机械制造工程基础教案

1、1.1 铸造成形1)授课对象：本科机械类专业2)授课时数：8学时3)学教内容：本章介绍铸造成形的工艺基础、基本概念、特点，铸件的结构工艺性和铸造工艺设计。4)教学重点与难点：金属液态成形的工艺基础，砂型铸造及特种铸造方法，铸件的结构设计方法，常用合金铸造的生产和液态成形的新工艺、新技术。5)教学方法：多媒体课件课堂教学6)教学目的与要求：（1）掌握金属液态成形的工艺基础；（2）掌握砂型铸造方法；（3）掌握铸件的结构设计方法；（4）学会绘制铸造工艺图；（5）掌握常用合金铸件的生产方法；（6）了解液态成形新工艺、新技术；1.1 .1金属液态成形工艺基础 1)教学内容： 本节主要讨论合金的流动性和充

2、型能力，铸件的凝固与收缩，铸件的内应力、变形和裂纹，铸件的常见缺陷及分析。2)教学重点和难点： 流动性、充型能力、凝固与收缩、缩孔与缩松、铸件的内应力、变形和裂纹等基本概念，以及影响流动性和充型能力的因素以及减小内应力，变形和裂纹的措施。3)教学要求：了解影响液态成形工艺的因素，提高合金流动性及充型能力。正确选择凝固方式，减小应力，变形和防止裂纹，提高铸件质量。4)基本知识点：（1）合金的流动性和充型能力流动性和影响流动性的因素充型能力及影响充型能力的因素a.浇注条件 b.铸型 （2） 铸件的凝固与收缩铸件的凝固方式a.逐层凝固 b.糊状凝固 c.中间凝固 铸件合金的收缩a.液态收缩 b.凝固

3、收缩 c.固态收缩缩孔与缩松a.缩孔与缩松的形成 b.缩孔与缩松的防止 （3） 铸件内应力、变形与裂纹铸件内应力 a.热应力的形成 b.机械应力的形成 c.减小应力的措施 铸件的变形铸件的裂纹a.热裂 b.冷裂 合金的吸气性和氧化性铸件的常见缺陷分析a.孔眼 b.表面缺陷 c.形状尺寸不合格 d.裂纹 e.其他 1.1.2 砂型铸造 1)教学内容：讨论砂型铸造方法和砂型铸造工艺设计方法。2)教学重点和难点： 手工造型方法的特点及应用范围，合理进行铸造工艺设计。3)教学要求： 了解造型与造芯方法，熟悉手工造芯的基本方法。4)基本知识点：（1）砂型铸造工艺过程（2）造型与造芯方法手工造型常用手工造

4、型方法的特点及应用范围 机械造型按紧实方式不同机器造型可分为分压造型、震压造型、抛砂造型和射砂造型等四种。 机械造型的工艺特点：采用模底板进行两箱造型。 造芯（3）铸造工艺设计浇注位置的选择； a.铸件的重要加工面应朝下或位于侧面 b.铸件的大平面应朝下 c.面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置 d.对于容易产生缩孔的铸件，应将厚大部分放在分型面附近上部或侧面 铸件分型面的选择原则：a.应尽可能使铸件的全部或大部分置于同一砂箱中 b.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中 c.应尽量减少分型面的数量，尽可能选平直面的分型面 d.应尽量减少型芯和活块的数量，以简化制模、造型

5、和合型等工序 e.应尽量使型腔及主要型芯位于下型 工艺参数的确定a.机械加工余量 b.收缩余量 c.起模斜度 d.型芯头 e.最小铸出孔和槽 （4）铸造成形工艺设计示例生产批量；技术要求；铸造工艺方案选择； 主要工艺参数确定； 绘制铸造工艺图。 1.1.3 特种铸造1)教学内容：介绍砂型铸造以外的其他几种特种铸造方法。2)教学难点与重点：了解常用特种铸造方法的工艺过程、结构工艺性、特点及应用。3)教学要求：介绍熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等几种铸型用砂较少或不用砂使用特殊工艺装备进行铸造的方法。4)基本知识点：(1) 熔模铸造 熔模铸造的工艺过程；熔模铸造的结构工艺性；熔模铸造的特

6、点及应用。(2) 金属型铸造金属型铸造的结构及其制造工艺；金属型铸造铸件的结构工艺性；金属型铸造的特点及应用。(3) 压力铸造压铸机和压铸工艺过程；压铸件的结构工艺性；压力铸造的特点及应用。(4) 离心铸造离心铸造的类型及工艺；铸型转速的测定；离心铸造的特点及应用。(5)低压铸造1.1.4 铸件结构设计 1)教学内容：本节从便于造型、合箱、清理及减少铸造缺陷和金属或合金的铸造性能对铸件的内在质量影响出发，讨论铸件的结构设计。2)教学重点与难点：根据铸造工艺对铸造结构的要求进行结构设计和根据铸造性能对铸造结构设计的要求进行结构设计。3)教学要求：根据铸造工艺对铸件的要求，合理设计铸件外形、内腔和

7、结构斜度，根据铸造性能的要求合理设计铸件壁厚、壁的联结方式等。4)基本知识点：(1)铸件工艺对铸件结构的要求尽量使分型面为平面应具有最少的分型面尽量避免起模方向存在外部侧凹，以便于起模凸台和筋条结构应便于起模垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜度尽量少用或不用型芯型芯在铸型中应支撑牢固可增加芯头或工艺孔，用以固定型芯（2）铸造性能对铸件结构设计的要求合理设计壁厚铸件壁厚应尽量均匀铸件壁的连接a.铸件的圆角结构 b.避免锐角连接 c.避免大的水平面 1.2 锻压成形1)授课对象： 本科机械类专业2)授课时数：4学时3)教学内容：本章主要讨论金属塑性变形基础、自由锻和模锻工艺方法。4)教学重点与难

8、点： 金属塑性变形后组织与性能的变化、纤维组织的形成与合理应用。自由锻基本工序与自由锻工艺规程的制订，自由锻件结构工艺性。模锻的特点，锤上模锻，锻模结构，模锻件工艺规程的制订。5)教学方法： 多媒体课件课堂教学6)教学目的与要求： （1）掌握金属塑性变形后组织与性能的变化 （2）掌握自由锻基本工序及自由锻工艺规程的制订。（3）掌握模锻的特点与锻模结构 2.1 金属塑性变形基础1)教学内容：本节主要讨论金属塑性变形的特点，金属的冷变形强化与再结晶，金属塑性变形后组织与性能的变化。2)教学重点与难点：金属的冷变形强化与再结晶，金属塑性变形后组织与性能的变化，纤维组织的概念、形成原因，合理利用纤维组

9、织。3)教学要求：了解金属塑性变形的特点与实质，掌握金属的冷变形强化与再结晶，金属塑性变形后组织与性能的变化。4)基本知识点（1）金属塑性变形的特点可改善金属的组织，提高金属的力学性能。可提高材料的利用率。具有较高的生产率。可获得精度较高的毛坯或零件。（2）金属塑性变形的实质单晶体的塑性变形、滑移、孪生多晶体的塑性变形晶粒取向对塑性变形的影响、晶界对塑性变形的影响（3）金属的冷变形强化 冷变形强化的概念：金属在冷变形后，其强度和硬度提高，塑性降低的现象称为 冷变形强化。 产生冷变形强化的原因：引起产生冷变形强化的原因是各滑移方向的位错相互干 涉，使变形困难。 冷变形强化的利弊 利：可利用冷变形

10、强化作为一种强化金属的工艺用于生产。 弊：使进一步变形困难，必须增大变形设备功率；必须增加中间退火工序。（4）再结晶再结晶过程可分为回复、再结晶、晶粒长大三个阶段再结晶温度T再经验公式：T再=0.4T熔式中，T再为最低再结晶温度，T熔为金属熔点的温度。 回复：当加热温度低于再结晶温度时，晶格中的原子只能作短距离扩散，使空位与间隙原子合并，空位与位错发生交互作用而消失，使晶格畸变减轻，残余应力显著下降。组织、性能无明显变化。 再结晶：当加热温度超过再结晶温度时，形成新晶粒取代已变形的晶粒。钢铁的最低再结晶温度400450，再结晶退火温度600700 晶粒长大：对冷变形金属进行再结晶退火，一般都得

11、到细小的等轴晶粒。如温度继续升高，或延长保温时间，则再结晶后的晶粒又会长大而形成粗大晶粒，从而使金属的强度、硬度和塑性降低。（5）金属热塑性变形对组织与性能的影响 消除铸态的某些缺陷，提高材料的力学性能通过塑性变形可使铸态中的疏松、气孔等压合，消除偏析，将粗大的柱状晶和枝晶压碎，再结晶成细小均匀的等轴晶粒，改善夹杂物、碳化物的形态与分布。结果提高了金属材料的致密度和力学性能。 形成纤维组织热加工时因铸态中的非金属夹杂物沿金属流动方向被拉长形成纤维组织，这些夹杂物在再结晶时不会改变其纤维状。存在纤维组织会导致金属材料的各向异性。沿纤维方向的力学性能高，垂于纤维方向的力学性能低。纤维组织的合理利用

12、。（6）锻造比锻造可改善铸态金属组织的结构和性能，改善的程度取决于塑性变形程度。塑性变形程度常用锻造比表示。锻造比：锻造前后金属坯料的横截面积或长度比。锻造比的选择：用轧材或锻坯作为锻造坯料时，由于坯料已经过热塑性变形，可选择较小的锻造比。（1.5）。用钢锭作为锻造坯料时，因钢锭内部一般存在缺陷，锻造比应大于2.5。对于合金结构钢，锻造比为34。对于铸造缺陷严重，碳化物粗大的高合金钢锭，应选择较大的锻造比，如高速钢的锻造比为512，不锈钢的锻造比为46。2.2 自由锻1)教学内容： 本节先对自由锻方法进行必要的概述，主要讨论自由锻基本工序的内容、自由锻工艺规程的制订、自由锻件的结构工艺性、高合

13、金钢的锻造特点。2)教学重点与难点： 自由锻基本工序的内容、自由锻工艺规程的制订、自由锻件的结构工艺性3)教学要求： 掌握基本工序的内容及自由锻工艺规程的制订，掌握典型零件的自由锻件的结构工艺性，了解自由锻件的分类、了解高合金钢的锻造特点、了解常见的锻造缺陷。4)基本知识点 （1）自由锻概述（2）自由锻工序 自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序。基本工序：它是使金属坯料实现主要的变形要求，达到或基本达到锻件所需形状尺寸的工序。主要有以下几种。 镦粗：使坯料高度减小、横截面积增加的工序。它是自由锻中最常用的工序，适合于块状、盘套类锻件的生产。 拔长：使坯料横截面积减小、高度增加的工序。它

14、适用于轴类、杆类锻件的生产。为壹规定的锻造比和改变金属内部组织结构，锻造以以钢锭为坯料的锻件时，拔长经常与镦粗交替反复使用。 冲孔：在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。 对圆环类锻件，冲孔后还应进行扩孔。 弯曲：使坯料轴线产生一定曲率的工序。 扭转：使坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定的角度的工序。 错移：使坯料的一部分相对于另一部分平移错开，但仍保持轴心平行的工序，它是生产曲轴或曲拐类锻件所必须的工序。 切断：分割坯料和切除锻件余量的工序。 锻接：是将两分离工件加热到高温，在锻压设备产生的冲击力或压力作用下，使两者在固相状态下结合成一牢固整体的工序。辅助工序：它是指进行基本工序之前的预变形

15、工序。如压钳口、倒棱、压肩。精整工序：它是在完成基本工序之后，用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。如校正、滚圆、平整等。（3）自由锻工艺规程的制订 绘制锻件图锻件图是制定锻造工艺的依据，绘制锻件图时主要考虑工艺余块、余量及锻件公差。锻件中零件轮廓线用双点划线表示。（用图片说明）工艺余块：零件上的某些精细结构，如键槽、齿槽、小孔不通孔、小台阶难以用自由锻锻出，必须添加一部分金属以简化锻件形状，这部分添加的金属称为工艺余块。锻件余量：锻件上凡需要切削加工的表面都应留有加工余量。锻件公差：零件的基本尺寸加上加工余量称为锻件基本尺寸，锻造公差是锻件基本尺寸的允许变动量。 坯料重量及尺寸计算坯料重量可按下

16、式计算：G 料=G 锻件+G 烧损+G 料头式中G 料 坯料重量G锻件锻件重量G烧损烧损重量，第一次加热取被加热金属的23%，以后各 次加热取1.52%。G料头在锻造过程中冲掉或被切掉的那部分金属的重量。坯料尺寸的确定：首先根据锻件图计算出坯料的体积，并根据材料的密度计算出坯料的重量，再根据基本工序的类型及锻造比计算坯料横截面积、直径、边长等。 选择锻造工序根据不同类型的锻件选择不同的锻造工序。一般锻件可分为六类（用图例说明）。盘类、圆环类：镦粗、冲孔、扩孔、定径筒类：镦粗、冲孔、芯轴拔长、滚圆轴类：拔长、压肩、滚圆杆类：拔长、压肩、修整、冲孔曲轴类：拔长、错移、压肩、扭转、滚圆弯曲类：拔长、

17、弯曲实例：汽车半轴自由锻工艺规程（4）自由锻件的结构工艺性 尽量避免锥体和斜面结构。 尽量避免圆柱面与圆柱面相交。 避免椭圆形、工字形或其他非规则形状截面及非规则外形。 避免加强筋与凸台等结构。 复杂件应设计成为简单件组合件。（5）高合金钢的锻造特点备料：高合金钢坯料不允许有表面裂纹等缺陷，锻前需进行退火处理。加热特点与锻造温度范围：应低温装炉，缓慢升温。锻造温度范围窄，只有 100200锻造特点：控制变形量、增大锻造比、变形要均匀、避免出现拉应力（6）常见的锻造缺陷常见的锻造缺陷有裂纹、晶粒局部粗大、白点（氢脆）、弯曲和变形等。 裂纹：锻造过程中由于加热、冷却、变形、热处理等工艺不当所致。

18、晶粒局部粗大：由于加热温度过高、变形不均匀、锻造比太小等。 白点（氢脆）：对白点敏感的钢，加热或冷却不当，造成的微裂纹。2.3 模锻1)教学内容：本节主要讨论模锻的特点、锤上模锻、压力机上模锻的特点、胎模锻及模锻件结构工艺性。2)教学重点与难点：模锻模膛的类型和作用、掌握模锻件的结构工艺性3)教学要求：了解模锻的特点，掌握锻模模膛的类型和作用、掌握模锻件的结构工艺性。了解各种模锻方法的特点。4)基本知识点： （1）模锻的特点： 生产率高。 模锻件尺寸精确，加工余量小，精密模锻能取代切削加工 可锻出形状复杂零件 节省金属材料，减少切削加工。在批量足够的条件下可降低成本。（2）锤上模锻 模锻锤结构

19、蒸气-空气模锻锤的主要构造：踏板、机架、砧座、操纵系统。 选择锻锤吨位：锻锤吨位与锻件大小有关，锻件愈大，要求锻锤的吨位愈大。 模锻模膛锻模模膛有模锻模膛和制坯模膛两种。模锻模膛：锻模模膛由终锻模膛和预锻模膛两部分组成。终锻模膛：终锻模膛的作用是使坯料最后到锻件所要求的形状和尺寸，因此它的形状和锻件的形状相同。尺寸比锻件实际尺寸大1.5%(锻件收缩率)，另外，沿模膛四周有飞边槽，用以增加金属从模膛中流出的阻力。促使金属更好地充满模膛，同时容纳多余的金属。对于具有通孔的锻件，由于不可能靠上、下模的突起部分把金属完全挤压到旁边去，故终锻件后在孔内有一薄金属，称为冲孔连皮。预锻模膛：预锻模膛的作用是

20、使坯料变形到接近于锻件的形状和尺寸，这样再进行终锻时，金属容易充满终锻模膛。预锻模膛没有飞边槽。制坯模膛：制坯模膛用来进行复杂模锻件的预先制坯，制坯模膛有以下几种： 拔长模膛：用来减小坯料某部分的横截面积，以增加该部分的长度。当模锻件沿轴向横截面积相差较大时，常用这种模膛进行拔长。拔长模膛分为开式和闭式两种。一般情况下把它设在锻模的边沿处。 滚挤模膛：在坯料长度基本不变的前提下用它来减小坯料某部分的横截面积，以增大另一部分的横截面积。滚挤模膛也分为开式和闭式两种。 弯曲模膛：对于弯曲的杆类模锻件，需采用弯曲模膛来弯曲坯料。 切断模膛：它是在上模与下模的角部组成的刃口，用来切断金属。单件锻造时，

21、用它从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口。多件锻造时，用它分离单个锻件和切下钳口。 （3）压力机上模锻压力机上模锻分为曲柄压力机上模锻和摩擦压力机上模锻。（压力机模锻的操作过程用图片说明）曲柄压力机上模锻的特点：（a）曲柄压力机工作时震动和噪声小；（b）滑块行程固定，每个变形工步在滑块的一次行程中即可完成；（c）曲柄压力机具有良好的导向装置和自动顶件机构，因此锻件的余量、公差和模锻斜长都比锤上模锻小；（d）曲柄压力机上模锻所用锻模设计成镶块模具，更换容易，节省贵重的模具材料；（e）坯料表面的氧化皮不易清除，影响表面质量。摩擦压力机上模锻的特点a适应性强，行程和锻压力可调节，因而可实现轻打、重打，

22、可在一个模膛内对锻件进行多次锻打；b滑块运行速度低，锻击频率低，金属变形过程的再结晶可充分进行。适合于锻造再结晶速度慢的低塑性合金钢和有色金属；c设备本身带有顶料装置，故可采用整体式锻模，也可采用特殊结构的组合式模具，使模具设计和制造简单化、节约材料、降低成本；d摩擦压力机上模承受偏心载荷的能力差，一般只能进行单模膛模锻。对于形状复杂的锻件，需要在自由锻设备或其他设备上制坯。（4）模锻件结构工艺性设计模锻件时，应根据锻件特点和工艺要求，使其结构与模锻工艺适应，以便于模锻件生产和降低成本。为此，锻件的结构应符合下列原则： 锻件必须具有一个合理的分模面。以保证模锻件易于从模膛中取出，敷料最少，锻模

23、容易制造。 只在零件上有与其他机件配合的表面留加工余量。 设计零件的外形要力求简单。避免薄壁、高筋、凸起结构。 在零件结构充许的条件下，应尽量避免深孔和多孔结构。 对于复杂锻件，为减少工艺余块，简化模锻工艺，在可能条件下，应采用锻造焊接或锻造机械联接组合工艺。（5）胎模锻胎模主要有扣模、套筒模及合模等。 1.3 焊接1)授课对象： 本科机械类专业2)授课时数：4学时3)教学内容：本章主要讨论焊接的基本原理及焊条电弧焊，并介绍埋弧自动焊、气体保护焊、气焊与气割、钎焊等其他焊接方法，还将对可焊性、焊接结构设计进行讨论。4)教学重点与难点：电弧焊、可焊性、焊件结构工艺性。5)教学方法：多媒体课堂教学

24、6)教学要求：掌握焊接的基本原理及焊条电弧焊的工艺方法，材料的可焊性及焊接结构设计时的工艺原则。了解埋弧自动焊、气体保护焊、气焊与气割、钎焊等其他焊接方法。 3.1 焊接基本原理1)教学内容：本节主要讨论焊接电弧、电弧焊冶金过程的特点、电焊条、焊接接头金属组织与性能的变化、焊接应力与变形。2)教学重点与难点：电焊条、接接头金属组织与性能的变化、焊接应力与变形。3)教学要求：掌握电弧焊冶金过程的特点、电焊条的选用、焊接接头金属组织与性能的变化、焊接应力与变形。4)基本知识点：（1）焊接电弧焊接电弧是电极与工件之间的气体介质中长时间而强有力的放电现象。在焊接电弧中，阳极区产生的热量和温度比阴极区高

25、，阳极区温度约为2600K，阴极区温度约为2400K。电焊机的空载电压为5090V，工作电压为1535， 电弧长度为26mm。（2）焊条电弧焊冶金过程的特点 焊接电弧和熔池的温度高于一般的冶炼温度。导致金属元素蒸发烧损。 金属熔池体积小，高温时间短，导致化学成份不均匀，气体和杂质来不及浮出。易产生气孔和夹渣等缺陷。 空气中的氧与金属发生化学反应，使金属元素烧蚀，同时残留在焊缝金属中，导致气孔夹渣。 空气中的氢、氮留在金属中，使焊缝处的力学性能变差。 （3）保证焊缝质量的措施： 造成有效的保护，限制空气进入焊接区。 渗入有用的合金元素，以保证焊缝的化学成分。 进行脱氧、脱硫和脱磷。 加入CaO脱

26、硫、脱磷。（4）焊接接头组织与性能的变化 焊件温度变化与分布（用温度分布图来说明） 焊接接头组织区与性能的变化可分为焊缝区和焊接热影响区。焊接热影响区按温度高低可分为熔合区、过热区、正火区、部分相变区。其组织性能变化如下： （a）焊缝区铸态组织 （b）焊接热影响区 熔合区铸态组织与过热粗晶组织，性能低。 过热区过热粗晶组织，性能低。 正火区细晶组织，性能高。 部分相变区晶粒大小不均匀，性能稍低。 重要的焊接结构件应进行正火或退火处理。（5）焊接应力与变形 原因：焊件上温度不均匀热胀冷缩不均匀焊缝处冷却收缩受阻焊缝处受拉应力。 用实例说明。 实例1：圆筒形环缝 实例2：平板对焊 实例3：长方形钢

27、板边缘焊 减少焊接应力的措施： 合理选材、避免焊缝密集交叉、避免焊接面过大、焊缝过长。 选择合理的焊接次序。 预热法：预热到350400。 焊后退火处理：加热到500650 焊接变形：（用实例说明以下几种变形） 收缩变形 角变形 弯曲变形 扭曲变形 波浪形变形 减少焊接变形的措施： 焊缝对称设计 反变形法 加裕法 刚性夹持法 选择合理的焊接次序 矫正： 机械矫正 火焰加热矫正 3.2 焊条电弧焊1)教学内容：本节主要讨论电焊条的组成与作用、药皮的组成与作用、焊条的分类及牌号、焊条的选用原则。2)教学重点：合理选择电焊条、药皮的组成及作用3)教学要求：掌握电焊条的组成与作用、焊条的分类及牌号、焊

28、条的选用原则。了解药皮的组成与作用。4)基本知识点：（1）电焊条的组成与作用 电焊条的组成 电焊条由焊芯与药皮两部分组成。 各部分的作用焊芯的作用： 焊芯起导电和填充焊缝金属的作用。 焊芯采用专门冶炼的钢丝制造，常见牌号H08、H08A、H08E、H08Mn2Si等，直径1.65mm.。 药皮的作用：提高电弧的稳定性，改善焊接工艺性；将空气与熔池隔开以保护熔池；对熔池中金属脱氧并渗合金；造渣缓冷，进行冶金处理；从而提高焊缝力学性能。（2）药皮的组成与作用药皮由稳弧剂、造渣剂、造气剂、脱氧剂、合金剂、稀渣剂、粘结剂等几部分组成。稳弧剂：改善引弧性能，提高电弧燃烧的稳定性。造渣剂：造渣、保护焊缝、

29、脱硫脱磷 造气剂：造成一定量的气体，隔绝空气，保护焊接熔滴与熔池。脱氧剂：降低电弧气氛和熔渣的氧化性，脱除金属中的氧，锰还起脱硫作用。合金剂：使焊缝金属获得必要的合金成分稀渣剂：增加熔渣流动性，降低熔渣粘度粘结剂：将药皮牢固的粘结在焊芯上。（3）焊条的分类按化学成分不同分为七大类（4）电焊条的牌号焊条牌号是焊条行业统一的焊条代号。焊条牌号一般用一个大写字母和三位数字表示，如J422，J507等。拼音字母表示焊许可的大类，如“J”表示结构钢焊条，“A”：表示不锈钢焊条，“Z”表示铸铁焊条，前两位数字表示各大类中的若干小类，如结构钢焊条前两面位数字表示焊缝金属抗拉强度等级，其等级有42、50、55

30、、60、70、75、85等，分别表示其焊缝抗科强度大于或等于420、500、55、600、700、750和850Mpa，最后一位数字表示药皮类型和电流种类。（5）电焊条的选用 焊条的选用原则 低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度，因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。 同一强度等级的酸性焊条或碱性焊条的选用，主要应考虑焊接件的结构形状（简单或复杂），钢板厚度，载荷性质（静载或动载）和钢材的抗裂性能而定。 低碳钢与低合金结构钢焊接，可按异种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。 铸钢的含碳量一般都比较高，而且厚度较大，形状复杂，很容易产生焊接裂纹。选用碱性焊条。 焊接不锈

31、钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条，以保证焊缝金属的主要化学成分与性能和母材相同。 焊条的选用实例 33其他焊接方法1)教学内容： 本节主要介绍埋弧自动焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、气焊与气割、钎焊2)教学重点与难点： 埋弧自动焊、气焊与气割3)教学要求： 了解埋弧自动焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、气焊与气割、钎焊等其他焊接方法的特点4)基本知识点：（1）埋弧自动焊的特点 生产率高。是手弧焊的510倍 焊质量高且稳定 节省金属材料 改善了劳动条件 缺点： 设备费用贵，工艺准备复杂，对接头加工与装配要求严。 用于直线焊缝与圆筒形工件的纵、环焊接。不宜焊薄板。（2）氩弧焊氩

32、弧焊是用氩气（Ar2）作为保护气体的气体保护焊。分为熔化极氩弧焊和钨极氩弧焊两种 氩弧焊的特点： 由于用惰性气体保护，适合于接各类合金钢，易氧化的有色金属以及锆、钽、铌等稀有金属。 氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有焊渣，成形美观。电弧和熔池是气体保护，明弧可见，便于操作，易实现自动化。 电弧在气流压缩下燃烧，热量集中，熔池较小，焊接速度较快，焊接热影响区小，工件焊后变形小. 氩气价格高，控制系统较复杂，操作时忌自然吹风，只能在室内进行。目前主要用于焊接有色金属及不锈钢、耐热钢。（3）二氧化碳气体保护焊 二氧化碳气体保护焊是利用二氧化碳气体作为保护气体的电弧焊。它利用焊丝作电极，以自动

33、或半自动的方式进行焊接。 二氧化碳气体保护焊的特点 成本低 焊接质量较好 生产率高，焊接变形小，操作性能好。 缺点：飞溅大，烟雾多，弧光强烈，焊缝表面不够美观，忌吹风，易产生气孔，设备较复杂。 目前广泛用于汽车、造船、机车车辆、农机生产等。（4）气焊 气焊是利用气体火焰作为热源来熔化母材和填充金属的一种焊接方法。 使用的气体是氧气和乙炔。 气焊常用于厚度3mm以下的低碳钢薄板和管子的焊接。（5）氧气切割 氧气切割是根据某些金属（如铁）在氧气流中能够剧烈氧化（即燃烧）的原理，利用割炬来进行切割的 切割过程： 金属氧气切割的条件： 金属材料的燃点必须低于熔点。 燃烧生成的金属氧化物的熔点，应低于金

34、属本身的熔点。 金属燃烧时能放出大量的热，而且金属本身的导热性要低。 满足上述条件的金属：纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢。（6）钎焊 钎焊是利用熔点比焊件低的钎料作填充金属，适当加热后钎料熔化而将处于固态的焊件联结起来的一种焊接方法。 分为硬钎焊与软钎焊 钎焊接头的型式： 钎焊的特点 温度低，性能变化小，变形也小。接头光滑平整，工件尺寸精准。 可焊接性能差别很大的异种金属，对工件厚度差没有严格限制。 设备简单，生产投资费用少。 主要用于精密仪表、电器零部件、硬质合金刀具。 3.4 常用金属材料的焊接1)教学内容：本节主要讨论金属材料的可焊性。介绍低碳钢的焊接、中高碳钢的焊接、合金结构钢的焊

35、接、不锈钢的焊接、铸铁的补焊2)教学重点与难点：金属材料的可焊性、低碳钢的焊接、合金结构钢的焊接3)教学要求：掌握金属材料的可焊性与碳当量的概念及低碳钢、合金结构钢的焊接方法，了解中高碳钢的焊接、不锈钢的焊接、铸铁的补焊的焊接特点。4)基本知识点： （1）常用金属材料的可焊性 可焊性概念：金属材料的可焊性是指被焊金属在采用一定的焊焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构形式条件下，获得优质焊接接头的难易程度。 可焊性的估算方法： 用碳当量来估算可焊性， C当量=0.4%时，钢材塑性良好，淬硬倾向不明显，焊件不会产生裂纹。可焊性好。 C当量=0.40.6%时，钢材塑性下降，淬硬倾向明显。可焊较差。 C

36、当量=0.6%时，钢材塑性较差，淬硬倾向强。可焊性差（2）低碳钢的焊接 C含量小于0.25%时，其塑性好，没有淬硬倾向，对焊接过程不敏感焊接性好。焊接性好、应用广泛。 除低温度环境以及50mm厚度以上外、一般不需要采取措施。 （3）中、高碳钢的焊接 含量在0.25%0.6%之间中碳钢，随着C含量增加，淬硬、开裂倾向增加。 焊接性较差，主要用于铸钢件的铸件的焊接。高碳钢仅用于修补焊。 一般选用J506、J507、J606、J607等 选用细焊条，小电流，开坡口进行多层焊 焊前焊件要预热到150250或更高。（4）不锈钢的焊接 奥氏体不锈钢的可焊性好，铁素体不锈钢、马氏体不锈钢的可焊性差。（5）铸

37、铁的补焊 用于铸件的修补 其焊接特点是： 熔合区易产生白口组织 易产生裂纹 易产生气孔 C+O2CO（CO2） 焊接方法： 热焊法 冷焊法 铸铁件的补焊之一热焊法 焊前预热到600700 焊补后缓慢冷却可防止白口组织，焊缝质量好，焊后可进行切削加工 用于焊后需要进行切削加工的重要的、形状复杂的零件的修补。 用气焊方法较方便。 铸铁铁棒、硼砂（或CJ201）焊剂 也可用焊条电弧焊。选择铸铁焊条 铸铁件的补焊之一冷焊法 焊前不预热或只预热到400 依靠焊条成份变化来调整焊缝化学成份防止和减少白口组织和避免裂纹。 方便灵活、生产率高、成本低、劳动条件好，焊后不能进行切削加工 用焊条电弧焊。尽量采用小

38、电流、短弧、窄焊道。（6）铜合金的焊接 散热快，焊件要预热，选用大电流或火焰。易造成焊不透。 液态铜易氧化低熔点共晶沿晶界分布在热胀冷缩产生的应力作用下开裂。 液态铜易吸气气孔 不适于电阻焊 铜合金比纯铜更难焊接 般采用氩弧焊、气焊等。（7）铝合金的焊接 散热快，焊件要预热，选用大电流或火焰。易造成焊不透。 液态铝易氧化夹渣 液态铝易吸气气孔 不适于电阻焊 焊接时需用垫板垫着。 一般采用氩弧焊、气焊等。 35 焊接件的结构工艺性1)教学内容：本节主要讨论焊接结构材料的选择、焊接接头设计、焊接件的结构工艺性2)教学重点与难点：焊接件的结构工艺性3)教学要求：掌握焊接件的结构工艺性，了解焊接结构材

39、料的选择及焊接接头设计4)基本知识点：（1）焊接结构材料的选择（2）焊接接头的设计 接头过渡形式 坡口形式 常见的焊接接头与坡口形式 焊缝布置的工艺原则： 焊缝的布置尽可能分散。两焊缝之间的距离大于三倍钢板厚度，且不小于100mm。 焊缝的位置尽可能对称。 焊缝应尽量避开最大应力和应力集中的位置。 焊缝应尽量避开机械加工表面。 焊缝位置应便于焊接操作。2.1 切削加工工艺理论基础1)授课对象：本科机械类专业2)授课时数：4学时3)教学内容：切削加工的基本知识，切削参数的选择，车刀的组成及结构形成，车刀标注角度和工作角度的关系，刀具的材料选择，切削过程及物理现象，零件的加工质量。4)教学重点与难

40、点：（1）切削用量的选择（2）车刀标注角度与工作角度的关系（3）零件的加工质量5)教学方法：多媒体课件课堂教学。6)教学目的与要求：了解切削加工的基本知识，掌握切削用量的合理选择，车刀的组成及结构，车刀标准角度与工作角度的关系，刀具材料的选择，切削过程及物理现象,零件的加工质量。1.1 切削加工概述1)教学内容：切削加工的概念、分类及主要特点，不同种类零件表面的成形方法，切削运动与切削用量三要素。2)教学重点与难点：切削用量的合理选择。3)教学要求：通过学习切削加工的基本知识来理解切削运动与切削用量三要素，从而掌握切削参数的合理选择。4)基本知识点：（1）切削加工的概念（2）切削加工的地位和种

41、类 切削加工分为钳工和机械加工两部分。 （3）切削加工的特点和发展方向 切削加工的特点制约了它完成某些复杂零件细微结构的加工，特别是完成一些高硬度和高强度等特殊材料制成的零件的加工，这就给特种 加工带来了生存和发展的空间。（4）零件的种类及其表面的形成和成形方法 根据零件的结构形状特征，研究其成形的方法，有利于选择加工设备 、加工方法和制定工艺路线。（5）切削运动和切削用量三要素 切削速度、进给理、切削深度的选择对零件加工质量的影响。1.2刀 具1)教学内容：车刀的组成和结构形成，车刀的标注角度和工作角度，刀具的材料2)教学重点与难点：车刀的标准角度与工作角度的关系3)教学要求:掌握车刀的标准

42、角度与工作角度的关系，从刀具的工和条件来理解对刀具材料的要求4)基本知识点：（1）车刀的组成和结构形式 前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刀、副切削刀、刀尖在零件切 削加工中的作用。 （2）车刀的标注角度 车刀的标注角度与工作角度的关系，前角、背前角、后角、背后角、 主偏角、副偏角、楔角、刃倾角对刀具的强度、散热、排屑方向、寿 命的影响。（3）刀具的材料 刀具的工作条件，对刀具的性能提出了要求，也就为刀具材料的选择 提供了依据。1.3金属的切削过程1)教学内容：金属切削过程的基本概念及实质，切削过程中的物理现象，零件的加工质量2)教学重点与难点：切削过程的物理现象及零件的加工质量3)教学要求：

43、了解切削过程的实质及物理现象，分析怎样获得理想的加工质量4)基本知识点：（1）切削过程的概念（2）切削过程的实质和四个阶段塑性材料切削过程的实质是一个挤压过程，重复着弹性变形、塑性变形、挤裂和切离四个阶段。脆性材料的切削过程只经历了弹性变形，挤裂和切离三个阶段。（3）切削过程中的物理现象切削力、切削热、积屑瘤，刀具磨损和耐用度，工件材料的切削加工性，切削用量的选择对切削加工及零件加工质量的技术意义。（4）零件的加工质量表面质量和加工精度的高低直接影响零件的使用性能。刀具角度、切削用量以及工艺系统等方面又直影响到零件的表面质量。2.2 传统切削加工方法1)授课对象：本科机械类专业2)授课时数：2

44、学时3)教学内容：传统切削加工方法，设备类型，加工范围、加工的精度范围及加工的工艺特点4)教学重点与难点：传动切削加工方法的加工范围及工艺特点。5)教学方法：多媒体课件课堂教学。6)教学目的与要求： 了解传统切削加工方法及设备、掌握其加工范围、加工精度范围及工艺特点。 2.1 车削加工1. 教学内容：车削加工的概念、车床类型、车削加工范围，车削加工精度范围及、车削加工精度范围及工艺特点2. 教学重点与难点：车削加工范围及工艺特点3. 教学要求：了解车削加工方法及设备，掌握其加工范围、加工精度范围及工艺特点4. 基本知识点：（1）车床类型（2）车削加工范围（3）车削加工精度范围（4）车削加工的工

45、艺特点2.2 钻削加工1)教学内容：钻削加工的概念及种类，钻床类型、钻削加工范围，钻削加工精度范围及工艺特点。2)教学重点与难点： 钻削加工种类，加工范围及钻削加工的工艺特点。3.教学要求：了解钻削加工的种类，掌握其加工精度范围及工艺特点。4.基本知识点：（1）钻孔钻孔的基本概念，钻床类型简介，工艺特点介绍。（2）扩孔扩孔的基本概念，扩孔的精度范围（3）铰孔铰孔的的基本概念，铰孔的精度范围2.3镗削加工1. 教学内容：镗削加工的概念，镗床的类型，镗削加工的范围，镗削加工的精度范围及镗削加工的工艺特点2)教学重点与难点：镗削加工的范围及工艺特点3)教学要求：了解镗削加工的方法及设备，掌握镗削加工

46、的范围、加工精度范围及工艺特点。4. 基本知识点： （1）镗削加工的概念（2）镗床的类型（3）镗削加工的范围（4）镗削加工的精度范围（5）镗削加工的工艺特点2.4 刨削和插削加工1. 教学内容：刨削和插削加工的概念、设备类型、加工范围及加工精度范围2. 教学重点及难点：刨削和插削加工概念及加工范围3. 教学要求：了解刨削和插削加工的方法及设备，掌握刨削和插削加工范围4. 基本知识点：（1）刨削加工概念（2）刨床类型（3）刨削加工范围及加工精度范围（4）插削加工概念（5）插削加工范围及加工精度范围2.5 拉削加工1. 教学内容：拉削加工的概念，拉削加工的范围，拉削加工的精度范围及拉削加工的特点2

47、. 教学重点与难点：拉削加工的概念及拉削加工的特点3. 教学要求：了解拉削加工的基本概念，掌握拉削加工的范围、加工精度范围及其加工特点4. 基本知识点：（1）拉削加工的概念（2）拉削加工的范围（3）拉削加工的精度范围（4）拉削加工的特点2.6铣削加工1. 教学内容：铣削加工的概念，铣床类型加工的方法及特点，铣削加工精度范围2. 教学重点与难点：铣削加工的概念、范围及特点3. 教学要求：了解铣削加工方法，掌握铣削加工的范围及特点4.基本知识点：（1）铣削加工的概念（2）铣床类型（3）铣刀类型（4）铣削加工的特点（5）铣削加工范围（6）铣削加工精度范围2.7 磨削加工1. 教学内容：磨削加工的概念及过程，磨削工具及磨床类型，磨削加工工艺特点，磨削加工的范围及加工精度范围，精密加工及超精加工。2. 教学重点与难点：磨削加工的概念，磨削加工的工艺特点及加工范围。3. 教学要求：了解