《机械制造基础》一体化教案2

《机械制造基础》一体化教案2

学年第1 学期课程类型：

一体化授课班级：

机电15 授课教师：

蔡文华xx 年10 月 09 日课题名称锻压工艺基础授课课时4教学目标

1、锻压工艺概述（生产特点、适用范围、发展趋势）。

2、铸造工艺基础（塑性变形过程、组织性能变化、锻造性）。

4、培养学生动手能力；培养学生团队合作意识；

5、培养学生观察、分析能力；遵守劳动纪律和操作规程。实训课时2理论课时2授课日期xx、

10、17-

10、21教具多媒体、实物、挂图教学重点锻造工艺概论教学难点锻压工艺基础教学回顾说明任课教师签名：蔡文华专业部主任签名：

蔡振坚日期：

10、10 教学过程

第页

一、组织教学。（5分钟）

1、点名并登记好出勤情况。

2、讲解注意事项、检查学生自身安全隐患并排除。

3、让学生合编成几个小组、以小组组长为每组负责人。

二、导入新课。（5分钟）铸造是金属液态成形的一种方法，它能铸造各种尺寸、形状复杂的毛坯货零件，铸造具有实用性广、成本低廉的特点，是机械零件毛坯或零件成品热加工的一种重要工艺方法。本节开始将对铸造工艺概论基础知识进行讲解。铸造工艺生产特点，在本讲开始，将讲解另外一种关于制造机械零件或零件毛坯的方法，即锻压法。

三、理论新授。

（一）锻造工艺概论（35分钟）（重点讲解）

1、锻造生产的特点锻压是一种借助工具或模具在冲击力或静压力作用下，对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及性能，用以铸造机械零件或零件毛坯的成形加工方法。它是锻造和冲压总称。锻压包括轧制、挤压、拉拨、自由锻造、模型锻造、冲压等加工方法，其典型工序实例如图所示。

锻造件特点：晶粒细化、组织致密；具有连贯的锻造流线，力学性能好。优点：（1 ）能改善金属内部组织，提高金属的力学性能。

（2 ）节省金属材料。与直接切削钢材的成形相比，还可以节省金属材料的消耗，而且也节省加工工时。

（3 ）生产效率较高。

如齿轮轧制、滚轮轧制等制造方法均比机械加工的生产率高出几倍甚至几倍以上。

缺点：（1 ）不能获得形状很复杂的制件 , 其制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高；（2 ）加工设备比较昂贵 , 制件的成本比铸件高。

2、锻造生产的适用范围（结合实物讲解）锻压加工是以金属的塑性变形为基础的 , 各种钢和大多数非铁金属及其合金都具有不同程度的塑性 , 因此它们可在冷态或热态下进行锻压加工 , 而脆性材料 (如灰铸铁、铸造铜合金、铸造铝合金等)则不能进行锻压加工。

应用范围广，几乎所有运动的重大受力构件锻造生产的发展趋势新材料的方面计算机技术在锻压技术中的应用如何制造出性能要求更高的锻件

（二）锻压工艺基础（20分钟）（难点，通过观看视频方法讲解）

1、单晶体的塑性变形单晶体的变形方式有滑移和孪生两种。

【滑移】

看作是晶体的一部分相对于另一部分产生错动的结果，如图所示。实际金属中，滑移是通过晶体内位错缺陷沿着滑移面移动来实现的。

【孪生】

是晶体的一部分相对于另一部分发生切变 , 而且发生切变的部分与未切变部分的晶体结构呈对称形式分布。

2、多晶体的塑性变形各个晶粒塑性变形的综合结果。此外,在多晶体晶粒之间还有少量的相互移动和转动 , 这部分塑性变形为晶间变形,如图所示。由于每个晶粒在塑性变形时都要受到周围晶粒及晶界的影响和阻碍,故多晶体塑性变形时的抗力要比单晶体高得多。加工硬化、回复和再结晶

【冷变形强化】

在冷变形时，随着变形程度的增加，金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高 ,但塑性有所下降的现象。变形后,金属的晶格严重畸变,变形金属的晶粒被压扁或拉长,形成纤维组织,如图所示。冷变形强化使金属的可锻性降低，冲压时产生“织耳”，制件厚度不均等缺陷。退火处理

【回复】

是指将冷变形后的金属加热至一定温度后，使原子回复到平衡位置，晶内残余应力大大减小的现象。

回复时不改变晶粒形状，金属的强度、硬度略有下降；塑性、韧性有所回升；内应力有较明显下降。某些物理、化学性能则显著减小。冷拔弹簧钢丝绕制弹簧后常进行低温退火 (也称定形处理), 其实质就是利用回复保持冷拔钢丝的高强度 , 消除冷卷弹簧时产生的内应力。

【再结晶】

当加热温度较高时 , 塑性变形后的金属组织与性能在加热时全部恢复的过程，也是被拉长了的晶粒重新生核长大 , 变为细小、均匀等轴晶粒的过程。再结晶恢复了变形金属的可锻性。

【再结晶温度】

再结晶是在一定的温度范围内进行的 , 开始产生再结晶现象的最低温度称为再结晶温度。

纯金属的再结晶温度为：

T 再≈0、4 T 熔金属的再结晶温度与变形程度、杂质（或合金元素）的含量及加热速度、加热时间等有关。如变形程度愈大，再结晶温度便愈低。

再结晶退火：经过塑性变形的金属 , 加热到再结晶温度以

上 , 使其发生再结晶的处理称为再结晶退火。

再结晶退火可以消除金属材料的冷变形强化 , 提高其塑性 , 便于其继续锻压加工。

如冷轧、冷拉、冷冲压过程中 , 需在各工序中穿插再结晶退火。晶粒长大冷变形的金属 , 通过再结晶一般都能得到细小而均匀的等轴晶粒。但是如果加热温度过高或加热时间过长, 则晶粒会明显长大 , 成为粗晶粒组织。热变形对金属组织和性能的影响

【热变形】

在再结晶温度以上的变形。

【冷变形】

在再结晶温度以下的变形。大多数锻件的锻压加工是在再结晶温度以上进行的,这样,由变形引起的强化现象,会因随后的再结晶过程而消失 , 所以锻造毛坯可以连续地锻压变形。只要终锻温度控制好,锻件的晶粒是细小的。再加之锻坯中孔洞的被压合,所以热变形可提高金属材料的力学性能。

【锻造流线】

也称流纹，在锻造时,金属的脆性杂质被打碎 ,顺着金属主要伸长方向呈碎粒状或链状分布；塑性杂质随着金属变形沿主要伸长方向呈带状分布 , 这样热锻后的金属组织就具有一定的方向性。

锻造流线使金属性能呈现异向性；沿着流线方向 (纵向)抗拉强度较高 , 而垂直于流线方向 (横向)抗拉强度较低。生产中若能利用流线组织纵向强度高的特点 , 使锻件中的流线组织连续分布并且与其受拉力方向一致 , 则会显著提高零件的承载能力。例如, 吊钩采用弯曲工序成形时 , 就能使流线方向与吊钩受力方向一致 (下图a), 从而可提高吊钩承受拉伸载荷的能力。图b所示锻压成形的曲轴中,其流线的分布是合理的。图c 是切削成形的曲轴 , 由于流线不连续 , 所以流线分布不合理。

3、可锻性v

【可锻性】

材料在锻造过程中经受塑性变形而不开裂的能力。金属可锻性可用塑性和塑性变形抗力来综合衡量。塑性越高，变形抗力越