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1、材料与工工艺二OOOO年八月月第一章绪绪论第一节引引子第二章金金属材料料与工艺艺第一节金金属材料料工艺（一）切切削工艺艺1锯削削2车削削3刨削削4磨削削5铣削削6钻削削7其它它切削工工艺（二）焊焊接工艺艺1电焊焊2氩弧弧焊3气焊焊4点焊焊（三）板板金工艺艺1折板板工艺2卷板板工艺3拉伸伸工艺（四）其其它工艺艺第三节金金属材料料的常规规规格1板材材2型材材3管材材4有色色金属第三章非非金属材材料与工工艺第一节木木材与工工艺（一）木木材的构构造（二）木木材的工工艺1锯2刨3铲、凿凿、砍4钻5粘合合6弯木木第二节陶陶瓷与工工艺（一）轮轮转法（二）注注型法（三）圈圈土法（四）土土片法第三节塑塑料与工工
2、艺（一）塑塑料的种种类（二）塑塑料的工工艺1注射射成型2挤出出成型3压延延成型4压制制成型5差压压成型6对模模成型第四章材材料的结结构第一节机机械固件件连接1螺丝丝固定连连接2螺栓栓固定连连接3铆钉钉固定连连接4榫铆铆固定连连接第二节材材料特性性配合连连接1钩扣扣式连接接2按扣扣连接3铰链链连接第三节粘粘合连接接第五章材材料表面面处理第一节机机加工表表面处理理第二节模模具加工工表面处处理第三节化化学加工工表面处处理第四节喷喷涂加工工表面处处理材料与工工艺平国安 王 泓绪论一、材料料与工艺艺发展简简史产品是由由多种材材料、多多种结构构，通过过多种工工艺手段段加工而而成的，人人类的生生产过程程就是
3、将将原材料料转变成成产品的的过程。生生产的目目的不同同，选择择的原材材料、加加工方法法和转变变过程也也不同。通通常将改改变生产产对象的的形状、尺尺寸、相相对位置置和性质质等，使使其成为为成品或或半成品品的过程程，称为为工艺过过程，或或简称为为工艺。图0-11司母毋毋大方鼎鼎（青铜铜器） 图00-2越王剑剑人类在同同自然界界的斗争争中，不不断改进进用以制制造工具具的材料料。最早早被使用用的材料料是天然然的石头头和木材材，随着着技术的的发展，逐逐步发现现和使用用金属。人人类最早早使用的的金属材材料是青青铜。我我国使用用金属材材料的历历史悠久久，在河河南安阳阳殷墟留留存的司司母毋大大方鼎（青青铜器）
4、铸铸成于约约公元前前14000年至至公元前前10000年的的商朝（图图0-11）。公公元前五五世纪，我我国的制制剑技术术已经很很高明。119655年在湖湖北省江江陵县出出土的春春秋越王王勾践的的宝剑，仍仍然银光光闪闪、寒寒气逼人人，这说说明当时时的钢铁铁冶练、锻锻造和热热处理技技术已达达很高水水平（图图0-22）。同同时，我我国也有有着世界界上最早早的使用用金属的的文字记记载。在在成书于于春秋末末期（距距今两千千多年）的的考工工记中中，就有有关于青青铜合金金成分配配比规律律的阐述述。明代代宋应星星编著的的天工工开物一一书中，记记载了冶冶铁、炼炼钢、铸铸钟、锻锻铁（熟熟铁）、焊焊接（锡锡焊和银银
5、焊）、淬淬火等技技术，这这是世界界上最早早的关于于金属工工艺的著著作之一一。但由由于采矿矿和冶炼炼技术的的限制，在在相当长长的历史史时期内内，很多多器械仍仍采用木木材或铁铁木混合合结构。直直到18856年年英国人人H.贝贝塞麦发发明转炉炉炼钢法法，18856年年至18864年年英国人人K.WW.西门门子和法法国人PP.E.马丁发发明平炉炉炼钢以以后，钢钢铁才成成为主要要的工程程材料。到到20世世纪300年代，铝铝、镁等等轻金属属逐步得得到应用用。二战战以后，科科技进步步促进了了新材料料的发展展，各种种合金材材料不断断出现并并形成系系列。与此同时时，人们们对非金金属材料料的开发发和使用用也得到到
6、了很大大的发展展。特别别是石油油化工工工业的发发展，促促进了合合成材料料的兴起起，工程程塑料、合合成橡胶胶和胶粘粘剂等合合成材料料不仅品品种日益益增多，用用途也越越来越广广泛，使使用的比比重逐步步提高。此此外，玻玻璃和特特种陶瓷瓷等硅酸酸盐材料料的应用用也逐步步扩大。必须看到到，人们们对各种种材料的的使用和和相应的的工艺是是密不可可分的，这这些工艺艺包括对对各种金金属和非非金属材材料的成成形技术术（如铸铸造、锻锻造、焊焊接、冲冲压、注注塑以及及热处理理技术）、切切削加工工技术（包包括车削削、铣削削、磨削削、钻削削、成型型切削等等）、特特种加工工技术（包包括电火火花加工工、电解解加工、超超声波加
7、加工、激激光加工工、电子子束加工工等）和和装配技技术（包包括测量量技术、调调整技术术、检验验技术等等）。随随着科学学技术的的不断进进步，人人们能采采用的工工艺手段段越来越越丰富，制制造的产产品也越越来越精精致。二、本课课程的地地位及与与工业（产产品）设设计的关关系1、本课课程是工工业设计计专业的的重要的的技术（专专业）基基础课。作为产品品设计人人员在设设计产品品的时候候，必须须了解材材料和工工艺的知知识以及及掌握相相关的技技术。一一定的产产品总是是和一定定的材料料和工艺艺相关的的，否则则你的设设计只能能是纸上上谈兵。为为了让你你的设计计为更多多的人接接受，你你还必须须具有制制作模型型（小样样）
8、的能能力，日日语中把把此称为为“手办办”。通通过模型型，你不不仅可以以发现、协协调纸面面设计中中的问题题，从而而使设计计更完善善，还可可以用生生动的直直观形象象让更多多的人（包包括许多多并不懂懂得专业业技术的的人）理理解并接接受你的的设计。2、本课课程也是是区别于于艺术类类院校其其他专业业的重要要标志工业设计计专业要要学习美美术专业业的许多多基础课课，如色色彩、素素描、构构成等，也也要掌握握表现技技法、电电脑作图图等许多多视觉传传达的基基本技能能，但并并不等同同于视觉觉传达。工工业设计计的侧重重点在产产品，围围绕产品品的设计计我们不不仅要解解决视觉觉传达的的问题，还还必须解解决诸如如材料、制制
9、作工艺艺、功能能和宜人人（人机机工程）等等具体技技术问题题，这就就要求我我们必须须掌握比比单纯视视觉传达达要多得得多的材材料和工工艺知识识，非如如此则不不能解决决上述问问题。3、本课课程也符符合现代代意义上上的工业业设计的的要求现代意义义上的工工业设计计，也不不仅仅是是画出效效果图就就算完事事了。就就产品设设计而言言，小到到一个小小工具、一一个小家家电，大大到一辆辆汽车、一一架飞机机，都是是工业设设计的结结果，很很难设想想一个不不懂材料料和工艺艺的设计计师能很很好地完完成一件件产品的的设计。现代意义义上的工工业设计计，要求求设计师师使自己己在成为为专才的的同时，应应努力成成为一个个“全才才”。
10、只只有这样样，才是是一位符符合时代代潮流发发展需要要的设计计师，也也才能在在瞬息万万变的设设计大潮潮中把握握每一点点设计灵灵感，设设计出合合乎潮流流的产品品。三、本课课程的主主要内容容在科技飞飞速发展展的今天天，新材材料、新新工艺层层出不穷穷、千变变万化，令令人目不不暇接。为为了便于于大家在在较短的的时间内内了解和和掌握相相关的知知识，我我们把课课程内容容分成四四个阶段段来讲。1、金属属材料与与工艺2、非金金属材料料与工艺艺3、材料料的连接接方式4、材料料的表面面处理第一章金属材材料与工工艺第一节金属材材料一、金属属材料概概述金属材料料是由矿矿石、矿矿砂等，经经过冶炼炼的过程程而生产产出来的的
11、。现以以钢铁材材料的生生产为例例，简要要介绍一一下其冶冶炼过程程。1、炼铁铁：自然然界的铁铁是以各各种化合合物的形形式存在在，把铁铁从它的的化合物物中还原原出来的的过程就就是炼铁铁。炼铁铁的主要要设备是是高炉（参参见图11-1-1），原原料采用用铁矿石石（砂）、焦焦炭（燃燃料）和和熔剂，其其主要产产品是生生铁。2、炼钢钢：生铁铁中含有有大量的的碳和杂杂质，不不能满足足加工和和使用的的要求，炼炼钢就是是通过再再次冶炼炼，将这这些杂质质去除并并降低碳碳的含量量，使之之成为可可使用的的钢材。炼钢的设备由转炉、平炉和电炉等。转炉冶炼必须采用液态生铁为原料，不能采用废钢铁作原料，平炉炼钢则可采用废钢铁为
12、原料，一般钢铁材料可采用转炉或平炉进行冶炼。电炉采用电弧热为热源，冶炼温度高，易于精确控制成分，是合金钢和优质钢的主要冶炼设备。图1-1-1高炉二、金属属的力学学性能1、材料料的力学学性能：人们在在采用某某种材料料制造某某一零件件时，首首先要考考虑的是是该零件件会否因因材料不不能承受受各种力力的作用用而损坏坏，这就就涉及到到这种材材料的性性能。由由于这些些性能都都在材料料受力后后才表现现出来，所所以将这这种性能能叫做材材料的力力学性能能。2、金属属的力学学性能及及期判据据：由于于金属被被使用的的广泛性性和形式式的多样样性，人人们对金金属材料料的力学学性能进进行了深深入的研研究，发发现金属属在不
13、同同的受力力场合会会表现出出不同的的性能，如如强度、塑塑性、硬硬度等等等。这些些性能从从本质上上来说，涉涉及到材材料在力力作用下下的弹性性和非弹弹性反应应以及由由此引起起的变化化。为了更好好地把握握这些性性能，我我们用一一些指标标衡量它它，这些些指标称称为金属属力学性性能的判判据。金金属力学学性能的的判据是是金属构构件选材材和设计计的主要要依据。这这些判据据也用来来判别非非金属材材料的力力学性能能，因此此具有普普遍的意意义。由由于这些些判据涉涉及到较较多的理理化知识识，所以以本教材材只就主主要性能能及其意意义作一一简单的的介绍。3、主要要性能及及其意义义：1）强度度：强度度是指材材料抵抗抗永久
14、变变形和断断裂的能能力。一一般说来来，强度度高的材材料比强强度低的的材料能能承受更更大的外外力；弹弹性材料料比脆性性材料有有更高的的强度；相同材材料受压压时比受受拉时能能表现出出更高的的强度，这这些结论论已被实实验和工工程实践践所证实实。人们们在选择择某一材材料时，首首先考虑虑的是强强度问题题。2）塑性性：塑性性是指材材料断裂裂前发生生不可逆逆永久变变形的能能力。一一般说来来，塑性性好的材材料，其其变形能能力也大大；弹性性材料都都具有一一定的塑塑性，脆脆性材料料的塑性性极小；常用的的金属材材料在加加热到一一定的温温度后，其其塑性会会提高。塑塑性好的的金属材材料才能能实现成成形加工工（指压压延、
15、拉拉伸等加加工）。3）硬度度：硬度度是指材材料抵抗抗局部变变形，特特别是塑塑性变形形、压痕痕或划痕痕的能力力。硬度度是用专专门的硬硬度计在在材料的的表面来来测定的的。一般般说来，硬硬度高的的材料，其其表面更更耐磨。4）冲击击韧性：韧性是是指金属属断裂前前吸收变变形能量量的能力力，而冲冲击韧性性是指在在冲击力力作用下下断裂时时吸收变变形能量量的能力力。前述述的强度度、塑性性和硬度度，都是是在静态态试验力力作用下下的力学学性能，而而多数金金属零件件并不是是在静力力作用下下工作的的，所以以，金属属的冲击击韧性在在零件的的安全方方面有极极大的意意义。金金属的冲冲击韧性性与温度度有关系系，一般般说来，随随温度的的降低，金金属的冲冲击韧性性也会降降低。三、金属属材料的的分类1、通常常人们将将金属材材料分成成黑色金金属和有有色金属属两大类类。1）黑色色
