《金属加工原理与工艺》课件

《金属加工原理与工艺》欢迎来到《金属加工原理与工艺》课程！本课程旨在系统地介绍金属加工的基本原理、常用工艺以及相关技术。通过学习本课程，您将掌握金属材料的特性、各种加工方法的原理和应用，以及如何进行工艺设计和质量控制。本课程内容丰富，理论与实践相结合，旨在培养您在金属加工领域的专业技能和创新能力。让我们一起探索金属加工的奥秘，开启您的金属加工之旅！课程介绍：金属加工的重要性现代工业基石金属加工是制造业的核心环节，它为各行各业提供关键零部件和设备。无论是汽车、航空航天、电子产品还是医疗器械，都离不开金属加工技术的支持。技术创新驱动随着科技的不断发展，金属加工技术也在不断创新。新的加工方法、材料和工艺不断涌现，为产品的性能提升和成本降低提供了无限可能。经济发展引擎金属加工行业的发展直接影响着一个国家的工业实力和经济竞争力。掌握先进的金属加工技术，能够提升产业附加值，促进经济的可持续发展。金属加工技术的应用领域1航空航天飞机、火箭、卫星等航天器的制造需要高精度、高性能的金属零部件，金属加工技术在其中扮演着至关重要的角色。2汽车工业汽车的发动机、底盘、车身等关键部件都需要经过各种金属加工工艺才能完成，金属加工技术是汽车制造的基础。3电子信息电子产品的外壳、散热器、连接器等都需要金属加工技术的支持，随着电子产品的微型化和精密化，对金属加工技术的要求也越来越高。4医疗器械医疗器械的制造需要高精度、高可靠性的金属零部件，金属加工技术在其中发挥着重要作用，如人工关节、手术器械等。本课程的学习目标掌握基本原理了解金属材料的性能特点，掌握各种金属加工方法的原理和适用范围，为后续的学习和实践打下坚实的基础。熟悉常用工艺熟悉铸造、锻压、焊接、切削等常用金属加工工艺的流程和操作要点，能够独立完成简单的工艺设计和操作。具备实践能力通过实验和实践环节，提高动手能力和解决实际问题的能力，为将来从事金属加工相关工作做好准备。培养创新意识了解金属加工技术的发展趋势，培养创新意识和工程素养，为将来在金属加工领域进行创新研究和应用奠定基础。第一章：绪论金属材料了解金属材料的种类、性能及应用。加工方法掌握金属加工的基本方法和分类。常用术语熟悉金属加工中的常用术语和概念。金属材料的分类1黑色金属指铁、铬、锰及其合金，如钢、铁等。黑色金属是工业中应用最广泛的金属材料，具有良好的强度、韧性和可加工性。2有色金属指除黑色金属以外的所有金属，如铜、铝、锌、铅、锡等。有色金属具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性，广泛应用于电子、化工等领域。3特种金属指具有特殊性能的金属材料，如稀土金属、贵金属等。特种金属在航空航天、核工业等领域具有重要的应用价值。金属加工方法的分类铸造将熔融金属注入铸型，冷却凝固后获得所需形状的零件或毛坯的加工方法。铸造适用于制造形状复杂、尺寸较大的零件。锻压利用外力使金属产生塑性变形，从而改变其形状和尺寸的加工方法。锻压可以提高金属的强度和韧性，适用于制造承受较大载荷的零件。焊接将两个或多个金属零件连接成一个整体的加工方法。焊接具有连接强度高、效率高等优点，广泛应用于各种金属结构的制造。切削加工利用刀具从金属材料上切除多余部分，从而获得所需形状和尺寸的零件的加工方法。切削加工精度高、表面质量好，适用于制造高精度零件。冷加工与热加工冷加工在低于金属再结晶温度下进行的加工方法。冷加工可以提高金属的强度和硬度，但塑性会降低。1热加工在高于金属再结晶温度下进行的加工方法。热加工可以提高金属的塑性，降低变形抗力，但精度和表面质量较差。2金属加工的工艺过程1检验对成品进行质量检验，确保符合技术要求。2后处理对加工后的零件进行热处理、表面处理等，改善其性能。3加工选择合适的加工方法和工艺参数，进行零件加工。4准备准备原材料、设备、工具等。金属加工中的常用术语1毛坯指未经加工或只经过简单加工的原材料。2余量指零件加工过程中需要去除的金属层厚度。3精度指零件加工后的尺寸、形状、位置与理想状态的符合程度。金属加工的发展趋势AutomationPrecision金属加工正朝着自动化、精密化、智能化和绿色化的方向发展。自动化技术可以提高生产效率和降低劳动强度；精密化技术可以提高零件的质量和性能；智能化技术可以实现生产过程的优化和控制；绿色化技术可以减少环境污染和资源消耗。第二章：铸造砂型铸造一种常用的铸造方法，成本低，适用于批量生产。精密铸造可以获得高精度、表面光洁的铸件。压铸适用于批量生产小型、薄壁铸件。铸造的定义及特点定义将熔融金属注入铸型，冷却凝固后获得所需形状的零件或毛坯的加工方法。特点可以制造形状复杂、尺寸较大的零件；生产周期长，成本高；铸件质量受多种因素影响。铸造方法的分类1按铸型材料砂型铸造、金属型铸造、陶瓷型铸造等。2按金属液充型方式重力铸造、压力铸造、离心铸造等。3按铸造工艺特点精密铸造、特种铸造等。砂型铸造工艺造型制作铸型，包括型腔、浇注系统和排气系统。熔炼将金属材料加热至熔融状态。浇注将熔融金属注入铸型。清理去除铸件上的浇注系统、冒口等，并进行清理和检验。精密铸造工艺制蜡模制作蜡模，蜡模的精度直接影响铸件的精度。制壳在蜡模上涂覆耐火材料，形成型壳。浇注将熔融金属注入型壳。特种铸造工艺1金属型铸造使用金属铸型进行铸造，适用于批量生产，铸件尺寸精度高。2离心铸造利用离心力使金属液充型，可以制造管状零件。3连续铸造连续不断地浇注金属液，可以生产长条形或管状坯料。铸造件的质量控制原材料控制严格控制原材料的成分和质量，确保符合技术要求。工艺控制严格控制铸造工艺参数，如浇注温度、浇注速度等。检验对铸件进行尺寸、外观、力学性能等方面的检验，确保符合技术要求。铸造材料的选择铸铁具有良好的铸造性能和切削性能，但强度和韧性较低。1铸钢具有较高的强度和韧性，但铸造性能较差。2有色金属如铝合金、铜合金等，具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性。3铸造缺陷及预防措施1气孔控制气体来源，提高金属液的纯净度。2夹杂加强熔炼过程中的除渣工作。3裂纹合理控制冷却速度，避免应力集中。4缩孔合理设置冒口，保证金属液的补缩。铸造工艺设计原则1保证铸件质量选择合适的铸造方法和材料，合理设计铸造工艺参数。2提高生产效率优化铸造工艺流程，缩短生产周期。3降低生产成本合理利用原材料，减少废品率。第三章：锻压自由锻灵活性强，适用于小批量生产。模锻精度高，适用于大批量生产。冲压生产效率高，适用于薄板零件的加工。锻压的定义及特点定义利用外力使金属产生塑性变形，从而改变其形状和尺寸的加工方法。特点可以提高金属的强度和韧性；生产效率高，成本低；适用于制造承受较大载荷的零件。锻压方法的分类1按变形方式锻造、冲压、挤压、拉拔等。2按温度冷锻、热锻。3按设备自由锻、模锻、冲压等。自由锻工艺加热将金属材料加热至合适的温度。锻造利用锤击或压力使金属产生塑性变形。冷却将锻件冷却至室温。检验对锻件进行尺寸、外观等方面的检验。模锻工艺制模制作模具，模具的精度直接影响锻件的精度。锻造将加热后的金属材料放入模具中，施加压力使其变形。清理去除锻件上的飞边等。冲压工艺1落料从板料上分离出所需形状的零件。2弯曲使板料产生弯曲变形。3拉深将板料制成空心零件。锻压设备锻锤利用锤头的冲击力进行锻造。压力机利用液压或机械力进行锻造。冲床用于进行冲压加工。锻压件的质量控制原材料控制严格控制原材料的成分和质量，确保符合技术要求。1工艺控制严格控制锻压工艺参数，如加热温度、变形量等。2检验对锻件进行尺寸、外观、力学性能等方面的检验，确保符合技术要求。3锻压材料的选择1钢常用的锻压材料，具有良好的强度和韧性。2铝合金轻质高强，适用于航空航天等领域。3铜合金具有良好的导电性和耐腐蚀性。锻压缺陷及预防措施1裂纹控制加热温度和变形量，避免应力集中。2折叠合理设计模具，避免金属流动不畅。3欠充满提高加热温度，增加变形量。锻压工艺设计原则保证锻件质量，选择合适的锻压方法和材料，合理设计模具；提高生产效率，优化锻压工艺流程；降低生产成本，合理利用原材料。第四章：焊接熔焊通过加热使焊件熔化，形成连接。压焊通过施加压力使焊件连接。钎焊使用钎料连接焊件。焊接的定义及特点定义将两个或多个金属零件连接成一个整体的加工方法。特点连接强度高，效率高；适用于各种金属材料的连接；焊接质量受多种因素影响。焊接方法的分类1按能量来源电弧焊、气焊、激光焊、电子束焊等。2按焊接过程特点熔焊、压焊、钎焊。3按自动化程度手工焊、半自动焊、自动焊。熔焊工艺准备清理焊件表面，准备焊接材料。焊接通过加热使焊件熔化，形成连接。冷却将焊件冷却至室温。检验对焊缝进行尺寸、外观等方面的检验。压焊工艺加压对焊件施加压力。加热对焊件进行加热（部分压焊不需要加热）。连接在压力和（或）热的作用下，焊件连接在一起。钎焊工艺1准备清理焊件表面，选择合适的钎料。2加热将焊件加热至钎料熔化温度以上。3钎焊将钎料熔化后填充到焊缝中，形成连接。焊接设备电焊机用于提供焊接所需的电流。气焊设备用于提供焊接所需的燃气和氧气。激光焊设备用于进行激光焊接。焊接件的质量控制原材料控制严格控制焊接材料的成分和质量，确保符合技术要求。1工艺控制严格控制焊接工艺参数，如焊接电流、焊接速度等。2检验对焊缝进行尺寸、外观、力学性能等方面的检验，确保符合技术要求。3焊接材料的选择1焊条用于手工电弧焊。2焊丝用于自动或半自动电弧焊。3钎料用于钎焊。焊接缺陷及预防措施1气孔选择合适的焊接材料，控制焊接电流和焊接速度。2裂纹控制冷却速度，避免应力集中。3未熔合提高焊接电流，清理焊件表面。焊接工艺设计原则保证焊接强度，选择合适的焊接方法和材料，合理设计焊缝；提高焊接效率，优化焊接工艺流程；降低焊接成本，合理利用焊接材料。第五章：切削加工车削利用车床加工回转体零件。铣削利用铣床加工各种平面和曲面。磨削利用磨床进行精加工。切削加工的定义及特点定义利用刀具从金属材料上切除多余部分，从而获得所需形状和尺寸的零件的加工方法。特点加工精度高，表面质量好；可以加工各种复杂形状的零件；切削效率较低，成本较高。切削加工方法的分类1按刀具运动方式车削、铣削、刨削、磨削等。2按加工精度粗加工、半精加工、精加工。3按自动化程度手工加工、半自动加工、自动加工。车削工艺车外圆加工零件的外圆表面。车内孔加工零件的内孔表面。车螺纹加工零件的螺纹。切断将零件从棒料上切断。铣削工艺平面铣削加工零件的平面。槽铣削加工零件的槽。轮廓铣削加工零件的轮廓。刨削工艺1粗刨去除大部分余量。2精刨提高加工精度和表面质量。磨削工艺外圆磨削磨削零件的外圆表面。内圆磨削磨削零件的内圆表面。平面磨削磨削零件的平面。切削设备车床用于车削加工。1铣床用于铣削加工。2磨床用于磨削加工。3切削刀具1高速钢刀具韧性好，适用于低速切削。2硬质合金刀具硬度高，适用于高速切削。3陶瓷刀具耐磨性好，适用于高硬度材料的切削。切削用量1切削速度刀具相对于工件的运动速度。2进给量刀具每次切削的距离。3切削深度刀具每次切削的金属层厚度。切削液WaterbasedOilbasedSynthetic切削液可以起到冷却、润滑、清洗和防锈的作用，提高切削效率和加工质量。切削件的质量控制尺寸检验测量零件的尺寸，确保符合技术要求。表面质量检验检查零件的表面粗糙度，确保符合技术要求。硬度检验测量零件的硬度，确保符合技术要求。切削缺陷及预防措施尺寸超差调整切削用量，提高刀具的定位精度。表面粗糙度超标选择合适的刀具，降低切削速度和进给量。振动提高机床的刚性，调整切削用量。切削工艺设计原则1保证加工精度选择合适的机床和刀具，合理设计切削工艺参数。2提高生产效率优化切削工艺流程，缩短加工时间。3降低生产成本合理利用切削液，减少