机械专业英语部分文章翻译(文字版).ppt

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1、,第1课机械学的基本概念功是力乘以该力作用在物体上使物体移动的距离。功用公斤?米来表示。1公斤?米等于1公斤力作用于物体上使物体移动1米的距离。例如，一项工作需要提升一台300公斤重的设备到两米半髙的卡车上，那么就需要750公斤?米的功。由于没有一个人能直接举升300公斤重，因此必须使用一种装置去调节所需的可以控制的作用力。常见的装置是一个斜面一在这个例子中，一个倾斜在地面卡车之间的承载斜板.如果斜板有10米长，摩擦力忽略，那么就需要75公斤的力将机器滚上斜板。总功仍然是750公斤?米（用？5公斤乘以10米），但作用力己经被改变，于是乎其所需的最大外力仅仅是75公斤。使所需的作用力减少，同时这

2、个较小的作用力使所通过的距离增加，这样的装置被称为力放大器。机器装置也可放大速度和距离。扫帚就是一个速度和距离放大器的例子。因为它把在手柄上输人的力和距离在扫帚的尾部转变成较小的力和较长的距离。由于与输人距离的同样吋间里扫帚的尾部走过较大的距离.因此其速度也就增加了。机器装置除了放大力和距离之外，也能改变运动的方向。效率和机械效益是用来测定机械装置性能的。效率定义为输出的相对有用的机械功，它以占输人功的 分率来表示。效率总是要比100%小，因为运动零件之间有摩擦损失。像刚才所举的那部机器的例子那样，如果某些人把该机器滚上斜板,他们可能发现那要花84公斤的力。这9公斤的差额就是需去克服滚子和轴承

3、阻力的力。在这种情况下该机器装置将具有效率。如果他们在没有滚子情况下，把冷冻机滑移上斜板，所需的力可能是215公斤或更大，那么效率就小于35%。理想机械效益是忽略摩擦损失并等于输人力移动的距离除以负载移动的有效距离。作为力放大装置，输人的距离要比负载的距离大，而理想的机械效益是比1要大的。在承载斜板例子中，该理想机械效益是4，因为该输人距离是10米，（斜板长度）而有效负载移距是2.5米（该负载移动的垂直距离。斜面就是一个力放大装置。作为速度放大装置，输人距离是要比负载距离小的，而理想的机械效益亦比1要小。简易改变运动方向的机器装置具有一个等于1的理想机械效益。其实际机械效益包括了摩擦损失并等于

4、实际输出力除以实际输人力。在承载斜板例子中的实际机械效益在有滚子条件下，大约是3.6，无滚子条件下，大约是1.4。,第2课塑性理论的基本假设在金属成形中应用塑性理论的目的是要探索金属成形的塑性变形机理。这样，调研可提供以下的分析和判断：（a）金属的流动性(速度、应变和应变率),(b）温度和热传导，（c)材料强度的局部变化或流动应力和（(d）应力，成形中的负载、压力和能量。这样变形机理就可提供决断：金属如何流动，借助塑性成形可如何去获得所希望的几何形状以及用成形方法生产出的零件具有什么样的机械性能。为了建立金属变形的可控制的数字模型（曲线图形），作出下几个简化的但是合理的假设：1)忽略弹性变形。

5、然而当必要时，弹性复原（例如，弯曲回弹情况）和加工中的弹性弯曲例如，成形加工精度非常接近公差）定要考虑；2)作为一种连续体来考虑材料变形（如结晶，而晶间疏松和位错是不加考虑的；3单向拉伸或压縮试验与多向变形条件下的流动应力相互有关；4)各向异性和bauschinger效应忽略不计；5体积保持恒定；6用简化法来表示摩擦，如用coulombs定律法或用恒剪切应力法。这将在后面进行讨论。在压缩应力状态下的金属特性更加复杂。这可以从一金属圆柱体试样在两个模板之间被压缩时怎样发生变化的分析中可以看得出来。当工件达到金属的屈服应力的应力状态时，塑性变形就开始发生。当试样高度降低时，试样随着横截面的增加而向

6、外扩展。这种塑性变形在克服工件和模板的两端之间的摩擦力中发生。该金厲变形状态是受到其复杂应力体系所支配。这应力体系可从单一的、单向的到三维的即三向发生变化。有一个由模板施加的应力和有两个由摩擦反力引起的应力。如果模板与工件间无摩擦，工件就在单向压应力下发生屈服，正像其受到拉伸载荷作用时的情形一样。而且压缩的屈服应力跟拉伸屈服应力极端一致。由于摩擦力的存在而改变了这一状况，故需要更髙的应力才能引起屈服。为了找到拉伸屈服应力与三向应力状态下产生屈服时的应力值之间的数量关系，已经做了很多尝试。对于所有的金属在三向载荷作用下的各种情况下.包括各种塑性屈服试验情况中均未发现单一的(应力，应变）关系.已经

7、存在的若干个建议使用的塑性屈服理论，其中每一种理论只能在一定的范围内有效。在考虑使用这些理论之前.研究三向应力体系并创立既利用数量关系又利用图解技术的解题方法，那是必要的。对于三维应力状态.最方便而有效的方法就是利用莫尔圆，当研究塑性屈服的各种复杂情况时，你可以很容易地运算和进行处理。,第3课有限元优化的应在结构日益复杂的情况下.当工程师们工作时，他们需要合理的，可靠的，快速而经济的设计工具，过去二十多年里，有限元分析法己经成为判别和解决涉及这些复杂设计课题时的最常用方法。因为工程中的大多数设计任务都是可定量的，所以实践上，为了快速找到一些可供选择的设计方案。计算机令繁琐的重复设计过程发生了深

8、刻的变革。但是.即使是现在，许多工程师仍然使用人工的试凑法。这样一种方法使得即使是很简单的设计任务也变得困难，因为通常它要花更长的时间，需要广泛的人机交互配合，且偏于用设计组的经验来设计。优化设计是以理论数学的方法为基础，改进那些对于工程师来说过于复杂的设计，使其设计过程自动化。如果在一部台式计算机平台上能实现自动优化设计，那就可以节省大量的时阆和金钱。优化设计的目的就是要将对象极大化或极小化.例如，重量或基频，主要受到频响和设计参数方向的约束。尺寸和（或）结构形状决定着优化设计的方法。观察一下作为零件优化设计过程.使它变得更容易理解。第一歩，包括预处理分析和后处理分析，正像惯常使用的有限元分

9、析（FEA）和计箅机辅助设计（CAD)程序应用。(CAD)的特点在于根据设计参数建立了课题的几何图形。第二步，定义优化目标和响应约束。而最后一步，反复自动调节设计作业。优化设计程序将允许工程师们监督该设计歩骤和进度，必要时停止设计，改变设计条件和重新开始。一项优化设计程序的功力取决于有效的预处理和分析能力。二维和三维设计的应用既需要自动进行也需要设计参数的结网性能。因为在优化循环过程中，课题的几何条件和网格会改变，所以优化程序必须包含误差估计和自适应控制。修改、重配网格和重新估算模式期获取特定设计目标的实现是以输人初始设计数据开始的。接着.是规定合适的公差并形成约束条件以获得最优结果，或最后改

10、进设计，解决问魉。为了便产品从简单轮廓图形到三维实体模型系统化、系列化，设计者必须广泛接触设计目标和特性约束条件，为了易于确定而利用下列参数作为约束和目标函数的附加特性条件，也将是需要的：重量、体积，位移、应力，应变，频率，通曲安全系数、温度、温度梯度和热通量。此外，工程师们应该能够通过多学科的不同类型的优化分析使多种约束条件结合起来。例如设计者为了应力分析，可以进行热力处析和加热以变更温度.惧可将多种约束条件，诸如最高温度、最大应力和变形联系在一起进行研究，然后规定一个所希望的基本频率范围。目标函数代表着整体模式或部分模式。甚至更重要的是通过说明重量或者成本因索，就应该能反映该模式的各个部分

11、的重要性。,第4课金属当有了其他各种材料，特别是有了塑料的今天，人类为什么仍然要使用如此之多的金属材料呢？那是有益的吗？通常用一种材料，是因为它能提供所需的强度，所需要的其他性能和低廉的费用。外观也是一个重要因。金属的主要优点是它们所具有的强度和韧性。水泥可能是比较便宜的，并常用于建筑上，但就强度角度来说，即使是水泥le(-)ng然是取决于其内里的钢筋，塑料比脚轻并且更能抗腐蚀，但它们通常强度不足。塑料的另一个问题就是利用之后，怎样处理它们。金属物件常常可以打碎并循环利用，而塑料只能废弃或烧掉。众所周知，金属在我们的生活中是非常重要的。金属对于工业而言是有巨大的重要性。所有机器和其他工程构造都

12、有金属零部件，其中一些还只能由金属组成。在地球上发现的所有元素中大约三分之二是金属元素。但是井不是所有的金属都能够用于工业上。那些金属一我们用于工业上的金属一被称为工程金属。最重要的工程金属那就是铁（Fe)。铁跟碳（(C）和其他元素结合形成合金的那些金属，比其他金属发现有更大的用途。铁与别的某些元素相结合而组成的金属称为黑色金属；此外所有其他金属都称为有色金属。最重要的有色金属是铜（Cu）,铝（Al），铅(Pb)，锌（Zn),锡(Sn)。但是使用这些有色金属比使用黑色金属要少得多，因为黑色金属便宜得多。然而，并不是所有金属的强度都髙，例如铜和铝都颇为脆弱，但如果将铜、铝混合在一起吋，结果称为铜

13、、铝合金即铝青铜，这铜铝合金比起纯铝来强度要高得多。合金化是获得下列所需各种特殊性能的一种重要方法：如强度，韧性，抗磨性，磁性，髙电阻率抗腐蚀性。以不同的方法生产不同的合金，但是几乎所有的金属都是以金属矿的形式（铁矿、铜矿等）被发现的。矿石是一种由金属与某些杂质相混合而组成的矿物质。为了用金属矿石来生产出一种金属，我们必须将杂质从金属矿中分离出去，那就要靠冶炼来实现。提炼、生产和处理金属的种种方法，各个时代都在研究和发展，以满足工程的需要。这就意味着存在大量的各种各样的金属和有用的金属物质可供选择利用。,第5课金属和非金属材料在材料选择时所遇到的最普通的分类问题，大概是这种材料是金属材料还是非

14、金属材料。最普遍的金属材枓是铁，铜，铝，镁，镍，钛，铅，锡和锌以及这些金属的合金，例如：钢，黄铜和青铜。它们具有金属特性：光泽，热传导性和电传导性，有相应的延展性，而杲些金属还具有良好磁性。较普遍的非金属有木头，砖，水泥，玻璃，橡胶和塑料。他们性能变化很大，但它们通常几乎没有延展性，脆弱，比金属疏松，而且它们不具有导电性，具有较差的导热性。虽然两大类材枓中，很可能金属类材科总是更加重要，伹非金属类材料的相对重要性在迅速增强。由于新的非金属材料几乎是在不断地发明创造之中，这一趋势将确定无疑地继续下去。许多情况下，金属和非金属之间的选择是由所需要性能的考虑原则来确定的，两种材料的性能都能满足需要的

15、时候，总成本就成了决定性因素。一种材料对于另一种材枓常常借助于其物理性质来加以区别，例如颜色、密度、比热、热膨胀系数，电、热传导性能，磁性和熔点。其中某些性能比如电、热传导性、密度，对于某种的确定的用途来说，在选择材料时，其重要性是摆在首位的。描述一种材料在机械应用中的表现的那些性能，对于工程师在设计中选择材料来说，往往更为重要。这些机械性能关系到该材料在工作中对于各种载荷怎样地起作用。机械性能是材料对所施加的作用力的特性反应（响应）。这些性能主要归结到五大类：强度、硬度、弹性、延展性和韧性。1.强度是材料抵抗外力作用的能力。升降机的钢丝绳和建筑物的横梁都必须具备这种性能。2.硬度是材料抵抗穿

16、透和磨损的能力。剪切工具（剪床）必须能抗磨损。轧钢机上的金属轧辊必须能抗穿透。3.弹性一是材料弹回到原有形状位置的能力，所有的弹性材料都应具备这种性质。4.延展性材料承受永久变形而无裂损的能力。冲压和成形产品必须具备这种性能。5.韧性是吸枚所施力的机械能的能力。强度和延展性决定着材料的韧性。有轨电车，火车车厢、汽车轴、锤子和类似的产品都需要有韧性。,第7课模具的寿命和失效正确的选择模具材枓和模具的制造技术，在很大程度上决定着成形模具的使用寿命。为着某些原因，模具可能不得不更换，例如，由于磨损或塑性变形而使尺寸发生改变，表面损坏，光洁度降低、润滑故障和裂纹即破裂。在热压模锻中，模具失效的主要模式

17、是腐蚀作用、热疲劳、机械疲劳和永久性即塑性变形。腐蚀，通常也叫做模具磨损，实际上模具由于受到压力后模具表面上的材料发生剥落。变形材料的滑移、模具材料的抗磨性，模具表面温度，模具和材料接触表而的相对滑动速度以及接触层的性质，都是影响模具磨损的最主要的因素。热成形加工中会发生热裂效应，热疲劳都发生在模具模腔的表面。由于跟热变形材料接触，就在周期性屈服的模具表而引起了热疲劳。由于温度梯度的急剧变化，这种接触引起表面层的膨胀，而且表面层受到压应力的影响。在温度足够高的时刻，这些压应力可引起表面层的破坏。当模具表面冷却时，可发生反向应力.因而表面层将处于拉应力状态。这种状态循环往复将引起形成龟裂的模面，

18、那就是作为识别热裂纹的特征。模具破裂或产生裂纹是由于机械疲劳，并且是在模具过载和局部应力髙等情况下发生的。在变形加工过程中，由于加载-减载，模具承受着交变应力作用，这就将引起开裂并发生重大破坏。在给定的成形工艺条件下，模具材料的机械性能对模具寿命和模具的损坏影响很大。一般而言，具影响的性能是取决于加工过程的温度。这样，用于冷却成形加工工艺的模具材料与用于热成形加工的材料有着极大的区别。对于金属成形加工工艺的小批、单件生产，模具的设计、制造和模具材料的选择是非常重要的。为着提供成本合理和具有令人满意的寿命的模具.必须用合适的模具材料和用现代的制造方法来制造模具。成形加工的经济效益常常是取决于模具

19、寿命和所制造的每件模具的成本。根据上述应用，合适的模具材料的选择取决于以下三方面的因素：a)与加工工艺本身有关的因索，包括模腔尺寸，所用机器形式和变形速度，毛坯尺寸和温度，要用的模具温度、润滑、生产率和要生产的零件数量。b)与模具加载形式相关的因素，包括加载速度，即模具与正在变形的金属之间的沖击时间或逐渐接触的时间（在热变形加工中，这种接触时间显得特别重要，在模具上的最大载荷和压力，最大和最小的模具温度以及模具将要承受的加载周期的数目。c)模具材料的机械性能，包括硬度、冲击强度、热强度（如果考虑热成形加工的话）和抵抗热疲劳和机械疲劳的性能。,笫9课铸造铸造是人类所掌握的最古老的金属加工技术之一

20、。我国早在公元前2000年就已把金属制成铸件。而所使用的工艺从原理上和今天的工艺没有多大的区别。铸造工艺由制模、备料和金属熔炼，金属液浇注人模和铸件清砂等。铸造的产品是铸件，铸件可能从零点几公斤到几百吨范围变化。实际上所有金属在成分上也是变化的，而合金也可以铸造。最常铸造的金属是铸铁、钢、铝等等。这些金属中，铸铁，由于其低熔点，低价格和易控制，因而其铸造适应性是最突出的，而且使用也远比所有其他金属多。铸造工艺是一种广泛应用的生产金属制件的方法。实际上铸造工艺方法是复杂的。由于熔融的物料能容易取得被绕注进去的容器(模型）的形状，因此，几乎像生产简单形状铸件那样颇为容易地铸造出复杂形状的铸件。铸造

21、金属的地方叫做铸造车间。最重要的铸造金属是铸铁，铸铁是用生铁在一个特殊的熔炉一叫冲天炉的炉子中重新熔炼而制造出来的。从冲天炉中出来的铁水流人到不同规格的铁水包中，并从这些铁水包中被浇注到模型中。模型有两种类型：砂模和金属模。金属模是由两个中空的部件组成，它们应被联结在一起以便将金属液浇人模箱中。这模腔的内侧是要涂以碳粉或石墨，因此金属不至于粘贴到型腔壁上。当金属液凝固后，这中空的型箱部件被打开并取出铸件.也有一种特殊模型，在该模型中可以铸造大型钢块。这些模型通常用铸铁来制造.并被称为锭模。而金属液到这些模子中生产出的钢块被称为钢锭，该工艺过程叫锭铸。相当大虽的有色金属合金可以进行模铸.所用的主

22、要而基本的金属，按.其在工业上应用的重要性的顺序是锌，铝，铜、锰、铅和锡。这些合金可以进一步进行分类为低温类合金和高温类合金。铸造温度低于538C的那些合金，就像锌.锡和铅，是属于低温类合金。低温类合金具有低生产成本和低的模具维修费用等优点。当铸造温度上升吋.需要最佳条件下处理过的合金钢和其他特种钢来抵腐蚀及防止模具表面的热裂纹。高温在模具上的损坏作用已经成为阻碍、延缓高温模铸发展的主要因索。控制选择合金的另外一个因素就是熔融的金属在相关的机器零件上和模具上的腐蚀或溶解作用。这种作用随着温度的升高而增加，甚至某些合金比另一些合金更为明显。特别是，铝对黑色金属有一种破坏作用，为此，铝几乎不熔混于

23、机器零件中，而铜基合金是决不能熔混于机器构件中的。,第11课锻造锻造是借助于人工或动力锤，压力机或spiel锻压机所施加的确定压力来进行的金属塑性加工过程，它既可是热锻也可以是冷锻。然而，当其是冷锻的时候，通常就给予该工艺以专门的名称。因此，一般讲的术语锻造指的是再结品温度以上进行的热锻。现代的锻造是由盔甲制造者和不朽的乡村锻工所实践的古代工艺发展而来的。髙动力锻锤和机械压力机代替了强有力的手臂、锤头和砧座。而现代冶炼知识在控制加热和金属运送方面充实了技工的工艺技术。已经研制出各种类型锻造工艺，这给生产提供了巨大的灵活性。它使得单件的或数以千计的相同零件的批量锻造生产变得经济成为可能。金属可能

24、是被拉拔,增加其长度而减小其横截面，（2）镦粗.增加其横断面，而减小其长度，3）在闭式锻模中挤压迫使金属各向流动。与锤锻的快速冲击不同，压力机锻造是用缓慢的挤压作用使塑性金属变形，这挤压作用完全被施加到正在被压锻的零件中心位置上，直至彻底使整个工件得到加工。这些压力机都是立式的，可能是机械操作也可能是液压操作的。机械操作压力机，操作速度比较快，使用最普遍，锻造能力从5000吨到10000吨范围。对于小型压力锻使用闭式锻模。通常要求锻锤仅一个冲程就完成锻造工艺。在冲程终端产生最大压力，该冲击压力迫使金属成形。模具可由各自独立的单元装配而成，即把所有个别模腔都放到一起，组成整体。对于小型锻件使用分

25、模装置更为方便，对于不同的金属在模具设计上有些区别.铜合金锻件比钢件用较小的拔模斜度，因此可生产更加复杂形状的锻件。这些合金在该种模具中流动性好，而且能快速挤压成形。锻压机比落锤锻，输人到机器里的总能量中有更大部分的能量被传输到金属坯料上。落锤锻的冲击能量被机器和基础吸收得较多（比起压力机来）。金属上的压力衰减较快，因此生产成本比较低。大多数压力锻锻件形状、产生的表面都是对称的，而且表面非常光滑，并比落锤锻件的公差尺寸更加精确。然而落锤锻造可以锻制形状复杂而不规则的锻件，因而较为经济。锻压机常常用来为其他锻造工艺所生产的锻件进行整形和校正加工用。在落锤锻中，一块金属坯料，粗糙的即大体像所要求零

26、件形状那样，被放人到具有成品件那样精确形状的模面之间，然后施加压力使模具紧紧结合在一起以锻取模腔形状。这一方法广泛用来制造钢件和黄钢件。大型金属锭现在几乎都是用液压压力机来锻造的，而不用蒸汽锤。因为用压力机锻造，变形更加深透，将来压力机可对付冷金属锭并能加工得到更加精确的尺寸。锻造将在大约与锟轧同样的温度下进行.这种工艺正像轧制那样可改善金属的物理性能。最后火锻时，不使钢太热很重要，因为过热钢冷却后，其机械性能较差。为锻件加热，温度通常是以肉眼来判断的，但在生产大量相同锻件的场合，要锻造的坯件是在有高温计指示温度的炉子中来加热，并且常常是自动控制的。,第13课焊接焊接技术已经变得如此通用以致今

27、天定义焊接都感到困难。以前说焊接是用熔焊把金属连接起来，就是靠熔合，但这一定义将不再使用。尽管熔合方法仍然是最普遍的，但它们并不是总在使用。后来又曾定义焊接为用热把金屑连接起来，但这也不再是正确的定义。不仅金属能焊接，许多塑科也能焊接。而且.几种焊接方法不需要热。每个机械工作者都熟悉无热焊接。冷压焊在某些情况下是一个合适的焊接方法。除压力焊接之外，我们还可用声焊和用著名的激光焊。面对年复一年地发展的焊接方法多样性，这里我们必须采用以下焊接定义：焊接是一种无须用固紧装置而使金属和塑料连接在一起的方法。不存在焊接工艺统一命名的方法，许多焊接工艺是根据热源或防护方法来命名。但某种特殊工艺品则是在生产

28、出焊缝的形式后才命名的。点焊和对接焊就是例子。总体分类不能考虑这个方法。因为同样的焊缝类型可能由各种工艺方法来产生。点焊可以用电阻、电弧、电子束等工艺来实现，对接焊可用电阻焊、烧焊或若干其他方法中的一种方法来实现。把金属件连接在一起的方法有若干个，用哪一种方法，要根据金属种类和所要求的焊缝强度来决定。软焊是要用熔融状态的第三种金属来使两件金属连接在一起的工艺。焊料由锡和铅组成。而常常含有铋和镉.目的是要降低熔点。软钎焊中最重要的工序之一就是清理焊缝表面。这可以用某种酸性清除剂来进行。软钎焊能为轻型钢件、铜件和黄铜件生产满意的焊缝，但软钎焊的焊缝强度比起硬钎焊、铆接和焊接来要弱些。连接金属的这些

29、方法，通常用来产生强固的永久性的焊缝。把两件金属焊在一起的最简单的方法称做压力焊，用火焰把金属两端加热到白炽状态铁的焊接温度为1300度左右在这一温度下，金属变成塑性，然后对两端施压或锤击使之结合在一起。最后再将焊缝清理干净。必须注意首先保证表面完全清洁，因脏物将会使焊缝强度削弱。此外，加热铸铁或钢到高温会引起氧化并在焊接表面形成氧化皮。因此用助焊剂施于加热的金属上。达到焊接温度时刻，助焊剂熔化，将氧化物粒子跟任何其他可能存在的杂质一起都熔解于助焊剂中。金属表面被压合在一起，而助焊剂就从焊缝中间被挤出。可能使用若干不同类型的焊缝，但对于颇为粗厚的金属件，通常使用V型焊缝。该焊缝比起普通的对接焊

30、缝来要强固些。可用几种方法来产生熔焊的热，用何种方法，要根据将要焊接的金属种类和根据其形状来决定。由氧-乙炔焰可产生强烈的火焰。对于某种焊缝，可用电弧来焊接。在这一系列重要的焊接过程中，电弧可为熔化金属供热，而焊剂起着保护和清理焊缝的作用，而且常常也是起着熔炼控制作用。最广泛使用的助焊剂保护电弧焊的形式是一种称作金属弧焊的手工操作工艺。在这一方法中，电流经两个电极流过，而金属表面则被置于两电极之间。电极（电焊条）有时用碳棒制作，但更常用金属来制作。工件本身构成它们中的一极而另一极是一具有绝缘填充剂的焊条。两极之间电弧放电，由此产生的热去熔化在焊缝处的金属.通常使用不同的方法去把金属薄板或厚板焊

31、接在一起。这就叫做点焊。两块薄板或厚板以边沿稍稍搭叠的方式放在一起，一电流从两极之间通过。达到焊接温度时刻，对金属板施加强压，氧化皮和陷人薄板中间任何杂质都会被挤出，而完成了焊缝连接。,第14课 热处理热处理是锻后进行一次或多次重新加热和冷却操作的热循环过程，以便使锻件获得所需的显微组织和机械性能。生产出的绝大多数锻件都需要进行某种形式的热处理。不热处理的锻件，相对来说是为了非临界应用的低碳钢零件或者是打算进一步热机械加工而后再热处理的锻件。钢的化学成分、产品的规格和形状以及所希望的性质是后面要用到的决定生产循环的重要因素。金属热处理的目的是使金属获得所需的物理性能，或者消除那些在材料生产和加

32、工中可能出现的不好的组织结构状态。在应用任何热处理方法中希望知道以前的历史即要知道材料的组织状态，以便能够规定种处理方法以产生所希望的结果。缺乏关于以前的工艺资料情况下，要进行组织结构的显微研究以便确定要遵循的正确的程序，那是人们所期望的。普遍使用的工业热处理有球化处理、正火、退火、淬火、和回火。它们包括加热材料到某一预定的温度，在此温度下进行均热即进行保温，并在规定速度下于空气中、液体中或于保温介质中冷却。以下各项处理可简要地定义如下：球化处理一在略低于临界温度范围下，对铁基合金持续较长时间加热，紧接着以相对慢的速度在空气中冷却。在临界温度以上和略低于此温度相互交替长时间加热，高碳钢小件更迅

33、速地球化。这一热处理的目的是使碳化物生成球状。正火加热铁基合金到临界温度以上50度，紧接着在低于临界温度下空冷。其目的是使金属的组织结构，通过消除因某种加工操作产生的全部内应力、内应变而处于正常状态。退火一是用于热处理的综合性术语，退火可用于消除应力，使金属变软，改变可锻性，消除气隙以构成某一显微组织。处理的温度和冷却的速率取决于处理的工件和要进行处理的材料的组分。淬火加热或者到临界温度内或者到临界温度以上而后冷却某件铁基合金。热处理的温度及其持续时间长度，即保温周期，那是取决于材料组分。所用的冷却介质可根据组分、所希望的硬度和零件结构的复杂性来决定。回火是铁基合金淬火后再加热到低于临界温度以

34、下的某一温度，紧跟着以所要求的任一速率冷却，回火的目的是消除应力、应变及降低硬度和减少脆性。,第41课机器人学的定义和机器人系统1.机器人学的定义要以一种方法来定义机器人而为每一个制造者和使用者普遍地接受那是困难的。然而，当统计、记录，清点一下在各个国家和工业部门中使用的机器人数量时候，一个清楚明确的机器人定义的重要性就变得非常明显。此外，单一用途的机器，常称作刚性自动化设备的，具有某些看似机器人那样的特点。在日本，根据报道过的在使用中的机器人就超过85 000台，都是没有定义界定的。如果将制造工程师协会（SME）所研究制定的定义应用来界定这85 000台机器人，大约只有12 000台才够格认

35、定为机器人。美国制造工程协会内的机器人制造者组成的一个团体即美国机器人研究所研究制定的定义是以下内容：机器人是一种可重复编程的多功能的操纵控制器，是被设计用来搬运材料、零部件、各种工具和特种装置的，它们是通过可变编程的运动机构来执行上述各项任务。关键词是可重复编程和多功能，因为大多数单一用途的机器设备不能满足这两个要求。可重复编程意味着机器人必须能进行重新编程以执行一个新的任务或执行不同的任务或者能显著地改变机械臂或加工刀具的机械运动。多功能就是重点强调：机器人必须能够实现许多不同的功能。不同功能的实现又取决于程序和加工工具的应用。这一定义的一个变种更清楚地阐述了现在流行的机器人的智能性，其内

36、容如下：机器人是一个独臂的、不长眼睛的、而又有一定记忆能力，不会说话、不会看也不会听的老实人。尽管现在流行的有用的机器人有巨大能力，但即使最没有训练的工人去处理在其工作单元中发生的许多事情来说也比机器人好。例如，工人们当零件失落在地面时或零件的传送机没有零件时，他们都能意识到。但没有装设一批传感器的、头脑简单的机器人就不会有任何这种信息意识。即使备有技术上最先进的、很有效的传感器的装置，机器人也无法与经验丰富的工人相比拟。因此，一个良好的自动化工作单元的设计需要利用与机器人控制器相连接的周边设备，以使其智能达到接近操作工人的感知能力。机器人装置 现在机器人装置与工作单元装置之间的差别是十分清楚

37、的。机器人装置仅仅包括机器人硬件，而工作单元装置却包括机器人装置零部件和加上生产产品所需要的所有附加设备。当制造者着手创建的集成机器人自动化转变成日益复杂的生产装置时，机器人系统与机器人之间的区别将在于是否通过计算机辅助设计和计算机辅助制造（(CAD/CAM)来进行编程和控制。另方面，机器人手臂上的加工动作，根据生产工艺的需要由系统自动地改变。为了理解当前机器人的技术水平和将来的发展趋势，先研究基本机器人系统是符合逻辑的合理步骤。,第44课可编程控制器1-概述现代可编程控制器仅仅是作控制用途的微型计算机而巳。可编程控制器（PC)或更早一点可编程逻辑控制器(PLC)，这名称如此流行，是由于可编程

38、控制器在微机出现以前就很有用，尽管当时的可编程控制器还很简单。保留该名称对于早己经通晓逻辑控制的工程师们来说从心理上更受欢迎的。早先的装置使用二进制来转换，正像微机进行的那样。他们把这样一些零件装置，例如继电器、固态开关(晶体管）或射流技术（气流逻辑学）器件组合在一起，对他们进行排列编程，以便尽可能少地使用元件。他们的性能受到运转速度、绝对体积大小和元件成本的限制。一部微机可能包含100 000个转换设施（开关。程序的存储器是不贵的，而且是多种多样。因此，早期的可编程控制器的局限性逐渐消失。现代人们以容易理解角度来编写程序.因此，宁愿不要节省元件（指内存），而以多用一些存储器元件作为一种选择。

39、可编程控制器通常有以下装备：a.控制接口。这接口是要么与基础单元组成一体要么作为备用插件而易于利用。b.某些所研制程序的永久存储装备或者是带电池的随机存储器(RAM)或者是可编程只读存储器(PROM).c.人机对活常常是借助简单数字小键盘，而读出则可在一简单的发光二极管显示器上进行。如果合适就可充分使用键盘和显示器。d.它们结构上是坚固的，而且抗电流噪音和干扰的性能良好。3.梯形逻辑继电器编程可以利用BISIC语言或机器代码来进行，伹可编程控制器常常要被设计成能用作梯形逻辑继电器。梯形逻辑继电器，正像其名称的示意那样，是建立在继电器的布尔代数或逻辑表示法基础上。专用的各可编程控制器都有它们自身

40、的指令说明装置和编程说明，以便各可编程控制器需要被査询时使用。正像以BASIC编写的程序那样必须借助一种特别的解释程序被转换成机器代码.因而梯形逻辑继电器也必须具有一种解释程序。梯形逻辑继电器存在：a.像机器代码那样难于掌握；b.在执行方面比机器代码速度较慢；比机器代码或bisic有更多的限制。因此建议：任一工程师当要进行一新课题时应该选择使用bisic 系统和机器代码而不是梯形逻辑继电器装置。,第45课 CAD/CAM计算机辅助设计与制造计算机辅助设计CAD）和计机辅助制造（CAM)是使用数字计算机的，它们快速而精确，集中在完成从工程设计到产品制造的全过程。CAD/CAM是把数控技术和计算机

41、技术集中组合在一起，从而引申演化而来的。数宇控制和数字计算机由于通过公用数宇型数据而组合并随着电子技术不断发展而充实起来。到如今已经达到这样的成熟阶段，即两者的结合已将我们带到向往已久的自动化工厂的门槛。CAD/CAM的计算机化的多种功能，归纳起来有如下三个方面：1设计/制图，即计算机辅助工程；2计划卩制定进度表，即信息管理系统；3制造自动化。一个理想化的CAD/CAM系统如图所示。它表明用户如何经图像终端和计算机联系。利用公用数据库内所存的信息从开始到结束来设计和控制制造的全过程。随着人机对话式的制图方式的问世，用户使用编码穿孔卡片组成纸带卷将数据和指令输人计算机的问题就不复存在。用户不需要

42、具有计算机编程和操作的经验也能使用机床。有了人机对话式制图，用户就可以用屏幕显示图形与计算机进行连续通讯，操作这些系统不要求具有计算机知识，而是在实时情况下与计算机进行沟通，即计算机几乎可以瞬时对用户的指令作出响应，在CAD/CAM中，希望解决三维机械设计和制造问题，只要通过键盘和光笔或其他类似铅笔的装置和计算机交互作用，设计人员在显示屏幕上规定点和线等就可以很快构成屏幕显示的图形或模型，这其实是计算机数据库内所存储的图像的真实再现。用笔划一下，或按一下按钮，设计人员就可以对整个或部分设计图样进行移动、放大、旋转、翻转，拷贝.修改，处理等，例如通过按一下按钮，设计人员可发出一翻转指令而产生一显

43、示的镜像来制造一对称零件或可利用一平移指令来建立零件的模型，也可规定一横截面，然后进行线性平移以建立一个平面模型。同样，用一个横截面绕其中心轴旋转的旋转指令，也很容易就可建立一个圆形零件的模型。这些均利用了计算机可又快又好地重复动作的优点。在设计完成之后，可利用计算机存储器内所存的最终几何数据来产生数控指令，以便在自动机床上制作零件，或建立一个印刷线路原图和钻孔纸带以便自动制作印刷电路卡片。现在许多CAD/CAM系统可以对某些类型不同的零件产生数控指令。可在屏幕上模拟刀具路线从而可较決地确认、检验和修改程序。总之，CAD/CAM功能各不相同，CAD有以下四类功能1：几何造型；2工程分析；3运动

44、学；4自动绘图。CAM也有下面四类功能1数字控制；（2）工艺加工过程；3机器人技术；4工厂管理。,第46课计算机数控和直接数控，CNC和DNC对计算机化数控（CNC）和直接数控(DNC)作简要叙述，在这种场合是所希望的。这不应与同数控相关的计算机辅助编程相混淆。实质上，后者是脱机的，因为编程是在与数控机无关的计算机上准备和进行的，计算机化数字控制具有一台专用计算机，专用计算机控制数控功能。在传统的数控系统中，控制是硬连线的，而因此在装置中的任何修改或附加都要求控制器中有许多改变，而由于受基本构造的限制，这些变化可能发生或不可能发生.任一情况发生都是可能的，此外.当零件必须重钫制造时候，纸带每次

45、16需要装机。这结果浪费时同，而且有时在读数上发生误差。如果要求指令作任何改变，那么修改和编辑都是不可能的。与此相比，在计算机化数控中使用电子硬件极少，而是使用软件来获得基本功能，那就是为什么有时它被称为是软件控制.这有助于方便地附加设备而无须增加更多的计划和费用。这系统具有通过磁（纸）带或键盘毺人程序而后储存的能力。每当为着零件制造而要求任何程序作运行时，由此它被视为节约时间和消除由于带子读取引起的误差。而现在程序的编辑操作大大方便了，这是在小批量生产或样机制造中的一种极度希望的操作。任何具体信息或操作程序块都需要被显示和或应用，即该系统具有作为搜寻的设备等，那么，操作人员可在工作进程中在计

46、算机上进行搜寻，由于这些计算机是专用机，比较起来，它们要少得多的存储量，而且由于现今的成本和高可靠性能，致使计算机数控（CNC），在所有的数控(NC)工作中已经变得更为现实。诊断软件使得在这些系统中的故障检修极为容易。直接数控系统涉及到利用大型计算机，那不仅能在公司中完成其他各项工作，而且还管理工厂中的许多数控安装任务。由于现代计算机集成生产制造和柔性制造系统，数据集中化处理和控制都是所期望的，因而直接数控是十分有用的。计算机主机存入程序而处理以后又将这些控制信号送到各个数控装置去（NC）。计算机化数控系统容易适应所建立的直接数控。从历史角度上讲，直接数控（DNC)比计算机数控（CNC）出现得早。由于需要大量的存储装置和包括机到计算机之间相互连接在内的具体的布线工作，因此直接数控(DNC)是很昂贵的，因而任何新的附加安装的NC机必须与主计算机相协啁，相匹配那是很必要的。其他方面要考虑的一点是当主计其机发生故障时的停机。当各CNC的NC机都带有其本身的专用计笄机时候.就这一方面僧况讲，制成标准组件的方法的确有着许多优点。,