金属工艺学课件18

第十章机械零件材料及毛坯的选择与装配

学习目标

重点难点

主要内容

本章小结

思考与练习

学习目标

机械零件的主要失效形式及原因；

零件毛坯材料的种类、选择原则及质量检验。

熟悉装配精度、装配方法，了解装配生产的组织形式。

学习目标

掌握典型零件选材及工艺路线；

根据要求合理选择机械零件的材料、毛坯；

掌握毛坯的一般检验方法，对机器装配方法、生产规模和加工精度进行正确选择。

重点难点

零件材料的使用性能、工艺性能及经济1

性性结合的原则；

主要内容

第一节机械零件的失效和零件

选材的一般原则

第二节零件毛坯选择的一般原则第三节机械装配

第一节机械零件的失效和零件

材料选择的一般原则

一、失效的基本概念；

二、零件失效的主要形式；

二、零件失效的原因；

二、零件失效实例；

10.1.1失效的基本概念

产品在使用过程中是与原设计所规定的功能叫做失效。

零件失效的常见特征是：

零件完全破坏已不能正常工作；

零件已严重损伤继续工作不安全；

零件工作不能达到设计的功效。

10.1.2 零件失效的主要形式：

1.过量变形失效

零件在工作过程中因应力集中等原因造成变形量超过允许范围，导致设备无法正常工作的现象。其主要形式有两种：变形超限和蠕变。

2.断裂失效

零件在工作工作工程中完全断裂而导致整个机器或设备无法工作的现象。常见的断裂有：疲劳断裂、低温脆断、应力腐蚀断裂、蠕变断裂等。

3.表面损伤失效

零件表面损坏造成机器或设备无法正常工作或失去精度的现象。

常见的表面损伤失效有：表面疲劳、表面磨损、表面耐腐蚀等类型。

4、裂纹失效

零件内外微裂纹在外力作用下扩展，造成零件断裂的现象。

根据加工工艺的不同，可分为：铸造裂纹、锻造裂纹、焊接裂纹、热处理裂纹和机械加工裂纹等。

10.1.3 零件失效的原因

1. 结构设计不合理；

2. 材料选取不当；

3．加工工艺问题；

4.使用维护不正确。

。

10.1.4失效分析实例

1.失效分析的基本思路是：根据零件残骸（包括断口）的特征和残留的有关失效过程的信息，首先判断失效形式，进而推断失效的根本原因。

2.失效分析的过程

（1）概况；

（2）检验；

（3）分析讨论；

（4）结论

10.1.5机械零件材料选择的一般原则

（一）使用性能

（二）工艺性能

（三）经济性

（四）典型零件选材及工艺路线

（一）使用性能

1.零件服役条件分析

一个零件的使用性能指标是在充分分析了零件的服役条件和失效形势后提出的，零件的服役条件包括：受力状况、载荷性质、工作温度、环境介质、特殊性能等

2.常用力学性能指标在选材中的应用

常用的力学性能指标是指：①强度；②硬度；

③塑性；④韧性等

（二）工艺性能

材料工艺性能的好坏，对零件加工的难易程度，生产效率高低，生产成本大小起着重要作用，已使用性能相比，工艺性能处于次要地位。

（三）经济性

零件选材的基本步骤如下：

（1）对产品功能要求特性分析，确定相对优先次序；

（2）决定产品每个构件所要求的性能，对每个候选材料在性能上进行比较；

（3）对外形、材料和加工方法进行综合考虑。

（四）典型零件选材及工艺路线

1.齿轮类零件的选用与工艺

（1）齿轮的服役条件和失效形式

⏹齿轮的服役条件：①因传递动力，齿轮根部受交变弯曲应力；②在换挡、启动或啮合时，齿轮后受到冲击；③齿面承受滚动、滑动造成的强烈摩擦磨损和交变的接触应力。

⏹通常情况下：根据齿轮的受力状况，齿轮的主要失效形式为：①齿面磨损；②齿面疲劳剥落；

③齿根疲劳断裂。

（2）齿轮的力学性能要求：①高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度；②高的硬度和耐磨性；③足够的强度和冲击韧性。

（3）常用齿轮材料（略）

（4）典型齿轮选材举例（略）

2.轴类零件的选材与加工工艺

⏹（1）轴类零件的服役条件和失效形式；（略）⏹（2）轴类零件的力学性能要求；（略）

⏹（3）轴类零件常用材料；（略）

⏹（4）典型轴类零件选材举例。（略）

第二节零件毛坯选择的一般原则

一、毛坯的种类；

二、毛坯选择的一般原则；

二、典型零件毛坯的选择；

二、毛坯质量检验。

10.2.1 毛坯种类

机械零件常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊接件、冲压件和型材等。

10.2.2毛坯选择的一般原则

1. 满足零件的使用要求；

2. 降低生产成本；

3. 组合具体生产条件。

10.2.3 典型机械零件毛坯的选择

1.轴杆类零件

轴杆类零件大多要求具有高的力学性能，除直径无变化的光轴外，多采用锻件，选中碳钢或中碳合金钢，经调制处理后具有良好综合性能。

2.盘套类零件

带轮、飞轮、手轮等受力不大、结构复杂或以承压为主的零件，一般采用铸铁件，单件生产时也可采用体碳钢焊接件。

零件法兰和套环等零件，根据形状、尺寸和受力等因素，可采用铸铁件、锻钢件或圆钢为毛坯；

厚度较小者在单件或小批量生产时，也可直接用钢板下料。