材料成型技术第一章材料成形技术基础PPT课件
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工程材料及其成形技术基础培训教材PPT课件(PPT192页)
1.3 金属材料的主要性能
机械零件在使用过程中，要受到力学负荷诸如拉伸、压 缩、弯曲、扭转、剪切以及热负荷诸如高温蠕变、热应力产 生的热疲劳和环境介质的作用诸如腐蚀、摩擦损失，并且还 要传递力和能。
因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力 学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效，同时 还要有良好的工艺性能 。
缺点：但是抗压不抗拉，脆性大，不易加工成形； 复合材料：能充分发挥其组成材料的各自长处，同时在一定程度上
克服它们的弱点；
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
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工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
有机高分子材料：密度小、强度低（比强度高，高于钢铁） 较高的弹性，良好的电绝缘性能，优良的 减摩、耐磨和自润滑性能，优良的耐腐蚀 性能（超过不锈钢），优良的透光性和隔 热、隔音性，加工性好，成本低，但是易老化。
工程材料及其成形技术基础
绪论
1 本课程的性质
本课程是研究材料及其成形方法的技术基础课。它是 机械类及近机类各专业必修的一门课程。
2 学习目的
(1)获得常用工程材料及各类成形方法和加工工艺知 识，能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。
(2)初步了解与本科程有关的新技术、新材料和新 工艺，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和加 工制造方面的工作奠定必要的理论基础。
机械零件在使用过程中，要受到力学负荷诸如拉伸、压 缩、弯曲、扭转、剪切以及热负荷诸如高温蠕变、热应力产 生的热疲劳和环境介质的作用诸如腐蚀、摩擦损失，并且还 要传递力和能。
因此，作为构成机械零件的金属材料，应具备良好的力 学性能、物理性能、和化学性能以防止零件早期失效，同时 还要有良好的工艺性能 。
缺点：但是抗压不抗拉，脆性大，不易加工成形； 复合材料：能充分发挥其组成材料的各自长处，同时在一定程度上
克服它们的弱点；
工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
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工 程 材 料 及 其成形 技术基 础培训 教材(P PT192页 )工作 培训教 材工作 汇报课 件PPT服 务技术 管理培 训课件 安全培 训讲义
有机高分子材料：密度小、强度低（比强度高，高于钢铁） 较高的弹性，良好的电绝缘性能，优良的 减摩、耐磨和自润滑性能，优良的耐腐蚀 性能（超过不锈钢），优良的透光性和隔 热、隔音性，加工性好，成本低，但是易老化。
工程材料及其成形技术基础
绪论
1 本课程的性质
本课程是研究材料及其成形方法的技术基础课。它是 机械类及近机类各专业必修的一门课程。
2 学习目的
(1)获得常用工程材料及各类成形方法和加工工艺知 识，能合理地选材、正确地制定材料的加工程序。
(2)初步了解与本科程有关的新技术、新材料和新 工艺，为学习其它相关课程及以后从事机械设计和加 工制造方面的工作奠定必要的理论基础。
材料成型技术基础1-幻灯片(1)
强度、硬度低，塑、韧性几乎为0
力学性能差，脆性材料
由于G片尖端相当于裂 纹，造成应力集中
优良的 减震性 优良的减摩性 灰铸铁的铸造性能好
流动性好 缩孔缩松倾向小 热裂、冷裂倾向低
灰铸铁的理想组织是什么？
基体：P 石墨：细小、均匀
1.2 影响铸铁组织和性能的因素
➢ 化学成分 C, Si, Mn, S, P 碳、硅→碳当量 C.E=C%+0.3 Si%
2. About This Curriculum
➢ Technology Basic Course ❖ 以研究常用工程材料及机器零件的成型 工艺原理为主的综合性基础课 ❖ 涉及的课程知识：材料学、传热学、力 学、冶金学、机械制图
➢ Main Topics in This Curriculum ❖ 铸造 Foundry ❖ 压力加工 Mechanical Working ❖ 焊接 Welding Fabrication
Noted:
➢ 凝固方式(the wideness of paste zone)取决于 合金的成分：freezing rang 凝固区间, 凝固范围 温度梯度temperature gradient
➢ 凝固方式决定了合金的补缩性能 feeding characters ❖ 倾向于逐层凝固的合金（灰口铸铁，近共晶点铝硅合金） 补缩性能好、铸件致密度高、不容易产生缩松 ❖ 倾向于糊状凝固的合金：锡青铜，铝青铜，球墨铸铁 补缩性能差、铸件致密度不高、不容易产生缩松
freezing rang 凝固区间, 凝固范围
纯金属及共晶点成分合 金流动性好，后者的熔 点更低，流动性更好。
铁碳合金流动性与含碳量关系p35,fig 2-2
2. 影响液态合金充型的其它因素
材料成形技术基础课件
第一章绪论1.1 材料成形技术过程形态学模型简介1）产品——产品技术――“做什么”――设计过程――过程技术――“怎么做”――工艺2）成形过程可概括地定义为加工工件材料性能的变化，包括几何形状、硬度、状态、信息（形状数据）等的变化。
任何一种机械产品产生性能变化都是材料、能量、信息三个基本要素方面的变化。
本书主要讨论材料的加工过程以及加工过程中材料的性能变化和几何形状的改变，或两者兼有之。
材料过程分为：贯通过程――质量不变过程；发散过程――质量减少过程；收敛过程――质量增加过程；能量过程分为：模具系统（或工具系统）――描述能量是如何加于加工工件材料（或传递能量与传递信息）的传递媒体设备系统――描述设备提供的能量特点和所用能量的种类信息过程分为：形状信息过程――最终形状信息可看成为加工工件材料初始形状信息与制造过程中所施加的形状变化信息之和性能信息过程（如强度、硬度）――是材料初始性能信息过程和通过各种过程材料产生的性能变化之和1.2 现代制造过程分类1）质量不变过程加工材料在过程初始时的质量等于或近似等于加工材料在过程结束时的最后质量，也就是说材料在一定的受控条件下改变了几何形状。
质量不变过程大体可分为三个典型阶段：第一阶段，如加热、熔化等，它是由一些使加工件材料形状或性能发生初步变化而处于适当状态的基本过程组成；第二阶段，由一些产生要求加工工件形状或性能变化的基本过程组成，如铸造、锻压等；第三阶段，由一些使加工件处于指定最终状态的基本过程组成，如凝固等。
其中第二阶段的基本过程是主要基本过程。
质量不变过程主要包含：凝固成形、塑性成形、粉末压制等。
2）质量减少过程质量减少过程的特点是零件最终的几何形状局限在材料的初始几何形状内。
也就是说，形状改变是通过去除一部分材料形成的。
质量减少过程主要包含：切削加工、电火花加工、等离子弧切割、火焰切割，电解加工等。
3）质量增加过程质量增加过程的特征是加工材料在过程开始时的质量比过程结束时的最终质量有所增加。
《材料成形技术基础》绪论 ppt课件
工序综合。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
净成形工艺（Net Shape Process) 新的工艺不断出现（例如：金属的半固态新的
工艺成形、喷射成形、金属的注射成形等等） 计算机技术的发展引起材料加工工艺的新革命 新型材料的成形（复合材料、金属材料）
绪论
课程性质
是机械工程类专业近机械工程类专业学生 必修的一门技术基础课，主要研究金属和非金 属零件或毛坯的成形方法特点、过程、原理及 设备。
材料成形技术发展
– 材料加工产品精密化、轻量化、集成化； – 产品性能高、成本低、周期短； – 材料加工原料与能源消耗低、污染少；制造性好、
成品率高； – 材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展； – 材料加工技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学
科化； – 全新加工
在机械制造工艺过程中，一般是先用热加 工的方法制造出零件的毛坯，再用冷加工的方 法进一步改变毛坯的形态，使其最终被加工成 合格零件。其间，为了改善材料的加工性能和 使用性能，通常还需对工件进行有关的热处理。
本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形、 连接成形、粉末冶金及非金属 (塑料、 橡胶、陶瓷)材料成形等。
《材料成形技术基础》
课程简介
机械制造技术包含产品技术（Product Technology）和过程技术（Process Technology ）。
产品技术是以设计为中心，回答“做什么”。 过程技术是以工艺为核心，回答“怎么做”。包 括工艺、制造装备、工具、仪表和组织管理技术 及生产过程设计。
精品资料
全世界全世界75％的钢材经塑性加工，45％的金属结构用 焊接得以成形。
我国的铸造行业有我国的铸造行业有100 万职工， 2万多 个工厂， 2003 年产量达年产量达1,600 万吨，在世界上是 第一铸造大国。
材料成型工艺基础材料成形方法选择教学课件PPT
对于不同零件的使用要求，必须考虑零件 材料的工艺特性（如铸造性能、锻造性能、焊 接性能等）来确定毛坯的成形方法。
选择成形方法，要兼顾后续机加工的可加工性。
例如： • 切削加工余量较大的毛坯不能采用普通压力铸造 成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞； • 需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体 球墨铸铁和簿壁灰铸铁，否则难以切削加工; • 一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛 坯，注意各种成形方案结合的可能性，同时要考虑 这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
5．钻套、导向套、滑动轴承、 液压缸、螺母等
该套类零件工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、 铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。尺 寸较小、大批量生产时，还可采用冷挤压和粉末冶 金等方法制坯。
三、机架、箱座类零件
机架、箱座类零件包括各种机械的机身、底 座、支架、横梁、工作台，以及齿轮箱、轴承座、 缸体、阀体、泵体、导轨等。
可较复杂
冲压
各种 可较复杂
粉末 冶金
粉末间原子 扩散、再结 晶，有时重结 晶
粉末流动性 较好，压缩性 中小件 较大
可较复杂
较高 较低 较高 较高
高
低～高
低 较高或 高
较高或 高
较高
型腔较复杂尤其是内 腔复杂的制件，如箱 体、壳体、床身、支座 等
传动轴、齿轮坯、炮 筒等
受力较大或较复杂， 且形状较复杂的制件， 如齿轮、阀体、叉杆、 曲轴等
二、盘套类零件
盘套类零件 中，除套类零件 轴向尺寸有部分 大于径向尺寸外， 其余零件轴向尺 寸一般小于径向 尺寸、或两个方 向尺寸相差不大。
盘套类零件在机械中的使用要求 和工作条件有很大差异，因此所用 材料和毛坯各不相同。
选择成形方法，要兼顾后续机加工的可加工性。
例如： • 切削加工余量较大的毛坯不能采用普通压力铸造 成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞； • 需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体 球墨铸铁和簿壁灰铸铁，否则难以切削加工; • 一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛 坯，注意各种成形方案结合的可能性，同时要考虑 这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
5．钻套、导向套、滑动轴承、 液压缸、螺母等
该套类零件工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、 铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。尺 寸较小、大批量生产时，还可采用冷挤压和粉末冶 金等方法制坯。
三、机架、箱座类零件
机架、箱座类零件包括各种机械的机身、底 座、支架、横梁、工作台，以及齿轮箱、轴承座、 缸体、阀体、泵体、导轨等。
可较复杂
冲压
各种 可较复杂
粉末 冶金
粉末间原子 扩散、再结 晶，有时重结 晶
粉末流动性 较好，压缩性 中小件 较大
可较复杂
较高 较低 较高 较高
高
低～高
低 较高或 高
较高或 高
较高
型腔较复杂尤其是内 腔复杂的制件，如箱 体、壳体、床身、支座 等
传动轴、齿轮坯、炮 筒等
受力较大或较复杂， 且形状较复杂的制件， 如齿轮、阀体、叉杆、 曲轴等
二、盘套类零件
盘套类零件 中，除套类零件 轴向尺寸有部分 大于径向尺寸外， 其余零件轴向尺 寸一般小于径向 尺寸、或两个方 向尺寸相差不大。
盘套类零件在机械中的使用要求 和工作条件有很大差异，因此所用 材料和毛坯各不相同。
《材料成型技术》课件
锻造
通过对金属进行加热和冷却，使其在压力下改变形 状，常用于制造零件和工具。
挤压
将材料穿过模具的缝隙，使其变形成所需形状，常 用于制造管道、线材等。
铸造
将液态材料注入模具中，待冷却后得到所需形状， 广泛应用于汽车、航空等行业。
成型
通过热塑性材料的加热和压力，将其形成所需形状， 常见于塑料制品生产。
常见的材料成型技术
局限性
• 材料限制 • 工艺复杂性 • 有限的成型尺寸
材料成型技术的发展趋势
1
智能化制造
通过引入自动化和智能化技术，提高生产效率和质量。
2
新材料应用
开发和使用新型材料，提高产品性能和使用寿命。
3
环保节能
减少能源消耗和废弃物产生，实现可持续发展。
总结和展望
材料成型技术在各个领域都扮演着重要角色，随着科学技术的进步，我们可以期待在未来看到更多创新和突破。
《材料成型技术》PPT课 件
材料成型技术是一门研究材料加工和加工工艺的学科，涵盖了大量不同类型 的材料和方法，对各个领域的工业和科研都具有重要的意义。
什么是材料成型技术
材料成型技术是通过加热、压力、变形等方式将原材料转变为所需形状和尺寸的工艺。它包括了常见的加工方法， 如锻造、铸造、挤压等。
不同类型的材料成型技术
航空航天领域对高强度和轻质的材料需求较高， 成型技术为其提供了多种解决方案。
3 电子产品
4 建筑领域
成型技术在电子产品制造中的应用包括电路板、 塑料外壳等部件的生产。
通过材料成型技术可以生产建筑中常见的构件， 如钢结构、玻璃幕墙等。
材料成型技术的优势与局限性
优势
• 高效生产 • 多样化的产品形状 • 成本效益
材料成型PPT课件
残余内应力不稳定状态通过变形缓解应 力回到稳定状态。
• 变形的规律：（预计变形方向）
34
第34页/共42页
Ｔ形梁：厚部受拉产生压缩变形, 平板：中心、下部冷却 慢，受拉压缩变形。
上凹下凸。
床身：上凹下凸，导轨内凹。
图1-15 车床床身
35
第35页/共42页
• 防止变形的办法： 1）减小应力的各种方法。 2）铸件壁厚设计均匀，结构对称。 3）反变形法：最有效。 4）粗加工后时效处理：自然时效（露天放置半年）
（6）信息化 (计算机的应用)
柔性、集成系统，信息和控制技术，远程控制和无人化成形工厂。
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第9页/共42页
五、材料成形的分类
• （1）受迫成形
定义：利用材料的流动性和塑性在特定外力或边界 的约束下成形的方法。
主要方法：铸造、锻压、注塑成形。
特征：模具、型腔。
柔性较差，适于定型产品的大批量生产或毛坯制造。 • （2）去除成形 定义：运用材料的可分离性，把一部分材料有序地
32
第32页/共42页
• 热应力的规律：
（a）缓冷部位（厚壁、心部）受拉伸。
快冷部位（薄壁，表层）受压缩。
（b）温差↑ ，定向凝固↑ ，固态收缩率↑ ，弹 性模量↑ ，则热应力↑ 。
• 热应力的防止：缩小温差，均匀冷却。
措施：材料弹性模量小的合金，
设计壁厚均匀，
工艺同时凝固。
• 同时凝固：内浇道开在薄壁处，厚壁处放冷铁， 使各部位同时凝固。
在铸件内。用于不重要的铸件中。 ❖ 形状复杂的铸件可设置多个冒口、冷铁。
29
第29页/共42页
图1-8 阀体铸件的定向凝固
②缩松的防止 ❖缩松的危害：影响铸件的气密性。 ❖防止方法： 加大冷却速度——热节处安放冷铁，
材料成型技术基础课件
返 回
d. 提高铸型和型芯的退让性；浇注后尽早开型 e. 提高铸型温度 f. 去应力退火
(2)变形 ①变形方向
受拉部位趋于缩短； 受压部位趋于伸长 例如：T形梁 平板件
返 回
②防止措施 a. 反变形法。例如：床身铸件 b. 设置工艺筋
c. 去应力退火或自然时效
反变形量
(3)铸件的裂纹 ①热裂 a. 特征：裂纹短、形状曲折、缝隙宽、缝内呈氧化色 b. 影响因素： 合金性质和铸型阻力
返 回
c. 防止措施 选择结晶温度范围窄、收缩率小的合金 合理设计铸件结构 改善砂型和砂芯的退让性 严格限制钢和铸铁中硫的含量 ②冷裂 a. 特征：裂缝细小，表面光滑，呈连续圆滑曲线或直 线状，有金属光泽或呈轻微氧化色 b. 防止措施
减小铸造应力或降低合金的脆性
严格控制钢和铸铁中磷的质量分数
返 回
由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致 在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力 a. 形成机理 b. 应力分布规律 厚壁或心部—拉应力; 薄壁或表层—压应力
返 回
c. 应力大小 ②机械应力
铸件壁厚差愈大 合金的线收缩率愈高 弹性模量愈大
热应力愈大
上型
铸件因收缩受到铸型、型 芯及浇注系统的机械阻碍而 产生的应力 特点：拉应力或剪切应力； 临时应力 ③减小和消除应力的措施 a. 铸件壁厚尽量均匀 b. 尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金
返 回
糊状（体积）凝固方式； 液态收缩+凝固收缩＞固态收缩
(4)缩孔防止措施 ①“定向（顺序）凝固”。安放冒口 定向凝固特点： 有效地消除缩孔、缩松；
铸件易产生内应力、变 形和裂纹；
工艺出品率低；切削费工 应用：用于收缩较大、凝固温度范围较小的合金。 如铸钢、高牌号的灰铸铁、铝青铜等铸件
d. 提高铸型和型芯的退让性；浇注后尽早开型 e. 提高铸型温度 f. 去应力退火
(2)变形 ①变形方向
受拉部位趋于缩短； 受压部位趋于伸长 例如：T形梁 平板件
返 回
②防止措施 a. 反变形法。例如：床身铸件 b. 设置工艺筋
c. 去应力退火或自然时效
反变形量
(3)铸件的裂纹 ①热裂 a. 特征：裂纹短、形状曲折、缝隙宽、缝内呈氧化色 b. 影响因素： 合金性质和铸型阻力
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c. 防止措施 选择结晶温度范围窄、收缩率小的合金 合理设计铸件结构 改善砂型和砂芯的退让性 严格限制钢和铸铁中硫的含量 ②冷裂 a. 特征：裂缝细小，表面光滑，呈连续圆滑曲线或直 线状，有金属光泽或呈轻微氧化色 b. 防止措施
减小铸造应力或降低合金的脆性
严格控制钢和铸铁中磷的质量分数
返 回
由于铸件壁厚不均匀，各部分冷却速度不同，以致 在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的应力 a. 形成机理 b. 应力分布规律 厚壁或心部—拉应力; 薄壁或表层—压应力
返 回
c. 应力大小 ②机械应力
铸件壁厚差愈大 合金的线收缩率愈高 弹性模量愈大
热应力愈大
上型
铸件因收缩受到铸型、型 芯及浇注系统的机械阻碍而 产生的应力 特点：拉应力或剪切应力； 临时应力 ③减小和消除应力的措施 a. 铸件壁厚尽量均匀 b. 尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金
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糊状（体积）凝固方式； 液态收缩+凝固收缩＞固态收缩
(4)缩孔防止措施 ①“定向（顺序）凝固”。安放冒口 定向凝固特点： 有效地消除缩孔、缩松；
铸件易产生内应力、变 形和裂纹；
工艺出品率低；切削费工 应用：用于收缩较大、凝固温度范围较小的合金。 如铸钢、高牌号的灰铸铁、铝青铜等铸件
《材料成型基础》PPT课件
绪论
材料成形工艺
原材料
毛坯或成品
材料成形工艺
原材料
一般情况
毛坯
机械加工
成品
材料成形方法
绪论
金属材料的成形方法： 铸造、塑性成形（锻造、冲压等）、焊接、粘接； 粉末冶金、机械加工（切削加工和特种加工）等。
非金属材料的成形方法： 陶瓷、塑料、橡胶制品的成形
复合材料的成形方法
绪论 材料成形工艺的发展历史
最原始的材料成形工艺石头石器陶艺 Nhomakorabea陶土
陶器
绪论 材料成形工艺的发展历史
金属材料成形工艺
铸造、锻造、焊接
青铜、钢铁
金属制品
绪论 材料成形工艺的发展历史
非金属材料成形工艺
材料成形工艺
塑料
塑料制品
材料成形工艺
先进陶瓷材料
陶瓷制品
绪论 材料成形工艺的发展历史
先进的材料成形工艺 优质化、精密化、绿色化、柔性化
绪论
机械制造是将原材料制造成机械零件，再由零 件装配成机器的过程。
一般：用材料成形的方法将原材料制造出零件 的毛坯，再用机械加工的方法进一步改变毛坯 的形态，使其最终被加工成合格的零件。 近年来，精密成形技术已能够取代部分零件的 机械加工而直接获得成品零件。
绪论
材料成形工艺（材料成形技术）： 把材料从原材料的形态通过加工而转变为具 有所要求的形状及尺寸的毛坯或成品的所有 加工方法或手段的总称。
生产流水线和现代生产管理制度的应用，使材料成 形生产实现了高效、低耗和大批大量生产的目标。
绪论
材料成形工艺的应用
机床和通用机械中，铸件质量占70％～80％； 农业机械中，铸件质量占40％～70％； 汽车中，铸件质量约占20％，锻件质量约占70％； 飞机上，锻件质量约占85％； 家用电器和通信产品中，60％～80％的零部件是冲 压件和塑料成形件。
材料成型基础课件
一般合金在凝固过程中都存在液-固两相区，树枝状晶在其中 不断扩大［见图ａ］。枝晶长到一定程度，枝晶分叉间的熔融 合金被分离成彼此孤立的状态［见图ｂ］，它们继续凝固时也 将产生收缩，这种凝固方式称糊状凝固。这时铸件中心虽有液 体存在，但由于树枝晶的阻碍使之无法补缩，在凝固后的枝晶 分叉间就形成许多微小的孔洞(缩松）［见图ｃ］。
2.2 液态成形理论基础
材 料 成 形 工 艺 基 础
总结：具有逐层凝固倾向的合金（如灰 铸铁、铝硅合金等） 易于铸造，应尽量 选用。当必须采用有糊状凝固倾向的合 金（如锡青铜、铝铜合金、球墨铸铁等） 时，需考虑采用适当的工艺措施，例如， 选用金属型铸造等，以减小其凝固区域。
2.2 液态成形理论基础
1.2 材料成型方法及特点
材 料 成 形 工 艺 基 础
1.材料成型方法的分类
1.3 材料成型工艺发展及概况
材 料 成 形 工 艺 基 础
古代、近代及现代的材料成形技术 材料成形技术与材料科学 我国及世界先进国家的差距
1.4 材料成型工艺的发展趋势
材 料 成 形 工 艺 基 础
每项材料成形技术都有各自发展特点，总的趋势可归纳为 ： 1、成型技术精密化 2、材料制备与成型一体化 3、复合成型 4、数字化成型 5、材料成型自动化 6、绿色清洁生产
液态合金填满铸型后［见图 a］，因铸型吸热，靠近型腔表面 的金属很快就降到凝固温度，凝固成一层外壳［见图ｂ］，温 度继续下降，合金逐层凝固，凝固层加厚，内部的剩余的液体， 由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积缩减，液面下降， 铸件内部出现空隙［见图ｃ］，直到内部完全凝固，在铸件上 部形成缩孔［见图ｄ］。已经形成缩孔的铸件继续冷却到室温 时，因固态收缩使铸件的外形轮廓尺寸略有缩小［见图ｅ］。 合金的液态收缩和凝固收缩越大，浇注温度越高，铸件的壁越 厚，缩孔的容积就越大。
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胡亚民，《材料成形技术基础》 重庆大学出版社 2008
❖ 参考资料：
1. 施江谰，《材料成形技术基础》 机械工业出 版社 2001
2、方亮，《材料成形技术基础》，高等教育出 版社 2004
第二节、材料成形技术过程 形态学模型简介
一、材料成形技术过程形态学模型
❖ 形态学体系最早是由丹麦工业大学著名教授 Leo Alting提出的，它通过对于纷纭复杂的各 种过程所共有的三个基本要素(材料、能量、 信息)的变化与作用综合论述各种加工方法， 并对其进行横向分析。
❖ 2、注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接
把握材料使用特性与成形技术、材料成分/组织、性能 的关系，将本课程与机械工程材料、机械制造技术基 础、金工实习等课程的融合、交叉和衔接，系统的掌 握材料及其成形方法的选择。
使用特性
成形技术
性能 成分/组织
❖ 3、在学习过程中应注意密切联系生产实际。
本课程是一门实践性很强的课程，因此在学习中 要坚决摒弃那种“重理论、轻实践”的错误观念， 既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而 轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经 验而对其产生畏难心理。
除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、 多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等 给以充分重视并积极参与。
本课程中所学的知识在以后的专业课程学习、课 程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用 这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高， 真正做到以用促学，学以致用。
七、教材及参考书
❖ 教材：
铁器பைடு நூலகம்代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织
陶瓷制品
塑料制品
橡胶制品
二、材料成形在国民经济中的地位
❖ 统计资料显示，在我国，近年来制造业 占国民生产总值GDP的比例已超过35%。 制造业已成为我国国民经济的支柱产业。
❖ 作为制造业的一项基础的和主要的生产 技术，材料成形在国民经济中占有十分 重要的地位，并且在一定程度上代表着 一个国家的工业和科技发展水平。
五、本课程的内容及课时分配
章次 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 合计
教学内容 绪论
液态材料铸造成形技术过程 固态材料塑性成形过程
粉末压制和常用复合材料成形过程 固态材料的连接过程 非金属材料的成形过程 模具
材料成形方案拟定及品质控制
课时 2 8 8 4 8 6 4 4 44
六、本课程的学习方法
❖ 本课程的特点是融多种工艺方法为一体， 以叙述性内容为主，涉及面广、信息量 大，实践性强，因而在学习方法上应当 进行适当的调整，以求获得良好的学习 效果。
❖ 1、本课程是一门体系较为庞杂、知识点多而分 散的课程，因此在学习中要注意抓好课程的主 线。
对于每一类材料成形工艺而言，其内容基本 上都是围绕着“工艺原理一成形方法及应 用—成形工艺设计—工件的结构工艺性”这 样一条主线而展开的。按照主线对知识点进 行归纳整理，将有利于在学习中保持清晰的 思路，有利于对本课程内容的总体把握。
轿车的构成来看：
❖ 发动机中的缸体、缸盖、活塞等一般都是铸 造而成；
❖ 连杆、传动轴、车轮轴等是锻造而成； ❖ 车身、车门、车架、油箱等是经冲压和焊接
制成； ❖ 车内饰件、仪表盘、车灯罩、保险杠等是塑
料成形制件，轮胎等是橡胶成形制品。
神州5号发射
❖ 因此，可以毫不夸张地说，没有先进的 材料成形工艺，就没有现代制造业。
❖ 据统计：
占全世界总产量将近一半的钢材是通过焊接制成构 件或产品后投入使用的；
在机床和通用机械中铸件质量占70~80%； 农业机械中铸件质量占40~70%； 汽车中铸件质量占约20%，锻压件质量约占70%； 飞机上的锻压件质量约占85%。
发电设备中的主要零件如主轴、叶轮、转子等均为 锻件制成；
家用电器和通信产品中60~80%的零部件是冲压件和 塑料成形件。
❖ 进入21世纪以后，随着我国改革开放的 步伐和世界经济一体化进程的加快，我 国已越来越成为全球制造业的中心之一。
❖ 通过技术引进和技术创新，使我国的材 料成形技术水平达到了新的高度。
三、本课程的性质
❖ 材料成形技术基础课程是按教育部面向21世 纪工科本科机械类专业人才培养模式改革要 求而设置的机械基础系列课程之一。
❖ 用简单清晰的图形反映各种材料成形过程的 共同结构，通过对这些结构要素的定义与研 究，反映各成形过程的方法、基本原理与内 在联系 ，对材料过程获得连贯而系统的认识， 对各种成形过程的可能性与局限性作出评价。
《材料成形技术基础》
❖车辆是如何制造出来的？
课程简介
❖材料成形技术基础
❖ 传统定义： 指铸造、锻造、焊接等金属材料 成形的技术。
❖ 现代定义： 所有利用物理、化学、冶金原理 使材料成形的方法。
课程简介
❖ 本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形 （锻压、焊接、粉末冶金等）、塑料、 橡胶、陶瓷成形的一些基础知识。
❖ 该课程是机械工程类专业和近机械工程类专 业学生必修的一门技术基础课。
四、本课程的任务和要求
❖ 本课程的任务是：使学生比较全面系统的获 得金属和非金属零件及其毛坯成形过程、原 理及特点等方面的专业知识，具体包括机械 制造中铸造、锻压、粉末成形、复合材料、 焊接、塑料、橡胶、陶瓷以及有关模具设计、 加工、制造等内容。
❖ 学生在学完本课程之后，应达到以下基本要求：
（1）掌握各种热加工方法的基本原理、工艺特点和 应用场合，了解各种常用的成形设备的结构和用途， 具有进行材料热加工工艺分析和合理选择毛坯（或零 件）成形方法的初步能力。
（2）具有综合运用工艺知识，分析零件结构工艺性 的初步能力。
（3）了解与材料成形技术有关的新材料、新工艺及 其发展趋势。
第一章 绪 论
第一节 概 述
一、材料成形的发展历史
❖ 新石器时代：陶器的烧制
❖ 青铜时代： 青铜器的冶铸
❖ 铁器时代：钢铁的铸造、锻造、焊接
❖ 近、现代：塑料制品、现代陶瓷制品的成 形、复合材料制品成形。
青铜器时代（Bronze Age）：
巨型司母戊鼎（河南安阳晚商遗址）
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑
❖ 参考资料：
1. 施江谰，《材料成形技术基础》 机械工业出 版社 2001
2、方亮，《材料成形技术基础》，高等教育出 版社 2004
第二节、材料成形技术过程 形态学模型简介
一、材料成形技术过程形态学模型
❖ 形态学体系最早是由丹麦工业大学著名教授 Leo Alting提出的，它通过对于纷纭复杂的各 种过程所共有的三个基本要素(材料、能量、 信息)的变化与作用综合论述各种加工方法， 并对其进行横向分析。
❖ 2、注重与以前所学课程的配合、交叉和衔接
把握材料使用特性与成形技术、材料成分/组织、性能 的关系，将本课程与机械工程材料、机械制造技术基 础、金工实习等课程的融合、交叉和衔接，系统的掌 握材料及其成形方法的选择。
使用特性
成形技术
性能 成分/组织
❖ 3、在学习过程中应注意密切联系生产实际。
本课程是一门实践性很强的课程，因此在学习中 要坚决摒弃那种“重理论、轻实践”的错误观念， 既不要因为课程中没有太多深奥的理论和公式而 轻视它，也不要由于自身缺乏足够的工程实践经 验而对其产生畏难心理。
除了课堂讲授之外，还应对本课程的电化教学、 多媒体CAI、现场参观、课堂讨论和实验教学等 给以充分重视并积极参与。
本课程中所学的知识在以后的专业课程学习、课 程设计和毕业设计中都会一再用到，应充分利用 这些机会来对其反复练习，扎实掌握，巩固提高， 真正做到以用促学，学以致用。
七、教材及参考书
❖ 教材：
铁器பைடு நூலகம்代（Iron Age）
湖南长沙砂子塘战国凹形铁锄
中国古代铁器中带有球状石墨的金相组织
陶瓷制品
塑料制品
橡胶制品
二、材料成形在国民经济中的地位
❖ 统计资料显示，在我国，近年来制造业 占国民生产总值GDP的比例已超过35%。 制造业已成为我国国民经济的支柱产业。
❖ 作为制造业的一项基础的和主要的生产 技术，材料成形在国民经济中占有十分 重要的地位，并且在一定程度上代表着 一个国家的工业和科技发展水平。
五、本课程的内容及课时分配
章次 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 合计
教学内容 绪论
液态材料铸造成形技术过程 固态材料塑性成形过程
粉末压制和常用复合材料成形过程 固态材料的连接过程 非金属材料的成形过程 模具
材料成形方案拟定及品质控制
课时 2 8 8 4 8 6 4 4 44
六、本课程的学习方法
❖ 本课程的特点是融多种工艺方法为一体， 以叙述性内容为主，涉及面广、信息量 大，实践性强，因而在学习方法上应当 进行适当的调整，以求获得良好的学习 效果。
❖ 1、本课程是一门体系较为庞杂、知识点多而分 散的课程，因此在学习中要注意抓好课程的主 线。
对于每一类材料成形工艺而言，其内容基本 上都是围绕着“工艺原理一成形方法及应 用—成形工艺设计—工件的结构工艺性”这 样一条主线而展开的。按照主线对知识点进 行归纳整理，将有利于在学习中保持清晰的 思路，有利于对本课程内容的总体把握。
轿车的构成来看：
❖ 发动机中的缸体、缸盖、活塞等一般都是铸 造而成；
❖ 连杆、传动轴、车轮轴等是锻造而成； ❖ 车身、车门、车架、油箱等是经冲压和焊接
制成； ❖ 车内饰件、仪表盘、车灯罩、保险杠等是塑
料成形制件，轮胎等是橡胶成形制品。
神州5号发射
❖ 因此，可以毫不夸张地说，没有先进的 材料成形工艺，就没有现代制造业。
❖ 据统计：
占全世界总产量将近一半的钢材是通过焊接制成构 件或产品后投入使用的；
在机床和通用机械中铸件质量占70~80%； 农业机械中铸件质量占40~70%； 汽车中铸件质量占约20%，锻压件质量约占70%； 飞机上的锻压件质量约占85%。
发电设备中的主要零件如主轴、叶轮、转子等均为 锻件制成；
家用电器和通信产品中60~80%的零部件是冲压件和 塑料成形件。
❖ 进入21世纪以后，随着我国改革开放的 步伐和世界经济一体化进程的加快，我 国已越来越成为全球制造业的中心之一。
❖ 通过技术引进和技术创新，使我国的材 料成形技术水平达到了新的高度。
三、本课程的性质
❖ 材料成形技术基础课程是按教育部面向21世 纪工科本科机械类专业人才培养模式改革要 求而设置的机械基础系列课程之一。
❖ 用简单清晰的图形反映各种材料成形过程的 共同结构，通过对这些结构要素的定义与研 究，反映各成形过程的方法、基本原理与内 在联系 ，对材料过程获得连贯而系统的认识， 对各种成形过程的可能性与局限性作出评价。
《材料成形技术基础》
❖车辆是如何制造出来的？
课程简介
❖材料成形技术基础
❖ 传统定义： 指铸造、锻造、焊接等金属材料 成形的技术。
❖ 现代定义： 所有利用物理、化学、冶金原理 使材料成形的方法。
课程简介
❖ 本课程主要叙述了机械制造过程中金属 材料的液态成形（铸造）、固态成形 （锻压、焊接、粉末冶金等）、塑料、 橡胶、陶瓷成形的一些基础知识。
❖ 该课程是机械工程类专业和近机械工程类专 业学生必修的一门技术基础课。
四、本课程的任务和要求
❖ 本课程的任务是：使学生比较全面系统的获 得金属和非金属零件及其毛坯成形过程、原 理及特点等方面的专业知识，具体包括机械 制造中铸造、锻压、粉末成形、复合材料、 焊接、塑料、橡胶、陶瓷以及有关模具设计、 加工、制造等内容。
❖ 学生在学完本课程之后，应达到以下基本要求：
（1）掌握各种热加工方法的基本原理、工艺特点和 应用场合，了解各种常用的成形设备的结构和用途， 具有进行材料热加工工艺分析和合理选择毛坯（或零 件）成形方法的初步能力。
（2）具有综合运用工艺知识，分析零件结构工艺性 的初步能力。
（3）了解与材料成形技术有关的新材料、新工艺及 其发展趋势。
第一章 绪 论
第一节 概 述
一、材料成形的发展历史
❖ 新石器时代：陶器的烧制
❖ 青铜时代： 青铜器的冶铸
❖ 铁器时代：钢铁的铸造、锻造、焊接
❖ 近、现代：塑料制品、现代陶瓷制品的成 形、复合材料制品成形。
青铜器时代（Bronze Age）：
巨型司母戊鼎（河南安阳晚商遗址）
湖北江陵楚墓出土越王勾践宝剑