机械工程材料 第十章 机械零件选材及工艺路线分析课件.ppt

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1、第十章机械零件选材及工艺路线分析第一节选材的一般原则第二节热处理技术条件的标注第三节冷加工方面减小变形、防止开裂的措施第四节热处理与切削加工性的关系第五节典型零件选材及工艺分析第一节选材的一般原则一、力学性能原则在设计零件并进行选材时，应根据零件的工作条件、失效形式，确定零件的力学性能要求。而且同时还应考虑到短时过载、润滑不良、材料内部缺陷等因素的影响。二、工艺性能原则材料的工艺性能：铸、锻、焊、机加工和热处理。三、经济性原则在满足使用性能的前提下，选用零件材料时还应注意降低零件的总成本。零件的

2、总成本包括材料本身的价格和与生产有关的其它一切费用。第二节热处理技术条件的标注热处理零件一般在图纸上都以硬度作为热处理技术条件。在标注硬度范围时，其波动范围为HRC在5个单位左右，HB在20～40个单位左右。对于渗碳的零件则还应标注渗碳深度。某些要求性能较高的零件则还需标注其它力学性能指标。在标注硬度的同时要写出相应的热处理工艺名称，如调质、淬火回火、高频淬火等。采用不同热处理方法时，图纸上的标注方法不同。第三节冷加工方面减小变形、防止开裂的措施一、改进淬火零件结构形状的设计1、避免尖角和棱角2

3、、避免厚薄悬殊3、采用封闭、对称结构4、采用组合结构二、合理安排工艺路线45钢齿轮三、修改技术条件四、按变形规律调整加工尺寸五、预留加工余量六、更换材料滚轮七、提高表面质量大型剪刀板第四节热处理与切削加工性的关系材料的切削加工性的好坏，经常用材料被切削的难易程度、材料被切削后的表面光洁度以及刀具寿命等几方面情况来衡量。在切削加工时，为了不致发生“粘刀”现象和使刀具严重磨损，通过金相组织控制钢的硬度范围是必要的。为了使钢具有良好的切削加工性，一般希望硬度控制在HB170~230。调质状态的中碳

4、钢为了改善表面光洁度可将硬度提高到≥HB250，但将使普通刀具受到严重磨损。第五节典型零件选材及工艺分析一、齿轮类零件（一）机床齿轮工作条件:转速中等，工作平稳，载荷不大，无强烈冲击性能指标:心部HBS220~250，齿面硬度≥HRC50选材:45、40Cr工艺路线:下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轮齿高频淬火及低温回火→精磨最终组织:心部：回火S齿面：回火M注：冲击小低速齿轮可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等（二）汽车、拖拉机变速箱齿轮工作条件:载荷较大，高

5、速运转，受冲击频繁，磨损严重性能指标:耐磨性、疲劳强度、心部强度、冲击韧性等均要求比机床齿轮高。(σb>1000MPa，aK≥50J，齿面硬度≥HRC58，齿心部硬度HRC30～45)选材:20CrMnTi工艺路线:下料→锻造→正火→机加工→渗C、淬火＋低温回火→喷丸→磨削最终组织:心部：回火M+F齿面：回火M+碳化物+A′（一）机床主轴1、工作条件与性能要求:受交变弯曲和扭转复合应力，载荷和转速不高，冲击不大，局部（轴颈、花键等处）承受磨擦和磨损。强度、塑韧性，疲劳强度，轴颈耐磨性。2、选材与

6、工艺：普通车床（轻载）主轴——45钢调质或正火+轴颈高频表面淬火。铣床（中载）主轴——40Cr等调质+轴颈高频表面淬火。组合机床（重载）主轴——20CrMnTi渗C+淬火+回火处理。精密镗床（高精度）主轴——38CrMoAl调质+N化+时效。C620车床主轴二、轴类零件例1：C616–416车床主轴工作条件:1.该轴在滚动轴承中运转。2.承受中等负荷，承受一定的冲击。3.转速中等。技术要求:1.整体调质后硬度应为HBW200～230，金相组织为回火索氏体。2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～

7、50，表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体。3.花键部分硬度HRC48～50，金相组织同上。选材——45钢加工工艺路线:下料锻造正火粗加工调质半精加工钻中心孔精车加工铣键槽局部淬火(锥孔及外锥体)粗磨滚铣花键花键淬火精磨例2:YJ–130汽车半轴工作条件:1.该轴在上坡或启动时承受较大扭矩。2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。3.承受反复弯曲疲劳应力。技术要求:1.杆部硬度HRC37～44，盘部外圆硬度HRC24～34，金相组织为回火索氏体或回火屈氏体。2.弯曲度:杆中部<

8、1.8mm，盘部跳动<2.0mm。选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。加工工艺路线:下料锻造正火粗加工调质半精加工精车加工盘部钻孔磨花键例3：内燃机曲轴性能要求——高的强度，一定韧性，弯曲、扭转疲劳强度和刚度，轴颈耐磨性。选材——调质钢（韧性高）、球墨铸铁。举例——110型农用柴油机曲轴性能指标——σb>650MPa，aK≥12J，整体硬度240～260HBW，轴颈表面硬度≥625HV(HRC55)选材——QT600-3热处理工艺：880~920℃正火+500～600℃回火+轴颈高频