第一章材料成形技術(shù)基礎(chǔ)

1、introduction 歡迎學(xué)習(xí)歡迎學(xué)習(xí)：材料成形技術(shù)基礎(chǔ) you are welcome!introduction我們學(xué)習(xí)我們學(xué)習(xí) 材料變成產(chǎn)品的方法和技術(shù)材料變成產(chǎn)品的方法和技術(shù) （原材料）（原材料） - （零件（零件/產(chǎn)品）產(chǎn)品） 塑料塑料 塑料盆塑料盆 鋼鐵鋼鐵 齒輪齒輪 鎂合金鎂合金 手機(jī)外殼手機(jī)外殼 粉末粉末 陶瓷軸承陶瓷軸承introduction材料成形技術(shù)基礎(chǔ)材料成形技術(shù)基礎(chǔ)fundamental of material forming technologyq材料成形材料成形一般指采用適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蚴侄危瑢⒃话阒覆捎眠m當(dāng)?shù)姆椒ɑ蚴侄?，將原材料轉(zhuǎn)變成所需要的具有一定形狀、尺寸

2、和使材料轉(zhuǎn)變成所需要的具有一定形狀、尺寸和使用功能的毛坯或成品。用功能的毛坯或成品。q產(chǎn)品制造過(guò)程的核心就是材料的加工過(guò)程，材產(chǎn)品制造過(guò)程的核心就是材料的加工過(guò)程，材料成形是制造過(guò)程的重要部分之一，是現(xiàn)代制料成形是制造過(guò)程的重要部分之一，是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)。造業(yè)的基礎(chǔ)。 introduction第一章第一章 緒緒 論論1.1 課程介紹課程介紹1.2 材料成形技術(shù)概述材料成形技術(shù)概述1.3 工程材料的基礎(chǔ)知識(shí)工程材料的基礎(chǔ)知識(shí)introduction1.1 課程介紹課程介紹 1本課程的性質(zhì)、作用本課程的性質(zhì)、作用2學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的3. 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容4教材教材5、參考書(shū)、參考書(shū)6教學(xué)方式教學(xué)方

3、式7. 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)8考試方式考試方式introduction1.1 課程介紹課程介紹 1 1本課程的性質(zhì)、作用本課程的性質(zhì)、作用 本課程是研究材料成形方法的技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程是研究材料成形方法的技術(shù)基礎(chǔ)課。它是機(jī)械類及近機(jī)類各專業(yè)必修的一門課程。它是機(jī)械類及近機(jī)類各專業(yè)必修的一門課程。 introduction1.1 課程介紹課程介紹 2 2 學(xué)習(xí)目的學(xué)習(xí)目的 （1 1）學(xué)習(xí)常用工程材料的成形原理、方法、特點(diǎn)、）學(xué)習(xí)常用工程材料的成形原理、方法、特點(diǎn)、工藝及應(yīng)用，能合理地選擇材料成形方法，分析工藝及應(yīng)用，能合理地選擇材料成形方法，分析各類成形件的結(jié)構(gòu)工藝性，制定材料的成形加工各類成形件的結(jié)構(gòu)工藝

4、性，制定材料的成形加工工藝。工藝。 (2) (2)了解與本課程有關(guān)的新技術(shù)和新工藝，為學(xué)習(xí)了解與本課程有關(guān)的新技術(shù)和新工藝，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事機(jī)械設(shè)計(jì)和模具制造方面工作后續(xù)課程以及從事機(jī)械設(shè)計(jì)和模具制造方面工作奠定必要基礎(chǔ)。奠定必要基礎(chǔ)。 introduction3.3.教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容（八種成形技術(shù)八種成形技術(shù) ） - - 緒論緒論 - -1)1)金屬金屬鑄造成形鑄造成形2)2)金屬金屬塑性成形塑性成形3)3)金屬連接金屬連接成形成形4)4)高分子材料成形高分子材料成形5)5)復(fù)合材料成形復(fù)合材料成形6)6)粉末冶金粉末冶金7)7)陶瓷成形陶瓷成形8)8)表面成形技術(shù)表面成形技術(shù)1.1

5、課程介紹課程介紹 不僅僅是知識(shí)的灌輸！introduction1.1 課程介紹課程介紹 4 4 教材教材材料成形技術(shù)基礎(chǔ)材料成形技術(shù)基礎(chǔ) 于愛(ài)兵于愛(ài)兵 主編，清華大學(xué)出版社，主編，清華大學(xué)出版社，201020105 5、參考書(shū)、參考書(shū)q孫康寧孫康寧. 現(xiàn)代工程材料成形與機(jī)械制造基礎(chǔ)現(xiàn)代工程材料成形與機(jī)械制造基礎(chǔ)（上冊(cè)）（上冊(cè)）. 高等教育出版社，高等教育出版社，2005q柳秉毅柳秉毅. 材料成形工藝基礎(chǔ)材料成形工藝基礎(chǔ). 高等教育出版社，高等教育出版社，2005q邢建東，陳金德邢建東，陳金德. 材料成形技術(shù)基礎(chǔ)（第材料成形技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）版）. 機(jī)械機(jī)械工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，2007 q陶

6、治陶治. 材料成形技術(shù)基礎(chǔ)材料成形技術(shù)基礎(chǔ). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002 introduction1.1 課程介紹課程介紹 6 6教學(xué)方式教學(xué)方式 課堂講授課堂講授 + + 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) + + 自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)7.7.學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) 32 32 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí), 2, 2學(xué)分，學(xué)分，1616周周8 8考試方式考試方式缺課時(shí)數(shù)缺課時(shí)數(shù)/作業(yè)超過(guò)作業(yè)超過(guò)1/3，取消考試資格。，取消考試資格。 項(xiàng)目項(xiàng)目期末期末考試考試平時(shí)平時(shí)成績(jī)成績(jī)期中期中測(cè)驗(yàn)測(cè)驗(yàn)課堂課堂討論討論實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)合計(jì)合計(jì) 5010151510introduction1.2 材料成形技術(shù)概述材料成形技術(shù)概述1. 1. 制造與材料

7、成形制造與材料成形2. 2. 材料成形方法的分類材料成形方法的分類3. 3. 材料成形加工的特點(diǎn)材料成形加工的特點(diǎn)4. 4. 材料成形技術(shù)的作用材料成形技術(shù)的作用5. 5. 材料成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)材料成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)introduction1. 制造與材料成形制造與材料成形1.1.制造制造2.2.材料加工與材料成形材料加工與材料成形 introduction制造制造制造（制造（manufacturemanufacture） ：一般指通過(guò)人工或機(jī)器一般指通過(guò)人工或機(jī)器使原材料或半成品成為可供使用的物品。使原材料或半成品成為可供使用的物品。q“狹義制造狹義制造” ” 和和 “ “廣義制造廣義制造

8、” ” introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 圖圖1-2中的制造過(guò)程中的制造過(guò)程主要涉及：主要涉及：產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售等方面的相銷售等方面的相關(guān)工作和任務(wù)，關(guān)工作和任務(wù)，是制造系統(tǒng)的核是制造系統(tǒng)的核心內(nèi)容，主要包心內(nèi)容，主要包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)規(guī)劃、材料加產(chǎn)規(guī)劃、材料加工、市場(chǎng)銷售等。工、市場(chǎng)銷售等。introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 材料加工材料加工（materials processingmaterials processing）是產(chǎn)品制是產(chǎn)品制造過(guò)程的最基本內(nèi)容，也是狹義制造的主要內(nèi)造過(guò)程的最基本內(nèi)容，也

9、是狹義制造的主要內(nèi)容。容。材料加工一般指人類將材料采用適當(dāng)?shù)姆绞剑硬牧霞庸ひ话阒溉祟悓⒉牧喜捎眠m當(dāng)?shù)姆绞?，加工成所需要的具有一定形狀、尺寸和使用性能工成所需要的具有一定形狀、尺寸和使用性能的零件或產(chǎn)品。的零件或產(chǎn)品。introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 q 材料加工的分類：材料加工的分類：1. 1. 材料變形材料變形/成形加工成形加工(material forming and shaping processes)、2. 2. 材料分離加工材料分離加工(material separating processes)3. 3. 材料的連接加工材料的連接加工(material

10、 joining processes)introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 q 冷加工和熱加工冷加工和熱加工金屬再結(jié)晶溫度以下的材料加工稱為金屬再結(jié)晶溫度以下的材料加工稱為冷加工冷加工高于金屬再結(jié)晶溫度以上的材料加工稱為高于金屬再結(jié)晶溫度以上的材料加工稱為熱加工熱加工 例如，鑄造為熱加工，切削為冷加工。例如，鑄造為熱加工，切削為冷加工。u成形加工與機(jī)械加工成形加工與機(jī)械加工鑄造、鍛造和焊接是將金屬原材料加工成毛坯或成品鑄造、鍛造和焊接是將金屬原材料加工成毛坯或成品的主要方法，人們習(xí)慣稱之為的主要方法，人們習(xí)慣

11、稱之為成形加工成形加工( (forming)forming)。車削、銑削、磨削以及特種加工等是金屬材料的常見(jiàn)車削、銑削、磨削以及特種加工等是金屬材料的常見(jiàn)冷 加 工 方 法 ， 人 們 習(xí) 慣 稱 之 為冷 加 工 方 法 ， 人 們 習(xí) 慣 稱 之 為 機(jī) 械 加 工機(jī) 械 加 工（machiningmachining）。 introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 零件的制造過(guò)程主要由成形加工和機(jī)械加工兩部分組零件的制造過(guò)程主要由成形加工和機(jī)械加工兩部分組成的。成的。從這個(gè)意義上看，制造技術(shù)可分為從這個(gè)意義上看，制造技術(shù)可分為機(jī)械加工機(jī)械加工制造和制造和成成形形制造技術(shù)兩

12、大類。制造技術(shù)兩大類。introduction材料加工與材料成形材料加工與材料成形 圖圖1-51-5示出汽車、拖拉機(jī)齒輪的制造工藝路線。示出汽車、拖拉機(jī)齒輪的制造工藝路線。2020crmnticrmnti合金鋼，適于承受中等載荷以及沖擊、摩擦的重要零件，合金鋼，適于承受中等載荷以及沖擊、摩擦的重要零件，汽車、拖拉機(jī)齒輪選用汽車、拖拉機(jī)齒輪選用2020crmnticrmnti。 introduction2. 2. 材料成形方法的分類材料成形方法的分類q按照材料形態(tài)的改變方式分類：按照材料形態(tài)的改變方式分類：q按照材料的種類分類按照材料的種類分類1.1.金屬材料成形、金屬材料成形、2.2.高分子材

13、料成形、高分子材料成形、3.3.無(wú)機(jī)非金屬材料成形無(wú)機(jī)非金屬材料成形4.4.復(fù)合材料成形復(fù)合材料成形 introduction2. 2. 材料成形方法的分類材料成形方法的分類introduction3. 3. 材料成形加工的特點(diǎn)材料成形加工的特點(diǎn)1. 1. 生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高2. 2. 材料利用率高材料利用率高3. 3. 材料一般在熱態(tài)成形材料一般在熱態(tài)成形4. 4. 應(yīng)用范圍廣應(yīng)用范圍廣introduction3. 3. 材料成形加工的特點(diǎn)材料成形加工的特點(diǎn)introduction3. 3. 材料成形加工的特點(diǎn)材料成形加工的特點(diǎn)introduction4. 4. 材料成形技術(shù)的作用材料成形

14、技術(shù)的作用材料成形加工行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分。材料成形工藝在材料成形加工行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分。材料成形工藝在汽車、拖拉機(jī)與農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)械、汽車、拖拉機(jī)與農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械、動(dòng)力機(jī)械、起重機(jī)械、石油化工機(jī)械、橋梁、冶金、機(jī)床、航空航天、兵器、儀器石油化工機(jī)械、橋梁、冶金、機(jī)床、航空航天、兵器、儀器儀表、輕工和家用電器等制造業(yè)中，起著極為重要的作用。儀表、輕工和家用電器等制造業(yè)中，起著極為重要的作用。它是實(shí)現(xiàn)這些行業(yè)中鑄件、鍛件、鈑金件、焊接件、塑料件它是實(shí)現(xiàn)這些行業(yè)中鑄件、鍛件、鈑金件、焊接件、塑料件和橡膠件等生產(chǎn)的主要方式和方法。和橡膠件等生產(chǎn)的主要方式和方法

15、。introduction5. 5. 材料成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)材料成形技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1. 1. 精密成形技術(shù)精密成形技術(shù)u近形（近形（near net shape formingnear net shape forming）u凈形（凈形（net shape formingnet shape forming）2. 2. 復(fù)合成形技術(shù)復(fù)合成形技術(shù)鑄鍛復(fù)合、鍛焊復(fù)合、鑄焊復(fù)合和不同塑性成形方法的復(fù)合。鑄鍛復(fù)合、鍛焊復(fù)合、鑄焊復(fù)合和不同塑性成形方法的復(fù)合。材料設(shè)計(jì)、制備與成形加工的一體化，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)材料與零部件的材料設(shè)計(jì)、制備與成形加工的一體化，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)材料與零部件的高效、近形、短流程成形。例如，

16、快速成形技術(shù)高效、近形、短流程成形。例如，快速成形技術(shù) 3. 3. 材料成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬材料成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬u數(shù)字化制造技術(shù)數(shù)字化制造技術(shù)introduction1.3 工程材料的基礎(chǔ)知識(shí)工程材料的基礎(chǔ)知識(shí)1. 1. 材料的分類與應(yīng)用材料的分類與應(yīng)用2. 2. 材料的性能與材料加工材料的性能與材料加工introduction1. 1. 材料的分類與應(yīng)用材料的分類與應(yīng)用1. 材料的分類材料的分類材料的分類方法很多，按材料的結(jié)合鍵劃分，是材料的分類方法很多，按材料的結(jié)合鍵劃分，是目前比較常用的分類方法目前比較常用的分類方法introductionintroduction2. 材料的

17、應(yīng)用1985年福特汽車材料比例年福特汽車材料比例introduction美國(guó)新一代汽車研究計(jì)美國(guó)新一代汽車研究計(jì)劃（劃（pngv-2003）：）：每百公里油耗減少每百公里油耗減少3l，整車重量減輕整車重量減輕4050introduction2. 材料的應(yīng)用（a）zro2陶瓷軸承陶瓷軸承 （b）sic密封環(huán)密封環(huán) 圖圖1-7 陶瓷零件陶瓷零件 無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四類主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四類，它們的主要原料是天然的硅酸鹽礦物和人工合成的氧化物，它們的主要原料是天然的硅酸鹽礦物和人工合成的氧化物及其他化合物。及其他化合物。陶瓷是最早使用的無(wú)機(jī)材料，在國(guó)外習(xí)慣上將無(wú)機(jī)非金屬材陶瓷是最早使用的無(wú)機(jī)材料，在國(guó)外習(xí)慣上將無(wú)機(jī)非金屬材料統(tǒng)稱為料統(tǒng)稱為“ceramics”。introduction2. 材料的應(yīng)用 把兩種材料結(jié)合在一起，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，又可在一定程度上克把兩種材料結(jié)合在一起，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，又可在一定程度上克服了它們固有的弱點(diǎn)，就產(chǎn)生了服了它們固有的弱點(diǎn)，就產(chǎn)生了復(fù)合材料復(fù)合材料（composite materials）introduction2. 2. 材料的性能與材料加工材料的性能與材料加工材料的性能材料的性能 (behaviours) 是一種參量，用于表是一種參量，用于表征參量在給定外界條件下的行為。征