机械制造基础学习总结超详细版

机械制造基础学习总结（超详细版）

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　　08材料工程班0806386078郭明明

　　机械是人类进行生产和生活的主要劳动工具。在现代社会，人们运用这种类型的机械，以改善劳动条件，提高劳动生产率和产品质量，同时，随着经济的发展，人们也运用越来越多的机械，以提高自身的生活质量，可以说，国民经济各部门及人类自身生活中使用机械的程度，是整个社会发展水平的重要标志之一。

　　通过本学期对机械制造基础的学习，尤其是在赵老师的细心讲解和教导下，我不仅系统的掌握了机械知道的基本理论知识，也学会了部分的应用技术。现总结如下：

　　机械工程材料篇

　　1金属材料的性能

　　在现代工业中，金属材料是工程材料的核心。金属材料有两大类性能：一类是使用性能，包括力学性能、物理性能和化学性能，它反映了金属材料在使用过程中所显示出来的特性;另一类是工艺性能，包括铸造性、锻造性、焊接性以及切削加工性，它反映金属材料在制造加工过程中成型能力的各种特性。

　　1.1金属的力学性能

　　金属的力学性能是指材料在各种载荷(静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等)作用下表现出来的抵抗变形和破坏的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳极限等。

　　强度是指金属材料在载荷作用下所表现出来的抵抗变形或断裂的能力。金属材料的强度是用应力来度量的，即单位截面积上的内力称为应力，用表示。常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

　　(1)屈服强度

　　s材料产生屈服时的最小应力，单位MPa。

　　s=Fs/A0

　　式中Fs屈服时的最小载荷(N);A0试样原始截面积(mm2).(2)抗拉强度单位MPa

　　bb表示材料抵抗均匀塑性变形的最大能力，故又称强度极限。

　　=Fb/A0

　　试中Fb试样断裂前所承受的最大载荷(N)。

　　塑性是指金属材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，塑性指标也是通过拉伸试验测定的。常用的指标有两个：(1)断后伸长率：(L1L0)/L0100%

　　式中L0、L1分别为试样原始标距和被拉断后的标距(mm)。(2)断面收缩率：(S0S1)/S0100%

　　式中S0、S1分别为试样原始截面积和断裂后缩颈处的最小截面积(mm2)。

　　、数值愈大，表明材料的塑性愈好。通常，依据断后伸长率是否达到5%，作为

　　划分为塑性材料和脆性材料的判据。

　　硬度是表征材料表面局部体积内抵抗其它物体压入时变形的能力。通常材料的强度越高，硬度也越高，耐磨性也越好。常用硬度指标有：布氏硬度(HB)洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)和维氏硬度(HV)等

　　韧性是指材料断裂前吸收的变形能量。韧性的常用指标为冲击韧度。

　　冲击韧度ak(ak=Ak/Fk)指在冲击载荷作用下，材料抵抗冲击力的作用而不被破坏的能力，是材料强度和塑性的综合表现。

　　疲劳极限是指许多机械零件在交变载荷作用下，虽然零件所受应力远低于材料的屈服点，但在长期使用中往往会突然发生断裂。

　　1.2物理性能和化学性能

　　金属材料固有的一些性能称为物理性能，主要包括密度、熔点、导电性、导热性、热膨胀、磁性等。

　　金属材料的化学性能是指金属与周围介质接触时，抵抗抵抗发生化学或电化学的性能。包括耐腐蚀性和抗氧化性。

　　1.3金属材料的工艺性能

　　金属材料的工艺性能是指材料在各种加工条件下形成能力的性能，如金属材料的铸造性能、焊接性能、锻造性能、切削加工性能、冲压性能、热处理工艺性等。材料的工艺性能的好坏，决定着其加工成型的难易程度，直接影响到制造零件的工艺方法、质量和制造成本。

　　2金属的晶体结构与结晶

　　金属材料的各种性能，尤其是力学性能与其微观结构有关。物质的聚集状态分为气态、液态和固态，大多数金属材料都能用液态转变为固态，并且是在固态下使用的。

　　2.1晶体结构：指在晶体内部，原子、离子或原子集团规则排列的方式。晶体结构不同，其性能往往相差很大。在研究晶体结构时，通常以晶胞作为代表来考查。晶体结构与材料性能：(一般规律)面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较差。

　　2.2晶体缺陷：实际晶体中排列不规则的区域称为晶体缺陷，按空间尺寸分为三种：点缺陷、线缺陷、面缺陷。

　　2.3金属的结晶：是指液态金属凝固成固态金属晶体的过程。液态金属结构的特点是：“近程有序，远程无序”。金属的结晶过程包括晶核的形成和长大两个基本过程。形核方式：自发形核和非自发形核。常用控制晶粒度的方法有：控制过冷度、变质处理、附加振动等。3钢的热处理

　　钢的热处理是指把钢在固态下加热到一定的温度，进行必要的保温，并以适当的速度冷却到室温，以改变钢的内部组织，从而得到所需性能的工艺方法。热处理是强化金属材料、提高产品质量和使用寿命的重要途径之一。热处理方法虽然很多，但都是由加热、保温和冷却三个阶段组成的。

　　3.1热处理按工艺方法不同可分为：整体热处理、表面热处理和化学热处理。热处理的第一步就是把钢的原始组织加热，使其转变为奥氏体，奥氏体的形成分为四个阶段：晶核的形成、晶核的长大及渗碳体的溶解、奥氏体成分的均匀化;控制奥氏体晶粒长大的措施：合理选择加热温度和保温时间、选用含有合金元素的钢。

　　3.2根据加热及冷却的方法不同，获得金属材料的组织及性能也不同，热处理可分为退火、正火、淬火和回火四种。

　　退火是将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力;同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。根据钢的化学成分和退火目的不同，退火常分为：完全退火、球化退火、去应力退火、扩散退火和再结晶退火等。

　　正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。

　　淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。

　　回火是工件淬硬后加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。按回火温度不同，回火分为：低温回火(150～250℃)、中温回火(350～500℃)、高温回火(500～650℃)4常用的工程材料

　　工程材料分为金属材料和非金属材料，其中金属材料是工程中应用最为广泛的，它包括碳钢、合金钢、铸铁、有色金属等。

　　公差配合与测量技术篇

　　5圆柱体的公差与配合

　　5.1基本术语及定义

　　互换性是指同一规格的零、部件可以相互替换的性能。互换性分为完全互换和不完全互换。

　　我国的技术标准分为三级：国家标准(GB)、部门标准(专业标准，如JB)、地方标准或企业标准;另外，还有国际标准(ISO)等。

　　优先系数是指按一定公比由优先数所形成的一种十进制的几何级数。基本尺寸是指设计给定的尺寸。实际尺寸是指通过测量获得的尺寸。

　　极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极限值，尺寸较大的一个称为最大极限尺寸，较小的一个称为最小极限尺寸。

　　配合是指基本尺寸相同，相互结合的孔与轴公差带之间的关系。配合种类有：间隙配合、过盈配合、过渡配合。

　　基孔制是指基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度，称基孔制。代号“H”

　　基轴制是指基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差的孔的公差带形成的各种配合的一种制度，称为基轴制，代号“h”。

　　5.2尺寸的公差与配合

　　基本偏差是指公差带靠近零线的那个偏差为基本偏差;公差带位于零线上方时，基本偏差为下偏差;公差带位于零线下方时，基本偏差为上偏差。为了满足生产的需要，国家标准设置了20个公差等级。各级标准公差的代号分别为：IT01、IT0、IT1、IT2、…IT18。标准公差数值的特点：从左至右，基本尺寸相同，随着公差等级的越来越低，公差值越来越大;从上至下，精度等级相同，随着基本尺寸的越来越大，公差值越来越大。公差等级的选用原则：在满足使用要求的前提下，尽量选取低的公差等级，并考虑孔轴加工时的工艺等价性。6测量技术基础

　　在机械制造中，为确保加工后的零件质量，需要对零件的长度、角度、表面粗糙度和形位误差等几何量进行检测，并根据检测的结果对加工方法及加工设备做出调整。7形位公差及测量

　　形位公差的研究对象是构成零件几何特征的点、线、面的几何要素。形位公差各项目的符号如图：

　　形位公差的标注表示：

　　8表面粗糙度及测量

　　一台机器的质量，主要取决于组成机器各个零件的加工质量和产品的装配质量。而零件的加工质量的主要指标包括加工精度和表面粗糙度两个方面。表面粗糙度对机器零件的配合性质、耐磨性、工作精度、抗腐蚀性均有较大的影响。选择合理的表面粗糙度对保证产品的性能、降低加工成本和选择加工方法等方面有着非常重要的意义。

　　金属切削加工篇

　　金属切削加工是用切削工具从毛坯上去除多余的金属，已获得具有所需的集合参数和表面粗糙度的零件的加工方法。切削加工能获得较高精度和表面质量，对被加工材料、零件几何形状及批量生产具有广泛的适应性。机械零件除少数是采用无切屑加工的方法获得以外，绝大数零件都是靠切削加工来获得。

　　切削运动是指刀具与工件间的相对运动。按作用来分，切削运动可分为主运动和进给运动。机床通常只有一个主运动;而进给运动可以是多个，也可以是一个，可以是连续的，也可以是间歇的。切削要素包括：切削速度、进给量、背吃刀量。

　　刀具材料主要是指刀具切削部分的材料，是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的基本因素。常用的道具材料有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷材料。外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具。

　　金属切削过程是指工件上多余的金属层，在刀刃的切割、前刀面的推挤下，产生变形滑移而变成切屑的过程。切屑有三大类型：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑和崩碎切屑。在一定的条件下切削塑性金属，刀具切削刃附近的前面上粘附着一块很硬的金属堆积物，这就是积屑瘤，为避免积屑瘤应采用高速切削或低速切削。

　　组成机器的零件大小不一，形状和结构各不相同，其切削加工方法也多种多样。常用的金属切削加工方法有车削、钻削、镗削、刨削、拉削、铣削和磨削等。车削加工是机械加工中最基本、最常用的一种工艺方法，是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来完成对工件的切削加工的。

　　学习这部分内容时，我们是在赵老师的带领下去实训基地自己亲手操作的。能让我们有机会把理论和实践相结合，更深刻的掌握了一些实际操作的技能。

　　扩展阅读：机械制造基础结课总结

　　机械制造基础结课总结专业：班级：学号：姓名：指导老师：日期：

　　机械制造基础

　　主题：探索《机械制造基础》的内容与理解

　　摘要：在一体化教学“教”、“学”、“做”、“评”四个基本环节中，学生“做”的环节与学习能力提高的影响。本文探讨《机械制造基础》的内容以及在课程教学中运用“做”的具体模式。

　　第1章工程材料基础

　　1.1金属材料的结构

　　1.1.1金属的晶体结构

　　金属材料的各种性能，尤其是力学性能与其微观结构有关。物质的聚集状态分为气态、液态和固态，大多数金属材料都能用液态转变为固态，并且是在固态下使用的。

　　晶体结构：指在晶体内部，原子、离子或原子集团规则排列的方式。晶体结构不同，其性能往往相差很大。在研究晶体结构时，通常以晶胞作为代表来考查。晶体结构与材料性能：一般规律)面心立方的金属塑性最好，体心立方次之，密排六方的金属较差。

　　晶体缺陷：实际晶体中排列不规则的区域称为晶体缺陷，按空间尺寸分为三种：点缺陷、线缺陷、面缺陷。2.3金属的结晶：是指液态金属凝固成固态金属晶体的过程。液态金属结构的特点是：

　　“近程有序，远程无序金属的结晶过程包括晶核的形成和长大两个基本过程。形核方式：自发形核和非自发形核。常用控制晶粒度的方法有：控制过冷度、变质处理、附加振动等。1.1.2合金的晶体结构

　　根据组成合金的各组元之间在结晶时的相互作用，合金的晶体结构大致可归纳为三类：1、固溶体2、金属化合物3、机械混合物1.1.3金属的结晶

　　金属的结晶是指金属的原子由近程有序状态(液态)转变成长程有序状态(晶态)的过程。这一过程对金属的凝固组织和性能有很大影响。

　　1.2工程材料的性能结构

　　1.2.1金属材料的性能

　　由于金属材料的品种很多，并具有各种不同的性能，能满足各种机型的使用和加工要求，故在生产上得到广泛应用。金属的力学性能是指材料在各种载荷(静载荷、冲击载荷、疲劳载荷等)作用下表现出来的抵抗变形和破坏的能力。常用的力学性能指标有：强度、塑性、硬度、韧性和疲劳极限等。

　　强度是指金属材料在载荷作用下所表现出来的抵抗变形或断裂的能力。金属材料的强度是用应力来度量的，即单位截面积上的内力称为应力，用表示。常用的强度指标有屈服强度和抗拉强度。

　　屈服强度s材料产生屈服时的最小应力，单位MPa。s=Fs/A、1.2.2非金属材料的性能

　　非金属材料的基本性能包括物理性能、力学性能、与水有关和与热有关的性能以及耐久行等。非金属材料的力学性能包括强度、刚度、韧性、蠕变性、减摩性等。

　　1.3铁碳合金

　　以铁和碳为组元的二元合金。铁基材料中应用最多的一类碳钢和铸铁，就是一种工业铁碳合金材料。钢铁材料适用范围广阔的原因，首先在于可用的成分跨度大，从近于无碳的工业纯铁到含碳4%左右的铸铁，在此范围内合金的相结构和微观组织都发生很大的变化;另外，还在于可采用各种热加工工艺，尤其金属热处理技术，大幅度地改变某一成分合金的组织和性能。

　　铁碳合金中合金相的形成，与纯铁的晶体结构及碳在合金中的存在形式有关。纯铁有三种同素异构状态：912℃以下为体心立方晶体结构：称α-Fe;912～1394℃为面心立方晶体结构，称γ-Fe;1394～1538℃(熔点)，又呈体心立方，称δ-Fe。在液态，在低于7%碳范围，碳和铁可完全互溶;在固态，碳在铁中的溶解是有限的，并且溶解度取决于铁(溶剂)的晶体结构。与铁的三种同素异构物相对应，碳在铁中形成的固溶体有三种：α固溶体(铁素体)、γ固溶体(奥氏体)和δ固溶体(8铁素体)。这些固溶体中，铁原子的空间分布与α-Fe、γ-Fe和δ-Fe一致，碳原子的尺寸远比铁原子为小，在固溶体中它处于点阵的间隙位置，造成点阵畸变。碳在γ-Fe中的溶解度最大，但不超过2.11%;碳在α-Fe中的溶解度不超过0.0218%;而在δ6-Fe中不超过0.09%。当铁碳合金的碳含量超过在铁中的溶解度时，多余的碳可以以铁的碳化物形式或以单质状态(石墨)存在于合金中，可形成一系列碳化物，其中Fe3C(渗碳体，6.69%C)是亚稳相，它是具有复杂结构的间隙化合物。石墨是铁碳合金的稳定平衡相，具有简单六方结构。Fe3C有可能分解成铁和石墨稳定相，但该过程在室温下是极其缓慢的。

　　工业上获得广泛应用的碳钢和铸铁就是铁碳合金，含碳低于2.11%的铁碳合金称为钢，含碳高于2.11%的合金称为铸铁。在碳钢和铸铁中除碳之外，还含有硅、锰、硫、磷、氮、氢、氧等一些杂质，这些杂质是在冶炼过程中由生铁、脱氧剂和燃料等带入的。这些杂质对钢铁性能产生影响。

　　碳钢一般按含碳量、用途、质量和冶炼方法分类。按含碳量可分为：低碳钢(C具钢两大类;按钢的质量可分为：普通碳素钢(S≤0.055%，P≤0.45%)，优质碳素钢(S、P≤0.04%)和高级优质碳素钢(s≤0.030%，P≤0.035%)三大类;按冶炼方法可分为沸腾钢和镇静钢、半镇静钢。

　　根据碳在铸铁中存在的形式不同铸铁可分为：白口铸铁：绝大部分碳以渗碳体形式存在于铸铁中;灰口铸铁：绝大部分碳以片状石墨形式存在;可锻铸铁：由白口铸铁经石墨化退火制成，其中碳以团絮状石墨形式存在;球墨铸铁：在浇注前经球化处理，碳以球状或团状石墨存在。

　　1.4常用工程材料

　　1.4.1常用工程材料分类(一)金属材料

　　金属材料是最重要的工程材料，包括金属和以金属为基的合金。工业上把金属和其合金分为两大部分：

　　1.黑色金属材料：铁和以铁为基的合金(钢、铸铁和铁合金)。2.有色金属材料：黑色金属以外的所有金属及其合金。

　　应用最广的是黑色金属。以铁为基的合金材料占整个结构材料和工具材料的90.0%以上。黑色金属材料的工程性能比较优越，价格也较便宜，是最重要的工程金属材料。有色金属按照性能和特点可分为：轻金属、易熔金属、难熔金属、贵金属、稀土金属和碱土金属。它们是重要的有特殊用途的材料。(二)非金属材料

　　非金属材料也是重要的工程材料。它包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀(酸)非金属材料和陶瓷材料等。(三)高分子材料

　　高分子材料为有机合成材料，也称聚合物。它具有较高的强度、良好的塑性、较强的耐腐蚀性能，很好的绝缘性和重量轻等优良性能，在工程上是发展最快的一类新型结构材料。高分子材料种类很多，工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为三大类：塑料、橡胶、合成纤维。(四)复合材料

　　复合材料就是用两种或两种以上不同材料组合的材料，其性能是其它单质材料所不具备的。复合材料可以由各种不同种类的材料复合组成。它在强度、刚度和耐蚀性方面比单纯的金属、陶瓷和聚合物都优越，是特殊的工程材料，具有广阔的发展前景。[1]1.4.2常用金属材料

　　碳钢的牌号和用途(1)碳素结构钢

　　用Q+数字表示，“Q”为屈服点，“屈”汉语拼音，数字表示屈服点数值。如：Q275，表示屈服点为275MPa，若牌号后面标注字母A、B、C、D，则表示钢材质量等级不同，即S、P含量不同。A、B、C、D质量依次提高，“F”表示沸腾钢，“b”为半镇静钢，不标“F”和“b”的为镇静钢。如：Q235-AF表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢，Q235-C表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。

　　碳素结构钢一般情况下都不经热处理，而是在供应状态下直接使用。通常Q195、Q215、Q235含碳量低，有一定强度，常扎制成薄板、钢筋、焊接钢管等，用于桥梁、建筑等钢结构，也可制造普通的铆钉、螺钉、螺母、垫圈、地脚螺栓、轴套、销轴等等，Q255和Q275钢强度较高，塑性、韧性较好，可进行焊接。通常扎制成型钢、条钢和钢板作结构件以及制造连杆、键、销、简单机械上的齿轮、轴节等。

　　(2)优质碳素结构钢

　　优质碳素结构钢牌号由二位数字，或数字与特征符号组成。以二位数字表示平均碳的质量分数(以万分之几计)。沸腾钢和半镇静钢在牌号尾部分别加符号“F”和“b”，镇静钢一般不标符号。较高含锰量的优质碳素结构钢，在表示平均碳的质量分数的数字后面加锰元素符号。例如：WC=0.50%，WMn=0.70～1.00%的钢，其牌号表示为“50Mn”。高级优质碳素结构钢，在牌号后加符号“A”，特级优质碳素结构钢在牌号后加符号“E”。优质碳素结构钢主要用于制造机械零件。一般都要经过热处理以提高机械性能，根据碳的质量分数不同，有不同的用途，08、08F、10、10F钢，塑性、韧性好，具有优良的冷成型性能和焊接性能，常冷轧成薄板，用于制作仪表外壳、汽车和拖拉机上的冷冲压件，如汽车车身，拖拉机驾驶室等;15、20、25钢用于制作尺寸较小、负荷较轻、表面要求耐磨、心部强度要求不高的渗碳零件，如活塞钢、样板等;30、35、40、45、50钢经热处理(淬火+高温回火)后具有良好的综合机械性能，即具有较高的强度和较高的塑性、韧性，用于制作轴类零件;55、60、65钢热处理(淬火+高温回火)后具有高的弹性极限，常用作弹簧。

　　(3)碳素工具钢

　　这类钢的牌号是由代表碳的符号“T”与数字组成，其中数字表示钢中平均碳的质量分数(以千分之几计)。对于较高含锰或高级优质碳素工具钢，牌号尾部表示同优质碳素结构钢。例如T12钢，表示WC=1.2%的碳素工具钢。

　　碳素工具钢生产成本较低，加工性能良好，可用于制造低速、手动刀具及常温下使用的工具、模具、量具等。在使用前要进行热处理(淬火+低温回火)。常用牌号有T7、T8，用于制造要求较高韧性、承受冲击负荷的工具，如小型冲头、凿子、锤子等;T9、T10、T11用于制造要求中韧性的工具，如钻头、丝锥、车刀、冲模、拉丝模、锯条等;T12、T13钢具有高硬度、高耐磨性，但韧性低，用于制造不受冲击的工具如量规、塞规、样板、锉刀、刮刀、精车刀等。

　　(4)铸造碳钢

　　许多形状复杂的零件，很难通过锻压等方法加工成形，用铸铁时性能双难以满足需要，此时常用铸钢铸造获取铸钢件，所以，铸造碳钢在机械制造尤其是重型机械制造业中应用非常广泛。

　　铸钢的牌号有两种表示方法：以强度表示的铸钢牌号，是由铸钢代号“ZG”与表示力学性能的两组数字组成，第一组数字代表最低屈服点，第二组数字代表最低抗拉强度值。例如ZG200-400，表示不小于200MPa，不小于400MPa;另一种用化学成分表示的牌号在此不作介绍。

　　铸造碳铸钢碳的质量分数，一般WC=0.15～0.60%范围内，过高则塑性差，易产生裂纹。铸钢的铸造性能比铸铁差，主要表现在铸钢流动性差，凝固时收缩比大且易产生偏析等方面。

　　1.5钢的热处理

　　1.钢的退火

　　将钢加热到一定温度并保温一段时间，然后使它慢慢冷却，称为退火。钢的退火是将钢加热到发生相变或部分相变的温度，经过保温后缓慢冷却的热处理方法。退火的目的，是为了消除组织缺陷，改善组织使成分均匀化以及细化晶粒，提高钢的力学性能，减少残余应力;同时可降低硬度，提高塑性和韧性，改善切削加工性能。所以退火既为了消除和改善前道工序遗留的组织缺陷和内应力，又为后续工序作好准备，故退火是属于半成品热处理，又称预先热处理。2.钢的正火

　　正火是将钢加热到临界温度以上，使钢全部转变为均匀的奥氏体，然后在空气中自然冷却的热处理方法。它能消除过共析钢的网状渗碳体，对于亚共析钢正火可细化晶格，提高综合力学性能，对要求不高的零件用正火代替退火工艺是比较经济的。3.钢的淬火

　　淬火是将钢加热到临界温度以上，保温一段时间，然后很快放入淬火剂中，使其温度骤然降低，以大于临界冷却速度的速度急速冷却，而获得以马氏体为主的不平衡组织的热处理方法。淬火能增加钢的强度和硬度，但要减少其塑性。淬火中常用的淬火剂有：水、油、碱水和盐类溶液等。4.钢的回火

　　将已经淬火的钢重新加热到一定温度，再用一定方法冷却称为回火。其目的是消除淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以取得预期的力学性能。回火分高温回火、中温回火和低温回火三类。回火多与淬火、正火配合使用。

　　⑴调质处理：淬火后高温回火的热处理方法称为调质处理。高温回火是指在500-650℃之间进行回火。调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。

　　⑵时效处理：为了消除精密量具或模具、零件在长期使用中尺寸、形状发生变化，常在低温回火后(低温回火温度150-250℃)精加工前，把工件重新加热到100-150℃，保持5-20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效。对在低温或动载荷条件下的钢材构件进行时效处理，以消除残余应力，稳定钢材组织和尺寸，尤为重要。5.钢的表面热处理

　　⑴表面淬火：⑵化学热处理

　　第2章铸造成形铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里，经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了时间.铸造是现代制造工业的基础工艺之一。铸造种类很多，按造型方法习惯上分为：①普通砂型铸造，包括湿砂型、干砂型和化学硬化砂型3类。②特种铸造，按造型材料又可分为以天然矿产砂石为主要造型材料的特种铸造(如熔模铸造、泥型铸造、铸造车间壳型铸造、负压铸造、实型铸造、陶瓷型铸造等)和以金属为主要铸型材料的特种铸造(如金属型铸造、压力铸造、连续铸造、低压铸造、离心铸造等)两类。铸造工艺通常包括：①铸型(使液态金属成为固态铸件的容器)准备，铸型按所用材料可分为砂型、金属型、陶瓷型、泥型、石墨型等，按使用次数可分为一次性型、半永久型和永久型，铸型准备的优劣是影响铸件质量的主要因素;②铸造金属的熔化与浇注，铸造金属(铸造合金)主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金;③铸件处理和检验，铸件处理包括清除型芯和铸件表面异物、切除浇冒口、铲磨毛刺和披缝等凸出物以及热处理、整形、防锈处理和粗加工等。

　　铸造工艺可分为三个基本部分，即铸造金属准备、铸型准备和铸件处理。铸造金属是指铸造生产中用于浇注铸件的金属材料，它是以一种金属元素为主要成分，并加入其他金属或非金属元素而组成的合金，习惯上称为铸造合金，主要有铸铁、铸钢和铸造有色合金。行业趋势：铸造产品发展的趋势是要求铸件有更好的综合性能，更高的精度，更少的余量和更光洁的表面。此外，节能的要求和社会对恢复自然环境的呼声也越来越高。为适应这些要求，新的铸造合金将得到开发，冶炼新工艺和新设备将相应出现。

　　铸造生产的机械化自动化程度在不断提高的同时，将更多地向柔性生产方面发展，以扩大对不同批量和多品种生产的适应性。节约能源和原材料的新技术将会得到优先发展，少产生或不产生污染的新工艺新设备将首先受到重视。质量控制技术在各道工序的检测和无损探伤、应力测定方面，将有新的发展。

　　铸造业的发展铸造是现代机械制造工业的基础工艺之一，因此铸造业的发展标志着一个国家的生产实力。我国目前已经成为世界铸造机械大国之一，在铸造机械制造行业近年来取得了很大的成绩。

　　第3章塑性成形

　　塑性成形是指固态金属在外力作用下产生塑性变形，获得所需形状、尺寸及

　　力学性能毛坯或零件的加工方法。塑性成形与其他成形工艺相比，具有以下特点：

　　1、改变金属的组织，提高金属的力学性能;2、节约金属材料和切屑加工工时;3、具有较高的劳动生产率4、适应性广。

　　塑性成形加工的方法主要有自由锻、模锻、挤压、拉拔、轧制、板料冲压等。其他的塑性成形加工方法有挤压成形、、轧制成形、拉拔成形、草塑性成形、摆动辗压、液态模锻、高速高能成形等。

　　为合理制定塑性成形工艺流程，正确使用工具盒掌握操作技术，必须掌握塑

　　性成形加工时金属的成形规律。体积不变定律和最小阻力定律是塑性成形的基本规律。自由锻工艺规程包括绘制锻件图、计算坯料质量和尺寸、确定变形工序、选定设备和工具、确定锻件加热和冷却及锻后热处理规范等内容。模锻工艺规程包括制定锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步(模膛)选择设备及安排修整工序等。自由锻件的结构工艺性、模锻件的结构工艺性和板料冲压的结构工艺性是塑性加工方法结构工艺性。

　　第4章焊接

　　焊接是一种永久性的连接金属材料的工艺方法，其实质是利用加热或加压(或者加热和加压)，使分离的两部分金属靠得足够近，原子互相扩散，形成原子间的结合。焊接具有节省材料，减轻结构重量;接头的封面密性好，可承受高压;加工与装配工具简单，可缩短加工周期;易于实现机械化和自动化生产，提高生产率及产品质量等优点优点。但焊接是一个不均匀的加热和冷却过程，焊接件会产生焊接应力和变形，因此，必须采取一定的工艺措施予以防止。

　　焊接方法的种类很多，各种焊接方法从原理理论到焊接技术，工艺都有相当的不同。但按焊接过程的物理特点可归纳为三大类，即熔焊、压焊和钎焊。熔焊分为焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护电弧焊、电渣焊和高能焊;压焊分为电阻焊和摩擦焊;钎焊可分为软钎焊和硬钎焊。

　　不同的焊接方法，其焊接材料是不同的。手弧焊的焊接材料是焊丝和焊剂。这章主要介绍焊条电弧焊和埋弧焊的焊接材料。焊条按其按药皮性质分为酸性焊条和碱性焊条两大类，而埋弧焊的焊接材料有焊丝和焊剂。

　　第5章粉末冶金成形

　　粉末冶金是以金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)为原料，通过成形、烧结或热成形制成金属制品或材料的一种冶金工艺技术。

　　金属的粉末性能可以用化学成分、物理性能和工艺性能来表达。粉末中的杂质主要指：1、与主要金属结合，形成固溶体或化合物的金属或非金属成分，如还原铁粉中的硅、锰、碳、硫、磷、氧等;2、从原材料和粉末生产过程中带进的机械杂质，如二氧化硅三氧化铝、硅酸盐、难熔金属或碳化物等酸不容物;3、粉末表面吸附的氧、水汽和其他气体(氮气、二氧化碳)。

　　金属粉末的制取方法可分为两大类：机械法和物理化学法。成形是粉末冶金工艺的重要步骤。成形的目的是制得具有一定的形状、尺寸、密度和强度的压坯。

　　粉末原料由于产品最终性能的需要或者成形过程的要求，在成形之前都要经过一些预处理。预处理包括：退火，筛分，混合，制粒，加润滑剂等。

　　粉末冶金模具主要指在粉末压制成形、烧结、后处理等工序中所用到的模具。粉末冶金模具的种类很多，根据用途可分为：压模、精整模、复压模、锻模、挤压模、热压模、等静压模、粉浆浇注模、松装烧结模等。按制作材料又可分为：钢模、硬质合金模、石墨模、塑料橡皮膜和石膏模等。

　　粉末冶金常用来制作减摩材料、结构材料、摩擦材料、硬质合金、难熔金属材料(如钨丝、高温合金等)、过滤材料(如水的净化，空气、液态燃料和润滑油的过滤等)、金属陶瓷、无偏析高速工具钢、磁性材料、耐热材料等。

　　第6章非金属材料的形成

　　非金属材料和金属材料在结构和性能上有较大的差异，其形成的特点是不同的。与金属材料的成形相比，非金属材料成形有以下的特点：1、非金属材料可以是流动成形，也可以是固态成形，成形方法灵活多样，可以制成形状复杂的零件;2、非金属材料的形成通常是在较低温度下进行的，成形工艺较简便;3、非金属材料的成形一般要与材料的生产工艺相结合。高分子材料的成形有工程塑料的成形和橡胶材料的成形。注射成形、模压成型、传递成形、挤压成形、吸塑成形和反应技术成形都属于工程塑料的成形;橡胶的压制成形、橡胶注射成形压延成型属于橡胶材料的成形。

　　陶瓷成形的方法有浇注成形(注浆成形、凝胶注模成形)和压制成形，其他成形方法有挤压成形，注射成形，流延、压模成形。

　　第7章切削加工成形

　　金属零件切削加工时通过刀具与工件之间的相对运动，从毛坯上切除多余的金属，从而获得合格的加工方法。金属切削加工又称机械加工，主要是通过各种金属切削机床对工件进行切削加工。

　　切削运动可分为主运动的进给运动。大多数主运动采用回转运动，车削运动是工件的旋转运动;铣削和钻削主运动为刀具的旋转运动;磨削主运动为砂轮的旋转运动;刨削主运动为刀具或工具的往复直线运动等。车削进给运动为刀具的移动;铣削的进给运动为工件的移动;钻削进给运动为钻头沿其轴线方向的移动;内、外圆磨削进给运动是工件的旋转运动的移动等，进给运动可以是一个或多个。

　　切削刀具的分类，根据用途和加工方法不同，可分为切刀、孔加工具刀、拉刀、铣刀、螺纹刀具、齿轮刀具、磨具和其他刀具。刀具材料应具有以下性能：1、高的硬度和耐磨形2、足够的强度和韧性3、高的耐热性4、良好的工艺性5、好的导热性和小的膨胀系数6、还考虑刀具的经济性。

　　切屑类型有带状切屑、挤裂切屑、单元切屑和崩碎切屑。影响切削变形的主要因素有：工件材料、刀具前角、切屑速度和切削厚度。

　　常规切削加工方法：1、外圆面的加工

　　对外圆面提出的技术要求主要有：尺寸精度、形状精度、表面质量。2、孔的加工

　　孔加工的技术要求主要有：尺寸精度、形状精度、位置精度、表面质量。3、平面的加工

　　平面加工的技术要求主要有：形状精度、位置精度、表面质量。4、成形的表面加工

　　成形表面几何特征可分为：回转成形面、直线成形面、立体成形面。5、螺纹的加工

　　选择螺纹的加工方法时应考虑工件的结构形状、螺纹牙型、螺纹的尺寸和精度、工件材料、热处理以及生产条件等多方面因素。

　　6、齿轮齿形的加工

　　圆柱齿轮的加工，按齿形的形成原理不同可分为两大类：一类设计成形法，即用齿轮的齿槽形状相符的成形刀具切出齿形;另一类是展成法，也称包络法，齿轮刀具与工件爱齿轮副的齿合作对滚运动，工件的齿形由刀具切削刃包络而成。

　　第8章特种加工

　　特种加工是指常规切削加工的新的加工方法，这种加工方法利用电、磁、声、光、化学等能量或其各种组合作用在工件的被加工部位上，实现对材料的去除、变形、改变性能和镀覆，从而达到加工的目的。特种加工方法：

　　1、电火花加工：是利用脉冲放电对导电材料进行蚀除，以获得一定形状和尺寸的加工方法。

　　2、电火花线切割加工：是在电火花加工基础上发展起来的一种工艺(简称WEDM)。

　　3、电解加工：(简称ECM)是电化学加工中的主要加工方法。

　　4、超声加工：也称超声波加工，不仅能加工电火花和电化学加工能胜任的各类导电材料，而且更加适宜玻璃、陶瓷、硅片等不导电的非金属脆硬材料，还可以用于清洗和探伤等。

　　5、激光加工：是利用光能经透镜聚焦以极高的能量密度靠光热效应加工各种材料的一种工艺(简称LBM)。

　　6、电子束和离子束加工

　　第9章其他先进制造技术

　　其他先进制造技术还有超高速加工技术、超精密加工技术、快速成形技术等。

　　第10章加工方法选择

　　机械零件毛坯选择必须考虑以下原则：

　　1、保证使用要求2、满足经济性3、考虑实际生产条件机械加工方法选择原则：

　　1、根据表面的尺寸精度和表面粗糙度Ra值得选择2、根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择3、根据零件热处理状况选择4、根据零件材料的性能选择5、根据零件的批量选择

　　参考文献：

　　【1】林江等机械制造基础，机械工业出版社