機械制造工程基礎(chǔ)教案

1、1.1 鑄造成形1)授課對象：本科機械類專業(yè)2)授課時數(shù)：8學時3)學教內(nèi)容：本章介紹鑄造成形的工藝基礎(chǔ)、基本概念、特點，鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性和鑄造工藝設(shè)計。4)教學重點與難點：金屬液態(tài)成形的工藝基礎(chǔ)，砂型鑄造及特種鑄造方法，鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，常用合金鑄造的生產(chǎn)和液態(tài)成形的新工藝、新技術(shù)。5)教學方法：多媒體課件課堂教學6)教學目的與要求：（1）掌握金屬液態(tài)成形的工藝基礎(chǔ)；（2）掌握砂型鑄造方法；（3）掌握鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；（4）學會繪制鑄造工藝圖；（5）掌握常用合金鑄件的生產(chǎn)方法；（6）了解液態(tài)成形新工藝、新技術(shù)；1.1 .1金屬液態(tài)成形工藝基礎(chǔ) 1)教學內(nèi)容： 本節(jié)主要討論合金的流動性和充

2、型能力，鑄件的凝固與收縮，鑄件的內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋，鑄件的常見缺陷及分析。2)教學重點和難點： 流動性、充型能力、凝固與收縮、縮孔與縮松、鑄件的內(nèi)應(yīng)力、變形和裂紋等基本概念，以及影響流動性和充型能力的因素以及減小內(nèi)應(yīng)力，變形和裂紋的措施。3)教學要求：了解影響液態(tài)成形工藝的因素，提高合金流動性及充型能力。正確選擇凝固方式，減小應(yīng)力，變形和防止裂紋，提高鑄件質(zhì)量。4)基本知識點：（1）合金的流動性和充型能力流動性和影響流動性的因素充型能力及影響充型能力的因素a.澆注條件 b.鑄型 （2） 鑄件的凝固與收縮鑄件的凝固方式a.逐層凝固 b.糊狀凝固 c.中間凝固 鑄件合金的收縮a.液態(tài)收縮 b.凝固

3、收縮 c.固態(tài)收縮縮孔與縮松a.縮孔與縮松的形成 b.縮孔與縮松的防止 （3） 鑄件內(nèi)應(yīng)力、變形與裂紋鑄件內(nèi)應(yīng)力 a.熱應(yīng)力的形成 b.機械應(yīng)力的形成 c.減小應(yīng)力的措施 鑄件的變形鑄件的裂紋a.熱裂 b.冷裂 合金的吸氣性和氧化性鑄件的常見缺陷分析a.孔眼 b.表面缺陷 c.形狀尺寸不合格 d.裂紋 e.其他 1.1.2 砂型鑄造 1)教學內(nèi)容：討論砂型鑄造方法和砂型鑄造工藝設(shè)計方法。2)教學重點和難點： 手工造型方法的特點及應(yīng)用范圍，合理進行鑄造工藝設(shè)計。3)教學要求： 了解造型與造芯方法，熟悉手工造芯的基本方法。4)基本知識點：（1）砂型鑄造工藝過程（2）造型與造芯方法手工造型常用手工造

4、型方法的特點及應(yīng)用范圍 機械造型按緊實方式不同機器造型可分為分壓造型、震壓造型、拋砂造型和射砂造型等四種。 機械造型的工藝特點：采用模底板進行兩箱造型。 造芯（3）鑄造工藝設(shè)計澆注位置的選擇； a.鑄件的重要加工面應(yīng)朝下或位于側(cè)面 b.鑄件的大平面應(yīng)朝下 c.面積較大的薄壁部分置于鑄型下部或使其處于垂直或傾斜位置 d.對于容易產(chǎn)生縮孔的鑄件，應(yīng)將厚大部分放在分型面附近上部或側(cè)面 鑄件分型面的選擇原則：a.應(yīng)盡可能使鑄件的全部或大部分置于同一砂箱中 b.應(yīng)使鑄件的加工面和加工基準面處于同一砂箱中 c.應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)量，盡可能選平直面的分型面 d.應(yīng)盡量減少型芯和活塊的數(shù)量，以簡化制模、造型

5、和合型等工序 e.應(yīng)盡量使型腔及主要型芯位于下型 工藝參數(shù)的確定a.機械加工余量 b.收縮余量 c.起模斜度 d.型芯頭 e.最小鑄出孔和槽 （4）鑄造成形工藝設(shè)計示例生產(chǎn)批量；技術(shù)要求；鑄造工藝方案選擇； 主要工藝參數(shù)確定； 繪制鑄造工藝圖。 1.1.3 特種鑄造1)教學內(nèi)容：介紹砂型鑄造以外的其他幾種特種鑄造方法。2)教學難點與重點：了解常用特種鑄造方法的工藝過程、結(jié)構(gòu)工藝性、特點及應(yīng)用。3)教學要求：介紹熔模鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造和離心鑄造等幾種鑄型用砂較少或不用砂使用特殊工藝裝備進行鑄造的方法。4)基本知識點：(1) 熔模鑄造 熔模鑄造的工藝過程；熔模鑄造的結(jié)構(gòu)工藝性；熔模鑄造的特

6、點及應(yīng)用。(2) 金屬型鑄造金屬型鑄造的結(jié)構(gòu)及其制造工藝；金屬型鑄造鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性；金屬型鑄造的特點及應(yīng)用。(3) 壓力鑄造壓鑄機和壓鑄工藝過程；壓鑄件的結(jié)構(gòu)工藝性；壓力鑄造的特點及應(yīng)用。(4) 離心鑄造離心鑄造的類型及工藝；鑄型轉(zhuǎn)速的測定；離心鑄造的特點及應(yīng)用。(5)低壓鑄造1.1.4 鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計 1)教學內(nèi)容：本節(jié)從便于造型、合箱、清理及減少鑄造缺陷和金屬或合金的鑄造性能對鑄件的內(nèi)在質(zhì)量影響出發(fā)，討論鑄件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。2)教學重點與難點：根據(jù)鑄造工藝對鑄造結(jié)構(gòu)的要求進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和根據(jù)鑄造性能對鑄造結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。3)教學要求：根據(jù)鑄造工藝對鑄件的要求，合理設(shè)計鑄件外形、內(nèi)腔和

7、結(jié)構(gòu)斜度，根據(jù)鑄造性能的要求合理設(shè)計鑄件壁厚、壁的聯(lián)結(jié)方式等。4)基本知識點：(1)鑄件工藝對鑄件結(jié)構(gòu)的要求盡量使分型面為平面應(yīng)具有最少的分型面盡量避免起模方向存在外部側(cè)凹，以便于起模凸臺和筋條結(jié)構(gòu)應(yīng)便于起模垂直分型面上的不加工表面最好有結(jié)構(gòu)斜度盡量少用或不用型芯型芯在鑄型中應(yīng)支撐牢固可增加芯頭或工藝孔，用以固定型芯（2）鑄造性能對鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求合理設(shè)計壁厚鑄件壁厚應(yīng)盡量均勻鑄件壁的連接a.鑄件的圓角結(jié)構(gòu) b.避免銳角連接 c.避免大的水平面 1.2 鍛壓成形1)授課對象： 本科機械類專業(yè)2)授課時數(shù)：4學時3)教學內(nèi)容：本章主要討論金屬塑性變形基礎(chǔ)、自由鍛和模鍛工藝方法。4)教學重點與難

8、點： 金屬塑性變形后組織與性能的變化、纖維組織的形成與合理應(yīng)用。自由鍛基本工序與自由鍛工藝規(guī)程的制訂，自由鍛件結(jié)構(gòu)工藝性。模鍛的特點，錘上模鍛，鍛模結(jié)構(gòu)，模鍛件工藝規(guī)程的制訂。5)教學方法： 多媒體課件課堂教學6)教學目的與要求： （1）掌握金屬塑性變形后組織與性能的變化 （2）掌握自由鍛基本工序及自由鍛工藝規(guī)程的制訂。（3）掌握模鍛的特點與鍛模結(jié)構(gòu) 2.1 金屬塑性變形基礎(chǔ)1)教學內(nèi)容：本節(jié)主要討論金屬塑性變形的特點，金屬的冷變形強化與再結(jié)晶，金屬塑性變形后組織與性能的變化。2)教學重點與難點：金屬的冷變形強化與再結(jié)晶，金屬塑性變形后組織與性能的變化，纖維組織的概念、形成原因，合理利用纖維組

9、織。3)教學要求：了解金屬塑性變形的特點與實質(zhì)，掌握金屬的冷變形強化與再結(jié)晶，金屬塑性變形后組織與性能的變化。4)基本知識點（1）金屬塑性變形的特點可改善金屬的組織，提高金屬的力學性能。可提高材料的利用率。具有較高的生產(chǎn)率?？色@得精度較高的毛坯或零件。（2）金屬塑性變形的實質(zhì)單晶體的塑性變形、滑移、孿生多晶體的塑性變形晶粒取向?qū)λ苄宰冃蔚挠绊?、晶界對塑性變形的影響?）金屬的冷變形強化 冷變形強化的概念：金屬在冷變形后，其強度和硬度提高，塑性降低的現(xiàn)象稱為 冷變形強化。 產(chǎn)生冷變形強化的原因：引起產(chǎn)生冷變形強化的原因是各滑移方向的位錯相互干 涉，使變形困難。 冷變形強化的利弊 利：可利用冷變形

10、強化作為一種強化金屬的工藝用于生產(chǎn)。 弊：使進一步變形困難，必須增大變形設(shè)備功率；必須增加中間退火工序。（4）再結(jié)晶再結(jié)晶過程可分為回復、再結(jié)晶、晶粒長大三個階段再結(jié)晶溫度T再經(jīng)驗公式：T再=0.4T熔式中，T再為最低再結(jié)晶溫度，T熔為金屬熔點的溫度。 回復：當加熱溫度低于再結(jié)晶溫度時，晶格中的原子只能作短距離擴散，使空位與間隙原子合并，空位與位錯發(fā)生交互作用而消失，使晶格畸變減輕，殘余應(yīng)力顯著下降。組織、性能無明顯變化。 再結(jié)晶：當加熱溫度超過再結(jié)晶溫度時，形成新晶粒取代已變形的晶粒。鋼鐵的最低再結(jié)晶溫度400450，再結(jié)晶退火溫度600700 晶粒長大：對冷變形金屬進行再結(jié)晶退火，一般都得

11、到細小的等軸晶粒。如溫度繼續(xù)升高，或延長保溫時間，則再結(jié)晶后的晶粒又會長大而形成粗大晶粒，從而使金屬的強度、硬度和塑性降低。（5）金屬熱塑性變形對組織與性能的影響 消除鑄態(tài)的某些缺陷，提高材料的力學性能通過塑性變形可使鑄態(tài)中的疏松、氣孔等壓合，消除偏析，將粗大的柱狀晶和枝晶壓碎，再結(jié)晶成細小均勻的等軸晶粒，改善夾雜物、碳化物的形態(tài)與分布。結(jié)果提高了金屬材料的致密度和力學性能。 形成纖維組織熱加工時因鑄態(tài)中的非金屬夾雜物沿金屬流動方向被拉長形成纖維組織，這些夾雜物在再結(jié)晶時不會改變其纖維狀。存在纖維組織會導致金屬材料的各向異性。沿纖維方向的力學性能高，垂于纖維方向的力學性能低。纖維組織的合理利用

12、。（6）鍛造比鍛造可改善鑄態(tài)金屬組織的結(jié)構(gòu)和性能，改善的程度取決于塑性變形程度。塑性變形程度常用鍛造比表示。鍛造比：鍛造前后金屬坯料的橫截面積或長度比。鍛造比的選擇：用軋材或鍛坯作為鍛造坯料時，由于坯料已經(jīng)過熱塑性變形，可選擇較小的鍛造比。（1.5）。用鋼錠作為鍛造坯料時，因鋼錠內(nèi)部一般存在缺陷，鍛造比應(yīng)大于2.5。對于合金結(jié)構(gòu)鋼，鍛造比為34。對于鑄造缺陷嚴重，碳化物粗大的高合金鋼錠，應(yīng)選擇較大的鍛造比，如高速鋼的鍛造比為512，不銹鋼的鍛造比為46。2.2 自由鍛1)教學內(nèi)容： 本節(jié)先對自由鍛方法進行必要的概述，主要討論自由鍛基本工序的內(nèi)容、自由鍛工藝規(guī)程的制訂、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性、高合

13、金鋼的鍛造特點。2)教學重點與難點： 自由鍛基本工序的內(nèi)容、自由鍛工藝規(guī)程的制訂、自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性3)教學要求： 掌握基本工序的內(nèi)容及自由鍛工藝規(guī)程的制訂，掌握典型零件的自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性，了解自由鍛件的分類、了解高合金鋼的鍛造特點、了解常見的鍛造缺陷。4)基本知識點 （1）自由鍛概述（2）自由鍛工序 自由鍛工序可分為基本工序、輔助工序和精整工序?；竟ば颍核鞘菇饘倥髁蠈崿F(xiàn)主要的變形要求，達到或基本達到鍛件所需形狀尺寸的工序。主要有以下幾種。 鐓粗：使坯料高度減小、橫截面積增加的工序。它是自由鍛中最常用的工序，適合于塊狀、盤套類鍛件的生產(chǎn)。 拔長：使坯料橫截面積減小、高度增加的工序。它

14、適用于軸類、桿類鍛件的生產(chǎn)。為壹規(guī)定的鍛造比和改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，鍛造以以鋼錠為坯料的鍛件時，拔長經(jīng)常與鐓粗交替反復使用。 沖孔：在坯料上沖出通孔或盲孔的工序。 對圓環(huán)類鍛件，沖孔后還應(yīng)進行擴孔。 彎曲：使坯料軸線產(chǎn)生一定曲率的工序。 扭轉(zhuǎn)：使坯料的一部分相對于另一部分繞其軸線旋轉(zhuǎn)一定的角度的工序。 錯移：使坯料的一部分相對于另一部分平移錯開，但仍保持軸心平行的工序，它是生產(chǎn)曲軸或曲拐類鍛件所必須的工序。 切斷：分割坯料和切除鍛件余量的工序。 鍛接：是將兩分離工件加熱到高溫，在鍛壓設(shè)備產(chǎn)生的沖擊力或壓力作用下，使兩者在固相狀態(tài)下結(jié)合成一牢固整體的工序。輔助工序：它是指進行基本工序之前的預(yù)變形

15、工序。如壓鉗口、倒棱、壓肩。精整工序：它是在完成基本工序之后，用以提高鍛件尺寸及位置精度的工序。如校正、滾圓、平整等。（3）自由鍛工藝規(guī)程的制訂 繪制鍛件圖鍛件圖是制定鍛造工藝的依據(jù)，繪制鍛件圖時主要考慮工藝余塊、余量及鍛件公差。鍛件中零件輪廓線用雙點劃線表示。（用圖片說明）工藝余塊：零件上的某些精細結(jié)構(gòu)，如鍵槽、齒槽、小孔不通孔、小臺階難以用自由鍛鍛出，必須添加一部分金屬以簡化鍛件形狀，這部分添加的金屬稱為工藝余塊。鍛件余量：鍛件上凡需要切削加工的表面都應(yīng)留有加工余量。鍛件公差：零件的基本尺寸加上加工余量稱為鍛件基本尺寸，鍛造公差是鍛件基本尺寸的允許變動量。 坯料重量及尺寸計算坯料重量可按下

16、式計算：G 料=G 鍛件+G 燒損+G 料頭式中G 料 坯料重量G鍛件鍛件重量G燒損燒損重量，第一次加熱取被加熱金屬的23%，以后各 次加熱取1.52%。G料頭在鍛造過程中沖掉或被切掉的那部分金屬的重量。坯料尺寸的確定：首先根據(jù)鍛件圖計算出坯料的體積，并根據(jù)材料的密度計算出坯料的重量，再根據(jù)基本工序的類型及鍛造比計算坯料橫截面積、直徑、邊長等。 選擇鍛造工序根據(jù)不同類型的鍛件選擇不同的鍛造工序。一般鍛件可分為六類（用圖例說明）。盤類、圓環(huán)類：鐓粗、沖孔、擴孔、定徑筒類：鐓粗、沖孔、芯軸拔長、滾圓軸類：拔長、壓肩、滾圓桿類：拔長、壓肩、修整、沖孔曲軸類：拔長、錯移、壓肩、扭轉(zhuǎn)、滾圓彎曲類：拔長、

17、彎曲實例：汽車半軸自由鍛工藝規(guī)程（4）自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性 盡量避免錐體和斜面結(jié)構(gòu)。 盡量避免圓柱面與圓柱面相交。 避免橢圓形、工字形或其他非規(guī)則形狀截面及非規(guī)則外形。 避免加強筋與凸臺等結(jié)構(gòu)。 復雜件應(yīng)設(shè)計成為簡單件組合件。（5）高合金鋼的鍛造特點備料：高合金鋼坯料不允許有表面裂紋等缺陷，鍛前需進行退火處理。加熱特點與鍛造溫度范圍：應(yīng)低溫裝爐，緩慢升溫。鍛造溫度范圍窄，只有 100200鍛造特點：控制變形量、增大鍛造比、變形要均勻、避免出現(xiàn)拉應(yīng)力（6）常見的鍛造缺陷常見的鍛造缺陷有裂紋、晶粒局部粗大、白點（氫脆）、彎曲和變形等。 裂紋：鍛造過程中由于加熱、冷卻、變形、熱處理等工藝不當所致。

18、晶粒局部粗大：由于加熱溫度過高、變形不均勻、鍛造比太小等。 白點（氫脆）：對白點敏感的鋼，加熱或冷卻不當，造成的微裂紋。2.3 模鍛1)教學內(nèi)容：本節(jié)主要討論模鍛的特點、錘上模鍛、壓力機上模鍛的特點、胎模鍛及模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性。2)教學重點與難點：模鍛模膛的類型和作用、掌握模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性3)教學要求：了解模鍛的特點，掌握鍛模模膛的類型和作用、掌握模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性。了解各種模鍛方法的特點。4)基本知識點： （1）模鍛的特點： 生產(chǎn)率高。 模鍛件尺寸精確，加工余量小，精密模鍛能取代切削加工 可鍛出形狀復雜零件 節(jié)省金屬材料，減少切削加工。在批量足夠的條件下可降低成本。（2）錘上模鍛 模鍛錘結(jié)構(gòu)

19、蒸氣-空氣模鍛錘的主要構(gòu)造：踏板、機架、砧座、操縱系統(tǒng)。 選擇鍛錘噸位：鍛錘噸位與鍛件大小有關(guān)，鍛件愈大，要求鍛錘的噸位愈大。 模鍛模膛鍛模模膛有模鍛模膛和制坯模膛兩種。模鍛模膛：鍛模模膛由終鍛模膛和預(yù)鍛模膛兩部分組成。終鍛模膛：終鍛模膛的作用是使坯料最后到鍛件所要求的形狀和尺寸，因此它的形狀和鍛件的形狀相同。尺寸比鍛件實際尺寸大1.5%(鍛件收縮率)，另外，沿模膛四周有飛邊槽，用以增加金屬從模膛中流出的阻力。促使金屬更好地充滿模膛，同時容納多余的金屬。對于具有通孔的鍛件，由于不可能靠上、下模的突起部分把金屬完全擠壓到旁邊去，故終鍛件后在孔內(nèi)有一薄金屬，稱為沖孔連皮。預(yù)鍛模膛：預(yù)鍛模膛的作用是

20、使坯料變形到接近于鍛件的形狀和尺寸，這樣再進行終鍛時，金屬容易充滿終鍛模膛。預(yù)鍛模膛沒有飛邊槽。制坯模膛：制坯模膛用來進行復雜模鍛件的預(yù)先制坯，制坯模膛有以下幾種： 拔長模膛：用來減小坯料某部分的橫截面積，以增加該部分的長度。當模鍛件沿軸向橫截面積相差較大時，常用這種模膛進行拔長。拔長模膛分為開式和閉式兩種。一般情況下把它設(shè)在鍛模的邊沿處。 滾擠模膛：在坯料長度基本不變的前提下用它來減小坯料某部分的橫截面積，以增大另一部分的橫截面積。滾擠模膛也分為開式和閉式兩種。 彎曲模膛：對于彎曲的桿類模鍛件，需采用彎曲模膛來彎曲坯料。 切斷模膛：它是在上模與下模的角部組成的刃口，用來切斷金屬。單件鍛造時，

21、用它從坯料上切下鍛件或從鍛件上切下鉗口。多件鍛造時，用它分離單個鍛件和切下鉗口。 （3）壓力機上模鍛壓力機上模鍛分為曲柄壓力機上模鍛和摩擦壓力機上模鍛。（壓力機模鍛的操作過程用圖片說明）曲柄壓力機上模鍛的特點：（a）曲柄壓力機工作時震動和噪聲??；（b）滑塊行程固定，每個變形工步在滑塊的一次行程中即可完成；（c）曲柄壓力機具有良好的導向裝置和自動頂件機構(gòu)，因此鍛件的余量、公差和模鍛斜長都比錘上模鍛?。唬╠）曲柄壓力機上模鍛所用鍛模設(shè)計成鑲塊模具，更換容易，節(jié)省貴重的模具材料；（e）坯料表面的氧化皮不易清除，影響表面質(zhì)量。摩擦壓力機上模鍛的特點a適應(yīng)性強，行程和鍛壓力可調(diào)節(jié)，因而可實現(xiàn)輕打、重打，

22、可在一個模膛內(nèi)對鍛件進行多次鍛打；b滑塊運行速度低，鍛擊頻率低，金屬變形過程的再結(jié)晶可充分進行。適合于鍛造再結(jié)晶速度慢的低塑性合金鋼和有色金屬；c設(shè)備本身帶有頂料裝置，故可采用整體式鍛模，也可采用特殊結(jié)構(gòu)的組合式模具，使模具設(shè)計和制造簡單化、節(jié)約材料、降低成本；d摩擦壓力機上模承受偏心載荷的能力差，一般只能進行單模膛模鍛。對于形狀復雜的鍛件，需要在自由鍛設(shè)備或其他設(shè)備上制坯。（4）模鍛件結(jié)構(gòu)工藝性設(shè)計模鍛件時，應(yīng)根據(jù)鍛件特點和工藝要求，使其結(jié)構(gòu)與模鍛工藝適應(yīng)，以便于模鍛件生產(chǎn)和降低成本。為此，鍛件的結(jié)構(gòu)應(yīng)符合下列原則： 鍛件必須具有一個合理的分模面。以保證模鍛件易于從模膛中取出，敷料最少，鍛模

23、容易制造。 只在零件上有與其他機件配合的表面留加工余量。 設(shè)計零件的外形要力求簡單。避免薄壁、高筋、凸起結(jié)構(gòu)。 在零件結(jié)構(gòu)充許的條件下，應(yīng)盡量避免深孔和多孔結(jié)構(gòu)。 對于復雜鍛件，為減少工藝余塊，簡化模鍛工藝，在可能條件下，應(yīng)采用鍛造焊接或鍛造機械聯(lián)接組合工藝。（5）胎模鍛胎模主要有扣模、套筒模及合模等。 1.3 焊接1)授課對象： 本科機械類專業(yè)2)授課時數(shù)：4學時3)教學內(nèi)容：本章主要討論焊接的基本原理及焊條電弧焊，并介紹埋弧自動焊、氣體保護焊、氣焊與氣割、釬焊等其他焊接方法，還將對可焊性、焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計進行討論。4)教學重點與難點：電弧焊、可焊性、焊件結(jié)構(gòu)工藝性。5)教學方法：多媒體課堂教學

24、6)教學要求：掌握焊接的基本原理及焊條電弧焊的工藝方法，材料的可焊性及焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計時的工藝原則。了解埋弧自動焊、氣體保護焊、氣焊與氣割、釬焊等其他焊接方法。 3.1 焊接基本原理1)教學內(nèi)容：本節(jié)主要討論焊接電弧、電弧焊冶金過程的特點、電焊條、焊接接頭金屬組織與性能的變化、焊接應(yīng)力與變形。2)教學重點與難點：電焊條、接接頭金屬組織與性能的變化、焊接應(yīng)力與變形。3)教學要求：掌握電弧焊冶金過程的特點、電焊條的選用、焊接接頭金屬組織與性能的變化、焊接應(yīng)力與變形。4)基本知識點：（1）焊接電弧焊接電弧是電極與工件之間的氣體介質(zhì)中長時間而強有力的放電現(xiàn)象。在焊接電弧中，陽極區(qū)產(chǎn)生的熱量和溫度比陰極區(qū)高

25、，陽極區(qū)溫度約為2600K，陰極區(qū)溫度約為2400K。電焊機的空載電壓為5090V，工作電壓為1535， 電弧長度為26mm。（2）焊條電弧焊冶金過程的特點 焊接電弧和熔池的溫度高于一般的冶煉溫度。導致金屬元素蒸發(fā)燒損。 金屬熔池體積小，高溫時間短，導致化學成份不均勻，氣體和雜質(zhì)來不及浮出。易產(chǎn)生氣孔和夾渣等缺陷。 空氣中的氧與金屬發(fā)生化學反應(yīng)，使金屬元素燒蝕，同時殘留在焊縫金屬中，導致氣孔夾渣。 空氣中的氫、氮留在金屬中，使焊縫處的力學性能變差。 （3）保證焊縫質(zhì)量的措施： 造成有效的保護，限制空氣進入焊接區(qū)。 滲入有用的合金元素，以保證焊縫的化學成分。 進行脫氧、脫硫和脫磷。 加入CaO脫

26、硫、脫磷。（4）焊接接頭組織與性能的變化 焊件溫度變化與分布（用溫度分布圖來說明） 焊接接頭組織區(qū)與性能的變化可分為焊縫區(qū)和焊接熱影響區(qū)。焊接熱影響區(qū)按溫度高低可分為熔合區(qū)、過熱區(qū)、正火區(qū)、部分相變區(qū)。其組織性能變化如下： （a）焊縫區(qū)鑄態(tài)組織 （b）焊接熱影響區(qū) 熔合區(qū)鑄態(tài)組織與過熱粗晶組織，性能低。 過熱區(qū)過熱粗晶組織，性能低。 正火區(qū)細晶組織，性能高。 部分相變區(qū)晶粒大小不均勻，性能稍低。 重要的焊接結(jié)構(gòu)件應(yīng)進行正火或退火處理。（5）焊接應(yīng)力與變形 原因：焊件上溫度不均勻熱脹冷縮不均勻焊縫處冷卻收縮受阻焊縫處受拉應(yīng)力。 用實例說明。 實例1：圓筒形環(huán)縫 實例2：平板對焊 實例3：長方形鋼

27、板邊緣焊 減少焊接應(yīng)力的措施： 合理選材、避免焊縫密集交叉、避免焊接面過大、焊縫過長。 選擇合理的焊接次序。 預(yù)熱法：預(yù)熱到350400。 焊后退火處理：加熱到500650 焊接變形：（用實例說明以下幾種變形） 收縮變形 角變形 彎曲變形 扭曲變形 波浪形變形 減少焊接變形的措施： 焊縫對稱設(shè)計 反變形法 加裕法 剛性夾持法 選擇合理的焊接次序 矯正： 機械矯正 火焰加熱矯正 3.2 焊條電弧焊1)教學內(nèi)容：本節(jié)主要討論電焊條的組成與作用、藥皮的組成與作用、焊條的分類及牌號、焊條的選用原則。2)教學重點：合理選擇電焊條、藥皮的組成及作用3)教學要求：掌握電焊條的組成與作用、焊條的分類及牌號、焊

28、條的選用原則。了解藥皮的組成與作用。4)基本知識點：（1）電焊條的組成與作用 電焊條的組成 電焊條由焊芯與藥皮兩部分組成。 各部分的作用焊芯的作用： 焊芯起導電和填充焊縫金屬的作用。 焊芯采用專門冶煉的鋼絲制造，常見牌號H08、H08A、H08E、H08Mn2Si等，直徑1.65mm.。 藥皮的作用：提高電弧的穩(wěn)定性，改善焊接工藝性；將空氣與熔池隔開以保護熔池；對熔池中金屬脫氧并滲合金；造渣緩冷，進行冶金處理；從而提高焊縫力學性能。（2）藥皮的組成與作用藥皮由穩(wěn)弧劑、造渣劑、造氣劑、脫氧劑、合金劑、稀渣劑、粘結(jié)劑等幾部分組成。穩(wěn)弧劑：改善引弧性能，提高電弧燃燒的穩(wěn)定性。造渣劑：造渣、保護焊縫、

29、脫硫脫磷 造氣劑：造成一定量的氣體，隔絕空氣，保護焊接熔滴與熔池。脫氧劑：降低電弧氣氛和熔渣的氧化性，脫除金屬中的氧，錳還起脫硫作用。合金劑：使焊縫金屬獲得必要的合金成分稀渣劑：增加熔渣流動性，降低熔渣粘度粘結(jié)劑：將藥皮牢固的粘結(jié)在焊芯上。（3）焊條的分類按化學成分不同分為七大類（4）電焊條的牌號焊條牌號是焊條行業(yè)統(tǒng)一的焊條代號。焊條牌號一般用一個大寫字母和三位數(shù)字表示，如J422，J507等。拼音字母表示焊許可的大類，如“J”表示結(jié)構(gòu)鋼焊條，“A”：表示不銹鋼焊條，“Z”表示鑄鐵焊條，前兩位數(shù)字表示各大類中的若干小類，如結(jié)構(gòu)鋼焊條前兩面位數(shù)字表示焊縫金屬抗拉強度等級，其等級有42、50、55

30、、60、70、75、85等，分別表示其焊縫抗科強度大于或等于420、500、55、600、700、750和850Mpa，最后一位數(shù)字表示藥皮類型和電流種類。（5）電焊條的選用 焊條的選用原則 低碳鋼和普通低合金鋼構(gòu)件，一般都要求焊縫金屬與母材等強度，因此可根據(jù)鋼材強度等級來選用相應(yīng)的焊條。 同一強度等級的酸性焊條或堿性焊條的選用，主要應(yīng)考慮焊接件的結(jié)構(gòu)形狀（簡單或復雜），鋼板厚度，載荷性質(zhì)（靜載或動載）和鋼材的抗裂性能而定。 低碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼焊接，可按異種鋼接頭中強度較低的鋼材來選用相應(yīng)的焊條。 鑄鋼的含碳量一般都比較高，而且厚度較大，形狀復雜，很容易產(chǎn)生焊接裂紋。選用堿性焊條。 焊接不銹

31、鋼或耐熱鋼等有特殊性能要求的鋼材，應(yīng)選用相應(yīng)的專用焊條，以保證焊縫金屬的主要化學成分與性能和母材相同。 焊條的選用實例 33其他焊接方法1)教學內(nèi)容： 本節(jié)主要介紹埋弧自動焊、氬弧焊、二氧化碳氣體保護焊、氣焊與氣割、釬焊2)教學重點與難點： 埋弧自動焊、氣焊與氣割3)教學要求： 了解埋弧自動焊、氬弧焊、二氧化碳氣體保護焊、氣焊與氣割、釬焊等其他焊接方法的特點4)基本知識點：（1）埋弧自動焊的特點 生產(chǎn)率高。是手弧焊的510倍 焊質(zhì)量高且穩(wěn)定 節(jié)省金屬材料 改善了勞動條件 缺點： 設(shè)備費用貴，工藝準備復雜，對接頭加工與裝配要求嚴。 用于直線焊縫與圓筒形工件的縱、環(huán)焊接。不宜焊薄板。（2）氬弧焊氬

32、弧焊是用氬氣（Ar2）作為保護氣體的氣體保護焊。分為熔化極氬弧焊和鎢極氬弧焊兩種 氬弧焊的特點： 由于用惰性氣體保護，適合于接各類合金鋼，易氧化的有色金屬以及鋯、鉭、鈮等稀有金屬。 氬弧焊電弧穩(wěn)定，飛濺小，焊縫致密，表面沒有焊渣，成形美觀。電弧和熔池是氣體保護，明弧可見，便于操作，易實現(xiàn)自動化。 電弧在氣流壓縮下燃燒，熱量集中，熔池較小，焊接速度較快，焊接熱影響區(qū)小，工件焊后變形小. 氬氣價格高，控制系統(tǒng)較復雜，操作時忌自然吹風，只能在室內(nèi)進行。目前主要用于焊接有色金屬及不銹鋼、耐熱鋼。（3）二氧化碳氣體保護焊 二氧化碳氣體保護焊是利用二氧化碳氣體作為保護氣體的電弧焊。它利用焊絲作電極，以自動

33、或半自動的方式進行焊接。 二氧化碳氣體保護焊的特點 成本低 焊接質(zhì)量較好 生產(chǎn)率高，焊接變形小，操作性能好。 缺點：飛濺大，煙霧多，弧光強烈，焊縫表面不夠美觀，忌吹風，易產(chǎn)生氣孔，設(shè)備較復雜。 目前廣泛用于汽車、造船、機車車輛、農(nóng)機生產(chǎn)等。（4）氣焊 氣焊是利用氣體火焰作為熱源來熔化母材和填充金屬的一種焊接方法。 使用的氣體是氧氣和乙炔。 氣焊常用于厚度3mm以下的低碳鋼薄板和管子的焊接。（5）氧氣切割 氧氣切割是根據(jù)某些金屬（如鐵）在氧氣流中能夠劇烈氧化（即燃燒）的原理，利用割炬來進行切割的 切割過程： 金屬氧氣切割的條件： 金屬材料的燃點必須低于熔點。 燃燒生成的金屬氧化物的熔點，應(yīng)低于金

34、屬本身的熔點。 金屬燃燒時能放出大量的熱，而且金屬本身的導熱性要低。 滿足上述條件的金屬：純鐵、低碳鋼、中碳鋼和普通低合金鋼。（6）釬焊 釬焊是利用熔點比焊件低的釬料作填充金屬，適當加熱后釬料熔化而將處于固態(tài)的焊件聯(lián)結(jié)起來的一種焊接方法。 分為硬釬焊與軟釬焊 釬焊接頭的型式： 釬焊的特點 溫度低，性能變化小，變形也小。接頭光滑平整，工件尺寸精準。 可焊接性能差別很大的異種金屬，對工件厚度差沒有嚴格限制。 設(shè)備簡單，生產(chǎn)投資費用少。 主要用于精密儀表、電器零部件、硬質(zhì)合金刀具。 3.4 常用金屬材料的焊接1)教學內(nèi)容：本節(jié)主要討論金屬材料的可焊性。介紹低碳鋼的焊接、中高碳鋼的焊接、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊

35、接、不銹鋼的焊接、鑄鐵的補焊2)教學重點與難點：金屬材料的可焊性、低碳鋼的焊接、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接3)教學要求：掌握金屬材料的可焊性與碳當量的概念及低碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼的焊接方法，了解中高碳鋼的焊接、不銹鋼的焊接、鑄鐵的補焊的焊接特點。4)基本知識點： （1）常用金屬材料的可焊性 可焊性概念：金屬材料的可焊性是指被焊金屬在采用一定的焊焊接方法、焊接材料、工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度。 可焊性的估算方法： 用碳當量來估算可焊性， C當量=0.4%時，鋼材塑性良好，淬硬傾向不明顯，焊件不會產(chǎn)生裂紋?？珊感院谩?C當量=0.40.6%時，鋼材塑性下降，淬硬傾向明顯?？珊篙^差。 C

36、當量=0.6%時，鋼材塑性較差，淬硬傾向強。可焊性差（2）低碳鋼的焊接 C含量小于0.25%時，其塑性好，沒有淬硬傾向，對焊接過程不敏感焊接性好。焊接性好、應(yīng)用廣泛。 除低溫度環(huán)境以及50mm厚度以上外、一般不需要采取措施。 （3）中、高碳鋼的焊接 含量在0.25%0.6%之間中碳鋼，隨著C含量增加，淬硬、開裂傾向增加。 焊接性較差，主要用于鑄鋼件的鑄件的焊接。高碳鋼僅用于修補焊。 一般選用J506、J507、J606、J607等 選用細焊條，小電流，開坡口進行多層焊 焊前焊件要預(yù)熱到150250或更高。（4）不銹鋼的焊接 奧氏體不銹鋼的可焊性好，鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼的可焊性差。（5）鑄

37、鐵的補焊 用于鑄件的修補 其焊接特點是： 熔合區(qū)易產(chǎn)生白口組織 易產(chǎn)生裂紋 易產(chǎn)生氣孔 C+O2CO（CO2） 焊接方法： 熱焊法 冷焊法 鑄鐵件的補焊之一熱焊法 焊前預(yù)熱到600700 焊補后緩慢冷卻可防止白口組織，焊縫質(zhì)量好，焊后可進行切削加工 用于焊后需要進行切削加工的重要的、形狀復雜的零件的修補。 用氣焊方法較方便。 鑄鐵鐵棒、硼砂（或CJ201）焊劑 也可用焊條電弧焊。選擇鑄鐵焊條 鑄鐵件的補焊之一冷焊法 焊前不預(yù)熱或只預(yù)熱到400 依靠焊條成份變化來調(diào)整焊縫化學成份防止和減少白口組織和避免裂紋。 方便靈活、生產(chǎn)率高、成本低、勞動條件好，焊后不能進行切削加工 用焊條電弧焊。盡量采用小

38、電流、短弧、窄焊道。（6）銅合金的焊接 散熱快，焊件要預(yù)熱，選用大電流或火焰。易造成焊不透。 液態(tài)銅易氧化低熔點共晶沿晶界分布在熱脹冷縮產(chǎn)生的應(yīng)力作用下開裂。 液態(tài)銅易吸氣氣孔 不適于電阻焊 銅合金比純銅更難焊接 般采用氬弧焊、氣焊等。（7）鋁合金的焊接 散熱快，焊件要預(yù)熱，選用大電流或火焰。易造成焊不透。 液態(tài)鋁易氧化夾渣 液態(tài)鋁易吸氣氣孔 不適于電阻焊 焊接時需用墊板墊著。 一般采用氬弧焊、氣焊等。 35 焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性1)教學內(nèi)容：本節(jié)主要討論焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇、焊接接頭設(shè)計、焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性2)教學重點與難點：焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性3)教學要求：掌握焊接件的結(jié)構(gòu)工藝性，了解焊接結(jié)構(gòu)材

39、料的選擇及焊接接頭設(shè)計4)基本知識點：（1）焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇（2）焊接接頭的設(shè)計 接頭過渡形式 坡口形式 常見的焊接接頭與坡口形式 焊縫布置的工藝原則： 焊縫的布置盡可能分散。兩焊縫之間的距離大于三倍鋼板厚度，且不小于100mm。 焊縫的位置盡可能對稱。 焊縫應(yīng)盡量避開最大應(yīng)力和應(yīng)力集中的位置。 焊縫應(yīng)盡量避開機械加工表面。 焊縫位置應(yīng)便于焊接操作。2.1 切削加工工藝理論基礎(chǔ)1)授課對象：本科機械類專業(yè)2)授課時數(shù)：4學時3)教學內(nèi)容：切削加工的基本知識，切削參數(shù)的選擇，車刀的組成及結(jié)構(gòu)形成，車刀標注角度和工作角度的關(guān)系，刀具的材料選擇，切削過程及物理現(xiàn)象，零件的加工質(zhì)量。4)教學重點與難

40、點：（1）切削用量的選擇（2）車刀標注角度與工作角度的關(guān)系（3）零件的加工質(zhì)量5)教學方法：多媒體課件課堂教學。6)教學目的與要求：了解切削加工的基本知識，掌握切削用量的合理選擇，車刀的組成及結(jié)構(gòu)，車刀標準角度與工作角度的關(guān)系，刀具材料的選擇，切削過程及物理現(xiàn)象,零件的加工質(zhì)量。1.1 切削加工概述1)教學內(nèi)容：切削加工的概念、分類及主要特點，不同種類零件表面的成形方法，切削運動與切削用量三要素。2)教學重點與難點：切削用量的合理選擇。3)教學要求：通過學習切削加工的基本知識來理解切削運動與切削用量三要素，從而掌握切削參數(shù)的合理選擇。4)基本知識點：（1）切削加工的概念（2）切削加工的地位和種

41、類 切削加工分為鉗工和機械加工兩部分。 （3）切削加工的特點和發(fā)展方向 切削加工的特點制約了它完成某些復雜零件細微結(jié)構(gòu)的加工，特別是完成一些高硬度和高強度等特殊材料制成的零件的加工，這就給特種 加工帶來了生存和發(fā)展的空間。（4）零件的種類及其表面的形成和成形方法 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀特征，研究其成形的方法，有利于選擇加工設(shè)備 、加工方法和制定工藝路線。（5）切削運動和切削用量三要素 切削速度、進給理、切削深度的選擇對零件加工質(zhì)量的影響。1.2刀 具1)教學內(nèi)容：車刀的組成和結(jié)構(gòu)形成，車刀的標注角度和工作角度，刀具的材料2)教學重點與難點：車刀的標準角度與工作角度的關(guān)系3)教學要求:掌握車刀的標準

42、角度與工作角度的關(guān)系，從刀具的工和條件來理解對刀具材料的要求4)基本知識點：（1）車刀的組成和結(jié)構(gòu)形式 前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刀、副切削刀、刀尖在零件切 削加工中的作用。 （2）車刀的標注角度 車刀的標注角度與工作角度的關(guān)系，前角、背前角、后角、背后角、 主偏角、副偏角、楔角、刃傾角對刀具的強度、散熱、排屑方向、壽 命的影響。（3）刀具的材料 刀具的工作條件，對刀具的性能提出了要求，也就為刀具材料的選擇 提供了依據(jù)。1.3金屬的切削過程1)教學內(nèi)容：金屬切削過程的基本概念及實質(zhì)，切削過程中的物理現(xiàn)象，零件的加工質(zhì)量2)教學重點與難點：切削過程的物理現(xiàn)象及零件的加工質(zhì)量3)教學要求：

43、了解切削過程的實質(zhì)及物理現(xiàn)象，分析怎樣獲得理想的加工質(zhì)量4)基本知識點：（1）切削過程的概念（2）切削過程的實質(zhì)和四個階段塑性材料切削過程的實質(zhì)是一個擠壓過程，重復著彈性變形、塑性變形、擠裂和切離四個階段。脆性材料的切削過程只經(jīng)歷了彈性變形，擠裂和切離三個階段。（3）切削過程中的物理現(xiàn)象切削力、切削熱、積屑瘤，刀具磨損和耐用度，工件材料的切削加工性，切削用量的選擇對切削加工及零件加工質(zhì)量的技術(shù)意義。（4）零件的加工質(zhì)量表面質(zhì)量和加工精度的高低直接影響零件的使用性能。刀具角度、切削用量以及工藝系統(tǒng)等方面又直影響到零件的表面質(zhì)量。2.2 傳統(tǒng)切削加工方法1)授課對象：本科機械類專業(yè)2)授課時數(shù)：2

44、學時3)教學內(nèi)容：傳統(tǒng)切削加工方法，設(shè)備類型，加工范圍、加工的精度范圍及加工的工藝特點4)教學重點與難點：傳動切削加工方法的加工范圍及工藝特點。5)教學方法：多媒體課件課堂教學。6)教學目的與要求： 了解傳統(tǒng)切削加工方法及設(shè)備、掌握其加工范圍、加工精度范圍及工藝特點。 2.1 車削加工1. 教學內(nèi)容：車削加工的概念、車床類型、車削加工范圍，車削加工精度范圍及、車削加工精度范圍及工藝特點2. 教學重點與難點：車削加工范圍及工藝特點3. 教學要求：了解車削加工方法及設(shè)備，掌握其加工范圍、加工精度范圍及工藝特點4. 基本知識點：（1）車床類型（2）車削加工范圍（3）車削加工精度范圍（4）車削加工的工

45、藝特點2.2 鉆削加工1)教學內(nèi)容：鉆削加工的概念及種類，鉆床類型、鉆削加工范圍，鉆削加工精度范圍及工藝特點。2)教學重點與難點： 鉆削加工種類，加工范圍及鉆削加工的工藝特點。3.教學要求：了解鉆削加工的種類，掌握其加工精度范圍及工藝特點。4.基本知識點：（1）鉆孔鉆孔的基本概念，鉆床類型簡介，工藝特點介紹。（2）擴孔擴孔的基本概念，擴孔的精度范圍（3）鉸孔鉸孔的的基本概念，鉸孔的精度范圍2.3鏜削加工1. 教學內(nèi)容：鏜削加工的概念，鏜床的類型，鏜削加工的范圍，鏜削加工的精度范圍及鏜削加工的工藝特點2)教學重點與難點：鏜削加工的范圍及工藝特點3)教學要求：了解鏜削加工的方法及設(shè)備，掌握鏜削加工

46、的范圍、加工精度范圍及工藝特點。4. 基本知識點： （1）鏜削加工的概念（2）鏜床的類型（3）鏜削加工的范圍（4）鏜削加工的精度范圍（5）鏜削加工的工藝特點2.4 刨削和插削加工1. 教學內(nèi)容：刨削和插削加工的概念、設(shè)備類型、加工范圍及加工精度范圍2. 教學重點及難點：刨削和插削加工概念及加工范圍3. 教學要求：了解刨削和插削加工的方法及設(shè)備，掌握刨削和插削加工范圍4. 基本知識點：（1）刨削加工概念（2）刨床類型（3）刨削加工范圍及加工精度范圍（4）插削加工概念（5）插削加工范圍及加工精度范圍2.5 拉削加工1. 教學內(nèi)容：拉削加工的概念，拉削加工的范圍，拉削加工的精度范圍及拉削加工的特點2

47、. 教學重點與難點：拉削加工的概念及拉削加工的特點3. 教學要求：了解拉削加工的基本概念，掌握拉削加工的范圍、加工精度范圍及其加工特點4. 基本知識點：（1）拉削加工的概念（2）拉削加工的范圍（3）拉削加工的精度范圍（4）拉削加工的特點2.6銑削加工1. 教學內(nèi)容：銑削加工的概念，銑床類型加工的方法及特點，銑削加工精度范圍2. 教學重點與難點：銑削加工的概念、范圍及特點3. 教學要求：了解銑削加工方法，掌握銑削加工的范圍及特點4.基本知識點：（1）銑削加工的概念（2）銑床類型（3）銑刀類型（4）銑削加工的特點（5）銑削加工范圍（6）銑削加工精度范圍2.7 磨削加工1. 教學內(nèi)容：磨削加工的概念及過程，磨削工具及磨床類型，磨削加工工藝特點，磨削加工的范圍及加工精度范圍，精密加工及超精加工。2. 教學重點與難點：磨削加工的概念，磨削加工的工藝特點及加工范圍。3. 教學要求：了解