第12章材料及成形工艺选用
材料成型工艺教学大纲
材料成型工艺MaterialFormingTechnology课程编号：07310060学分：6学时：90(其中：讲课学时：78实验学时：12上机学时：0)先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业：材料成型及控制工程教材：《金属材料液态成型工艺》贾志宏编化学工业出版社2008年2月第1版《金属材料焊接工艺》雷玉成主编化学工业出版社，2006年8月第1版《冲压工艺与模具设计》牟林、胡建华主编.北京大学出版社2010年3月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：本课程是材料成型与控制工程专业的一门主要专业基础课。
本课程的任务是掌握金属液态成型工艺的方法、金属板料成形技术、焊接电弧及焊接方法等三大部分知识。
通过本课程的学习，了解常见的液态成型、板料成形、焊接工艺方法。
为学习有关专业课程、从事生产技术工作和管理工作打好热加工工艺知识基础；了解热加工的新工艺、新技术、新方法和发展趋势。
二、课程的基本内容及要求第一篇液态成型工艺绪论1基本内容金属液态成型工艺发展历史，液态成型工艺流程。
2教学要求了解铸造产业的发展概况；了解铸造生产的基本流程和工艺种类。
3重难点液态成型工艺的基本类型、流程及发展趋势。
第一章零件结构的铸造工艺性分析1基本内容(1)常用铸造方法的选择；(2)砂型铸造零件结构的工艺性分析；(3)特种铸造零件结构的工艺性分析。
2教学要求(1)了解各种铸造方法的特点；熟悉铸造方法选用的依据(2)掌握砂型铸造零件结构的工艺性分析方法；(3)熟悉特种铸造零件结构的工艺性分析方法。
3重难点铸造工艺性分析的方法和思路。
第二章砂型铸造工艺方案的确定1基本内容(1)工艺设计内容及流程；(2)砂型铸造工艺方案确定的基本原理；2教学要求(1)熟悉铸造工艺设计的依据、内容及流程；(2)掌握砂型铸造工艺方案制定的原理及方法。
3重难点(1)生产纲领、生产条件对工艺方案制定的影响；(2)分型面及浇注位置的确定。
第十二章 压力机模锻工艺及模具设计
（2）锻件图的制订 确定锻件图的原则和内容与锤上模锻相同，不同点如下： 1）热模锻压力机有顶出装置，锻件能方便地从深型腔内取出，分模面可 以灵活地选择。 2）锻件拔模斜度一般比锤上模锻件小一级。外斜度为3°～7°,内斜度 为7°～10°，或视孔的相对深度而定。当h＞0.75d时，采用两级拔模 斜度。
5）飞边槽的型式与锤上模锻相似，不同之处在于 仓部是开通的。如图12－4
图12-4 飞边槽的形式 a） 用于形状较复杂锻件 b）用于形状较简单锻件
（2）预锻工步设计：预锻工步设计原则与锤上模锻相似。设计时应着 重考虑以下几点：
1）预锻工步图的高度尺寸相应要比终锻大2～5mm，宽度尺寸比 终锻要小0.5～1mm，对高筋和凸出部分，取较大差值。
之比大于1.6～2时，应增加压扁工步。 （2）对断面有一定变化的锻件：断面变化不超过10％～15％时，采用压
肩~终锻或压肩~预锻~终锻。 （3）对截面变化大的锻件：采用其它设备制坯（辊锻、平锻、楔横轧、
空气锤等）或采用成型毛坯。 （4）对弯曲类锻件，是否需要采用弯曲工步与锤上模锻相同。 在热模锻压力机上模锻质量和尺寸较小的锻件时，可以采用多件模锻。
图12-18 整体式模锻
组合式锻模或镶块锻模结构，便于实现模具零件的标准化，中小批 量的生产多用此种形式。
图12-19 镶块式锻模
图12-20 用楔紧固模块
摩擦压力机上模锻，上下模的导向方式见图12－21、图12-22。
图12－21用导销导向
图12-22 凸凹模导向的结构型式 ａ） 圆柱面导向 ｂ） 圆锥面导向 ｃ） 喇叭形导向
（1）终锻工步设计：根据热锻件图设计的。与锤 上模锻相似，不同之处有以下几点：
1）上下模充满的难易程度差别不大，应考虑锻件 的定位和取出方便。
工程材料及成型技术
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修_、课程介绍1. 课程描述：本课程是机械类专业的技术基础课，为机械设讣、机械制造工艺学等机械类专业课程提供工程材料及其成型技术等方面的基本知识。
本课程的主要内容如下：（1）常用材料的成分、组织性能与成型工艺之间的关系及其用途。
（2）金属材料热处理（如：退火、正火、淬火、回火）和零件表面热处理的工艺特点及应用。
（3）常用工程材料的种类、牌号、性能及用途。
（4）常用工程材料成型工艺的种类、特点及其应用。
（5）典型机械零件材料及成型工艺的选用。
本课程学生应掌握材料与成型技术的基本原理、基本知识和工程应用的能力，了解工业产品的设讣、选材、加工三者之间的关系。
为后续专业课学习和毕业后从事机械设计•和制造方面的工作打下一定的工程材料选择和应用的基础。
2. 设讣思路：本课程以工程材料及其成型工艺为研究对象，用绕机械零部件设计和制造中的选材和成型两个主要环节，讲授工程材料及其成型工艺的基本知识，并将其应用到机械零部件的设讣和加工工艺中。
实践环节以金属材料的硬度实验、铁碳合金平衡组织的金相分析实验、碳钢的热处理实验为主。
通过学习本课程，使机械专业大学生了解工程材料的一般知识，了解常用材料的成分、组织性能与成型工艺之间的关系，培养学生具有使用和选择工程材料及成型工艺的能力，掌握制造金属零件基本成型工艺的基本知识。
开课依据：对毕业要求的能力支撑矩阵。
本课程是培养本科生从事机械设计和机械制造等领域丄作的专业基础课程，为达成机械设计制造及其自动化专业毕业生能力矩阵1.4、1.6、2.1、2.2、2.3、2.5项要求见下课程内容包括五个模块：工程材料的基础知识（工程材料的结构与性能、金属材料的凝固与固态相变）、金属材料热处理、金属材料、丄程材料的成型工艺、典型零件的材料及成型工艺选择。
（1）工程材料的基础知识本模块内容为本课程的理论基础，重点讲授两部分内容：1）工程材料的结构与性能：从丄程材料的微观结构探索其宏观性能，主要讲授原子（或分子）的相互作用、晶体材料和非晶态材料的原子排列等，并介绍工程材料的性能，为在机械设计中选择材料打下基础。
第12章 栓剂
第六页，共74页。
2）新型栓剂：以速释为目的的中空栓和泡腾栓， 以缓释为目的的渗透泵栓剂、微囊栓剂和凝胶 栓剂，既有速释又有缓释的双层栓剂，或加入 渗透促进剂或阻滞剂的栓剂。
第七页，共74页。
二、栓剂的种类
1.按给药途径分类
肛门栓（直肠栓）：圆柱形、圆锥形、鱼雷形 重约2g， 3～ 4cm
导管直接进入大循环
第十四页，共74页。
（1）门肝系统
（2）非门肝系统
药物经直肠上静脉进入门静脉，经
过肝脏代谢后，运行全身；
栓剂塞入距肛门6cm处
药物经下直肠静脉、肛门静脉，绕过肝脏
，从下腔大静脉直接进入大循环，作用全身；
栓剂塞入距肛门2cm处为宜，避免首过效应
（3）淋巴系统
药物经过直肠粘膜进入淋巴系统，作用全 身。
第一节 概述
第二节 栓剂的基质与附加剂 第三节 栓剂的制备 第四节 栓剂的质量检查、包装与贮存
第四页，共74页。
第一节、概述
一、含义
1. 含义：药物 + 适宜基质→固体制剂（专供腔道给药）
“塞药、坐药”
腔道：直肠用、阴道用、尿道用 作用：常温下固体，体温时迅速软化、熔融或溶解
第五页，共74页。
2、发展史：
⑤保留时间：越长吸收越完全
第十六页，共74页。
2 药物理化性质:
①溶解度:
对难溶性药物吸收不利，可制成盐类，水溶性大，吸收 能力高，达峰快。
②粒度
粒子越小，越易溶解，吸收越快。
③脂溶性与解离度：弱电解质的非解离型（分子型）、
油水分配系数大者（脂溶性药物）易吸收。
第十七页，共74页。
3.基质的理化性质:
3．其他控释、缓释栓
复合材料工艺学-精选
美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里
尔芳2100号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结
复 构小巧重量轻而称奇于世。
合
采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机。
材
料
在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承
发 力结构，不仅使飞机结构重量减轻，还提高了飞机的各种
展 飞行性能。
复
化硅纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能
合 材 料 发
增强材料，并使用高性能树脂、金属与陶瓷为基体， 制成先进复合材料(Advanced Composite Materials, 简称ACM)，是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航
展
空航天飞行器的理想材料。
概
况
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第一章 绪论
课件
1.1
塑70(年RR代IM，)树研脂究反成应功注，射热模塑塑按模性(一具R片I将定内M状)树比，模及脂例依塑增、加靠料强玻入高反纤到速应和旋旋注填转转射料的产模
况 80年代，离心浇铸工艺 生的离心力，使物料在模
内挤压密实，固化成型。
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第一章 绪论
课件
1.1
进入20世纪70年代，开发了一批如碳纤维、碳
13 无机非金属基复合材料成型工艺
14 金属基复合材料成型工艺
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1.1
第一章 绪论
课件
注意：所研究的CM与化合材料、混合材料的区别
多相体系和复合效果是复合材料区别于传
统“混合材料”和“化合材料”的两大特
复 合
♣ 狭义定义： 征
材 (通常研究的内容) 用纤维增强树脂、金属、无机非金属材
《土木工程材料》课件 第十二章 沥青混合料
七、抗滑性
沥青混合料路面的抗滑性与矿质材料的抗磨光能力、混合料的级配、沥 青的用量及施工工艺等有关。
指标：磨光值、道端磨耗值、冲击值
第五节 沥青混合料的技术要求及选用
热拌沥青混合料适用于各种等级道路的沥青面层。 说明：（1）高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青面层的 上中层、中面层及下面层应采用沥青混凝土混合料铺筑，沥青碎石混合料仅 适用于过渡层及整平层。 （2）其他等级道路的沥青面层上面层宜采用沥青混合料铺筑。 要求：沥青混合料应满足耐久性、抗车辙、抗裂、抗水损害能力、抗滑 性能等多方面的要求，并应根据施工机械、工程造价等实际情况选择沥青混 合料的种类。
1 粗集料应具有足够的强度和耐磨性能
按强度和磨耗率将粗集料（石料）分为四级，参照教材表12-1所示。 根据沥青面层类型及使用条件，选择石料的等级应不低于教材表12-2的 规定。
2 应避免采用酸性石料
配制沥青混凝土应尽量选用与沥青具有良好黏结力的碱性石料，以提高 沥青混凝土的强度和抗水性。
3 粗集料外观质量要求
最大粒径为圆孔筛30 mm或40 mm 最大粒径为圆孔筛20 mm或25 mm 最大粒径为圆孔筛10 mm或15 mm 最大粒径为圆孔筛5 mm
热拌热铺沥青混合料 沥青与矿料在热态下拌和、热态下铺筑的沥青混合料。
按施工温度
常温沥青混合料
采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、常 温状态下铺筑的沥青混合料。
组成部分：碎石骨架、沥青玛碲脂结合料
1 SMA的组成特点
① SMA是一种间断级配的沥青混合料。 ② 增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维，也 可采用矿物纤维。 ③ 沥青结合料用量多，黏结性要求高。最好采用改性沥青。
合肥工业大学 考研 材料成型基本原理课件12
第12章 金属塑性成形的 物理基础
材料成形力学原理研究的对： 金属塑性成形
第一节 绪 论
塑性：
材料在外力的作用下产生一定的永久变形而 不破坏其完整性的能力。
塑性成形：
材料成形的基本方法之一，它是利用材料的 塑性，在外力作用下获得所需尺寸和形状的工 件的一种加工方法，又称为塑性加工。
第二节 金属在冷态下的塑性变形
一、金属的晶体结构和组织
合金：由两种或两种以上的金属构成，按组织特征分为单相 合金（以基体金属为基的单相固溶体组织）和多相合金（ 除基体外，还有第二相）。
多晶体：由许多大小、形状和位向都不同的晶粒组成，晶粒 之间存在晶界 。变形的不均匀性和各晶粒变形的相互协调 性是其变形的主要特点。
• 掌握应力、应变、应力应变关系和屈服准则等 塑性理论基础知识，以便对变形过程进行应力 应变分析，并寻找塑性变形物体的应力应变分 布规律；
• 掌握塑性成形时的金属流动规律和变形特点， 分析影响金属塑性流动的各种因素，以合理地 确定坯料尺寸和成形工序，使工件顺利成形；
• 掌握塑性成形力学问题的各种解法及其在具体 工艺中的应用，以便确定变形体中的应力应变 分布规律和所需的变形力和功，为选择成形设 备和设计模具提供依据。
低温回复（0.1～0.3）Tm时，回复的主要机理是点缺陷运 动和互相结合，使点缺陷的浓度下降。
中温回复（0.3～0.5）Tm时，位错发团内部位错重新组合 和调整、位错运动和异号位错互毁，导致位错发团厚度变薄 ，位错网络清晰，晶界位错密度下降，亚晶缓慢长大。
高温回复发生时（T>0.5Tm），发生位错攀移，亚晶合并和 多边形化现象。
其次，由一个晶粒到另一个晶粒的位向有突变，即晶界 处晶粒的结构是不连续的，因此，晶界处各晶粒相互 制约晶界变形困难。
材料加工和成型工艺
材料加工和成型工艺课程名称：材料加工和成型工艺课程代码：0934第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点材料加工和成型工艺是高等教育自学考试工业设计专业所开设的专业基础课程之一，它是一门理论联系实际、理论性较强的课程。
本课程使考生全面了解工业造型材料的种类、性能、质感和工艺对产品造型设计的阻碍，以及常用材料的选用、加工技术和工艺。
应用于产品造型设计中材料和加工工艺的选用，以便实现设计的目的和要求。
二、课程目标与差不多要求设置本课程，为了使考生能够熟悉造型设计与材料的关系，把握各种材料的性能特点及其加工工艺，了解新型材料，从而运用设计手段，充分利用材料的内在功能和表面特点，制造出功能好、技术性能高、款式新颖的工业产品通过本课程的学习，要求考生把握产品开发设计中有关材料和加工工艺的差不多知识、差不多原理和方法，把握产品造型设计材料与工艺的学习方法及理论联系实际方法，提高分析问题和解决问题能力。
三、与本专业其它课程的关系材料加工和成型工艺是工业设计专业大学专科学生必修的专业基础课，它与工业设计专业的许多其它课程有着紧密的关系，是产品改良设计、产品开发设计的先导课程。
第二部分考核内容与考核目标第一章概论一、学习目的与要求通过本章学习，了解造型设计与材料和工艺性的关系，以及造型材料的差不多概念，明白得质感设计的形式、原那么和作用，对造型材料有一个差不多的认识。
二、考核知识点与考核目标〔一〕产品造型设计与材料〔重点〕识记：造型材料的特性、应用与进展明白得：材料与造型造型材料的种类与差不多性能造型材料应具备的特性造型材料的应用与进展〔二〕工业造型材料的美学基础〔重点〕明白得：质感的概念质感设计在造型设计中的作用应用：造型质感设计形式与原那么〔三〕产品造型设计与工艺性〔次重点〕明白得：造型设计与加工工艺造型设计与装配工艺造型设计与装饰工艺第二章金属材料及其加工技术一、学习目的与要求通过本章学习，明白得金属材料是最重要、应用最广泛的工业造型材料，把握常用金属的差不多知识，能够依照设计需要正确选用金属材料。
材料腐蚀与防护-第十二章-防腐设计PPT课件
腐蚀余量的大小，要根据具体情况而定。—般来说， 介质的腐蚀性越大，腐蚀余量也越大。对于管道和槽体， 由于所接触的往往是腐蚀性较强的介质，所以设计时壁 厚常为计算量的2倍。腐蚀余量一般局限于预计腐蚀率特 别高的结构部分，例如液-气交界区。
（2）局部腐蚀的强度设计
局部腐蚀类型较多．破坏形式相差较大。目前还很 难根据局部腐蚀的强度降低，采用强度公式对腐蚀余量 进行估算。
在选材的同时，应考虑行之有效的防护措施。适当的 防护如涂层保护、电化学保护及施加缓蚀剂等，不仅可以 降低选材标准．而且有利于延长材料的使用寿命。 （6）考虑材料的加工性能；
材料最后的选定还应考虑其加工焊接性能，加工后是 否可进行热处理，是否会降低耐蚀性。
12.2 防腐蚀结构设计
1） 合理的结构形式和表面状态
结构材料除具有一定的耐蚀性外一般还要具有必要的机械性能如强度硬度弹性塑性冲击韧性疲劳性能等物理性能如耐热导电导热光磁及密度比重等及工艺性能如机加工铸造焊接性能等
第十二章 防腐蚀设计
防腐蚀设计是材料腐蚀与防护研究中一个非常重要 的课题。通过正确运用已有的知识和经验，经过周密的 防腐蚀设计来减少和避免的损失。
·为避免高流速液体直接冲击容器壁，可在适当位置安装易 于拆卸的缓冲板或折流板．如图所示，还可以考虑采取加固 该处的容器壁的措施。
6） 防止环境诱发破裂
环境诱发破裂是由机械应力和腐蚀联合作用产生， 包括应力腐蚀破裂和腐蚀疲劳。防止这类破坏的措施旨在 消除奴应力〔或交变应力)或腐蚀环境，或者可能时使两 者一并消除。
• 对应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳，在材料的数据齐全的情况下， 可能作出合适可靠的设计。 例如：在有应力腐蚀断裂危险的场合，设计时应保 证构件所受拉应力不超过该结构材料在实际应用环境中的 应力腐蚀临界应力。在可能出现腐蚀疲劳的场合，应保证 可变载荷不超过构件疲劳极限。
材料成型工艺课程设计
材料成型工艺课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握材料成型工艺的基本知识、原理和应用，培养学生的实践能力和创新精神。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：•了解材料成型工艺的分类、特点和应用领域。
•掌握材料成型工艺的基本原理和方法。
•熟悉常见材料的成型性能和成型工艺参数。
2.技能目标：•能够分析材料成型过程中出现的问题，并提出解决方案。
•具备一定的材料成型工艺设计和优化能力。
•能够运用所学知识进行材料成型工艺的实验操作和数据分析。
3.情感态度价值观目标：•培养学生的科学精神，提高对材料科学和工程实践的兴趣。
•培养学生的团队合作意识和沟通能力，增强集体荣誉感。
•培养学生对创新和实践的积极态度，提高解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.材料成型工艺概述：介绍材料成型工艺的分类、特点和应用领域，让学生对材料成型工艺有一个整体的认识。
2.材料成型工艺原理：讲解材料成型工艺的基本原理，包括塑性变形、弹性变形、断裂等，使学生了解材料成型过程中的物理现象。
3.材料成型工艺方法：介绍常见的材料成型工艺方法，如铸造、锻造、焊接、热处理等，让学生掌握各种成型工艺的实施方法和注意事项。
4.材料成型性能及工艺参数：分析常见材料的成型性能，如塑性、韧性、硬度等，讲解成型工艺参数的选择和调整方法。
5.材料成型工艺实例分析：通过案例分析，使学生了解材料成型工艺在工程实际中的应用，培养学生的实践能力。
本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解材料成型工艺的基本概念、原理和工艺方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作意识。
3.案例分析法：分析实际工程案例，让学生了解材料成型工艺在实际中的应用和解决问题的方式。
4.实验法：安排材料成型工艺实验，让学生动手操作，培养学生的实践能力和实验技能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将使用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的知识体系。
第12章 生物质基活性炭的制备与应用
活性炭分类
按应用场合分类
粉状活性炭 主要用于味精、柠檬酸、氨基酸、啤酒、汽水、清凉饮料葡萄和搞菌素 等的脱色提纯。 项目指标 : 粒度 100 目；亚甲兰脱色力ml≥11 ；碘吸附值≥950mg/g ；总 铁量≤0.10% ；干燥减量≤10% ；氯化物≤0.20% ；灼烧残渣≤3% ； PH 值 6-8
活性炭分类
按外观形状分类
③ 其它形状的活性炭
除了粉状活性炭和颗粒活性炭两大类外，还有其他形状的，如活性炭 纤维、活性炭纤维毯、活性炭布、蜂窝状活性炭、活性炭板等。
活性炭分类
按孔容分类
活性炭孔径一般分为三类
大孔：1000-1000000A 过渡孔：20-1000A 微孔：20A
大孔型活性炭：所含大孔、中孔、微孔中，大孔体积较大的活性炭。
活性炭分类
粒状炭分类
c) 球形活性炭
• 球形活性炭的制取方法与柱状炭类似，但有成球过程。也可以用液态 含碳原料经喷雾造粒、氧化、炭化、活化制成，还可以用粉状活性炭 加粘结剂成球加工而成。球形活性炭也有实心和空心球形活性炭之分 • 球形活性炭：以球形颗粒的直径表示，用乘上10的数字标出。例如球 形直径为20，表示球体直径为2mm。形状最好，需造粒。 • 球形活性碳具有压降小，磨耗率低且容易操作的优点，正常情况下磨 耗量约0.3g/m2· hr，大都利用于流化床系统。
粉状炭再生比较困难，通常使用粉状炭需要相当大的混合池和沉淀 池以及混合、沉淀、过滤、分离等多道工序，操作困难，失效的活性 炭不能再生使用，故消耗量较大(近年也有研究将它再生)。
活性炭分类
按外观形状分类
② 颗粒活性炭: 粒度大于0.175mm的活性炭 早期粉状炭的产量与用量均超过粒状炭，糖和药品的脱色精制以及 早期的水处理都以粉状炭为主 后来随着应用范围的扩大、使用工艺的改进，特别是再生方法与再 生设备的解决，使粒状炭的用量不断上升，逐渐超过了粉状活性炭
《工程材料及成型技术》教案
教案
20 07~ 20 08学年第1学期
学院、系室机械工程系
课程名称材料与成型技术专业、年级、班级工业工程06级主讲教师庄哲峰
福建农林大学
教案编写说明
教案又称课时授课计划,是任课教师的教学实施方案。
任课教师应遵循专业教学计划制订的培养目标，以教学大纲为依据，在熟悉教材、了解学生的基础上，结合教学实践经验，提前编写设计好每门课程每个章、节或主题的全部教学活动。
教案可以按每堂课（指同一主题连续1~4节课）设计编写。
教案编写说明如下：
1、编号：按施教的顺序标明序号。
2、教学课型表示所授课程的类型，请在理论课、实验课、习题课、实践课及其它栏内选择打“√”。
3、题目：标明章、节或主题。
4、教学内容：是授课的核心。
将授课的内容按逻辑层次，有序设计编排，必要时标以“*”、“#”“？”符号分别表示重点、难点或疑点。
5、教学方式、手段既教学方法，如讲授、讨论、示教、指导等。
教学媒介指教科书、板书、多媒体、模型、标本、挂图、音像等教学工具。
6、讨论、思考题和作业：提出若干问题以供讨论，或作为课后复习时思考，亦可要求学生作为作业来完成，以供考核之用。
7、参考书目：列出参考书籍、有关资料。
8、日期的填写系指本堂课授课的时间。
福建农林大学教案
编号：1
福建农林大学教案
福建农林大学教案
编号：3
福建农林大学教案
图2.17. 六种典型合金的结晶过程分析
福建农林大学教案
福建农林大学教案
福建农林大学教案
福建农林大学教案
福建农林大学教案
福建农林大学教案
福建农林大学教案。
材料加工和成形工艺
材料加工和成型工艺绪论1.材料、能源、信息现代技术和现代文明的三大支柱。
2.材料:指那些能够用于制造结构、器件或其它有用产品的物质。
3.工程材料分类，据组成与结构特点分为：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料、复合材料；据性能特征分为：结构材料、功能材料；据用途分为：建筑材料、能源材料、机械工程材料、电子工程材料。
4.结构材料:是以力学性能为主的工程材料的统称，主要用于制造工程建筑中的构件、机械装备中的支撑件、连接件、运动件、传动件、紧固件、弹性件及工具、模具等。
5.功能材料:是指以物理性能为主的工程材料，即指在电、磁、声、光、热等方面有特殊性能或在其作用下表现出特殊功能材料。
6.材料加工:指材料的成型加工及强化、改性和表面技术的应用等。
7.材料的加工和改性是挖掘材料性能的潜力和充分发挥材料效能的主要手段。
8.表面技术:指通过施加覆盖层或改变表面形貌、化学组分、相组成、微观结构、缺陷状态，达到提高材料抵御环境作用的能力或赋予材料表面某种功能特性的材料工艺技术。
第一章材料的力学行为和性能1.材料的性能包括使用性能和工艺性能。
2.使用性能分为物理性能、化学性能、力学性能。
3.物理性能:包括材料的密度、熔点、热膨胀性、导电性、导热性及磁性等；化学性能:指材料在不同条件下表现出来的各种性能，如化学稳定性、抗氧化性、耐蚀性等；力学性能:材料在力的作用下表现出来的各种性能，主要是弹性、塑性、韧性和强度。
4.工艺性能:指材料对某种加工工艺的适应性，包括铸造性能、压力加工性能、焊接性能、热处理工艺性和切削加工性等。
5.工程构件、机械零件在使用过程中的主要功能是传递各种力和能。
6.力学行为:材料在载荷作用下的表现。
7.弹性变形:当物体所受外力不大而变形处于开始阶段时，若去除外力，物体发生的变形会完全消失，并恢复到原始状态，这种变形称为弹性变形。
8.塑性变形（残余变形）:当外力增加到一定书之后再去除时，物体发生的变形不能完全消失而一部分被保留下来，这是材料进入塑性变形阶段，所保留的变形称塑性变形或残余变形。
第十二章 磨削
12.3 砂轮表面形貌图
有效磨粒切削刃，无效磨粒切削刃。 测量砂轮表面形貌目前主要用接触法： 1、静态法 2、动态法 3、工件复印法
12.4 磨削过程
一、磨削运动 磨削时，一般有四个运动。 1、主运动 砂轮的旋转运动，主运动的速度 就是砂轮外圆的线速度。 vs=πdsns/1000 2、径向进给运动：砂轮切入工件的运动，其 大小用径向进给量fr表示。又称磨削深度。
• • • •
天然金刚石 人造金刚石 CBN 普通磨料
二、粒度
粒度：磨粒颗粒的尺寸大小。
粗磨粒粒度（颗粒最大尺寸大于40μm ）：用机械筛分法，
每平方英寸筛网上孔的数量，如60#，80#。粒度号数越大，
颗粒尺寸越细。
微粉磨粒粒度（颗粒尺寸小于40μm ）：用显微镜分析法， 粒度号数即该颗粒最大尺寸的μm数。如W5,W3,W0.5
• 普通磨料固结磨具的标志按国标GB2484-84规定，其书写 顺序为：磨具形状、尺寸、磨料、粒度、组织、结合剂、 最高工作线速度。
国标GB2484-84
国际标准ISO
• 超硬磨料磨具的标志书写顺序为：形状、尺寸、 磨料、粒度、结合剂和浓度等。平行砂轮标志 示例如下：
超硬磨料磨具的结构
• 超硬磨料砂轮一般由磨料层、过渡层和基体组成。
四、磨削循环 一、磨削力的特征 磨削力的来源：一是各个磨粒的切削刃挤压切入工件后，工 件材料发生弹性、塑性变形时所产生的阻力；二是磨粒和结 合剂与工件表面之间的摩擦力。 以外圆纵磨为例，磨削力分解为切向力、法向力和轴向力。
由于磨粒上的切削刃为负前角，所以法向分力Fn远大于 切向分力Ft。轴向分力Fa最小。
以磨粒率表示的磨具组织及其应用范围
组织号 磨粒率 （%） 0 62 1 60 2 58 3 56 4 54 5 52 6 50 7 48 8 46
材料及加工工艺
第1章1.陶的发明是人类文明历史上的里程碑。
2.工艺是指材料的成型加工工艺、连接工艺和表面处理工艺，是人们认识、利用和改造材料并实现产品造型的技术手段。
3.材料与工艺是设计的物质技术条件，是产品设计的前提，它与产品的功能、形态构成了产品设计的三大要素。
4.设计材料的分类1)按材料的来源分类：第一代的天然材料；第二代的加工材料；第三代的合成材料；第四代的复合材料；第五代的智能材料或应变材料。
2)按材料的物质结构分类：设计材料金属材料黑色金属（铸铁、碳钢、合金钢等）有色金属（铜、铝及合金等）无机材料（石材、陶瓷、玻璃、石膏等）有机材料（木材、皮革、塑料、橡胶等）复合材料（玻璃钢、碳纤维复合材料）3)按材料的形态分类：线状材料（线材）；板状材料（面材）；块状材料（块材）。
5.材料特性包括两方面：一是材料的固有特性，及材料的物理特性和化学特性，如力学性能、热性能、电磁性能、光学性能和防腐性能等；二是材料的派生特性，它是由材料的固有特性派生而来的。
第2章6.材料的连接工艺：机械连接（是采用机制螺钉、螺栓、螺母、自攻丝螺钉、铆钉等机械紧固件，将需连接的零部件连接成为一个整体的过程）；焊接（是将两个或两个以上的零件或组件固定连接于一体的一种工艺方法，主要是采用热熔的方法，将连接部分加热至融合或焊缝间填以焊料进行连接）；粘接技术；静连接；动连接7.表面被覆：镀层被服；涂层被覆；珐琅被覆；表面覆贴第3章8.材料感觉特性包含两个基本属性：生理心里属性（人的触觉和视觉系统）；物理属性（知觉系统）9.材料感觉特性按人的感觉可分为触觉质感和视觉质感，按材料本身的构成特性可分为自然质感和人为质感。
10.质感设计的形式美法则：调和与对比法则（调和与对比法则的普遍原则是变化中统一（对比而不零乱），统一中求变化（调和而不单调），追求设计效果的和谐完美。
）；主从法则（主从法则实际上就是强调在产品的质感设计上要有重点。
）11.材料的抽象表达是将材料的某些特征（色彩、光泽、肌理、质地、形态等）加以提炼、升华为具有某种审美价值的意象。
第十二章建筑塑料、涂料和粘合剂
ABS塑料
具有韧、硬、刚性均衡的优良力学特性，电绝缘性与化学腐 蚀性好，尺寸稳定性好，表面光泽性好，易涂装和着色，但 耐热性不太好，耐候性较差
电绝缘性能和力学性能良好，耐水性、耐酸性与耐烧蚀性能 优良。酚醛塑料坚固耐用、尺寸稳定、不易变形
用于生产建筑五金和各种管材、 模板、异型板等
生产各种层压板、玻璃钢制品、 涂料和胶粘剂
⑵氯化聚乙烯卷材地板 氯化聚乙烯卷材地板具有以下特点。 优良的耐候性、耐老化性、耐臭氧性。 耐油、耐化学药品性能好，耐磨性好，耐污染。 弹性伸长率优于聚氯乙烯地板，脚感好。 颜色丰富，仿真性强。 2.塑料壁纸 ⑴塑料壁纸的品种及特点 胶面的壁纸，一般统称为塑料壁纸。以纸为基层，以 聚氯乙烯塑料薄膜为面层，经复合、印花、压花等工艺 制成。塑料壁纸大致可分为三大类，即普通壁纸(亦称 纸基塑料壁纸)、发泡壁纸、特种壁纸。每一类壁纸有 3~4个品种，每一品种又有若干种花色。（P131）
万能木材、皮革、橡胶、金属等，多种材 料的自身粘接于相互粘接。适应于各种材料的快速胶接、固定和 修补
热 固 性 树 脂 胶 粘 剂
环氧树脂胶粘剂
耐水、耐冷热性能好。使用方便
酚醛树脂胶粘剂
粘附性好，柔韧性好，耐疲劳
粘接各种金属、塑料和其他非金属材料
聚硫橡胶胶粘剂
硅橡胶胶粘剂
第三节
建筑涂料
建筑涂料按使用部位主要可分为外墙涂料，内墙涂料 和地面涂料。按照涂膜型态，可分为薄质涂料，厚质涂料， 砂壁涂料及多彩花纹涂料等。由于在建筑中的使用部位不 同，因此对涂料的主要性能要求也有所不同。
一.内墙涂料
内墙涂料的主要功能是装饰及保护室内墙面，因此要求 涂料应色彩丰富，具有一定的耐水性、耐刷洗性和良好的 透气性，同时要求涂料耐碱性良好，涂刷施工方便，维修 重涂容易。由于人对内墙涂层的装饰效果是近距离观察， 故要求内墙涂层应质地平滑、细腻、调和。 目前常用的内墙涂料主要包括水溶性涂料、合成树脂乳 胶漆和溶剂型三类。
第12章聚合物基复合材料的力学性能
2.压缩弹性模量：在比例极限范围内应力和应变之比。
l 3 P Ef 4bh3 f
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Ef—弯曲弹性模量，MPa； △P—载荷―挠度曲线上初始直线段的载荷增量，N； △f—与载荷增量△P对应的跨距中点处的挠度增量， 9 cm。
f
3PL 2bh 2
12.2.3弯曲试验 试验方法GB1440-83，包括弯曲强度、弯曲弹性模量、 规定挠度下的弯曲应力、弯曲载荷-挠度曲线。 1.弯曲强度：采用简支梁，将试样放在两支点上，在两点 间的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破坏时的强 度为弯曲强度。 3PL f 2
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12.3.3 平均比热
比热：1g物质升高1℃所吸收的热量。各种物质的比热不同， 同一物质比热的大小与加热时的条件（如温度、压强、体积） 有关，同一物质在不同物态下的比热也不同。 试样的平均比热：
Cp—试样平均比热，J/（g· ℃）；H—凉热计热值，J/℃；t0—落样时量 热计温度，℃；tm—量热计最高温度，℃；M—试验后的试样重量，g； t0—量热计温度修正值，℃；t—试样在保温期的温度，℃。
③层间剪切强度：层压材料中沿层间单位面积上所能承受的 最大剪切载荷，MPa ④断纹剪切强度：沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度， MPa ⑤剪切弹性模量：材料在比例极限内剪应力与剪应变之比。
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12.2.5 冲击 衡量复合材料在经受高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵 抗能力的试验方法。 三种：摆锤式冲击试验（包括简支梁型和悬臂梁型）； 落球式冲击试验； 高速拉伸冲击试验。
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12.2.2 压缩 常温下对标准试样的两端施加均匀的、连续的轴向静 压缩载荷。直至破坏或达到最大载荷时，求得压缩性能 参数。试验方法GB1448—83。 1.压缩强度：试样直至破坏或达到最大载荷时所受的最大 压缩应力
moldflow6.1中文教程第12 章 Insert molding 成型案例分析
第12 章Insert molding 成型案例分析12.1 Insert molding 成型原理Inset molding 成型是指在模具型腔内装入预先准备的insert，然后合模进行塑胶的注射。
熔融的塑胶材料充满insert 以外的型腔空间，凝固后和insert 成为一体，开模后作为整体一起被顶出。
从insert molding 的成型工艺可以看出，insert 在塑胶制品内必须有牢固的定位，才不至于从塑胶制品上脱落。
Insert 的材质多为金属。
Inset molding 成型利用塑料的易成型性、弯曲性与金属的刚性、强度及耐热性相互组合补充可结实地制成复杂精巧的金属塑料一体化制品，如图12-1 所示。
本案例中insert材质采用铝合金。
图 12-1 insert molding 成型原理12.2 Insert molding 分析前处理Insert molding成型案例采用3D 网格进行模拟分析。
在生成最终的3D 网格前，系统必须先在产品模型表面生成初始表面网格，并按照修补表面网格的程序消除一切表面网格缺陷，然后再转化成3D网格。
需要注意的是，3D网格不能像表面网格那样可以直接删除再进行修补动作。
如果必须删除模型里的3D 网格，需先删除所有3D 网格，之后将“网格类型”由3D 转换成表面网格，如图12-2 所示，从源档模型重新划分表面网格并修补网格缺陷。
在表面网格完好的情况下再将“网格类型”设置成3D，再次利用“生成网格”指令生成3D 网格。
所以对一个3D 执行删除，就必须对整个模型重新进行网格划分。
一般不建议这么做。
因此建议用户在表面网格段一次性消除网格缺陷，不要遗留问题网格，否则即使不影响3D网格的划分，也会影响3D网格的质量，修改起来很麻烦。
图12-2 转化网格类型12.2.1 导入并添加模在 insert molding 成型分析中，系统不仅分析熔融塑胶在型腔内的流动，同时计算腔内塑胶和insert 及模具这三者之间热量传递对塑胶制品和insert 成型效果的影响。
《材料成型理论基础》课程大纲
《材料成型理论基础》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：材料成型理论基础英文名称：Fundamentals for Materials Processing二、课程编码及性质课程编码：0809554课程性质：专业核心课，必修课三、学时与学分总学时：56学分：3.5四、先修课程工程材料学、传热学、流体力学、材料成形工艺基础五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设，也可以供材料科学与工程专业和电子封装技术专业学生选修。
六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是本专业的核心课程之一，其教学目的主要包括：1．让学生对液态成形、连接成形、固态塑性成形及高分子材料成形的基本过程有较全面、深入的理解，掌握其基本原理和规律。
2．了解液态金属的结构和性质；掌握液态金属凝固的基本原理，冶金处理及其对产品性能的影响。
3．掌握材料成形中化学冶金基本规律和缺陷的形成机理、影响因素及防止措施。
4．掌握塑性成形过程中的应力与应变的基础理论，金属流动的基本规律及其应用。
5．了解高分子材料的组织转变及流动、成形的基本规律。
表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点：教学重点：1）本课程以材料成形工艺的理论基础为主线，根据成形加工过程中材料所处或经历的状态，分为液态凝固成形、固态塑性成形、连接成形、塑料注射成形等几类，学习材料在成形过程中的组织结构、性能、形状随外在条件的不同而变化的规律性知识。
2）本课程着重利用前期所学的物理、化学等基础理论，以及传热学、流体力学等专业基础理论知识，学习液态成形、塑性成形、连接成形等基本材料成形技术的内在规律和物理本质，包括共性原理，同时也要注重个性规律性认识。
3）课程将重点或详细介绍三种主要材料成形方法中的主要基础理论和专门知识，阐述这些现象的本质，揭示变化的规律。
而对次要成形方法的基本原理或发展状况等只作简要介绍或自学。
4）重点学习的章节内容包括：第4章“单相合金与多相合金的凝固”（6学时）、第5章“铸件凝固组织的形成与控制”（6学时）、第7章“焊缝及其热影响区的组织和性能”（6学时）、第8章“成形过程的冶金反应原理”（6学时）、第11章“应力与应变理论”（4学时）、第12章“屈服准则”（6学时）。
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第二节 选材的基本过程与失效分析
➢选择材料的基本过程 ➢零件的失效分析
第12章材料及成形工艺选用
•一 . 选 择 材 料 的 基 本 过 程
第12章材料及成形工艺选用
二.零件的失效分析
•1.定义: 零件不能正常和安全的工作,
•
即零件失效。
•结构或形状设计不合理
•2.原因
n 机床主轴 n 汽车半轴 n 机床齿轮 n 汽车齿轮 n 机架、箱体类零件
第12章材料及成形工艺选用
一、轴类零件 1.轴的工作条件--轴主要是起支承传动零件并传递扭矩 ①承受高变扭转载荷、弯曲载荷或拉-压载荷 ；② 局部 （轴颈、花键等处）承受磨擦和磨损； ③ 特殊条件下受 温度或介质作用。 2. 主要失箱体类零件
各种机械的机身、底座、支架、横梁、工作 台以及齿轮箱、轴承座、阀体、内燃机缸体等， 都可视为机架、箱体类零件。
特点：形状不规则，结构比较复杂并带有内腔， 重量从几千克至数十吨，工作条件也相差很大。
一般的基础零件，如机身、底座等，主要起支 承和连接机床各部件的作用，属非运动零件，以 承受压应力和弯曲力为主，为保证工作的稳定性， 应有较好的刚度和减振性。工作台和导轨等零件， 则要求有较好的耐磨性。
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
例1、C616机床齿轮
•一) 工作条件: • 1.工作负荷不太大。 • 2.中速运转(6～10m/s)。
•二) 技术要求: • 1.齿面硬度HRC45～50,金相组织为回 • 火索氏体。 • 2.齿心部硬度HRC22～25,金相组织为 • 回火马氏体。
第12章材料及成形工艺选用
n这类零件一般受力不大，但要求有良好的刚度和密封性，在多 数情况选用灰铸铁进行铸造成形。少数重型机械，如轧钢机、 大型锻压机械的机身，可选用中碳铸钢件或合金铸钢件，个别 特大型的还可采用铸钢—焊接联合结构。 n一些受力较大、要求高强度、高韧性，甚至在高温下工作的零 件，如汽轮机机壳，选用铸钢。 n一些受力不大，且主要是承受静力，不受冲击，这类箱体可选 用灰铸铁，如零件在服役时有摩擦、磨损发生，应选用珠光体 基体的灰铸铁。 n 受力不大，要求自重轻，或要求导热好，可选用铸造铝合金。 n受力很小，要求自重轻等，可选用工程塑料。 n受力较大，但形状简单，可选用型钢焊接而成.
第12章材料及成形工艺选用
•三) 选材: 40、45钢。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 粗加工
调质
• 半精加工 精车加工 高频淬火
•及低温回火 精磨
第12章材料及成形工艺选用
例2、JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
•一) 工作条件: • 1.工作负荷大。 • 2.高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 • 3.受冲击频繁,磨损较严重。
第12章材料及成形工艺选用
二、齿轮类零件 （一）齿轮的工作条件：
１、传递扭矩，轮齿受弯曲应力； ２、换档、起动时受冲击力； ３、接触压应力，摩擦作用。 （二）失效形式： １、疲劳断； ２、齿面磨损； ３、麻点剥落，实质为接触疲劳破坏； ４、过载断裂，扫齿。 （三）性能要求： １、高的бbb，б-1（主要指标）； ２、高的接触疲劳强度和耐磨性； ３、高的强韧性。
•三) 选材: 45钢。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 粗加工 调质 • 半精加工 钻中心孔 精车加工 • 铣键槽 局部淬火(锥孔及外锥体) •粗磨 滚铣花键 花键淬火 精磨
第12章材料及成形工艺选用
例2、YJ – 130汽车半轴
第12章材料及成形工艺选用
•一) 工作条件: • 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 • 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 • 3.承受反复弯曲疲劳应力。
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
•例1、C616 – 416车床主轴
第12章材料及成形工艺选用
•一) 工作条件: • 1.该轴在滚动轴承中运转。 • 2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。 • 3.转速中等。
•二) 技术要求: • 1.整体调质后硬度应为HB200～230,金相组 • 织为回火索氏体。 • 2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50, • 表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和 • 少量回火马氏体。 • 3.花键部分硬度HRC48～50,金相组织同上。
是疲劳断裂和转颈处磨损，有时也发生冲击过载断裂， 个别情况下发生塑性变形或腐蚀失效。 3. 性能要求： ① 高的疲劳强度，防止疲劳断裂； ② 优良的综合机械性能，即较高的屈服强度的抗拉强度， 较高的韧性，防止塑性变形及过载或冲击载荷下的扭转 和折断； ③ 局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨损; ④ 在特殊条件下工作的转的材料应具有特殊性能，如蠕 变抗力，耐腐蚀性等。
第12章材料及成形工艺 选用
2020/11/25
第12章材料及成形工艺选用
第一节 材料选用的一般原则
•1.材料使用性能足够原则: 根据零件的工 • 作条件、损坏(或失效)形式 , 选择满足 • 力学性能的材料。 •2.材料工艺性能良好原则:对零件加工生 • 产有直接的影响,甚至是决定性的。
•3.材料的经济性合理原则:主要是性价比。 •4. 材料、成形工艺和零件结构相适应原则： •在保证使用性能的前提下，兼顾其它因素。
•材料的选择不合理 •加工工艺不合理
•安装与使用不合理
第12章材料及成形工艺选用
•过量变形失效
•3.形式 •断裂失效
•表面损伤失 效
•过量弹性变形 •过量塑性变形 •韧性断裂 •脆性断裂 •低应力断裂 •疲劳断裂 •蠕变断裂 •应力腐蚀断裂
•磨损 •接触疲劳 •腐蚀
第12章材料及成形工艺选用
第三节 典型零件的选材及工艺分析
•二) 技术要求: • 1.齿面硬度HRC58～62, 金相组织为回 • 火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。 • 2.齿心部硬度HRC35～45, 金相组织为 • 回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。
第12章材料及成形工艺选用
•三) 选材: 20 CrMnTi 钢。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 机械加工 •渗碳 淬火 低温回火 喷丸 •磨齿
•二) 技术要求: • 1.杆部硬度HRC37～44;盘部外圆硬度HRC • 24～34 ;金相组织为回火索氏体和回火屈 • 氏体。 • 2.弯曲度:杆中部<1.8mm;盘部跳动<2.0mm。
•三) 选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 粗加工 调质 • 半精加工 精车加工 盘部钻孔 • 磨花键