作作用用，其其冲冲击击抗抗力力主主要要决决定定于于k k 值值。而而冲冲击击能能量量不不大大时时，材材料料承承受受多多次次冲冲击击的的能能力力，主主要要取取决决于于强度。强度。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 二、物理性能二、物理性能1.电性能电性能（1）导电性能）导电性能（2）介电性能）介电性能(材料在电场中的极化；介电常材料在电场中的极化；介电常数和介电强度；压电现象和电致伸缩现象；电铁数和介电强度；压电现象和电致伸缩现象；电铁效应）效应）2.磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁磁性能（磁导率、磁化强度；抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构）性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性；磁畴结构）3.光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光光学性能（连续光谱和特征谱线、材料与光子的交互作用）子的交互作用）4.热性能（热容、热膨胀系数、热导率）热性能（热容、热膨胀系数、热导率）东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习三、化学性能三、化学性能1.抗氧化性：抗氧化性：金属的抗氧化性，指在高温下迅速氧金属的抗氧化性，指在高温下迅速氧化后形成一层致密的氧化膜，覆盖在金属表面，使化后形成一层致密的氧化膜，覆盖在金属表面，使钢不再继续氧化。钢不再继续氧化。2.抗腐蚀性：抗腐蚀性：抗腐蚀性是指材料抵抗因环境而造抗腐蚀性是指材料抵抗因环境而造成的成的化学化学或电化学反应所引起的损坏的能力。大部或电化学反应所引起的损坏的能力。大部分金属的腐蚀都属于电化学腐蚀。分金属的腐蚀都属于电化学腐蚀。3.防腐的措施：防腐的措施：1）提高电极电位。）提高电极电位。2）尽量使钢在室）尽量使钢在室温下呈单相组织。温下呈单相组织。3）形成氧化膜）形成氧化膜（又称钝化膜）。（又称钝化膜）。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习第三讲第三讲 常用工程材料常用工程材料金属材料：黑色金属（钢和铸铁等）、有金属材料：黑色金属（钢和铸铁等）、有色金属（铝、铜、钛等及合金）等色金属（铝、铜、钛等及合金）等有机高分子材料：塑料、橡胶等有机高分子材料：塑料、橡胶等陶瓷材料：传统和现代陶瓷材料陶瓷材料：传统和现代陶瓷材料复合材料：塑料基、复合材料：塑料基、金属基、陶瓷基等金属基、陶瓷基等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习一、钢和铸铁（铁碳合金）一、钢和铸铁（铁碳合金）1.1.钢和铸铁的相结构与性能钢和铸铁的相结构与性能2.Fe-Fe2.Fe-Fe3 3C C相图相图3.3.含碳量对钢和铸铁组织和性能含碳量对钢和铸铁组织和性能的影响的影响4.4.钢和铸铁钢和铸铁东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习1.1.钢和铸铁的相结构与性能钢和铸铁的相结构与性能钢和铸铁的结构由铁素体、奥氏体、渗碳体等钢和铸铁的结构由铁素体、奥氏体、渗碳体等组成。组成。铁素体铁素体:碳在碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体，常用符中的间隙固溶体，常用符号号F F或或表示。铁素体的强度差，硬度低，塑性好。表示。铁素体的强度差，硬度低，塑性好。奥氏体奥氏体:碳在碳在-Fe-Fe中的间隙固溶体，常用符中的间隙固溶体，常用符号号A A或或 表示。奥氏体也是一种硬度较低而塑性表示。奥氏体也是一种硬度较低而塑性较高的固溶体。常作为各类钢的加工状态。较高的固溶体。常作为各类钢的加工状态。渗碳体渗碳体:碳与铁的化合物（碳与铁的化合物（FeFe3 3G G），含碳为），含碳为6.69%6.69%。渗碳体的硬度高，约为。渗碳体的硬度高，约为800HB800HB，极脆，塑，极脆，塑性几乎等于零。性几乎等于零。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习2.2.钢和铸铁的钢和铸铁的Fe-FeFe-Fe3 3C C亚稳相图亚稳相图LL+AL+Fe3CAA+Fe3CA+FFF+Fe3C（1 1）在铸造）在铸造工艺制订上工艺制订上的应用的应用（2 2）在塑性）在塑性加工工艺制加工工艺制订上的应用订上的应用（3 3）在热处）在热处理工艺制订理工艺制订上的应用上的应用东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习HB3.含碳量对钢组织和性能的影响含碳量对钢组织和性能的影响 随随着着含含碳碳量量的的增增加加，钢钢的的硬硬度度、强强度度呈呈直直线线上上升升，而而塑塑性性则则相相应应降降低。低。当当含含碳碳量量超超过过1.0%1.0%时时，钢钢变变得得硬硬而而脆脆，且且强度下降。强度下降。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习4.4.钢和铸铁钢和铸铁(1)(1)钢中常存杂质钢中常存杂质常存杂质常存杂质 对钢的影响对钢的影响 Mn是有利元素。产生固溶强化；与硫化合成是有利元素。产生固溶强化；与硫化合成MnS，减轻热脆现象。，减轻热脆现象。Si是有利元素。能产生固溶强化。是有利元素。能产生固溶强化。S有害元素。产生热脆有害元素。产生热脆.P有害元素。产生冷脆现象。有害元素。产生冷脆现象。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习(2)(2)钢的分类与编号钢的分类与编号钢的分类钢的分类碳碳低碳钢低碳钢(WC0.25%)素素中碳钢中碳钢(WC=0.3%0.6%)按按钢钢高碳钢高碳钢(WC0.6%)化化锰钢锰钢学学铬钢铬钢成成按合金元素种类分按合金元素种类分硼钢硼钢分分合合铬镍钢铬镍钢分分金金硅锰钢硅锰钢钢钢低合金钢低合金钢(5%)按合金元素含量分按合金元素含量分中合金钢中合金钢(5%10%)高合金钢高合金钢(10%)东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习按冶金质量分按冶金质量分普通钢普通钢(W(WS S 0.05%0.05%、W WP P 0.045%0.045%优质钢（优质钢（W WS S 0.030%0.030%、W WP P 0.035%)0.035%)高级优质钢（高级优质钢（W WS S 0.020%0.020%、W WP P 0.030%)0.030%)特级优质钢（特级优质钢（W WS S 0.015%0.015%、W WP P 0.025%)0.025%)东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习按用途分按用途分建筑工程用钢建筑工程用钢工程用钢工程用钢桥梁工程用钢桥梁工程用钢船舶工程用钢船舶工程用钢结构钢结构钢车辆工程用钢车辆工程用钢调质钢调质钢机器用钢机器用钢渗碳钢渗碳钢弹簧钢弹簧钢轴承钢轴承钢刃具钢刃具钢工具钢工具钢模具钢模具钢量具钢量具钢不锈钢不锈钢特殊钢特殊钢奶热钢奶热钢耐磨钢耐磨钢东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习(3)(3)钢的编号方法钢的编号方法 碳碳钢的编号方法钢的编号方法 分类分类 编号方法编号方法 说明说明 举举例例Q235AF碳素结构钢碳素结构钢Q-字母。字母字母。字母数字数字表示表示S优质碳素结构钢优质碳素结构钢，或，或Mn数字数字表示含碳量的万分表示含碳量的万分之几，之几，Mn表示含表示含Mn量较高量较高45，40Mn碳素工具钢碳素工具钢T，或，或TA数字表示含碳量的千分之几数字表示含碳量的千分之几A表示高级优质表示高级优质T8，T10A东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习合金钢的编号方法合金钢的编号方法 分类分类 编号方法编号方法 举例举例 低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢Q-字母字母表示表示S，字母表示质量等级字母表示质量等级 Q345-A合金结构钢合金结构钢+化学符号化学符号+前面的前面的表示含碳量表示含碳量的万分之几，后面的的万分之几，后面的表示合金元素的百分之表示合金元素的百分之几。滚动轴承钢以几。滚动轴承钢以G开头，含铬量用千分数表开头，含铬量用千分数表示。示。60Si2MnGCr15合金工具钢合金工具钢前面前面表示含碳量的千分之几，表示含碳量的千分之几，10%不标，（高速钢例外）不标，（高速钢例外）5CrMnMoCrWMnW18Cr4V特殊性能钢特殊性能钢前面前面表示碳含量的千分之几，当含碳量表示碳含量的千分之几，当含碳量003%或或008%时，钢号前冠以时，钢号前冠以00或或0表表示。示。2Cr130Cr18Ni9Ti东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习钢种钢种含碳量含碳量/%/%性能、特点、应用性能、特点、应用 低碳钢低碳钢0.250.25塑性好、强度低、适用于以塑性为塑性好、强度低、适用于以塑性为主的各种冷主的各种冷冲压件冲压件、焊接件焊接件、渗碳、渗碳件件中碳钢中碳钢0.25-0.60.25-0.6综合力学性能好，适合于轴类，综合力学性能好，适合于轴类，齿齿轮类轮类、连杆等零件、连杆等零件高碳钢高碳钢0.60.6硬度高、塑性差，适用与高硬度、硬度高、塑性差，适用与高硬度、高耐磨性的各种高耐磨性的各种工具工具（4 4）钢应用）钢应用东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 合金钢的应用合金钢的应用 分类分类 用途用途低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢船舶、管道、重要、大型工程船舶、管道、重要、大型工程构件构件金结构钢金结构钢综合力学性能好，适合于重要、大型的轴类、综合力学性能好，适合于重要、大型的轴类、齿齿轮类轮类、连杆连杆等零件等零件合金工具钢合金工具钢重要、大型重要、大型工模具工模具特殊性能钢特殊性能钢（不锈钢等）（不锈钢等）化工、食品、能源、医疗等工业的化工、食品、能源、医疗等工业的各种各种零件零件东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习（5 5）常用铸铁）常用铸铁 铸铁的成分及性能特点铸铁的成分及性能特点 分类分类 化学成分化学成分/%C Si Mn S P灰铸铁灰铸铁2.44.51.03.00.251.00.020.200.050.5蠕墨铸铁蠕墨铸铁3.53.92.22.80.40.80.10.1可锻铸铁可锻铸铁2.42.80.41.40.50.70.20.1球墨铸铁球墨铸铁3.63.92.02.80.60.8 0.070.1力学性能低、耐磨性及消振性好、力学性能低、耐磨性及消振性好、工艺性能好工艺性能好东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习灰口铸铁的分类和应用灰口铸铁的分类和应用 分分 类类 石墨石墨 形态形态 应用应用铸铁牌号铸铁牌号灰铸铁灰铸铁片状片状机座、齿轮箱、机座、齿轮箱、床身床身等等 HT蠕墨铸铁蠕墨铸铁蠕虫状蠕虫状重型机床重型机床、齿轮、凸轮、齿轮、凸轮等等RuT可锻铸铁可锻铸铁团絮状团絮状前后轮壳、凸轮轴、制前后轮壳、凸轮轴、制动器等动器等KTH（Z）球墨铸铁球墨铸铁球状球状曲轴曲轴、齿轮、活塞环等齿轮、活塞环等 QT东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习二、铝及其合金二、铝及其合金（1 1）纯铝）纯铝 密度小；塑性好，密度小；塑性好，强度低；导电、导热性强度低；导电、导热性好。好。（2 2）铝合金的分）铝合金的分类类 形变铝合金形变铝合金 铸造铝合金铸造铝合金 东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习常见形变铝合金的牌号及用途常见形变铝合金的牌号及用途类别类别牌号牌号 b 用途用途防锈防锈铝合金铝合金3A05280 20 焊接油箱、油管、铆钉等焊接油箱、油管、铆钉等3A21130 20 同上同上硬铝硬铝合金合金2A01300 24 工作温度工作温度100的铆钉的铆钉2A12470 17 工作温度工作温度150的航空模锻件的航空模锻件超硬超硬铝合金铝合金7A04600 12 飞机大梁、珩架等飞机大梁、珩架等7A06680 7飞机大梁、珩架、起落架等飞机大梁、珩架、起落架等锻铝锻铝合金合金2A05420 13 形状复杂、中等强度的锻件等形状复杂、中等强度的锻件等2A10480 19 重载荷的锻件重载荷的锻件铸铝铸铝合金合金ZA1Si12ZA1Si9Mg150 3220 2各类复杂壳体各类复杂壳体东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习三、铜及其合金三、铜及其合金1.1.纯铜纯铜 密度小；塑性好，强度低；导电、密度小；塑性好，强度低；导电、导热性好。导热性好。2.2.黄铜黄铜 Cu+ZnCu+Zn合金合金3.3.青铜青铜 锡青铜锡青铜 Cu+SnCu+Sn 其他青铜其他青铜东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习 含锡量对青铜性能的影响含锡量对青铜性能的影响含锌量与力学性能的关系含锌量与力学性能的关系东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习铜合金的牌号、性能及用途铜合金的牌号、性能及用途 类类别别 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途b HBS黄黄铜铜H706603150制造弹壳、冷凝器管等制造弹壳、冷凝器管等HPb59-165016140销子、螺钉等冲压件销子、螺钉等冲压件ZCuZn3829530590机械、热压轧制零件机械、热压轧制零件青青铜铜HPb59-165016140ZCuSn10Zn524012685阀阀泵壳泵壳齿轮齿轮蜗轮等蜗轮等QBe250035100重要弹簧等重要弹簧等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习四、轴承合金四、轴承合金性能要求：性能要求：一定的强度和疲劳抗力，以承受较高的交变载一定的强度和疲劳抗力，以承受较高的交变载荷；荷；足够的塑性和韧性，以抵抗冲击与振动并保证足够的塑性和韧性，以抵抗冲击与振动并保证与轴的良好配合；与轴的良好配合；较小的摩擦系数和良好的磨合能力，并能储油；较小的摩擦系数和良好的磨合能力，并能储油；良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以防良好的导热性、抗蚀性和低的膨胀系数，以防升温导致与轴的咬合。升温导致与轴的咬合。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习1.1.锡基轴承合金锡基轴承合金 合金组成、组织、性能合金组成、组织、性能2.2.铅基轴承合金铅基轴承合金 轴承合金的牌号、性能及用途轴承合金的牌号、性能及用途组织要求：组织要求：软的基体软的基体+均匀分布均匀分布的硬质点；的硬质点；硬的基体硬的基体+均匀分布均匀分布的软质点。的软质点。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习轴承合金的牌号性能及用途轴承合金的牌号性能及用途 类类 别别 牌号牌号 力学性能力学性能 用途用途b HBS 锡锡 基基ZCnSnSb11-696630汽轮机汽轮机内燃机轴承内燃机轴承ZChSnSb8-48010624大型机械轴承、轴套大型机械轴承、轴套 铅铅 基基ZCnPbSb16-16-2780230轻载荷的轴承轻载荷的轴承ZCnPbSb15-5-332车辆、拖拉机轴承车辆、拖拉机轴承 铜铜 基基ZCuPb3060425航空发动机轴承航空发动机轴承ZCuSn10P1250590高速高载柴油机轴承高速高载柴油机轴承东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习第四讲第四讲 毛坯成形与选择毛坯成形与选择一、铸造与铸件选择铸造与铸件选择二、塑性加工与锻件选择二、塑性加工与锻件选择三、焊接与焊接件选择三、焊接与焊接件选择东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习一、铸造与铸件选择一、铸造与铸件选择1.1.铸造工艺铸造工艺 （1 1）砂型铸造）砂型铸造 工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘工艺过程：包括混砂、造型和造芯、烘干、合箱、熔化与浇注、铸件的清理和干、合箱、熔化与浇注、铸件的清理和检验等工序。检验等工序。造型方法：手工造型、机器造型造型方法：手工造型、机器造型 机器造型方法：压实造型、震实造型、机器造型方法：压实造型、震实造型、震压实造型、微震压实造型、高压造型、震压实造型、微震压实造型、高压造型、射砂造型（射砂造型（看现场录象看现场录象）抛砂造型等。抛砂造型等。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习2.2.特种铸造（看现场录象）特种铸造（看现场录象）熔模铸造熔模铸造金属型铸造金属型铸造压力铸造压力铸造低压铸造低压铸造离心铸造离心铸造陶瓷型铸造陶瓷型铸造 连续铸造连续铸造实型铸造实型铸造东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习3.3.铸件选择的基本条件铸件选择的基本条件a.受力简单，载荷较小，如床身等。受力简单，载荷较小，如床身等。b.形状复杂，特别是内腔形状复杂，如箱形状复杂，特别是内腔形状复杂，如箱体、缸体等。体、缸体等。c.大批量生产。大批量生产。d.铸件用的材料有：以铸铁为主，其他有铸件用的材料有：以铸铁为主，其他有铸钢、有色金属及合金。铸钢、有色金属及合金。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习二、塑性加工与锻件选择二、塑性加工与锻件选择1.1.锻造锻造 a.a.自由锻自由锻 自由锻基本工序：镦粗、拔长、弯曲、冲自由锻基本工序：镦粗、拔长、弯曲、冲孔、切割、扭转、错移、压钳口、压钢锭棱边、孔、切割、扭转、错移、压钳口、压钢锭棱边、切肩等。切肩等。b.b.模锻（模锻（看现场录象看现场录象）生产率高、尺寸精度高、加工余量小、节生产率高、尺寸精度高、加工余量小、节约材料，减少切削、形状比自由锻的复杂、生约材料，减少切削、形状比自由锻的复杂、生产批量大。产批量大。常用方法：锤上模锻、常用方法：锤上模锻、压力机上模锻。压力机上模锻。东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习2.2.板料冲压（看现场录象）板料冲压（看现场录象）板料冲压是利用冲摸使板料产生分离或成板料冲压是利用冲摸使板料产生分离或成形的加工方法。也叫冷冲压。当形的加工方法。也叫冷冲压。当t t8-10mm8-10mm时，时，应采用热冲压。应采用热冲压。板料冲压的特点：可获得重量轻、强度高、板料冲压的特点：可获得重量轻、强度高、刚度好、材料消耗少、精度高、表面质量高的刚度好、材料消耗少、精度高、表面质量高的零件以及操作过程简单，便于实现机械化和自零件以及操作过程简单，便于实现机械化和自动化。动化。基本工序：基本工序：冲裁（冲孔和落料）、拉深冲裁（冲孔和落料）、拉深 、弯曲弯曲 、胀形、胀形 、翻边、翻边 冲压设备：剪床、冲床、模具等冲压设备：剪床、冲床、模具等东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习3.3.其他塑性加工方法（其他塑性加工方法（看现场录象看现场录象）a.挤压挤压b.轧制轧制c.拉拔拉拔d.超塑性成形超塑性成形e.旋压成形旋压成形f.摆动辗压成形摆动辗压成形g.粉末锻造、液态模锻粉末锻造、液态模锻h.高能率成形高能率成形东南大学机械制造实习东南大学机械制造实习4.4.塑性加工件选择的基本条件塑性加工件选