质量工程师,你要补的机械制造知识在这里

公 差

640-11

  1. 一般情况下使用基孔制原则,这样可以减少公差带的数量,从而减少量具和塞规数量,即经济又合理;
  2. IT01-IT1 适应于量块的尺寸公差 IT1-IT7 适用于量规 IT2-IT5 精密配合 IT5-IT10 有精度要求的配合 IT11-IT12 不重要配合 IT12-IT18 非配合尺寸;
  3. 对于间隙和过渡配合,标准公差低于IT8 孔要与高一级的轴配合 50H8/f7 当等级高于IT9可同级配合 50H8/e8;
  4. 对于过盈配合,标准公差低于IT7 孔要与高一级的轴配合 50H8/f7 当等级高于IT8可同级配合 50H8/e8;
  5. 间隙配合适用于工作时有相对运动或是没有相对运动,要求拆装方便的配合;
  6. 过渡配合适用于要求对中性,要求拆装方便,在传递运动需加销或键;
  7. 过盈配合适用于要求保证固定或传递运动的配合;
  8. 最大实体尺寸:实际要素在位于公差带内具有最多材料的极限尺寸
  9. 最小实体尺寸:实际要素在位于公差带内具有最少材料的极限尺寸

热 处 理

640-12

  1. 普通热处理:退火 正火 回火 淬火;
  2. 退火:加热到高于或低于相变点的适当温度,保温一段时间后放在炉里或是导热性差的介质中缓慢冷却,得到平衡状态的铁素体和珠光体;目的:降低硬度,改善切削性能,细化晶粒,改善组织,提高力学性能,消除内应力,为淬火做准备,提高塑性和韧性;退火:1)完全退火2)球化退火(为淬火做准备)3)等温退火、时间较完全退火短一半4)去应力退火(等温退火)5)再结晶退火(恢复冷变形前的塑性);
  3. 正火:目的与退火相同,得到珠光体组织,但冷却的速度稍快,得到的组织更细,常用于改善材料的切削性能,也有时用于对一些要求不高的零件作为最终热处理。
  4. 淬火:加温后迅速冷却。目的:得到马氏体,提高钢的硬度和耐磨性;
  5. 回火:消除淬火后的内应力和脆性,调整改善韧性;
  6. 调质处理=淬火+高温回火;
  7. 低温回火 150-250° 中温回火 250-500° 高温回火 500-650°;
  8. 化学热处理:渗碳(提高硬度和耐磨性)渗硼(表面具有很高的硬度、耐磨性和抗蚀性) 渗氮(显著提高硬度和耐磨性,提高疲劳强度和耐蚀性) 碳氮共渗 渗金属 渗硫 渗硼:提高硬度和耐磨性,并提高抗疲劳强度和耐蚀度;
  9. 热处理设备:燃烧炉 电阻炉 真空炉

切 削 加 工

640-13

  1. 粗基准的选择:1)如果要保证工件上不加工面和加工面的位置要求,选不加工面2)保证工件重要表面的余量均匀,选该表明3)对于多表面工件,为保证表面有足够的加工余量,选余量最小面4)尽量选择平整光滑,有足够大尺寸,没有浇口冒口或飞边等缺陷的表面;
  2. 切削三要素:主运动 切削运动 背吃刀量;
  3. 切削角度参考平面:正交平面参考系 法平面参考系 家定平面 背平面参考系;
  4. 切削量选择要素:生产率,加工质量,切削力引起的变形,振动,刀具耐用度,机床功率;
  5. 提高生产率:1缩短单件时间 2)采用成组技术;
  6. 选择加工方法因素:1)材料的质量 2)工件的形状和尺寸 3)生产类型 4)具体生产条件 5)特殊要求;
  7. 影响切削力的因素:1工件材料 2)切削用量 3)刀具几何参数 4)刀具材料 5)切削液 6)刀具刀面磨损情况;
  8. 刀具材料:1)硬质合 2)金高速钢 (能承受较大冲击载荷,可磨性好);
  9. 硬质合金刀具的耐磨性和耐热性都很高,许多切削速度远超过高速钢,加工效率高,但是抗弯强度低,脆性大,抗弯矩和振动,抗冲击性不够好
  10. 刀具要求:1)高硬度和耐磨性2)足够的强度和硬度3)高耐热性4)良好的工艺性;
  11. 刀具磨损:机械磨损 热磨损 化学磨损;
  12. 刀具前角的选择:增大前角,刀具锋利,可减低切削力,切削温度和功率损耗,减轻刀具磨损和提高耐用度,还可以抑制切屑瘤,,减轻振动,改善加工质量,另一方面,增大前角会使刀具到头强度减低,易造成刀具崩断或是早期失效;
  13. 切削温度的影响因素:1)切削用量 2)刀具的几何参数 3)工件材料 4)刀具磨损 5)切削液类型
  14. 切削温度影响工件材料的性能,前刀面摩擦系数,切削力大小,刀具磨损和刀具耐用度,影响积屑瘤的产生;
  15. 切削热:在切削过程中有98-99%的能量转化为热能,近似认为切削热=切削功率;
  16. 减小切削应力集中办法:加大圆角,卸载槽、卸载过渡机构。
  17. 加工余量的影响因素:1)上道工序加工表面的表面粗糙度和表面缺陷层要在本道工序消除2)上道工序尺寸公差应计入本道工序加工余量3)上道工序位置误差要在本道工序修正4)本工序加工的安装误差也要求和余量进行补偿;
  18. 工艺装备的选择和设计原则:1)保证产品装配质量,并要求提高产品质量,延长使用寿命2)合理安排装配工艺,尽量减少工人工作量,以提高效率和缩短周期3)尽量减小装配场地面积,提高单位面积生产率;
  19. 切削用量的选择要素:生产率 加工质量(主要是表面质量) 切削力引起的弹性变形 刀具耐用度 切削振动 机床功率;
  20. 改善切削加工的途径:1)改善材料的切削加工性能(调整材料的化学成分和进行适当的热处理)2)改善切削加工条件(采用合适的刀具材料和切削用量,选用合适的设备和加工方法,选择材料加工性好的材料状态;

误 差

640-14

  1. 工艺误差:工艺系统几何误差 工艺系统受力误差 工艺系统受热误差 工艺系统内应力误差
  2. 工艺系统几何误差 :1)原理误差2)机床和几何误差3)调整误差4)刀具和夹具的制造误差,5)工件的安装误差6)工艺系统磨损误差;

粗 糙 度

640-15

  1. 切削加工影响表面粗糙度的因素:1)刀具相对工件表面做进给运动时在加工表面留下的切削残留面积2)工艺系统中各种形式的振动;
  2. 磨削加工中的表面粗糙度:1砂轮的粒度2)砂轮的修理3)砂轮的速度4)磨削速度与工件速度;
  3. 提高工件精度的途径:1)查明原因直接消除2)误差补偿或抵消法3)误差转移法4)误差分组法5)积极控制法6)就地加工法7)误差平均法;
  4. 表面质量:零件表面几何特征和物理力学特征,主要有1)表面粗糙度和波度2)表面层的物理机械性能;
  5. 表面粗糙的影响:1)耐磨性2)配合的稳定性3)对疲劳强度的影响4)对抗腐蚀的影响,5)工作精度的影响;
  6. 提高表面质量的途径:1控制磨削参数2)采用超精加工作为最终工序3)采用豪克能技术等工艺;

640-16

工 程 材 料

640-17

  1. 材料性能:力学性能,化学性能,物理性能,工艺性能;
  2. 力学性能:强度,硬度,弹性,塑性,冲击韧度;
  3. 强度:材料在受外力作用下抵抗永久变形的能力;
  4. 塑性:材料在外力作用下产生塑性变形而不破坏的能力;
  5. 硬度:材料抵抗硬物压入表面的能力;
  6. 疲劳强度:材料抵抗无数次重复变外力而不破坏的能力(最常用的变载强度);
  7. 冲击韧度:材料抵抗冲击载荷的能力;
  8. 实验方法 拉力实验,冲击实验,硬度测试,化学分析,金相分析,无损探伤;
  9. 材料选择:材料的工艺性,使用性,经济性;
  10. 晶格缺陷:点 线 面 缺陷↑→强度↑→韧性,塑性↑;
  11. 金属内部晶粒越小,则晶界畸变越大,从而使金属强度,硬度提高,并使变形均匀发布在许多晶粒上,塑性,韧性好;
  12. 纯铁Fe 塑性好,硬度低;
  13. 渗碳体Fe3C 硬度高,塑性差;
  14. 铁素体F 碳溶于a-Fe(体心结构)强度硬度低,韧性好;
  15. 奥氏体A 碳溶于r-Fe(面心结构)强度硬度随C的比率上升而上升;
  16. 珠光体P 由A冷却有较高的硬度和强度,又有一定的塑性和韧性,由F+Fe3C的片状层叠;
  17. 共析钢——珠光体 过共析钢—珠光体+渗碳体 亚共析钢—铁素体+珠光体

焊 接

640-18

  1. 常用焊接方法:熔化焊 压力焊 钎焊;
  2. 常用熔化焊:埋弧焊 气体保护焊 气焊;
  3. 碱性焊条比酸性焊条好,因为含有有益元素比如Mn较多,有害元素O,P,S,H少
  4. 消除焊接应力的方法:1)焊前预热2)焊后热处理 3)豪克能焊接应力消除设备;

豪克能焊接应力消除设备正在消除焊接应力

640-19

铸 造

640-20

  1. 铸造方法:砂型 金属型 熔模型 磁型;
  2. 分型面的选择:1)分型面最少2)铸件全部或大部在下3)断面处向上40型芯设置稳定;
  3. 铸造的优缺点: 优点 1)可以产生形状复杂的零件毛坯2)生产适应性广,工艺灵活性大3)铸造使用的原材料来源广,价格低。缺点:铸造的组织疏松,晶粒粗大,内部易产生缩孔,偏孔,气孔等,力学性内差2)质量不够稳定;
  4. 缩孔气孔的防止措施:采用定向凝固原则,合理选择铸件的浇注位置和浇注工艺
  5. 灰铸铁的脆性大,不能用于冲压,但是切削性能好,耐磨性好,常用于制造机床床身机座;
  6. 消除铸造应力的方法:1)合理设计铸造结构;2)采取同时凝固的工艺;3)时效处理:自然时效、热时效、共振时效;

    华云科技振动时效设备处理各种铸造应力

640-525

典型机械零部件分析

640-21

  1. 轴:支撑回转件,传递运动,动力
  2. 心轴:受弯矩轴 传动轴:受扭矩轴
  3. 转轴:同时受弯矩和扭矩的轴
  4. 轴要求:强度够高,应力集中敏感性小,良好的工艺性

640-22

  1. 齿轮的设计要求:传动准确平稳,有足够的强度;特点:优点1)传动比准确2)传动效率高3)适应范围广4)可传递空间任意两轴的运动5)结构紧凑,工作可靠,寿命长。缺点:制造安装精度要求高,不能远距离传动;
  2. 齿轮的实效形式:1)齿断裂-体失效 原因:齿根弯曲强度不足,断裂处主要在齿根受拉处。措施1)改善材料及热处理,提高弯曲强度2)减小应力集中3)提高轮心韧性4)减小偏载,增大轴或支承件的刚度;
  3. 齿面磨损:面失效。是开式传动的主要失效形式,措施1)提高齿面强度,降低表面粗糙度,2)将开式改为闭式传动3)加润滑油;
  4. 齿面点蚀:闭式传动的主要失效形式;措施1)提高齿面强度,降低表面粗糙度,2)增大综合曲率半径3)加润滑油;

    螺 纹 连 接

640-23

  1. 1、螺纹的种类与使用:1紧固螺纹(保证旋合性和连接强度)2)传动螺纹(梯形螺纹,锯齿螺纹,保证传递的可靠性和位移的平稳性)3)管螺纹(保证连接强度和密封性)

    2、螺纹连接防松:1、摩擦防松(对顶螺母、弹簧垫圈、自锁螺母)2、机械防松(开口销与六角开槽螺母,止动垫圈,串联钢丝)3、破坏运动副防松(铆合、冲点、涂粘合剂)

    3、 普通螺纹的牙型半角和牙侧脚都为30°

    4、改善螺纹载荷不均的办法:1/3的载荷集中在第一圈螺纹,第八圈后基本不受力 ;使螺母受拉(采用悬置螺母);减小受力的螺纹和刚度(减小螺柱旋合段受力的受力面,采用钢丝套索);

    零部件失效形式

    一般机械零件的失效形式是按失效件的外部形态特征来分类的,大体包括:磨损失效、断裂失效、腐蚀失效和畸变失效。在生产实践中,最主要的失效形式是零件工作表面的磨损失效,而最危险的失效形式是瞬间出现裂纹和破断,统称为断裂失效。

    1.零件的磨损失效

    摩擦与磨损是自然界的一种普遍现象。当零件之间或零件与其他物质之间相互接触,并产生相对运动时,就称为摩擦。零件的摩擦表面上出现材料耗损的现象称为零件的磨损。材料磨损包括两个方面:一是材料组织结构的损坏;二是尺寸、形状及表面质量(粗糙度)的变化。如果零件的磨损超过了某一限度,就会丧失其规定的功能,引起设备性能下降或不能工作,这种情形即称为磨损失效。根据摩擦学理论,零件磨损按其性质可以分为磨料磨损、粘着磨损、微动磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。

    ①磨料磨损:零件表面与磨料相互摩擦,而引起表层材料损失的现象称为磨料磨损或磨粒磨损。磨料也包括对零件表面上硬的微凸体。在磨损失效中,磨料磨损失效是最常见、危害最为严重的一种。

    640-526

    ②粘着磨损:粘着磨损是指两个作相对滑动的表面,在局部发生相互焊合,使一个表面的材料转移到另一个表面所引起的磨损。

    ③疲劳磨损:当摩擦副两接触表面做相对滚动或滑动时,周期性的载荷使接触区受到很大的交变接触应力,使金属表层产生疲劳裂纹并不断扩展、引起表层材料脱落,造成点蚀和剥落,这一现象称为表面疲劳磨损。

    640-527

    ④微动磨损:微动磨损是两固定接触面上出现相对小幅振动而造成的表面损伤,主要发生在宏观相对静止的零件结合面上。其主要危害是使配合精度下降,紧配合的机体变松,更严重的是引起应力集中,导致零件疲劳断裂。

    ⑤冲蚀磨损:冲蚀磨损是指材料受到固定粒子、液滴或液体气泡冲击时表面出现的损失现象。

    2.零件的断裂失效

    机械零件在某些因素作用下分裂成两块或两块以上的现象称为断裂失效零件断裂以后形成的新的表面称为断口。

    ①过载断裂:当零件断裂外加载荷超过其危险截面所能承受的极限应力时,零件将发生断裂,这种断裂称为过载断裂。零件强度设计不合理,结构上应力过度集中,操作失误,机械设备超负荷运行,使某些零件承受过大载荷,都可能导致过载断裂。

    640-528

    ②疲劳断裂:金属零件经过一定次数的循环载荷或交变应力作用后引发的断裂现象称为疲劳断裂,也称为机械疲劳。

    640-529

    ③脆性断裂:金属零件因制造工艺不太正确,或因使用过程中遭有害介质的侵蚀,或因环境温度不适,都可能是材料变脆,从而是金属零件发生突然断裂。这种性质的断裂一般称为脆性断裂,也有称为环境断裂的。

    640-530

    3.零件的腐蚀失效

    金属零件在某些特定的环境中会发生化学反应与电化学反应,造成表面材料损耗,表面质量被破坏,内部晶体结构损伤,最终导致零件失效。这一失效称为零件的腐蚀失效。

    金属的化学腐蚀与电化学腐蚀:

    ①化学腐蚀:金属零件表面材料与周围的干燥气体或非电解质液体中的有害成分直接发生化学反应,形成腐蚀层,这种腐蚀称为化学腐蚀。

    640-531

    ②电化学腐蚀:电化学腐蚀是一种复杂的物理与化学腐蚀过程。金属发生电化学腐蚀需要几个基本条件,有电解质溶液存在;腐蚀区有电位差;腐蚀区电荷可以自由流动。

    640-532

    4.零件的畸变失效

    机械零件在机械载荷或热载荷作用下发生影响零件功能的变形称为畸变。发生畸变的零件表现为体积增大(或缩小)、弯曲、翘曲等。当发生畸变的零件丧失了规定的功能时,就称为畸变失效。

    ①弹性畸变失效:弹性畸变失效是在弹性范围内的失效,一般与零件的强度无关,是刚度问题。轴类零件弹性畸变失效时,会使轴上零件工作失常及支承过载;对箱体类零件而言,就会造成系统的振动。如果失效件的固有频率与载荷频率成整数倍数关系时,就会引起共振,是设备根本无法工作。

    640-533

    ②塑性畸变失效:当零件在宏观上出现了明显的塑性畸变,并超过了允许值时,即为塑性畸变失效。

    金属在发生弹性变形的过程中总是伴随着微小的塑性变形,并会积累下来。

    金属的另一种塑性畸变是在恒定应力的长期作用下连续不断地发生的,这种塑性畸变亦称为蠕变。蠕变又分为三种:

    A.在结晶温度以下发生的蠕变—对数蠕变。

    B.在再结晶温度区内发生的蠕变—回复蠕变。

    C.在接近熔点温度时发生的蠕变—扩散蠕变。

    640-534

    ③翘曲畸变失效:形状比较复杂的零件出现大小和方向都不均匀的变形、出现翘曲状外形,使形位精度丧失,这种情况称为翘曲畸变失效。

    机械零件与构件的失效最终必将导致机械设备的故障。关键机件的失效会造成设备事故,人身伤亡事故,甚至大范围内灾难性后果。在生产线上一个小小的零件失效,可以是整个生产线瘫痪。因此有效的预防、控制、监测零件的失效是一项意义重大的工作。

标签

发表评论