毕业设计图纸中的零件材料选用指南(2)

2019-08-30 11:39

铸造成型,能制造复杂形状的机件;由于金属组织中含有片状石墨,因此减振性良好,而且对应力集中不敏感。灰口铸铁的抗拉强度较低,但抗压强度与钢近似,因此主要用来制造机身、支架、机座、箱体等以受压为主、形状复杂的机械零件。也广泛用于制造模具的模座和大中型的夹具体。灰铸铁不能焊接,因此不能用来制造焊接件,但允许焊补修复铸铁件的表面缺陷。以重量计,一台机械大约有50%是铸铁件。

毕业设计中常用的灰铸铁牌号有: 1)HT150(抗拉强度150MPa)

属于低牌号铸铁,主要用于制作受力小的盘、盖、轮及中型夹具的夹具体等零件。

1) HT200(抗拉强度200MPa)

属于高牌号铸铁,常用于制作受力较大的重要零件,如床身、箱体、泵体、阀体及大型或复杂夹具的夹具体、模具的模座等零件。

6、 铸钢

形状复杂,尺寸较大,承受大负荷的零件可以采用铸钢。由于钢水的流动性差,铸钢的成型性低于灰铸铁,因不可避免的金属组织缺陷,其材料强度低于同种轧制钢材。毕业设计中铸钢应用得很少,仅在负载很大的重型机械中作机座,机架,箱体等零件,或在大型、重载模具中作模座。设计中可选用ZG230-450(屈服强度230MPa,抗拉强度450MPa,相当于25钢,焊接性能较好)和ZG310-570(相当于45钢,用于重负荷处)。

四 毕业设计中应用的非铁工程材料

除了大量使用钢铁材料外,机械中还会用到铜、铝、工程塑料等材料,由

于这些材料的特殊性能,它们往往起着不可替代的作用。

1、铜合金

纯铜的强度和硬度太低,不能用于机械零件中,机械设计广泛使用的是各种铜合金。

1) 黄铜

黄铜是铜和锌的合金,有一定的强度和抗腐蚀性,但在毕业设计中很少选用。 2) 青铜

工业上常用的青铜是铜和锡的合金(称锡青铜)或铜和铝铁的合金(称铝青铜),毕业设计中以锡青铜最为常用。锡青铜的强度低于黄铜,但有优良的耐磨性和耐蚀性,多用于机械中的滑动轴承、轴瓦、衬套和蜗轮。常用的牌号有:

a)ZCuSn5Pb5Zn5(代号5-5-5),多用于中负荷、中速下工作的滑动轴承和蜗轮;

b)ZCuSn10P1(代号10-1),用于高负荷(20MPa以下)、高滑动速度(8m/s

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以下)工作的滑动轴承和蜗轮。

2、铝合金

有些机械受力很小,但要求机体重量轻,抗腐蚀,例如有些测量仪器,食品或药品包装机,这时可采用铸造铝合金作各种形状复杂的机件,如机身、机架等。铸铝中有一些强度相当高,也可以用来制造受力不太大的箱体。铸造铝合金有多种,其中铝硅合金流动性最好,热裂倾向小,又有足够的强度,适用于作形状复杂的薄壁件。

常用的铝硅合金牌号有ZAlSi12(代号ZL102)和ZAlSi9Mg(代号ZL104),后者强度高于前者。

3、工程塑料

工程塑料具有一些特殊的性能,其应用日益广泛。在毕业设计中应用的工程 塑料仅推荐尼龙和酚醛层压塑料二种,它们均可以进行精确的切削加工。

1)尼龙

有良好的自润滑性和耐磨性,可以用作少油或无油润滑的小型低速滑动轴承 (轴套),以及小负荷无噪声的传动齿轮,例如仪器仪表中的传动齿轮。常用的牌号有尼龙1010(用于较小负荷)和MC尼龙(用于较大负荷)。

2)酚醛层压布(板材和棒材)

这种材料强度高于尼龙,力学性能较好,同样可用作少油、无油润滑的低速轴套(可以用棒材加工)以及受力较小的传动齿轮(必须用板材加工)。PFCC4是常用的牌号。

以上介绍的仅是毕业设计中经常用的材料,为便于同学参考,尽可能地做到简要。实际上在机械设计和模具设计中可供选用的材料非常多,要得到详细、全面的信息,同学可参阅机械设计手册中“工程材料”这一章。 附录1

装配图中螺纹连接件的标注

机械中最常用的连接件是螺纹连接件,如各种螺钉,螺栓,螺柱和螺母,每一种都有指定的名称和标准号,这是同学熟知的。但是在不同的应用场合,对螺纹连接件的连接强度有不同的要求,例如一个仅仅起遮盖作用的箱盖,对连接螺钉是没有什么受力要求的;但是对高压油缸的缸盖,因其受到强大的油压力作用,对连接螺钉就有承受拉力的强度要求了。国家标准对连接件规定了代表连接强度的性能等级,不同等级的连接件用不同的钢材制造,这是从事毕业设计的同学容

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易忽视的。以下几点同学必须了解:

1) 螺钉、螺栓和螺柱连接的力学性能分为以下几个等级: 3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、10.9、12.9; 螺母的等级有7个: 4、5、6、8、9、10、12。

2) 相应各等级的螺纹连接件制造材料从Q215A、15、25、35,一直到40Cr、 15MnVB,等级越高,材料的力学性能越好;事实上小数点前的数字是材料抗拉强度(单位为MPa)的1/100。

3) 与某性能等级的螺栓相配的螺母必须具有规定的等级,否则达不到要求 的连接强度。例如5.6级的螺栓要配5级螺母,10.9级的螺栓要配10级螺母(详细可查阅机械设计手册)。

4) 每一种螺纹连接件只有限定的几个性能等级。例如C级六角头螺栓有 3.6、4.6、4.8三级;机床、机床夹具、模具最常用的内六角圆柱头螺钉则有连接强度较高的8.8、10.9、12.9 三级。

5) 螺纹连接件还可以作防止锈蚀的氧化和镀锌钝化表面处理,如设计中有 这方面的要求,可以在备注栏内说明。

6) 螺纹连接件的力学性能等级实际对应着对制造材料的要求,所以等级号 可以在装配图明细表的材料栏内填注,也可以在备注栏内与表面处理要求一起填注。

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