机械制造基础绪论课件

主讲：XX机械制造基础机械设备的制造过程矿石机器原材料冶金工业铸造锻压焊接热处理毛坯零件切削加工特种加工零件装配调试焊接热处理热加工工艺冷加工工艺零件现代制造技术、信息技术绪论1.1机械制造行业在国民经济当中的地位和作用1.2本课程的主要内容1.3学习的目的及要求1机械制造工业在国民经济中的地位和作用地位

物质生产始终是人类社会生存发展的基础，没有制造业的发展就没有人类现代物质文明。 据统计，美国财富的68%来自于制造业，2000年中国财政的50%来自于制造业。 机械制造工业的任务：为国民经济各部门，科研单位和国防部门以及自身的技术改进提供现代化装备。我国机械制造技术的现状

新中国成立之前，我国的机械制造工业基本处于停滞状态，新中国成立50多年来，已经建立了一个完整的机械工业体系，全国电力、钢铁、石油、交通、矿山等基础工业所拥有的机械产品总量中的80%是我国自己制造的，我国已经成为名副其实的机械工业生产大国。 如果没有强大而完整的现代化机械制造工业，就无法成为国富民强的现代化强国，机械制造工业的规模和发展水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志。我国与工业发达国家的差距首先是产业结构上差距，中国的技术密集型产业明显落后于工业发达的大国。虽然中国机械产品的出口额已大大超过轻纺产品，但出口的机械电子产品大多是单价低、附加值低的产品，美国出口一架波音民航客机，就相当于中国二十至三十万台彩色电视的出口额。

生产经营规模上的差距。中国电子信息产业的产值已排位世界第五位，移动电话数量已居世界第一位，但电子信息产业的关键元器件大规模集成电路每年进口量是内地需求的六成以上。

新技术新产品研发能力上的差距。中国目前只能说在劳动密集型的轻纺产品和加工组装型的家电及电子通信组装产品具有比较优势，在技术密集型产业还不具备成为世界工厂的水平。

总之，我国的机械制造工业获得了巨大的发展，但与世界先进水平相比，还有很大的差距，整个水平与国外先进水平相比，至少落后十五年左右，今后机械制造工业的主要任务是以新兴微电子，光电子技术，重大成套技术装备和基础机械的关键制造技术为重点，不断地依靠技术进步，研究开发优质高效的工艺与装备，提高产品的制造质量和制造技术水平。二课程内容安排第一部分：工程材料及其成型工艺基础

金属材料，铸造、压力加工、焊接工艺第二部分：切削加工工艺基础切削过程、常见工艺方法、结构工艺性第三部分：先进制造工艺常识生产自动化、特种工艺和现代制造企业（1）机械制造的相关概念。（2）成分—组织—性能之间的关系；钢的热处理原理和工艺；常用金属材料、非金属材料的性质、特点、用途和选用原则。（3）掌握多种加工工艺原理及应用（4）了解与本课程有关的新技术、新工艺。三学习目的及要求第一章工程材料哥伦比亚号航天飞机材料是指人类用以制造各种有用器件的物质；是现代文明的三大支柱之一；是发展国民经济和机械工业的主要物质基础。1.1概述材料是人类生产和生活所必须的物质基础。手锤锉刀“神舟”四号飞船成功返回国产涡喷-7涡轮喷气发动机石器铁器

象形尊(西周)石器时代青铜器时代铁器时代材料是人类进化的里程碑。由于材料的重要性，历史学家根据人类所使用的材料来划分时代。材料的发展水平和利用程度已成为人类文明进步的标志。

材料的发展与人类社会简图龙芯联想计算机没有半导体材料的工业化生产，就不可能有目前的计算机技术。

没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天的航空工业和宇航工业。

飞机发动机叶片波音客机在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的光纤通讯。

二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信息并列，称作现代文明的三大支柱之一。

前苏联在1957年把第一颗人造卫星送入太空，令美国人震惊不已，认识到在导弹火箭技术上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可见，高技术需要先进材料的支持。

前苏联第一颗人造卫星及其运载火箭中华民族在人类历史上为材料的发展和应用作出过重大贡献。早在公元前6000~5000年的新石器时代，中华民族的先人就能用黏土烧制成陶器，到东汉时期又出现了瓷器，并流传海外。4000年前的夏朝我们的祖先已经能够炼铜，到殷、商时期，我国的青铜冶炼和铸造技术已达到很高水平。

司母戊鼎河南安阳晚商遗址出土青铜铸造高133厘米重875kg饰纹优美黄石铜矿遗址春秋晚期矿井深达50m炼铜炉渣多达40万吨实属罕见鞍钢攀钢夜景新中国成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、宝钢等大型钢铁基地。钢产量由49年的15.8万吨上升到现在的6亿吨。

中国第一颗人造卫星长征火箭大家族中国第一颗原子弹爆炸中国第一颗氢弹爆炸原子弹、氢弹的爆炸，卫星、飞船的上天等都说明了我国在材料的开发、研究及应用等方面有了飞跃的发展。

中国的航天事业-“神舟”号飞船“神舟二号”飞船运往发射工位“神舟”一号飞船

“神舟”一号发射成功“神舟”二号发射成功中国的航天事业-“神舟”号飞船“神舟”三号发射成功“神舟”四号发射成功“神舟”三号飞船

“神舟”四号飞船

中国的航天事业-“神舟”五号载人飞船杨利伟升空返回全人类共同的家园飞天返回舱1863年，光学显微镜首次应用于金属研究，诞生了金相学，使人们能够将材料的宏观性能与微观组织联系起来。灰铸铁的显微组织光学显微镜Pb-Sn共晶组织人类对材料的认识是逐步深入的。1912年发现了X-射线对晶体的作用并在随后被用于晶体衍射分析，使人们对固体材料微观结构的认识从最初的假想到科学的现实。

Si表面的重构图象X-射线衍射仪1932年发明了电子显微镜，把人们带到了微观世界的更深层次（10-7m）

透射电子显微镜

扫描电子显微镜

光镜下电镜下材料发展的历程示意图1.1.2工程材料的分类工程材料是用于制造工程结构和机械零件并主要要求力学性能的结构材料。按组成与结合键分：

1、金属材料2、高分子材料3、陶瓷材料4、复合材料金属材料6000年前-金属冶炼4000年-古埃及-炼铜技术2000年-青铜冶炼15世纪~18世纪-高炉炼钢到电弧炉炼钢-奠定了近代钢铁工业的基础。1866年-电解铝生产工艺-铝成为用量仅次于钢铁的金属。1910年-纯钛钢铁金属非铁金属—轻金属,重金属,贵金属,稀有金属铸铁—白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、特殊性能铸铁。钢按钢的碳含量—低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢按钢的质量—普通钢、优质钢、高级优质钢、特级优质钢。按钢的碳含量—结构钢、工具钢、特殊性能钢以金属键结合为主良好的导电性、导热性、延展性和金属光泽用量最大、应用最广泛黑色金属有色金属—铁、锰、铬以外所有的金属。

—铁、锰、铬及其合金。金属材料的性能物理性能：密度、熔点、导电性、导热性、磁性等化学性能：抵抗各种介质的侵蚀能力，如抗腐蚀性能。力学性能：强度、硬度、塑性、弹性模量、冲击韧度、疲劳强度。工艺性能：包括热处理工艺性能、铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能等。常用的金属材料碳钢优质碳素钢45碳素结构钢Q235-AF碳素工具钢T8/T8A一般工程铸造碳钢ZG200-400合金钢合金结构钢45Cr高合金刃具钢W18Cr4V铸铁蠕墨铸铁RuT340灰口铸铁HT200可锻铸铁KTZ450-06球墨铸铁QT450-10特殊性能铸铁耐磨铸铁耐热铸铁耐蚀铸铁铁及铁合金称为黑色金属，即钢铁材料，2011年世界产量已达15亿吨，在机械产品中的用量已占整个用材的60%以上。

带材异形材板材管材金属材料制品陶瓷材料以共价键和离子键为主熔点高、硬度高、耐腐蚀、脆性大分为传统陶瓷、特种陶瓷和金属陶瓷三类传统陶瓷又称普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、长石等)为原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。

特种陶瓷又称精细陶瓷，是以人工合成材料为原料的陶瓷，常用作工程上的耐热、耐蚀、耐磨零件。

陶瓷制品陶瓷发动机 先进陶瓷：以精制的高纯人工合成的无机化合物为原料，采用精密控制的制备工艺烧结而成的陶瓷。特性：绝缘性、半导性、导电性、超导性、压电性、磁性耐热性、绝缘、高硬度、耐磨性、抗氧化、高温强度等优异力学性能。生物适应性、催化剂等生物、化学功能。独特的光学功能及光、电声、热、磁、弹性之间的相互转换、耦合的功能。陶瓷材料分类：结构陶瓷：高温下作为结构材料使用的陶瓷。功能陶瓷：具有机、电、声、热、磁、弹性之间的耦合材料。生物陶瓷：具有与生物机体有较好的相容性和生物活性、耐侵蚀性、耐磨损性等独特性能。高分子材料

以分子键和共价键为主塑性、耐蚀性、电绝缘性、减振性好，密度小包括塑料、橡胶及合成纤维等

分子键共价键高分子材料在机械、电气、纺织、汽车、飞机、轮船等制造工业和化学、交通运输、航空航天等工业中被广泛应用。

烯丙酰氯-苯乙烯塑料：以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂组成的。塑料按使用性能可分为通用塑料、工程塑料和耐热塑料。复合材料包括：金属基复合材料陶瓷基复合材料高分子复合材料是把两种或两种以上不同性质或不同结构的材料以微观或宏观的形式组合在一起而形成的材料。玻璃纤维增强高分子复合材料现代航空发动机燃烧室温度最高的材料就是通过粉末冶金法制备的氧化物粒子弥散强化的镍基合金复合材料。很多高级游艇、赛艇及体育器械等是由碳纤维复合材料制成的，它们具有重量轻，弹性好，强度高等优点。航空发动机工程材料按使用性能划分：结构材料和功能材料。结构材料钛合金铝合金镍及镍合金镁及镁合金难熔金属功能材料电功能材料传感器用敏感材料磁功能材料新能源材料光学功能材料热功能材料力学、声学功能材料1.1.3工程材料的应用和发展汽车制造国防工业歼10：我国生产的最先进战机双座型标准型传说的舰载型已经装备空军随着经济的飞速发展和科学技术的进步，对材料的要求越来越苛刻，结构材料向高比强、高刚度、高韧性、耐高温、耐腐蚀、抗辐照和多功能的方向发展。

国产东风4D-0088内燃机车美国F-117隐身飞机新材料在不断地涌现纳米材料的常识碳纳米管制作的纳米齿轮模型纳米材料学1nm=10-9m1nm:1M--相当于乒乓球与地球之比当材料的颗粒缩小到几到几十纳米时，材料的性质将发生意想不到的变化碳纳米管强度比钢高100倍，重量是钢的1/6，且导电性怪异化学性质稳定的材料会发生爆炸纳米陶瓷可弯曲180o在电场作用下发出各种颜色的光纳米材料的研究及应用领域电子信息技术高密度信息储存CPU：AMD的K8；Inter的P4和PM（90纳米制程）航空、航天及机械建筑领域航天器、卫星、飞船、汽车、船舶、桥梁等北京大剧院的外墙医学领域微细诊疗器能源高存储容量的电池纳米材料的不安全性对环境纳米材料的回收与处理对环境的影响存在未知风险对人体与疾病有关的纳米颗粒污染早已存在，如矽肺纳米技术在医学中存在未知风险纳米技术在药物中存在未知风险纳米技术在日常生活用品中的潜在风险扫描电子显微镜下的纤维表面碳纳米管纤维纳米机器人在清理血管中的有害堆积物美军新作战服系统(纳米材料)1.1.4如何认识材料—工艺—组织—性能的关系1、化学成分(成分)：组成材料各元素在材料中的浓度。2、组织：用肉眼或借助于不同放大倍数的显微镜所观察到的金属内部的情景。习惯上把用肉眼或几十倍放大镜观察到的组织称低倍组织或宏观组织。放大100∼