《金屬加工原理與工藝》課件

《金屬加工原理與工藝》歡迎來到《金屬加工原理與工藝》課程！本課程旨在系統(tǒng)地介紹金屬加工的基本原理、常用工藝以及相關技術。通過學習本課程，您將掌握金屬材料的特性、各種加工方法的原理和應用，以及如何進行工藝設計和質量控制。本課程內容豐富，理論與實踐相結合，旨在培養(yǎng)您在金屬加工領域的專業(yè)技能和創(chuàng)新能力。讓我們一起探索金屬加工的奧秘，開啟您的金屬加工之旅！課程介紹：金屬加工的重要性現(xiàn)代工業(yè)基石金屬加工是制造業(yè)的核心環(huán)節(jié)，它為各行各業(yè)提供關鍵零部件和設備。無論是汽車、航空航天、電子產品還是醫(yī)療器械，都離不開金屬加工技術的支持。技術創(chuàng)新驅動隨著科技的不斷發(fā)展，金屬加工技術也在不斷創(chuàng)新。新的加工方法、材料和工藝不斷涌現(xiàn)，為產品的性能提升和成本降低提供了無限可能。經濟發(fā)展引擎金屬加工行業(yè)的發(fā)展直接影響著一個國家的工業(yè)實力和經濟競爭力。掌握先進的金屬加工技術，能夠提升產業(yè)附加值，促進經濟的可持續(xù)發(fā)展。金屬加工技術的應用領域1航空航天飛機、火箭、衛(wèi)星等航天器的制造需要高精度、高性能的金屬零部件，金屬加工技術在其中扮演著至關重要的角色。2汽車工業(yè)汽車的發(fā)動機、底盤、車身等關鍵部件都需要經過各種金屬加工工藝才能完成，金屬加工技術是汽車制造的基礎。3電子信息電子產品的外殼、散熱器、連接器等都需要金屬加工技術的支持，隨著電子產品的微型化和精密化，對金屬加工技術的要求也越來越高。4醫(yī)療器械醫(yī)療器械的制造需要高精度、高可靠性的金屬零部件，金屬加工技術在其中發(fā)揮著重要作用，如人工關節(jié)、手術器械等。本課程的學習目標掌握基本原理了解金屬材料的性能特點，掌握各種金屬加工方法的原理和適用范圍，為后續(xù)的學習和實踐打下堅實的基礎。熟悉常用工藝熟悉鑄造、鍛壓、焊接、切削等常用金屬加工工藝的流程和操作要點，能夠獨立完成簡單的工藝設計和操作。具備實踐能力通過實驗和實踐環(huán)節(jié)，提高動手能力和解決實際問題的能力，為將來從事金屬加工相關工作做好準備。培養(yǎng)創(chuàng)新意識了解金屬加工技術的發(fā)展趨勢，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和工程素養(yǎng)，為將來在金屬加工領域進行創(chuàng)新研究和應用奠定基礎。第一章：緒論金屬材料了解金屬材料的種類、性能及應用。加工方法掌握金屬加工的基本方法和分類。常用術語熟悉金屬加工中的常用術語和概念。金屬材料的分類1黑色金屬指鐵、鉻、錳及其合金，如鋼、鐵等。黑色金屬是工業(yè)中應用最廣泛的金屬材料，具有良好的強度、韌性和可加工性。2有色金屬指除黑色金屬以外的所有金屬，如銅、鋁、鋅、鉛、錫等。有色金屬具有良好的導電性、導熱性和耐腐蝕性，廣泛應用于電子、化工等領域。3特種金屬指具有特殊性能的金屬材料，如稀土金屬、貴金屬等。特種金屬在航空航天、核工業(yè)等領域具有重要的應用價值。金屬加工方法的分類鑄造將熔融金屬注入鑄型，冷卻凝固后獲得所需形狀的零件或毛坯的加工方法。鑄造適用于制造形狀復雜、尺寸較大的零件。鍛壓利用外力使金屬產生塑性變形，從而改變其形狀和尺寸的加工方法。鍛壓可以提高金屬的強度和韌性，適用于制造承受較大載荷的零件。焊接將兩個或多個金屬零件連接成一個整體的加工方法。焊接具有連接強度高、效率高等優(yōu)點，廣泛應用于各種金屬結構的制造。切削加工利用刀具從金屬材料上切除多余部分，從而獲得所需形狀和尺寸的零件的加工方法。切削加工精度高、表面質量好，適用于制造高精度零件。冷加工與熱加工冷加工在低于金屬再結晶溫度下進行的加工方法。冷加工可以提高金屬的強度和硬度，但塑性會降低。1熱加工在高于金屬再結晶溫度下進行的加工方法。熱加工可以提高金屬的塑性，降低變形抗力，但精度和表面質量較差。2金屬加工的工藝過程1檢驗對成品進行質量檢驗，確保符合技術要求。2后處理對加工后的零件進行熱處理、表面處理等，改善其性能。3加工選擇合適的加工方法和工藝參數(shù)，進行零件加工。4準備準備原材料、設備、工具等。金屬加工中的常用術語1毛坯指未經加工或只經過簡單加工的原材料。2余量指零件加工過程中需要去除的金屬層厚度。3精度指零件加工后的尺寸、形狀、位置與理想狀態(tài)的符合程度。金屬加工的發(fā)展趨勢AutomationPrecision金屬加工正朝著自動化、精密化、智能化和綠色化的方向發(fā)展。自動化技術可以提高生產效率和降低勞動強度；精密化技術可以提高零件的質量和性能；智能化技術可以實現(xiàn)生產過程的優(yōu)化和控制；綠色化技術可以減少環(huán)境污染和資源消耗。第二章：鑄造砂型鑄造一種常用的鑄造方法，成本低，適用于批量生產。精密鑄造可以獲得高精度、表面光潔的鑄件。壓鑄適用于批量生產小型、薄壁鑄件。鑄造的定義及特點定義將熔融金屬注入鑄型，冷卻凝固后獲得所需形狀的零件或毛坯的加工方法。特點可以制造形狀復雜、尺寸較大的零件；生產周期長，成本高；鑄件質量受多種因素影響。鑄造方法的分類1按鑄型材料砂型鑄造、金屬型鑄造、陶瓷型鑄造等。2按金屬液充型方式重力鑄造、壓力鑄造、離心鑄造等。3按鑄造工藝特點精密鑄造、特種鑄造等。砂型鑄造工藝造型制作鑄型，包括型腔、澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)。熔煉將金屬材料加熱至熔融狀態(tài)。澆注將熔融金屬注入鑄型。清理去除鑄件上的澆注系統(tǒng)、冒口等，并進行清理和檢驗。精密鑄造工藝制蠟模制作蠟模，蠟模的精度直接影響鑄件的精度。制殼在蠟模上涂覆耐火材料，形成型殼。澆注將熔融金屬注入型殼。特種鑄造工藝1金屬型鑄造使用金屬鑄型進行鑄造，適用于批量生產，鑄件尺寸精度高。2離心鑄造利用離心力使金屬液充型，可以制造管狀零件。3連續(xù)鑄造連續(xù)不斷地澆注金屬液，可以生產長條形或管狀坯料。鑄造件的質量控制原材料控制嚴格控制原材料的成分和質量，確保符合技術要求。工藝控制嚴格控制鑄造工藝參數(shù)，如澆注溫度、澆注速度等。檢驗對鑄件進行尺寸、外觀、力學性能等方面的檢驗，確保符合技術要求。鑄造材料的選擇鑄鐵具有良好的鑄造性能和切削性能，但強度和韌性較低。1鑄鋼具有較高的強度和韌性，但鑄造性能較差。2有色金屬如鋁合金、銅合金等，具有良好的導電性、導熱性和耐腐蝕性。3鑄造缺陷及預防措施1氣孔控制氣體來源，提高金屬液的純凈度。2夾雜加強熔煉過程中的除渣工作。3裂紋合理控制冷卻速度，避免應力集中。4縮孔合理設置冒口，保證金屬液的補縮。鑄造工藝設計原則1保證鑄件質量選擇合適的鑄造方法和材料，合理設計鑄造工藝參數(shù)。2提高生產效率優(yōu)化鑄造工藝流程，縮短生產周期。3降低生產成本合理利用原材料，減少廢品率。第三章：鍛壓自由鍛靈活性強，適用于小批量生產。模鍛精度高，適用于大批量生產。沖壓生產效率高，適用于薄板零件的加工。鍛壓的定義及特點定義利用外力使金屬產生塑性變形，從而改變其形狀和尺寸的加工方法。特點可以提高金屬的強度和韌性；生產效率高，成本低；適用于制造承受較大載荷的零件。鍛壓方法的分類1按變形方式鍛造、沖壓、擠壓、拉拔等。2按溫度冷鍛、熱鍛。3按設備自由鍛、模鍛、沖壓等。自由鍛工藝加熱將金屬材料加熱至合適的溫度。鍛造利用錘擊或壓力使金屬產生塑性變形。冷卻將鍛件冷卻至室溫。檢驗對鍛件進行尺寸、外觀等方面的檢驗。模鍛工藝制模制作模具，模具的精度直接影響鍛件的精度。鍛造將加熱后的金屬材料放入模具中，施加壓力使其變形。清理去除鍛件上的飛邊等。沖壓工藝1落料從板料上分離出所需形狀的零件。2彎曲使板料產生彎曲變形。3拉深將板料制成空心零件。鍛壓設備鍛錘利用錘頭的沖擊力進行鍛造。壓力機利用液壓或機械力進行鍛造。沖床用于進行沖壓加工。鍛壓件的質量控制原材料控制嚴格控制原材料的成分和質量，確保符合技術要求。1工藝控制嚴格控制鍛壓工藝參數(shù)，如加熱溫度、變形量等。2檢驗對鍛件進行尺寸、外觀、力學性能等方面的檢驗，確保符合技術要求。3鍛壓材料的選擇1鋼常用的鍛壓材料，具有良好的強度和韌性。2鋁合金輕質高強，適用于航空航天等領域。3銅合金具有良好的導電性和耐腐蝕性。鍛壓缺陷及預防措施1裂紋控制加熱溫度和變形量，避免應力集中。2折疊合理設計模具，避免金屬流動不暢。3欠充滿提高加熱溫度，增加變形量。鍛壓工藝設計原則保證鍛件質量，選擇合適的鍛壓方法和材料，合理設計模具；提高生產效率，優(yōu)化鍛壓工藝流程；降低生產成本，合理利用原材料。第四章：焊接熔焊通過加熱使焊件熔化，形成連接。壓焊通過施加壓力使焊件連接。釬焊使用釬料連接焊件。焊接的定義及特點定義將兩個或多個金屬零件連接成一個整體的加工方法。特點連接強度高，效率高；適用于各種金屬材料的連接；焊接質量受多種因素影響。焊接方法的分類1按能量來源電弧焊、氣焊、激光焊、電子束焊等。2按焊接過程特點熔焊、壓焊、釬焊。3按自動化程度手工焊、半自動焊、自動焊。熔焊工藝準備清理焊件表面，準備焊接材料。焊接通過加熱使焊件熔化，形成連接。冷卻將焊件冷卻至室溫。檢驗對焊縫進行尺寸、外觀等方面的檢驗。壓焊工藝加壓對焊件施加壓力。加熱對焊件進行加熱（部分壓焊不需要加熱）。連接在壓力和（或）熱的作用下，焊件連接在一起。釬焊工藝1準備清理焊件表面，選擇合適的釬料。2加熱將焊件加熱至釬料熔化溫度以上。3釬焊將釬料熔化后填充到焊縫中，形成連接。焊接設備電焊機用于提供焊接所需的電流。氣焊設備用于提供焊接所需的燃氣和氧氣。激光焊設備用于進行激光焊接。焊接件的質量控制原材料控制嚴格控制焊接材料的成分和質量，確保符合技術要求。1工藝控制嚴格控制焊接工藝參數(shù)，如焊接電流、焊接速度等。2檢驗對焊縫進行尺寸、外觀、力學性能等方面的檢驗，確保符合技術要求。3焊接材料的選擇1焊條用于手工電弧焊。2焊絲用于自動或半自動電弧焊。3釬料用于釬焊。焊接缺陷及預防措施1氣孔選擇合適的焊接材料，控制焊接電流和焊接速度。2裂紋控制冷卻速度，避免應力集中。3未熔合提高焊接電流，清理焊件表面。焊接工藝設計原則保證焊接強度，選擇合適的焊接方法和材料，合理設計焊縫；提高焊接效率，優(yōu)化焊接工藝流程；降低焊接成本，合理利用焊接材料。第五章：切削加工車削利用車床加工回轉體零件。銑削利用銑床加工各種平面和曲面。磨削利用磨床進行精加工。切削加工的定義及特點定義利用刀具從金屬材料上切除多余部分，從而獲得所需形狀和尺寸的零件的加工方法。特點加工精度高，表面質量好；可以加工各種復雜形狀的零件；切削效率較低，成本較高。切削加工方法的分類1按刀具運動方式車削、銑削、刨削、磨削等。2按加工精度粗加工、半精加工、精加工。3按自動化程度手工加工、半自動加工、自動加工。車削工藝車外圓加工零件的外圓表面。車內孔加工零件的內孔表面。車螺紋加工零件的螺紋。切斷將零件從棒料上切斷。銑削工藝平面銑削加工零件的平面。槽銑削加工零件的槽。輪廓銑削加工零件的輪廓。刨削工藝1粗刨去除大部分余量。2精刨提高加工精度和表面質量。磨削工藝外圓磨削磨削零件的外圓表面。內圓磨削磨削零件的內圓表面。平面磨削磨削零件的平面。切削設備車床用于車削加工。1銑床用于銑削加工。2磨床用于磨削加工。3切削刀具1高速鋼刀具韌性好，適用于低速切削。2硬質合金刀具硬度高，適用于高速切削。3陶瓷刀具耐磨性好，適用于高硬度材料的切削。切削用量1切削速度刀具相對于工件的運動速度。2進給量刀具每次切削的距離。3切削深度刀具每次切削的金屬層厚度。切削液WaterbasedOilbasedSynthetic切削液可以起到冷卻、潤滑、清洗和防銹的作用，提高切削效率和加工質量。切削件的質量控制尺寸檢驗測量零件的尺寸，確保符合技術要求。表面質量檢驗檢查零件的表面粗糙度，確保符合技術要求。硬度檢驗測量零件的硬度，確保符合技術要求。切削缺陷及預防措施尺寸超差調整切削用量，提高刀具的定位精度。表面粗糙度超標選擇合適的刀具，降低切削速度和進給量。振動提高機床的剛性，調整切削用量。切削工藝設計原則1保證加工精度選擇合適的機床和刀具，合理設計切削工藝參數(shù)。2提高生產效率優(yōu)化切削工藝流程，縮短加工時間。3降低生產成本合理利用切削液，減少