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1、材料成形技术基础材料成形技术基础主讲教师主讲教师: 何乃军何乃军TEL：13452150070Email：v车辆是如何制造出来的？ 课程简介课程简介v材料成形技术材料成形技术基础基础v传统定义：传统定义： 指铸造、锻造、焊接等金属材料指铸造、锻造、焊接等金属材料成形的技术。成形的技术。v现代定义：现代定义： 所有利用物理、化学、冶金原理所有利用物理、化学、冶金原理使材料成形的方法。使材料成形的方法。课程简介课程简介v本课程主要叙述了机械制造过程中金属本课程主要叙述了机械制造过程中金属材料的液态成形（铸造）、固态成形材料的液态成形（铸造）、固态成形（锻压、焊接、粉末冶金等）、塑料、（锻压、焊接、
2、粉末冶金等）、塑料、橡胶、陶瓷成形的一些基础知识。橡胶、陶瓷成形的一些基础知识。第一章第一章 绪绪 论论 第一节 概概 述述一、材料成形的发展历史v新石器时代：陶器的烧制新石器时代：陶器的烧制v青铜时代：青铜时代： 青铜器的冶铸青铜器的冶铸v铁器时代：钢铁的铸造、锻造、焊接铁器时代：钢铁的铸造、锻造、焊接v近、现代：塑料制品、现代陶瓷制品的成近、现代：塑料制品、现代陶瓷制品的成 形、复合材料制品成形。形、复合材料制品成形。青铜器时代（青铜器时代（Bronze Age）：）：巨型司母戊鼎（河南安阳晚商遗址）巨型司母戊鼎（河南安阳晚商遗址）湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑湖
3、南长沙砂子塘战国凹形铁锄湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织铁器时代（铁器时代（Iron Age）陶瓷制品陶瓷制品塑料制品塑料制品橡胶制品橡胶制品二、材料成形在国民经济中的地位二、材料成形在国民经济中的地位v统计资料显示，在我国，近年来制造业统计资料显示，在我国，近年来制造业占国民生产总值占国民生产总值GDP的比例已超过的比例已超过35%。制造业已成为我国国民经济的支柱产业。制造业已成为我国国民经济的支柱产业。v作为制造业的一项基础的和主要的生产作为制造业的一项基础的和主要的生产技术，材料成形在国民经济中占有十分技术，材料成形在国民
4、经济中占有十分重要的地位，并且在一定程度上代表着重要的地位，并且在一定程度上代表着一个国家的工业和科技发展水平。一个国家的工业和科技发展水平。v据统计：据统计：占全世界总产量将近一半的钢材是通过焊接制成构占全世界总产量将近一半的钢材是通过焊接制成构件或产品后投入使用的；件或产品后投入使用的；在机床和通用机械中铸件质量占在机床和通用机械中铸件质量占7080%；农业机械中铸件质量占农业机械中铸件质量占4070%；汽车中铸件质量占约汽车中铸件质量占约20%，锻压件质量约占，锻压件质量约占70%；飞机上的锻压件质量约占飞机上的锻压件质量约占85%。发电设备中的主要零件如主轴、叶轮、转子等均为发电设备中
5、的主要零件如主轴、叶轮、转子等均为锻件制成；锻件制成；家用电器和通信产品中家用电器和通信产品中6080%的零部件是冲压件和的零部件是冲压件和塑料成形件。塑料成形件。v发动机中的缸体、缸盖、活塞等一般都是铸发动机中的缸体、缸盖、活塞等一般都是铸造而成；造而成；v连杆、传动轴、车轮轴等是锻造而成；连杆、传动轴、车轮轴等是锻造而成；v车身、车门、车架、油箱等是经冲压和焊接车身、车门、车架、油箱等是经冲压和焊接制成；制成；v车内饰件、仪表盘、车灯罩、保险杠等是塑车内饰件、仪表盘、车灯罩、保险杠等是塑料成形制件，轮胎等是橡胶成形制品。料成形制件，轮胎等是橡胶成形制品。轿车的构成来看：轿车的构成来看：神州
6、飞船的发射神州飞船的发射航母试航歼20的试飞v因此，可以毫不夸张地说，没有先进的因此，可以毫不夸张地说，没有先进的材料成形工艺，就没有现代制造业。材料成形工艺，就没有现代制造业。v进入进入21世纪以后，随着我国改革开放的世纪以后，随着我国改革开放的步伐和世界经济一体化进程的加快，我步伐和世界经济一体化进程的加快，我国已越来越成为全球制造业的中心之一。国已越来越成为全球制造业的中心之一。v通过技术引进和技术创新，使我国的材通过技术引进和技术创新，使我国的材料成形技术水平达到了新的高度。料成形技术水平达到了新的高度。三、本课程的性质三、本课程的性质v材料成形技术基础课程是按教育部面向材料成形技术基
7、础课程是按教育部面向21世世纪工科本科机械类专业人才培养模式改革要纪工科本科机械类专业人才培养模式改革要求而设置的机械基础系列课程之一。求而设置的机械基础系列课程之一。v该课程是机械工程类专业和近机械工程类专该课程是机械工程类专业和近机械工程类专业学生必修（选修）的一门技术基础课。业学生必修（选修）的一门技术基础课。四、本课程的任务和要求v本课程的本课程的任务任务是：使学生比较全面系统的获是：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
8、合材料、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、焊接、塑料、橡胶、陶瓷以及有关模具设计、加工、制造等内容。加工、制造等内容。v学生在学完本课程之后，应达到以下学生在学完本课程之后，应达到以下基本要求基本要求：（1）掌握各种热加工方法的基本原理、工艺特点和）掌握各种热加工方法的基本原理、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，应用场合，了解各种常用的成形设备的结构和用途，具有进行材料热加工工艺分析和合理选择毛坯（或零具有进行材料热加工工艺分析和合理选择毛坯（或零件）成形方法的初步能力。件）成形方法的初步能力。（2）具有综合运用工艺知识，分析零
9、件结构工艺性）具有综合运用工艺知识，分析零件结构工艺性的初步能力。的初步能力。（3）了了解解与与材材料料成成形形技技术术有有关关的的新新材材料料、新新工工艺艺及及其发展趋势。其发展趋势。五、本课程的内容及课时分配本课程的内容及课时分配 章次章次教学内容教学内容课时第一章第一章绪论2第二章第二章液态材料铸造成形技术过程8第三章第三章固态材料塑性成形过程8第四章第四章粉末压制和常用复合材料成形过程2第五章第五章固态材料的连接过程8第六章第六章非金属材料的成形过程1第七章第七章模具2第八章第八章材料成形方案拟定及品质控制1合合计32六、本课程的学习方法v本课程的特点是融多种工艺方法为一体，本课程的特
10、点是融多种工艺方法为一体，以叙述性内容为主，涉及面广、信息量以叙述性内容为主，涉及面广、信息量大，实践性强，因而在学习方法上应当大，实践性强，因而在学习方法上应当进行适当的调整，以求获得良好的学习进行适当的调整，以求获得良好的学习效果。效果。v1 1、本课程是一门体系较为庞杂、知识点多而分、本课程是一门体系较为庞杂、知识点多而分散的课程，因此在学习中要散的课程，因此在学习中要注意抓好课程的主注意抓好课程的主线线。对于每一类材料成形工艺而言，其内容基本对于每一类材料成形工艺而言，其内容基本上都是围绕着上都是围绕着“工艺原理一成形方法及应用工艺原理一成形方法及应用成形工艺设计成形工艺设计工件的结构
11、工艺性工件的结构工艺性”这样这样一条主线而展开的。按照主线对知识点进行一条主线而展开的。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。路，有利于对本课程内容的总体把握。v2、注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接、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。v3、在学习过程中应注意密切联系生产实际。、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
12、的课程，因此在学习中本课程是一门实践性很强的课程，因此在学习中要坚决摒弃那种要坚决摒弃那种“重理论、轻实践重理论、轻实践”的错误观念，的错误观念，既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经验而对其产生畏难心理。验而对其产生畏难心理。除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、多媒体多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等、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。给以充分重视并积极参与。本课程中所学的知识在以后的专
13、业课程学习、课本课程中所学的知识在以后的专业课程学习、课程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高，这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高，真正做到以用促学，学以致用。真正做到以用促学，学以致用。七、教材及参考书v教材：胡亚民，材料成形技术基础（第二版） 重庆大学出版社 2008v 参考资料：1. 施江谰，材料成形技术基础 机械工业出版社 20012、方亮，材料成形技术基础，高等教育出版社 2004第二节、材料成形技术过程第二节、材料成形技术过程形态学模型简介形态学模型简介一、材料成形技术过程形态学模型 v
14、形态学体系最早是由丹麦工业大学著名教授Leo Alting提出的，它通过对于纷纭复杂的各种过程所共有的三个基本要素(材料、能量、信息)的变化与作用综合论述各种加工方法，并对其进行横向分析。v用简单清晰的图形反映各种材料成形过程的共同结构，通过对这些结构要素的定义与研究，反映各成形过程的方法、基本原理与内在联系 ，对材料过程获得连贯而系统的认识，对各种成形过程的可能性与局限性作出评价。 v按照形态学体系的思想，材料成形过程可能是加工工按照形态学体系的思想，材料成形过程可能是加工工件材料加工过程、能量转化过程、信息变化过程的某件材料加工过程、能量转化过程、信息变化过程的某种组合。其完整模型如图所示
15、：种组合。其完整模型如图所示： 二、现代制造过程分类现代制造过程分类 v按照形态学体系方法，根据制造过程中质量按照形态学体系方法，根据制造过程中质量的变化情况，现代制造过程可分为：的变化情况，现代制造过程可分为：v质量不变过程质量不变过程 v质量减少过程质量减少过程 v质量增加过程质量增加过程 1、质量不变过程、质量不变过程v质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。过程MiMo2、质量减少过程、质量减少过程v质量减少过程材料的质量减
16、少过程材料的4 4种基本去除方法：种基本去除方法： （1 1）切削过程；）切削过程； （2 2）磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀）磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等；等； （3 3）超声波加工、电火花加工和电解加工；）超声波加工、电火花加工和电解加工； （4 4）落料、冲孔、剪切等金属成形过程。）落料、冲孔、剪切等金属成形过程。过程Mi1Mo2Mo13、质量增加过程、质量增加过程 v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。开始时的最终质量有所增加。 v材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。过程Mi1MoMi2小结v本章主要介绍这门课程的研究对象和基本任务、对材料成形技术过程形态学模型和现代制造过程分类（质量不变过程、质量减少过程、质量增加过程）等内容。
