機械零件論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇機械零件論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

1）要滿足該機械零件所應有的使用要求：首先，其設計的結果應能使該機械零件達到預期的使用目的；其次，被設計出的機械零件能夠長期可靠地運行。綜上所述，結構設計所制作的機械零件應該滿足基本的功能、壽命、精確度、穩定性等要求。

2）要考慮最大經濟性的原則：經濟性原則是人類生產生活中一成不變的原則，其涉及到產品的諸多細節方面，在設計、生產、使用的整個過程中才能綜合體現出經濟性的指標。即結構設計的結果應能使產品滿足制造成本較低、使用高效率、維護費用較低等特性。

3）要考慮到機械零件的使用者的勞動需求：機械零件的安全性能必須要嚴格把握，以保證勞動者及周邊人員的人身安全；另外，還應該盡可能地改善勞動者的勞動條件，為勞動者創造安全輕松、省時省力的勞動環境；最后，對于機械零件的外觀設計上也應最求一定的美觀要求。

4）要滿足機械零件其他的環境、功能等上的特殊要求：如大型的機械產品應設計上便于運輸的要求，機械機床精度長期保證和保持的要求等。

2機械零件結構的設計方法

設計是在正確的基本原理和已有的實踐經驗基礎上來創造和發展新事物或者改造舊事物。對于機械零件的設計，也應與該概念相合，從知識上的理論原理到實踐中的經驗總結都應該體現出來，因此，從理論到實踐的結構設計，可有以下的幾種結構設計的設計方法：

2.1理論設計

理論設計是日常生活中已掌握的合乎客觀實際規律的理論和實踐知識的基礎上，與現代的各種物理力學理論、機械與金屬的知識原理和規律相結合，來實現對機械零件的最理論的結構設計。根據零件的整體載荷情況、材料性能、零件工作情況和應力分布規律等方面的條件，運用理論知識下的簡單的數學計算公式來確定該機械零件的幾何尺寸、設計要求等。運用數學計算公式初步建立機械零件的形狀尺寸后，下一步則是進行校核計算。校核計算是指運用理論的校核計算方法對計算出的機械零件的危險剖面的安全系數數值進行比對校核。該設計步驟多應用于機械內應力分布規律比較復雜，但該規律又能通過材料力學公式表達出來的機械零件結構設計。同時，它也適用于在已知零件尺寸的基礎上而又應力分布規律相對簡單的結構設計情況，如軸和彈簧的設計。一些實踐經驗豐富的設計工作者為了簡化計算過程，常在進行機械零件制造的結構設計時，在相關資料數據的基礎上先進行粗略估算，直接實施結構設計，然后再進行校核計算。理論設計是一種比較科學和現代化的設計方法，隨著科技的發展，該方法正在不斷進步和改善，它闡明了機械零件的材料性能及應力分布規律，是在大量的感性知識的基礎上總結出來的一種設計規律，可廣泛適用于絕大部分的機械零件的結構設計。

2.2經驗設計

經驗設計是指根據設計者本人的設計經驗，再結合零件已有的設計使用經驗，采用類比的方法來進行的結構設計就叫做經驗設計。在理論設計非常困難或者理論欠缺等不適用的情況下，可考慮使用經驗設計的的方法。經驗設計與理論設計相比，雖然沒有足夠多的理論科學分析作為設計的基礎，但是根據設計經驗本身形成的公式與理論就已具備有一定的科學參考價值和理論統計性，所以經得起實踐過程中的考驗，具有很大的實用性的價值。并且一般來說，理論設計和經驗設計在某種意義上是相輔相成的，可以相互應用。經驗設計適合應用于載荷情況不明、無法用理論分析且外形復雜的機械零件的結構設計中，多在機架、變速箱體的設計中得到應用，也多應用在一些價值不高的機械零件結構設計中。2.3模型實驗設計模型實驗設計是指在對機械零件作出已有的初步設計的基礎上，再做整體和局部的非特殊處理，形成一體上的模型，并對提出的模型進行反復試驗，結合實驗經驗加以修正完善。該設計方法要能制定出復雜機械零件的工作應力分布和極限承受能力，相對于經驗設計更加合理，更加完善。這也是一種使經驗設計順利轉化為理論設計的重要途徑。模型實驗的設計方法與實驗相結合，能改善理論設計指導上的不足，同時也彌補了經驗設計中不夠科學的地方。對于一些理論知識不夠完備的大型的、結構復雜的機械零件的結構設計，模型實驗設計是一項不錯的選擇。

3機械零件的結構設計需要有創新意識

創新精神是一個國家和民族進步的前提和不斷源泉，同時，為了與國際現代化科技的創新發展理念相接軌，每一個機械零件制造的結構設計者都應當盡力附上自己的創新設計，以促進產業發展，并能提高產品的競爭力，實現經濟效益。以上的設計方法和原有的理論設計步驟上設計者都可以做出自我的創新改變。如在進行機械零件內部結構分類時除了按各部分的功能進行分類外，還可以根據不同結構的不同價值，進行成本優化，做出結構評價再分類。

4結語

篇(2)

前言

眾所周知，軸類零件是機械加工中普遍的機械零件之一。研究發現，軸類零件一般在機械器械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪等，同時帶動連桿等傳動件以傳遞扭矩。軸類零件按結構形式的不同，有錐度心軸、階梯軸、空心軸、凸輪軸、光軸、曲軸、偏心軸、各種絲杠幾種軸類零件等。在各類軸類零件中應用比較廣泛的是階梯傳動軸，并且其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規律和共性。

軸類零件的毛坯和材料

1 軸類零件的毛坯

根據軸類零件的生產類型、使用要求、生產設備以及零件的結構形狀的不同，一般在加工零件時選用鍛件、棒料等原材料。對于在零件長度方向上零件的外圓直徑相差不大時，一般以棒料為主；而對于沿長度方向外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件。這樣選材加工，既可以節約材料又能減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。

2 軸類零件的材料

在軸類零件的加工時，應根據不同的加工生產條件和零件的使用要求選用不同的材料，并按著零件的性能采用不同的熱處理規范（如調質、正火、淬火等），以保證零件達到一定的強度、韌性和耐磨性。

軸類零件加工工藝特點

研究發現，軸類零件常用的加工方法是車削和磨削等。如果對某一零件的表面精度要求特別高時，還應增加對零件的光整加工工序。一般軸類零件的加工工藝如下。

1 軸類零件的準備工作

一般軸類零件的準備工作有校直、切斷、切端面和鉆中心孔等。在中心孔的鉆取時應注意，應保證零件兩端面的中心孔有足夠大的尺寸以及準確的錐角。因為端面上的中心孔在零件的整個加工過程中，需要承受零件的重量以及切削力。因此，如果在軸類零件加工時，零件尺寸過小，將會使得端面的中心孔和頂尖受力比較大，從而使得零件的損壞。同時，確保軸類零件在加工時，兩端中心孔應在同一軸心線上。

2 軸類零部件定位基準的選擇

一般情況下，在軸類零件加工時，采用零件兩端的中心孔作為定位加工打磨。在加工零件的外圓時，為了定位的準確無誤，要先加工軸的兩端面和鉆中心孔。此外，軸類零件的各外圓、錐孔、螺紋等表面的設計基準，一般都是軸的中心線，以中心孔為加工軸類零件的基準，使得軸類零件的精度提高，并且使得加工操作簡便，所以此方法得到了普遍的應用。

3 外圓及細長軸的車削加工

在軸類零件的加工工藝中，外圓車削是機械加工中最廣泛的加工方法。其工藝范圍可以劃分為荒車、粗車、半精車、精車等加工階段。同時，主要根據零件的毛坯制造精度和工件最終的精度，選擇合適的加工方法。

軸類零件加工的定位基準和裝夾

1 以工件的中心孔定位

在軸的加工工藝中，零件各外圓表面、錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉軸線的垂直度的設計基準一般都是軸類零件兩端面的中心線。若用兩中心孔定位，符合軸類零件加工基準重合的原則。加工經驗表明，中心孔定位不僅是車削時的定為基準，也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準，又符合基準統一原則。

2 以外圓和中心孔作為定位基準

雖然用軸的兩端面中心孔定位定心精度高，但是零件的剛性較差，尤其是加工較重的工件時零件固定不夠穩固，且切削用量也不能太大。因此，在軸類零件粗加工時，為了提高零件的剛度，可采用軸類零件的外表面和一端面的中心孔作為加工零件的定位。采用這種定位方法，可以使零件在加工時能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。

3 軸類零件機械加工工藝過程

一般軸類零件的加工工藝過程大致可劃分3個加工步驟，首先零件原材料的粗加工（銑端面、加工頂尖孔、粗車外圓），然后是零件的半精加工（鉆通孔、半精車外圓、車錐面、錐孔、鉆大頭端面各孔、精車外圓），最后是零件的精加工（粗、精磨外圓、錐面、錐孔）。

同時，在機械零件加工工序時，需要在上述三個步驟中間插入必要的熱處理工序，一般零件的加工工序按著以下順序進行：外圓表面粗加工外圓表面半精加工調質鉆通孔車錐孔粗加工外圓表面精加工淬火回火（最終熱處理）粗磨雌孔精加工（以精加工外圓面定位）。

提高軸類零件車削外圓生產率的措施

1 在軸類零件加工時，盡量選擇新材料刀具，因其具有耐磨性、硬度高和熱穩定性好的優點。

2 為了發揮硬質合金的優點，宜選用多角形可轉位車刀，自動機夾式車刀等，縮短了打磨刀具和更換刀具的額外時間。

3 采用多刀刃切削，在同一次加工時同時車削幾個不同的零件外圓表面，這樣縮短機動時間和輔助時間，很大程度提高了生產效率。

結束語

篇(3)

關鍵詞 虛擬樣機；技術；機械；產品；設計

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）14-0065-01

為了使自身在市場上立于不敗之地，很多企業都對產品的模式進行了更新，其目的是提高產品的效率及收益。隨著社會的發展和經濟水平的提高，競爭也愈發激烈，除了要減少成本以外，還要提高產品的質量和使用價值。

1 什么是虛擬樣機

所謂的虛擬樣機，指的是產品的多領域數字化模型的集合體，它包含了真實產品的所有特點。運用這種技術，可以對機器的零件進行模擬制造，從而在設計階段提高產品的使用性能和質量。

用這種技術來對機械產品進行設計，對零件、結構、裝配等部分進行分析，使機械產品的設計更加具有直觀性和可視性。

2 基于虛擬樣機技術的機械產品設計與建模方法

2.1 利用CAD軟件建模仿真

在對機械產品進行設計的時候，必須要運用一系列的軟件來對機械零件的設計尺寸進行分析，并且對機械零件開始進行一個一個的建模。這樣就可以得到一個三維的圖片，然后再對零件模型的表面、材質、質量、性能等進行虛擬的設計，從而進行仿真分析。

建模完成以后，再利用三維軟件，將需要調入的零件模型進行裝配，裝配的時候要充分的利用平衡、垂直、重合等。裝配還必須按照順序來進行，比如先裝配部件，然后再將部件模擬裝配成樣機。此外，可以通過運動集成模塊來進行優化設計，這些模塊有很多的優點，比如能夠矯正機械的運行，能夠注意到機械的位置、運行速度、性能是否正常。另外，這些模塊還能夠通過對尺寸的計算，優化整個機械的性能。

2.2 對產品結構件進行分析和仿真

在對機械產品進行設計的過程當中，除了必須要考慮設計中的運動以外，還要考慮所設計的零件是否有一定的承載能力，或者強度和性能是否符合要求。進行了建模以后，因為軟件有一個比較好的接口，因此可以采用這種軟件對機械的各個部分進行強度分析，分析的時候還要計算有限元，這樣才能夠使設計更加的合理。另外還要分析設計要求是否符合機械的使用要求，如果得出的數據證明虛擬樣機的一部分不符合機械使用要求，那么，就只能重新進行修改。同時，這也是一個系統而繁雜的過程。

2.3 對行星架進行分析

行星架是機械的承載構建，如果機械的行星架設計不合理，就會影響到整個機械的使用。同時，行星架也是非常復雜的一部分，很容易出現軸的強度過低，而計算應力又會顯得比較復雜。首先要在軟件中創建幾何模型，其次要導入其中，導入之后可以添加材料信息了，然后要根據裝配體的情況，來設置接觸選項，最后再根據參數來設計網格，施加載荷，并且求出結果。

3 虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用

我國對機械產品的設計經歷了很多個歷程，最先開始是二維技術，利用計算機來生成零件，或者是整機的二維圖形，然后是三維技術，最后才是現在的虛擬樣機技術。筆者總結了虛擬樣機技術在機械產品設計中的應用，具體為以下幾點。

3.1 采用ADAMS軟件對運動仿真進行分析

這種方法比較準確可靠，而且還可以使數據無縫連接，但是建模功能卻不好。我國很早就采用ADAMS軟件應用到農業機械當中，最普遍的是用收割機、深耕機。同時，在不同機械系統工作的參數下，油菜物料在清選袋置中的運動規律也不同。

3.2 ADAMS軟件和造型軟件的聯合仿真

這種方法是首先在軟件中建模，然后再把建的模導入ADAMS中，這種方法的建模功能非常的好，而且仿真功能也很強大，但是在導入模型的過程當中，很容易丟失一些信息。20世紀90年代末，運用這種技術設計了播種機，實現了自動化和科學化的播種。此外，這種技術還被運用在馬鈴薯收獲機當中。

3.3 ADAMS和控制系統分析軟件的聯合仿真

機械系統和控制系統是現代機械的主要發展方向，兩者結合可以降低機械設計的復雜性，還能提高機械運動的效率。幾年前，我國通過將ADAMS與控制系統的聯合，研制出了彈性軸軸承系統在徑向正弦載荷作用下的動力學特征。在農業機械方面，還研制出了馬鈴薯聯合收獲機輸送臂，對輸送臂的整個運行進行了分析和研究，提高了其使用性能。

4 虛擬樣機技術的優點

4.1 縮短了產品的設計周期

虛擬樣機技術在傳統機械設計的基礎上進行了改善，從不同角度、不同使用需求出發，縮短了產品的設計周期。此外，還提高了機械運行的性能。

4.2 降低了產品的開發成本

因為機械設計是一項復雜而系統的工作，需要耗費大量的人力、物力、財力，而虛擬樣機技術雖然對計算機軟件、硬件的要求很高，卻降低了機械設計的總體成本。

4.3 提高了零件的設計效率

與傳統的機械設計相比，虛擬樣機技術只需要輸入一個基本模型，便可以導出精確的幾何，對于形狀大致相似的一系列零件，只需要稍微修改一下，就能夠生成新的零件，這樣就提高了零件的設計效率。

5 總結與體會

現在，虛擬樣機在機械設計中的運用越來越廣泛，從過去的二維、三維發展到CAD建模，再到如今的虛擬樣機技術。不但提高了設計效率，還降低了設計成本，整個設計過程也大大的被簡化，使得機械產品本身的操作也變得簡單易懂。

參考文獻

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[2]王磊，吳新躍.基于虛擬樣機技術的齒輪嚙合仿真研究[J].機械工程與自動化，2013（1）：29-31.

篇(4)

關鍵詞：機床生產；主軸回轉；誤差測試；高速回轉

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）07-0012-02

1 概述

在機械生產的過程中，對于機床方面的加工技術中會出現多種的問題，其中包含有加工設計中出現的誤差。錯誤可以避免，但是誤差是無法避免的，可以做到的是將誤差的值調整到接近正常值的范圍之內。在機床生產中，主軸的回轉方面的誤差就是一項需要改進的項目。主軸回轉誤差發生后，會對機械的零件加工形狀和質量造成一定的影響，直接影響到機械零件表面的平滑程度。其中主軸回轉所產生的誤差如下圖所示：

圖1 主軸回轉誤差立體示意圖

主軸回轉生產誤差是在機床主軸運行過程中，在一瞬間回轉軸線與平行軸線之間發生的水平方向和豎直方向出現的位移差，也就是通常情況下所說的誤差。其中水平軸線是在主軸運動瞬間運動趨勢所得到的位移數據后，經過加權得到的平均位置。主軸回轉生產誤差主要有三種具體的形式：單一水平軸向跳動、單一豎直軸向跳動和單一偏角轉動。在這三種形式當中，前兩者被統一稱作主軸軸向回轉誤差，這兩者出現的誤差會在機械零件加工中直接對原件后期生產造成一定的影響。

在出現主軸軸向回轉誤差時，糾正處理起來相對來說較為簡單。只要在主軸的端處安裝有位移傳感器，在機床運行過程中，主軸發生偏移就可以在傳感器中現實出來，技術人員就可以根據位移誤差值對機械進行調整。同時對于機床主軸的回轉生產誤差值進行測試，尋找最為合適的生產模型。下面就測試的相關技術進行

研究。

2 誤差分離測試技術

誤差分離技術是通過信息源變換或模型參數估計的方式使有用的信號分量與誤差分量相分離的—種測量技術。測量過程是：通過測量方法和測量裝置的適當設計，改變誤差分量與有用信號間的組合關系，并從信息源（誤差分量與有用信號相混迭的信息源）的不同位置拾取信號，再根據在不同位置處拾取的信號間的聯系，建立起誤差分量與有用信號間的確定的函數關系，最后經相應的運算處理，使誤差得以分離。測量過程的結構模型，如下圖所示：

圖2 誤差分離技術結構模型

用位移傳感器進行主軸回轉誤差測量時，由于實際的主軸回轉軸心是不可見的，不能直接對其測量，而只能通過對裝在主軸上的標準件（標準球或標準棒）或主軸輪廓的測量來間接測得主軸軸心運動。因而這樣的測量方法不可避免會混入標準件或主軸外輪廓的形狀誤差。對于具有高回轉精度的精密主軸，混入的形狀誤差或安裝誤差的影響是不容忽略的，它們甚至會掩蓋掉微小的主軸回轉誤差，所以需要尋求有效的誤差分離方法把它們從采集的數據中準確的分離出去。

對于主軸測量的相關統計數據資料表明，在誤差分離技術的使用下，傳感器的用處可以直接作用于機床使用當中，在數據采集的集合當中，數據資料可以被技術人員所使用，用在調整誤差數值，以調整誤差數值，同時也為后期的數據校正起到了幫助作用。此外，在多方向上使用的微位移變化是在二維圖像的采集中轉換為三維模型，在回轉生產誤差測試的徑向起到輪廓采集的方式充分的起到了機床主軸回轉生產誤差測試。

3 主軸誤差改進方式

葉片零件在機床加工占據重要的地位，在使用了誤差分離技術后，代替了以往使用多年的制定龍骨板的做法，不在使用滾輪整體下料。這樣一來，不僅添加了方案的選擇余地，還發揮出了數控技術切割速度快、降低誤差的特點。另外有些細小的配件的很多靠內側部位無法通過主軸軸向切割，使用這樣的辦法就可以改善機械的運行模式，在操作中變得簡單，在成果上也是的誤差率在很大程度上得到了降低。

基于葉片零件數控切割機在傳動上要求較為嚴格，在布進電機的下方安裝有整體性的傳動裝置，在機床通電的情況下，電機傳遞出電流，電流轉換為動能帶動齒輪運轉。我們注意到，在對稱的兩個傳動齒輪中間有四個固定裝置，在機床運行的同時，系統會根據已經定好的操作模式進行運轉，四個裝置不但起到固定傳動齒輪的作用，還堅固校驗齒輪的作用，這樣就可以很好的解決了一瞬間回轉軸線與平行軸線之間發生的水平方向和豎直方向出現的位置偏移的現象。另外在系統的下方安裝相關的傳感器，將上部傳遞下來的震動信息轉換為誤差指示值完成數控初期計算機設定的相關參數指令。

在傳動裝置的指引下，機床的零件可以完成形狀復雜、精度要求高的任務，這些零件的加工完全是人工手段所不能達到的。日常對于誤差處理的進程中可以控制機械的振動，但是振動都會對機械的機床部件和傳感器造成一定的影響。在安裝傳感器方式來改善誤差的情況之外，還可以在通過一些零件設備改造來降低誤差。在壓力底座支撐面上，壓縮接觸面積要保持均勻，才能滿足密封的功能，因此內外環凸凹曲面的加工精度直接影響密封的可靠性。定期對油封內部進行清理，確保機床正常運行。保證運行中不出現機械的磨損，來降低誤差值出現的可能。在使用主軸回轉誤差測試后對材料進行加工時，很容易保證材料小曲面的精度，光滑性也有很好的保證，也能夠技術規范中浮動油封的密閉要求。此外，在機床運行中的減速機構處理，其行星架等分孔的等分精度幾每行孔的同軸精度都直接影響整機的傳動精度和使用壽命，在加工中心上加工行星架，不僅保證了圖樣的精度要求，同時誤差減少了會增加工作的效率。

在單方面的評定測試當中，對于材料類型的改變會使得誤差在主軸回轉運動數據的數據采集方面發生一定的變化，原有的峰-谷數據會相應的被削弱，變成了誤差范圍較小的情況，這就成功的達到了精度提高的效果，完全滿足了測試的要求。并能看到，使用這樣的方式在對主軸回轉誤差測試中處理較為方便、計算模型簡單，同時計算出的數據可靠度高，并能將這些精確的數據用在回轉誤差的判定和機床機械整合方面。

4 結語

主軸回轉在使用當中會出現誤差的情況，在本文中，通過對誤差的統計中的分離技術來獲得主軸更改誤差數據，使得主軸在運作中的精度不斷的提高，同時在文中提到了主軸回轉生產的誤差減小的方法，根據具體的工程實際情況來對機床的加工生產效率進行提升，有效的改善機械生產的效率，切實的通過調整誤差出現的范圍來控制機床生產效能。

參考文獻

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度控制論文集[C].2007，9（10）：133-135.

[3] 王少薪.高速高精密主軸回轉誤差在線動平衡技術

篇(5)

[論文摘 要] 本文從三個方面論述了熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。 

 

引言 

在現代工業生產中，金屬零件的制造是一個重要的環節，具有舉足輕重的作用，因此提高金屬零件的制造水平成為一項不可缺少的工作。而在金屬零件的制造過程中，熱處理工作又是提高其制造水平的重要措施。在設計工作中，正確制定熱處理工藝可以改變某些金屬材料的機械性能。而不合理的熱處理條件，不僅不會提高材料的機械性能，反而會破壞材料原有的性能。因此，設計人員應根據金屬材料成分，準確分析金屬材料與熱處理工藝的關系，制訂合理的熱處理的工藝，合理安排工藝流程，才能得到理想的效果，提高金屬零件的制造水平。 

在現代工業生產中，廣泛使用的金屬有鐵、鋁、銅、鉛、鋅、鎳、鉻、錳等。但用得更多的是它們的合金。金屬和合金的內部結構包含兩個方面：其一是金屬原子之間的結合方式；其二是原子在空間的排列方式。金屬的性能和原子在空間的排列配置情況有密切的關系，原子排列方式不同，金屬的性能就出現差異。 

為了得到更好的金屬性能，滿足制造和使用要求，我們將金屬工件放在一定的介質中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同速度在不同的介質中冷卻，通過改變金屬材料表面或內部的顯微組織結構來改變其性能，這就是金屬材料熱處理過程。 

不同的熱處理條件會產生不同的材料性能改變效果，下面從3個方面來說明熱處理工藝在提高金屬零件的制造水平中的作用。 

一、提高金屬材料的切削性能和加工精度 

在各類鑄、鍛、焊工件的毛坯或半成品金屬材料的切削過程中，由于被加工材料、切削刀具和切削條件的不同，金屬的變形程度也不同，從而產生不同程度的光潔度。各種材料的最佳切削性能都對應有一定的硬度范圍和金相組織。為了得到最佳切削性能，就要求被加工材料具有合適的組織狀態，這就要用到預先熱處理。 

通過預先熱處理，可以消除或減少冶金及熱加工過程產生的材料缺陷，并為以后切削加工及熱處理準備良好的組織狀態，從而保證材料的切削性能、加工精度和減少變形。 

舉例1：齒坯材料在切削加工中，當齒坯硬度偏低時會產生粘刀現象，在前傾面上形成積屑瘤，使被加工零件的表面光潔度降低。而對齒坯材料進行正火＋不完全淬火處理，切屑容易碎裂，形成粘刀的傾向性減少。并隨著齒坯硬度的提高，切屑從帶狀向擠裂狀過渡，從而減少了粘刀現象，提高了切削性能。 

舉例2：鋁合金在加工過程中，通常都是先經強化處理（固溶處理＋時效；時效），這樣可以得到晶粒細小、均勻的組織，比鑄態或壓力加工狀態的切削性能好，不僅改善了切削性能，而且同時提高了機械加工精度。 

二、提高金屬材料的斷裂韌性 

金屬材料的斷裂韌性指含有裂紋的材料在外力作用下抵抗裂紋擴展的性能。提高金屬斷裂韌性的關鍵是要減少金屬晶體中位錯，使金屬材料中的位錯密度下降，從而提高金屬強度，而減少金屬晶體中位錯的一種重要方法，就是細晶強化，其原理是通過細化晶粒使晶界所占比例增高而阻礙位錯滑移從而提高材料強韌性。而金屬組織的細晶強化的過程實際上就是金屬熱處理。 

在金屬熱處理過程中，當冷變形金屬加熱到足夠高的溫度以后，在一定的應力和變形溫度的條件下，材料在變形過程中積累到足夠高的局部位錯密度級別，會在變形最劇烈的區域產生新的等軸晶粒來代替原來的變形晶粒，這個過程稱為再結晶。再結晶晶核的形成與長大都需要原子的擴散，因此必須將變形金屬加熱到一定溫度之上，足以激活原子，使其能進行遷移時，再結晶過程才能進行。 

那么，對于不同的金屬材料，我們就可以通過控制不同的熱處理的溫度，來提高金屬材料的斷裂韌性。 

舉例：在sy鋼坯料上線切割適當的小圓柱，機加工后，選擇在700℃，800℃，900℃、1000℃和1100℃在cleeble-1500型熱模擬試驗機上以5×10-1的變形速率保溫30s壓縮變形50％，然后在空氣中冷至室溫，再進行680℃×6hac(空冷)的退火處理，再將壓縮后的試樣沿軸向線切割剖開，研磨拋光后用化學物質顯示晶粒形貌。實驗現象為：在700℃時，扁平的晶粒開始逐漸向等軸晶粒的形狀變化。800℃變形的晶粒中等軸晶粒已經有少量出現，但仍然以變形拉長的晶粒為主。在900℃變形開始，晶粒突然變得細小，幾乎全部為等軸晶粒，晶粒度達到ybl2級。在900℃以上．晶粒開始長大。因此，對此種鋼來說，900℃左右溫度進行熱處理，可以提高其斷裂韌性。 

三、減少金屬材料的應力腐蝕開裂 

金屬材料在拉伸應力和特定腐蝕環境共同作用下發生的脆性斷裂破壞稱為應力腐蝕開裂。大部分引起應力腐蝕開裂的應力是由殘余拉應力引起的。殘余應力是金屬在焊接過程中產生的。金屬在加熱時，以及加熱后冷卻處理時，改變了材料內部的組織和性能，同時伴隨產生了金屬熱應力和相變應力。金屬材料在加熱和冷卻過程中，表層和心部的加熱及冷卻速度(或時間)不一致，由于溫差導致材料體積膨脹和收縮不均而產生應力，即熱應力。在熱應力的作用下，由于冷卻時金屬表層溫度低于心部，收縮表面大于心部而使心部受拉應力：另一方面材料在熱處理過程中由于組織的變化即奧氏體向馬氏體轉變時，因比容的增大會伴隨材料體積的膨脹，材料各部位先后相變，造成體積長大不一致而產生組織應力。組織應力變化的最終結果是表層受拉應力，心部受壓應力，恰好與拉應力相反。金屬熱處理的熱應力和相變應力疊加的結果就是材料中的殘余應力，正是其存在造成了應力腐蝕開裂。 

舉例：金屬熱處理中，通過控制淬火冷卻速度，可以顯著地控制淬火裂紋，為了達到淬火的目的，通常必須加速材料在高溫段內的冷卻速度，并使之超過材料的臨界淬火冷卻速度才能得到馬氏體組織。就殘余應力而論，這樣做由于能增加抵消組織應力作用的熱應力值，故能減少工件表面上的拉應力而達到抑制縱裂的目的。 

3、結論 

金屬材料的熱處理在機械零件制造中占有十分重要的地位，在金屬材料加工的整個工藝流程中，如果將切削加工工藝與熱處理工藝進行密切配合，將有效地提高金屬零件的制造水平。 

參 考 文 獻 

[1] 雷聲，齒輪熱處理變形的控制.機械工程師.2008年5期. 

篇(6)

    一、提高對課程的認識,樹立創新教育觀念

    材料科學對于科技進步、國防建設和經濟發展都是一個關鍵領域,起著先導和基礎作用,各個行業都離不開材料的研究與應用。例如,在講課中,列舉南京長江大橋、年產30萬噸乙烯工程、大慶和大港油田的建設成就等生動例子,以及在納米材料、超導材料等研究工作中取得的重大成果,結合授課內容,密切聯系我國經濟建設中所取得的成就和科研成果,潛移默化,進行正確的引導,就能讓每個專業的學生認識到這門課程的意義,樹立創新教育觀念,激發學生主動學習的積極性,意識到在信息社會和知識經濟時代創新精神和創新能力的重要性。

    二、根據專業特點選擇與更新教學內容,采用啟發滲透式的教學方式

    工程材料的課程內容具有基礎性、前沿性和時代性。針對機械類學生,根據他們的專業特點,應合理安排教學內容。

    (一)基本理論部分。簡要闡述工程材料學的基本概念和基本理論。

    (二)工程材料知識部分。重點介紹常用的鋼鐵材料,包括結構材料、工具材料的成分、組織、性能及其應用知識。如以下一些常用鋼種:碳素工具鋼T8、普通低合金鋼16Mn、彈簧鋼60Si2Mn、軸承鋼GCr9、調質鋼40Cr、高速鋼W6Mo5GrV2、冷模鋼Cr12等。簡要介紹高分子材料、陶瓷材料、復合材料,引入功能材料,納米材料等新材料的內容,擴展學生的材料知識面,培養學生創新意識。

    (三)工程材料應用部分。介紹機械零件的失效與選材知識以及工程材料在汽車、機床等領域的應用情況。當前科學技術發展迅速,材料工程和機械工程中新材料、新工藝不斷涌現。教師要及時捕捉這些信息,將新材料、新工藝等前沿知識充實到講課內容中,使學生感到課程內容新穎、有現代氣息。這對培養21世紀社會主義建設事業所需人才無疑有很大益處。采用啟發滲透式相結合的教學方式,在機械工程材料的基本概念與基本理論方面注意概念嚴謹、基礎扎實。在講授基本理論在機械工程材料中的應用方面則注重講解扼要,要求學生有重點、有選擇的自學。從而激發學生強烈的求知欲望和濃厚的學習興趣,產生探索問題的愿望和積極思維的動力。例如,我們在講齒輪材料時提出以下問題,以期達到啟發滲透式的教學效果:1、齒輪工作時受力特點是什么?2、齒輪類零件常見失效形式是什么?3、齒輪材料應具有哪些性能要求?4、機床齒輪和汽車變速箱齒輪的選材有何區別?5、機床齒輪和汽車變速箱齒輪的生產工藝路線是什么?6、生產工藝路線中各熱處理工序的作用是什么?通過類比聯想、循序漸進的啟發滲透,引導學生全面細致地分析問題、解決問題。

    三、加強形象化教學,充分利用第二課堂

    工程材料的授課過程中要大力開展多媒體教學和網絡教學。多媒體和網絡教學可以清晰描述微觀、動態的變化過程與狀態,顯著加大課堂教學信息量,簡化信息傳輸轉換過程,增加教學內容的趣味性和吸引力,從而顯著提高教學效果與效率。充分利用第二課堂教學。組織學生到相關的工廠、企業參觀,進行現場教學,以增加學生的感性認識。例如,在講熱處理這章時,組織學生到熱處理車間現場參觀,了解淬火、正火、退火、回火,表面熱處理,化學熱處理的工藝過程,這樣學生能把這些名詞牢牢記入腦海里。培養學生提出問題的能力和習慣,要啟發學生多問“為什么”,然后帶著問題有目的地去學習,引導學生的創造性思維。通過組織興趣小組,參與教師的科研等課外學習方式,激發創造精神,強化自己的實踐能力。教師應該適當地對學生的課外學習予以指導,針對其感興趣的研究方向,提供參考書目,引導學生了解最新動態,把握研究方向,與學生之間展開討論,鼓勵學生走出學校,參加各種講座,參與校外組織的相關活動,開闊自己的視野,增加自己的才干,逐步培養自己的研究能力和創新能力。

    四、在實驗中培養創新能力

    實驗在培養學生創新能力方面能起到非常獨特有效的作用。工程材料課程有較強的實踐性,在課程的教學過程中,要重視學生觀察能力和動手能力的培養,我們在教學中安排了多種形式不同層次的實驗。一是基本技能性實驗。如金屬材料的硬度和沖擊韌性測定、鐵碳合金平衡組織顯微鏡觀察和碳鋼的熱處理及熱處理后的顯微組織觀察,由實驗教師操作演示,最后由學生結合實驗CAI課件獨立完成實驗。二是綜合性實驗。如分別對20鋼、45鋼和T10鋼進行完全退火處理,觀察并畫出顯微組織,測出其硬度,要求學生實驗前編制一套完整的實驗方案,包括具體的工藝參數和詳細的實驗步驟(需查找相關資料),經實驗教師審查通過后開始。三是研究性實驗。例如研究與分析不同晶粒度的金屬(低碳鋼和鋁)經不同程度拉伸變形后,在回復和再結晶的過程中,其組織與性能的變化情況。本類實驗,教師只需要提出問題,整個實驗方案由學生自主討論決定。通過多種形式的實驗,有效鍛煉了學生自主獲取知識和綜合應用知識的能力,提高了分析和解決問題的能力,充分發揮了學生的主動性和創造性,實踐動手能力大為增強,創新意識和創新能力得到了培養和提高。

    五、課堂討論的開展

    工程材料課程包括三個主要環節:課堂教學、金相實驗、課堂討論。課堂討論是教學工作中的一個重要環節,通過對講課中的一些重點和難點的討論,進一步掌握本課程的重點、基本概念和基本理論。課堂討論共有三次:鐵碳相圖、鋼的熱處理和選材及熱處理工藝分析。以第三次討論選材及熱處理工藝分析為例。高質量機械產品的獲得,應以設計為主導,材料為基礎,而熱處理則是關鍵。此次課程討論是本課程內容在機械產品設計和制造中的應用。對于不同的機械專業,典型零件的選擇可以各不相同,有所側重。在一般機械制造和設計中,大量遇到的是齒輪類和軸類零件,這些零件在選材和熱處理工藝上有較大的代表性。我們以機床齒輪、汽車—拖拉機齒輪、機床主軸和汽車內燃機曲軸等零件的選材及熱處理為例,討論步驟包括四部分內容:1、根據工作條件和使用性能進行選材;2、工藝路線分析;3、熱處理工序作用;4、熱處理工藝及達到的組織和性能。這三次課堂討論不僅是對整個教學內容的概括、總結和應用,而且集中體現了該課程的主要教學目標和要求。也就是通過該課程的學習,使學生了解在機械產品的生產過程中,優良設計、優質材料和高質量熱處理對提高機械產品質量的重要意義,并使學生進一步掌握和應用這方面的知識和技能。為此我們不應該把這三次課堂討論看成可有可無,當作一般階段小結來對待,必須認真對課堂討論內容進行合理的組織,這是搞好討論課的關鍵所在。通過思考分析、獲取信息、發現問題,并運用學過的知識和技能來解決問題。在解決問題的過程中,學生學會了學習、學會發現,學會分析。因此,課堂討論的順利開展能給與學生更多的主動權,能激發學生的求索精神與創新意識。

篇(7)

關鍵詞：泵體；偏心車；以車代銑

單偏心距擺線泵體是一種安裝轉子的內孔和其安裝密封圈的外圓不同心的偏心結構零件，它是擺線泵的基礎件，其作用是將有關的零件聯成有機整體，使之保持正確的相對位置，其精度直接影響擺線泵的性能、壽命和可靠性。它的體積和尺寸較小，屬薄壁件，但形狀復雜、尺寸精度高且易變形，難加工，尤其是轉子孔。而泵體轉子孔的質量直接影響著產品的性能及工作效率。文章通過對HY150YB單偏心距擺線泵體加工工藝的分析針對現有加工轉子孔的加工工藝提出車削加工方案，研究了偏心車夾具原理設計并進行了實際應用。

1 泵體工藝性分析

首先對泵體進行必要的工藝性分析再確定加工工藝方案。

如圖1所示，HY150YB泵體結構復雜，有80個要素之多，該圖為其簡圖。該產品精度要求高，主要有同軸度（？準D、？準E、？準F對？準C的同軸度）、偏心距（轉子孔直徑？準A與內孔直徑？準C的中心距的距離）、轉子孔深度（轉子孔？準A的深度G）、平面度等要求。？準C、？準D、？準E、？準F四尺寸為零件右側可考慮一次加工，？準B及其深度G可一次性加工，20×？準7可一次性加工。

現有工藝將轉子孔？準A及其深度G、20×？準7等各要素安排在同一道工序加工，采用銑削加工的方式。

圖2 HY150YB泵體的機加工工藝流程

如圖2所示，HY150YB泵體的機加工工藝流程為粗加工外圓及端面精加工外圓及內孔（掉頭加工）加工各孔加工轉子孔及密封面。原有加工工藝中加工轉子孔及密封面工序采用銑削加工，實際生產過程中發現如下不足：

（1）產品質量不穩定：銑削轉子孔及底平面，很難完全保證0.02mm的平面度和Ra0.8的粗糙度，而且產品實物有明顯的接刀痕，降低了產品的精度。

（2）生產效率低：為了保證轉子孔深度0.02mm的公差，密封面和轉子孔需用同一把刀來加工，由于零件較大，直徑達？準178，用？準20的立銑刀，不考慮接刀長度，僅僅一個密封面，需要走6道，生產效率很低，一件產品至少需要10分鐘。

很顯然，車削加工轉子孔就可以解決上述問題，可是所加工的轉子孔與其定位基準C不同心，這是車削加工油泵中遇到新問題。要解決此問題需要有設計合理制作精良的工裝夾具。

2 偏心車夾具的設計

2.1 偏心車夾具設計思想

由于零件加工部位的中心與零件夾持部位的中心不同心，那么，要使零件加工部位的回轉中心與車床主軸的回轉中心重合，需先保證夾持部位的中心到零件被加工部位中心的距離剛好等于產品的偏心距，即夾具的定位夾持部位的中心和夾具定位在車床上的中心的距離為加工產品的偏心距。

2.2 HY150YB油泵體偏心車夾具設計原理

根據泵體的結構特點，可采用一面兩銷定位方式，即以長度尺寸35.5右端面為定位面，分別以？準D孔和？準7孔為定位孔。考慮到工件的夾緊，選用彈簧漲套定位孔？準D不僅滿足了定位夾緊要求，而且消除了配合間隙確保了僅有0.05mm偏心距公差，為避免過定位，需采用菱形銷定位孔？準7較為適宜。

（1）彈簧漲套的設計原理

彈簧漲套是包絡式夾緊，可以更好地保護工件表面且能提供更佳的切削扭矩。

圖3 彈簧漲套工作原理圖

如圖3，拉桿（件01）的外螺紋直接或間接與設備主軸相固接，拉桿（件01）與彈簧漲套（件03）前端通過錐度孔軸相配，后端通過圓柱孔軸相配，定位板（件02）固定在主軸端部用于安裝彈簧漲套（件03）。主軸向后拉緊帶動拉桿（件01），產生軸向拉力，然后由彈簧漲套前端的被稱為鎖緊角（圖3中的α）的錐面，通過彈簧漲套的簧瓣彈性變形將軸向拉力轉換成一垂直于彈簧漲套中心的夾緊力，在加工時零件內孔與彈簧漲套產生足夠大的摩擦力來克服切削力矩。不僅如此，夾緊力還可以通過鎖緊角將其擴大，根據不同的鎖緊角，彈簧漲套夾緊力可擴大3-4倍。拉桿（件01）的軸向拉力可由操作員通過調整設備來實現。

（2）偏心車夾具的工作原理

此夾具方案原理為特殊的一面兩銷定位原理，特殊之處有二，一是圓柱銷采用彈簧漲套漲緊工件內孔實現銷與工件內孔零間隙配合，二是彈簧漲套與主軸偏心位置精度決定了產品的偏心距加工質量。

如圖4所示為HY150YB泵體偏心車夾具方案圖，其工作原理為：

定位：如圖4（a），定位元件定位板（件02）右端面與零件長度35.5尺寸左端面定位；如圖4（b），通過兩銷將定位元件定位板（件02）與定位元件彈簧漲套（件03）精確定位，保證偏心距尺寸，定位元件彈簧漲套實現零件的精確定位；定位元件菱形銷定位偏心距的角向位置。

夾緊：彈簧漲套的彈性變形實現夾緊

加工前，此套夾具無需找正，就可以迅速而可靠地保證工件對機床和刀具的正確相對位置，并可迅速夾緊。既可保證加工精度，又可提高生產效率，但沒有通用性。此夾具的設計、制造和維修特別需要一定的投資。

可見，所設計的HY150YB的偏心車夾具是滿足加工要求的。

3 單偏心距轉子泵泵體車加工工藝應用及分析

偏心車夾具投入使用后，加工效果良好，提高了生產效率，保證了產品質量。

（1） 生產效率。銑削加工生產節拍為每件10分鐘，車削加工生產節拍為每件4分鐘。整體工藝流程由原有的7道工序縮減至4道工序，減少了設備的數量，提高了設備利用率，適應了批量生產要求。

（2）根據采用車削泵體加工工藝所加工的2000多件產品的檢測結果（表1為部分檢測結果），油泵體的產品質量基本得到保證，工序CPK達到1.67以上，遠高于銑削加工相關指標。

4 結束語

實踐證明，對單偏心距泵體，采用偏心車削加工的方法代替原銑削加工方法，完全滿足產品要求，是一種可推行的加工方案。通過理論分析及實際應用效果對比可以看出，偏心車夾具的應用使得車削加工方法得以實現。研究結果表明：

（1） 偏心車夾具可以推廣同類單偏心距泵體加工；

（2）以車代銑加工工藝的突破是以偏心車夾具的實現為前提的；

（3） 加工方法有多種，可按照提高生產效率、實現產品技術條件等標準進行對比選擇。

參考文獻

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[2]李洪編.機械加工技術手冊[M].北京：北京出版社.1991（7）.

[3]蔡蘭.機械零件工藝性手冊[M].北京：機械工業出版社.2006（12）.

[4]殷國富、徐雷，等. 機床夾具設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2004.