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1、材料成形技术基础,主讲教师: 何乃军 TEL：13452150070 Email：,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。,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
2、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,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,铁器时代（Iron Age）,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。,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
3、质量占7080%； 农业机械中铸件质量占4070%； 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6080%的零部件是冲压件和塑料成形件。,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。,轿车的构成来看：,神州飞船的发射,航母试航,歼20的试飞,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。,进入21世纪以后
4、，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。 该课程是机械工程类专业和近机械工程类专业学生必修（选修）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。,
5、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。,五、本课程的内容及课时分配,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
6、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。,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。,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
7、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： 胡亚民，材料成形技术基础（第二版） 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
8、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。,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。,按照形态学体系的思想，材料成形过程可能是加工工件材料加工过程、能量转化过程、信息变化过程的某种组合。其完整模型如图所示：,二、现代制造过程分类,按照形态学体系方法，根据制造过程
9、中质量的变化情况，现代制造过程可分为： 质量不变过程 质量减少过程 质量增加过程,1、质量不变过程,质量不变的基本过程主要包括加热、熔化、凝固、铸造、锻压（弹性变形、塑性变形、塑性流动）、浇灌、运输等。,2、质量减少过程,质量减少过程材料的4种基本去除方法： （1）切削过程； （2）磨料切割、喷液切割、热力切割与激光切割、化学腐蚀等； （3）超声波加工、电火花加工和电解加工； （4）落料、冲孔、剪切等金属成形过程。,3、质量增加过程,质量增加过程的特征是加工材料在过程结束时的质量比过程开始时的最终质量有所增加。 材料经过渗碳、渗氮、氰化处理、气相沉积、喷涂、电镀、刷镀等表面处理及快速原型制造方法属于质量增加过程。,小结,本章主要介绍这门课程的研究对象和基本任务、对材料成形技术过程形态学模型和现代制造过程分类（质量不变过程、质量减少过程、质量增加过程）等内容。,