第十四章零件表面的加工方法(3)

第一部分工程材料四、简答题1．什么是工程材料?按其组成主要分为哪些种类?答：工程材料主要指用于机械工程和建筑工程等领域的材料。

按其组成主要分为：金属材料、高分子材料、无机非金属材料、复合材料。

2．什么是金属的热处理?有哪些常用的热处理工艺?答：金属热处理就是通过加热、保温和冷却来改变金属整体或表层的组织，从而改善和提高其性能的工艺方法.金属热处理工艺可分为普通热处理（主要是指退火、正火、淬火和回火等工艺）、表面热处理（包括表面淬火和化学热处理)和特殊热处理（包括形变热处理和真空热处理等）。

3．钢退火的主要目的是什么？常用的退火方法有哪些？答：钢退火的主要目的是：①细化晶粒，均匀组织，提高机械性能；②降低硬度，改善切削加工性;③消除残余内应力，避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④提高塑性、韧性，便于塑性加工⑤为最终热处理做好组织准备。

常用的退火方法有完全退火、等温退火、球化退火、去应力退火、扩散退火、再结晶退火。

4．钢正火的主要目的是什么？正火与退火的主要区别是什么？如何选用正火与退火？答：钢正火的主要目的是①细化晶粒，改善组织，提高力学性能；②调整硬度，便于进行切削加工（↑HB)；③消除残余内应力,避免钢件在淬火时产生变形或开裂；④为球化退火做好组织准备。

正火与退火的主要区别是冷却速度不同。

正火与退火的选用：①不同的退火方法有不同的应用范围和目的，可根据零件的具体要求选用;②正火可用于所有成分的钢，主要用于细化珠光体组织．其室温组织硬度比退火略高，比球化退火更高；③一般来说低碳钢多采用正火来代替退火。

为了降低硬度，便于加工，高碳钢应采用退火处理.5．淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪几种？答：淬火是将钢奥氏体化后快速冷却获得马氏体组织的热处理工艺。

淬火的目的主要是为了获得马氏体，提高钢的硬度和耐磨性。

它是强化钢材最重要的热处理方法。

常用的淬火方法有：单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火.6。

淬火后，为什么一般都要及时进行回火？回火后钢的力学性能为什么主要是决定于回火温度而不是冷却速度？答:淬火钢一般不宜直接使用，必须进行回火以消除淬火时产生的残余内应力，提高材料的塑性和韧性，稳定组织和工件尺寸。

零件表面的切削加工成形方法零件表面可看成是一条母线沿着另一条导线运动的轨迹。

母线与导线统称为形成表面的生线。

切削加工时，详细实现这两根生线的是刀具的切削刃与工件的相对运动，并通过此运动将工件的表面切削成形。

图2-11中，可将直线或曲线1视为母线，将绕O-O轴心旋转所形成的圆或按肯定方向移动所形成的直线（或曲线）2视为导线。

需要指出的是：① 虽然母线相同，导线也相同，但若两者间原始相对位置不同，则所形成的表面也就不同，如图2-11中b）及c)。

② 在某些状况下，母线、导线没有严格的区分，特殊是对于自由曲面（图2-11f）更是如此。

不同的加工运动、不同的切削刀刃外形，形成生线的方式不同，形成零件表面的方法也不同，可归纳为以下四种表面成形方法。

1）轨迹法工件表面的生线（母线和导线）均由轨迹运动生成。

2）成型法工件的一条生线是通过刀刃的外形直接获得的。

3）相切法工件的一条生线是刀刃运动轨迹的包络线。

4）范成法又称展成法，其工件的一条生线也是刀刃运动轨迹的包络线，且包络线需通过刀具与工件之间的范成运动来生成。

各种形式的齿轮、链轮大多数采纳范成法加工。

1。

第十四章零件选材与加工工艺分析习题解答14-1 选择材料的一般原则有哪些? 简述它们之间联系。

答：选择材料的一般原则有①材料的使用性能应满足零件的使用要求；②) 材料的工艺性应满足加工要求；③选材时，还应充分考虑经济性。

在选用材料时，必须了解我国的资源和生产情况，从实际情况出发，全面考虑材料的使用性能、工艺性能和经济性等方面的因素，以保证产品性能优良、成本低廉、经济效益最佳。

14-2 什么是零件的失效? 一般机械零件的失效方式有哪几种?答：所谓失效是指：①零件完全破坏，不能继续工作；②严重损伤，继续工作很不安全；③虽能安全工作，但已不能满意地起到预定的作用。

一般零件的失效方式有：断裂、表面损伤、磨损、疲劳破坏、过量变形等。

14-3 生产批量对毛坯加工方法的选择有何影响?答：毛坯选择要考虑加工成本，成本与生产批量有关系：①在单件小批量生产的条件下，应选用常用材料、通用设备和工具、低精度、低生产率的毛坯生产方法。

②在大批量生产的条件下，应选用专用材料、专用设备和工具以及高精度高生产率的毛坯生产方法。

这样，毛坯的生产率高、精度高。

虽然专用材料、专用工艺装备增加了费用，但材料的总消耗量和切削加工工时会大幅度降低，总的成本也较低。

③单件、小批生产时，对于铸件应优先选用灰铸铁和手工砂型铸造方法；对于锻件应优先选用碳素结构钢和自由锻方法；在生产急需时，应优先选用低碳钢和手工电弧焊方法制造焊接结构毛坯。

④在大批量生产中，对于铸件应采用机器造型的铸造方法，锻件应优先选用模型锻造方法，焊接件应优先选用低合金高强度结构钢材料和自动、半自动的埋弧焊、气体保护焊等方法制造毛坯。

14-4 毛坯的选择原则是什么? 它们之间的相互关系如何?答：毛坯的选择原则是：保证零件的使用要求；降低制造成本，满足经济性；考虑实际生产条件。

三条原则是相互联系的，考虑时应在保证使用要求的前提下，力求做到质量好、成本低和制造周期短。

14-5 热处理的技术条件包括哪些内容? 如何在零件图上标注?答：热处理技术条件的内容包括：零件最终的热处理方法、热处理后应达到的力学性能指标等。

工件表面的成形方法
工件表面成形方法
就机械加工而言，是根据具体的设计要求选用相应的切削加工方法即：在机床上通过刀具与工件的相对运动，从工件毛坯上切除多余金属，使之形成符合要求的形状、尺寸的表面的过程。

因此，机械加工过程是工件表面的形成过程。

(一) 工件表面的构成
机械零件的表面形状千变万化，但大都是由几种常见的表面组合而成的。

这些表面包括平面、圆柱面、圆锥面、球面、螺旋面、圆环面以及成形曲面等，如下图1。

这些表面都可以看成是由一根母线沿着导线运动而形成的。

图2表示了零件表面的成形过程。

母线和导线统称为发生线。

图1 常见表面类型图2 零件表面的成形过程图3 常见成形方法
（二）常见工件表面的成形方法
机械加工中，工件表面是由工件与刀具之间的相对运动和刀具切削刃的形状共同实现的。

相同的表面，切削刃的不同，工件和刀具之间的相对运动也不相同，这是形成各种加工方法的基础。

有轨迹法、成形法、展成法、相切法等，见上图3。

1、轨迹法：指的是刀具切削刃与工件表面之间为点接触，通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具刀尖的运动轨迹来实现表面的成形。

2、成形法：是指刀具切削刃与工件表面之间为线接触，切削刃的形状与形成工件表面的一条发生线完全相同，另一条发生线由刀具与工件的相对运动来实现。

3、展成法（范成法）：是指对各种齿形表面进行加工时，刀具的切削刃与工件表面之间为线接触，刀具与工件之间作展成运动（或称啮合运动），齿形表面的母线是切削刃各瞬时位置的的包络线。

4、相切法：利用刀具边旋转边做轨迹运动对工件进行加工的方法。

零件加工中的表面处理技术随着工业技术的不断进步，零件加工已不再是简单的机械生产过程，而是成为了具有高度技术含量的复合综合过程。

表面处理技术作为零件加工的重要环节，对于零件的质量、耐用性、外观等方面具有很大的影响。

本文探讨零件加工中常用的表面处理技术，分析各种技术的特点和适用范围，以期为零件制造业提供参考。

一、化学处理技术化学处理技术是利用酸、碱等化学物质将零件表面腐蚀、氧化或还原，以改善、修饰、保护、增强金属表面性能的方法。

其中最常见的化学处理技术包括镀铬、镀锌、磷化和阳极氧化等。

1. 镀铬：镀铬是目前最常见的表面处理技术之一，主要是利用电解沉积法将铬层沉积到零件表面，形成具有防腐、耐磨、光亮度高、色彩稳定等特点的铬层。

镀铬技术适用于各种金属材料，如铁、铜、铝等。

2. 镀锌：镀锌技术适用于镀锌零件的防锈、耐蚀等要求较高的场合。

主要原理是将锌层电沉积到钢材表面，形成具有良好耐腐蚀性的锌层。

对于冶金行业、建筑工程等领域，镀锌技术也已得到广泛应用。

3. 磷化：磷化技术的作用是通过在钢材表面形成一层磷酸盐膜，以降低钢材表面的摩擦系数、增强耐磨性和延长使用寿命。

适用于机械、汽车、电子等行业中对耐腐蚀性、耐磨性和硬度要求较高的部件。

4. 阳极氧化：阳极氧化是指在金属表面形成一层氧化铝薄膜，以提高金属零件的防腐蚀、保护和装饰效果。

适用于铝合金零件、电子元器件和汽车等领域。

二、机械处理技术机械处理技术是指采用机械加工的方式对零件表面进行加工处理的技术。

机械处理技术适用范围广，处理方法也比较多样，常见的有研磨、抛光、划痕、喷砂等。

1. 研磨：研磨是指通过研磨机将零件表面进行平整、光洁处理。

这种技术适用于对表面光洁度要求较高的零件加工。

2. 抛光：抛光技术是通过磨料对零件表面进行喷射和抛光处理，以便为其赋予镜面效果、提高表面硬度和耐腐蚀性等性能。

3. 划痕：划痕技术是一种通过磨料对零件表面进行切割，形成高亮晶体的表面加工方式。

零件表面的加工方法选择和工艺路线制定零件表面的加工方法选择啊，这就像是给零件穿衣服，你得挑合适的款式和料子。

要是个小零件，精度要求又不高，就像给小孩子做个简单的布娃娃，那普通的车削加工可能就够了。

车削就像是拿把小刀，一圈一圈地把零件多余的部分削掉，让它慢慢变成你想要的形状。

如果零件的表面需要很光滑，像那种高档的玻璃工艺品一样，那磨削加工可能就是你的好选择。

磨削就像是用超级细的砂纸，一点点地打磨，把表面那些粗糙的小颗粒都给磨掉，让零件的表面光亮得能反光。

这磨削加工啊，虽然费点事儿，但出来的效果那是真的好。

还有铣削加工呢。

这就好比是在一块大木头上雕刻图案，铣刀就像雕刻刀，按照你设定的路径，这儿挖一块，那儿切一刀，能加工出各种形状的零件表面。

比如说要做个有花纹的金属零件，铣削就可以大显身手了。

对于一些形状复杂的零件表面，电火花加工就派上用场了。

这就像是在黑暗中用闪电来塑造形状。

电极和零件之间产生电火花，一点点地把零件上不需要的部分蚀除掉，能做出那些普通加工方法难以达到的形状，就像魔法一样。

工艺路线制定呢，这可是个很有讲究的事儿。

就好比做菜，你得先想好先放什么料，后放什么料。

如果一个零件需要多种加工方法，那顺序可不能乱。

比如说，你要是先磨削了，再车削，那前面磨削得好好的光滑表面，车削的时候可能就又给破坏了。

就像我以前做过一个小零件，是个有特殊形状的小金属块。

我一开始没规划好工艺路线，先进行了铣削，想把那个复杂的形状弄出来，结果铣削完发现表面粗糙度不行。

我就想直接进行磨削，可这时候才发现，由于铣削后的形状有些不规则，磨削的时候很难保证每个地方都能磨到。

最后只能重新调整，先对表面进行一些初步的车削平整，然后铣削形状，最后再磨削，这才得到了满意的零件。

在选择加工方法和制定工艺路线的时候，还得考虑成本呢。

如果有两种加工方法都能达到差不多的效果，那肯定是选择便宜的那种啊。

这就像我们去市场买菜，同样是能炒出一盘好菜的食材，便宜的肯定更划算。