第一讲材料成型基础课件

S—横截面积（mm2）
（3）举例：弹性元件、钟表发条、炮筒等设计时 应按此校核。
2.刚度 1）定义：材料抵抗弹性变形的能力，取决于金属
材料的内部结构和温度、合金比及热处理等。 例如钢与铸铁在20℃温度时，E=200GMPa， 当20℃→450℃，E值下降20℅.
2）试验及判定依据
（1）试验：同拉伸试验，是拉伸曲线中的oe斜 率。
6.装配：
将零件按产品图样分类组合连接， 经选配、组装、调整、检测、试验等 过程构成满足功能要求的产品。
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三、材料成形的基本要素及流动过程 1.基本要素
材料：构成实体 能量：形态的能 改的 变改 、变 性 信息：产品的施 控方 制(工 法 及艺 实信)息
2.流动过程：
1）物质流：原材料的流动和转变的过程。
（2）判定依据： 、s b
注：有许多材料在拉伸时没有明显的屈服
现象，有时也规定试样产生0.2℅残余应 变时的应力来判定。
（3）举例：主轴、齿轮等。
4.塑性
1）定义：断裂前材料发生不可逆的、永久 变形的能力。
2）试验与判定依据
（1）试验：同拉伸试验，考查的是试件的 伸长的相对量和截面积变化的相对量。
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（2）判定依据： 、 ；
L L0 ×100℅,
L
S0 S1 ×100℅
S0
（3）举例：切削参数的选择，如锻造比等。
注：① 、 越大则塑性越好，强度、硬度
越低；
② 一般不用于工程设计中；
③一般用于塑性加工参数的选择；良好 的塑性是塑性加工的必要条件，提高零 2020/件9/19 的可靠性，防止使用中的突然断裂。 17
3.性能：物理性能、化学性能、力学性能、 加工成型性能。
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二．材料的力学性能
材料在外力的作用下所表现的特性：弹性、 硬度、韧性和塑性。一般要用代表力学性能的 指标来判定，均是通过相应的试验来建立，它 是结构设计、选材和强度、寿命计算的理论依 据。
1.弹性：
1）定义：物体在外力的作用下改变其形状和尺 寸，当外力拆除后，又回复其原有的形状和尺 寸的特性。
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（2）判定依据：
E
其中：E —弹性模量（MPa）；
—应力（MPa）；
—应变；
（3）举例：机床主轴、床身、箱体、桥梁 等。
3.强度
1）定义：抵抗永久变形和断裂能力，是 零件设计的主要依据。
2020/9/219）试验与判定依据
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（1）试验：同拉伸试验， s 、 b（屈服点、 抗拉点）。
（1）物质不变：质量不变或近似不变，铸造、锻造、热 处理等。
（2）质量减少：去除材料得到规定的形状和尺寸，机加 工、切割、冲剪等。
（20230）/9/19质量增加：焊接、机械连接、快速成型等。
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2）能量流：在加工过程中各种能量损耗和 转化。
（1）电能转变成机械能：机加工（电机）。 （2）电能转变成热能：焊接、热处理等。 （3）化学能转变成热能：气焊、气割。 3）信息流：工艺文件及规程。
2）试验及判定依据
（1）试验：静拉力对标准试样进行轴向拉伸，测
量力与相应的拉伸长度，由试样产生缩颈到拉
断为止。 2020/9/19
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σ(F)
σb
b
σσse
s e
k
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ε
图1－2 低碳钢拉(Δ伸L)曲线
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（2）判定依据： e
Fe S
其中：F e —弹性极限（MPa）； e —完全弹性变形时最大拉力；
（1）形状信息：设计的图样及工序图样。 （2） 性能信息：工艺规程及工艺文件、检
测方法 。
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四、材料成型技术的发展趋势
1.常规工艺的优化：工艺参数、系统控制的规范 化。
目标：优质、高效、低耗、少污染。 方法：智能化、数字化、精密化、专业化、柔性
化。
2.新材料、新工艺的开发和应用。 目标： 1）解决传统工艺不易实现或难以实现的加工
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§1-2 金属材料的主要性能 一.综述
1.材料分类：
金属材料（黑色金 、属 有） 色 非金属材料（塑胶 料、陶 橡瓷、高分） 子材 复合材料
材料是构成形体的基本物质，是科学理论 和创 造发明的物质基础。
2.材料的工作状态：拉伸、压缩、弯曲、扭 转、剪切、摩擦、冲击、化学侵蚀等。
材料成型技术(第一讲)
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主讲：周哲波教授
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第一章 绪论
§1-1 概述
一、 研究内容
1.本学科的地位：机械专业的主干课程之一， 论述材料成型的基础与方法，其他课程无法 替代。
2.内容：
1）常用材料的成型方法 （铸造、锻造、焊 接、注塑成型、冲压等）；
2）改善成型方法的产品结构设计（结构工 艺性等）；
（激光、等离子、水切割、超声波等）。 2）特殊场合、特殊性能要求的材料及成型方法
（高分子材料、复合材料、陶瓷材料、智能材 料）。
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3）能解决高精度、少损耗的经济目标。 4）保证环境及人性化的制造方法。 3．高新技术与传统工艺的有效结合
工业机器人、无人工厂、柔性制造系 统（FMS）、计算机辅助集成制造系统 （CIMS）。
2020/9/19材料→毛坯→零件→成品
1.原材料：
1）成分：金属材料、非金属材料、复合材料。
2）形状： 圆钢、型材、板材。
2.毛坯成形：铸造、锻造、焊接、胶接、机械连接、冲压 等。
3.零件的机械加工：去除材料以得到满足功能要求的、符 合图样规定的成品零件的成形过程。
例如车、铣、电火花等。
3）最佳选材和用材的理论依据；
4） 产品性能、成本、质量的综合评定依据。
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3.学习目的：
1）掌握各种成型方法，以保证
产品设计中毛坯及零件制造方法 的选择；
2)为了保证产品性能，设计时应 注意的事项；
3)探索低成本、高性能的合理工 艺措施；
4)处理和分析现场产品质量问题 的理论依据及方法。
4.材料的改性处理：改善和改变零件局部或整体性能及组 织。
例如：为改善切削性能要进行的退回火、正火处理；
为防止变形和校正性能的去应力、人工时效；
为得到综合机械性能的调质处理；
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为得到抗磨损及抗疲劳的淬火等。
5.检测与质量控制：
保证产品合理、合格的流动，以避 免造成浪费，一般要贯穿于整个加工 过程中，它包括工序间检查、互检、 自检、终检。