工程材料与机械制造基础总复习

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,总复习,工程材料及机械制造基础,9/16/2024,教学目的 ：使学生根本掌握钢铁材料的主要用途及其材料改性的根本途经；了解材料成形加工和切削加工的根本工艺方法及使用的主要设备，获得工程材料和机械制造工艺的根本知识，建立机械制造生产过程的根本概念，为学习机械制造相关后续课程及将来从事工程技术工作打下必要的根底。,课程任务 ：,1通过材料局部的学习 ，应使学生：能根本掌握材料的成分、组织、性能三者之间的关系；了解改善材料的组织和性能的根本途径热处理工艺；了解常用金属材料的分类、牌号、性能、特点及其应用,使学生初步具有选材的能力。,2通过毛坯制造工艺的学习，应使学生对毛坯加工工艺及其使用的主要设备有一个较全面的了解，从而初步具备选择毛坯加工方法的能力。,3通过切削加工技术根底的学习，应使学生了解金属切削加工的根本原理，常用加工方法的工艺特点及其应用，对机械加工工艺过程有一个初步的了解，初步具有编制简单典型零件工艺规程的能力。,教学目的：,能根本掌握材料的成分、组织、性能三者之间的关系。,了解改善金属材料的组织和性能的根本途径热处理工艺。,了解常用金属材料的分类、牌号、性能、特点及其应用。,总之：金属材料及热处理篇是研究材料的成分、组 织、性能、热处理工艺、应用五者之间关系的，使学生初步具有选材的能力。,第一篇 金 属 材 料,本篇主要内容,第一章 金属材料的主要性能,第二章 铁碳合金,第三章 钢的热处理,第四章 工业用钢,第五章 金属材料选材的根本原那么,第一章 金属材料的主要性能,使用性能,指材料在使用过程中所表现的性能，主要包括,力学性能,、,物理性能,和,化学性能,。,工艺性能,指在制造机械零件的过程中，材料适应各种冷、热加工工艺和热处理工艺的性能。包括,铸造性能,、,锻造性能,、,冲压性能,、,焊接性能,、,切削加工性能,和,热处理工艺性能,等。,一、金属材料的力学性能,材料在,外力,作用下所表现出来的特性，包括,五大,力学性能,指标,：,强度,静载荷,作用下,塑性,硬度,动载荷,作用下,冲击韧度,疲劳强度,掌握概念、变化规律、选用场合。,二、金属材料的物理性能,材料的物理性能包括：密度、熔点、导电性、导磁性、导热性及热膨胀性等。,零件用途不同，对其物理性能的要求也是不同的。,三、金属材料的化学性能,材料在常温或高温时抵抗各种化学作用的能力，称为化学性能。,主要包括：,耐腐蚀性,、,高温抗氧化性,等。,材料抵抗各种介质侵蚀的能力。,材料在高温迅速氧化后，能在外表形成一层连续而致密并与母体结合牢靠的膜，从而阻止进一步氧化的特性。,四、金属材料的工艺性能,材料的工艺性能就是指金属材料能够适应加工工艺要求的能力。,材料的工艺性能是其力学性能、物理性能和化学性能的综合。工艺性能的好坏，直接影响到制造零件的工艺方法和质量以及制造本钱。,材料的工艺性能主要包括铸造性、可锻性、焊接性、切削加工性等。,1铸造性,铸造性是指浇注铸件时，材料能充满比较复杂的铸型并获得优质铸件的能力。,对金属材料而言，评价铸造性能好坏的主要指标有流动性、收缩率、偏析倾向等。,流动性好、收缩率小、偏析倾向小的材料其铸造性也好。一般来说，共晶成份的合金铸造性好。,(2) 可锻性,可锻性是指材料是否易于进行压力加工的性能。,可锻性好坏主要以材料的,塑性,和,变形抗力,来衡量。,一般来说，钢的可锻性较好，而,铸铁不能进行任何压力加工,。,3焊接性,焊接性是指材料是否易于焊接在一起并能保证焊缝质量的性能，一般用焊接处出现各种缺陷如裂纹及冷脆性的倾向来衡量。,低碳钢、低合金结构钢具有优良的焊接性，铝合金等有色金属焊接性较差，而铸铁的焊接性最差。,4切削加工性,切削加工性是指材料是否易于切削加工的性能。,它与材料种类、成分、硬度、韧性、导热性及内部组织状态等许多因素有关。,有利切削的材料硬度为160230HB。,切削加工性好的材料，切削容易，刀具磨损小，加工外表光洁。,以上四个工艺性能在后面的讲课中详细讲述，要求随各章节内容重点复习。,第二章 铁 碳 合 金,金属材料成分不同，性能不同；但即使材料成分相同，但经过不同的加工工艺和热处理工艺，也会具有不同的性能为什么？,因为内部组织结构不同或被改变了。因此要掌握金属材料的性能变化规律，首要的就必须研究金属材料内部的组织结构变化规律。,本章重点掌握,材料,成分,组织,性能,三者之间的相互规律。,第一节 金属的晶体构造与结晶,一、金属的晶体结构,晶体与非晶体,一切固态物质按其内部结构可分为：,晶体原子按一定的次序作有规那么的排序。,如：金刚石、石墨和一切固态金属及其合金都属于晶体。,非晶体内部原子呈不规那么的排列。,如：普通玻璃、松香、石蜡等。,晶体结构不同，其性能往往相差很大。,二、 金属的结晶过程,凝固金属由液态变成固态的过程。,结晶金属由液态凝固成固态晶体的过程。亦即原子由不规那么排列过渡到规那么有序排列的过程。,实验说明：,1 纯金属的结晶是在一个恒定温度下进行的此恒定温度称为结晶温度，即是个恒温过程。,过冷,实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。,过冷度,T实际结晶温度T,1,与理论结晶温度T,0,之差，即：,TT,0,T,1,。,冷速 T ,晶粒细化,特定金属的过冷度不是一个定值，它随冷却速度的变化而变化，,冷却速度越大，过冷度T越大，金属的实际结晶温度也就越低，并使晶粒细化,，,2合金的结晶过程共晶合金除外是个非恒温过程。合金的结晶过程是在一个温度范围内进行的，即有一个开始结晶温度和结晶终了温度。冷却曲线上有个斜线。,3液态金属的结晶过程包含两个步骤：晶核的形成和晶核的长大。,因此：,实际金属的晶体结构,是由许多大小、外形和晶格排列方向均不相同的晶粒所组成的,多晶体结构,。,4晶粒大小对金属力学性能的影响,结晶过程中形成的晶核数量愈多或晶核长大的速度愈慢，那么得到的晶粒愈细，强度、塑性和韧性愈好 。,金属的强度、塑性和韧性随晶粒的细化而提高，称为细晶强化。,5细化晶粒的方法, 增加过冷度提高冷却速度, 进行变质处理参加难熔质点, 附加振动机械振动、超声波振动、电磁振动,三、 金属的同素异构转变,纯铁的冷却曲线：,同素异构转变,金属在,固态下,，其,晶格形式,随温度,发生改变,的现象。,同素异构转变过程也包括,晶核的形成,与,长大,；转变时也放出潜能，因而也是在,恒温下,进行的；也有,过冷现象,等。,正是由于纯铁能够发生同素异构转变，生产中才可能对钢和铸铁进行,热处理,，以,改变其组织和性能,。,第二节 铁碳合金的根本知识,铁碳合金的根本知识围绕铁碳合金相图状态图展开。,反映了在平衡条件下即冷却速度无限缓慢从而使原子扩散充分进行的条件下不同铁碳合金的成分温度组织之间的相互关系的这样一张图称为铁碳合金相图状态图。此图一般了解,铁碳合金相图的作用是研究钢铁材料的组织及其性能的理论根底，是制定热处理工艺及热加工工艺的重要依据。,铁碳合金的分类,工业纯铁 0.0218%C,钢 0.0218-2.11%C,亚共析钢 0.0218-0.77%C,共析钢 0.77%C,过共析钢 0.77-2.11%C,白口铸铁生铁 2.11-6.69%C,亚共晶白口铸铁 2.11-4.3%C,共晶白口铸铁 4.3%C,过共晶白口铸铁 4.3-6.69%C,钢常温下的组织及性能变化规律,工业纯铁,合金名称,Wc,室温平衡组织,c0.0218,%,F+ Fe3C极少量,亚共析钢,c0.77,%,P+ Fe,3,C,亚共晶白口铸铁,c4.3,%,Fe,3,C,+ Ld,钢常温下的组织,含碳量对铁碳合金组织和性能的影响,含碳量对,铁碳合金平衡组织,的影响,结论：,含碳量不同，铁碳合金钢和铁的常温组织是完全不同的。,含碳量对金属材料,力学性能,的影响规律,：,随含碳量不同，钢常温下的,组织,及其,比例,不同，从而决定了力学性能也不同。,一般，,随含碳量的增加,，,其,强度、硬度增加,，,塑性、韧性下降,，,但当,含碳量超过,0.9%,后,，,由于二次渗碳体呈网状分布在珠光体的晶界上，削弱了珠光体与珠光体晶粒之间的结合力，导致,强度反而降低,了,。, 含碳量对工艺性能的影响,铸造性：铸铁的流动性比钢好，易于铸造，特别是含碳量接近于4.3的共晶成分的铸铁由于其结晶温度低，流动性好，铸造性能最好。从相图上看，结晶温度越高，结晶温度区间越大，过早出现阻碍液态金属流动的固体组织，越容易形成分散缩孔和偏析，铸造性能越差。,可锻性：低碳钢比高碳钢好。由于钢加热至固相线下大约1200左右的高温时，获得单一的奥氏体A组织，其塑性好、强度低，便于塑性变形，所以锻造一般都是将钢料加热到1200左右的高温，在奥氏体A状态下进行的。,可焊性：含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。,切削加工性：含碳量过高或过低，都会降低其切削加工性能。一般认为中碳钢的塑性比较适中，硬度在160230HB时，切削加工性能最好。,铁碳相图的应用,1、选用材料：,由铁碳相图可知，合金中随着含碳量的不同，其组织各不相同，从而导致其力学性能不同。因此，我们就可以根据机器零件所要求的性能来选择不同含碳量的材料。一般工程上使用的钢1.31.4。,2、叛断切削加工性能：,低碳钢中铁素体较多，塑性好，加工性不好；中碳钢中铁素体含量比例适当，钢的硬度适当，易于加工；高碳钢硬度高，易磨损。,3、制定热加工工艺的依据：,在铸造工艺方面，根据相图可以确定适宜的熔化温度和浇注温度，含碳量为4.3%的铸铁铸造性最好；在锻造工艺方面，可以选择钢材的轧制和锻造的温度范围应在奥氏体区。,4、制定热处理工艺的依据：,由相图可知合金在固态加热和冷却过程中均有组织的变化，可以进行热处理。并且可以正确选择加热温度。,第三章 钢的热处理根本知识,改善金属材料性能的主要几种途径：,合金化 即参加合金元素，调整材料的化学成分，可显著提高钢的强度、硬度和韧性，并使其具有耐蚀、耐热等特殊性能。,热处理 即金属材料通过不同的加热、保温和冷却的方式，使其内部的组织结构发生变化，以到达改善加工工艺性能和强化力学性能的目的。,细晶强化 即通过增加过冷度和变质处理细化晶粒，使金属材料的强度、硬度和塑、韧性都得到提高。,冷变形强化 即对金属材料进行冷塑性变形，改变其组织、结构，使强度、硬度提高，而塑性、韧性下降。,钢的热处理概念,掌握,定义： 固态下，通过加热、保温、和以不同的方式冷却来改变金属材料 内部的组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。,特点：在固态下，只改变工件的内部组织，不改变形状和尺寸。,目的：1提高钢的力学性能,2改善钢的工艺性能,根本过程：加热 保温 冷却,热处理三大工艺参数：加热温度、保温时间、冷却方式。,分类：,1 整体热处理,退火、正火,淬火、回火,2 外表热处理,外表淬火 感应加热,火焰加热,化学热处理 渗碳,氮化,预备热处理,最终热处理,外表复层处理,钢的普通整体热处理工艺,典型零件的制造过程：,铸/锻,预备热处理, 粗加工,最终热处理, 精加工,具体目的：,消除毛坯内剩余应力，防止工件变形、开裂。,改善组织，细化晶粒。,调整硬度，改善切削加工性能。,为最终热处理淬火、回火作好组织上的准备。,满足使用性能要求,退火和正火,淬火和回火,消除前道工序的缺陷,为后续工序作组织准备,钢的外表热处理,问题的提出：,在冲击、交变和摩擦等动载荷条件下工作的机械零件，如齿轮、曲轴、凸轮轴、活塞销等汽车、拖拉机和机床零件，要求外表具有高的强度、硬度、耐磨性和疲劳强度，而心部那么要有足够的塑性和韧度。,解决方法：外表热处理。,教学要求：会选用适宜的,热处理方法，并说明理由。,重点：外表淬火、外表渗碳结合材料,零件性能要求,表里不一,第四章 工 业 用 钢,碳素钢： Wc2.11%的铁碳合金+少量 Si、Mn、P、S,钢：,合金钢： 碳钢的根底上+各种合金元素 Mn、Si、Cr、,Ni、Mo、W、V、Ti ,铸铁: Wc2.11% 2.5%-4.0%C左右、杂质比钢多的铁碳合金,有色金属及其合金,粉末冶金材料与功能材料简介：硬质合金,非金属材料： 高分子材料,陶瓷材料,复合材料,这局部了解钢的分类，牌号，性能特点，应用范围，会选用。,碳素钢： Wc2.11%的铁碳合金+少量 Si、Mn、P、S,分类：,低碳钢0.6%C,普通质量钢0.045%P，0.05%S,按品质分： 优质钢 0.035% P ，0.035% S ,高级优质钢 0.025% P ， 0.025% S ,按用途分： 结构钢用于制造工程构件和机器零件,工具钢制造各种刀具、模具、量具,属于,优质高碳钢,属于,低碳钢,、,中碳钢,P,使钢产生,冷,脆性,S,使钢产生,热,脆性,合金钢分类：,按合金元素含量分： 低合金钢：合金元素总量5%,中合金钢：合金元素总量=5%-10%,高合金钢：合金元素总量10%,按用途分：合金结构钢： 低合金高强度结构钢：Q345、Q390,渗碳钢：20Cr、20Mn2、20CrMnTi,调质钢：40Cr、35CrMo,弹簧钢：65Mn、60Si2Mn,滚动轴承钢：GCr15、GCr15SiMn1.5%Cr,合金工具钢： 刃具钢：低合金刃具钢：9SiCr、CrWMn,高合金刃具钢：高速钢 W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2,模具钢： 冷作模具钢：Cr12、Cr12MoV,热作模具钢：5CrMnMo、3Cr2W8V,量具钢： CrMn、CrWV、GCr15,特殊性能钢： 不锈钢：1Cr17、1Cr13、2Cr13、3Cr13,1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9Ti,耐热钢：15CrMo,耐磨钢：ZGMn13,铸铁,定义：含碳量2.11% 2.5%4.0%C左右、杂质比钢多的铁碳合金。,分类：根据铸铁中C存在的形式，可分为：,1白口铸铁(生铁,C的存在形式：渗碳体(Fe3C)，断口为白色。,性能： 硬而脆，难以切削加工，不能直接用作机器零件，主要用作,炼钢原料。,2灰口铸铁熟铁,C的存在形式：石墨，断口为灰黑色。,性能：是铸造性能最好，应用最广泛的铸铁材料。,3麻口铸铁,C的存在形式：石墨+渗碳体，断口为黑白色。,性能：脆性大，很少使用。,灰口铸铁的种类：根据铸铁中石墨形态的不同，铸铁可分为：,1灰铸铁：石墨以片状形式存在,HT100、HT150HT350 数字代表b,2可锻铸铁：石墨以团絮状形式存在,将白口铸铁进行长时间约几十小时以上退火，使,Fe3C3Fe+C(石墨)“石墨化后所得。可锻铸铁实,际上并不可锻。,KTH300-06、KTH330-08黑心可锻铸铁,KTZ450-06、KTZ550-04珠光体可锻铸铁,前面的数字代表b；后面的数字代表,3球墨铸铁：石墨以球状形式存在,在铁水中参加球化剂稀土镁进行球化处理所得。,QT400-18、QT400-15 数字分别代表b和,4蠕墨铸铁：石墨以蠕虫状形式存在,RuT420， RuT340， RuT260 数字代表b,有色金属及其合金, 铝及其合金： 工业纯铝： L1、L2、L3L6,形变铝合金：防绣铝 LF21 书P55表5-1,硬 铝 LY1,超硬铝 LC4,锻 铝 LD5,铸造铝合金： ZL102 书P56表5-2, 铜及其合金： 工业纯铜：T1、T2、T3,黄 铜：H70、H62 书P57表5-3,青 铜：ZcuSn10Pb5 书P58表5-4,白 铜：B19 B25, 钛及其合金 书P60表5-5, 滑动轴承合金,这局部作了解,第五章 金属材料选材的根本原那么,选材总原那么：在满足零件材料使用性能要求的前提下，再考虑材料被加工成形的工艺性能以及材料的经济性，最终实现“用最低的本钱获得合格质量零件的宗旨。,选材具体应满足的三原那么：,1.材料的使用性能：这是选材首先考虑的原那么问题。,材料的使用性能包括材料的力学性能、物理性能、化学性能。对于机器零件和工程构件，最重要的是力学性能。,2.材料的工艺性能：制造零件时，材料要经过铸造、压力加工、焊接以及切削加工等工艺过程，它能否适应这些加工工艺的要求，以及适应程度如何，是决定它能否进行加工或如何进行加工的重要因素。,工艺性能就是材料能够适应加工工艺要求的能力。包括铸造性能、可锻性、可焊接性、可切削加工性等。工艺性能是由材料的物理、化学、力学性能综合作用决定的。,3.材料的经济性：在满足材料力学性能的前提下，经济性也是选材必须考虑的重要因素。,铸铁、碳钢价格最廉价；其次合金钢；铜、铝合金较贵；高合金钢、钛合金及硬质合金更贵。另外，我国Ni、Cr、Co资源缺少，应尽量选用不含或少含这类元素的钢或合金。,第二篇 铸 造,1、铸造的概念,将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的,铸型,空腔中，冷却凝固后获得毛坯或零件的一种工艺方法。,2、铸造的方法,3、铸造的特点,砂型铸造、特种铸造,(2)生产本钱低，较为经济,(1)成型方便，适应性强这条重点理解并掌握,(3)铸件质量不够稳定，组织性能差,利用液态成形,适应各种,形状,、尺寸，不同材料的铸件。,设备简单，材料来源广泛，节省金属 。,铸件组织疏松，晶粒粗大，化学成分不均匀，力学性能差。,第2篇,铸造,金属型铸造,压力铸造,熔模铸造,离心铸造,(4)目前仍以砂型铸造为主，工序较多，劳动强度大，生产条件差。,第1章 铸造成形的根底知识 合金的铸造性能,铸造合金在铸造过程中呈现出的工艺性能，称为合金的铸造性能。即合金是否适合铸造成形并获得优质铸件的能力。,衡量指标： 合金的充型能力流动性,合金的收缩性,合金的吸气性和偏析,第1章 铸造成形的根底知识,本章掌握影响充型能力、收缩性的因素；对铸件质量的影响及相应的工艺措施。综合考虑如何提高薄壁复杂铸件的铸造性能；如何防止收缩缺陷、减少收缩应力。可以结合作业复习。本章是铸造成形理论根底，较为重要。,第2章 砂型铸造,一、,了解,砂型铸造的工艺过程及特点，应用场合。,第2章,砂型铸造,型砂和芯砂应具备的性能、造型方法手工造型、机器造型,二、砂型铸造工艺设计,浇注位置,浇注时,铸件在铸型中所处的空间位置,。浇注位置合理与否,对铸件质量影响很大,。,砂型铸造工艺设计之二 分型面的选择 原那么,铸型分型面是指砂箱间的接触外表。分型面选择合理与否直接影响到铸造工艺的合理性。,砂型铸造工艺设计之一 浇注位置的选择 原那么,砂型铸造工艺设计之三铸造工艺参数确实定,理解各项原那么，掌握零件、模样、铸件三者之间的关系。,第3章 特种铸造,1、概念：,3、常用的特种铸造方法,：,2、特种铸造的特点：,引言：,铸件精度高，力学性能好；生产率高；工人劳动条件好等。,特种铸造是指砂型铸造以外的其他铸造方法。,金属型铸造,压力铸造,熔模铸造,离心铸造,第3章,特种铸造,砂型铸造特点：,适应性广，本钱低廉。目前生产中仍然普遍应用。,每个铸型仅能用一次；,砂型铸造工艺过程复杂，劳动强度大，劳动条件差；,铸件尺寸、形状精度低，外表粗糙度大，加工余量大；,铸件组织疏松、晶粒粗大，力学性能差。,特种铸造,了解各种方法的概念、工艺特点，会选用。,第5章 铸件结构设计,第5章,铸件结构设计,在进行铸件结构设计时，不仅要保证零件的工作性能和力学性能，还应考虑合金的铸造性能、铸造工艺及铸造方法等对铸件结构的要求。正确的铸件结构应使铸造生产工艺过程简便，能减少和防止缺陷产生。,以达“优质、高产、低本钱的目的,铸件的结构设计,锻件的结构设计,焊接件的结构设计,切削加工件的结构设计,会改图，并说明理由。,要求书上图例能掌握。,第三篇 压力加工锻压,第3篇,压力加工锻压,第一章 塑性成形的根底知识,第二章 锻造工艺及结构设计,第三章 板料冲压及结构设计,第四章 其他压力加工方法简介,第一章 塑性成形的根底知识,1、锻压的概念,在外力作用下，使金属坯料产生,塑性变形,，从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的一种,压力,加工方法。,2、锻压的实质金属的塑性变形,金属在外力作用下，首先产生弹性变形，当外力超过一定限度后，会发生,塑性变形,。,所以，塑性变形是金属压力加工的理论根底。,能掌握塑性变形的实质。,塑性变形对金属组织和性能的影响冷变形与热变形的区分，组织性能的变化，冷变形强化，改善途径。,金属的可锻性：概念及影响因素,金属加热的目的、加热缺陷,一、自由锻造,2、特点：,第二章 锻造工艺及结构设计,3、基本工序：,镦 粗,拔 长,冲 孔,挤压,弯 曲,1、分类：,手工锻造,机器锻造,空气锤,蒸汽-空气锤,液压机水压机,4、,了解,自由锻工艺规程的制订过程,5、自由锻件的结构设计：P147,会改图,采用通用设备和工具；,锻件成形主要靠工人的操作技能；,只能生产形状简单的锻件，适用于单件小批生产。,自由锻是大型锻件的唯一生产方法。,二、模型锻造,使金属坯料在,锻模模膛,内承受冲击力或压力，以产生塑性变形，从而获得锻件的成形方法。,可以锻造形状较为复杂的锻件；如曲轴、齿轮坯、连杆等。,但锻模制造困难，本钱高，生产周期长。,模锻件质量不能太大一般150kg以下，适合于中、小型锻件的大批量生产。,1.模锻特点：,生产率高。,能获得合理的纤维组织，力学性能高。,模锻件尺寸精确，加工余量少，比自由锻生产节省金属材料，减少切削加工工作量。,2.模锻的分类：,按锻模的固定形式，模锻分为：,胎膜锻造：,在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。P132,特点：生产率不如锤上模锻，精度也低，但灵活、适应性广，,且不需要昂贵的设备，模具制造简单，本钱低。,适用于：,中小批量、小型锻件的生产，多用在没有模锻设备的中小型工厂中。,锤上模锻固定模锻造：,特点：,生产率高，锻件质量好，但需要昂贵的模锻设备和锻模。,适用于：,小型锻件的大批大量的生产。,压力机上模锻：,震动、噪音大、劳动条件差、蒸汽效率低、能源消耗大。,曲柄压力机上模锻,摩擦压力机上模锻,平锻机上模锻,特点：,施加静压力，有利于对变形速度敏感的低塑性材料的成形，并且锻件内外变形,均匀， 锻造流线连续，锻件力学性能高。,适用于：,替代大批量生产中、大吨位锤上模锻。,了解各种模锻方法的应用。,蒸汽空气锤,3.,了解,锤上模锻工艺规程的制定,锤上模锻工艺规程的制定主要包括绘制模锻件图、计算坯料尺寸、确定模锻工步、选择锻造设备、确定锻造温度范围等。,1绘制模锻件图,1) 选择分模面 分模面的选择应按照一定原那么进行了解,2) 确定加工余量、锻件公差,3) 模锻斜度和圆角半径,4) 冲孔连皮,2计算坯料尺寸,3确定模锻工序,4确定修整工序：切边、冲孔、校正、热处理和清理等。,5选择锻压设备：锤上模锻主要使用蒸汽空气锤，此外还有无砧座锤、高速锤等 。,6确定锻造温度标准、冷却方式、锻后热处理等。,7填写锤上模锻工艺卡片,掌握零件、模锻件、锻模模镗三者之间形状、尺寸之间的关系。,4、锤上模锻件的结构设计：P148,会改图,剪床,第三章 板料冲压及结构设计,板料冲压是利用装在冲床上的冲模，对板料进行冲压并使之产生别离或变形，从而获得冲压件的压力加工方法。,冲压设备：,冲压根本工序：,别离工序：落料与冲孔冲裁、剪切、修整、精密冲裁,变形工序：,弯曲、拉深、翻边、胀形、旋压等。,冲床,油压机,定义：,特点：,1可冲制形状复杂的零件，废料较少；,2冲压件具有足够高的精度和光洁度，可满足一般互换性要求，不需进行切削加工就可装配使用。,3能获得重量轻、强刚度高的零件。,4具有很高的生产率，且操作简单，便于机械化和自动化。,5冲模制造复杂，本钱高，只有在大批量生产条件下才显现优越性。,对原材料的要求：,必须具有足够的塑性。,常用：,低碳钢、高塑性合金钢、铜铝镁及其合金。,一别离工序：,1. 冲裁： 落料+冲孔,2. 冲裁变形过程,3. 凸凹模间隙对断面质量和模具寿命的影响规律。,4. 冲裁件的排样设计与材料利用率 。,二变形工序,1. 弯曲：,如何防止弯裂？,弯曲时注意板料纤维方向的分布。,回弹现象：回弹角一般为,0,10,模具角度,=,成品角度回弹角,弯曲注意点：,2. 拉深:,拉深缺陷？产生原因？如何防止？,3. 翻边：控制一次翻边变形程度的系数,翻边系数K,0,4. 旋压,5. 胀形,了解,成形过程,一、板料冲压根本工序 见书P136 表8-8 重点掌握,冲压模具的种类：,了解,按冲床的每一次冲程所完成工序的多少可分为：,简单冲模,在一个冲压行程,只完成一道工序,的冲模 。,连续冲模,在冲床的一次冲程中，在模具的,不同部位上,同时完成,数道,冲压工序的模具,复合冲模,在冲床的一次冲程中，模具,同一部位上,同时完成,数道,冲压工序的模具,特点：,简单冲模结构简单，容易制造，适用于冲压件的小批量生产。,特点：连续冲模生产效率高，易于实现自动化，但要求定位精度高，制造复杂，本钱较高。,特点：复合模适用于产量高、精度高的冲压件，但模具制造复杂，本钱高。,三、冲压工艺规程的制定 ：,一般了解,二、冲压模具,四、冲压件的结构设计：,一般了解,第四篇 金属的焊接成形,第一章 焊接成形的根底知识电弧焊,第二章 常用焊接方法,第三章 常用金属材料的焊接,第四章 焊接结构设计,第五章 焊接过程自动化,第4篇,焊接,概 述,1、焊接的概念,使两个别离的金属用局部加热或加压(或既加热又加压)的方法 ，促使原子间相互扩散与结合，从而成为一个整体的连接方法。,加热可使被焊金属接头熔化,形成共同的熔池,凝固后连接起来。,焊接时需要,加压并加热,:,熔焊接时,需要加热,:,加压力,是使被焊金属的连接处产生塑性变形,以增加它们的真实接触面积。,加热,是为了增加金属塑性和原子的扩散能力。,第4篇,焊接,2、焊接的特点:,焊接与其它连接方法有本质的区别,不仅在宏观上建立了,永久性的联系,在微观上也建立了组织之间的,原子级的内在联系。,焊接比其它连接方法具有,更高的强度,密封性,且,质量可靠,生产率高,便于实现自动化。,节省金属,工艺简单,可以很方便的采用锻-焊,铸-焊等复合工艺，生产大型复杂的机械结构和零件。,存在问题：,焊接是一个不均匀加热的过程,焊后的焊缝易产生焊接应力,易引起变形。,焊接热影响区力学性能有所下降。,工艺措施不当时会产生焊接缺陷。,焊接对原材料要求较严，某些金属材料的焊接还有一定困难。,3、焊接的种类:,(1)熔化焊:,根据焊接过程的特点可分为三类:,将待焊处的母材金属,加热至熔化,以形成焊缝的焊接方法.,根据热源不同，主要有,电弧焊,气焊,电渣焊,等离子弧焊,电子束焊,激光焊等.,(2)压力焊:,(3)钎 焊:,通过,加压和加热,的综合作用,以实现金属接合的焊接方法.,以熔点低于被焊金属熔点的,钎料,填充接头形成焊缝的焊接方法.,主要包括电阻焊,摩擦焊,爆炸焊等.,主要包括,软钎焊,和,硬钎焊,.,焊接生产中以,熔化焊,为最常用，而熔化焊中又以,电弧焊,为最常见。焊接成形理论就以熔焊中的,电弧焊,为例进行介绍。,手工电弧焊,电弧焊 埋弧自动焊,气体保护焊,熔焊冶金过程和电焊条：,掌握,焊接接头的组织和性能：,焊接应力和焊接变形,第一章 焊接成形的根底知识,以电弧焊为例,电弧焊的焊接过程：,了解,焊接接头最薄弱的环节？,如何改善焊接接头组织与性能？,冶金过程中产生现象,防止措施,焊条组成、各自作用,焊条种类、牌号、选择,焊接接头的构成？,产生原因？,如何预防和减小？,重点掌握,一般掌握,第二章 常用焊接方法,手工电弧焊,埋弧自动焊,气体保护焊,电渣焊,电阻焊,摩擦焊,钎焊,电弧焊,熔化焊,压力焊,一般了解、注意应用场合、初步会选用,第三章 常用金属材料的焊接,一、金属材料的焊接性,重点掌握,概念、影响因素、,钢的焊接性评价方法,碳当量,碳当量越高，焊接性越差。,钢中含P、S越高，焊接性也越差。,结论,金属材料焊接性的改善途径,二、,了解,常用金属材料的焊接性,第四章 焊接结构设计,一般掌握，会改图,毛坯的选择,一、零件毛坯的类型,二、毛坯选择的原那么和依据,三、常用机械零件毛坯分类及制造方法,要求：总结前面铸、锻、焊工艺根底上，能根据零件的结构形状特点、,材料工艺性特点及生产批量等具体条件，灵活选用毛坯成形工艺方法。,考题形式：给出零件形状及所选用材料，选毛坯方法。,第五篇 切削加工,第5篇,切削加工,第一章 金属切削的根底知识,第二章 金属切削机床的根底知识,第三章 常用切削加工方法综述,第四章 精密加工和特种加工简介,第五章 典型外表加工分析,第六章 切削加工零件的结构工艺性,第七章 机械加工工艺规程的制定,第五篇 切削加工,第一章 金属切削的根底知识,金属切削加工利用刀具和工件作相对运动，从毛坯铸件、锻件、型材等上切去多余的金属，以获得尺寸精度、形状精度、位置精度和外表粗造度完全符合图纸要求的机器零件。,金属切削加工,分为,切削加工的,共性,：,利用刀具和工件之间的,相对运动,来去除多余的金属的。,机械加工工艺系统： 由“机床刀具夹具工件构成的系统。,切削加工的,阶段划分,：,加工工艺过程按加工性质和目的的不同可以划分为,粗加工,、,半精加工,、,精加工,、,精密加工,、,超精密加工,几个阶段。,钳加工,机械加工,一般通过工人手持工具进行切削加工的。,划线、锯削、锉削、錾削、刮削、研磨等。,主要是通过工人操纵机床来完成切削加工的。,主要加工方法有车削、钻削、铣削、刨削、磨削等 。,1-1 金属切削加工概述,第五篇 切削加工,一、切削运动,在切削加工形成零件外表的过程中，刀具和工件之间必需要有一定的相对运动，称为切削运动。,1、主运动：,2、进给运动：,1-2 切削运动与切削要素,按作用的不同可分,：,详见书P218 图13-1,会判别,二、切削加工中工件上形成的外表,1、待加工外表：,2、已加工外表：,3、加工外表过渡外表,三、切削要素：控制切削过程及已加工外表形成的因素。,切削要素,切削用量,和,切削层参数,的总称。含六个要素。,以上会在图上标注,1-3 刀具材料及刀具的几何形状,1、刀具切削局部材料应具备的根本性能 掌握,2、常用刀具材料：种类及性能区别,掌握,二、刀具的结构几何形状以车刀为例,一、刀具材料,常用车刀的标注角度,会标注,车刀的工作角度：与标注角度的区别,车刀安装高低对前后角的影响,车刀安装偏斜对主副偏角的影响,车刀主要标注角度的作用及其选择,重点复习,第五篇 切削加工,1-4 金属切削过程,一、切削过程的实质,重点掌握,切屑形成的过程,实质之一：,金属不断,变形,和,摩擦,的过程,实质之二：,三个变形区：,第一变形区：剪切滑移,第二变形区：挤压摩擦,第三变形区：,挤压摩擦,两个摩擦区：,前刀面切屑底面,后刀面已加工表面,第五篇 切削加工,二、切削过程的物理现象,1、切屑的种类,第一变形区变形的结果,2、积屑瘤和加工硬化,第二、第三变形区变形和摩擦的结果,3、切削力,4、切削热,5、刀具的磨损和耐用度,变形和摩擦的结果,总结：,通过对切削过程的分析，揭示了切削过程的本质及其所产生的一系列的现象和规律。所有现象都在不同方面影响到零件的质量和生产率。因此，研究切削过程的目的之一，就是要运用这些规律去指导、控制生产实践，使加工出的零件既能保证较高的加工质量，又具有较高的生产率，从而获得良好的经济效果。,三、切削过程的控制,掌握形成原因、影响因素 重点复习,第五篇 切削加工,三、切削过程的控制,重点复习,切削加工的宗旨：,保证加工质量,提高生产效率,良好的经济性,加工精度,表面质量,尺寸精度,形状精度,位置精度,表面粗糙度,表面层硬化程度,表面残余应力,1、生产率的概念及提高生产率的途径,R0=1/T根本工艺+T辅助时间+T其它,提高生产率的途径： T根本工艺、 T辅助时间、 T其它,T,基本工艺,=,DLh,1000Vcfa,P,T,基本工艺,:,提高切削用量三要素,【,Vcfa,P,】,max,毛坯质量,2、切削用量的选择原那么及具体方法 分粗精加工不同情况,3、刀具几何参数的合理选择,4、切削液的合理选择,第五篇 切削加工,5、工件材料的切削加工性,概念：,是指在一定切削条件下，工件材料被切削加工成合格零件的难易程度。,改善工件材料切削加工性的途径：,衡量指标：材料被加工时，如果Ro高、T较长、容许的切削速度Vc较高、F小、,Q 较小、加工外表质量易于保证、断屑问题易于解决，那么认为,这种材料的切削加工性好；反之切削加工性差。,相对加工性 Kr=V60/V60j 由此将材料切削加工性分为八个等级。,常用指标：,V,T,:当刀具耐用度为T分钟时，切削某种材料所允许的切削速度。,调整材料的化学成分：,热处理改善金相组织：,高碳钢,球化退火,降低硬度，减少对刀具的磨损。,低碳钢,正火,提高硬度，降低塑性，提高V,T,，改善R,a。,第二章 金属切削机床的根底知识,金属切削机床是切削加工的主要设备；,在加工过程中保证刀具与工件之间准确的相对位置，提供工件成形运动。,是机械加工工艺系统中最重要的组成局部俗称工作母机。,一、金属切削机床,二、机床的分类,了解,第五篇 切削加工,三、机床型号的编制方法,了解,四、机床的根本传动方式 重点掌握机械传动方式,掌握,传动链及其传动比,第五篇 切削加工,第三章 常用切削加工方法综述,切削加工（机械加工）其,目的,就是利用机床上的刀具与工件之间一定的相对运动来切除多余的金属层，从而获得合格质量要求的机器零件。,当机床运动不同、刀具不同，就产生了完全不同的机械加工方法。,常见的机械加工方法有：车削、铣削、刨削、钻削、镗削、磨削、齿形加工等。,本章重点了解各种常用机械加工方法的工艺特点及应用范围。,注意车削特点；铣削与刨削特点与应用场合区别。,端铣与周铣、顺铣与逆铣的选用。,磨削特点、加工精度、应用范围。,会选用典型外表的加工方法。,第五篇 切削加工,第四章 精密加工和特种加工简介,磨削作为一种常用的精加工方法，精度可达IT6，Ra0.80.2um。,但当加工精度更高IT6，尤其是外表质量更高Ra0.1 um时，怎么办？,问题的提出：,精密加工,研磨,珩磨,超精加工,抛光,第五篇 切削加工,第四章 精密加工和特种加工简介,对于高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温材料、磁性材料和工程陶瓷等,难切削材料,如何加工？,对于,精密,、,微细,、,复杂形状,零件的加工,怎么办？,问题的提出：,特种加工,利用,电能,、,化学能,、,热能,、,光能,、,声能,、,电化学能,及其复合的加工技术，对金属或非金属材料进行加工的方法。,定义：,分类 ：,电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、电子束加工、离子束加工等。,特点 ：, 特种加工方法主要不是依靠机械能，而是利用其他能量电能、热能、光能、声能、化学能等进行加工的。, 传统加工方法要求刀具硬度必须大于工件的硬度，而特种加工使用的,工具硬度一般小于被加工材料的硬度,，如电火花加工、电解加工使用的电极硬度大大低于被加工工件的硬度；某些特种加工方法,甚至无需工具,，如激光束、电子束加工是采用激光束、电子束的斑点进行加工。,第五篇 切削加工, 特种加工过程中的工具与工件之间不接触或间接接触，因此不存在显著的机械切削力，工件很少产生机械变形和热变形，有助于提高工件的加工精度和外表质量。,应用 ：,难加工材料硬、脆、软、韧；,复杂的成型零件异形型腔、小孔、深孔、窄缝等；,一些特殊的精密微细加工。,第五篇 切削加工,第五章 典型外表加工分析,零件的成形加工实质为零件典型外表的加工。,构成零件最根本的外表有：平面、圆柱面、锥面、球面以及各种成形面等。,对于零件上的某个外表，我们怎样选择适宜的加工方法及机床设备，一步步地按一定顺序把它加工出来，以满足该外表的尺寸精度、形状精度和外表粗糙度等技术要求呢？,问题的提出：,外圆外表加工：,外圆外表零件分类：轴类、套类、盘类,外圆外表加工方法：车削、磨削及光整加工,外圆外表加工典型方案,孔加工：,孔加工方法：钻削、镗削、磨削、拉削、车削,孔加工典型方案,平面加工：,平面加工方法：铣削、刨削、磨削、车削、镗削、拉削,平面加工典型方案,掌握,第五篇 切削加工,第六章 切削加工零件的结构工艺性,零件结构工艺性的概念:,简单地说，零件结构工艺性是指这种结构的,零件被加工的难易程度,。,良好的结构工艺性是指根据使用要求所设计的零件结构，能在同样的生产条件下，采用高效率、低消耗和低本钱的方法制造出来。,至理名言：,一个优秀的设计师首先必须是一个优秀的工艺师！,设计需切削加工的零件时，考虑其结构工艺性应遵循的一般原那么：掌握,1加工外表的几何形状应尽量简单，尽可能布局在同一平面上或同一轴线上，以便于切削加工。,2在设计零件时，应考虑加工过程中零件的定位装夹方法。所设计零件应能定位准确、夹紧可靠，便于安装和加工，易于测量。,3要有足够的刚性。,4尽量采用标准化参数。,5合理地规定零件的精度和外表粗糙度。,6有相互位置精度要求的外表最好能在一次安装中加工。,会改图并说明理由,第五篇 切削加工,问题的提出：,机器由零件组成，而零件由各种外表组成，对各种外表又有不同的尺寸和技术要求。在制造这些零件时：,1如何正确选用零件外表加工方法；,2如何正确选用机床及工艺装备刀具、夹具、量具等；,3如何合理安排各加工外表的加工顺序，即加工路线。,即：如何正确制定零件的加工工艺过程，将会直接影响到产品的质量、生产率和本钱。,第七章 机械加工工艺规程的制定,第五篇 切削加工,1-1 工艺过程的根本知识,一、生产过程和工艺过程 了解概念 工序的划分原那么,二、生产纲领、生产类型与工艺特征,掌握相互关系,1-2 工件的安装与夹具的根本知识,一、工件的安装=定位+夹紧,了解常用定位元件、夹紧机构,二、夹具简介,一般了解,三、工件的六点定位原理,掌握原理、不同定位方式,四、工件的定位基准 理解并掌握粗基准、精基准的选择原那么,1-3 工艺规程的拟定,一、,了解,机械加工工艺规程的制定步骤,见下一页,二、,能制定,简单轴类零件的工艺路线，包括热处理工序。,第五篇 切削加工,机械加工工艺规程的制定步骤：,一、对零件进行工艺分析,1.检查图纸：制图是否完整；尺寸精度、形位公差等技术要求是否合理准确；,2.检查零件的结构工艺性；,3.检查选材是否合理。,二、,毛坯的选择,结合前面章节复习总结,三、定位基准的选择 粗精基准选择原那么与方法,四、,拟定工艺路线,重点复习,切削加工顺序的安排热处理工序的安排辅助工序的安排,五、确定各工序所采用的设备,六、确定各工序所需的刀具、夹具和辅助工具，即选择工艺装备,七、确定加工余量、计算工序尺寸及公差,八、确定切削用量和工时定额,九、填写工艺文件工艺卡片,