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1、第四章 产品制造的工艺与装备4.1 机械产品的组成及制造过程机械产品的共同特征：由若干个基本单元组装而成；组成件之间具有确定的相对运动 和力的传递；能够进行机械能与其他能量形式 的转换或实现机械能的直接利用 。机械是由最基本单元组成的机构和机器的泛称 。零件：组成机械的不可拆分的单个制品，是组 成机械的最小单元。部件：由若干个零件装配组成的功能独立体。机构：能够传递运动或转换运动的方向与形式 的部件。机器：由若干个零件或部件组成的、各组成部 分之间具有一定的相对运动、能够传递或转 换运动的装置。零部件的分类l联接件：包括螺栓、螺母、垫圈、键 、销等。l其它常用件：包括轴、轴承、联轴器 、离合器
2、、弹簧等。l运动机构：包括平面连杆机构、空间 连杆机构、凸轮机构、间歇机构等。l传动机构：包括带传动、链传动、齿 轮传动、螺旋传动、液压传动机构等 。机械产品的制造过程机械产品的制造需要经过原材料的供应、保管、运输、毛坯制造、机械加 工、装配、检验、试车、油漆和包装等 环节。其中，能够使被加工对象的尺寸 、 形状或性能发生变化的环节，叫做工艺 过程；其余环节则叫辅助生产过程。l 机械产品的加工工艺过程包括铸造 加工、压力加工、钣金加工、焊接等毛 坯制造工艺过程、机械加工工艺过程、 特种加工工艺过程、热处理工艺过程等 。为了实现高效、经济生产，零件 的 加工工艺必须审慎选择，即要在多个 可 行方
3、案中针对具体生产条件选择最合 理 的一个，并用表格或文字形式固定下 来， 以此文件作为组织管理生产、进行作 业 计划调度的依据，这一文件叫做该零 件 的加工工艺规程。4.2 常用零部件及机构简介4.2.1 联接方法及联接标准件联接的分类：l可拆联接：螺纹联接，销联接，键联接等。l不可拆联接：铆接，焊接，胶接等。1. 螺纹联接（1）螺纹的基本知识l外螺纹：在圆柱和圆锥外表面上加工出来的螺纹。l内螺纹：在圆柱孔和圆锥孔内表面上加工出来的螺纹。l螺纹的要素：牙形，直径，螺距；导程，线数；旋向。矩形螺纹（2）螺纹的规定画法（3）常用螺纹紧固件 六角头螺栓内六角螺栓开槽沉头螺钉骑缝螺钉双头螺柱六角螺母平
4、垫 圈（4）螺纹联接的常见类型2. 销联接销主要起定位作用，也可用于联接。用销联接和定位的零件，其销孔需要在装配时一起加工，所以零件图 上的销孔都加注“配作”。圆柱销开口销圆锥销有1:50的锥度槽销3. 键联接键用于轴与轴上零件的联接 ， 使之不产生相对转动，以传递转 矩。平键花键孔花键轴钩头楔键的顶部为1:100的斜面4. 铆接铆接在桥梁与锅炉制造中的应用已有百年以上的历史，近年来由于焊接和螺栓 连接的发展应用，铆接应用逐渐减少。但 在一些承受严重冲击或振动载荷的金属结 构中（如起重机构件）仍采用铆接。在轻 金属结构中（如飞机机翼），铆接仍是联 接的主要形式。铆 接5. 焊接焊接应用广泛，小
5、至微电子元 件，大至数千吨的海洋钻井平台。 金属焊接方法基本分为三类：熔焊 、 压焊和钎焊。熔焊是在焊接过程中将工 件 接口加热至熔化状态，不加压 力 完成焊接的方法。焊后需要消 除 焊接应力，矫正焊接变形。在 机 械工程中，以电弧焊应用最多 。手工电弧焊焊件（清除其表面的铁锈、油污）和焊钳分别接到弧焊机的两极，并用焊钳夹持焊 条。 用焊条敲击、划擦焊件表面引燃电弧（接触形成短路后，迅速将焊条上提3mm左右的距离）。电弧同时将焊件和焊条熔化，形成金属熔池。随着电弧沿焊接方向前移，被熔化 的 金属迅速冷却，凝固成焊缝，使两个焊件连接在一起。焊条焊条由焊芯和药皮两部分组成。焊芯是金属丝，其作用：一
6、是作为电极传导电流，产生电弧；二是熔化后作为填充金属，与熔化 的母材一起形成焊缝。药皮由矿石粉、铁合金粉和粘结剂等按一定 比例配制而成，其作用：隔绝空气、防止氧化（在高于5700oC的电弧的高温作用下，药皮分解产生大量气体并形成熔渣，对熔化金属 起保护作用，但熔渣在焊接结束后应清除掉）。利用焊丝作电极，焊接过程可采用自动或半自动方式（焊丝送进采用 机械控制，电弧的移动由手工操作）。氩气是一种惰性气体，它既不与 金属发生化学反应，又不溶解于金属。从喷嘴喷出的氩气在电弧及熔池 的周围形成连续封闭的气流，保护电极和熔池金属不被氧化，因此焊接 质量高。压焊是将焊件联接处加热至一 定 温度（至塑性状态）
7、并加压，使焊件 在固态下实现原子间的结合，亦称固 态焊接。在现代工业中应用广泛，如 在一架飞机上约有250000个焊点和 250米以上的焊缝采用电阻焊。电 阻 对 焊焊前必须将焊件的表面仔细地平整和清除锈污。当焊件接触面附近被加热至黄白色（约1300oC）时，即行断电，同时施加顶锻压力。钎焊是用低焊点的金属材料 作 钎料，把焊件和钎料加热（温度 高 于钎料熔点，而低于焊件熔点） ， 用液态钎料填充接头间隙并实现 与 焊件原子相互扩散的焊接方法。钎焊可分为烙铁钎焊（钎料为焊锡，广泛用于仪表、导线、电路板），火焰钎焊（钎料为黄铜，硼砂、硼酸等作钎剂以去除钎料和母材表面的氧化物并提高液态钎料对母材浸
8、润和附着的能力，用于制造硬质合金刀具），电阻钎焊，炉中钎焊等。6. 胶接人类早期应用的胶粘结剂限于胶接强 度较低的天然皮胶、骨胶等。20世纪30年代出现了以合成高分子化合物（合成树脂 等）为基料的胶粘结剂，胶接强度显著提 高，可以承受较大的载荷。在机械工程中 ， 胶接主要用于金属和非金属之间的联接。4.2.2 其它常用零部件1. 轴轴主要用来安放转动零件、传递回转运动和扭矩。轴按照结构形状可以分为光轴与阶梯轴，空心轴与实心轴，刚性轴与挠性轴等 。2. 轴承轴承是支承轴的零件。按照轴承工作表面的摩擦性质，轴承可分为滑动轴承和滚动 轴承两大类。（1）滑动轴承为了减轻轴瓦与轴颈表面的摩擦磨损以保持机
9、器的工作精度，必须在滑动轴承 内加入润滑剂。滑动轴承的优点是工作可靠，运行平稳无噪声，能承受冲击和振动载荷，结构 简单，拆装方便。缺点是摩擦系数较大， 高速工作时易发热。（2）滚动轴承滚动轴承的优点是摩擦力小，因而灵敏度及效率高，发热量小， 并且润滑简单、耗油量小、维护保 养方便。另外滚动轴承已经标准化 ， 选用和更换方便。缺点是抗冲击性 差，高速运转时噪音大，工作寿命 低。3. 联轴器联轴器是联接主动轴与从动轴的一种部件 。4. 离合器离合器是能按工作需要，随时可将主动轴与从动轴接合或分离的一种部件。5. 弹簧4.2.3 运动机构1. 连杆机构（1）平面连杆机构最常用的平面连杆机构是四杆机构
10、。少于四根杆就无法实现平面运动；多于四 根杆的平面连杆机构虽然能实现一些复杂 运动，但其稳定性差。曲柄摇杆机构双曲柄机构双摇杆机构曲柄滑块机构双滑块机构（2）空间连杆机构空间连杆机构与平面连杆机构 相 比，结构紧凑，运动多样，工作灵 活， 但设计困难，制造复杂。2. 凸轮机构凸轮具有曲线轮廓或凹槽。凸轮机构是由凸轮的回转或移动来推动从 动件（推杆）作一定的往复移动或摆 动。为了保持推杆与凸轮始终相接触 ， 可采用弹簧或依靠重力。移动凸轮圆柱凸轮盘形凸轮内燃机配气机构4.2.3 传动机构1. 带传动 带传动的特点l优点：噪声小；可长距离传递能量； 可缓冲减振；有过载保护作用（同步 齿形带传动除外
11、）。l缺点：不能保证准确的传动比（同步 齿形带传动除外）。2. 齿轮传动齿轮传动的特点l优点：尺寸紧凑且承载能力高； 传动效率高；工作可靠，能够保 证准确的传动比。l缺点：噪声及振动较大；不宜于 两轴间距离较远的传动。3. 链传动链传动的优点：传动效率较高。链传动的缺点：传动噪声大。4. 螺旋传动l按用途分类：传动螺旋、传力螺 旋、调整螺旋。l按摩擦情况分类：滑动螺旋传动 、滚动螺旋传动。传动螺旋传力螺旋调整螺旋螺旋传动的特点l优点：结构简单、工作平稳、易于 自锁（滚动螺旋除外）。l缺点：传动效率不高，一般不宜用 于高速和大功率的传动。5. 液压传动液压传动：靠密封容器内的液体压力能， 来进行能量转换、传递与控制的一种传动 方式。液压传动原理图液压传动的优点l运动比较平稳，反应快、冲击小、 能快速启动、制动和换向。l液压元件能自润滑，使用寿命长。l在传递相同功率的情况下，液压传 动装置体积小，重量轻，结构紧凑 。液压传动的缺点l由于液体的泄漏和可压缩性故而难 以保证严格的传动比。l工作过程能量损失较大，系统效率 较低，不宜作远距离传动。l对油温变化比较敏感，不宜在很高 或很低的温度下工作。
