零件选材及工艺路线
(5)选材时应考虑我国的资源和供应情况，尽量选 用我国资源丰富的合金钢系列，如锰钢、硅锰钢 等；少选或不选含镍、铬、钴等我国资源缺乏的 钢种。 (6)应根据厂家的具体情况选择工艺成熟的材料， 以降低加工费，提高成品率。同时，还应考虑所 选材料的品种尽量少而集中，以减少管理费用； 尽量选用本地区或就近可以供应的材料，以降低 运输费用。此外，所选材料还应考虑环保问题等。
§ 1 选材的原则
1.2工艺性能选材原则（陶瓷材料）
硬而脆且导热性较差。根据陶瓷制品的材料、性能 要求、形状尺寸精度及生产率不同，可选用粉浆成形、
压制成形、挤压成形、可塑成形等方法。陶瓷材料的
切削加工性能极差，除极少数陶瓷外 ( 如氮化硼陶瓷 ) ， 其它陶瓷均不可切削加工；陶瓷虽可磨削加工，但其
§ 3 典型零件选材与工艺分析
工程材料的应用概况
复合材料克服了高分子材料和陶瓷材料的不足，综
合了各种不同材料的优良性能，具有高的比强度、比刚 度、抗疲劳、减振、耐磨性能优良等特点。尤其是金属 基复合材料，从力学性能角度看，可能是最理想的机械 工程材料。但复合材料价格昂贵，除在航天航空、船舶、 武器装备等国防工业中的重要结构件上应用外，在一般 的民用工业上应用有限。但应注意的是，随着复合材料 的生产成本降低，其应用潜力巨大、前景极其广阔。
预防和控制热处理变形的方法与措施
预防和控制热处理变形的方法与措施
1.2工艺性能选材原则（高分子材料）
高分子材料的加工工艺主要为成型加工，且工艺性 能良好，所用工具为成型模（其中主要为塑料模），
具体的成型方法很多，如注射成型、吹塑成型、挤压
成型等；也易于进行切削加工，但因其导热性能较差， 在切削过程中应注意工件温度急剧升高而导致的软化 （热塑性塑料）和烧焦（热固性塑料）现象。少数情 况下，高分子材料还可进行焊接与热处理，其工艺简 单易行。
加工性最重要。一般来说材料的硬度越高、加工硬化能力越 在钢铁材料中，易切削钢、灰铸铁和硬度处于180～230HBS范 围的钢具有较好的切削加工性能；而奥氏体不锈钢、高碳高 铝、镁合金及部分铜合金具有优良的切削加工性能。
强、切屑不易断排、刀具越易磨损，其切削加工性能就越差。
合金钢(高铬钢、高速钢、高锰耐磨钢)的切削加工性能较差。
失效分析的目的就是要分析零件的失效原因并提
出相应的防止和改进措施，其结论对零件的设计、选 材、加工与使用都有重大的指导意义。
失效形式
三类：过量变形、断裂、表面损伤
对结构材料的失效而言，其中断裂失效（尤其是 脆性断裂）因其危险性而易受重视、且研究最多 疲劳断裂最普遍，是断裂失效的主要方式。
失效原因
磨削性能也不佳，且必须选用超硬材料砂轮(如金刚石
砂轮)。陶瓷也可进行热处理，但因导热性与耐热冲击 性差，故加热与冷却时应小心，否则极易产生裂纹。
§ 1 选材的原则
1.3经济性能选材原则
质优、价廉、寿命高，是保证产品具有竞争力的 重要条件；在选择材料和制定相应的加工工艺时，应考
虑选材的经济性原则。
所谓经济性选材原则，不仅是指选择价格最便宜的 材料、或是生产成本最低的产品，而是指运用价值分析
2. 工艺性能良好的原则
在大批量生产时，有时工艺性能还会成为选材的 决定因素 。 3. 经济性合理的原则 零件的总成本包括材料的价格、零件的重量、加 工费、试验研究费、管理费等制造成本，以及因 零件失效而必须更换或维修的费用等附加成本。
以下几条原则在选材时应加以注意：
(1)充分考虑以铁代钢。铸铁价格较低廉，加工方便， 以铸代锻还可节省部分设备投资和加工费用。铸铁具 有许多优良的性能，尤其球墨铸铁的许多性能接近、 达到或超过了钢的水平。
§ 3 典型零件选材与工艺分析
工程材料的应用概况
陶瓷材料硬而脆、加工性能差，也不能用作重要的
受力零件；目前主要应用领域是建筑陶瓷和功能材料。 但陶瓷材料具有高热硬性及化学稳定性，可用作耐热、 耐磨、耐蚀的零件，如燃烧器喷嘴、刀具与模具、石油 化工容器等。由于陶瓷功能材料具有极其广阔的应用前 景，在高新技术产品中占据重要地位，故有人认为21世 纪是“第二个石器时代”。陶瓷作为结构材料，目前尚 处开发应用阶段。
四个主要方面：设计、材料、加工与使用
1.1根据材料使用性能选材原则
（三）提出对材料的（力学、理化）性能的要求 常规的力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等） 化学稳定性（抗氧化性和耐腐蚀性） 导电性、导热性 绝缘性等。
1.2根据材料工艺性能选材原则
材料的工艺性能可定义为材料经济地适应各种加工工 艺而获得规定的使用性能和外形的能力，因此工艺性 能影响了零件的内在性能、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部质量以及生产成本和 生产效率等。 材料选择与工艺方法的确定应同步进行，工艺性能也 是选材时应考虑的因素。 理想情况下，所选材料应具有良好的工艺性能，即技 术难度小、工艺简单、能量消耗低、材料利用率高， 保证甚至提高产品的质量。
的方法，综合考虑材料对产品的功能与成本的影响，以 达到最佳的技术经济效益。
§ 1 选材的原则
1.3经济性能选材原则
价值工程原理：价值=功能/成本
§ 3 典型零件选材与工艺分析
工程材料的应用概况
金属材料、高分子材料、陶瓷材料及复合材
料是目前最主要的四大类工程材料。
高分子材料的强度与刚度低、尺寸稳定性较差且易 老化，在工程上一般不用于受力较大的、重要的结构零 件。但由于其原料丰富、生产能耗较低（为钢的1/10、 铝的1/20），密度低、弹性较好且减振、耐磨，故适合 于制造受力不大的普通结构件及减振、耐磨或密封零件， 如轻载传动齿轮、轴承、紧固件、密封件和轮胎等。
1.2工艺性能选材原则（金属材料）
1.2工艺性能选材原则（金属材料）
5.热处理工艺性能
必须首先区分是否可进行热处理强化，如纯铝、纯铜、 部分铜合金、单相奥氏体不锈钢一般不可热处理强化；对 可热处理强化的材料而言，热处理工艺性能相当的重要。
预防和控制热处理变形的方法与措施
预防和控制热处理变形的方法与措施
2.压力加工性能 包括变形抗力，变形温度范围，产生缺陷 的可能性及加热、冷却要求等。一般来说，铸铁不可压力加
工，而钢可以压力加工但工艺性能有较大差异，随着钢中碳 及合金元素的含量增高，其压力加工性能变差；故高碳钢或 高碳高合金钢一般只进行热压力加工，且热加工性能也较差， 如高铬钢、高速钢等；高温合金因合金含量更高，故热压力 加工性能更差。变形铝合金和大多数铜合金，像低碳钢一样 具有较好的压力加工性能。
在经济性、加工性相近或相同时，应选用使用性 能最优的材料。
在加工工艺性能等问题上出现某些突出的制约性 因素时，所选材料的使用性能也可以不是最优的， 此时需找到使用性能与制约因素之间恰当的平衡 点。
4. 确定热处理方法或其它强化方法。 5. 对所选定的材料进行产品试制及实验分析， 以考查其能否满足使用性能要求。重要的产品 应在真实工况下进行台架试验。当试验结果基 本满意后，可小批投产。
1.选材方法
材料的选用就是在种类繁多的材料中，找出既能 满足工程使用的要求，又能降低产品总成本获得 最大经济利益，同时还能符合使用环境条件、资 源供应情况和环保要求的材料。 1.1 根据使用性能选材 使用性能主要指零件在使用状态下材料应具有的 力学性能、物理性能和化学性能等。
使用性能是选材最主要的依据。
零件选材及工艺路线
主要内容：
1. 选材方法 2.典型零件选材及工艺路线
概
述
材料的选择与应用是机械设计与制造工作中重要的基 础环节，自始至终地影响整个设计过程。
选材的核心问题是在技术和经济合理的前提下，保证
材料的使用性能与零件（产品）的设计功能相适应。
掌握各类工程材料的特性、正确选用材料及相宜的加 工方法（路线）是对机械设计与制造工程人员（广义 地应是对所有的从事产品设计与制造的技术人员）的
2.典型零件选材及工艺路线
2.1
齿轮
齿轮主要用于传递扭矩和调节速度
1.1根据材料使用性能选材原则
（一）分析零件的工作条件，确定使用性能
（1）零件的受力情况
如载荷性质（静载、动载、交变载荷）、形式（拉压、弯曲、扭 转、剪切）、分布（均匀分布、集中分布）与大小，应力状态；
（2）零件的工作环境
如温度（常温、高温、低温或变温），介质（有无腐蚀介质、润 滑剂）；
（3）零件的特殊性能要求
如导热性、密度与磁性等。如交变载荷下要求疲劳性能、冲击 载荷下工作要求韧性、酸碱等腐蚀介质中工作要求耐蚀性等。
1.1根据材料使用性能选材原则
1.1根据材料使用性能选材原则
（二）进行失效分析，确定零件的主要使用性能 在使用过程中，因零件的外部形状尺寸和内部组织结 构发生变化而失去原有的设计功能，使其低效工作或 无法工作或提前退役的现象即称为失效。
工作的环境包括工作温度、腐蚀介质情况以及磨 损条件等。
特殊性能要求主要是对导电性、导热性、磁性、 热膨胀、比重、外观等的要求。
工作条件和失效形式分析→确定零件的主要使用 性能要求→通过分析、计算转化成可测量的实验 室性能指标和具体数值→再按这些性能指标数据 查找手册进行选材。
注意：手册中材料的性能数据是在一定试样尺寸、 一定成分范围和一定加工、处理条件下得到的， 选材时必须注意这些因素对材料性能的影响，对 大量生产的重要零件，可用零件实物进行强度和 寿命的模拟试验，为选材提供可靠的数据。
《工程材料与热处理》(适用中职生源)
《工程材料与热处理》课程标准课程名称：工程材料与热处理课程性质：专业基础课学分：3.5计划学时：60适用专业：机械设计与制造1.前言1.1课程性质工程材料与热处理机制专业学生必修的一门专业基础课。
是一门应用性和综合性很强的课程，使学生通过理论教学，获得常用机械工程材料、金属热加工和热处理的基本知识，为学习后续课程及形成综合职业能力打下必要的基础。
1.2设计思路本课程根据机械行业技术专业发展需要和完成职业岗位实际工作任务所需要的知识、能力、素质要求选择课程内容，从“任务与职业能力”分析出发，设定职业能力培养目标。
通过绪论\金属材料力学性能、纯金属与合金的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、钢的热处理、常用钢材及选用、铸铁、非铁金属材料、非金属材料、铸造成型工艺、锻压成形工艺、焊接成形工艺、机械零件的毛坯成形综合选材等十三个任务的学习，让学生在了解金属材料特性，各毛培成形工艺过程的基础上，初步形成合理选择零件材料及毛坯加工成形方法的能力，培养学生解决实际问题的能力。
在课程实施过程中，充分利用课程特征，加大学生工程体验的教学设计，激发学生的主体意识和学习兴趣。
2.课程目标2.1总体目标学习并掌握常用材料特性和用途、掌握常用材料的热处理方法与作用和用途，使学生能合理选择材料和进行合理的热处理，从而培养适合专业发展需要的专门人才。
2.2具体目标2.2.1能力目标：1.具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力；2.初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
2.2.2知识目标：1.以铁碳合金的成分组织温度性能为主线，了解四者的相互关系和变化规律的基础知识，初步具有根据零件的使用要求选择零件材料的能力;2.了解钢材在实际加热和冷却时内部组织的变化及其对钢材性能的影响，了解各种热处理方法的目的、工艺和应用，初步具有选择钢材热处理方法的能力；3.了解毛坯的成形方法和基本工艺过程，初步具有选择零件毛坯成形方法的能力。
机械零件的选材
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。
典型零件选材及工艺分析
艺 加工→渗碳、淬火及低温回火→
喷丸→磨内孔及换档槽→装配。
1.2 轴
轴是机器的重要零件之一， 它的主要作用是支承回转体，并传 递动力。
1.2 轴
轴的工作条件、失效形式及性能要求
（1）轴的工作条件
•承受交变转矩拉一压载荷； •轴颈、花键等部位承受较大 的摩擦和磨损； •承受一定的过载或冲击载荷。
1.1 齿轮
齿轮的选材工艺分析
（2）汽车、拖拉机齿轮
下面以JN150型载重汽车 （变速箱中第二轴 的二、三挡齿轮为 例进行分析。
1.1 齿轮
齿轮的选材工艺分析
（2）汽车、拖拉机齿轮
汽车、拖 拉机齿轮生产批量 大，因此选择用钢 时除有较好的力学 性能外，还应有较 好的工艺性能。
1.1 齿轮
齿轮的选材工艺分析
轴的选材及工艺分析
具体加工工艺路线如下：
工
艺
下料→锻造→正火→粗加工→调质→ 半精车外圆，钻中心孔，精车外圆；
铣键槽→局部淬火（锥孔及外锥体） →车各空刀槽，粗磨外圆，滚铣花键 →花键高频淬火、回火→精磨（外圆、 外锥体及内锥孔）
1.2 轴
（2）内燃机曲轴
曲轴是内燃机中形状复杂而又重要的零件， 它在工作时，受气缸中周期性变化的气体压力，曲 轴连杆机构的惯性力，扭转和弯曲应力及冲击力等。
因此要求曲轴具有高的强度，一定的冲击韧 度和弯曲、扭转疲劳强度，在轴颈处要有高的硬度 和耐磨性。
内燃机曲轴材料的选择主要根据内燃机的类 型，功率大小，转速高低以及轴瓦材料等。
1.2 轴
轴的选材及工艺分析
选
•低速内燃机曲轴采用正火状态的碳素 钢或球墨铸铁；
材
•中速内燃机曲轴采用调质状态的碳素
机械工程材料与热加工工艺试题与答案
一、名词解释：１、固溶强化：固溶体溶入溶质后强度、硬度提高，塑性韧性下降现象。
２、加工硬化：金属塑性变形后，强度硬度提高的现象。
２、合金强化：在钢液中有选择地加入合金元素，提高材料强度和硬度４、热处理：钢在固态下通过加热、保温、冷却改变钢的组织结构从而获得所需性能的一种工艺。
５、细晶强化：晶粒尺寸通过细化处理，使得金属强度提高的方法。
二、选择适宜材料并说明常用的热处理方法三、（20分）车床主轴要求轴颈部位硬度为HRC54—58，其余地方为HRC20—25，其加工路线为：下料锻造正火机加工调质机加工（精）轴颈表面淬火低温回火磨加工指出：1、主轴应用的材料：45钢2、正火的目的和大致热处理工艺细化晶粒，消除应力；加热到Ac3＋50℃保温一段时间空冷3、调质目的和大致热处理工艺强度硬度塑性韧性达到良好配合淬火＋高温回火4、表面淬火目的提高轴颈表面硬度5．低温回火目的和轴颈表面和心部组织。
去除表面淬火热应力，表面M＋A’心部S回四、选择填空（20分）１．合金元素对奥氏体晶粒长大的影响是（d）（a）均强烈阻止奥氏体晶粒长大（b）均强烈促进奥氏体晶粒长大（c）无影响（d）上述说法都不全面２．适合制造渗碳零件的钢有（c）。
（a）16Mn、15、20Cr、1Cr13、12Cr2Ni4A （b）45、40Cr、65Mn、T12（c）15、20Cr、18Cr2Ni4WA、20CrMnTi３．要制造直径16mm的螺栓，要求整个截面上具有良好的综合机械性能，应选用（c ）（a）45钢经正火处理（b）60Si2Mn经淬火和中温回火（c）40Cr钢经调质处理4．制造手用锯条应当选用（a ）（a）T12钢经淬火和低温回火（b）Cr12Mo钢经淬火和低温回火（c）65钢淬火后中温回火5．高速钢的红硬性取决于（b ）（a）马氏体的多少（b）淬火加热时溶入奥氏体中的合金元素的量（c）钢中的碳含量6．汽车、拖拉机的齿轮要求表面高耐磨性，中心有良好的强韧性，应选用（c ）（a）60钢渗碳淬火后低温回火（b）40Cr淬火后高温回火（c）20CrMnTi渗碳淬火后低温回火7．65、65Mn、50CrV等属于哪类钢，其热处理特点是（c ）（a）工具钢，淬火+低温回火（b）轴承钢，渗碳+淬火+低温回火（c）弹簧钢，淬火+中温回火8. 二次硬化属于（d）（a）固溶强化（b）细晶强化（c）位错强化（d）第二相强化9. 1Cr18Ni9Ti奥氏体型不锈钢，进行固溶处理的目的是（b）（a）获得单一的马氏体组织，提高硬度和耐磨性（b）获得单一的奥氏体组织，提高抗腐蚀性，防止晶间腐蚀（c）降低硬度，便于切削加工１０.推土机铲和坦克履带板受到严重的磨损及强烈冲击，应选择用（b ）（a）20Cr渗碳淬火后低温回火（b）ZGMn13—3经水韧处理（c）W18Cr4V淬火后低温回火五、填空题(20分)1、马氏体是碳在a-相中的过饱和固溶体，其形态主要有板条马氏体、片状马氏体。
典型零件选用
高速切削用的刃具
(高速车刀、钻头、铣刀等 T工作< 600 ºC)
性能——高硬度、高耐磨性，高热硬性、高精度；较高的强度、韧性
选材——高速钢(W18Cr4V
工艺
、W6Mo5Cr4V2等) 、硬质合金、 陶瓷
——锻造→球化退火→粗加工→淬火+回火→精加工→表面处理
4.箱体类
1.齿轮类零件
机床齿轮
工作条件:
性能指标: 选材
转速中等，载荷不大，工作平稳，无强烈冲击
心部HBS220~250，齿面硬度≥HRC52 40Cr 锻造→正火→粗加工→调质→精加工 →轮齿高频淬火及低温回火→精磨
: 45、 :
工艺路线
最终组织
:
心部：回火S
齿面：回火M
说明：冲击小的低速齿轮可采用HT250、HT350、QT500-5、QT600-2等
——锻造→球化退火→机加工→淬火—低温回火
最终组织
—— 回火M+颗粒状碳化物+A’
低速切削、形状较复杂的刃具
（丝锥、板牙、拉刀等 T工作< 300 ºC）
性能——高硬度、高耐磨性，一定的热硬性和韧性 选材——9SiCr、CrWMn
工艺
——锻造→球化退火→机加工→淬火—低温回火
——回火M+颗粒状碳化物+A’
需要高的屈服强度和疲劳强度
选材——轻型汽车65Mn、60Si2Mn
中型或重型汽车50CrMn, 55SiMnVB 重型载重汽车55SiMnMoV, 55SiMnMoVNb
工艺
——下料 → 压力成型→淬火+中温回火→喷丸强化
—— 回火T
板弹簧
车床主轴的选材 加工路线 热处理
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。
机械工程材料第6章典型零件选材
表6.1
工作条件 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
表6.1 机床主轴工作条件、用材及热处理
材料 45 主要热处理 正火或调质 硬度 220~250 HBS 使用实例 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 ①与滑动轴承配合 ②有冲击载荷 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 ①与滑动轴承配合 ②中等载荷，转速较高 ③精度要求很高 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 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
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。
右图为“解放”牌载重汽车变速箱变速 齿轮。该齿轮将发动机动力传递到后轮， 并起倒车的作用，工作时承载、磨损及 冲击负荷均较大。要求齿轮表面有较高 的耐磨性和疲劳强度，心部有较高的强 度(σb > 1 000 MPa)及韧性(αk＞60 J／ cm2)。 选材及加工工艺路线有以下两种方式。
“解放”牌载重汽车变速箱变速齿轮选材及加工工艺路线
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 料有足够的抗弯强度、疲劳强 度和较好的韧性。
根据土样填写零件加工的工艺流程
根据土样填写零件加工的工艺流程零件加工是工程制造过程中不可或缺的环节之一、它指的是将原材料加工成符合设计要求的零件的过程。
在零件加工过程中，一个重要的环节就是根据土样填写工艺流程。
下面我将根据土样填写零件加工的工艺流程进行详细介绍。
首先，在进行零件加工的工艺流程之前，需要对土样进行细致的观察和分析。
通过观察土样的形态、质地、颜色等特征，可以初步判断土样的组成成分和性质。
同时，还需要进行必要的实验和测试，以确定土样的物理力学性质、化学性质以及热处理特性等。
基于对土样的观察和分析，接下来是根据土样填写零件加工的工艺流程。
具体的工艺流程包括以下几个方面的内容：1.选择合适的材料根据土样的组成成分和性质，选择适合的材料进行加工。
材料的选择需要考虑零件的使用环境、强度要求、耐磨性等因素，以保证零件的性能和工作寿命。
2.设计并制作加工工艺图根据零件的形状、尺寸和要求，设计并制作加工工艺图。
其中包括零件的加工路径、加工顺序、切削工具的选择和刀具切削参数等。
3.材料预处理根据土样的性质，对选定的材料进行预处理。
预处理的方法包括清洗、除杂、干燥等步骤，以保证材料的纯净度和加工性能。
4.加工准备准备好所需的机床、刀具和辅助设备，并进行必要的校验和调试。
同时，按照加工工艺图的要求，安装好刀具、夹具和工装等。
5.加工操作根据加工工艺图的要求，进行零件的加工操作。
加工操作包括切削、车削、铣削、钻削、磨削等步骤，其中每个步骤的加工顺序和刀具的选择都需要严格按照工艺要求进行。
6.检验和修正在加工过程中，需要定期进行检验和修正。
通过量具、三坐标测量仪和显微镜等设备，对加工精度和尺寸进行检测，并及时调整加工参数和工艺流程，以确保零件的质量和尺寸符合要求。
7.热处理和表面处理根据土样的热处理特性和工艺要求，进行必要的热处理，如淬火、回火等。
同时，根据零件的使用环境和功能要求，进行表面处理，如镀层、喷涂等。
8.清洗和包装在零件加工完成后，进行清洗和除去表面污染物。
典型零件的成形工艺-举例
选择成形工艺方法思考题
1.选材 2.选择成形方法
生产要求: 1.100件/8小时 2.生产1000件 3.20天交货 摩托车汽缸头
加工途径选项: 1.毛坯件:钢棒料（6米长的棒料经切割获得）、 机加工所有孔及各表面； 2.采用砂型铸造（用铸钢材料），在经机加工 完成； 3.采用砂型铸造（用铸铁材料），在经机加工 完成； 4.铸铁熔模铸造 5.青铜金属型铸造 6.青铜压铸，免机加工 问：你认为采用何种方法最合适、最经济，并 能按时交货？为什么？
（1）损伤失效的主要形式有2种：疲劳断裂和 轴颈严重磨损。 性能要求：高强度；一定的冲击韧度；足够的 抗弯、扭转、疲劳强度；足够的刚度；轴径表 面有高的硬度和耐磨性。
（2）汽车曲轴的生产工艺路线： 下料→模锻→调质→切削加工→轴颈表面淬火。 调质：做好组织准备，工件整个截面获得综合 机械性能。 表面淬火：提高表面硬度。
毛坯以锻钢件或圆钢件为主
2. 盘类零件 盘类零件轴向(纵向)尺寸一般小于其径向(横向) 尺寸，如齿轮、皮带轮、法兰盘、联轴器，轴 承以及螺母、垫圈等。
盘类零件
①齿轮毛坯多采用钢材锻造生产，一些较小的 齿轮也可采用圆钢为毛坯。 大型齿轮，其整体锻造困难，可以采用镶拼 的方法组合。 对于要求不高的大齿轮也可以采用球墨铸铁 整体铸造毛坯。 较小的齿轮，如仪器仪表内的小齿轮，可以 采用冲压、挤压成形，也可以用注射成型的 塑料齿轮代替金属齿轮。
（1）阐述汽车齿轮的损伤失效的主要形 式，对其性能有何要求？ （2）写出汽车齿轮的生产工艺路线（含 机加工及热处理工艺），并写出所采用的 热处理工艺的目的。
（1）损伤失效的主要形式
（1）损伤失效的主要形式有3种：断齿、破坏 性胶合和破坏性点蚀。
（1）损伤失效的主要形式有3种：断齿、破坏 性胶合和破坏性点蚀。 性能要求：
典型零件的选材及加工工艺路线分析讲解材料
轻量化
减轻材料重量，提高产品机动性，降低能源 消耗和排放。
环保化
发展可再生、可回收、可降解的材料，减少 对环境的污染。
智能化
研究具有自适应、自修复、自感应等功能的 智能材料。
新材料的研究与开发
碳纤维复合材料
具有高强度、轻质、耐高温等优点，广 泛应用于航空航天、汽车等领域。
高分子合成材料
具有优良的化学稳定性、绝缘性、耐 磨性等，在建筑、电子、化工等领域
03
材料的应用与发展趋势
材料的应用领域
01
航空航天
用于制造飞机、火箭等高强度、轻 质材料。
建筑领域
用于制造桥梁、高层建筑等高强度、 高耐久性材料。
03
02
汽车工业
用于制造发动机、变速器等耐磨、 耐高温材料。
电子产品
用于制造集成电路、晶体管等精密、 小型化材料。
04
材料的发展趋势
高性能化
提高材料的强度、硬度、耐高温等性能，以 满足更高要求的工业应用。
可加工性原则
材料应具有良好的可加工性， 以便于零件的制造和加工。
可维修性原则
材料应易于维修和更换，以提 高零件的使用寿命和降低维修 成本。
常用材料介绍
钢铁
钢铁是机械制造业中应用最广泛的材料之一，具 有高强度、良好的韧性和耐磨性。
铜及铜合金
铜及铜合金具有良好的导电性、导热性、耐腐蚀 性和加工性能，广泛应用于电气、电子、化工等 领域。
实例二：齿轮类零件的选材与加工工艺
灰铸铁
用于制造一般用途的齿轮，如减速器齿轮等。
球墨铸铁
用于制造高强度、高耐磨性的齿轮，如汽车变速毛坯准备
根据零件材料和尺寸要求，准备毛坯。
粗加工