機(jī)械制造基礎(chǔ)緒論課件

主講：XX機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械設(shè)備的制造過程礦石機(jī)器原材料冶金工業(yè)鑄造鍛壓焊接熱處理毛坯零件切削加工特種加工零件裝配調(diào)試焊接熱處理熱加工工藝?yán)浼庸すに嚵慵F(xiàn)代制造技術(shù)、信息技術(shù)緒論1.1機(jī)械制造行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)當(dāng)中的地位和作用1.2本課程的主要內(nèi)容1.3學(xué)習(xí)的目的及要求1機(jī)械制造工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位和作用地位

物質(zhì)生產(chǎn)始終是人類社會生存發(fā)展的基礎(chǔ)，沒有制造業(yè)的發(fā)展就沒有人類現(xiàn)代物質(zhì)文明。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國財(cái)富的68%來自于制造業(yè)，2000年中國財(cái)政的50%來自于制造業(yè)。 機(jī)械制造工業(yè)的任務(wù)：為國民經(jīng)濟(jì)各部門，科研單位和國防部門以及自身的技術(shù)改進(jìn)提供現(xiàn)代化裝備。我國機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀

新中國成立之前，我國的機(jī)械制造工業(yè)基本處于停滯狀態(tài)，新中國成立50多年來，已經(jīng)建立了一個(gè)完整的機(jī)械工業(yè)體系，全國電力、鋼鐵、石油、交通、礦山等基礎(chǔ)工業(yè)所擁有的機(jī)械產(chǎn)品總量中的80%是我國自己制造的，我國已經(jīng)成為名副其實(shí)的機(jī)械工業(yè)生產(chǎn)大國。 如果沒有強(qiáng)大而完整的現(xiàn)代化機(jī)械制造工業(yè)，就無法成為國富民強(qiáng)的現(xiàn)代化強(qiáng)國，機(jī)械制造工業(yè)的規(guī)模和發(fā)展水平是反映國民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。我國與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距首先是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上差距，中國的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)明顯落后于工業(yè)發(fā)達(dá)的大國。雖然中國機(jī)械產(chǎn)品的出口額已大大超過輕紡產(chǎn)品，但出口的機(jī)械電子產(chǎn)品大多是單價(jià)低、附加值低的產(chǎn)品，美國出口一架波音民航客機(jī)，就相當(dāng)于中國二十至三十萬臺彩色電視的出口額。

生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模上的差距。中國電子信息產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已排位世界第五位，移動(dòng)電話數(shù)量已居世界第一位，但電子信息產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵元器件大規(guī)模集成電路每年進(jìn)口量是內(nèi)地需求的六成以上。

新技術(shù)新產(chǎn)品研發(fā)能力上的差距。中國目前只能說在勞動(dòng)密集型的輕紡產(chǎn)品和加工組裝型的家電及電子通信組裝產(chǎn)品具有比較優(yōu)勢，在技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)還不具備成為世界工廠的水平。

總之，我國的機(jī)械制造工業(yè)獲得了巨大的發(fā)展，但與世界先進(jìn)水平相比，還有很大的差距，整個(gè)水平與國外先進(jìn)水平相比，至少落后十五年左右，今后機(jī)械制造工業(yè)的主要任務(wù)是以新興微電子，光電子技術(shù)，重大成套技術(shù)裝備和基礎(chǔ)機(jī)械的關(guān)鍵制造技術(shù)為重點(diǎn)，不斷地依靠技術(shù)進(jìn)步，研究開發(fā)優(yōu)質(zhì)高效的工藝與裝備，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量和制造技術(shù)水平。二課程內(nèi)容安排第一部分：工程材料及其成型工藝基礎(chǔ)

金屬材料，鑄造、壓力加工、焊接工藝第二部分：切削加工工藝基礎(chǔ)切削過程、常見工藝方法、結(jié)構(gòu)工藝性第三部分：先進(jìn)制造工藝常識生產(chǎn)自動(dòng)化、特種工藝和現(xiàn)代制造企業(yè)（1）機(jī)械制造的相關(guān)概念。（2）成分—組織—性能之間的關(guān)系；鋼的熱處理原理和工藝；常用金屬材料、非金屬材料的性質(zhì)、特點(diǎn)、用途和選用原則。（3）掌握多種加工工藝原理及應(yīng)用（4）了解與本課程有關(guān)的新技術(shù)、新工藝。三學(xué)習(xí)目的及要求第一章工程材料哥倫比亞號航天飛機(jī)材料是指人類用以制造各種有用器件的物質(zhì)；是現(xiàn)代文明的三大支柱之一；是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和機(jī)械工業(yè)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。1.1概述材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎(chǔ)。手錘銼刀“神舟”四號飛船成功返回國產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)石器鐵器

象形尊(西周)石器時(shí)代青銅器時(shí)代鐵器時(shí)代材料是人類進(jìn)化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學(xué)家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時(shí)代。材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進(jìn)步的標(biāo)志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖龍芯聯(lián)想計(jì)算機(jī)沒有半導(dǎo)體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計(jì)算機(jī)技術(shù)。

沒有高溫高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工業(yè)。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片波音客機(jī)在航天飛機(jī)表面裝陶瓷防護(hù)瓦片沒有低消耗的光導(dǎo)纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。

二十世紀(jì)七十年代，人們把材料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。

前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認(rèn)識到在導(dǎo)彈火箭技術(shù)上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大學(xué)中陸續(xù)建立了材料科學(xué)研究中心，并把約2/3大學(xué)的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學(xué)系或材料科學(xué)與工程系。其涉及的材料由金屬擴(kuò)展到了陶瓷和高分子聚合物材料?？梢?，高技術(shù)需要先進(jìn)材料的支持。

前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運(yùn)載火箭中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應(yīng)用作出過重大貢獻(xiàn)。早在公元前6000~5000年的新石器時(shí)代，中華民族的先人就能用黏土燒制成陶器，到東漢時(shí)期又出現(xiàn)了瓷器，并流傳海外。4000年前的夏朝我們的祖先已經(jīng)能夠煉銅，到殷、商時(shí)期，我國的青銅冶煉和鑄造技術(shù)已達(dá)到很高水平。

司母戊鼎河南安陽晚商遺址出土青銅鑄造高133厘米重875kg飾紋優(yōu)美黃石銅礦遺址春秋晚期礦井深達(dá)50m煉銅爐渣多達(dá)40萬噸實(shí)屬罕見鞍鋼攀鋼夜景新中國成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由49年的15.8萬噸上升到現(xiàn)在的6億噸。

中國第一顆人造衛(wèi)星長征火箭大家族中國第一顆原子彈爆炸中國第一顆氫彈爆炸原子彈、氫彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船的上天等都說明了我國在材料的開發(fā)、研究及應(yīng)用等方面有了飛躍的發(fā)展。

中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟二號”飛船運(yùn)往發(fā)射工位“神舟”一號飛船

“神舟”一號發(fā)射成功“神舟”二號發(fā)射成功中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟”三號發(fā)射成功“神舟”四號發(fā)射成功“神舟”三號飛船

“神舟”四號飛船

中國的航天事業(yè)-“神舟”五號載人飛船楊利偉升空返回全人類共同的家園飛天返回艙1863年，光學(xué)顯微鏡首次應(yīng)用于金屬研究，誕生了金相學(xué)，使人們能夠?qū)⒉牧系暮暧^性能與微觀組織聯(lián)系起來?；诣T鐵的顯微組織光學(xué)顯微鏡Pb-Sn共晶組織人類對材料的認(rèn)識是逐步深入的。1912年發(fā)現(xiàn)了X-射線對晶體的作用并在隨后被用于晶體衍射分析，使人們對固體材料微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識從最初的假想到科學(xué)的現(xiàn)實(shí)。

Si表面的重構(gòu)圖象X-射線衍射儀1932年發(fā)明了電子顯微鏡，把人們帶到了微觀世界的更深層次（10-7m）

透射電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡

光鏡下電鏡下材料發(fā)展的歷程示意圖1.1.2工程材料的分類工程材料是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件并主要要求力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)材料。按組成與結(jié)合鍵分：

1、金屬材料2、高分子材料3、陶瓷材料4、復(fù)合材料金屬材料6000年前-金屬冶煉4000年-古埃及-煉銅技術(shù)2000年-青銅冶煉15世紀(jì)~18世紀(jì)-高爐煉鋼到電弧爐煉鋼-奠定了近代鋼鐵工業(yè)的基礎(chǔ)。1866年-電解鋁生產(chǎn)工藝-鋁成為用量僅次于鋼鐵的金屬。1910年-純鈦鋼鐵金屬非鐵金屬—輕金屬,重金屬,貴金屬,稀有金屬鑄鐵—白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、特殊性能鑄鐵。鋼按鋼的碳含量—低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼按鋼的質(zhì)量—普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼。按鋼的碳含量—結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼以金屬鍵結(jié)合為主良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性和金屬光澤用量最大、應(yīng)用最廣泛黑色金屬有色金屬—鐵、錳、鉻以外所有的金屬。

—鐵、錳、鉻及其合金。金屬材料的性能物理性能：密度、熔點(diǎn)、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、磁性等化學(xué)性能：抵抗各種介質(zhì)的侵蝕能力，如抗腐蝕性能。力學(xué)性能：強(qiáng)度、硬度、塑性、彈性模量、沖擊韌度、疲勞強(qiáng)度。工藝性能：包括熱處理工藝性能、鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能等。常用的金屬材料碳鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼45碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-AF碳素工具鋼T8/T8A一般工程鑄造碳鋼ZG200-400合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼45Cr高合金刃具鋼W18Cr4V鑄鐵蠕墨鑄鐵RuT340灰口鑄鐵HT200可鍛鑄鐵KTZ450-06球墨鑄鐵QT450-10特殊性能鑄鐵耐磨鑄鐵耐熱鑄鐵耐蝕鑄鐵鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，2011年世界產(chǎn)量已達(dá)15億噸，在機(jī)械產(chǎn)品中的用量已占整個(gè)用材的60%以上。

帶材異形材板材管材金屬材料制品陶瓷材料以共價(jià)鍵和離子鍵為主熔點(diǎn)高、硬度高、耐腐蝕、脆性大分為傳統(tǒng)陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷三類傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、長石等)為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。

特種陶瓷又稱精細(xì)陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。

陶瓷制品陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī) 先進(jìn)陶瓷：以精制的高純?nèi)斯ず铣傻臒o機(jī)化合物為原料，采用精密控制的制備工藝燒結(jié)而成的陶瓷。特性：絕緣性、半導(dǎo)性、導(dǎo)電性、超導(dǎo)性、壓電性、磁性耐熱性、絕緣、高硬度、耐磨性、抗氧化、高溫強(qiáng)度等優(yōu)異力學(xué)性能。生物適應(yīng)性、催化劑等生物、化學(xué)功能。獨(dú)特的光學(xué)功能及光、電聲、熱、磁、彈性之間的相互轉(zhuǎn)換、耦合的功能。陶瓷材料分類：結(jié)構(gòu)陶瓷：高溫下作為結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷。功能陶瓷：具有機(jī)、電、聲、熱、磁、彈性之間的耦合材料。生物陶瓷：具有與生物機(jī)體有較好的相容性和生物活性、耐侵蝕性、耐磨損性等獨(dú)特性能。高分子材料

以分子鍵和共價(jià)鍵為主塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，密度小包括塑料、橡膠及合成纖維等

分子鍵共價(jià)鍵高分子材料在機(jī)械、電氣、紡織、汽車、飛機(jī)、輪船等制造工業(yè)和化學(xué)、交通運(yùn)輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應(yīng)用。

烯丙酰氯-苯乙烯塑料：以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑組成的。塑料按使用性能可分為通用塑料、工程塑料和耐熱塑料。復(fù)合材料包括：金屬基復(fù)合材料陶瓷基復(fù)合材料高分子復(fù)合材料是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。玻璃纖維增強(qiáng)高分子復(fù)合材料現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室溫度最高的材料就是通過粉末冶金法制備的氧化物粒子彌散強(qiáng)化的鎳基合金復(fù)合材料。很多高級游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復(fù)合材料制成的，它們具有重量輕，彈性好，強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工程材料按使用性能劃分：結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料鈦合金鋁合金鎳及鎳合金鎂及鎂合金難熔金屬功能材料電功能材料傳感器用敏感材料磁功能材料新能源材料光學(xué)功能材料熱功能材料力學(xué)、聲學(xué)功能材料1.1.3工程材料的應(yīng)用和發(fā)展汽車制造國防工業(yè)殲10：我國生產(chǎn)的最先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)雙座型標(biāo)準(zhǔn)型傳說的艦載型已經(jīng)裝備空軍隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，對材料的要求越來越苛刻，結(jié)構(gòu)材料向高比強(qiáng)、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。

國產(chǎn)東風(fēng)4D-0088內(nèi)燃機(jī)車美國F-117隱身飛機(jī)新材料在不斷地涌現(xiàn)納米材料的常識碳納米管制作的納米齒輪模型納米材料學(xué)1nm=10-9m1nm:1M--相當(dāng)于乒乓球與地球之比當(dāng)材料的顆?？s小到幾到幾十納米時(shí)，材料的性質(zhì)將發(fā)生意想不到的變化碳納米管強(qiáng)度比鋼高100倍，重量是鋼的1/6，且導(dǎo)電性怪異化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的材料會發(fā)生爆炸納米陶瓷可彎曲180o在電場作用下發(fā)出各種顏色的光納米材料的研究及應(yīng)用領(lǐng)域電子信息技術(shù)高密度信息儲存CPU：AMD的K8；Inter的P4和PM（90納米制程）航空、航天及機(jī)械建筑領(lǐng)域航天器、衛(wèi)星、飛船、汽車、船舶、橋梁等北京大劇院的外墻醫(yī)學(xué)領(lǐng)域微細(xì)診療器能源高存儲容量的電池納米材料的不安全性對環(huán)境納米材料的回收與處理對環(huán)境的影響存在未知風(fēng)險(xiǎn)對人體與疾病有關(guān)的納米顆粒污染早已存在，如矽肺納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)中存在未知風(fēng)險(xiǎn)納米技術(shù)在藥物中存在未知風(fēng)險(xiǎn)納米技術(shù)在日常生活用品中的潛在風(fēng)險(xiǎn)掃描電子顯微鏡下的纖維表面碳納米管纖維納米機(jī)器人在清理血管中的有害堆積物美軍新作戰(zhàn)服系統(tǒng)(納米材料)1.1.4如何認(rèn)識材料—工藝—組織—性能的關(guān)系1、化學(xué)成分(成分)：組成材料各元素在材料中的濃度。2、組織：用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬內(nèi)部的情景。習(xí)慣上把用肉眼或幾十倍放大鏡觀察到的組織稱低倍組織或宏觀組織。放大100～