零件的选材及工艺路线

机械零件的选材在机械零件的设计与制造过程中，如何合理地选择材料是一项十分重要的工作。

机械零件的设计不单是结构设计，还应包括材料和工艺的设计，故从事机械设计与制造的工程技术人员，必须掌握各种材料的特性，会正确选择和使用，并能初步分析机器及零件使用过程中出现的各种材料问题。

1、工程材料的强化方式：固溶强化、加工硬化、细化组织强化、第二相强化、相变强化、复合强化。

2、工程材料的韧化途径：细化晶粒、调整化学成分、形变热处理、低碳马氏体强韧化。

一、选材的基本原则＊满足机件的使用性能要求＊较好的加工工艺性＊较好的经济性1、材料的使用性能应能满足使用要求使用性能与选材材料的使用性能是选材时考虑的最主要根据——首先要准确地判断零件所要求的主要使用性能。

（1）从工作条件及失效形式的分析提出使用性能要求①承受载荷的类型及大小——如承受持久作用的静载荷，对弹性或塑性变形的抗力是最主要的使用性能；承受交变载荷，则疲劳抗力是重要的使用性能。

②工作环境——温度、介质的性质等③特殊要求的性能——电、热、磁、比重、外观等失效分析为正确选材提供了重要依据，其目的是找出零件损坏的原因。

如失效分析证明零件损坏确系选材不当所致，则可通过选择合适的材料来防止失效。

（2）从使用性能要求提出机械、物理、化学等性能要求使用性能要求→可测的实验室性能指标→初选一般根据设计手册的数据选材，应注意：﹡材料的性能与加工、处理条件有密切的关系。

﹡材料的性能与加工处理时试样毛坯的尺寸有很大关系。

﹡材料的化学成分、加工处理的工艺参数、性能都有一个允许的波动范围只要零件的尺寸、处理条件与手册所给的相同，按手册性能选材是偏安全的手册一般给出：σs 、σb 、δ、ψ、ak目前工程上往往用硬度来作为零件的质量检验标准（简单、非破坏性、硬度与其他性能之间有大致固定的关系），此时还须对处理工艺（主要是热处理工艺）作出明确规定。

2、材料的工艺性应满足加工要求材料的工艺性能，即加工成零件的难易程度，自然是选材时必须考虑的重要问题。

选择车床主轴材料,设计合理的加工路线,热处理工艺方案摘要：根据车床主轴的工作情况,对材料的选用、其加工路线及相应的热处理工艺进行了分析,并就其操作提出了自己观点。

关键词：车床主轴；加工路线；热处理工艺；材料一、材料的选择主轴是车床上传递动力的零件，传递着动力和各种负荷，它的合理选材直接影响整台车床的精度和使用寿命。

其主要实效形式如下：1、受横向力并传递扭矩，承受交变弯曲应力和扭应力，常常发生疲劳断裂。

2、轴颈和花键等部位发生相对运动，承受较大的摩擦，轴颈表面产生过量的磨损。

3、承受一定的过载和冲击和载荷，产生过量弯曲变形，甚至发生折断或扭断。

所以所选的材料应满足：良好的综合力学性能，即具有较高的强度刚度、足够的韧性、疲劳强度、变形小及对应力集中的敏感性低等性能以防止过载和冲击断裂，还要有良好的切削加工性，高的表面硬度和良好的耐磨性，以防止轴颈摩损。

在设计时要充分考虑：1、主轴的工作特性和技术要求。

主轴的摩檫和磨损情况;主轴的载荷大小和载荷性质。

2、主轴热处理的要求。

主轴的工作状况;主轴精密度和光洁度;主轴弯曲载荷和扭转力矩;主轴转速;主轴有无冲击载荷。

3、主轴热处理加工工艺实行的可能性以及经济性。

轴的常用材料为碳素钢和合金钢。

合金钢比碳素钢具有更高的机械性能和更好的热处理性能。

含不同合金的钢可获得各种特殊性能。

因此，对于载荷大并要求尺寸小，重量轻、耐高温或耐磨性、抗腐蚀性能要求高的轴可采用合金钢。

合金钢对应力集中的敏感性高，因此设计时应从结构上避免或减小应力集中，并降低其表面粗糙度的数值。

由于在常温下合金钢的弹性模量与一般碳素钢差不多，故选合金钢对提高轴的刚度没有实效。

而对形状复杂的轴可采用球墨铸铁。

球墨铸铁具有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中的敏感性低，且价格低廉，加工性好。

但球墨铸铁的强度较低。

我们一般主轴承受交变弯曲应力和扭应力，在轻度或中等载荷、转速不太高，精度不很高，冲击、交变载荷不大的情况下，具有普通力学性能就能满足要求，一般采用45钢制造。

轴类零件选材及工艺分析在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类用量很大，且占有相当重要地位的结构件。

轴类零件的主要作用是支承传动零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲轴轴颈等处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。

要求以综合机械性能为主的一类结构零件的选材，还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性能。

实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的。

下面以车床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、镗杆、大型人字齿轮轴等典型零件为例进行分析。

（一）机床主轴在选选用机床主轴的材料和热处理工艺时，必须考虑以下几点：<1> 受力的大小。

不同类型的机床，工作条件有很大差别，如高速机床和精密机床主轴的工作条件与重型机床主轴的工作条件相比，无论在弯曲或扭转疲劳特性方面差别都很大。

<2> 轴承类型。

如在滑动轴承上工作时，轴颈需要有高的耐磨性。

<3> 主轴的形状及其可能引起的热处理缺陷。

结构形状复杂的主轴在热处理时易变形甚至于开裂，因此在选材上应给予重视。

主轴是机床中主要进零件之一，其质量好坏直接影响机床的精度和寿命。

因此必须根据主轴的工作条件和性能要求，选择用钢和制定合理的冷热加工工艺。

1、机床主轴的工作条件和性能要求C616-416车床主轴如图1-2所示。

该主轴的工作条件如下：①承受交变的弯曲应力与扭转应力，有时受到冲击载荷的作用；②主轴大端内锥孔和锥度外圆，经常与卡盘、顶针有相对摩擦；③花健部分经常有磕或相对滑动。

总之，该主轴是在滚动轴承中动转，承受中等负荷，转速中等，有装配精度要求，且受到一定的冲击力作用。

由此确定热处理技术条件如下：①整体调质后硬度应为HB200~230，金相组织为回火索氏体；②内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45~50，表面3~5㎜内金相组织为回火屈氏体和少量回火马氏体；③花键部分的硬度为HRC48~53，金相组同上。

专业课程设计任务书学生姓名：班级：设计题目：汽车发动机曲轴材料的选择及工艺设计设计内容：1、根据零件工作原理，服役条件，提出机械性能规定和技术规定。

2、选材，并分析选材依据。

3、制订零件加工工艺路线，分析各热加工工序的作用。

4、制订热解决工艺卡，画出热解决工艺曲线，对各种热解决工艺进行分析，并分析所得到的组织，说明组织及性能的检测方法与使用的仪器设备。

5、分析热解决过程中也许产生的缺陷及补救措施。

6、分析零件在使用过程中也许出现的失效方式及修复措施。

目录0 前言 (1)1 汽车发动机曲轴的工作条件及性能规定 (2)1.1 汽车发动机曲轴的工作条件 (3)1.2 汽车发动机曲轴的性能规定及技术规定 (3)2 汽车发动机曲轴的材料选择及分析 (4)2.1 零件材料选择的基本原则 (4)2.2 曲轴常用材料简介 (5)2.3 汽车发动机曲轴材料的拟定 (5)3 曲轴的加工工艺路线及热解决工艺的制定 (6)3.1 35CrMo曲轴热解决规定 (6)3.2 汽车曲轴的热解决工艺的制定 (6)3.2.1 调质解决 (7)3.2.2 去应力退火 (8)3.2.3 圆角高频淬火和低温回火 (9)4 曲轴热解决过程中也许产生的缺陷及防止措施 (11)4.1 校直过程引起材料原始裂纹 (11)4.2 曲轴圆角淬火不妥引起裂纹源 (12)4.3 淬火畸变与淬火裂纹 (12)4.4 淬火导致氧化、脱碳、过热、过烧 (13)4.5 淬火硬度局限性 (13)5 曲轴在使用过程中也许产生的失效形式及分析 (13)6 课程设计的收获与体会 (14)7 参考文献 (15)8 工艺卡 (16)0前言发动机是汽车的“心脏”，而曲轴是发动机的关键零部件，是发动机中成本最高的零件。

现代化的发动机对曲轴毛坯提出了有6拐、呈120°分布、带12个整体平衡块的规定。

在机型改造的过程中，一方面碰到的问题就是曲轴强度局限性，一般是通过加粗轴颈、优选材质和表面强化等方法来增大曲轴强度，从而满足功率提高的规定。

二、典型零部件选材及工艺分析金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材料是目前的主要工程材料。

高分子材料的强度、刚度较低、易老化，一般不能用于制作承受载荷较大的机械零件。

但其减振性好，耐磨性较好，适于制作受力小、减振、耐磨、密封零件，如轻载齿轮、轮胎等。

陶瓷材料硬而脆，一般也不能用于制作重要的受力零部件。

但其具有高熔点、高硬度、耐蚀性好、红硬性高等特点，可用于制作高温下工作的零部件、耐磨耐蚀零部件及切削刀具等。

复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，具有高比强度、高减振性、高抗疲劳能力、高耐磨性等优异性能，是一种很有发展前途的工程材料。

与以上三类工程材料相比，金属材料具有优良的使用性能和工艺性能，储藏量大，生产成本比较低、广泛用于制作各种重要的机械零件和工程构件，是机械工业中最主要、应用最广泛的一类工程结构材料。

下面介绍几种钢制零部件的选材及热处理工艺分析。

㈠齿轮类零件的选材齿轮是机械工业中应用广泛的重要零件之一，主要用于传递动力、调节速度或方向。

1、齿轮的工作条件、主要失效形式及对性能的要求。

⑴齿轮的工作条件：①啮合齿表面承受较大的既有滚动又有滑动的强烈磨擦和接触疲劳压应力。

②传递动力时，轮齿类似于悬臂梁，轮齿根部承受较大的弯曲疲劳应力。

③换挡、启动、制动或啮合不均匀时，承受冲击载荷。

⑵齿轮的主要失效形式：①断齿：除因过载（主要是冲击载荷过大）产生断齿外，大多数情况下的断齿，是由于传递动力时，在齿根部产生的弯曲疲劳应力造成的。

②齿面磨损：由于齿面接触区的磨擦，使齿厚变小、齿隙加大。

③接触疲劳；在交变接触应力作用下，齿面产生微裂纹，遂渐剥落，形成麻点。

⑶对齿轮材料的性能要求：①高的弯曲疲劳强度；②高的耐磨性和接触疲劳强度；③轮齿心部要有足够的强度和韧性。

2、典型齿轮的选材⑴机床齿轮机床齿轮的选材是依其工作条件（园周速度、载荷性质与大小、精度要求等）而定的。

表13-3列出了机床齿轮的选材及热处理。

表13-3机床齿轮的选材及热处理传动齿轮工作时受力不大，工作较平稳，没有强烈冲击，对强度和韧性的要求都不太高，一般用中碳钢（例如45钢）经正火或调质后，再经高频感应加热表面淬火强化，提高耐磨性，表面硬度可达52~58HRC。

在对机械零件进行设计与制造的过程中，材料是决定产品是否合格的基础，它会对机械零件的使用性能、使用寿命以及制造成本造成一定的影响。

在现今的机械制造领域，对于零件材料的选择一般都是参考相同类型零件的用料方案。

但是这种选择方法存在一定的不严谨性。

那么，机械零件设计中如何对材料进行选择呢？1、机械零件材料的选择要满足的要求（1）使用性能要求材料在使用的过程中需要满足根本要求，不同的零件，其要求使用的性能也不同，有的零件要求高强度，而有的则要求具有较高耐磨性，有的甚至没有严格的性能要求，仅要求有华丽的外观。

因此，在选择材料的时候，首先应该了解的就是准确判断零件的基本要求。

（2）工艺性能要求材料的工艺性可以对材料本身的各种加工工艺要求进行反映。

要求材料在加工制造时可以制造出成品来，并且能便于制造，并保证质量。

（3）经济性能要求零件材料的选择需要以最小的耗费取得最大的经济效益。

在满足使用性能的前提下，选择材料还需要降低零件总成本。

材料价格：材料的价格需要占到总成本较大比重，一般在30%—70%之间。

提高材料利用率：可以用精铸、模锻、冷拉毛坯，可有效减少切削面加工材料浪费。

零件维修费：零件加工和维修的费用要尽量低。

2、机械零件材料的选择方法（1）选对材料对于产品本身的寿命周期会有一定的影响，材料的选用会对产品寿命周期成本有很大额影响。

在工程实践中，保证产品的合理功能前提下，虽然选用价格便宜的材料，可以降低寿命周期成本。

但是如果选择了成本高性能好的材料，因为产品的自重比较轻、使用寿命长、维护费用低、能源浪费少等优势。

从产品的寿命周期成本来看，经济性更好。

（2）制造方法的选择，也是材料选择中不得不考虑的一个因素。

需要将结构设计、材料选择以及可用加工方法看做一个整体，在选材的时候不仅要考虑零件的单项加工工序成本，还需要综合对加工路线所涉及的全部加工工序进行全面考虑。

典型零件加工工艺分析机电一体化一班田泽摘要：机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。

机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验工程及检验方法、切削用量、时间定额等。

因此加工工艺在零件的加工过程中尤其重要的，它是提高零件加工效率的重要环节。

关键词：加工工艺刀具加工质量加工效率正文：一：零件构造分析零件的分析在零件的加工中由为重要，它的分析影响到零件的装夹。

不要小看装夹这一环节。

往往装夹错误会使零件的加工流程无法继续完成下去、从而是零件无法完成。

1零件的根本类型〔1〕零件的组成有多种多样，比方正反两面件配合件，零件表主面侧面都要加工的等等一些零件。

首先我们要根据零件的特点来分析该零件的加工路线。

2零件的加工面〔2〕零件的加工面的选取是很重要的，往往加工面的选取错误使零件在下一步的无法装夹，从而使零件加工无法继续下去。

二：简单的介绍加工零件的相关流程1〕零件加工的选材毛坯资料包括各种毛坯制造方法的技术经济特征；各种型材的品种和规格，毛坯图等；在无毛坯图的情况下，需实际了解毛坯的形状、尺寸及机械性能等。

不同的选材会影响到零件的使用，不同的选材会让零件的使用寿命和其的生产本钱变的大大的不同，所以零件的选材尤其重要。

我可以更具零件的使用用途来决定零件的选材2)拟订工艺路线。

3) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。

4) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。

5) 确定工时定额。

6) 加工零件。

7) 检验零件的尺寸。

8) 填写工序卡片。

三：举例说明例如零件高职组数控铣件一高职组数控铣件二技术要求: 1材料：铝 2未注尺寸公差为IT13 3加工完毕后去毛刺〔1〕：零件的选材零件选用铝件。