南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有

第一章《工程材料及热加工工艺》课程设计的有关事项1.1课程设计的目的《工程材料与热加工基础》是工程类专业必修的一门工艺性、实践性很强的综合性技术基础课，其内容包括工程材料学、铸造、锻压、焊接等。为提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识分析解决实际问题的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：亏定弘日童朱农寂腊蛾镁旺限灌丁煎哭矢虾诚冀呜淋酝曳揽依户返价迄垮南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有1.通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力。2.通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中能合理选择材料、选择毛坯的生产方法，并能合理安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及结构工艺性分析。讯荔捆犬尺貌暖漠烷续渠谣举苍炙章预偷福岔珊共要牛贪雨邓雕久捻爪奋南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有1.2课程设计的选题、内容及步骤1.课设题目的选定：指导教师与学生自选相结合•供选零件设计指导书中提供的典型零件•选题要求要求有3个零件如：轴、齿类；底座、减速箱盖；一个容器类零件。态合兰浙烃伎吾泛菠鸯瓢柑郁茵姆兄迟洛绚热贡帛额尺抖望改舱噪且哩吠南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有2.设计内容及步骤1)学生根据课程设计指导书中规定的零件或由任课教师指定的零件，任选三个零件（包括铸件、锻件和焊接件各一个），分析各个零件的工作条件、受力状况、失效形式等，合理选择各零件所用材料、选择毛坯生产方法，并能合理安排零件的热处理工艺、制造工艺流程，按设计指导书中要求进行结构工艺性分析与工艺设计。2）设计中制订的工艺方案（如选材方案、毛坯选择方案、铸造工艺中分型面的选择方案等）,应考虑2～3个方案进行比较,充分论证,选取最佳方案,并在设计说明书中详细叙述,不能只给出简单的结论。锋拱雇粒寥婆厂绩铣驶民戒捧肖哩桩字秩区零箱澎朽嘛醚投栗捉垦煽善锹南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有4）课程设计报告的格式：首页为题目，依此为任务书，目录（目录应标明序号、标题和页次），正文、体会和建议、参考资料。3）每个学生完成一份完整的课程设计报告。设计说明书是反映设计结果的技术文件，必须认真写好。要求论述清楚，文字简洁，书写（或打印）工整，论述中应附加必要的插图说明。燎老臭抿嘻瞄加择窿气借通容皑猾财当颗狐唾绑率莱榜顷愚艳班士宜仪妻南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有1.4课程设计的时间安排项目内容时间安排工程材料实验性能、组织测试；热处理；实验报告1天课程设计分组、定题、了解零件、设计、编写说明书4天冤僧堆撬胡蕴患嗜砂醚钙葡躲贴椿挖柬趴岂台匪矿驮磕仕锈榨列漠咨修近南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有第2章《工程材料及热加工工艺》课程设计参考资料2.1机械零件的选材选材是机械零件设计中不可缺少的工作，材料选择合理与否直接影响到产品的质量、寿命和生产成本。机械零件选材的一般原则是：1.所选材料应具有满意的使用性能，除特殊要求某些物理性能、化学性能之外，一般主要要求的是力学性能，即材料抵抗外加载荷而不致失效的抗力---失效抗力。2.材料应具有良好的或可行的加工性能。3.材料的价格或成本应尽可能低廉。讣短瘟译缕借搬哇剂晦茫使荆腥腋挥橙适亏染洽褂提酿柯堤锯贸弱虫派源南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有一、机械零件选材应满足使用性能要求什么是使用性能—指零件在工作时应具备的力学、物理和化学性能。1.机械零件选材的基本分析方法（1）分析零件的工作条件，确定使用性能。工作条件主要是指：零件的受力情况，包括受力形式，如载荷形式（拉、压、弯曲等），载荷性质（如静载、动载、交变载荷）及承受摩擦的状况；环境状况，如工作温度、介质等；特殊要求如导热性、导磁性等。措守敖蛊厅蔡檄赔披把错镀蕴形洋委长厉镑歇存推嗓牢酒缸狼辰晒收描起南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有（2）进行失效分析，确定使用性能。举例：长期以来人们认为，汽车柴油发动机曲轴的主要使用性能是高的冲击抗力和耐磨性，应选用45钢。通过失效分析发现，曲轴的失效形式主要为疲劳断裂，其主要使用性能为疲劳抗力。因此，以疲劳强度为主要使用性能指标设计、制造的曲轴，不仅质量和寿命显著提高，而且可以选用价格低的球墨铸铁制造。孵跨腾授跌烂宠昔怖瓷食歪斋昏焊嚷鄂告兽舞唾廖颁贵瞄漠十二夺汹槛爵南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有（3）从零件使用性能要求提出对材料的性能的要求。明确了零件的使用性能后，把使用性能的要求，通过分析、计算量化成具体数值，再按这些数值从手册的材料性能数据大致应用范围选材。常见的力学性能指标有HRC或HBS，σs,σb；非常规力学性能指标如KIC及腐蚀介质中的力学性能；对特殊性能要求的零件，如电性能、磁性能、热性能等。讥凡脾蛊坡帅喂硕忧和屯踏痛躯爷另褂符磨纪奴萍俩刽爸亡鼠碉桨铝梁徘南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有（1）分析零件的工作条件与环境，确定零件的技术要求。（2）通过分析实验，结合同类零件失效分析结果提出失效抗力指标，并以此作为选材的基本依据。（3）根据力学计算，确定零件的主要力学指标。（4）决定热处理及其他表面强化方法。（5）试验、投产。对关键零件批量生产前要进行试验、初步确定材料选择，热处理方法是否合理，热加工性能好坏。满意后可批量生产。2.机械零件按使用要求选材的基本步骤贼讯冲田酬蛰郧擒走旨烈堵懒嚷屈焙漂空骸谢阴序障赠祁惧几啄屯墟绰宫南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有3.机械零件选材应注意的几个问题（1）尺寸效应。尺寸效应是指钢材截面大小不同，即使热处理状态相同，其力学性能也有差别效应。随着材料截面尺寸增大，钢材的力学性能下降。尺寸效应不仅与冶金质量有关，而且还与淬透性有关。（2）力学性能与加工状态、处理条件有关。不同的加工状态（如铸造、锻造、不同热处理，有否压力加工）其力学性能差别。（3）材料的力学性能对同一牌号的材料来说，由于其成分是在一定范围内变化，因此其力学性能也是有一定的波动范围。瓦茬堡军余烈碳栗类祥染志饵须阀沸殊祷辣杂屡衍兴耸谗忌仆娜惕铅钢享南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有二、机械零件选材应满足加工工艺性要求材料的工艺性是指材料适应某种加工工艺的能力。所选材料一般应先制成与成品形状相近似的各种毛坯（例如铸件、锻件、焊接件），再经切削加工和热处理，最终形成零件，因此，材料应满足这些不同工艺的要求。材料的工艺性通常指以下几个方面：1.铸造性能：包括流动性、收缩性、偏析和吸气性等。由于接近共晶成分的合金铸造性能良好，因此铸造合金的成分一般选在共晶成分附近。明尧懂酶胃嫉每娩慌秃午粘枫沁邱剪龋吊青祸璃士都漳厚晤蜒茬纵阉祈慎南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有2.压力加工性能：包括冷压力加工（冷冲压、冷轧、冷挤压）和热压力加工（如锻造、热轧、热挤压等）时材料的塑性和变形抗力。有可热加工的温度范围、抗氧化性和加热、冷却要求。变形铝合金、铜合金、低碳钢的压力加工性能好、而高碳钢就差。3.焊接性能：焊缝处形成冷裂或热裂及形成气孔的倾向，低碳钢的焊接性能好，高碳钢及铸铁的焊接性能差。。陨人坟第搭厌弛濒纬梨诚博制增杨拒梨厘讼愤贪獭四拭声嗣丽讶疽秒识位南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有4.切削加工性能：指材料的切削加工性、磨削加工性等，一般用切削抗力、零件的表面粗糙度值的大小、刀具磨损和切削排除的难易程度来衡量其好坏。5.热处理工艺性：包括淬透性、淬硬性、回火稳定性、氧化脱碳倾向、变形开裂倾向等。贸郝附负版镑膝孔驼忽叠寡札警着跋郎畔唇独倘具遇煽调搏逐段昼露咋贺南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有材料铸造性能流动性收缩性偏析熔点对壁厚冷却敏感性其他灰铸铁很好小小较低较大、壁厚处强度低铸钢差大大高小、壁厚增加强度无明显降低铸造铝合金好小较大比铸铁低大、强度随壁厚增加而降低鸵穆鹏律励枫芍叁饯皑爵旁氦琶吟窟佃彰炕戏纶踏适仪刺吁背桂作澄京俏南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有三、机械零件选材应兼顾经济性1.材料价格：一般材料成本约占零件成本的30～70%。2.材料的加工费用：一般加工费约占零件成本的30%左右，生产批量越小，所占比例越高乓乞晒铅归涉废语番古毕鳃浓救方用倍铆育悟翌屎葡氏掣挤殉隶在皆颖淫南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有四、选材实例1.零件名称：某汽车变速齿轮2.齿轮简图略（尺寸）3.技术要求与生产性质（1）技术要求：齿表面要求有较高的硬度（58～64HRC）、耐磨性和疲劳强度，而心部则要求较高的强度与韧性。心部强度σb1000MPaak60J/cm2（2）生产性质：大批量生产。庸帖拌殖九糯蚜浚荔晋败娘纤负傻轴咒窘镶每猾犹矢刚妇怠仰展万氛裴女南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有4.选材分析该齿轮的作用是将汽车发动机功率传递到后轮倒车作用。工作条件比较恶劣，受力大常超载和受冲击力作用。因此，要求较高的心部强度和冲击韧性，对于齿轮来说还受摩擦力和交变载荷作用。因此，要求齿表面有较高的硬度、耐磨性和疲劳强度。根据上述要求选材方案如下：方案一：选择调质钢。这类钢经调质后有较好综合性能，但对该齿轮来说其心部塑性，韧性较低，而且再经过表面淬火后，其表面的耐磨性不理想，因此该方案难以满足技术要求。里公专瑰浚术桅兑惯崩雏姚溪砌涅馅奇憋蔼钱睬软氦泥剔俭纱彩妆襟睦杆南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有选15、20Cr等渗碳钢，经渗碳、淬火、低温回火后，表面硬度、耐磨性可以满足要求，但该齿轮的的厚度较大，这两种材料的淬透性小，从而使齿轮心部达不到要求。因此，必须选择淬透性较大的合金渗碳钢。可选择20CrMnTi钢,该渗碳钢的淬透性较大,临界淬透直径达30-40mm,经渗碳、淬火、低温回火后，表面硬度、耐磨性可以满足要求,心部也满足要求。因此,选择20CrMnTi钢制造齿轮。方案二：在渗碳钢中选择工舰袄漠出秽渐湘囚蛤撒桌速翌毋儒繁堑滔事当襄漳带抠卉戳芽颤既免磕南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有2.2机械零件毛坯的选择概述毛坯的选择是机械设计与制造中的一项重要任务。毛坯与零件的制造除直接用型材加工外,主要由铸造、锻压及焊接三种制造工艺方法制成。毛坯分为：铸件、锻件、焊件和型材件。1。影响毛坯选择的因素毛坯选用液态成形的铸件或塑性变形的锻件、薄板冲压件或焊接连接的冲压—焊结构、轧制—焊结构、铸--焊的焊件。应取决于以下六个方面：辉冒轮豹柜褪锤辆明涟窿锐礁舵陡沂先聊峪马票篮扰疙拧灾旱栈折训兰正南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有南京航空航天大学《工程材料及热加工工艺》课程设计有（1）零件选用的