演示文稿 1工程材料與機(jī)械制造過程

工程材料與成形工藝王紀(jì)安焊接方法與設(shè)備第1章工程材料與機(jī)械制造過程第1章工程材料與機(jī)械制造過程項(xiàng)目1：911世貿(mào)大樓倒塌圖像。

思考：什么原因?qū)е碌牡顾繂l(fā)思考：啟發(fā)思考：項(xiàng)目2：找一個就在您身邊或您在生活中熟悉的某種制品或零件（比如?；眨鶕?jù)常識您認(rèn)為它是什么材料制作的，為什么用這種材料？是用什么方法做出來的，為什么采用這種成形方法？啟發(fā)思考：單級齒輪減速器的工作任務(wù)分析：減速器作用：減速傳動和增大扭矩。構(gòu)成包括外殼和軸、齒輪等各類零件。啟發(fā)思考：它們在工作過程中的用途不同，受力狀況和使用要求也不同，那么，它們分別有什么不同的性能要求？選擇什么材料？采用什么熱處理方法？采用什么樣的成形工藝？工藝如何制定和審核？這就是我們面臨的具體工作內(nèi)容。了解了有關(guān)工程材料和成形工藝的知識，具備了相關(guān)的實(shí)際工作技能后，這些問題就可以解決了啟發(fā)思考：工程材料與成形工藝基礎(chǔ)包含各種工程材料及其毛坯零件成形工藝兩大部分內(nèi)容。工程材料(Engineeringmaterial)是構(gòu)成機(jī)械設(shè)備的基礎(chǔ)，也是各種機(jī)械加工的對象，它包括金屬材料(Metallicmaterial)、非金屬材料(Non—metallicmaterial)和復(fù)合材料(Compositematerial)等。材料成形工藝(Molding)包括各種材料的鑄造(Casting)、鍛壓(Forging)、焊接(Welding)、聚合(Polymerization)、燒結(jié)(Sintering)等加工技術(shù)。材料應(yīng)用和成形工藝技術(shù)是機(jī)械制造過程的重要組成部分，機(jī)械制造生產(chǎn)過程就是將各種原材料經(jīng)過成形、改性、連接等工藝轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)器的過程課程結(jié)構(gòu)：本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

為避免“只見樹木，不見森林”，本章希望讀者從宏觀上對材料與成形工藝，及其與機(jī)械制造過程的關(guān)系有個全面而簡單的了解。了解工程材料與成形工藝的概念與分類；了解工程材料與成形工藝技術(shù)的發(fā)展過程；了解現(xiàn)代機(jī)械制造的基本過程；了解工程材料與成形工藝技術(shù)在機(jī)械制造過程中的地位和作用。9本章主要內(nèi)容13.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程23.2工程材料的分類與發(fā)展趨勢33.3機(jī)械制造過程與成形工藝發(fā)展趨勢43.4課程的總體目標(biāo)和任務(wù)本節(jié)主要內(nèi)容一、材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程二、中華民族在材料生產(chǎn)和成形方面取得的輝煌成就

1.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程材料是人類文明生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。綜觀人類利用材料的歷史，可以清楚地看到每一類重要新材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，都會引起生產(chǎn)技術(shù)的革命，并大大加速社會文明發(fā)展的進(jìn)程。人類社會所謂石器時代、青銅器時代和鐵器時代就是按生產(chǎn)活動中起主要作用的材料劃分的。材料與你和你的工作密不可分。石器時代：人類的祖先是以石器為主要工具的。青銅時代：他們在不斷改進(jìn)石器和尋找石料的過程中發(fā)現(xiàn)了天然銅塊和銅礦石，并在用火燒制陶器的生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)了冶銅術(shù)，后來又發(fā)現(xiàn)把錫礦石加到紅銅里一起熔煉，制成的物品更加堅(jiān)韌耐磨，這就是青銅。公元前3000年人類進(jìn)入青銅器時代。鐵器時代：公元前1200年左右，開始使用的是鑄鐵，后來制鋼工業(yè)迅速發(fā)展，成為18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容和物質(zhì)基礎(chǔ)。所以也有人將18-19世紀(jì)稱為“鋼鐵時代”?，F(xiàn)代社會：進(jìn)入20世紀(jì)后半葉，作為發(fā)明之母的新材料研制更加日新月異，出現(xiàn)了所謂“高分子時代”、“半導(dǎo)體時代”、“先進(jìn)陶瓷時代”和“復(fù)合材料時代”等提法，材料發(fā)展進(jìn)入到了豐富多彩的新時期。

1.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程中華民族在材料生產(chǎn)及其成形加工工藝技術(shù)方面取得了輝煌的成就

1.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程河南安陽商代“司母戊”青銅大方鼎，重達(dá)875Kg。青銅冶煉和鑄造成形技藝達(dá)到了極高的水平。湖北江陵越王勾踐寶劍，2400年前戰(zhàn)國時代。含銅量約為80%-83%、含錫量約為16%-17%，另外還有少量的鉛和鐵，花紋是用金屬錫制成的?！叭庠噭t斷牛馬，金試則截盤”。中華民族在材料生產(chǎn)及其成形加工工藝技術(shù)方面取得了輝煌的成就

1.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程春秋戰(zhàn)國時期：《周禮考工記》

"金有六齊，六分其金而錫居其一，謂之鐘鼎之齊；五分其金而錫居其一，謂之斧斤之齊；四分其金而錫居其一，謂之戈戟之齊；三分其金而錫居一，謂之大刃之齊；五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊；金錫半，謂之鑒燧之齊。"

1.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程

1.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程材料的發(fā)展：簡介高溫合金材料的發(fā)展

16本章主要內(nèi)容13.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程23.2工程材料的分類與發(fā)展趨勢33.3機(jī)械制造過程與成形工藝發(fā)展趨勢43.4課程的總體目標(biāo)和任務(wù)本節(jié)主要內(nèi)容一、材料的分類二、材料的發(fā)展趨勢1.2工程材料的分類及發(fā)展趨勢工程材料：用于制造結(jié)構(gòu)、機(jī)器、工具和功能器件的各類材料的統(tǒng)稱。按其組成特點(diǎn)可分為：金屬材料、有機(jī)高分子材料、無機(jī)非金屬材料及復(fù)合材料四大類。按材料的使用性能可分為：結(jié)構(gòu)材料與功能材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料是作為承力結(jié)構(gòu)使用的材料，其使用性能主要是力學(xué)性能；功能材料的使用性能主要是光、電、磁、熱、聲等特殊功能性能。按應(yīng)用領(lǐng)域材料可分為：信息材料、能源材料、建筑材料、機(jī)械工程材料、生物材料、航空航天材料等多種類別。金屬材料推陳出新，許多新興金屬材料應(yīng)運(yùn)而生。例如，傳統(tǒng)的鋼鐵材料正在不斷提高質(zhì)量、降低成本、擴(kuò)大品種規(guī)格，在冶煉、澆鑄、加工和熱處理等工藝上不斷革新。在非鐵金屬及合金方面出現(xiàn)了高純高韌鋁合金，先進(jìn)的鎳基高溫合金等。此外，還涌現(xiàn)了其他許多新型高性能金屬材料，如快速冷凝金屬非晶和微晶材料、納米金屬材料、超導(dǎo)材料和單晶合金等。新型金屬功能材料，如形狀記憶合金、超細(xì)金屬隱身材料及活性生物醫(yī)用材料等也正在向著高功能化和多功能化發(fā)展。1.2工程材料的分類及發(fā)展趨勢金屬材料金屬材料鋼鐵材料非鐵金屬材料鑄鐵鋼一般性能鑄鐵特殊性能鑄鐵灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵蠕墨鑄鐵耐磨鑄鐵耐熱鑄鐵耐蝕鑄鐵非合金鋼低合金鋼合金鋼普通質(zhì)量碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素工具鋼易切削碳素結(jié)構(gòu)鋼低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼低合金耐候鋼各類低合金專業(yè)用鋼合金結(jié)構(gòu)鋼（滲碳、氮化、調(diào)質(zhì)、非調(diào)質(zhì)鋼）合金彈簧鋼滾動軸承鋼超高強(qiáng)度鋼合金工具鋼（量具刃具、冷作模具、熱做模具、塑料模具、耐沖擊工具鋼）高速工具鋼特殊性能鋼（不銹、耐熱、耐酸、耐磨鋼）銅及銅合金（變形銅合金、鑄造銅合金）鋁及鋁合金（變形鋁合金、鑄造鋁合金）鈦及鈦合金鋅及鋅合金軸承合金其它金屬及合金金屬材料陶瓷材料包括硅酸鹽材料（普通陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料等）和先進(jìn)陶瓷材料，包括氮化硅、氧化鋁等新結(jié)構(gòu)陶瓷材料，其強(qiáng)度和斷裂韌度大大優(yōu)于普通的硅酸鹽陶瓷材料，用作高溫結(jié)構(gòu)件、耐磨耐腐蝕部件、切削刀具等，替代金屬材料有明顯優(yōu)點(diǎn)。功能陶瓷是一類利用材料的電、磁、聲、光、熱、彈性等效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)某種功能的陶瓷，是現(xiàn)代信息、自動化等工業(yè)的基礎(chǔ)材料。從傳統(tǒng)的硅酸鹽陶瓷到先進(jìn)陶瓷是陶瓷材料發(fā)展史上的重大飛躍。非金屬材料1.2工程材料的分類及發(fā)展趨勢有機(jī)高分子材料包括塑料、橡膠、合成纖維、膠粘劑、液晶、木材、油脂和涂料等。人們將那些力學(xué)性能好，可以代替金屬材料使用的塑料稱作工程塑料。由于石油化學(xué)工業(yè)大規(guī)模合成技術(shù)的迅速發(fā)展，高分子合成材料包括合成纖維、合成橡膠和塑料成為國家建設(shè)和人民生活中必不可少的重要材料。近十年來，隨著高壓聚合工藝的進(jìn)步，高分子量材料的合成，高性能的合成纖維和工程塑料進(jìn)入實(shí)用階段。另一方面人們還可以通過各種手段，使高分子化合物作為物理功能高分子材料、化學(xué)功能高分子材料或生物功能高分子材料，例如：導(dǎo)電高分子、光功能高分子、液晶高分子、信息高分子材料、人工骨材料等。1.2工程材料的分類及發(fā)展趨勢非金屬材料金屬、陶瓷和有機(jī)高分子材料各有其固有的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，而復(fù)合材料是由幾類不同材料通過復(fù)合工藝組合而成的新型材料，它既能保留原組成材料的主要特色，又能通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能，還可以通過材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)越性能。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由能承受載荷的增強(qiáng)體與能連結(jié)增強(qiáng)體為整體材料的基體構(gòu)成，由不同的增強(qiáng)體和不同的基體即可構(gòu)成名目繁多的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，如高聚物（樹脂）基復(fù)合材料（如玻璃鋼）、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)材料復(fù)合化成為結(jié)構(gòu)材料發(fā)展的一個重要趨勢。1.2工程材料的分類及發(fā)展趨勢復(fù)合材料23本章主要內(nèi)容13.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程23.2工程材料的分類與發(fā)展趨勢33.3機(jī)械制造過程與成形工藝發(fā)展趨勢43.4課程的總體目標(biāo)和任務(wù)本節(jié)主要內(nèi)容一、機(jī)械制造過程二、材料材料成形技術(shù)的發(fā)展趨勢1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢機(jī)械制造工藝是指將各種原材料、半成品加工成為產(chǎn)品的方法和過程。一類是直接改變工件的形狀、尺寸、性能，以及決定零件相互位置關(guān)系的加工過程，如毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理、表面保護(hù)、裝配等，以材料成形工藝技術(shù)為主，它們直接創(chuàng)造附加價值；另一類是搬運(yùn)、貯存、檢驗(yàn)、包裝等輔助生產(chǎn)過程，它們間接創(chuàng)造附加價值。機(jī)械制造工藝流程1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)的原材料主要是以鋼鐵為主的金屬結(jié)構(gòu)材料，包括由冶金工廠直接供應(yīng)的棒、板、管、線材、型材，供進(jìn)行切割、焊接、沖壓、鍛造或下料后直接進(jìn)行機(jī)械加工；生鐵、廢鋼、鋁錠、電解銅板等材料，進(jìn)行二次熔化和加工（鑄造、鑄錠－鍛造）。隨著機(jī)械工程材料結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，各種特種合金、金屬粉末、工程塑料、復(fù)合材料和工程陶瓷材料的應(yīng)用比例也不斷擴(kuò)大。1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢金屬毛坯和零件的成形一般有鑄造、鍛造、沖壓、焊接和軋材下料等五種常用方法（軋材下料又常用作鍛壓和焊接的準(zhǔn)備工序）；其他材料（合金粉末、工程陶瓷、工程塑料等）另有各自的特殊成形方法。1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢零件的機(jī)械加工指采用切削、磨削和特種加工等方法，逐步改變毛坯的形狀、尺寸及表面質(zhì)量，使其成為合格零件的過程。根據(jù)加工余量的大小及所能達(dá)到的精度，一般分粗加工和精加工兩種。1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢金屬材料的熱處理可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。前者一般在毛坯成形后粗加工前進(jìn)行；后者一般在粗加工后精加工前進(jìn)行。部分熱處理工藝（表面熱處理和化學(xué)熱處理）往往也作為表面保護(hù)的具體措施。1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢材料電鍍、轉(zhuǎn)化膜、氣相沉積、熱噴涂、涂裝等表面處理工藝，一般在零件精加工后裝配前進(jìn)行，用以改變零件表面的力學(xué)性能及物理化學(xué)性能，使其具有符合要求的強(qiáng)韌性、耐磨性、耐蝕性及其他特種性能。1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢在加工工藝過程中，有大量主體工序（如造型、熔化澆注、切削等），也有大量的輔助工序（如毛坯打磨、焊補(bǔ)等）。在工藝裝備中要有相應(yīng)的輔助工裝（如砂箱、夾具等）和工藝材料（如造型原砂、焊條、切削液等）配合。輔助工序、輔助工裝和工藝材料對產(chǎn)品質(zhì)量也具有重大影響。在機(jī)械制造生產(chǎn)過程中，各種物料（原材料、工件、成品、工具、輔助材料、廢品廢料等）的搬運(yùn)和貯存，材料產(chǎn)品和工藝過程的檢測和質(zhì)量監(jiān)控，生產(chǎn)過程中各種信息的傳遞和控制都是貫穿于整個機(jī)械制造工藝過程的，是保證生產(chǎn)工藝過程的正確實(shí)施、提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和提高經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。1.3機(jī)械制造過程及材料成形技術(shù)發(fā)展趨勢材料成形工藝的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)展1：常規(guī)工藝的不斷改進(jìn)、提高，具有很大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。通過改進(jìn)工藝設(shè)備、采用新型工藝材料、完善檢測控制系統(tǒng)、改善工藝條件、優(yōu)化工藝參數(shù)等途徑，實(shí)現(xiàn)高效化、精密化、強(qiáng)韌化、輕量化，以形成優(yōu)質(zhì)、高效、低耗，少無污染的先進(jìn)適用工藝。如以氣體保護(hù)自動焊或埋弧自動焊取代手工焊條焊接；以涂層刀具、超硬刀具、機(jī)夾刀具代替普通刀具；以數(shù)控加工代替普通機(jī)床加工等。進(jìn)展2：新能源、新材料、微電子、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的不斷引入，為新型加工方法的出現(xiàn)提供了技術(shù)儲備；因此，機(jī)械制造新型成形加工方法不斷出現(xiàn)和發(fā)展。新型材料的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的鑄、鍛、焊、熱、切削加工工藝的技術(shù)構(gòu)成逐漸發(fā)生變化。新型材料的應(yīng)用也導(dǎo)致某些嶄新加工技術(shù)的產(chǎn)生，如加工超塑性材料的超塑成形、加工陶瓷材料的熱等靜壓、沉積TiN、人造金剛石等超硬薄膜用的氣相沉積。激光、電子束、離子束、等離子體、超聲波、高壓水射流等新能源或能源載體的引入，形成了多種嶄新的特種加工及高密度能切割、焊接、熔煉、鍛壓、熱處理、表面保護(hù)等加工工藝。激光、等離子、高壓水射流切割技術(shù)與數(shù)控技術(shù)相結(jié)合使加工精度、切口質(zhì)量和生產(chǎn)效率大幅度提高。材料成形工藝的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)展3：隨著機(jī)械加工精度不斷提高，出現(xiàn)了精密加工和超精密加工，其主要方式有超精密切削，超精密磨削與磨料加工。制造超大規(guī)模集成電路、光電器件等的基本加工工藝是微細(xì)加工，它不僅加工精度極高，而且加工尺寸十分微小。微細(xì)加工的發(fā)展還導(dǎo)致一門嶄新的學(xué)科－微機(jī)械的產(chǎn)生。應(yīng)用微機(jī)械技術(shù)可制造出顯微量級尺寸的機(jī)械器件，如微型傳感器、靜電驅(qū)動的微型馬達(dá)、微型齒輪、微型軸承、微型機(jī)械手、微型機(jī)器人等。材料成形工藝的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)展4：將兩種以上加工方法復(fù)合應(yīng)用（工藝及設(shè)備復(fù)合）形成一些復(fù)合加工技術(shù)。如超聲振動切削、液態(tài)模鍛（鑄造＋熱擠壓）、連續(xù)鑄擠（連續(xù)鑄造＋擠壓）、超塑成形／擴(kuò)散連接等加工方法。材料成形工藝的技術(shù)進(jìn)展進(jìn)展5：計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）在鑄造、鍛壓、焊接等傳統(tǒng)工藝中開始得到廣泛應(yīng)用。材料成形及處理各生產(chǎn)環(huán)節(jié)采用高效專用設(shè)備和先進(jìn)工藝，普遍實(shí)現(xiàn)了工藝專業(yè)化和機(jī)械生產(chǎn)自動化。微電子、計(jì)算機(jī)、自動化技術(shù)與工藝及設(shè)備相結(jié)合，形成了從單機(jī)到系統(tǒng)，從剛性到柔性，從簡單到復(fù)雜等不同檔次的多種自動控制加工技術(shù)，使傳統(tǒng)工藝面貌發(fā)生顯著、本質(zhì)的變化。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）借助計(jì)算機(jī)技術(shù)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造工藝（CAD/CAM）和管理信息集成于交互式網(wǎng)絡(luò)中，形成一個有機(jī)整體，實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造過程高度自動化，極大地提高了勞動生產(chǎn)率和社會經(jīng)濟(jì)效益。材料成形工藝的技術(shù)進(jìn)展37本章主要內(nèi)容13.1材料及其成形工藝的簡要發(fā)展過程23.2工程材料的分類與發(fā)展趨勢33.3機(jī)械制造過程與成形工藝發(fā)展趨勢43.4課程的總體目標(biāo)和任務(wù)本節(jié)主要內(nèi)容一、課程的總體目標(biāo)二、課程的任務(wù)1.4課程總體