机械制造基础大专班

《机械制造基础》

张成泉 一、课程目的和任务 1、课程目的

学生在工程训练的基础上，通过本课程的学习，获得常用工程材料及零件加工工艺的知识，培养工艺分析的初步能力及创新意识，并为学习其它有关课程及以后从事机械设计和制造工作奠定必要的基础。

2、课程任务

（l）掌握常用工程材料的种类、成分、组织、性能和改性方法，具有选用工程材料的初步能力。

（2）掌握主要加工方法的基本原理和工艺特点，具有进行工艺分析及选择毛坯、零件加工方法的初步能力。

（3）具有综合运用工艺知识，分析零件结构工艺性的初步能力。 （4）了解与本课程有关的新材料、新工艺、新技术及其发展趋势，建立现代制造工程的概念。

二、教学基本要求（含素质教育与创新能力培养的要求） （一）《材料成形工艺基础》篇 绪论

要求学生了解工程材料及材料成形工艺的概念和分类，材料成形技术在国民经济中的地位，材料成形技术的发展史简介，本课程的内

容及要求。

第一章 铸造

1、熟悉铸件凝固过程、合金铸造性能及其对铸件质量的影响。 2、掌握砂型铸造和常用特种铸造方法的特点和应用，。具有较合理地选用铸造方法、绘制砂型铸造典型铸件的铸造工艺图的初步能力。

3、了解常用合金的熔铸特点。

4、具有分析零件铸造结构工艺性的初步能力。 5、了解铸造新工艺、新技术及其发展趋势。 第二章 金属塑性加工

1、熟悉金属塑性变形规律、塑性变形对金属组织和性能的影响、金属锻造性能和常用金属的锻造特点。

2、掌握自由锻和模锻的特点及工艺过程。具有较合理地选用锻造方法、绘制简单锻件的锻件图的能力。

3、掌握板料冲压的特点及工艺过程。了解常用的金属板材及板料冲压的性能。

4、具有分析中小型零件锻造和冲压结构工艺性的初步能力。 5、了解零件的轧制、挤压和拉拔等加工方法的特点和应用。 6、了解金属塑性加工新工艺、新技术及其发展趋势。 第三章 焊接

1、熟悉焊接冶金过程、热过程及其对焊接接头组织、性能和焊件的焊接应力、变形的影响，以及获得优质焊件的措施。

2、掌握常用焊接方法的特点，具有较合理地选用焊接方法及相关焊接材料的能力。

3、了解金属的焊接性能。熟悉常用金属的焊接特点。

4、熟悉常用焊接接头形式和坡口形式设计。熟悉焊缝布置的主要原则。具有分析焊件结构工艺性的初步能力。 5、了解焊接新工艺、新技术及其发展趋势。 第四章 材料成形方法（毛坯）选择 1、熟悉毛坯类型、质量、和选用原则。 2、具有选择毛坯材料和制造方法的能力。 （二）《机械制造工艺基础》篇

1、熟悉切削加工的基本原则。了解影响加工质量、生产率及成本的主要因素。

2、掌握常用加工方法的工艺特点。熟悉各种表面的加工方法，并具有较合理地选用加工方法的能力。

3、具有分析零件机械加工结构工艺性的初步能力。

4、熟悉机械加工工艺过程的基本内容。了解制订加工工艺的原则和方法，具有制订典型零件加工工艺的初步能力。

5、了解数控机床加工（CNC、MC、DNC、FMC、FMS）。了解计算机辅助制造等先进制造技术及其发展趋势。

6、了解特种加工方法（电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、电子束加工、离子束加工）的基本原理、特点和应用。 工程材料的概念和分类，材料成形工艺的概念和分类，在国民经济中的

地位，材料成形技术的发展史简介，与材料成形技术有关的新材料、新工艺及其发展趋势，本课程的内容及要求。

第一章 铸造 合金的铸造性能及其对金属组织和性能的影响，常用合金的熔铸特点， 砂型铸造，特种铸造，铸造工艺设计，绘制砂型铸造典型铸件的铸造工艺图，铸件的结构设计及工艺性要求分析，铸造方法的选择，铸造技术新进展。 第二章 金属塑性加工

金属的塑性变形和变形抗力及其对金属组织和性能的影响，常用合金的锻造性和板料的冲压性能，自由锻、胎膜锻、模锻和冲压，其它金属压力加工方法，锻压工艺设计及工艺分析，简单的锻件图绘制，锻压方法的选择，先进压力加工方法简介。 第三章 焊接

熔焊的冶金过程、热过程及其对焊接接头的组织、性能的影响，焊件的焊接应力、变形和裂纹及其预防和校正，金属的可焊性，常用熔焊、压焊和钎焊方法，其它焊接方法简介，常用金属材料及合金的焊接工艺特点，焊接材料和焊接结构材料，焊接件结构设计，焊机接头工艺设计，焊接方法的选择，焊接质量检验，焊接技术新进展。 第四章 材料成形方法（毛坯）选择（2学时）

各类成形件（毛坯）的特点及常用机械零件的成形方法，材料成形方法选择的基本原则。

（二）《机械制造工艺基础》篇 第一章 切削加工基本知识

切削加工概述，零件表面构成及成形方法，切削运动和切削要素， 切削刀具，金属切削过程及磨削机理，提高切削加工质量和经济性的途径，材料切削加工性及改善，切削液的选择，工件的装夹及夹具，金属切削机床基本知识。

第二章 常用表面加工综述及加工方案选择

外圆加工、孔加工、平面加工、螺纹面加工、成形表面加工、圆柱齿轮齿形加工等方法、工艺特点及应用， 常用表面加工方案选择方法、工艺特点及应用。

第三章 切削加工零件结构工艺性

零件结构工艺性概念，切削加工工艺性及装配工艺性对零件结构要求的实例分析。

第四章 机械加工工艺规程制定

机械加工工艺过程的基本知识，制定机械加工工艺过程的内容及原则 ，典型零件工艺过程分析。

第五章 现代制造技术成组技术，数控机床加工，柔性制造单元和柔性制造系统，计算机辅助制造及智能制造技术简介，其他新技术和新工艺简介。

第六章 特种加工电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工等特种加工方法的基本原理、特点和应用。 强度

所谓强度，是指金属材料在静载荷作用下抵抗变形和断裂的能力。金属强度可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗扭强度、抗剪强度等。

塑性：金属发生塑性变形但不破坏的能力 载荷：相当力

变形：物体形状的改变

硬度：指金属表面上局部体积内抵抗弹性变形、塑性变形或抵抗破坏的能力。

一、 布氏硬度 布氏硬度值在450以下的材料 用HBS表示 布氏硬度450--650 用HBW表示 150HBS10/10000/30 表示用直径10MM的淬火钢球在10000N载荷作用下保持30S测得的布氏硬度值150

二、 洛氏硬度 洛氏硬度值=C－Ｈ/0.002 H是压痕深度 C 是常数,当压头为淬火钢球时C=130.压头为金刚石圆锥时C=100 三、 维氏硬度

冲击载荷：指加载速度很快而作用时间很短的突发性载荷。 我们把材料在无数次交变载荷作用下而不破坏的最大应力值称为疲劳强度。

我们把经受107周次或更多周次而不破坏的最大应力定为疲劳强度。

晶体：指原子具有规则排列的物质，而非晶体其内部原子不具有规则排列。

晶格：金属原子在空间排列就可以用一抽象化的模型－空间格子表示。这种空间格子称为晶格。 金属中常见的晶格类型 一、 体心立方晶格 二、 面心立方晶格 三、 密排六方晶格

合金：是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素熔合在一起。形成具有金属特性的物质。

组元：组成合金的独立的、最基本的单元，简称元。 合金的组元通常是纯元素，但也可以是在所研究的范围内既不分解也不发生任何反应的稳定化合物。

相：合金中凡是结构、成分和性能相同并且与其他部分有界面分开的均匀组成部分。

所谓组织，是指用肉眼或借助显微镜观察到的具有某种形态特征的合金组成物。实质上它是一种或多种相按一定的方式相互结合所构成的整体的总称。它直接决定合金的性能。

根据合金中组元之间的相互作用不同，合金中相的机构可以分为固溶体和金属化合物

固溶体：合金在由液态结晶为固态时，组元间会互相溶解，形成一种在某一组元晶格中包含有其他新组元的新相，这新相就称为固溶体。 按排列形式不同

一、 置换固溶体：溶质原子占据了部分溶剂晶格的结点位置而形成的固溶体。

二、 间隙固溶体：溶质原子分布在溶剂晶格的间隙中形成的固溶体。

工程材料与热处理

工程材料一般可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等几大类。其中金属材料是工程材料中广泛应用的一大类，它又分为黑色金属和有色金属两类。黑色金属指铁、铬、锰及其合金。有色金属

指黑色金属以外的其他金属。

本部分着重论述金属材料，尤其是黑色金属中的钢铁材料；而陶瓷材

料、高分子材料和复合材料等几类，也将作一定的论述。

材料的性能

金属材料的性能直接关系到金属制品和金属结构的质量、使用寿命和加工成本，是产品选材和拟定加工工艺方案的重要依据。其性能主要

包括以下两个方面。

（1）使用性能 即为了保证零件、工程构件或工具等的正常工作，材料所应具备的性能，它包括力学、物理、化学等方面的性能。 （2）工艺性能即反映金属材料在被制成各种零件、构件和工具的过程中，材料适应各种冷、热加工的性能，主要包括铸造、压力加工、

焊接、切削加工、热处理等方面的性能。

根据载荷性质，零件受力情况可分为静载荷和动载荷两类。静载荷是指逐渐而缓慢地作用在工件上的力，如机床床头箱对床身的压力、钢

索的拉力、梁的弯矩、轴的扭矩和剪切力等。动载荷包括冲击载荷和交变载荷等，冲击载荷如空气锤锤杆所受的冲击力；交变载荷如齿轮、曲轴、弹簧等零件所承受的大小与方向是随时间而变化的载荷等。 无论何种固体材料，其内部原子之间都存在相互平衡的原子结合力的相互作用。当工作材料受外力作用时，原来的平衡状态受到破坏，材料中任何一个小单元与其邻近的各小单元之间就诱发了新的力，称为内力。在单位截面上的内力，称为应力，以σ表示。材料在外力作用下引起形状和尺寸改变，称为变形，包括弹性变形（卸载后可恢复原来形状和尺寸）和塑性变形（卸载后不能完全恢复原来形状和尺

寸）。

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