机械零件选材及热处理手册

热处理基本知识和材料选用（叶芝青）改善钢的性能，有两个主要途径：一是调整钢的化学成分，加入合金 元素，即合金化的办法；另一是对钢实施热处理。

这两者之间有着极为密 切，相辅相成的关系，这里只介绍“钢的热处理”一、 钢的热处理的一般概念热处理是一种重要的金属加工工艺，在机械制造工业中已被广泛应 用。

钢经过正确的热处理，可提高使用性能，改善工艺性能，达到充分发 挥材料性能潜力，提高产品质量，延长使用寿命，提高经济效益的目的 据初步统计，在机床制造中，约60%~70%零件要经过热处理；在汽车、 拖拉机制造中需要热处理的零件多达70%~80%至于减速器齿轮箱的齿 轮和工模具及滚动轴承，则要100%进行热处理。

总之，重要的零件都必 须进行适当的热处理才能使用。

所谓钢的热处理是指将钢在固态下 进行加热、保温和冷却三个基本过程， 以改变钢的内部组织结构，从而获得 所需性能的一种加工工艺。

为简明表 明表示热处理的基本工艺过程，通常 用温度-时间坐标绘出热处理工艺曲线, 如图1所示，曲线①表示钢件在加热 升温阶段，曲线②表示钢件加热到规 定温度后处于保温阶段，曲线③表示钢件保温结束后进行淬火冷却。

钢热处理的最基本类型可根据加热和冷却方法不同，大致分类如下: 热处理可以是机械零件加工制造工艺中的一个中间工序，如改善锻、 轧、铸毛坯组织的退火或正火，齿轮箱体消除焊接应力退火和降低工件硬 度改善切削加工性能的退火等。

也可以是使机械零件性能达到规定技术指 标的最终工序，如经淬火加普通热处理- 退火正火淬火 回火表面淬火- 火焰加热感应加热表面热处理--渗碳惟学热处理- -渗氮_碳氮共渗控制气氛热处理其他热处理--真空热处理 —形变热处理热处理类型-图1热处理工艺曲线示意图高温回火，使机械零件获得极为良好综合力学性能，例如渗碳齿轮的整个加工工序是：锻造-退火-粗加工-探伤-正火-精加工-渗碳、淬火、回火-喷丸-（磨齿）。

由此可见，热处理同其他工艺过程密切，在机械零件加工制造过程中具有十分重要的地位和作用。

机械加工工艺手册表2.4-81 《机械加工工艺手册》1 金属切削原理1.1 刀具材料1.1.1 各种刀具材料的物理机械性能1.1.2 碳素工具钢与合金工具钢1.1.3 高速钢1.1.4 硬质合金1.1.5 1.2 切削液其他刀具材料1.2.1 切削液作用、分类、配方和选用1.2.2 切削液加注方法2 材料及热处理2.1 热处理2.1.1 概述2.1.2 热处理对钢铁材料切削加工性能的影响2.2 金属表面处理2.2.1 化学镀2.2.2 化学处理2.2.3 阳极氧化处理2.2.4 喷镀2.2.5 油漆涂装3 毛坯及余量3.1 毛坯种类和毛坯余量3.1.1 轧制件3.1.2 铸铁3.1.3 锻件3.1.4 冲压件3.1.5 焊接件3.2 工序间加工余量3.2.1 外圆柱表面加工余量及偏差3.2.2 内孔加工余量及偏差3.2.3 轴端面加工余量及偏差3.2.4 平面加工余量及偏差3.2.5 有色金属及其合金的加工余量3.2.6 切除渗碳层的加工余量3.2.7 齿轮和花键精加工余量4 机械加工质量4.1 机械加工精度4.2 机械加工表面质量4.2.1 已加工表面粗糙度4.2.2 加工硬化5 机械加工工艺规程制定5.1 工艺规程的编制5.2 零件结构的切削加工工艺性5.2.1 工件便于装夹和减少装夹次数5.2.2 减少刀具的调整与走刀次数5.2.3 采用标准刀具，减少刀具种类5.2.4 减少刀具切削空行程5.2.5 避免内凹表面及内表面的加工5.2.6 加工时便于进刀、退刀和测量5.2.7 减少加工表面数和缩小加工表面面积5.2.8 增加刀具的刚度与耐用度5.2.9 保证零件加工时必要的刚度5.2.10 合理地采用组合件和组合表6 车削6.1 车削用量与车削参数计算6.1.1 车床切削用量、车削力与车削功率6.1.2 自动车床的车削用量6.2 卧式车床与立式车床加工7 铣削7.1 铣床7.1.1 铣床主轴联系尺寸与工作台T形槽尺寸7.1.2 铣床附件7.1.3 铣床附加装置7.2 铣刀及其辅具7.2.1 铣刀类型、几何参数与规格7.2.2 硬质合金可转位铣刀与刀片7.2.3 其他铣刀7.2.4 铣刀直径和角度的选择7.2.5 铣刀的安装与铣刀辅具7.3 铣削用量及铣削钢的参数计算7.3.1 铣削进给量的选择7.3.2 确定铣削用量及功率常用表格7.3.3 铣削切削时间的计算7.4 铣削加工工艺7.4.1 分度头的分度计算与分度头应用7.4.2 平面的精铣7.4.3 型面精铣8 钻削8.1 钻床8.1.1 钻床类型、技术参数与联系尺寸8.1.2 立式钻床型号、技术参数与联系尺寸8.1.3 摇臂钻床型号、技术参数与联系尺寸8.1.4 排式钻床型号与技术参数8.1.5 铣端面、打中心孔机床型号与技术参数8.1.6 数控钻床与十字工作台钻床型号与技术参数8.2 刀具及其辅具8.2.1 钻头8.2.2 深孔钻8.2.3 扩孔钻、锪钻（平底、锥面）8.2.4 铰刀8.2.5 孔加工复合刀具8.2.6 辅具8.3 钻、扩、铰孔切削用量及钻削参数计算8.4 钻、扩、铰加工工艺8.4.1 加工方法选择8.4.2 钻、扩、铰加工工艺举例8.5 孔的挤光和滚压9 镗削9.1 镗床9.1.1 镗床类型与技术参数9.1.2 镗床附件9.2 镗刀及其辅具9.2.1 镗刀分类、装夹和调节方式9.2.2 单刃镗刀9.2.3 双刃镗刀9.2.4 刀杆与镗杆9.2.5 系列刀具9.3 镗床的切削用量9.3.1 卧式镗床的镗削用量与加工精度9.3.2 金刚镗床的精密镗削用量9.3.3 坐标镗床的切削用量9.4 镗削加工工艺9.4.1 金刚镗床加工9.4.2 坐标镗床加工10 拉削10.1 拉刀10.1.1常用拉刀设计10.1.2拉刀技术条件10.1.3圆拉刀设计10.1.4常用拉刀结构特点10.1.5挤压推刀10.2 拉削工艺10.2.1拉削切削液及其浇注方法10.2.2拉刀的刃磨工艺和方法11 磨削11.1 磨料与磨具11.1.1各种磨料的主要物理性能11.1.2磨具大致分类11.1.3普通磨料及其选择11.1.4超硬磨料磨具11.1.5涂覆磨具11.2 磨床与磨床夹具11.3 普通磨削11.3.1外圆磨削11.3.2内圆磨削11.3.3平面磨削11.3.4无心磨削11.3.5砂轮平衡与修整11.3.6磨削液11.4 高效与精密磨削11.4.1高速磨削11.4.2高速重负荷磨削11.4.3低粗糙度磨削11.5 超硬磨料磨具磨削11.5.1金刚石砂轮磨削11.5.2立方氮化硼(CBN)砂轮磨削11.5.3超硬磨料砂轮修整11.6 砂带磨削11.6.1砂带磨削11.6.2砂带磨削工艺参数选择11.6.3砂带磨削实例11.7 珩磨11.7.1珩磨油石的选择11.7.2珩磨工艺参数与珩磨液11.7.3特种珩磨工艺11.8 游离磨粒加工11.8.1研磨11.8.2抛光12 精密加工及超精密加工12.1 精密加工和超精密加工的范畴12.2 金刚石刀具的超精密切削12.3 超精密磨料加工12.3.1精密磨削和超精密磨削12.3.2精密和超精密砂带磨削12.3.3精密和超精密研磨12.3.4精密和超精密抛光13 特种加工13.1 概述13.2 电火花穿孔、成形加工13.2.1电火花穿孔、成形加工机床13.2.2电火花加工的工具电极和工作液系统13.3 电火花切割加工13.3.1电火花线切割机床13.3.2常用电火花线切割电源13.3.3若干因素对线切割工艺效果的影响13.4 电化学加工13.4.1电化学加工原理及设备组成13.4.2电解加工13.4.3电化学抛光13.4.4刷镀13.5 超声加工13.6 高能束加工13.6.1激光加工13.6.2电子束加工13.6.3离子束加工13.7 复合加工13.7.1电解-电火花复合加工13.7.2电解磨削与电解研磨13.7.3超声电解复合加工13.8 其他特种加工13.8.1水喷射切割13.8.2磨料喷射加工13.8.3挤压珩磨加工14 螺纹加工14.1 车螺纹14.1.1专用螺纹车床14.1.2螺纹车刀14.1.3工艺参数的选择与计算14.1.4旋风铣削螺纹14.2 丝锥攻螺纹14.2.1普通螺纹丝锥攻螺纹14.2.2螺母丝锥攻螺母螺纹14.2.3锥形丝锥攻锥螺纹14.2.4挤压丝锥挤压螺纹14.3 板牙套螺纹14.3.1板牙及辅具14.3.2圆板牙机动套螺纹的切削速度14.4 螺纹切头切螺纹14.4.1圆梳刀外螺纹切头切螺纹14.4.2径向平梳刀外螺纹切头切螺纹14.4.3切向平梳刀外螺纹切头切螺纹14.4.4径向平梳刀内螺纹切头切螺纹14.5 铣螺纹14.5.1螺纹铣刀14.5.2铣螺纹工艺参数的选择与计算14.6 滚压螺纹14.6.1滚压螺纹对坯件的要求14.6.2滚压工具耐用度14.6.3螺纹滚压头滚压螺纹14.6.4滚丝轮滚压螺纹14.6.5搓丝板滚压螺纹14.7 磨螺纹14.7.1砂轮14.7.2工艺参数的选择与计算14.7.3切削液的选择15 齿轮加工15.1 概述15.2 成形法铣圆柱齿轮15.3 滚齿15.3.1滚刀15.3.2滚齿工艺15.3.3硬齿面滚齿15.4 插齿15.4.1插齿原理15.4.2插齿机15.4.3插齿刀15.4.4插齿工艺15.5 剃齿15.5.1剃齿原理和方法15.5.2剃齿机15.5.3剃齿刀15.5.4剃齿夹具15.5.5剃齿工艺15.5.6小啮合角剃齿15.6 磨齿15.6.1磨齿夹具15.6.2砂轮的选择和修形15.6.3磨齿工艺15.7 珩齿15.7.1珩齿机15.7.2珩齿轮15.7.3珩齿工艺15.8 蜗轮和蜗杆加工15.8.1蜗杆加工15.8.2蜗轮加工15.8.3新型蜗杆副加工15.9 直齿锥齿轮加工15.9.1 成型齿轮铣刀铣齿法15.9.2 刨齿15.9.3 双刀盘滚切法铣齿。

机械设计手册引言机械设计是工程设计领域中的一个重要分支，涉及到各种机械装置和机械系统的设计与分析。

机械设计手册是一本集成了各种机械设计知识和技巧的参考书籍，旨在帮助工程师和设计师更好地理解和应用机械设计原理和方法。

本文档旨在总结和介绍机械设计手册的常见内容和结构，以帮助读者更好地利用和编写机械设计手册。

机械设计手册的内容机械设计手册通常包含以下几个主要部分：1. 机械设计基础知识这部分主要介绍机械设计的基础知识，包括机械工程基础、工程材料与热处理、机械零件设计和机械工艺等内容。

其中，机械工程基础涉及到力学、热力学、流体力学等基础原理，工程材料与热处理介绍了常见材料的性能和热处理方法，机械零件设计则介绍了常见机械零件的设计和选择准则，而机械工艺则介绍了常见的加工和制造工艺流程。

2. 机械设计手段与方法这部分主要介绍机械设计的手段与方法，包括CAD/CAM技术、三维建模与仿真、优化设计与数字化设计等内容。

其中，CAD/CAM技术介绍了计算机辅助设计与制造的基本原理和应用技术，三维建模与仿真则介绍了常见的三维建模软件和进行仿真分析的方法，而优化设计与数字化设计则介绍了常见的优化方法和数字化设计流程。

3. 机械设计案例和实例这部分主要介绍一些机械设计案例和实例，用于帮助读者更好地理解和应用机械设计原理与方法。

这些案例和实例可以涉及不同领域的机械设计，包括机械结构设计、传动设计、机械系统设计等。

4. 机械设计标准和规范这部分主要介绍机械设计的标准和规范。

机械设计标准和规范是机械设计工作的重要依据，包括各种设计参数、尺寸和公差的规定，以及设计过程的要求和检验方法。

5. 机械设计参考资料这部分列举了一些常见的机械设计参考资料，包括机械设计手册、机械设计教材和机械设计相关的期刊、会议等。

结语机械设计手册是机械设计工程师和设计师进行设计和分析工作的重要参考资料。

通过了解和应用机械设计手册，可以更好地掌握机械设计的基础知识和设计方法，提高机械产品的质量和效率。

〖任务描述〗机械零件材料及毛坯的选择车床主轴是指机床上带开工件或刀具旋转的轴，它是打算机床的加工质量和切削效率的重要部件。

下面以图 6-1 所示的C616 型车床主轴为例来分析其选材及热处理方法。

明确任务，在任务的驱动下学习。

图 6-1 C616 型车床主轴〖任务分析〗该车床主轴受交变弯曲和扭转复合应力作用，载荷不大，转速中等，冲击载荷也不大，所以具有一般综合力学性能即可满足要求。

但大的内锥孔、外锥体与卡盘、顶尖之间有摩擦，花键处与齿轮有相对滑动。

为防止划伤和磨损，这些部位要求有较高的硬度和耐磨性。

轴颈与滚动轴承协作硬度要求不高。

C616 型车床主轴选用 45 钢。

热处理技术条件为整体硬度 220～250 HBW；内锥孔和外锥体 45～50 HRC；花键局部 48～53 HRC。

其加工工艺路线为锻造—正火—粗加工—调质—半精加工—淬火、低温回火—粗磨(外圆、锥孔、外锥体)—铣花键—花键淬火、回火—精磨。

〖相关学问〗学习情境一零部件的失效一、零部件失效的概念及形式一般机器零件常见的失效形式有过量变形、断裂和外表损伤三种。

1.过量变形把握零部件失效（1）过量弹性变形。

机械零件在使用过程中只要受力必定会发生弹性变形，但是弹性变的概念。

形量过大会使零件失效。

引起弹性变形失效的缘由主要是零部件的刚度缺乏。

要预防过量弹性变形，则应选用弹性模量大的材料。

（2）过量塑性变形。

零部件承受的静载荷超过材料的屈服强度时，将产生塑性变形。

过量塑性变形是机械零件失效的重要形式，轻则使机器工作状况变坏，重则使机器无法连续运行，甚至破坏。

（3）蠕变。

在恒定载荷和高温下，蠕变一般是不行避开的，通常是以金属在肯定温度和应力下经过肯定时间所引起的变形量来衡量。

2.断裂1）韧性断裂韧性断裂时，零件承受的载荷大于零件材料的屈服强度，断裂前零件有明显的塑性变形，尺寸发生明显的变化。

一般断面缩小，且断口呈纤维状。

零件的韧性断裂往往是由于受到很大的载荷或过载引起的。

机械制造工艺手册
机械制造工艺手册是一本系统介绍机械制造工艺的参考书。

它包含了机械制造过程中所涉及到的各种工艺步骤、工艺参数、设备选型、工艺规范等内容。

这本手册通常会包括以下几个主要部分：
1. 材料选择与加工工艺：介绍常见的金属、非金属材料的特点和选择原则，以及针对不同材料的切削、焊接、铸造、锻造等加工工艺。

2. 零件加工工艺：包括零件加工的各个环节，如机加工、热处理、表面处理等。

介绍不同加工方法和工艺参数的选择。

3. 装配与调试工艺：介绍机械零部件的装配工艺，包括装配顺序、装配工具和技术要点等。

还包括机械设备的调试和功能测试的工艺。

4. 质量控制工艺：介绍机械制造中常用的质量控制方法和手段，如尺寸检测、材料检验、物理性能测试等。

还包括不同工艺环节的质量控制要求。

5. 机械制造工艺规范：介绍国内外机械制造工艺的相关标准和规范，包括工艺文件的编制要求、工艺记录的保存要求等。

机械制造工艺手册可以帮助机械制造工程师和技术人员了解各种机械制造过程的要点和技巧，提高工艺设计和工艺控制水平，确保产品质量和生产效率。

同时，它也是机械制造专业学生的
重要学习资料，能够帮助他们全面了解机械制造的各个环节和技术要求。