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-1-第一节机械钳工基础知识**一、机械分类机械的种类繁多，形式各异，但从其共性来说主要特征：其一，机械是人为的多种实体的组合；其二，机械各部分之间具有确定的相对运动；其三，能完成有效的机械功或变换机械能。一部完善的机械主要有以下四个部分：（一）动力部分动力部分是机械的动力来源，其作用是把其他形式的能转变为机械能以驱动机械运动。（二）传动部分传动部分是机械的主要组成部分之一，其作用是将动力部分的动力和运动传递给执行部分的中间环节，它可以改变运动速度、转换运动形式，以满足工作部分的要求。（三）工作部分工作部分是直接完成机械预定功能的部分。（四）操控部分操控部分是用以操作控制机械其他部分动作的部分，使操作者能按要求实现和停止机械系统的各项功能。这一部分通常包括机械和电子控制系统。有些机械系统除了以上四部分外，还有润滑、照明等辅助装置。二、机械钳工任务和设备（一）机械钳工的主要任务钳工的工作范围广泛，内容很多，一般采用机械加工方法不能解决的工作，常由钳工来完成。此外，钳工多用手工工具或设备对工件进行切削加工，及对机械设备进-2-行装配和维修。一般来说，钳工的具体操作有锯割、堑削、锉削、铆接、刮削、研磨、钻孔、铰孔、攻丝、套丝等。根据工作内容可分为以下四项：1．加工零件加工零件包括精密加工（如刮削、研磨）及采用机械方法不适宜或不能解决的加工。2．装配把零部件按要求进行组合、装配，并进行调整检验和试车，使之成为合格的机械设备。3．设备维修当设备在使用过程中出现故障、损坏或长期使用后精度降低，应通过钳工进行维护和修理。4．修理和制造制造和修理各种工具、夹具、量具、模具及各种专用设备。（二）钳工常用工具钳工因其工作内容广泛，所使用的工具也繁多。主要包括划线工具、錾削工具、锉削工具、锯削工具、钻孔工具、攻套螺纹工具、刮削工具。现对一些常用工具介绍如下：1．划线工具（图7－1）图7－1钳工用划线工具（1）划针工件上划线条用。划针一般用弹簧钢丝或高速钢制成。-3-（2）划线平台用来支承工件并用作立体划线时的基准，划线平台由铸铁制成。（3）划规用以划圆、圆弧、等分线段、等分角度以及量取尺寸。划规采用中碳钢制成，脚尖端经淬火处理。（4）划线盘划线或找正工件位置用。由底座、立柱、划针和夹紧螺母组成。（5）角尺划垂直或平行线或找正工件的垂直位置用。（6）样冲在所划加工线条上打样冲眼用。样冲由工具钢制成，尖端经淬火处理。（7）其他工具钢尺、游标高度尺、定心钟罩、角度尺等常用工具。2．錾工具（1）錾子錾削金属工具，包括扁錾、尖錾、油槽錾（图7－2）。錾子一般由碳素工具钢锻成，并经过适当热处理。（2）手锤也叫榔头，是钳工常用的敲击工具，手锤由锤头、木柄和楔子组成（图7－2）。图7－2錾工具3．锯工具手弓锯锯切金属工具（图7－3）。图7－3（7T4）手弓锯-4-4．锉削工具锉刀用于锉削金属工具，由锉身和锉柄组成（图7－4），锉身用高碳工具钢制成，并经热处理，硬度达到HRC62~67。锉刀按其用途不同可分为普通锉、异形锉和整形锉三大类。图7－4（7T5）锉刀3．攻套螺纹工具（1）丝锥加工内螺纹工具，一般用合金工具钢或轴承钢制造，并经过热处理（图7－6a）。（2）铰杠手工攻螺纹时用来夹持丝锥工作工具（图7－5b）。图7－5（7T6）攻螺纹工具（3）板牙加工外螺纹工具，板牙多用高速钢制成，形状与圆螺母相似（图7－6a）。（4）板牙架装夹板牙工具（图7－6b）。图7－6（7T7）板牙架-5-4．量具钳工用量具包括钢直尺、游标卡尺、外径千分尺、百分表等（图7－7）。（1）钢直尺简单尺寸量具，上面刻有米制或英制尺寸，常用的是米制钢直尺（图7－7）。钢直尺主要用来量取尺寸，测量工件或划直线。图7－7（7T8）钢直尺的使用（2）游标卡尺适合测量中等精度尺寸的量具，可以测量工件的外尺寸，内尺寸及深度尺寸。游标卡尺一般由主尺、副尺（游标），固定卡爪、活动卡爪、锁紧螺钉和测深杆等部分组成（图7－8），副尺可以沿主尺移定以测量工件，读数精度可达0.02mm。图7－8（7T9）游标卡尺（三）钳工用设备钳工常用设备包括台虎钳、钳台、砂轮机、钻床等。1．台虎钳用来夹持工件的夹具，主要由固定钳身、活动钳身、丝杆传动装置等组成（图7－9）。台虎钳的规格有100mm、125mm、150mm等几种。-6-图7－9（7T10）台虎钳2．钳台安装台虎钳，放置工量具的工作台（图7－10）。图7－10（7T11）钳台3．砂轮机刃磨钻头、錾子、加工小型零件的电动设备，砂轮机主要由砂轮、电动机、机座、防护罩等组成（图7－11）。在使用砂轮机时必须严格遵守有关规程，以保证安全。图7－11（7T12）砂轮机4．钻床对工件进行钻孔、扩孔、锪孔、攻螺纹等操作的设备（图7－12）。钻床的种类有台式钻床，立式钻床和摇臂钻床，钻床的结构较为复杂，使用时必须严格遵守有关规程，以保证安全。-7-图7－12（7T13）钻床三、机械的装配和修理（一）机械的装配按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配。1．装配的工艺过程（1）装配前的准备工作它包括研究和熟悉装配图，了解产品的结构，零件的作用，相互的连接关系，确定装配的方法、顺序并准备所需工具，对零件进行清理和清洗，对某些零件有时要进行修配密封性试验等。（2）进行装配工作装配通常分为部装和总装，把零件装配成部件的过程称为部装；把零件和部件装配成最终产品的过程称为总装。（3）调整精度，检验试车调整是指调节零件或机构的相对位置配合间隙和结合松紧；精度检验包括工作精度检验和几何精度检验；试车是机器装配后，按设计要求进行运转试验。（4）油漆、涂油和装箱。2．装配方法（1）互换装配方法在装配时各配合零件不经修配，选择或调整即可达到装配精度的方法。互换装配法对零件的加工精度要求较高，零件的制造费用较大，多在配-8-合精度要求不是很高且产品批量较大时采用。（2）分组装配法在成批或大量生产中，将产品各配合副的零件按实测分组，装配时按组进行互换装配的方法。其特点是经分组后再装配，提高了装配精度，零件的制造公差可适当放大，降低了生产成本。（3）调整装配法在装配时改变产品中可调整零件的相对位置或选用合适的调整件以达到装配精度的方法。其特点是零件不需任何修配而能达到很高装配精度，机器运行后可定期进行调整，容易恢复精度。（4）修配装配法在装配时修去指定零件上预留修配量，以达到装配精度的方法。其装配特点是零件的加工精度可大大降低，无需高精度的加工设备而能得到很高的装配精度，但装配工作很复杂，适宜于单件小批量生产。3．工作要点（1）做好零件的清理和清洗工作，清理工作包括去除型砂、铁锈、切削零件加工后去毛刺倒角等，对装配精度较高的零件，应通过清洗达到要求的清洁程度。（2）加油润滑，相配表面在装配或连接前应加油润滑以减少装配阻力，提高装配精度，减轻相对运动时的磨损。（3）相配合的零件的配合尺寸要准确，必要时对某些较重要的配合尺寸进行复验或抽验。（4）做到边装配边检查，当所装配的机器较复杂时，每装完一部分就应检查一下是否符合要求。（5）注意试车时的事前检查和启动过程的监视，试车前应对机器作一次全面的检查；在确保准确无误和安全的条件下，方允许开车运转。机器开始启动后，应立即全面观察一些主要的工作参数和各运动件是否正常工作，以确保试车的安全。-9-（二）机械的修理1．设备的磨损和失效机械设备的磨损分为事故磨损和自然磨损。事故磨损大多是人为造成的磨损，包括设计制造上存在问题及使用维护不当引起的磨损；自然磨损是在正常使用下，由于摩擦和化学腐蚀等因素的长期作用而逐渐产生的磨损。失效是机械零件不能正常工作或达不到设计要求的工作状态。机械零件常见的失效形式有断裂或过大的塑性变形、过大的弹性变形、工作表面失效、发生强烈的振动及破坏正常的工作条件。造成机械零件失效的原因很多如零件的强度、刚度、振动、稳定性等，但由磨损引起的失效是重要的原因之一。2．修理的工艺过程（1）修理前的准备工作包括调查和分析设备的损坏失效的原因，熟悉有关的技术资料，准备必要的工具。（2）拆卸设备拆卸时应按一定的顺序进行，要有条理分解设备各零部件，不能造成零部件发生新的损坏。（3）修理和更换零部件清理清洗后，应进行检查测量，对磨损失效的零件进行修理或者更换。（4）装配、调整和试车。3．修理工作要点（1）熟悉机械设备的构造特点和技术要求。（2）拆卸零部件的原则：首先，拆卸顺序与装配顺序相反，一般是先装后拆，后装先拆；其次，应合理选用工具，防止拆卸时损坏零件；第三，拆下的零部件应有次序排放，对相配的零件应做好标记；第四，能不拆卸的零件尽量不拆散。-10-（3）修复或更换零件的原则：相配合的主要件和次要件磨损后，应修复主要件，更换次要件；大零件与小零件相配表面磨损后一般是修复大零件，更换小零件；工序长与工序短的相配合零件磨损后，一般是修复工序长的零件、更换工序短的零件。第二节金属工艺学金属材料，特别是钢铁材料在铁路运输生产中具有广泛的应用，工务部门使用的钢轨、道岔、垫板、扣件都是钢铁材料。通过第二章的学习，我们已经对钢材的化学成份及机械性能有了初步的了解，而钢铁的性能是由其微观状态下的组织形状决定的，为更好利用钢材的特性，充分挖掘其潜能，现简单介绍金属工艺学的有关知识。一、铁碳合金***（一）铁碳合金的基本组织钢主要是由铁、碳元素组成，是铁碳合金的一种铁原子在不同温度下有不同的晶格排布，当铁原子晶格排布为体心立方晶格时，称为α－Fe；当铁原子的晶格排布为面心立方晶格时称为γ－Fe。铁碳合金中的碳元素既可以与铁作用形成金属化合物，也可以溶解在铁中形成间隙固溶体，或者形成化合物与固溶体组成机械混合物。下面介绍铁碳合金的几种基本组织：1．铁素体碳溶于α－Fe中所形成的间隙固溶体，称为铁素体，用符号F（或α）表示。在600℃时，α－Fe中能溶解碳0.008%。随着温度的升高，晶体缺陷增多，α－Fe的溶碳量逐渐增加，当温度升高到723℃时，溶碳量可增至0.02%。由于α－Fe的溶碳量很小，所以铁素体的性能几乎和纯铁相同，即强度、硬度低，而塑性和韧性高。2．奥氏体碳溶于γ－Fe中所形成的间隙固溶体，称为奥氏体，用符号A（或γ）表示。γ-11-－Fe的溶碳能力比α－Fe高。在723℃时碳的最大溶解度为0.8％，随着温度升高，其溶解度增加，在1147℃时，最大溶碳量为2.06％。奥氏体的强度不高，但塑性好。故轧钢或锻造时，常把钢加热到奥氏体状态，钢轨轧制时也是加热到奥氏体状态。3．渗碳体由于碳在α－Fe或γ－Fe中的溶解度有限，所以当碳的含量超过在铁中的溶解度时，多余的碳就会和铁以一定的比例形成化合物，称为渗碳体，用符号Fe3C（或C）表示。渗碳体的含碳量为6.67％，它是一种具有复杂晶体结构的化合物，硬度很高，脆性很大，几乎没有塑性。它的形态、大小及分布方式对钢的性能有很大的影响。4．珠光体由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，称为珠光体，用符号P表示。珠光体的平均含碳量为0.77％。由于它是由硬的渗碳体和软的铁素体相间组成的混合物，所以其机械性能介于渗碳体和铁素体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。5．莱氏体莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物，用符号Le表示。室温时，莱氏体是由珠光体和渗碳体组成的机械混合物。一般将奥氏体和渗碳体组成的莱氏体称为高温莱氏体，用符号Le表示；而将珠光体和渗碳体组成的莱氏体称为低温莱氏体，用符号Lｅ′表示。莱氏体的性能和渗碳体相似，硬度很高（HB700），塑性极差。在铁碳合金的五种基本组织中，铁素体、奥氏体、渗碳体都是单相组织，称为铁碳合金的基本相，而珠光体和莱氏体是由基本相混合组成的多相组织。（二）铁碳合金状态图铁碳合金状态图是铁碳合金在极缓慢加热（或冷却）的条件下，不同成分的铁碳合金，在不同的温度下所具有的状态或组织的图形。从铁碳合金状态图中可以了解铁-12-碳合金的成分（主要是含碳量）、组织与性能之间的关系，它不仅是我们选择材料和制定有关热加工工艺时的参考，也是钢进行热处理的理论基础