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1、学生：机械09级本科课时：48学时（包括2学时考试）时间：20102011学年 第三学期 14周，周一5-8节，周三5-8节，周五1-4节教师：张红哲 机械学院办公地点：工程训练中心 教学研究室电话：84708693-801284708693-8012第1页/共32页课程简介关于课程名称关于课程名称：原名金属工艺学 根据教育部95大纲高校工科本科基础课程工程材料及机械制造基础课程教学基本要求改用现名机械加工基础 金属工艺学系列课程1、工程材料课程2、热加工工艺基础课程3、机械加工工艺基础课程第2页/共32页课程简介教材教材：金属工艺学 上、下册，邓文英主编，高等教育出版社参考书参考书：机械制造
2、工艺基础傅水根主编，清华大学版，2004 工程训练实习教材 机械精度设计与检测技术陈隆德，赵福令，机械工业版，2000第3页/共32页课程简介课程性质：课程性质：机械类专业制造技术基础课课程任务：课程任务：学习工艺知识，培养工程素质。课程目的：课程目的：为学生提供大工程、大机械概念下的制造技术知识教育，培养学生把理论与实践结合起来学习的理念，提高工程实践的意识，并能用所学的基本原理和方法分析实际生产技术问题，培养和挖掘大学生创新能力。第4页/共32页课程简介课程要求课程要求：1.了解机械制造的发展趋势2.熟悉材料成型和切削加工的基本原理3.掌握材料成型和切削加工技术的基本知识、概念和常用加工方
3、法学习方法提示：学习方法提示：理论联系实际，特别是紧密联系工程训练经历，逐步提高分析问题的能力。第5页/共32页课程简介讲授计划讲授计划：材料成型部分（热加工22学时）第一篇 金属材料的基本知识 4学时 第二篇 铸造 6学时 第三篇 金属塑性加工 6学时 第四篇 焊接 6学时 第6页/共32页讲授计划讲授计划：切削加工部分（22学时）第一章 金属切削基础 4 第二章 金属加工机床基本知识 2 第三章 常用切削加工方法的工艺特点及应用 4 第四章 特种加工与精密加工技术 2 第五章 典型表面加工方案的选择 4 第六章 机械零件的结构工艺性 4 第七章 机械加工工艺过程 2 考 试 2 第7页/共
4、32页课程简介作业要求：作业要求：每次请用单页纸做。按时交作业。累计3次未按时交作业者，取消本课成绩。课程成绩：课程成绩：平时作业+考试成绩 30+70第8页/共32页采掘采掘采掘采掘铸件铸件铸件铸件机电机电机电机电产品产品产品产品机械机械机械机械零件零件零件零件机械机械机械机械制造制造制造制造原材原材原材原材料料料料生铁生铁生铁生铁钢锭钢锭钢锭钢锭型材型材型材型材铸造铸造铸造铸造锻件锻件锻件锻件冲压冲压冲压冲压件件件件焊接焊接焊接焊接件件件件型材型材型材型材坯料坯料坯料坯料锻造锻造锻造锻造冲压冲压冲压冲压焊接焊接焊接焊接下料下料下料下料冶炼冶炼冶炼冶炼轧制轧制轧制轧制切削切削切削切削加工加工
5、加工加工特种特种特种特种加工加工加工加工热处理热处理热处理热处理装配装配装配装配调试调试调试调试电子焊装电子焊装电子焊装电子焊装电子元器件电子元器件电子元器件电子元器件机械制造的一般工艺流程第9页/共32页第一篇第一篇 金属材料的基本知识金属材料的基本知识 工程材料 非金属材料金属材料纯金属合金（铁碳合金等）机械制造第10页/共32页第一章第一章 金属材料的主要性能金属材料的主要性能第一节 金属材料的力学性能金属材料的力学性能：指金属材料在力的作用下所表现出来的性能。力学性能强度、塑性、硬度 静载荷冲击韧度 动载荷疲劳强度 交变载荷第11页/共32页一、强度与塑性第12页/共32页1.弹性变形
6、（OS）Oe段：直线阶段，完全弹性变形。（去除外力后能完全恢复到原来的形状）eS段：极微量塑性变形低碳钢的拉伸曲线 2.2.屈服点（S）拉伸试样产生屈服时的应力3 3均匀塑性变形阶段（SbSb）4 4缩颈（bkbk）：局部集中塑性变形外力消除后仍存在的永久变形。第13页/共32页1.1.强度（强度（strengthstrength）指金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。指金属材料在力的作用下，抵抗塑性变形和断裂的能力。（1 1）屈服点：拉伸试样产生屈服时的应力）屈服点：拉伸试样产生屈服时的应力试样产生屈服时的应力，MPa;Fs试样屈服时所承受的最大载荷，N；A0试样原始截面积，mm
7、。第14页/共32页中、高碳钢和其他脆性金属材料无明显屈服现象，国家标准以产生0.2%塑性变形的应力来表示屈服强度，即：0.2=F0.2/A0第15页/共32页（2）抗拉强度：指金属材料在拉断前所能承受的 最大应力。Fb 试样在拉断前所承受的最大载荷，N；A0试样原始截面积，mm2。试样在拉断前所承受的最大应力，MPa;第16页/共32页2.2.塑性(plasticity)(plasticity)指金属材料在力的作用下，产生不可逆永久变形的能力。（1 1）伸长率：试样拉断后，其标距的伸长与原始标距的百分比。L0 试样原始标距的长度（mm）L1 试样拉断后的标距长度（mm）伸长率与试样尺寸有关，
8、为便于比较一般取：伸长率与试样尺寸有关，为便于比较一般取：L0=5d0L0=10d0同种材料同种材料比比大大第17页/共32页（2 2）断面收缩率：试样拉断后，缩颈处截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比。式中：A0试样的原始截面积（mm2）A1试样断面处的最小截面积（mm2）和和愈大，则塑性愈好。良好的塑性是愈大，则塑性愈好。良好的塑性是金属材料进行塑性加工的必要条件。良好金属材料进行塑性加工的必要条件。良好的塑性能避免突然断裂，增加零件的安全的塑性能避免突然断裂，增加零件的安全性。性。第18页/共32页二、硬度（hardness）金属材料表面抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕、划痕的能力
9、称为硬度。硬度是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。它直接影响到材料的耐磨性及切削加工性。硬度测定方法有压入法、划痕法、回弹高度法等。金属材料的硬度可用专门仪器来测试，常用的有布氏硬度机、洛氏硬度机等。第19页/共32页1、布氏硬度式中：p试验力，N；D D压头的直径,mm,mm HBS表示用淬火钢球作为压头测出的硬度值。常用钢球直径10mm，载荷30000N。主要用于450HBS以下的灰铸铁、软钢和非铁合金等。布氏硬度试验原理图 第20页/共32页HBW表示用硬质合金球作为压头测出的硬度值。应用：测试650HBW以下的淬火钢材。现在现在HBW和和HBS并行使用并行使用缺点：压痕较大，不适合成
10、品检验。缺点：压痕较大，不适合成品检验。第21页/共32页2、洛氏硬度（HR）测试原理：将压头按图施加100N的初始压力，使压头与试样始终保持紧密接触。然后，向压头施加主载荷，保持数秒后卸除主载荷，以残余压痕深度计算其硬度值。第22页/共32页特点：简便、迅速、压痕小，适于成品检验 硬度值重复性较差，需在不同部位测量数次。2、洛氏硬度（HR）第23页/共32页3、维氏硬度（HV）维氏硬度试验方法是英国史密斯（R.L.Smith）和塞德兰德（C.E.Sandland）于1925年提出的。英国的维克斯阿姆斯特朗（Vickers-Armstrong）公司试制了第一台以此方法进行试验的硬度计。和布氏、
11、洛氏硬度试验相比，维氏硬度试验测量范围较宽，从较软材料到超硬材料，几乎涵盖各种材料。HV-适用于显微镜分析。维氏硬度(HV)以120kg以内的载荷和顶角为136的金刚石方形锥压入器压入材料表面，用材料压痕凹坑的表面积除以载荷值，即为维氏硬度值(HV)。相对精确，一般用于仲裁。第24页/共32页布氏硬度与洛氏硬度的比较 布氏硬度的特点：布氏硬度因压痕面积较大，HB值的代表性较全面，实验数据的重复性好。由于淬火钢球本身的变形问题，不能试验太硬的材料，一般在HB450以下。由于压痕较大，不适合成品检验。通常用于测定铸铁、有色金属、低合金结构钢等材料的硬度。洛氏硬度的特点：洛氏硬度由于压痕较小，硬度代
12、洛氏硬度由于压痕较小，硬度代表性差些，如果材料中有偏析或表性差些，如果材料中有偏析或组织不均的情况，则所测组织不均的情况，则所测硬度值硬度值的重复性也差。的重复性也差。洛氏硬度洛氏硬度HRHRHRHR可以可以用于硬度很高的用于硬度很高的材料。材料。压痕很小，几乎不损伤工件表面，压痕很小，几乎不损伤工件表面，故在故在钢件热处理质量检查中应用钢件热处理质量检查中应用最多。最多。第25页/共32页三、韧性定义：金属材料断裂前吸收的变形能量的能力。其常用指标为冲击韧度。测定：采用摆锤冲击弯曲试验机冲击值对组织缺陷很敏感，因此冲击试验是生产上用来检验冶炼、热加工、热处理等工艺质量的有效方法。第26页/共
13、32页冲击韧度的计算公式：式中：ak_冲击韧度（冲击值）J/cm2 Ak_冲断试样所消耗的冲击功,J S_试件缺口处的横截面积cm2第27页/共32页四、疲劳强度定义：当金属材料在无数次重复或交变载荷作用下而不致引起断裂的最大应力，叫做疲劳强度。产生原因：材料内部缺陷、表面划痕、应 力集中。提高零件疲劳强度：改善结果形状、减少应力集中、进行表面强化、避免材料内部气孔、夹渣等缺陷。第28页/共32页第二节第二节 金属材料的物理、化学及工艺性能金属材料的物理、化学及工艺性能一、物理性能 密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性二、化学性能 耐酸性、耐碱性、抗氧化性三、工艺性能 进行冷热加工的性能
14、 按工艺方法分铸造性、可锻性、焊接性和切削加工性第29页/共32页1.铸造性能 金属在铸造成形过程中获得外形准确、内部健全铸件的能力称为铸造性能。铸造性能包括流动性、吸气性、收缩性和偏析等。在金属材料中灰铸铁和青铜的铸造性能较好。2.锻造性能 金属材料利用锻压加工方法成形的难易程度称为锻造性能。锻造性能的好坏主要同金属的塑性和变形抗力有关。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。第30页/共32页3.焊接性能 焊接性能是指材料在限定的施工条件下焊接成按规定设计要求的构件，并满足预定服役要求的能力。4.切削加工性能 切削加工性能是指金属在切削加工时的难易程度。第31页/共32页感谢您的观看！第32页/共32页