工程材料热加工课程设计教材
工程材料与热加工课程设计1
南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计说明书学院航空宇航学院专业飞行器设计与工程学号011010817姓名毛绍文指导老师陈文华完成日期2012年6月20日工程材料与热加工基础（Ⅱ）课程设计学生姓名毛绍文学院航空宇航学院学号011010817 指导教师陈文华题目典型零件的选材、加工工艺路线安排与结构工艺分析下达时间2012年6月18日起讫时间2012年6月18日至6月20日1．课程设计的目标：《工程材料与热加工基础（Ⅱ）》是工程类专业必修技术基础课，其内容包括工程材料学、铸造、锻压、焊接等。
为提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识分析解决实际问题的能力，在学习该课程后进行一周的课程设计，其目的是：（1）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力。
（2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中能合理选择材料，选择毛坯制造方法，并能合理安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及结构工艺性分析。
2．课程设计的主要内容：本课程设计包括典型零件的材料选择，热处理工艺路线的安排，零件毛坯生产方法选择[主要包括铸造（液态成型）、压力加工（塑性成形）和焊接（连接成型）三种成型方法]。
课程设计的要求：（1）学生根据课程设计指导书中规定的零件或由任课教师指定的零件，任选三个零件（包括铸件、锻件和焊接件各一个），分析各个零件的工作条件、受力状况、失效形式等，合理选择各零件所用材料、选择毛坯生产方法，并能合理安排零件的热处理工艺、制造工艺流程，按设计指导书中要求进行结构工艺性分析与工艺设计。
（2）设计中制订的工艺方案（如选材方案、毛坯选择方案、铸造工艺中分型面的选择方案等）,应考虑2~3个方案进行比较,充分论证,选取最佳方案,并在设计说明书中详细叙述,不能只给出简单的结论。
（3）每个学生完成一份完整的课程设计报告。
设计说明书是反映设计结果的技术文件，必须认真写好。
工程材料及热加工-第一章
洛氏硬度HRC
洛氏硬度是在洛氏硬度计上测定的。其原理 与布氏硬度一样，如图1-4所示。
洛氏硬度三种规范
标度 压 头 预载荷 总载荷 HRA 120 º 金刚 98.07N 60×9.807N 石圆锥 HRB Φ1.588m 98.07N m钢球 HRC 120 º 金刚 98.07N 石圆锥 应用 适用的材料 范围 70~85 硬 质 合 金 、 表面淬火钢
是设计和选材力-应变曲线
中碳调质钢应力-应变曲线
淬火钢及铸铁应力-应变曲线
低、中碳回火钢应力-应变曲线
塑性及衡量指标
材料在外力作用下，发生不能恢复原状的变形称 为塑性变形，产生塑性变形而不断裂的性能称为 塑性。 金属的塑性常用伸长率δ和断面收缩率ψ来表示。 伸长率δ表示拉伸试样被拉断时的相对塑性变形量 L1 - L 0 100 % L0
断面收缩率ψ表示拉伸试样被拉断时的截面积相 对减缩量 A 0 A1
A0 100%
塑性材料与脆性材料
δ、ψ愈大，表示材料的塑性愈好。
通常以伸长率δ的大小来衡量金属材料塑性 的好坏，δ＞2%～5%的材料为塑性材料，δ ＜2%～5%的材料为脆性材料。
二、疲劳强度
金属材料承受周期性交变载荷时抵抗断裂的能 力称为疲劳强度。 疲劳强度常比σS小得多，工程上规定：钢铁材 料循环107、有色金属循环108次不发生断裂的 最大应力，作为该材料的疲劳强度，用σ-1表示。 产生疲劳破坏的原因：材料内部夹杂物，表面 划痕及能引起应力集中的缺陷，而导致微裂纹 的产生。 避免疲劳破坏的方法：改善其结构形状、避免 应力集中、降低零件的表面粗糙度等。
第一章 工程材料的力学性能
机械工程材料与热加工工业教学设计
机械工程材料与热加工工业教学设计前言机械工程材料与热加工工业教学是机械制造工艺的重要部分，涉及材料科学、热力学、控制工程等多学科知识。
本文将介绍机械工程材料与热加工工业教学的设计思路，并对教学内容、教学形式等方面进行探讨。
教学对象本课程主要面向机械类专业大学生，旨在培养学生的机械制造和加工能力，提高其科学实验和研究能力。
教学目标1.理解机械工程材料的基本概念和特性。
2.掌握材料性能测试的方法和技能。
3.熟悉热加工工艺的基本原理和流程。
4.能够独立进行物理实验和数据处理。
教学内容机械工程材料1.材料的基本性质：化学成分、结构、性质等。
2.材料的应用范围和特点：常用的金属、非金属材料。
3.材料的表面处理：腐蚀、防护等。
4.材料的加工：锻造、钳工、冲压、注塑等。
热加工工艺1.热加工工艺的基本原理：原材料加热、塑性变形。
2.热加工工艺的流程：挤压、热轧、熔模铸造等。
3.热加工工艺的常见问题：变形、缺陷、质量问题等。
4.热加工工艺的控制方法：温度、浇注速度、模具设计等。
教学形式理论课通过课堂讲授、课件展示等形式，介绍机械工程材料与热加工工艺的基本原理和应用，提高学生的理解和认识。
实验课安排材料性能测试实验、热加工工艺实验，让学生亲手操作，熟悉实验仪器，提高实验技能，培养实验精神和创新思维。
课外实践组织学生到企业或工厂作业实习，让学生了解不同的生产环境和加工工艺，提高学生的实践能力和应变能力。
教学评估评估方式包括课堂测验、实验实习成绩、作业完成情况、课程论文等形式，全面考察学生的理论基础、实践能力、综合素质等，为学生的继续学习和就业奠定基础。
结语机械工程材料与热加工工业教学设计是培养高素质工程师和技术人才的重要环节，需要认真思考和精心设计，以达到真正的教学目的和效果。
希望本文能够对机械工程材料与热加工工业教学的教师和学生提供有价值的参考和帮助。
工程材料与热加工基础教材
式中m坯--坯料重量；
m锻--锻件重量；
m烧--加热时坯料表面氧化烧损的重量。与所用加热设备类型等因
素有关，可参考相关资料；
m芯m切 --冲孔时的芯料重量；
m切 --锻造中被切掉的金属重量。
2．坯料尺寸 根据计算出的坯料重量即可计算杯料的体积，最后 依据选择的坯料截面尺寸确定其长度。
（二）模锻及锻模模膛
多模膛模锻时，按其模膛的结构和功用可分为制坯模膛和模锻模膛两 类。
1. 制坯模膛 用以初步改变毛坯形状、合理分配金属，以适应锻件横 截面积和形状的要求，使金属能更好地充满模锻模膛的工序称为制坯工序。 如下图所示：
2. 模锻模膛
2. 模锻模膛 模锻模膛又可分为预锻膛和终锻模膛。 （1）预锻模膛 为了改善终锻时金属的流动条件，避免产生充填不满和折 迭，使锻坯最终成形前获得接近终锻形状的模膛，它可提高终锻模膛的寿 命。其结构比终锻模膛高度大、宽度小、无飞边槽，模锻斜度和圆角大。 （2）终锻模膛 模锻时最后成形用的模膛，和热锻件图上相应部分的形状、 尺寸一致。模膛周围设飞边槽，通孔锻件需留冲孔连皮。
第一节 金属的锻造性能
一、金属的塑性变形概述 金属塑性变形的实质，对于单晶体是由于金属原子某晶面两侧受切应力
作用产生相对滑移，或晶体的部分晶格相对于某晶面沿一定方向发生切变， 即滑移理论和孪生理论。
二、热锻、冷锻、温锻、等温锻
从金属学的观点划分锻压加工的界限为再结晶温度。 1．热锻 在金属再结晶温度以上进行的锻造工艺称为热锻。在变形过程中 冷变形强化和再结晶同时存在，属于动态再结晶。 2．冷锻 在室温下进行的锻造工艺称为冷锻。冷锻可以避免金属加热出现 的缺陷，获得较高的精度和表面质量，并能提高工件的强度和硬度。但冷 锻变形抗力大，需用较大吨位的设备，多次变形时需增加再结晶退火和其 它辅助工序。目前冷锻主要局限于低碳钢、有色金属及其合金的薄件及小 件加工。 3．温锻 在高于室温和低于再结晶温度范围内进行的锻造工艺称为温锻。 与热锻相比，坯料氧化脱碳少，有利于提高工件的精度和表面质量；与冷 锻相比，变形抗力减小、塑性增加，一般不需要预先退火、表面处理和工 序间退火。温锻适用于变形抗力大、冷变形强化敏感的高碳钢、中高合金 钢、轴承钢、不锈钢等。 4．等温锻 在锻造全过程中，温度保持恒定不变的锻造方法称为等温锻。
工程材料及热处理第二版课程设计
工程材料及热处理第二版课程设计本文旨在介绍工程材料及热处理第二版课程设计方案，内容包括课程设计的目标、背景、内容以及教学方法等方面。
一、课程设计目标本次课程设计的目标是让学生掌握新一代工程材料的性能及其在不同热处理条件下的变化规律，进一步了解工程材料的基本特性和应用技术，培养学生创新思维和实践能力。
二、课程设计背景随着现代工业的快速发展，新型工程材料的应用在不断扩展。
为了满足工业对新型材料的需求，各大高校纷纷开设了工程材料相关的课程，但是由于材料的种类及特性各异，传统的课堂教学方式难以满足学生的需求。
因此，本次课程设计旨在针对工程材料的特性以及热处理方法进行深入分析，引导学生通过实验操作及案例分析等方式，从而深入了解工程材料的特性及其应用技术。
三、课程设计内容1. 工程材料基本特性在本课程中，我们将首先对工程材料的基本特性进行介绍，包括材料的分类、组成、力学性质、物理性质、化学性质等方面。
通过对材料基本特性的了解，学生可以更好地把握工程材料的特点和应用。
2. 热处理方法本课程还将对热处理方法进行详细的介绍，包括退火、正火、淬火、回火等热处理工艺及其特点。
通过对热处理方法的深入掌握，学生可以更好地理解工程材料在不同热处理条件下的性能变化规律，并掌握不同热处理工艺的适用范围及其优缺点。
3. 实验教学课程设计还将通过实验教学的方式，让学生亲自操作，深入感受工程材料及其热处理变化的过程，实践能力得到提升。
实验内容主要包括工程材料的制备和基本物理性质测试、热处理工艺及其影响因素的探究。
4. 案例分析在本课程中，我们还将针对实际应用中的工程材料问题进行案例分析，让学生掌握破解新材料问题的方法和思路。
案例分析的内容将涵盖材料选择、加工及热处理等方面，旨在让学生在课程学习中提高分析和解决实际问题的能力。
四、教学方法本次课程设计采用多种教学方法，包括理论授课、实验教学、案例分析及讨论、小组分析等。
通过多种教学方法的结合，学生可以形成全面的工程材料及热处理知识结构，同时也可以培养出分析和解决实际问题的能力。
工程材料及机械制造基础热加工工艺基础教学设计
工程材料及机械制造基础热加工工艺基础教学设计一、教学目标本次教学旨在让学生了解热加工工艺及其在工程材料及机械制造中的应用基础，学生应当能够：1.熟悉热加工工艺的基本概念及原理。
2.掌握金属热加工的基本方法、步骤及原理。
3.能够了解不同工艺条件下的金属组织变化规律。
4.可以熟练掌握对常用金属材料的热处理操作。
5.具备应用热处理工艺处理不同金属材料的能力。
二、教学内容1.热加工工艺概述：（1）热加工工艺的定义及作用；（2）热加工工艺的分类；（3）热加工过程中的物理、化学及热学特性。
2.金属热加工原理：（1）金属热加工的基本方法；（2）金属热加工的步骤及相关工艺参数；（3）热加工过程中的组织变化及其原理；（4）金属热处理原理及分类。
3.常用金属材料的热处理操作：（1）铁素体变换；（2）退火；（3）淬火；（4）调质；（5）正火；（6）淬火回火。
三、教学方法1.课堂讲授法：通过讲解，解释和演示的形式授课，使学生理解热加工工艺基础知识，明确热加工原理及相关操作。
2.实验教学法：通过模拟实验教学，让学生熟悉常用金属材料的热处理操作，掌握热处理过程中的关键参数及操作技巧。
3.案例分析法：通过案例分析，详细讲解实际热加工工程中遇到的问题及解决方法，增强学生的实际操作能力。
四、教学评估1.课堂测试：通过课堂测试了解学生对教学内容的掌握情况和理解程度。
2.实验测评：课后进行实验测评，了解学生的实际操作能力及掌握情况。
3.作业评估：教师布置与本次教学相关的练习和作业，通过作业批改了解学生的作业完成情况和学习成果。
本次教学的评估，将综合以上三个方面的评估结果，全面了解学生的学习情况及教学效果。
工程材料与热加工
工程材料与热加工《工程材料与热加工》课程标准学时/学分：64/4课程类型：理论课程适用专业：焊接技术及自动化课程所属系部：机械工程系批准日期：2015年4月一、制定依据与课程定位（一）制定依据本课程标准依据安徽机电职业技术学院《焊接技术及自动化专业人才培养方案》而制定。
（二）课程定位本课程是高职焊接技术及自动化专业的综合性专业基础课。
是机械类专业课程的前导课程。
二、课程教学目标（一）知识目标1、理解相关力学性能的指标及应用；2、理解晶体结构与结晶的重要概念及实际金属的晶体结构，掌握纯铁的同素异晶转变及细化晶粒的方法；3、掌握铁碳合金的基本相及典型合金的结晶过程；理解铁碳合金成分、组织和性能之间的关系；4、了解热处理的基本过程、影响钢热处理质量的因素；掌握常用热处理的基本概念及应用；5、掌握钢的常用分类方法、我国钢的牌号的表示方法；理解夹杂物对金属性能的影响；了解合金元素在钢中的作用、合金元素对钢热处理的影响；了解特殊性能钢的牌号及用途；6、掌握铸铁的分类；了解铸铁石墨化过程及影响因素；7、了解铝合金、铜合金的分类及及性能和热处理特点；掌握滑动轴承合金的性能及组织特点；了解粉末冶金的生产过程及硬质合金的牌号（代号）及性能；8、了解非金属材料（高分子材料、陶瓷材料及复合材料）的性能及应用；9、了解砂型铸造工艺过程、手工造型方法；理解合金铸造性能；了解砂型铸造工艺设计基础；了解一些特种铸造方法；10、了解锻压生产的特点及应用；理解塑性变形的原理；掌握金属的可锻性；了解自由锻造、模锻、板料冲压工艺；11、掌握焊接实质、特点、分类；了解常用焊接方法常用金属材料的焊接；了解胶接工艺；12、掌握零件失效的概念、类型；掌握选择材料的原则、方法、过程。
（二）能力目标通过对《工程材料及热加工》理论和实践教学，应能使机械类专业的学生掌握工程材料及热加工应用的理论知识和应用技能。
通过教学应使学生获得以下工程材料及热加工应用的知识和能力。
工程材料与热加工技术课件
焊接技术广泛应用于机械、建筑、船舶、航空等制造业领域，是 实现金属结构连接的重要工艺方法之一。
热处理技术
热处理技术定义
热处理技术是一种通过加热、保温和冷却金属材料，改变其内部组 织结构，从而获得所需性能的工艺过程。
热处理技术分类
热处理技术可分为退火、正火、淬火、回火等不同类型，根据材料 和性能要求选择合适的热处理方法。
回火
将淬火后的金属加热至低于临界点温度，保温一段时间后冷却，以 稳定组织、降低内应力并提高韧性。
金属材料的腐蚀与防护
腐蚀类型
金属材料的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是 指金属与周围介质直接发生化学反应而引起的腐蚀；电化学 腐蚀则是金属与电解质溶液发生原电池反应而引起的腐蚀。
腐蚀防护
为了防止金属材料的腐蚀，可采取表面涂层、电化学保护和 改变金属内部结构等措施。常用的表面涂层材料有油漆、镀 锌、镀铬等；电化学保护包括阳极保护和阴极保护。
热加工技术如热处理、锻造、焊接等在汽车零部件制造中起到关键作用，确保零部 件的强度和稳定性。
新能源领域的应用
新能源领域对高效、环保的材 料需求迫切，工程材料与热加 工技术在新能源领域中具有广 阔的应用前景。
太阳能光伏产业中，高效率光 伏材料的研发和生产过程中涉 及多种工程材料与热加工技术 。
风力发电领域中，大型风电叶 片的制造需要高性能复合材料 和先进的热加工技术。
中。
高强度轻质合金、复合材料等高 性能材料在飞机机身、机翼、发 动机等关键部位得到广泛应用。
热加工技术如熔炼、铸造、焊接 等在航空航天领域中起到至关重 要的作用，确保零部件的精度和
可靠性。
汽车工业的应用
汽车工业对材料性能和加工工艺要求严格，工程材料与热加工技术在汽车制造中占 据重要地位。
工程材料及热加工工艺基础教学大纲
《工程材料及热加工工艺基础》课程教学大纲一、课程基本信息课程编号Z5903B001 课程名称工程材料及热加工工艺基础课程英文名称Basic Engineering Materials Termal Machining总学时数56授课学时50实践学时实验学时6习题课学时设计学时学分 3开课单位机电工程学院适用专业机械设计制造及自动化专业先修课程工程制图（Ⅰ）、工程训练（Ⅰ）、公差与技术测量课程类别专业主干课选用教材或参考资料教材：1. 工程材料及机械制造基础——工程材料（第二版）东南大学戴枝荣、张远明主编高等教育出版社2. 《金属工艺学》（上册、第五版）高等教育出版社邓文英主编参考书：1. 《机械制造基础》（上）清华大学出版社京玉海、罗丽萍主编2. 《机械制造基础学习指导与习题》重庆大学出版社京玉海主编本课程任务和目的本课程是一门实践性很强的技术基础课，其任务和目的是使学生获得常用工程材料及热加工工艺的基础知识，培养工艺实践的初步能力，为学习其他有关课程，并为以后从事涉及机械设计和加工制造方面的工作奠定必要的基础。
制订单位机电工程学院工程训练中心制订时间2008年课程组成员罗丽萍、京玉海、郑志强、郭烈恩、朱政强审核人批准人二、课程内容及基本要求㈠绪论1、了解机械制造的一般概念2、了解机械零件加工过程3、了解工程材料及热加工基础的任务、目的和要求4、了解课程的性质、特点和学习方法5、了解机械制造的发展趋势㈡工程材料1、工程材料概述⑴了解材料发展概况和工程材料的分类；⑵熟悉金属材料各项力学性能（强度、硬度、塑性、韧性等）的具体指标的物理意义及表示符号等；⒀一般了解金属材料的物理性能、化学性能、工艺性能的含义。
2、晶体结构与结晶⑴了解晶体的三大特点，熟悉三种常见金属晶体结构的分类、原子数、致密度、原子半径；⑵理解结晶的基本概念，清楚金属结晶的一般规律；⑶熟悉晶粒大小对金属性能的影响和控制晶粒大小的措施；⑷了解金属同素异晶转变的概念与结晶的区别，熟悉纯铁在不同温度下的晶体结构；⑸熟悉三种合金的结构，含分类、晶格类型特点及力学性能特点；⑹了解相图、相、合金及组元的概念。
工程材料与热加工基础课程设计
一轴类零件1、零件名称：C6132车床主轴2、零件图：3、选材1、技术要求和生产性质（1）技术要求：在滚动轴承中运转，承受交变弯曲和扭转应力，σb ≥800Mpa，δ≥9%，α≥0.6MJ/m2，内锥孔和外锥体硬度40～45HRC，其余部位220～250HBS（2）生产性质：大批生产2、选材分析（1）工作条件车床主轴，带动工件旋转，并能承受一定的载荷。
它在滚动轴承中运转，还需要承受摩擦。
因而其工作条件为：a．传递扭矩，承受拉、压载荷；b．轴颈承受较大的摩擦；c．承受一定的冲击载荷。
（2）失效形式轴被轴承支承的部分成为轴颈。
主轴在工作时由于轴颈和轴承的接触会产生摩擦，导致表面发热、磨损。
同时交变载荷长期作用也会是轴疲劳断裂。
所以车床主轴的主要失效形式有：a.疲劳破坏造成断裂b. 过度磨损导致失效（3）综合分析C6132车床主轴需要承受较大的抗拉强度，具有较大的冲击韧性，对局部锥孔需要进行另外热处理，其余部位的硬度也有一定要求，而且要大批量生产，选用的材料应比较常用且较便宜。
（4）选材方案方案一：从碳钢中选择。
一般车床主轴多用45钢，其价格相对较便宜，在调质处理后力学性能有所改善。
45钢在热处理后σb为650～800Mpa，αk≥450J/m2，硬度可达到220～250HBS。
而此处要求σb ≥800Mpa，αk≥0.6MJ/m2。
45钢硬度能满足要求，但其抗拉强度和冲击韧性太低，不满足要求。
方案二：从合金钢中选择。
选择40Cr这种中碳合金调质钢。
它的价格要比普通的45钢高。
但性能更好。
其力学性能：σb≥1000Mpa，αk≥600 J/m2，调质后硬度达220～250HBS，局部淬硬，表面硬度可达46～55HRC。
因此它具有较高的疲劳强度，能抵抗一定程度的变形。
同时合金钢中Cr的加入可有效提高淬透性，整体力学性能较好。
结论：综上所述，应选择40Cr作为C6132车床主轴的材料。
4、零件毛坯生产车床主轴承受重载，交变载荷，并高速旋转，适合采用锻件。
《工程材料与热加工基础》电子教案 9
实验1铁碳合金平衡组织观察
• 和细黑条的渗碳体也很难分辨，这时的珠光体是一片暗黑，成为黑块 的组织。图9-2中的黑块即是珠光体组织。
• (5)莱氏体(Ld')。是一个两相组织。在727℃以上是奥氏体和渗碳 体的机械混合 物。在727℃时，莱氏体中奥氏体发生共析反应而变 成珠光体，所以在室温时莱氏体 组织是珠光体和渗碳体的机械混合 物。渗碳体中包括共晶渗碳体和二次渗碳体，两种 渗碳体相连在一 起，没有边界线，无法分辨别。经4%硝酸酒精浸蚀后，莱氏体的组 织 特征是，在白亮色的渗碳体基本上分布着许多黑色点(块)状或条 状的珠光体(图9-7)。
Fe3CⅡ呈网状分布 在层片状P周围，如图9-5所示。 • (5)亚共晶白口铸铁。室温时的平衡组织为P+Fe3CⅡ+Ld'。网状
Fe3CⅡ分布在粗大块状的P的周围，Ld'则由条状或粒状P和Fe3CⅢ 基体组成，如图9-6所示。 • (6)共晶白口铸铁。室温时的平衡组织为Ld'，由黑色条状或粒状P和 白色Fe3C体组成，如图9-7所示。 • (7)过共晶白口铸铁——室温时的平衡组织为Fe3CⅠ+Ld'，Fe3CⅠ 呈
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实验1铁碳合金平衡组织观察
• 所示。 • (2)亚共析钢。室温时的平衡组织为铁素体(F)+珠光体(P)，F呈白
色块状，P呈层片状，放大倍数不高时呈黑色块状，如图9-2所示。 • (3)共析钢。室温时的平衡组织是珠光体(P)，其组成相是F和Fe3C，
如图9-3、图9-4所示。 • (4)过共析钢。室温时的平衡组织为Fe3CⅢ+P。在显微镜下，
第9章 实验指导书
• 实验1铁碳合金平衡组织观察 • 实验2铁碳合金非平衡组织观察 • 实验3钢的热处理 • 实验4常用金属材料的显微组织观察
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南京航空航天大学《工程材料与热加工基础》课程设计说明书学院______航空宇航学院________专业____飞行器设计与工程______学号______0___________姓名________窦兆起____________指导教师_____陈文华___________完成日期__2014年_6月_17日____第一篇任务书一、课程设计的目的《工程材料与热加工基础》课程是工程类专业的必修技术基础课，其内容包括：工程材料学、铸造、锻压、焊接等。
为了提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：（1）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识的能力。
（2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中，能合理选择材料、选择毛坯生产方法，并能合理安排典型零件的热处理工艺、零件制造工艺流程及结构工艺性分析。
二、课程设计的任务及要求课程设计的指导思想应力求在提高产品质量、降低产品成本、提高生产效率的原则下，使工艺方案尽量简化、操作方便。
1.仔细读题、明确自己的任务。
2.对零件制造的总体方案进行论证与选定，包括：毛坯制造方案的可行性分析与比较。
主要表面机械加工方案分析与选择。
3.毛坯生产工艺方案的分析，包括:工艺性综合分析。
生产方法的确定。
工艺参数的确定及其他工艺问题的分析。
工艺图的绘制。
4.机械加工工艺方案的分析，包括：零件机械加工工艺的分析及工艺基准的选定。
工艺过程的拟定及工艺文件的编制。
各工序机床、加工余量、工、夹、量具的选定。
刀具的设计与应用。
绘制机械加工过程中所需的工艺图。
5.完成全部工艺绘制工作。
6.撰写一份完整的说明书。
要求理论鲜明、论证严密、文理通顺、字迹清楚。
7.编写参考文献。
第二篇零件设计一、轴座设计（铸造零件）零件名称——轴座零件简图：零件技术要求与生产性质：（1）技术要求：σb≥200MPa，支撑轴件，承受振动。
（2）生产性质：大批生产。
零件选材分析：轴座是机器中的基础零件，轴承的重量都由支承件承担，因此支座主要受压应力，此外支座还要承受轴件工作时的动载荷以及稳定在机架或基础上的紧固力。
考虑到这些力都不是很大，且轴座对内孔及底板平面表面仅有尺寸要求，无特殊质量要求，故该零件选材无特殊要求。
这里有几个方案可供选择：方案一：选用铸钢。
优点是壁厚增加强度不会降低，机械性能比铸铁好，缺点是流动性较差、收缩性较大。
方案二：选用灰铸铁。
该材料在工业上应用广泛，价格低廉，且工艺性能好。
选用HT250浇注后，该零件抗拉强度在250MPa左右，机械性能符合要求。
但其塑性、韧性都远远低于钢。
方案三：选用球墨铸铁。
球墨铸铁的力学性能比灰铸铁要好，但价格要高。
综合考虑，由于该零件壁厚不是很厚，选用HT250在力学性能上可以达到要求，且能降低成本。
毛坯生产方案该零件形状复杂，且大批量生产，应采用材料利用率高、成本低的铸造毛坯。
选择铸造性能优良的灰铸铁（HT250），无需考虑补缩。
关于铸造毛坯的生产有以下两种方案：方案一：采用分开模两箱造型，水平浇铸。
型腔较浅，因此造型、下芯很方便，铸件尺寸较精确。
但分型面通过铸件圆柱面，会产生披缝，同时铸件在上、下箱各半，容易产生错箱缺陷，且飞边的清理工作量较大。
方案二：采用整模造型，垂直浇铸。
铸件沿底面分型，铸件全部在下箱，即上箱为平面，不会产生错箱缺陷，且使主要加工面处于铸型侧面，清理简便。
采用雨淋式交口垂直浇注，可以控制金属液呈细流流入型腔，减少冲击力，铁液上升平稳，铸件定向凝固，补缩效果好，气体、熔渣易于上浮，不易产生夹渣、气孔等缺陷，逐渐组织均匀，致密、耐磨性好。
但是轴孔凸台妨碍起模，必须采用活块或下芯来克服；当采用活块时，轴孔又难以下芯。
综合分析，由于是大批量生产，机器造型难以进行活块造型，所以宜采用型芯克服起模的困难。
所以采用方案二。
工艺流程：整模造型下料熔炼→浇注→落砂、清理→检验是否合格→去应力退火二、汽车半轴设计（锻造零件）零件名称——汽车半轴零件简图：零件技术要求及生产性质：（1）技术要求：传递扭矩，承受冲击，硬度：杆部37～44HRC，盘部外圆24～34HRC。
（2）生产性质：批量生产零件选材分析：（1）传动轴的工作条件：①传递一定的扭转应力，承受一定的交变弯曲应力；②轴颈承受较大的摩擦；③承受一定的冲击载荷。
（2）传动轴的失效形式：①疲劳断裂：由于受扭转疲劳和弯曲疲劳交变载荷长期作用，造成轴疲劳断裂。
这是主要的失效形式。
②断裂失效：由于大载荷或冲击载荷作用，轴发生折断或扭断③磨损失效：轴颈处过度磨损。
（3）传动轴的性能要求：①良好的综合力学性能，即强度、塑性、韧性有良好的配合，以防止冲击或过载断裂；②高的疲劳强度，以防止疲劳断裂；③良好的耐磨性，防止轴颈磨损。
此外，还应考虑刚度、切削加工性、热处理工艺性和成本。
（4）传动轴零件的选材：方案一：选用中碳合金调制钢，如40CrNiMo，此类钢具有良好的综合力学性能，且淬透性非常好，其油淬直径可达75mm，淬硬性高。
但其价格较高，约为45钢两倍。
方案二：选用中碳钢。
虽然中碳钢淬透性低，但由于汽车半轴主要受扭矩作用，这类轴在整个截面上所受的应力分布不均匀，表面应力较大，心部应力较小。
且它冷热加工性能都不错，机械性能较好，价格低，来源广。
由于汽车半轴对硬度要求不高，且无需大的淬透性，45钢水淬已可满足。
综合考虑，选用方案二。
毛坯的生产选择在机械制造业中，凡承受重载零件，如主轴、连杆等，常使用锻件毛坯。
锻件晶粒细小，组织致密，且热加工使纤维分布合理。
另外由于选用的是中碳钢，该材料的铸造、焊接性能都较差，故选用锻造毛坯比较合适。
方案一：先采用拔长，再进行切削、抛光加工。
该方案的优点是毛坯制造简单，需要设备简单，且应用设备和工具有很大通用性。
缺点是毛坯加工量大，金属消耗多，毛坯加工后传动轴的锻造纤维组织被切断，降低了传动轴的力学性能。
方案二：选用接近零件形状的模锻件制造毛坯，再用精密模锻保证加工精度，后期再进行抛光处理。
该方案的优点是材质机械性能好，纤维组织不切断，生产效率较高，加工余量小，节省金属，精度高，并且可锻造出形状复杂的锻件。
缺点是成本太高，尤其是精密锻造模具成本更高，且需要精度高、压力大的专用设备，不适合小批量生产，且由于受模锻设备限制，模锻件不能太大。
综合考虑，由于是批量生产，且半轴盘部形状复杂，采用自由锻难以加工，故宜采用方案二较为合理。
锻造工艺设计采用“镦粗→拔长→预锻→终锻→切除毛边→修整”工序工艺流程三、钢制压力容器设计（焊接零件）零件名称——钢制压力容器零件简图：零件技术要求及生产性质：（1）技术要求：现有钢板尺寸为1200mmX600mmX8mm，容器工作压力为20个大气压，工作温度为-40℃～60℃，接管外径65mm，壁厚10mm，高约60mm。
（2）生产性质：大批生产。
零件选材分析：该结构对焊接性要求较高，要有较好的气密性和耐腐蚀性，能承载一定的冲击。
在满足结构使用要求的条件下，尽量选择焊接性能较好的材料。
一般碳的质量分数小于%的碳素钢和碳的质量分数小于%的低合金钢都具有良好的焊接性,应尽量采用。
碳的质量分数大于%的碳素钢和碳质量分数大于%的合金钢焊接性不好，尽量避免采用。
同一构件焊接时尽量选用同种金属材料。
方案一：选用普通碳素结构钢，如Q235-A，有良好的塑性、韧性、焊接性及冷加工性，而且价格便宜，适合用于批量生产。
但是力学性能一般，淬火性能差。
方案二：普通低合金钢。
普通低合金钢中有许多适合用于制作压力容器的材料。
如16Mn，其力学性能优良，σb≥1440MPa，σs≥1200MPa，是压力容器常用材料之一，且其塑性也很好，适于冲压。
方案三：奥氏体钢。
奥氏体钢中的1Cr18Ni9也是压力容器的常用材料，其σb≥550MPa，σs≥40MPa。
缺点是不锈钢很昂贵不适合批量生产。
分析以上三种材料，由于1Cr18Ni9过于昂贵，其价格约为16Mn的十倍，因此不宜选用。
由于钢制压力容器为低压容器，故选用普通碳素结构钢即可符合要求。
毛坯的生产方案：由于钢制压力容器的形状比较简单，工作条件要求较高的安全性，加之材料厚度小且需要进行批量生产，所以可采用冲压与焊接的方法加工。
焊接结构设计：选择气瓶材料：接管、大小保护翼选用优质碳素结构钢10，切削加工后焊到瓶体上。
上、下封头用现有普通碳素结构钢钢板冲压成形，筒身用低合金结构钢钢板卷圆后焊成。
确定焊缝位置：瓶体焊缝布置有两种方案，如下所示。
方案一：瓶体由上、下两部分经冲压成形后焊在一起，焊接工作量小，但由于瓶体细长，难以冲压成形，且现有钢板规格难以满足，故此方案不可取。
方案二：瓶体由上、下封头及简身三部分组成。
上、下封头冲压成形，简身由钢板卷圆后焊好，再将上、下封头与简身焊在一起。
受钢板规格所限，封头需要由两块钢板冲压后焊接而成，筒身需要八块钢板多次焊接而成，瓶体共有13条焊缝，虽然焊接工作量大。
但上、下封头易冲压成形，故应选用此方案。
焊接接头设计：接管与瓶体的焊缝采用不开坡口的角焊缝；大小保护翼与瓶体的焊缝采用开坡口的角焊缝；因气瓶为压力容器，为保证焊接质量，筒身的纵向焊缝及上、下封头与简身的环形焊缝均采用I形开坡口双面焊：选择焊接方法和焊接材料：接管、大小保护翼与容器体焊接，因焊缝直径很小，长度均较短，且大部分焊缝在弧面上，故采用焊条电弧焊方法，为保证焊接质量，常采用碱性焊条J507。
容器筒体环形焊缝、纵向焊缝的焊接，可采用气焊、手弧焊、埋弧自动焊、二氧化碳气体保护焊、氩弧焊等多种焊接方法进行。
考虑到是大批生产，且产品是压力容器，为保证焊接质量，提高生产率，常选用埋弧自动焊。
焊丝选用H08A，配合焊剂HJ43l。
工艺流程接管：下料→切削加工→钻孔大小保护翼：剪板下料→冲压→焊纵缝封头：气割下料→拉深→切边→除锈→钻接管孔筒身：剪切下料→卷圆→焊接内纵缝→焊接外纵缝→筒身与上下封头拼装组对→焊接内环缝→焊接外环缝→射线探伤→接管、大小保护翼、筒身装配与焊接→清理→水压试验→气密性实验第三篇课程设计的感想与体会此次课程设计给我们提供了一次回顾所学知识并应用创新的机会，培养了我们综合运用所学的知识，发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力。
在课程设计的过程中，我遇到了很多问题，发现自己对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，许多地方模棱两可。
尽管在做课设前，我们上了理论指导课，但有很多地方我还是不得要领，问了一下其他同学，大家感觉都一样，一开始都是无从下手。
但是经过了多方咨询、商讨，以及仔细的研读课本之后，我们慢慢的理清了头绪，开始按部就班的开展了课程设计。
我个人感觉，由于课程设计只是完成纸质的报告，实现起来难免有些抽象，如果能够根据自己的设计方案实际操作，或者能进行零件工作环境的三维模拟，从而来对一个设计方案的好坏能有直观的感受，并且能够认识到一个优秀的方案设计的重要性。