金工实习教材2

1绪论一、金工实习的性质和任务金工实习是学生学习机械制造系列课程必不可少的选修课，也是获得机械制造基本知识的必修课。通过学习和操作技能训练，可以使学生获得机械加工的基本知识和具备较强的动手能力，为后续课程的学习打下良好的基础。金工实习是专业学习过程中一项重要的实践性教学环节，学生在金工实习过程中，通过独立的实践操作，将有关金属材料加工的基本理论、基本知识、基本方法与实践有机地结合在一起，有目的地进行工程实践训练，并不断提高学生的综合职业能力。金工实习的主要任务是让学生接触和了解工厂生产实践，加深其对所学专业的理解，培养学习兴趣。通过实习，培养学生理论联系实际、一丝不苟的工作作风，使学生的综合素质不断得到提高。通过本课程的学习和操作训练，达到以下目的：1、建立起对机械制造生产基本过程的感性认识，学习机械制造的基础工艺知识，了解机械制造生产的主要设备。在实训中，学生要学习机械制造的各种主要加工方法及其所用主要设备的基本结构、工作原理和操作方法，并正确使用各类工具、夹具、量具，熟悉各种加工方法、工艺技术、图纸文件和安全技术，了解加工工艺过程和工程术语，使学生对工程问题从感性认识上升到理性认识。这些实践知识将为以后学习有关专业技术基础课、专业课及毕业设计等打下良好的基础。2、培养实践动手能力，进行的基本训练。学生通过直接参加生产实践，操作各种设备，使用各类工具、夹具、量具，独立完成简单零件的加工制造全过程，以培养学生对简单零件具有初步选择加工方法和分析工艺过程的能力，并具有操作主要设备和加工作业的技能，初步奠定技能型应用型人才应具备的基础知识和基本技能。3、全面开展素质教育，树立实践观点、劳动观点和团队协作观点，培养高质量人才。工程实践与训练一般在学校工程培训中心的现场进行。实训现场不同于教室，它是生产、教学、科研三结合的基地，教学内容丰富，实习环境多变，接触面宽广。这样一个特定的教学环境正是对学生进行思想作风教育的好场所、好时机。金工实习对学好后续课程有着重要意义，特别是技术基础课和专业课，都与金工实习有着重要联系。金工实习场地是校内的工业环境，学生在实习时置身于工业环境中，接受实习指导人员思想品德教育，培养工程技术人员的全面素质。因此，金工实习是强化学生工程意识教育的良好教学手段。二、金工实习的内容用系统的观点分析，机械制造的概念是指将毛坯(或材料)和其他辅助材料作为原料，输入机械制造系统，经过存储、运输、加工、检验等环节，最后实现符合要求的零件或产品从系统输出。概括地讲，机械制造就是将原材料转变为成品的各种劳动的总和。其过程如图0.1所示。从图1.1中可以看出，多数零件是先用铸造、压力加工或焊接等方法制成毛坯，再用切削加工的方法加工而成。为了改善材料的加工性能，在各工序中常穿插各种不同的热处理，这就组成了本书共ll章的全部内容。2图0.1机械制造框图第1章为金工实习基本知识，主要介绍工程材料的性能及常用材料的分类，为合理选材和制订铸造、锻造和焊接等加工工艺打下基础。同时介绍了常用量具的使用方法。第2、3、4章分别介绍了毛坯制造方法——铸造、锻压和焊接，分别阐述了各自的工艺基础、常用成型方法、质量分析及安全知识等。第5章介绍了为提高材料的性能所采用的热处理方法，包括各热处理方法的目的、用途、适合的材料等，同时还介绍了常用的热处理设备。第6、7、8章主要介绍了各种金属切削加工方法，阐述了金属切削加工的基础知识、各种加工方法所用设备、工件安装、所用刀具及安全知识等。第9、10、11章介绍了先进制造方法，主要包括数控加工的基础知识、编程方法、编程举例及常用特种加工方法的基本原理和应用等。三、金工实习安全守则在实习劳动中要进行各种操作，制作各种不同规格的零件，因此，常要开动各种生产设备，接触到焊机、机床、砂轮机等。为了避免触电、机械伤害、爆炸、烫伤和中毒等工伤事故，实习人员必须严格遵守工艺操作规程。只有施行文明生产实习，才能确保实习人员的安全和保障：1、实习中做到专心听讲，仔细观察，做好笔记，尊重各位指导老师，独立操作，努力完成各项实习作业。2、严格执行安全制度，进车间必须穿好工作服。女生戴好工作帽，将长发放入帽内，不得穿高跟鞋、凉鞋。3、机床操作时不准带手套，严禁身体、衣袖与转动部位接触；正确使用砂轮机，严格按安全规程操作，注意人身安全。4、遵守设备操作规程，爱护设备，未经教师允许不得随意乱动车间设备，更不准乱动开关和按钮。5、遵守劳动纪律，不迟到，不早退，不打闹，不串车间，不随地而坐，不擅离工作岗位，更不能到车间外玩，有事请假。6、交接班时认真清点工、卡、量具，做好保养保管，如有损坏、丢失按价赔偿。7、实习时，要不怕苦、不怕累、不怕脏，热爱劳动。8、每天下班擦拭机床，清整用具、工件，打扫工作场地，保持环境卫生。39、爱护公物，节约材料、水、电，不践踏花木、绿地。10、爱护劳动保护品，实习结束时即使交还工作服，损坏、丢失按价赔偿。第1章金工实习基本知识1.金属材料的性能金属材料的性能分为使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用过程中表现出来的特性，包括力学性能、物理性能和化学性能等。使用性能决定金属材料的应用范围、安全可靠性和使用寿命。工艺性能是指材料对各种加工工艺适应的能力，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能和热处理工艺性能等。在选用金属和制造机械零件时，主要考虑力学性能和工艺性能。在某些特定条件下工作的零件，还要考虑物理性能和化学性能。金属材料的使用性能如表1.1所示。表1.1金属材料的使用性能2.常用金属材料工业上将碳的质量分数小于2.11%的铁碳合金称为钢.钢具有良好的使用性能和工艺性能,因此获得了广泛的应用.2.1钢的分类钢的分类方法很多,常用的分类方法有以下几种:1）按化学成分碳素钢可以分为：低碳钢（含碳量0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%～0．6%）、高碳钢（含碳量0.6%）；合金钢可以分为：低合金钢（合金元素总含量5%）、中合金钢（合金元素总含量5%～10%）、高合金钢（合金元素总含量10%）；2）按用途分结构钢（主要用于制造各种机械零件和工程构件）、工具钢（主要用于制造各种刀具、量具和模具等）、特殊性能钢（具有特殊的物理、化学性能的钢，可分为不锈钢、耐热钢、耐磨钢等）3）按品质分普通碳素钢（P≤0.045%S≤0.05%）、优质碳素钢（P≤0.035%S≤0.035%）、高级优质碳素钢（P≤0.025%S≤0.025%）2．2碳素钢的牌号、性能及用途常见碳素结构钢的牌号用“Q+数字”表示，其中“Q”为屈服点的“屈”字的汉语拼音字4首，数字表示屈服强度的数值。若牌号后标注字母，则表示钢材质量等级不同。优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示钢的平均含碳量的质量分数的万分数，例如，20钢的平均碳质量分数为0.2%。表1.2常见碳素结构钢的牌号、机械性能及其用途类别常用牌号机械性能用途屈服点σs/MPa抗拉强度σb/MPa伸长率δ/%碳素结构钢Q195195315~39033塑性较好，有一定的强度，通常轧制heng钢筋、钢板、钢管等。可作为桥梁、建筑物等的构件，也可用做螺钉、螺帽、铆钉等Q215215335~41031Q235A235375~46026Q235BQ235C可用于重要的焊接件Q235D强度较高，可轧制成型钢、钢板，作构件用Q255255410~51024Q275275490~61020优质碳素结构钢08F17529535塑性好，可制造冷冲压零件1020533531冷冲压性与焊接性能良好，可用作冲压件及焊接件，经过热处理也可以制造轴、销等零件20245410253531553020经调质处理后，可获得良好的综合机械性能，用来制造齿轮、轴类、套筒等零件4033557019453556001650375630146040067512主要用来制造弹簧65410695102.3、合金钢的牌号、性能及用途为了提高钢的性能，在碳素钢基础上特意加入合金元素所获得的钢种称为合金钢。合金结构钢的牌号用“两位数（平均碳质量分数的万分之几）+元素符号+数字（该合金元素质量分数，小于1.5%不标出；1.5%～2.5%标2；2.5%～3.5%标3,依次类推）”表示。对合金工具钢的牌号而言，当碳的质量分数小于1%，用“一位数（表示碳质量分数的千分之几）+元素符号+数字”表示；当碳的质量分数大于1%时，用“元素符号+数字”表示。（注：高速钢碳的质量分数小于1%，其含碳量也不标出）表1—2常见合金钢的牌号、机械性能及其用途类别常用牌号机械性能用途屈服点σs/MPa抗拉强度σb/MPa伸长率δ/%低合金高强度结构钢Q295≥295390~57023具有高强度、高韧性、良好的焊接性能和冷成型性能。主要用于制造桥梁、船舶、车辆、锅炉、高压容器、输油输气管道、大型钢结构等Q345≥345470~63021~22Q390≥390490~65019~20Q420≥420520~68018~19Q460≥460550~720175合金渗碳钢20Cr54083510主要用于制造汽车、拖拉机中的变速齿轮、内燃机上的凸轮轴、活塞销等机器零件20CrMnTi83510801020Cr2Ni41080117510合金调质钢40Cr7859809主要用于汽车和机床上的轴、齿轮等30CrMnTi—1470938CrMoAl835980144、铸钢的牌号、性能及用途铸钢主要用于制造形状复杂，具有一定强度、塑性和韧性的零件。碳是影响铸钢性能的主要元素，随着碳质量分数的增加，屈服强度和抗拉强度均增加，而且抗拉强度比屈服强度增加得更快，但当碳的质量分数大于0.45%时，屈服强度很少增加，而塑性、韧性却显著下降。所以，在生产中使用最多的是ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570三种。表1—3常见碳素铸钢的成分、机械性能及其用途钢号化学成分机械性能应用举例CMnSiσsσbδψakZG200-4000.200.800.502004002540600机座、变速箱壳ZG230-4500.300.900.502304502232450机座、锤轮、箱体ZG270-5000.400.900.502705001825350飞轮、机架、蒸汽锤、水压机、工作缸、横梁ZG310-5700.500.900.603105701521300联轴器、汽缸、齿轮、齿轮圈ZG340-6400.600.900.603406401018200起重运输机中齿轮、连轴器等5、铸铁的牌号、性能及用途铸铁是碳质量分数大于2.11%，并含有较多Si、Mn、S、P等元素的铁碳合金。铸铁的生产工艺和生产设备简单，价格便宜，具有许多优良的使用性能和工艺性能，所以应用非常广泛，是工程上最常用的金属材料之一。铸铁按照碳存在的形式可以分为：白口铸铁、灰口铸铁、麻口铸铁；按铸铁中石墨的形态可以分为：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁。表1—4常见灰铸铁的牌号及其用途牌号铸件壁厚力学性能用途举例σb/MPaHBSHT1002.5~1010~2020~3013010090110~16693~14087~131适用于载荷小、对摩擦和磨损无特殊要求的不重要的零件，如防护罩、盖、油盘、手轮、支架、底板、重锤等HT1502.5~1010~2020~30175145130137~205119~179110~166适用于承受中等载荷的零件，如机座、支架、箱体、刀架、床身、轴承座、工作台、带轮、阀体、飞轮、电动机座等HT2002.5~1010~2020~30220195170157~236148~222134~200适用于承受较大载荷和要求一定气密性或耐腐蚀性等较重要的零件、如汽缸、齿轮、机座、飞轮、床身、汽缸体、活塞、齿轮箱、刹车轮、联轴器盘、中等压力阀体、泵体、液压缸、阀门等HT2504.0~1010~2020~30270240220175~262164~247157~2366HT30010~2020~3030~50290250230182~272168~251161~241适用于承受高载荷、