5.2武汉理工大学金属工艺学课件
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5.3武汉理工大学金属工艺学课件
减少加工
尽量减少加工余量
减少换刀次数和内孔沟槽的加工
返回
便于装夹 和定位
工艺凸台
返回
便于加工和测量
返回
越程槽
留有足够的退刀槽、空刀槽和越程槽
留有足够的退刀槽
返回
利于保证加工质量和提高生产率
有足够的刚度
返回
零件切削加工的结构工艺性（1）
零件切削加工的结构工艺性（2）
8.4
工艺过程的制定
六点定位
完全定位
例如：车削细长轴时，除 采用卡盘和顶尖外，为增 加工件的刚性，往往还采 用中心架或跟刀架，使之 出现了过定位。
车削细长轴时若用三爪卡盘和前后顶尖定位时，Ｙ、Ｚ 方向的平移同时被三爪卡盘和前后顶尖约束了，此时已经出 现了过定位，但是三爪卡盘是用来传递运动的，生产中可用 卡箍来代替三爪卡盘，卡箍既可传递运动又不约束工件的自 由度，变过定位为不完全定位。
第8章：机械加工工艺的基本知识
主要内容
8.1 机械加工工艺过程的基本知识 8.2 工件的定位与安装 8.3 零件的结构工艺 8.4 工艺过程的制定 8 .5 加工工艺规程制定实例
本章重难点
加工工艺的制定 各定位元件分别限制了哪几个自由度
8.1机械加工工艺过程的基本知识
1 、生产过程和 工艺过程 生产过程 由原材料到生产出成品的 全部劳动过程的总和。 生产过程直接改变原材 料的性能、尺寸和形状 使之变成成品的过程。
粗基准的选择
b.精基准的选择 基准重合原则：定位基准与设计基准重合，可 避免产生定位误差；
基准统一原则：加工零件上某些位置精度要求较 高的表面时，应尽可能选同一定位基准，以保证 各加工表面的位置精度。
定位基准选择
8. 3
武汉理工大学的课件 金属工艺学
精密模锻工艺特点：
Ø需要精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料质量下 料。 Ø需要精细清理坯料表面，除净坯料表面的氧化皮、 脱碳层及其它缺陷等。 Ø应采用无氧化或少氧化加热法，尽量减少坯料表面 形成的氧化皮。 Ø精密模锻的锻件精度很大程度上取决于锻模的加工 精度。为排除模膛中的气体，减小金属流动阻力，使 金属更好地充满模膛，在凹模上应开有排气小孔。 Ø模锻时要很好地进行润滑和冷却锻模。 Ø精密模锻一般都在刚度大、精度高的模锻设备上进 行。如曲柄压力机、摩擦压力机或高速锤等。
3.5.4 液态模锻
液态模锻的工艺流程：
原材料配制→熔炼→浇注→加压成型→脱 模→冷却→热处理→检验→入库。
液态模锻原理仿真
直接式液态模锻：压头（成型凸模）直接作用在液态 金属上，在压力下充型、凝固、并伴有微量的塑性变 性组织。适合于生产形状简单、性能要求较高的零件。
间接式液态模锻：同全立式压铸相似。
粉末锻造是粉末冶金成型方法和锻造相结合 的一种金属加工方法。它是将粉末预压成型后， 在充满保护气体的炉子中烧结制坯，将坯料加热 至锻造温度后模锻而成。
粉末锻造的优点（与模锻相比）
Ø材料利用率高，可达90%以上。而模锻的材料 利用率只有50%左右。 Ø机械性能高。材质均匀无各向异性，强度、塑 性和冲击韧性都较高。
高能高速成型的特点: Ø模具简单 Ø零件精度高，表面质量好 Ø可提高材料的塑性变形能力 Ø利于采用复合工艺
高能高速成型的类型
1．爆炸成型
爆炸成型是利用爆炸物质在爆炸瞬间释放出巨大的 化学能对金属毛坯进行加工的高能高速成型方法。除高 能高速成型共有的特点外，爆炸成型还具有以下特点：
(1)简化设备 (2)适于大型零件成型
直接式液态模锻
间接式液态模锻
金属工艺学课件(PPT45页).pptx
。2020年11月27日星期五下午3时1分51秒15:01:5120.11.27
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年11月下午3时1分20.11.2715:01November 27, 2020
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年11月27日星期五3时1分51秒15:01:5127 November 2020
（三）型材 型材主要有板材、棒材、线材 等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和 特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热 轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度 较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸 较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较 高的中小型零件。
• （四）焊接件 焊接件主要用于单件小批 生产和大型零件及样机试制。其优点是制 造简单、生产周期短、节省材料、减轻重 量。但其抗振性较差，变形大，需经时效 处理后才能进行机械加工。
《金属工艺学》上、下册 《材料成型工艺基础》
《机械制造学》 《工程材料与热加工工艺》 《机械加工工艺》 《机械加工工艺基础》
《材料成形学》
高等教育出版社
邓文英
华中理工大学出版社 沈其文
机械工业出版社
王贵成
西北工业大学出版社 裴崇斌
西北工业大学出版社 裴崇斌
清华大学出版社
金问楷
机械工业出版社
李新城
网络资源
课程的特点
• 课程是机类专业应掌握的一门重要的专业
基础课，具有很强的综合性和实践性，是
在掌握了工程制图和金工实习课之后开设 的专业基础课。通过本课程的教学，培养 学生把理论与实践结合起来学习的理念， 提高工程实践的意识，并能用所学的基本 原理和方法分析实际生产技术问题，为学 习后续课程并为以后从事机械设计和制造 方面的工作奠定必要的基础。
金属工艺学全套精品课件
屈服强度与抗拉强度的比值称为屈强比(小于 1）。
l
二、塑性（塑性变形)
金属材料在外力作用下产生不可逆转的永久
变形而不发生断裂的能力称为塑性。常用的塑性 指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ，均通过试验 测定。
1、断后伸长率δ：又称延伸率，是指试件被拉 断后，其标距长度的最大伸长量Δl与原始标距l0
的百分比。
5、金属的塑性变形会导致其 提高， 下降，这种现象称为加工硬化。
二、单项选择题：
1、金属材料表现出力学性能的是
()
A. 导电性 B. 抗氧化性 C. 导热性 D. 硬度
2、试件拉断前承受的最大标称拉应力称为
一、强度：
金属材料在外力作用下抵抗永久变形或 断裂的能力称为强度。
按外力性质不同划分，强度有抗拉强度、 抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强 度等。工程指标一般为屈服强度和抗拉强 度。
F S
金属材料的屈服强度、抗拉强度以及塑性指标是 在万能材料试验机上通过对金属材料进行拉伸试验 测定的。
构件在力的作用下，抵抗永久变形或断裂的能力 （强度），既取决于承受的内力大小，又取决于构 件的横截面的大小和形状，因而用应力值来衡量构 件的强度。一般，把单位面积上的抵抗破坏的内力 称为应力，即：
工艺性能是指金属材料在各种加工工艺 过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻 造、焊接、热处理性能及切削加工性能等。
金属材料的力学性能又称机械性能，是 指金属材料在外力（即载荷）作用下所表 现出的抵抗变形和破坏的能力。包括强度、 塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等，是 机械零件和构件设计、选材的主要依据。
冲击韧性，简称韧性。导致冲击的因素主要有载荷或速 度突然变化（惯性）。
2、金属疲劳： 金属材料在指定循环基数的交变载荷作用下，不产
l
二、塑性（塑性变形)
金属材料在外力作用下产生不可逆转的永久
变形而不发生断裂的能力称为塑性。常用的塑性 指标有断后伸长率δ和断面收缩率ψ，均通过试验 测定。
1、断后伸长率δ：又称延伸率，是指试件被拉 断后，其标距长度的最大伸长量Δl与原始标距l0
的百分比。
5、金属的塑性变形会导致其 提高， 下降，这种现象称为加工硬化。
二、单项选择题：
1、金属材料表现出力学性能的是
()
A. 导电性 B. 抗氧化性 C. 导热性 D. 硬度
2、试件拉断前承受的最大标称拉应力称为
一、强度：
金属材料在外力作用下抵抗永久变形或 断裂的能力称为强度。
按外力性质不同划分，强度有抗拉强度、 抗压强度、抗剪强度、抗扭强度和抗弯强 度等。工程指标一般为屈服强度和抗拉强 度。
F S
金属材料的屈服强度、抗拉强度以及塑性指标是 在万能材料试验机上通过对金属材料进行拉伸试验 测定的。
构件在力的作用下，抵抗永久变形或断裂的能力 （强度），既取决于承受的内力大小，又取决于构 件的横截面的大小和形状，因而用应力值来衡量构 件的强度。一般，把单位面积上的抵抗破坏的内力 称为应力，即：
工艺性能是指金属材料在各种加工工艺 过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻 造、焊接、热处理性能及切削加工性能等。
金属材料的力学性能又称机械性能，是 指金属材料在外力（即载荷）作用下所表 现出的抵抗变形和破坏的能力。包括强度、 塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等，是 机械零件和构件设计、选材的主要依据。
冲击韧性，简称韧性。导致冲击的因素主要有载荷或速 度突然变化（惯性）。
2、金属疲劳： 金属材料在指定循环基数的交变载荷作用下，不产
金属工艺学课件(PPT 49页)
(2) 非金属夹杂物
作业：
一、问答题
1、可采用哪些措施提高合金的流 动性？
2、缩孔和缩松是怎样形成的？可 采用什么措施防止？
3、什么是顺序凝固原则和同时凝 固原则？
9、静夜四无邻，荒居旧业贫。。21.3.321.3.3Wednesday, March 03, 2021
10、雨中黄叶树，灯下白头人。。11:40:0211:40:0211:403/3/2021 11:40:02 AM
铸造性能：Foundry Technological Properties
是表示合金铸造成形获得优质铸件的能力， 是一个极其重要的工艺性能。通常用流 动性和收缩性等来衡量。
1. 合金的充型能力
mold filling capacity
⑴ 充型能力的概念（流动性）
液态合金充满型腔，形成轮廓清晰、 形状正确的优质铸件的能力。
1杆：拉应力 Tensile Stress
2杆：压应力： Compression Stress
⑵ 机械应力 Contraction Stress ：铸 件冷到弹性状态后，由于受到铸型、 型芯和浇冒口等的 阻碍而产生的应 力为机械应力。
机械应力为 拉应力，如 图：
Tensile Stress
⑶ 减小和消除铸造应力的方法
通过两个途径发生作用：
影响金属与铸型之间的热交换条件， 改变金属液的流动时间；
影响金属液在铸型中的水动力学条 件，改变金属液的流动速度。
2. 合金的收缩性
The Contraction of Alloys
⑴ 收缩的概念： 合金从液态冷却到常温的
过程中，尺寸和体积缩小的现象称为收 缩。
The Conception of the Contraction
《金属工艺学》课件
金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
添加标题
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武汉理工大学,金属工艺学第5章 铸造工艺基础
液态金属的凝固与收缩 凝固方式有：逐层凝固、糊状凝固、中间凝固
合金的收缩：液态收缩、凝固收缩、固态收缩 影响收缩的因素：化学成分(c含量)、浇注温度、铸件结构、铸型条件 合金的收缩会造成许多铸造缺陷。（如：缩孔、缩松）。
影响缩孔和缩松形成的因素:合金成分、浇注条件、铸型材料、铸件结构
四、缩孔和缩松的防止方法
同时凝固原则示意图 采用“顺序凝固”时，尽管冒口补缩作用好，但冷却速度不一致，易产 生铸造应力、变形及裂纹等缺陷；冒口消耗金属多，降低了铸件的出品率， 并且，冒口切割较为困难。 采用“同时凝固”时，铸件出现裂纹、应力和变形的倾向性小，不必设 臵冒口，使工艺简化，又能节省金属材料，而且，提高了铸造的出品率。
（1）铸型的蓄热能力——即铸型从金属中吸收和储存热量的能力。
铸型材料的导热系数和比热愈大，对液态合金的激冷能力愈强，合金的 充型能力就愈差。
（2）铸型温度 （3）铸型中的气体 （4）铸件结构
铸件壁厚过薄、壁厚急剧变化或有大的水平面时，都使金属液流动困难。
1
选用共晶成分合金 ，或结晶温度范围 窄的合金
4
合理设臵浇注系统 和改进铸件结构
2
提高合金 的流动性
提高合金液质量， 减少杂质
提高浇注温度和 充型压力
3
5.2 铸造合金的凝固与收缩
5.2.1 铸造合金的凝固
一、铸件的凝固方式
在铸件的凝固过程中，截面一般存在三个区域，即液相区、凝固 区、固相区。对铸件质量影响较大的主要是液相和固相并存的凝固区 的宽窄。铸件的凝固方式就是依据凝固区的宽窄来划分的。
影响合金收缩的主要因素有以下几个方面： 1、化学成分
铸铁中促进石墨形成的元素增加，收缩减小；阻碍石墨形成的元素 增加，收缩增大。 在灰口铸铁中，碳是形成石墨的元素；硅是促进石墨形成的元素； 硫是强烈阻碍石墨化的元素；锰可抵消硫对石墨化的阻碍作用，故适量 的锰可使铸铁的收缩减小。
金属工艺学教学PPT
03
金属加工工艺
铸造工艺
铸造工艺基础
介绍铸造工艺的基本原理、铸 造材料、铸造设备及工装模具
等。
铸造工艺设计
学习铸造工艺方案制定、浇注 系统设计、冒口和冷铁设计等 。
铸造合金材料
了解常用铸造合金材料的性能 特点、应用范围及熔炼技术。
铸造缺陷与质量控制
分析铸造过程中常见的缺陷及 质量控制方法，提高铸造件质
金属工艺学的重要性
金属工艺学在现代工业制造中扮演着至关重要的角色，它涉 及到航空航天、汽车、船舶、能源、建筑、医疗器械等多个 领域，是实现从原材料到最终产品的关键环节。
金属工艺学的历史与发展
金属工艺学的起源
金属工艺学可以追溯到古代，人类最 早使用石头和骨头制作工具和武器， 后来逐渐掌握了炼铁和铜等金属的加 工技术。
VS
安全要求
实验室应配备必要的安全设施和防护用品 ，确保学生的人身安全和健康。学生在实 践过程中应按照指导教师的要求进行操作 ，如遇紧急情况应及时报告并采取相应措 施。
感谢您的观看
THANKS
金属工艺的创新与发展趋势
总结词
金属工艺的创新与发展趋势
创新点1
3D打印技术在金属工艺中的应用。
描述1
通过3D打印技术，可以实现金属零件的快速原型 制造，提高设计效率和生产灵活性。
金属工艺的创新与发展趋势
创新点2
01
金属表面处理技术的改进。
描述2
02
采用新型表面处理技术，如电镀、喷涂等，提高金属表面的美
观性和耐久性。
发展趋势1
03
数字化技术在金属工艺中的应用。
金属工艺的创新与发展趋势
01
描述3
利用数字化技术进行金属工艺设 计和优化，实现智能化制造和个 性化定制。
金属工艺学课件
分类
热处理技术可以分为退火、淬火、回火等多种方式。
应用
热处理技术广泛应用于钢铁、有色金属等领域，是提高金属性能和 延长使用寿命的重要手段。
05
金属工艺学的未来发展
新材料的应用
轻质金属材料
随着航空航天、汽车等行业的快速发展，轻质金属材料如 钛合金、铝合金等在金属工艺领域的应用将更加广泛。
高性能金属材料
80%
医疗器械
金属工艺学在医疗器械领域的应 用也十分重要，如人工关节、心 脏起搏器等医疗器械的制造。
02
金属材料的性质
金属材料的物理性质
01
02
03
04
导热性
金属材料具有良好的导热性， 可以用于制造各种散热器、加 热器等。
导电性
金属材料是电的良导体，广泛 用于电线、电缆等电气产品的 制造。
密度
金属材料的密度较大，质地较 重，具有较高的质量感和稳定 性。
智能制造技术
将信息技术与制造技术深度融合，实现生产过程 的智能化和柔性化，提高生产效率和产品质量。
3
精密加工技术
利用高精度机床和加工工具，实现金属零件的高 精度加工，提高产品的稳定性和可靠性。
环保与可持续发展
01
绿色制造技术
通过采用清洁能源、减少废弃物 排放等方式，实现生产过程的环 保和可持续发展。
金属工艺学的重要性
金属工艺学在工业生产、航空航天、交通运输、医疗器械等领域 具有广泛应用，对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。
金属工艺学的历史与发展
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属，如铜、铁等， 用于制造工具和武器。
工业革命时期的金属工艺
随着工业革命的兴起，金属工艺得到了迅速发展， 各种新的加工技术不断涌现。
热处理技术可以分为退火、淬火、回火等多种方式。
应用
热处理技术广泛应用于钢铁、有色金属等领域，是提高金属性能和 延长使用寿命的重要手段。
05
金属工艺学的未来发展
新材料的应用
轻质金属材料
随着航空航天、汽车等行业的快速发展，轻质金属材料如 钛合金、铝合金等在金属工艺领域的应用将更加广泛。
高性能金属材料
80%
医疗器械
金属工艺学在医疗器械领域的应 用也十分重要，如人工关节、心 脏起搏器等医疗器械的制造。
02
金属材料的性质
金属材料的物理性质
01
02
03
04
导热性
金属材料具有良好的导热性， 可以用于制造各种散热器、加 热器等。
导电性
金属材料是电的良导体，广泛 用于电线、电缆等电气产品的 制造。
密度
金属材料的密度较大，质地较 重，具有较高的质量感和稳定 性。
智能制造技术
将信息技术与制造技术深度融合，实现生产过程 的智能化和柔性化，提高生产效率和产品质量。
3
精密加工技术
利用高精度机床和加工工具，实现金属零件的高 精度加工，提高产品的稳定性和可靠性。
环保与可持续发展
01
绿色制造技术
通过采用清洁能源、减少废弃物 排放等方式，实现生产过程的环 保和可持续发展。
金属工艺学的重要性
金属工艺学在工业生产、航空航天、交通运输、医疗器械等领域 具有广泛应用，对于推动科技进步和社会发展具有重要意义。
金属工艺学的历史与发展
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属，如铜、铁等， 用于制造工具和武器。
工业革命时期的金属工艺
随着工业革命的兴起，金属工艺得到了迅速发展， 各种新的加工技术不断涌现。
43武汉理工大学金属工艺学课件
•
得道多助失道寡助，掌控人心方位上 。16:11:2816:1 1:2816:11Mon day , December 07, 2020
•
安全在于心细，事故出在麻痹。20.12. 720.12. 716:11:2816:1 1:28De cember 7, 2020
•
加强自身建设，增强个人的休养。202 0年12 月7日下 午4时1 1分20. 12.720. 12.7
2．压焊接头设计
（1）点焊接头设计
点焊接头设计包括焊点直径d0，焊点数n等
（2）摩擦焊的接头型式 摩擦焊接头的型式，不仅根据产品的设计要求 来确定，同时也要考虑到摩擦焊接工艺的特点。
4.6.3 典型焊件的工艺设计
压力容器
结构名称：中压容器 材料：16MnR（原材料尺寸为1200×5000mm） 件厚：筒身12mm；封头14mm；人孔圈20mm；管接头7mm
生产大批量钢结构
1．板厚小于3 mm,无密封要求应选用电阻点焊，有密封要求应 选用缝焊。
2．板厚在3～10 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用CO2自动 焊。
3．板厚大于10 mm，焊缝为长直焊缝和环焊缝隙，应选用埋弧 焊或电渣焊。
生产不锈钢、铝合金和铜合金结构
1．板厚小于3mm, 应选用脉冲钨极和钨极氩弧焊。 2．板厚在3～10 mm,焊缝为长直焊缝或环焊缝，应选用熔化极氩
✓ 热裂纹的防止: ➢ 限制钢材和焊条、焊剂的低熔点杂质，如硫和
磷含量。Fe和FeS易形成低熔点共晶，其熔点 为988℃，很容易产生热裂纹。
➢ 缩小结晶温度范围，改善焊缝组织，细化焊缝 晶粒，提高塑性减少偏析。
➢ 减少焊接应力的工艺措施，如采用小线能量， 焊前预热，合理的焊缝布置等。
《金属工艺学》课件
金属工艺学分类
金属工艺学可以根据加工对象和应用 领域分为多种分支，如铸造、锻造、 焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉 及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金 属材料和加工技术，金属工艺学在航空航 天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术 ，包括车身、底盘、发动机等部件的制造 和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板 、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热 处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进 一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理 工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工 件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等 。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素， 以确保加工质量和效率。
金属工艺学可以根据加工对象和应用 领域分为多种分支，如铸造、锻造、 焊接、切削加工、热处理等。
金属工艺学的应用领域
机械制造业
航空航天业
金属工艺学在机械制造业中应用广泛，涉 及各种零件的加工、装配和维修。
航空航天器制造需要高精度和高性能的金 属材料和加工技术，金属工艺学在航空航 天业中发挥着重要作用。
汽车制造业
电子工业
汽车制造业需要大量金属材料和加工技术 ，包括车身、底盘、发动机等部件的制造 和装配。
电子工业中，金属材料广泛应用于电路板 、连接器、散热器等部件的制造。
金属工艺学的历史与发展
01
古代金属工艺
早在公元前，人类就开始使用金属材料，如青铜、铁等，用于制造工具
、武器和饰品。
02
工业革命时期的金属工艺
退火与正火工艺
退火工艺
退火是一种将金属加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却至室温的热 处理工艺。其主要目的是消除金属内部的应力，提高其塑性和韧性，以便于进 一步加工。
正火工艺
正火是将金属加热到适当温度，保持一定时间后，在静止空气中冷却的热处理 工艺。其主要目的是细化金属的晶粒，提高其机械性能，如强度和韧性。
。
焊接缺陷及防止
03
焊接过程中可能出现气孔、夹渣、裂纹等缺陷，需采取相应措
施进行防止。
金属的切削加工工艺
切削加工原理
通过刀具对金属工件进行切削，以去除多余的金属材料，实现工 件形状和尺寸的加工。
切削加工方法分类
根据切削加工的特点和应用，可分为车削、铣削、钻削、磨削等 。
切削加工技术要求
切削加工过程中需要考虑刀具材料、切削液、切削参数等因素， 以确保加工质量和效率。
金属工艺学(全套课件512P)
Wc> 0.60%
Ws,Wp ≤ 0.020%
18
第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
1.2 碳钢的分类、编号、性能和用途 （2）编号
碳素结构钢：以钢材厚度（或直径）不大于 16mm钢的屈服强度数值表示。
Q+屈服强度数值+质量等级符号+脱氧方法
Q---钢的屈服强度； A,B,C,D---质量等级； F---沸腾钢； Z---镇静钢；b---半镇静钢；TZ---特殊镇静钢。
19
第一章 钢铁材料及热处理
第二节 铁碳合金及其状态图
沸腾钢（F）为脱氧不完全的钢。 浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出），钢 锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种 气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅量很 低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。
金属工艺学
绪论
• 金属工艺学:
研究金属材料性质及其加工工艺为 主的综合性技术基础课程。 • 主要研究内容：
– 各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系； – 金属机件的加工工艺过程和结构工艺性； – 常用金属材料性能对加工工艺的影响；
– 工艺方法的综合比较等.
2
绪论
在机械制造中需要了解以下内容：
条件。
11
第一章 钢铁材料及热处理
抗其他更硬的物体压入其内的能力。
表示金属材料在一个小的体积范围内抵抗弹性变形、塑性变 形或破断的能力。
布氏硬度
HBS或HBW
洛氏硬度
HRC、HRB、HRA
12
第一章 钢铁材料及热处理
第一节 金属及合金的性能
1.4 冲击韧性：材料抵抗冲击载荷的能力。
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较高
较高
铣床
刨床
成批,外直线成形面
成批,外直线成形面
拉削
较高
较小
高
拉床
成批,大量生产各种小 型直线成形面
简 单 刀 具 加 工
手动进给
靠模装置 仿形装置 数控装置
较低
较低 较高 高
较大
较大 较大 较小
低
较低 较低 较高
普通机床 小批,各种成形面
普通机床 成批,各种直线成形面 仿形机床 小批,各种成形面 数控机床 中小批,各种成形面
与外圆磨削相比较,具 有以下工艺特点 a.表面粗糙度较大 b.磨削精度控制比较困难 c.生产率较低 结论：磨孔主要用于不宜或 无法进行镗削，铰削或拉削 的高精度及淬硬孔的精加工
7.3.4 孔加工方案的制订
序 号 1 2 钻孔 钻---铰 加工方案 加工精度
表面粗糙度 适用范围 任何批量,实体工件
Ra/μm IT11--IT13 12.5-25 IT7—IT8 1.6-3.2 不淬火钢件,铸 铁件和非铁合金 件小孔,细长孔 Φ30-100铸锻孔 成批,大量生产 除淬火件外各种 零件小批生产
铣削 加工 应用
1、周铣法 返回
2、端铣法
返回
3、周铣与端铣的比较
加工质量: 端铣比周铣高 加工效率: 端铣比周铣 高 加工适应性: 端铣比周铣差 4、铣削加工工艺特点 a.生产率较刨削高 c.刀具耐用度高 b.加工精度及表面 粗糙度较差 d.适用范围广 返回
• 1）顺铣法（down milling)
成形面的磨削加工
加工方法
成形砂轮 磨削 成形夹具 磨削 砂带磨削
加工 精度
较高
表面 粗糙度
较小
生产 率
较高
机床
适用范围
成 形 面 的 磨 削 加 工
平面磨, 成批加工回转成形面, 工具磨, 外直线成形面 外圆磨 成形磨 单件,小批生产各种外直 床,平面 线成形面 磨床 砂带磨 床 坐标磨 床 加工各种批量外直线成 形面和回转成形面 单件小批加工各种内外 直线成形面.(主要是模具 型腔)
砂轮的组成
返回
磨削运动
返回
横向进给
纵向 进给
中心磨
返回
无心磨
返回
• 7.1.3 外圆加工方案的制订
a.影响外圆加工方案的主要因素 工件材料 加工精度 热处理状态
b.典型外圆加工方案 1.粗车 2.粗车-半精车 3.粗车-半精车-精车 4.粗车-半精车-磨削 5.粗磨-精磨-研磨
加工路线
车削
IT9—IT10 3.2-6.3
9
10 11
粗镗---半精镗---浮动镗
(钻)粗镗---半精镗---磨
IT7—IT8
IT7—IT8
0.8-1.6
0.8-1.6 0.4-0.8
成批,大量生产
钢及铸铁件孔的 精加工
(钻)粗镗---半精镗---粗磨- IT6—IT7 --精磨
7.4 成形面切削成形
成形 面的 种类
扩孔
• (3) 铰孔(reaming)
a.铰刀刀刃多,导向性好,刚性好
b.铰刀制造精度高
c.铰刀有修光刃,可校准孔 径和修光孔壁 d.铰孔加工余量小,切削力小, 切削热少,排屑,冷却润滑条 件好 e.加工精度高 IT6-IT8 , Ra 0.4-1.6μm
铰孔
7.3.2 镗孔
1) 车床镗孔 2) 镗床镗孔
• 7.1.2 外圆表面的磨削
a.磨削的实质及磨削过程
砂轮的组 成与分类 磨削运动 砂轮是由磨 料与粘结剂 组成的多孔 物体 磨削运动演示 无心磨 磨削的实质 磨削的实质演示 中心磨
磨料种类(刚玉,立方氮化 硼) 粘结剂种类(金属,橡胶,陶 瓷) 砂轮硬度(Y,ZR,R) 磨料的粒度(40#,60# 120#)
其它种类的镗床
镗床应用
3)
镗削工艺特点
a.适应性广 b.不仅可以保证单 个孔的尺寸精度和 形状,而且可以保 证孔与孔之间的相 互位置精度.
c.广泛用于单件, 小批量生产中 的孔或孔系的 加工
d.生产率低
镗刀结构
• 7.3.3 磨孔
磨孔是孔的精加工方法 之一，加工精度IT6-IT8， Ra 0.4-1.6μm
内球面的车削
车削,磨削
1、尺寸精度 2、形状精度
3、位置精度 4、表面质量
车削加 工范围
• 7.1.1 外圆表面的车削
• 车削加工的工艺范围 粗车(coarse turning) IT 10-IT13 Ra 6.3-12.5μm 半精车(semi-extractive turning) IT 9-IT10 Ra 3.26.3μm 精车(extractive turning) IT 7-IT8 Ra 0.8-3.2μm 精细车(fine turning) IT 6-IT7 Ra 0.2-0.8μm • 外圆表面车削加工设备及工艺特点 生产率高 应用广泛 加工材料范围较广 • 车削外圆时工件的装夹特点 装夹方便快捷 易于保证位置精度
• 7.2.5平面加工方案的制订
序 号 1 2 3 4 5 6 加工方案 粗车——精车 粗铣(或粗刨) 粗铣——精铣 粗刨——精刨 粗铣(刨)——拉 粗铣(刨)-精铣（刨）磨 加工精度 表面粗糙度 Ra μm 1.6-12.5 12.5-25 1.6-6.3 1.6-6.3 0.4-0.8 0.2-0.8 钢,铸铁的中小零件 的平面 适用范围 车削工件的端面 不淬火钢,铸铁和非 铁金属件的平面
3
4 5 6 7 8
钻---扩---铰
钻---扩---粗铰---精铰 粗镗---半精镗---铰 (钻)粗镗---拉 (钻)粗镗---半精镗 (钻)粗镗---半精镗---精镗
IT6—IT8
IT6—IT7 IT7—IT8 IT7—IT8 IT7—IT8
0.4-1.6
0.4-0.8 0.8-1.6 0.4-1.6 0.8-1.6
钻孔
钻头切削部分的组成
返回
引偏
返回
钻孔工艺
• (2) 扩孔 （core drilling)
用扩孔刀对已有的孔进 行扩大的加工。 a.刀具刀刃多，切削用量 小， 无横刃，刚性好 b.加工精度较高 IT10， Ra 3.2-6.3μm
c.加工效率较高
d.用于一般精度孔 的最终加工，高精 度孔的半精加工
磨削
7.2 平面切削成形
7.2.1平面车削(plane turning)
7.2.2平面刨削(planing)
• 7.2.3平面铣削(milling)
顺铣 用圆柱铣刀的圆周上分布 周铣法 的刀齿加工平面的方法 逆铣
端铣法
用圆柱铣刀端面分布的刀齿加工 平面的方法
周铣法与端铣法的比较
铣削加工的工艺特点
第7章 典型表面切削成形的
基本方法
主要内容
7.1 外圆表面切削成形 7.3 孔的加工成形 7.2 平面切削成形 7.4 成形面切削成形
本章目的
了解各种不同类型的加工方法及相应机床的工 艺特点及适用范围，从而能根据不同零件的特点， 正确选择加工方法及机床，制订最佳加工方案
7.1 外圆表面切削成形
外圆表面的 典型零件 外圆表面的典 型加工方法 外圆表面的 技术要求 轴类零件,盘类零件
IT8-IT11 IT11-IT13 IT7-IT10 IT7-IT10 IT6-IT7 IT5-IT6
7.3 孔的加工成形
尺寸精度 形状精度 位置精度 表面质量 钻,扩,铰,镗
孔的技术要求
孔的加工方法
拉
磨,珩磨,研磨
• 7.3.1 钻削 (1) 钻孔
利用钻头在实体材料上加工内孔的工艺方法 a.钻头切削部分的组成 b.钻孔的工艺特点 刀具简单 钻头刚性较差,容易引偏 c.钻孔工艺的应用 低精度孔的最终加工 只能保证单个孔的精度 高精度孔的粗加工 排屑困难
成形面 直线成形面 的技术 要求 立体成形面
回转成形面
a.尺寸精度 c.位置精度
b.形状精度
d.表面质量
7.4.1 成形面加工方法分析
加工方法
成 形 刀 具 加 工 车削
加工 精度
较高
表面 粗糙度
较小
生产 率
较高
机床
车床
适用范围
成批,小尺寸回转面
成 形 面 的 切 削 加 工
铣削
刨削
较高
较低
较小
较大
车削成形面
铣削成形面
磨削成形面
• 7.4.2.2 用简单刀具加工
(1)用靠模装置加工成形面 a.生产效率高 b.加工精度由靠模决定 c.靠模形状复杂,成 本高 d.适合成批生产 中应用 e.靠模易摩损
• (2)按运动轨迹法加工成形面
外球面的铣削 铣削 内球面的铣削 外球面的车削 车削 内球面的车削 外球面的磨削 磨削
返回
• 2）逆铣法（up milling) • 逆铣时切削水平分力F2方向与工件进给方向相反， 因此，切削送进平稳，有利于提高表面质量和防 止扎刀现象。 • 逆铣时水平分力F1向上，不利于工件的夹紧。
• 逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较 大，且影响已加工表面质量。
返回
• 7.2.4 平面磨削(grinLeabharlann ing) 1.平面磨削方法 (1)周磨
高
小
较高
高
小
较低
连续轨迹 数控坐标 磨削
很高
很小
较高
• 7.4.2.1 用成形刀具加工
车削成形面 铣削成形面
工艺特点:
a.加工精度主要取决于刀具精度
刨削成形面
拉削成形面
b.易于保证同一批零件形状 及尺寸的一致性和互换性
c.生产率高 d.刀具重磨次数多,使用寿命长