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1、材料成形技术基础材料成形技术基础第一章第一章 绪绪 论论材料成形基础 是材料类专业必修的一门技术基础课 它是研究金属、非金属零件及其毛坯成形过程、原理及特点的一门技术基础课。包括铸造、锻压、粉末成形、焊接、塑料、橡胶、陶瓷以及有关模具设计、加工、制造方面的专业知识。前前 言言车辆是如何制造出来的？前前 言言汽汽车车内内脏脏前前 言言汽汽车车外外壳壳前前 言言前前 言言第一章第一章 绪论绪论1.1 材料的种类及选用原则1.1.1 材料的种类第一章第一章 绪论绪论1.1.2 材料的选用原则1.1.2 .1材料的性能和应用特点（1）高分子材料（2）陶瓷材料（3）金属材料（4）新型高强度复合材料第一章
2、第一章 绪论绪论1.1.2 .2材料的选用原则（1）根据材料的使用性能选择（2）根据材料的工艺性能选择（3）根据材料的经济性选择第一章第一章 绪论绪论1.2 材料的成型方法1.2.1 材料成型方法分类第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论第一章第一章 绪论绪论1.2.2 材料成型的作用和特点1.2.2 .1材料成型的作用（1）使材料形状发生改变（2）达到合格的尺寸精度（3）达到合格的表面精度、形位精度等（4）达到零件的使用性能的要求第一章第一章 绪论绪论1.2.2 .2 材料成型的特点（1）材料一般在热态下通过模具或模型成型，生产周期短，质量稳定，能一次成型外形和内
3、腔复杂的制件。（2）材料利用率高。（3）生产效率高。（4）产品性能好。（5）成型加工零件的尺寸精度较切削加工低，表面粗糙度值大。第一章第一章 绪论绪论1.2.3 材料成型方法的选择1.2.3 .1 机械零件的分类（1）按照结构形状和用途不同分类： a 饼块盘套类零件 b 轴杆类零件 c 箱体支架类零件 d 薄板类零件（2）按照材料种类分类（3）按照材料成型方法分类第一章第一章 绪论绪论1.2.3 .2 成型方法的选用原则（1）根据材料的种类选择成型方法；（2）根据材料的力学性能选择成型方法；（3）根据零件的结构形状选择成型方法；（4）根据零件的生产批量选择毛坯的成型方法；（5）尽量根据本企业的
4、生产和设备条件，选择合适的成型方法；（6）不同的成型工艺方案，需要不同的装备、模具、生产条件等，应对各种方法进行技术经济分析，选择性价比高的成型方法。第一章第一章 绪论绪论1.2.3 .2 成型方法的比较第一章第一章 绪论绪论1.3 材料成形技术过程形态学模型这种模型最早是由丹麦工业大学教授 Leo Alting提出的。其实质是： 从系统的观点出发，看待材料成形技术过程。 把材料成形技术过程看成是由材料过程系统、能量过程系统和信息过程系统等几个功能部分组成。然后再把系统拆成几个功能部分，分别找出能够实现每一功能的所有方法。最后再将这些方法进行优化组合，最终形成最优的成型工艺。第一章第一章 绪论
5、绪论即：在保证产品质量的前提下，成形过程要达到： 用材最少，能耗最低，成本最低。具体内容简单介绍如下： 机械制造技术可分成两个部分： 以“设计”为中心的产品技术 “做什么” 以“工艺”为核心的过程技术 “怎么做”第一章第一章 绪论绪论 这里的“过程技术”涵盖了产品物化前的设计和构思及制造具体产品的全过程。 因而“过程技术”不仅仅是“制造工艺”，还包括制造中所需的装配技术、工具技术、仪表测量技术、生产组织管理技术以及整个生产过程的构思、规划和设计。第一章第一章 绪论绪论 本课程主要介绍“过程技术”中的成形过程技术。希望能以过程形态学的研究方法，用简单清晰的图形反映各种材料成形过程的共同结构，研究
6、各成形过程的内在联系、方法和基本原理，对各种成形过程的可能性与局限性作出评价。第一章第一章 绪论绪论一般过程模型 如图1.1图1.1 材料成形过程的一般过程模型i输入；o输出材料过程系统 能量过程系统 信息过程系统 第一章第一章 绪论绪论图1.2 材料过程系统的三种主要类型M材料的质量；i输入；o输出；1, 2材料组成部分的编号（c）质量增加过程（dM 0）（收敛过程 ）（a）质量不变过程（dM = 0） （贯通过程 ）（b）质量减少过程（dM 0） （发散过程 ）材料过程可以分为下面三种重要类型 铸、锻切削焊接、装配第一章第一章 绪论绪论 为了实现材料过程，必须通过传递媒体向加工工件提供能量
7、。能量过程系统 工（模）具系统：主要描述能量是如何加于加工 材料的传递媒体。设备系统： 主要描述设备提供的能量特点和种类。如图1-3所示第一章第一章 绪论绪论图1.3 机械加工过程中的能量提供方式（a）由模具相对运动提供能量 （b）由压力差提供能量 （c）由质量力提供能量 第一章第一章 绪论绪论信息过程可以分为形状信息过程和性能信息过程 形状信息过程 形状变化 过程借助于能量变化过程把相应于形状变化信息施加于工件材料的过程 也就是说，材料的初始形状，通过具有一定形状信息的工（模）具与加工材料的相对运动，产生材料最终形状信息。如图1-4第一章第一章 绪论绪论图1.4 固体材料质量不变过程的信息传
8、递实例（a）整体成形；（b）一维成形；（c）二维成形；（d）自由成形第一章第一章 绪论绪论 同样，性能信息过程 ，即加工过程的性能变化（如硬度、强度等 ），包括材料的初始性能信息和经过各种成形过程后材料产生的性能变化之和。 比如：加工过程中，由于塑性变化，产生加工硬化, HB 总之，在产品加工过程中，材料过程、能量过程和信息过程三种基本过程系统在控制信息（作用力、功率、摩擦与润滑以及切削用量、成形参数等 ）的制约下相互作用，制造出所要求的产品。 如图1-5第一章第一章 绪论绪论图1.5 材料成形加工的过程模型第一章第一章 绪论绪论1.4 现代制造过程的分类1.4.1 质量不变过程质量不变 ，只
9、改变形状和性能热处理过程铸、锻过程图1.6 质量不变过程（a）锻造；（b）滚轧（c）粉末压制；（d）铸造第一章第一章 绪论绪论1.4.2 质量减少过程材料形状的改变是通过去除一部分材料完成的。 质量减少过程材料的4种基本去除方法： （1）切削过程； （2）磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等； （3）超声波加工、电火花加工和电解加工； （4）落料、冲孔、剪切等金属成形过程。第一章第一章 绪论绪论1.4.3 质量增加过程 质量增加过程的特征是加工材料在过程结束时的质量比过程开始时的最终质量有所增加。 化学热处理：渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、 电 镀、刷镀等。装配与连接：焊
10、接，粘接等。第一章第一章 绪论绪论1.5 本课程的任务及学习方法1.5.1 本课程的任务 使学生比较全面系统的获得金属和非金属零件及其毛坯成形过程、原理及特点等方面的专业知识，具体包括机械制造中铸造、锻压、粉末成形、复合材料、焊接、塑料、橡胶、陶瓷以及有关模具设计、加工、制造等内容。第一章第一章 绪论绪论1.5.2 本课程的要求（1）掌握各种材料成形方法的基本原理、工艺特点和应用场合，了解各种常用的成形设备的结构和用途，具有进行材料成形工艺分析和合理选择毛坯（或零件）成形方法的初步能力。（2）具有综合运用工艺知识，分析零件结构工艺性的初步能力。（3）了解与材料成形技术有关的新材料、新工艺及其发
11、展趋势。 第一章第一章 绪论绪论1.5.3 本课程的学习方法（1）在学习中要注意抓好课程的主线。对于每一类材料成形工艺而言，其内容基本上都是围绕着“工艺原理一成形方法及应用成形工艺设计工件的结构工艺性”这样一条主线而展开的。按照主线对知识点进行归纳整理，将有利于在学习中保持清晰的思路，有利于对本课程内容的总体把握。（2）注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接把握材料使用特性与成形技术、材料成分/组织、性能的关系，将本课程与机械工程材料、机械制造技术基础、金工实习等课程的融合、交叉和衔接，系统的掌握材料及其成形方法的选择。第一章第一章 绪论绪论成分/组织性能使用特性成形技术（3）在学习过程中应注意密切联系生产实际本课程是一门实践性很强的课程，除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等给以充分重视并积极参与。