机械设计制造及其自动化专业认识实习讲解Word文档下载推荐.docx
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（二）非金属材料
非金属材料包括耐火材料、耐火隔热材料、耐蚀（酸）非金属材料和陶瓷材料等。
）耐火材料。
耐火材料是指能承受高温下作用而不易损坏的材料。
常用的耐火材料有耐火砌体材料、耐火水泥及耐火混凝土。
）耐火隔热材料。
耐火隔热材料又称为耐热保温材料。
常用的隔热材料有硅藻土、蛙石、玻璃纤维（又称矿渣棉）、石棉以及它们的制品。
3
）耐蚀（酸）非金属材料。
耐蚀（酸）非金属材料的组成主要是金属氧化物、氧化硅和硅酸盐等，在某些情况下它们是不锈钢和耐蚀合金的理想代用品。
常用的非金属耐蚀材料有铸石、石墨、耐酸水泥、天然耐酸石材和玻璃等。
4
）陶瓷材料。
2.常用工件材料的性能和特点
、黑色金属
含碳量小于
2.11
％（重量）的合金称为钢，合碳量大于
％（重量）的合金称为生铁。
）钢及其合金的分类
钢的力学性能决定于钢的成分和金相组织。
钢中碳的含量对钢的性质有决定性影响。
在工程中更通用的分类为：
l
）按化学成分分类。
可分为碳素钢、低合金钢和合金钢。
）按主要质量等级分类：
①
普通碳素钢、优质碳素钢和特殊质量碳素钢；
②
普通低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢；
③
普通合金钢、优质合金钢和特殊质量合金钢。
）钢牌号的表示方法。
按照国家标准《钢铁产品牌号表示方法》规定，我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法，即：
）牌号中化学元素采用国际化学元素表示。
）产品名称、用途、特性和工艺方法等，通常采用代表该产品汉字的汉语拼音的缩写字母表示。
）钢铁产品中的主要化学元素含量（％）采用阿拉伯数字表示。
合金结构钢的牌号按下列规则编制。
数字表示含碳量的平均值。
合金结构钢和弹簧钢用二位数宇表示平均含碳量的万分之几，不锈耐酸钢和耐热钢含碳量用千分数表示。
平均含碳量＜
0.1
％（用
“0”
表示；
0.03
％，用
“00”
表示。
合金工具钢平均含碳量＞
1.00
％时，不标合碳量，否则用千分数表示。
高速工具钢和滚珠轴承钢不标含碳量，滚珠轴承钢标注用途符号
“C”
。
平均合金含量＜
1.5
％者，在牌号中只标出元素符号，不注其含量。
）工程中常用钢及其合金的性能和特点。
）碳素结构钢。
碳素结构钢生产工艺简单，有良好工艺性能（如焊接性能、压力加工性能等）、必要的韧性、良好的塑性以及价廉和易于大量供应，通常在热轧后使用。
在桥梁、建筑、船舶上获得了极广泛的应用。
某些不太重要、要求韧性不高的机械零件也广泛选用。
）低合金高强度结构钢。
低合金高强度结构钢比碳素结构钢具有较高的韧性，同时有良好的焊接性能、冷热压力加工性能和耐蚀性，部分钢种还具有较低的脆性转变温度。
）合金结构钢。
合金结构钢广泛用于制造各种要求韧性高的重要机械零件和构件。
形状复杂或截面尺寸较大或要求韧性高的淬火零件，一般为合金结构钢。
）不锈耐酸钢。
它在化工、石油、食品机械和国防工业中广泛应用。
按不锈钢使用状态的金相组织，可分为铁素体、马氏体、奥氏体、铁素体加奥氏体和沉淀硬化型不锈钢五类。
现将各类不锈钢的特点简述如下：
铁素体型不锈钢。
铬是铁素体型不锈钢中的主要合金元素。
高铬钢有良好的抗高温氧化能力，在氧化性酸溶液，如硝酸溶液中，有良好的耐蚀性，故其在硝酸和氮肥工业中广泛使用。
高铬铁素体不锈钢的缺点是钢的缺口敏感性和脆性转变温度较高，钢在加热后对晶间腐蚀也较为敏感。
马氏体型不锈钢。
铬是钢中的主要合金元素。
通常用在弱腐蚀性介质，如海水、淡水和水蒸汽等中，使用温度小于或等于
580
℃
、通常作为受力较大的零件和工具的制作材料，由于此钢焊接性能不好，故一般不用作焊接件。
奥氏体型不锈钢。
钢中主要合金元素为铬和镍。
这类钢具有高的韧性、低的脆性转变温度、良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性以及良好的压力加工和焊接性能。
④
铁素体
—
⑤
沉淀硬化型不锈钢。
这类钢主要用于制造要求高强度和耐蚀的容器、结构件零件，也可用作高温零件，如汽轮机零件。
5
）铸钢。
铸钢具有较好的强度、塑性和韧性，可以铸成各种形状、尺寸和质量的铸钢件。
）铸铁的分类和牌号表示方法。
大部分机械设备的箱体、壳体、机座、支架和受力不大的零件多用铸铁制造。
某些承受冲击不大的重要零件，如小型柴油机的曲轴，多用球墨铸铁制造。
其原因是铸铁价廉，切削性能和铸造性能优良，有利于节约材料，减少机械加工工时，且有必要的强度和某些优良性能，如高的耐磨性、吸震性和低的缺口敏感性等。
）铸铁的分类
按照石墨的形状特征，铸铁可分为灰口铸铁（石墨成片状）、球墨铸铁（石墨成球状）和可锻铸铁（石墨成团絮状）三大类。
按照铸铁成分中是否含有合金元素，可分为一般铸铁和合金铸铁两大类。
一般铸铁可分为普通铸铁和变质（孕育）铸铁。
）铸铁牌号的表示方法：
用各种铸铁相应汉语拼音字母的第一个大写字母作为铸铁的代号，当两种铸铁名称的代号字母相同时，可在大写字母后加小写字母表示。
在牌号中一般不标注常规元素
C
．
Si
、
Mn
S
和
P
的符号，但当它们有特殊作用时才标注其元素符号和含量。
牌号中代号后面的一组数字表示抗拉强度值（如灰口铸铁
HT100
），有两组数字时，第一组数字表示抗拉强度值，第二组数字表示伸长率值（如球墨铸铁
QT400
－
18
），两组数字之间用
“
”
隔开。
）工程中常用铸铁的性能和特点：
灰口铸铁。
基体可以是铁素体，珠光体或铁素体加珠光体，相当于钢的组织。
球墨铸铁。
球墨铸铁综合机械性能接近于钢。
可用球墨铸铁来代替钢制造某些重要零件，如曲轴、连杆和凸轮轴等。
蠕墨铸铁。
蠕墨铸铁的强度接近于球墨铸铁，并具有一定的韧性和较高的耐磨性；
同时又有灰口铸铁良好的铸造性能和导热性。
蠕墨铸铁在生产中主要用于生产汽缸盖、汽缸套、钢锭模和液压阀等铸件。
可锻铸铁。
可锻铸铁可以部分代替碳钢。
耐磨铸铁。
耐磨铸铁是在磨粒磨损条件下工作的铸铁，应具有高而均匀的硬度。
⑥
耐热铸铁。
耐热铸铁是在高温下工作的铸件，如炉底板、换热器、钳锅、热处理炉内的运输链条等。
⑦
耐蚀铸铁。
耐蚀铸铁是主要用于化工部件，如阀门、管道、泵、容器等。
、有色金属
）铝及其合金
工业纯铝可制作电线、电缆、器皿及配制合金。
铝合金可用于制造承受较大载荷的机器零件和构件。
防锈铝合金（
LF
）。
主要用于焊接件、容器、管道或以及承受中等载荷的零件及制品，也可用作铆钉。
硬铝合金（
LY
低合金硬铝塑性好，强度低。
主要用于制作铆钉，常称铆钉硬铝；
标准硬铝合金强度和塑性属中等水平。
主要用于轧材、锻材、冲压件和螺旋浆叶片及大型铆钉等重要零件；
高合金硬铝合金元素含量较多，强度和硬度较高，塑性及变形加工性能较差。
用于制作重要的销和轴等零件。
超硬铝合金（
LC
这类合金的抗蚀性较差，高温下软化快，多用于制造受力大的重要构件，例如飞机大梁、起落架等。
锻铝合金（
LD
这类合金主要用于承受重载荷的锻件和模锻件。
）铜及其合金。
铜合金具有较高的强度和塑性，具有高的弹性极限和疲劳极限，同时还具有较好的耐蚀性、抗碱性及优良的减摩性和耐磨性。
一般铜合金分黄铜、青铜和白铜三大类。
黄铜（
H
以锌为主要合金元素的铜合金称为黄铜。
青铜（
Q
青铜原指铜锡合金，但工业上都习惯称含铝、硅、铅、锰等的铜基合金为青铜。
）镍及其合金。
镍及镍合金是化学、石油、有色金属冶炼、高温、高压、高浓度或混有不纯物等各种苛刻腐蚀环境下比较理想的金属材料。
）钛及其合金。
钛熔点高，热膨胀系数小，导热性差，强度低，塑性好。
钛具有优良的耐蚀性和耐热性，其抗氧化能力优于大多数奥氏体不锈钢，而在较高温度下钛材仍能保持较高的强度。
常温下钛具有极好的抗蚀性能，在大气、海水、硝酸和碱溶液等介质中十分稳定，但在任何浓度的氢氟酸中均能迅速溶解。
）铅及其合金。
铅在大气、淡水、海水中很稳定，铅对硫酸、磷酸、亚硫酸、铬酸和氢氟酸等则有良好的耐蚀性。
铅不耐硝酸的腐蚀，在盐酸中也不稳定。
6
）镁及其合金。
镁合金是航空工业的重要结构材料，它能承受较大的冲击、振动载荷，并有良好的机械加工性能和抛光性能。
其缺点是耐蚀性较差、缺口敏感性大及熔铸工艺复杂。
3.常用工件材料的热处理
）退火
操作方法：
将钢件加热到Ac3+30~50度或Ac1+30~50度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。
目的：
1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；
2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；
3.消除冷、热加工所产生的内应力。
应用要点：
1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状态不合格的原材料；
2.一般在毛坯状态进行退火。
）.正火
将钢件加热到Ac3或Accm以上30~50度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。
正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。
对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。
对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。
）.淬火
将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。
淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。
1.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；
2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。
）回火
将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。
1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；
2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；
3.稳定工件尺寸。
1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；
在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；
以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；
2.一般钢尽量避免在230~280度、不锈钢在400~450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。
）火焰加热表面淬火
用氧－乙炔混合气体燃烧的火焰，喷射到钢件表面上，快速加热，当达到淬火温度后立即喷水冷却。
提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍保持韧性状态。
1．多用于中碳钢制件，一般淬透层深度为2～6mm；
2．适用于单件或小批量生产的大型工件和需要局部淬火的工件。
）感应加热表面淬火
将钢件放入感应器中，使钢件表层产生感应电流，在极短的时间内加热到淬火温度，然后喷水冷却。
提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部保持韧性状态。
1．多用于中碳钢和中堂合金结构钢制件；
2．由于肌肤效应，高频感应淬火淬透层一般为1～2mm，中频淬火一般为3～5mm，高频淬火一般大于10mm．
7
）渗碳
将钢件放入渗碳介质中，加热至900～950度并保温，使钢件便面获得一定浓度和深度的渗碳层。
提高钢件表面硬度、耐磨性及疲劳强度，心部仍然保持韧性状态。
1．用于含碳量为0．15％～0．25％的低碳钢和低合金钢制件，一般渗碳层深度为0．5～2．5mm；
2．渗碳后必须进行淬火，使表面得到马氏体，才能实现渗碳的目的。
8
）氮化
利用在5．．～600度时氨气分解出来的活性氮原子，使钢件表面被氮饱和，形成氮化层。
提高钢件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度以及抗蚀能力。
多用于含有铝、铬、钼等合金元素的中碳合金结构钢，以及碳钢和铸铁，一般氮化层深度为0．025～0．8mm．
9
）．氮碳共渗
向钢件表面同时渗碳和渗氮。
1．多用于低碳钢、低合金结构钢以及工具钢制件，一般氮化层深0．02～3mm；
2．氮化后还要淬火和低温回火。
4.工件材料的表面强化方法
1表面热处理：
分为表面淬火和化学热处理两大类
2表面化学处理：
方法繁多，多以渗入元素或形成的化合物来区分
3表面机械处理：
主要有喷丸和滚压两种方法。
5.机械原理及设计基本知识
常见机构的特点和应用：
类型
特点
应用
连杆机构
结构简单，制造容易，工作可靠，传动距离较远，传递载荷较大，可实现急回运动规律，但不易获得匀速运动或其他任意运动规律，传动不平稳，冲击与振动较大
用于从动件行程较大或承受重载的工作场合，可以实现移动、摆动等复杂的运动规律或运动轨迹
凸轮机构
结构紧凑，工作可靠，调整方便，可获得任意运动规律，但动载荷较大，传动效率较低
用于从动件行程较小和载荷不大以及要求特定运动规律的场合
非圆齿轮机构
结构简单，工作可靠，从动件可实现任意转动规律，但齿轮制造较困难
用于从动件作连续转动和要求有特殊运动规律的场合
槽间歇机构
结构简单，从动件转位较平稳，而且可实现任意等时的单向间歇转动，但当拨盘转速较高时，动载荷较大
常用作自动转位机构，特别适用于转位角度在45°
以上的低速传动
结构较简单，传动平稳，动载荷较小，从动件可实现任何预期的单向间歇转动，但凸轮制造困难
不完全齿轮机构
多用作轻工机械的间歇传动机构
螺旋机构
传动平稳无噪声，减速比大；
可实现转动与直线移动，传动平稳无噪声，互换；
滑动螺旋可做成自锁螺旋机构；
工作速度一般很低，只适用于小功率传动
多用于要求微动或增力的场合，如机床夹具以及仪器、仪表，还用于将螺母的回转运动转变为螺杆的直线运动的装置
摩擦轮机构
有过载保护作用；
轴和轴承受力较大，工作表面有滑动，而且磨损较快；
高速传动时寿命较低
用于仪器及手动装置以传递回转运动
圆柱齿轮机构
载荷和速度的许用范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高；
制造和安装精度要求较高，精度低时传动噪声较大，无过载保护作用；
斜齿圆柱齿轮机构运动平稳，承载能力强，但在传动中会产生轴向力，在使用时必须安装推力轴承或角接触轴承
广泛应用于各种传动系统，传递回转运动，实现减速或增速、变速以及换向等
齿轮齿条机构
结构简单，成本低，传动效率高，易于实现较长的运动行程；
当运动速度较高或为提高运动平稳性时，可采用斜齿或人字齿条机构
广泛应用于各种机器的传动系统，变速操纵装置，自动机的输送、转向、进给机构以及直动与转动的运动转换装置
圆锥齿轮机构
用来传递两相交轴的运动；
直齿圆锥齿轮传递的圆周速度较低，曲齿用于圆周速度较高的场合
用于减速、转换轴线方向以及反向的场合，如汽车、拖拉机、机床等
螺旋齿轮机构
常用于传递既不平行又不相交的两轴之间的运动，但其齿面间为点啮合，且沿齿高和齿长方向均有滑动，容易磨损，因此只宜用于轻载传动
用于传递空间交错轴之间的运动
蜗轮蜗杆机构
传动平稳无噪声，结构紧凑，传动比大，可做成自锁蜗杆；
自锁蜗杆传动的效率很低，低速传动时磨损严重，中高速传动的蜗轮齿圈需贵重的减摩材料（如青铜），制造精度要求较高，刀具费用昂贵
用于大传动比减速装置（但功率不宜过大）、增速装置、分度机构、起重装置、微调进给装置、省力的传动装置
行星齿轮机构
传动比大，结构紧凑，工作可靠，制造和安装精度要求高，其他特点同普通齿轮传动；
主要有渐开线齿轮、摆线针轮、谐波齿轮3种齿形的行星传动
常作为大速比的减速装置、增速装置、变速装置，还可实现运动的合成与分解
带传动机构
轴间距离较大，工作平稳无噪声，能缓冲吸振，摩擦式带传动有过载保护作用；
结构简单，安装要求不高，外廓尺寸较大；
摩擦式带传动有弹性滑动，不能用于分度系统；
摩擦易起电，不宜用于易燃易爆的场合；
轴和轴承受力较大，传动带寿命较短
用于传递较远距离的两轴的回转运动或动力
链传动机构
轴向距离较大，平均传动比为常数，链条元件间形成的油膜有吸振能力，对恶劣环境有较强的适应能力，工作可靠，轴上载荷较小；
瞬时运转速度不均匀，高速时不如带传动平稳；
链条工作时因磨损伸长后容易引起共振，一般需增设张紧和减振装置
6.机械制造基本知识
机械制造指从事各种动力机械、起重运输机械、农业机械、冶金矿山机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产的工业部门。
机械制造业为整个国民经济提供技术装备,其发展水平是国家工业化程度的主要标志之一。
产品设计是企业产品开发的核心，产品设计必须保证技术上的先进性与经济上的合理性等。
产品的设计一般有三种形式，即：
创新设计、改进设计和变形设计。
创新设计（开发性设计）是按用户的使用要求进行的全新设计；
改进设计（适应性设计）是根据用户的使用要求，对企业原有产品进行改进或改型的设计，即只对部分结构或零件进行重新设计；
变形设计（参数设计）仅改进产品的部分结构尺寸，以形成系列产品的设计。
产品设计的基本内容包括：
编制设计任务书、方案设计、技术设计和图样设计。
工艺设计的基本任务是保证生产的产品能符合设计的要求，制定优质、高产、低耗的产品制造工艺规程，制订出产品的试制和正式生产所需要的全部工艺文件。
包括：
对产品图纸的工艺分析和审核、拟定加工方案、编制工艺规程、以及工艺装备的设计和制造等。
（1）生产过程：
①生产与技术的准备如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制、生产资料的准备等；
②毛坯的制造如铸造、锻造、冲压等；
③零件的加工切削加工、热处理、表面处理等；
④
产品的装配如总装、部装、调试检验和油漆等；
⑤
生产的服务如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等。
（2）生产类型
①单件生产
单件生产的基本特点是：
生产的产品种类繁多，每种产品的产量很少，而且很少重复生产。
例如重型机械产品制造和新产品试制等都属于单件生产。
②成批生产
成批生产的基本特点是：
分批地生产相同的产品，生产呈周期性重复。
如机床制造、电机制造等属于成批生产。
成批生产又可按其批量大小分为小批生产、中批生产、大批生产三种类型。
其中，小批生产和大批生产的工艺特点分别与单件生产和大量生产的工艺特点类似；
中批生产的工艺特点介于小批生产和大批生产之间。
③大量生产
大量生产的基本特点是：
产量大、品种少，大多数工作地长期重复地进行某个零件的某一道工序的加工。
例如，汽车、拖拉机、轴承等的制造都属于大量生产。
机械零件成形和加工知识
1）车削加工
车削加工是在车床上利用车刀对工件的旋转表面进行切削加工的方法。
它主要用来加工各种轴类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面，其中包括：
内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。
此外，还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。
车削加工精度一般为IT8～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm；
精车时，加工精度可达IT6～IT5，粗糙度可达Ra0.4～0.1μm。
车削加工的特点是:
加工范围广，适应性强，不但可以加工钢、铸铁及其合金，还可以加工铜、铝等有色金属和某些非金属材料，不但可以加工单一轴线的零件，也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件；
生产率高；
刀具简单，其制造、刃磨和安装都比较方便。
由于上述特点，车削加工无论在单件、小批，还是大批大量生产以及在机械的维护修理方面，都占有重要的地位。
2）铣削加工
铣削加工的特点具体如下：
（1）生产率较高
（2）铣削过程不平稳
（3）刀齿散热较好
因此，铣削时，若采用切削液对刀具进行冷却，则必须连续浇注，以免产生较大的热应力。
3）刨削加工
刨削是使用刨刀在刨床上进行切削加工的方法，主要用来加工各种平面、沟槽和齿条、直齿轮、花键等母线是直线的成型面。
刨削比铣削平稳，但加工精度较低，其加工精度一般为IT10～IT8，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm。
刨削加工的特点：
生产率较低；
刨削为间断切削，刀具在切入和切出工件时受到冲击和振动，容易损坏。
因此，在大批量生产中应用较少，常被生产率较高的铣削、拉削加工代替。
4）钻削和镗削加工
钻削和镗削都是加工孔的方法。
钻削包括钻孔、扩孔、铰孔和锪孔。
其中，钻孔、扩孔和铰孔分别属于孔的粗加工、半精加工和精加工，俗称“钻—扩—铰”。
钻孔精度较低，为了提高精度和表面质量，钻孔后还要继续进行扩孔和铰孔。
钻削加工是在钻床上进行的。
镗削是利用镗刀在镗床上对工件上的预制孔进行后续加工的一种切削加工方法。
三、实习总结
这一次专业认识实习使我们第一次接触了专业知识，了解和认识了我们专业的大概内容和发展方向。
懂得了我们以后该做些什么，以及工作以后自己的那份责任。
一周的实习，我很幸运学到了不少东西，不仅充分的学习了专业知识，还进一步拓展了自身综合实习空间。
同时我也看到了自己的不足，无论什么工作一定要有责任感和使命感，工作认真，提高自身素质，适应工作需要;
吃苦耐劳精;
扩展自己的知识面。
实习是踏向社会的一个关键时期，我们在学校学到的知识较零散，实习将知识系统化。
这次实习不仅仅是学习的好机会，同样是学习怎样学习的好机会。
用心做好每一次小事，日积月累，也许就将收获富足，即时的消化学习内容，有规律有计划地安排预习和复习，平常多积累，学得轻松而愉快。
我们要树立良好的心态，要充满信心，要凭借自己的头脑和双手，做好自己的学习计划，合理安排时间，充分利用资源，依靠自己的努力和奋斗，相信自己，成功将
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