机械工程材料第6章典型零件选材.ppt

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1、机器零件的分类：机器零件的功用和结构多种多样，通常分为以下几类：1.轴杆类：如各种轴，连杆，螺杆等；2.轮盘类：如齿轮，飞轮，皮带轮，法兰盘等；3.箱座类：如箱体，床身，底座，支架，工作台等；4.其他类：如各类标准件（螺纹连接件，轴承，垫圈，销等），弹簧等。常用机器零件选材举例零件类别轴杆类套类一、轴类零件选材1、轴类零件的工作条件与性能要求：1）工作条件：轴的功能是支承旋转零件、传递动力或运动。轴类零件是机床、汽车、拖拉机以及各类机器的重要零件之一。主要失效形式有以下几种：断裂，大多是疲劳断裂；轴颈或花键处过度磨损；发生过量弯曲或扭转变形；此外，有时还可能发生振动或

2、腐蚀失效。2）性能要求：①良好的综合力学性能，即强度和塑性、韧性有良好的配合，以防止过载或冲击断裂；②高的疲劳强度，防止疲劳断裂；③有相对运动的摩擦部位（如轴颈、花键等处），应具有较高的硬度和耐磨性。轴类零件一般按强度、刚度计算和结构要求进行零件设计与选材。通过强度、刚度计算保证轴的承载能力，防止过量变形和断裂失效；结构要求则是保证轴上零件的可靠固定与拆装，并使轴具有合理的结构工艺性及运转的稳定性。2、轴类零件选材及加工工艺路线确定步骤1）看懂零件图了解和分析零件的形状、大小与特征；2）分析其工作条件、性能要求和热处理要求；3）确定材料及热处理工艺根据用途，选择合适的

3、材料和强化工艺；4）确定零件的加工工艺路线制造轴类零件常采用锻造、切削加工、热处理（预先热处理及最终热处理）等工艺，其中切削加工和热处理工艺是制造轴类零件必不可少的。台阶尺寸变化不大的非重要轴，可选用与轴的尺寸相当的圆棒料直接切削加工而成，然后进行热处理，不必经过锻造加工。3、典型轴的工作条件、用材及热处理、加工工艺路线：1）机床主轴CM6140车床主轴的简图如右图所示。该轴承受交变弯曲和扭转的复合应力，载荷和转速不高，冲击载荷也不大，属于中等载荷的轴。但大端的轴颈、锥孔和卡盘、顶尖之间有摩擦，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。CM6140车床主轴的选材、热处理及加工

4、工艺路线如下：材料：45钢。热处理技术条件：整体调质，硬度220—250HBS；轴颈和锥孔进行表面淬火，硬度52~58HRC。加工工艺路线：下料→锻造(→正火)→粗加工→调质→半精加工→表面淬火及低温回火→磨削加工。正火的目的在于得到合适的硬度，便于切削加工；改善锻造组织，为调质做准备。调质是为了使主轴得到高的综合机械性能和疲劳强度。为了更好地发挥调质效果，安排在粗加工后进行。调质还为最终的(高频)表面淬火做准备。对轴颈和锥孔进行表面淬火、低温回火，旨在提高硬度，增加耐磨性。2）汽车半轴：汽车半轴是一个传递扭矩的重要部，工作时承受冲击、弯曲疲劳和扭转应力的作用，要求材

5、料有足够的抗弯强度、疲劳强度和较好的韧性。跃进一l30型载重汽车的半轴如右图汽车半轴的选材、热处理及加工工艺路线如下：材料：40Cr。热处理技术条件：正火，187~241HBS；(中温)调质，杆部37～42HRC，盘部外圆24~34HRC。调质后半轴的显微组织为回火索氏体或回火屈氏体，心部允许有铁素体存在。加工工艺路线：下料→锻造(→正火)→机加工→调质→盘部钻孔→精加工。正火的目的是为了得到合适的硬度，以便切削加工，同时可以改善锻造组织，为调准备。调质的目的是使半轴具有高的综合力学性。淬火后回火温度(420±10℃)根据杆部要求的硬度，回火后在水中冷却，以防止产生回

6、火脆性。表6.1机床主轴工作条件、用材及热处理工作条件材料主要热处理硬度使用实例①与滚动轴承配合②轻、中载荷，转速低③精度要求不高④稍有冲击45正火或调质220~250HBS一般简式机床①与滚动轴承配合②轻、中载荷，转速略高③精度要求不太高45整体淬火或局部淬火回火，整体调质40～45HRC龙门铣床、摇臂钻床、组合机床等①与滑动轴承配合②有冲击载荷45调质、轴颈表面淬火回火52～58HRCCM6140车床主轴①与滚动轴承配合②中等载荷，转速较高③精度要求较高④冲击与疲劳较小40Cr40MnB整体淬火或局部淬火+低温回火40—45HRC或46～52HRC摇臂钻床、组合机

7、床等①与滑动轴承配合②中等载荷，转速较高③精度要求很高38CrMoAl调质，表面氮化调质后250～280HBS，渗氮表面HVI>850高精度磨床及精密镗床主轴①与滑动轴承配合②中等载荷，心部强度不高，转速高③精度要求不高④有一定冲击和疲劳20Cr渗碳,淬火+低温回火56～62HRC齿轮铣床主轴①与滑动轴承配合②重载荷，转速高③有较大冲击和疲劳载荷20CrMnTi渗碳,淬火+低温回火56～62HRC载荷较大的组合机床表6.1二、齿轮类零件的材料选择1.齿轮零件的工作条件与性能要求(1)工作条件：齿轮是各类机械、仪表中应用最多的零件之一，其作用是传递动力