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金属工艺学什么叫金属工艺学？金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。
它主要研究：各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系；金属机件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
•机械制造的基本工程1、产品设计总体设计零部件设计决定功能选用材料决定尺寸及结构细节定出技术要求绘出图纸2、工艺准备决定生产方案制定工艺规程与工艺卡设计并制造工艺装备3、毛坯生产铸件、锻件、冲压件、焊接件、棒料、非金属材料、毛坯等。
4、切削加工粗加工、半精加工、精加工、外构件、外协件5、装配与调试组件装配、部件装配、总装、调试6、装箱出厂•机械制造的经济性原则材料成本、工时成本直接成本、间接成本生产成本、利润、税金•现代先进加工工艺1、采用物化知识的职能来代替人，使人从直接参加生产劳动变为主要负责控制生产。
2、采用先进工艺和高效专用设备，使工艺专业化。
3、机械加工技术柔性化，大量采用信息技术和计算机技术。
•材料是可以直接制成成品的东西,如木料、石料、金属材料等。
•工业生产中所使用的材料属于工程材料，主要包括金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料四大类。
• 金属材料是现代制造机械的最主要材料。
• 金属材料以合金为主，很少使用纯金属。
合金是以一种金属为基础，加入其它金属或非金属，经过熔炼、烧结或其它方法制成的具有金属特性的材料。
最常用的合金，有以铁为基础的铁碳合金；有以铜或铝为基础的铜合金和铝合金。
• 用来制造机器零件的金属或合金应具有如下性能：1、优良的工艺性能，包括铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、机加工性能等。
2、较好的使用性能，包括物理性能、化学性能、力学性能等。
§1-1 材料的性能材料的性能以金属材料为例包括力学性能、物理性能、化学性能和工艺性能等。
一、金属材料的力学性能力学性能是指金属材料在受外力作用时所反映出来的性能。
金属工艺教学进度安排表周次时间教学内容备注第一周 2.25---3、1第二周 3.4—3.8第三周 3.11---3.15第四周 3.18---3.22 第一章金属材料和机械制造过程概述第五周 3.25—3.29 第二章金属的性能第六周 4.1---4.5 第三章金属的晶体结构与结晶第七周 4.8---4.12第八周 4.15---4.19第九周 4.22---4.26第十周 4.29---5.3第十一周 5.6---5.10第十二周 5.13---5.17第十三周 5.20---5.24第十四周 5.27---5.31第十五周 6.3—6.7第十六周 6.10---6.14第十七周 6.17---6.21第十八周 6.24---6.28第十九周7.1—7.5第二十周7.8---7.12课程类型基础文化课（是）；专业基础课（）；专业实习课（）授课方式课堂讲授（是）；实践课（）考核方式考试（是）；考查（）课程教学总学时数80课时学时分配课堂讲授 80 学时；实践课学时教材名称金属工艺学出版社及作者高等教育出版社出版主编：王英杰金升指定参考书作者出版社出版时间123第 4 周第次课 2013 年月日章节名称第一章金属材料和机械制造过程概述授课方式理论课（是）；实践课（）；实习课（）教学时数4教学目的及要求 1、了解为什么要学金属工艺学2、了解炼铁的实质、原料、设备及产品。
3、了解炼钢的实质、原料、设备及产品（介绍常识知识）。
教学重点与难点炼钢和炼铁的过程教学手段（仪器）无教学方法理论讲授教学主要内容第一节金属材料的分类一、为什么要学金属工艺学（机械工程材料工艺学）？金属工艺学是一门传授有关制造金属零件工艺方法的综合性技术基础课。
它主要传授各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互关系；金属零件的加工工艺过程和结构工艺性；常用金属材料性能对加工工艺的影响；工艺方法的综合比较等。
研究的对象：常用的工程材料、材料的各种加工处理工艺。
《金属材料及热处理》习题集答案主编王英杰 1 1 原版教学配套课件内容简介本习题集及其标准答案是根据机械工业出版社出版的中等职业教育“十一五”规划教材《金属材料及热处理》（王英杰主编）编写的。
全书共9章，习题集内容涉及：金属材料与机械产品制造过程简介、金属材料的性能、金属材料的晶体结构与结晶、铁碳合金相图、非合金钢、钢材热处理、低合金钢与合金钢、铸铁、非铁金属及其合金、金属材料的选择与分析等。
本习题集及其标准答案覆盖各章主要的知识点和基本的教学要求，题型种类多，习题数量合理，没有难题和怪题，便于学生复习和自学考核，也便于教师根据教学要求进行组卷。
本习题集及其标准答案主要面向中等职业学校近机类各专业学生。
此外，还可适合机械类专业的职工培训考核。
2 2 原版教学配套课件第一单元金属材料与机械产品制造过程简介综合训练一、名词解释 1.金属材料金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料构成的，并具有金属特性的工程材料。
2.合金合金是指两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素组成的金属材料。
3.钢铁材料以铁或以它为主而形成的金属材料，称为钢铁材料。
4.非铁金属除钢铁材料以外的其它金属，都称为非铁金属。
5.钢铁。
钢铁是铁和碳的合金。
二、填空题1.金属材料一般可分为钢铁材料材料和非铁金属材料两类。
2.钢铁材料是由Fe 、C 及Si、Mn 、S、P等杂质元素组成的金属材料。
3.生铁是由铁矿石原料经高炉冶炼而获得的。
高炉生铁一般分为炼钢生铁和铸造生铁两种。
4.现代炼钢方法主要有氧气转炉炼钢法和电弧炉炼钢法。
5.根据钢水的脱氧程度不同，钢可分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。
6.机械产品的制造过程一般分为设计、制造和使用三个阶段。
7.钢锭经过轧制最终会形成板材、管材、型材、线材和其他材料等产品。
三、判断题 1.钢和生铁都是以铁碳为主的合金。
对 2.高炉炼铁的过程是使氧化铁还原，获得纯生铁的过程。
错 3.用锰铁、硅铁和铝粉进行充分脱氧后，可获得镇静钢。
教案十八一、教学组织1．提问10分钟2．讲解70分钟3．小结5分钟4．布置作业5分钟二、教学内容第六单元锻压成形模块一锻压概述锻压是对坯料施加外力，使金属产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。
金属锻压成形加工包括：锻造（自由锻、模锻、胎模锻等）、冲压、挤压、轧制、拉拔等。
锻造是指在加压设备及工（模）具的作用下，使坯料、铸锭产生局部或全部的塑性变形，以获得一定几何尺寸、形状和质量的锻件的加工方法。
冲压是指使坯料经分离或成形而得到制件的工艺统称。
挤压是指坯料在封闭模腔内受三向不均匀压应力作用下，从模具的孔口或缝隙挤出，使之横截面积减少，成为所需制品的加工方法。
轧制是指金属材料(或非金属材料)在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得所要求的截面形状并改变其性能的方法，按轧辊轴线与轧制线间和轧辊转向的关系不同可分为纵轧、斜轧和横轧三种。
拉拔是指坯料在牵引力作用下通过模孔拉出使之产生塑性变形而得到截面小、长度增加的工艺。
金属锻压成形加工具有的优点：（1）改善了金属内部组织，提高金属的力学性能。
（2）节省金属材料。
（3）具有较高的生产率。
（4）生产范围广。
金属锻压成形加工存在的缺点：（1）不能获得形状很复杂的制件；（2）一般制件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高（3）加工设备比较昂贵，制件的加工成本比铸件高。
模块二金属锻压加工基础知识金属的可锻性是指金属材料在锻压加工过程中经受塑性变形而不开裂的能力。
它与金属的塑性和变形抗力有关，塑性愈好，变形抗力愈小，则可锻性愈好，反之，则可锻性愈差。
一、金属的塑性变形金属在外力作用下将产生塑性变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶段。
1．金属塑性变形的实质实验证明：晶体受到切应力时会产生塑性变形，单晶体的塑性变形主要是由于切应力引起晶体内部位错运动产生的，即滑移变形。
单晶体的变形方式有：滑移和孪晶两种。
多晶体的塑性变形过程可以看成是许多单个晶粒塑性变形的总和。
金属工艺学电子教案（30）【课题编号】30-14.2【课题名称】自由锻（二），模锻及胎模锻简介【教材版本】郁兆昌主编．中等职业教育国家规划教材—金属工艺学（工程技术类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006【教学目标与要求】一、知识目标了解锻件图其绘制方法，自由锻件的结构工艺性，模锻与胎模锻。
二、能力目标会初步判别自由锻件结构设计的正误、会绘制简单的自由锻件图。
三、素质目标了解锻件图的绘制方法、自由锻件结构设计原则、模锻与胎模锻。
会判别自由锻件结构设计的正误和绘制简单的自由锻件图。
四、教学要求一般了解锻件图及其绘制方法，会绘制简单的自由锻件图；自由锻件的结构工艺性。
初步了解模锻与胎模锻。
【教学重点】模锻的特点、方法及应用【难点分析】绘制自由锻件图。
【分析学生】1．具有学习的知识基础2．具有学习的能力基础3．绘制锻件图，制订自由锻工艺规程是锻造生产依据的基本文件。
模锻生产率高、精度高、表面质量好、节省金属、易于机械化，是大批量生产优选的锻造方法。
可采用与自由锻对比的方法，学习模锻与胎模锻。
【教学设计思路】教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。
【教学资源】1．郁兆昌，潘展，高楷模研编制作．金属工艺学网络课程．北京：高等教育出版社，20052．郁兆昌主编．金属工艺学教学参考书（附助学光盘）．北京：高等教育出版社，2005【教学安排】2学时（90分钟）教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问，穿插讨论，最后进行归纳。
【教学过程】一、复习旧课（15分钟）1．简述自由锻的特点、工序及应用2．讲评作业批改情况；3．提问：题14-6：14-10二、导入新课制订自由锻工艺规程并填写工艺卡片，是锻造生产依据的基本文件。
正确设计自由锻件结构关系到优质高产地生产锻件的大问题。
模锻是适用于中、小型锻件大批量生产的锻造方法。
三、新课教学（70分钟）1．自由锻工艺规程的制订简介（30分钟）教师讲授绘制锻件图，计算坯料下料尺寸，选择锻造工序，选择坯料加热、锻件冷却和热处理方法，选择锻造设备，齿轮坯自由锻工艺卡示例。
第三节金属锻造工艺
教学重点与难点
1．重点
金属锻造工艺
2．难点
模锻
教学方法与手段
1．利用挂图等教具。
2．结合生活用品分析各类工艺的应用和特点，增强感性认识。
教学组织
1.复习提问10分钟
2.讲解75分钟
3.小结5分钟
教学内容
一、坯料的加热
(一)加热目的
加热的目的是提高金属的塑性和降低变形抗力，以改善其可锻性和获得良好的锻后组织。
加热后锻造可以用较小的锻打力量使坯料产生较大的变形而不破裂。
非合金钢、低合金钢和合金钢锻造时应在单相奥氏体区进行，因为奥氏体组织具有良好的塑性和均匀一致的组织。
(二)锻造温度范围
♦锻造温度范围是指由始锻温度到终锻温度之间的温度间隔。
1.始锻温度
♦始锻温度是指开始锻造时坯料的温度，也是允许的最高加热温度。
这一温度不宜过高，否则可能造成过热和过烧；但始锻温度也不宜过低，因为过低则使锻造温度范围缩小，缩短锻造操作时间，增加锻造过程的复杂性。
非合金钢的始锻温度应比固相线低200℃左右。
2.终锻温度
♦终锻温度是指坯料经过锻造成形，在停止锻造时锻件的瞬时温度。
如果这一温度过高，则停锻后晶粒会在高温下继续长大，造成锻件晶粒粗大；如果终锻
温度过低时锻件塑性较低，锻件变形困难，容易产生冷形变强化。
非合金钢的终锻温度，常取800℃左右。
二、锻造成形
(一)自由锻
自由锻是指只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧铁之间直接对坯料施加外力，使坯料产生变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工
方法。
♦采用自由锻方法生产的锻件，称为自由锻件。
自由锻是通过局部锻打逐步成形的，它的基本工序包括：镦粗、拔长、冲孔、切割、弯曲、扭转、错移等。
1.镦粗
♦镦粗是指使毛坯高度减小，横截面积增大的锻造工序，常用于锻造圆饼类锻件。
2.拔长
♦拔长是指使毛坯横断面积减小，长度增加的锻造工序，常用于锻造杆类与轴类锻件。
3．冲孔
♦冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序，常用于锻造齿轮坯、环套类等空心锻件。
4．切割
♦切割是指将坯料分成几部分或部分地割开或从坯料的外部割掉一部分或从内部割掉一部分的锻造工序，常用于切除锻件的料头、钢锭的冒口等。
5．弯曲
♦弯曲是指采用一定的工模具将毛坯弯成所规定的外形的锻造工序，常用于锻造角尺、弯板、吊钩等一类轴线弯曲的零件。
6．错移
♦错移是指将坯料的一部分相对另一部分错开一段距离，但仍保持这两部分轴线平行的锻造工序，常用于锻造曲轴类零件。
7．扭转
♦扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。
该工序多用于锻造多拐曲轴和校正某些锻件。
自由锻具有工艺灵活，所用设备及工具通用性大，成本低特点。
多用于单件、小批生产形状较简单、精度要求不高的锻件。
(二)模锻
♦模锻是指利用模具使毛坯变形而获得锻件的锻造方法。
用模锻方法生产的锻件称为模锻件，由于坯料在锻模内整体锻打成形，所需的变形力较大。
按所用设备不同，模锻可分为模锻锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻等。
锻模由上锻模和下锻模两部分组成，分别安装在锤头和模垫上，工作时上锻模随锤头一起上下运动，上模向下扣合时，对模膛中的坯料进行冲击，使之充满整个模膛，从而得到所需的锻件。
根据功用的不同，模膛可分为模锻模膛和制坯模膛两大类。
模锻模膛分为终锻模膛和预锻模膛两种；制坯模膛分为拔长模膛、滚压模膛、弯曲模膛、切断模膛等。
模锻与自由锻相比具有生产率高，锻件尺寸精确；主要用于大批量生产形状比较复杂，精度要求较高的中小型锻件。
(三)胎模锻
♦胎模锻是在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法。
胎模是一种只有一个模膛且不固定在锻造设备上的锻模。
胎模锻是介于自由锻和模锻之间的一种锻造方法。
胎模的种类较多，常用的胎模有：扣模、套模、摔模、弯曲模、合模和冲切模等。
胎模锻与自由锻相比，生产率高，锻件精度高，锻件成本低；与模锻相比，不需吨位较大的设备，工艺灵活。
胎模锻一般在中小批量生产，无模锻设备的中小型工厂应用广泛。
(四)其它锻造成形方法
1．精密锻造
♦精密锻造是指在一般模锻设备上锻造高精度锻件的锻造方法。
其主要特点是使用两套不同精度的锻模。
锻造时，先使用粗锻模锻造，留有0.1mm～1.2mm
的精锻余量；然后，切下飞边并酸洗，重新加热到700℃～900℃，再使用精锻模锻造。
其锻件精度高，不需和只需少量切削加工。
2．辊锻
♦辊锻是指用一对相向旋转的扇形模具使坯料产生塑性变形，获得所需锻件或锻坯的锻造工艺。
辊锻实质上把轧制(纵轧)工艺应用于制造锻件的锻造方法。
例如，火车轮箍、齿圈、法兰和滚动轴承内、外圈等，就是采用辊锻锻成形的。
3．挤压
挤压的生产率很高，锻造流线分布合理。
但变形抗力大，多用于锻造有色金属锻件。
按挤压温度可分为：冷挤压、温挤压和热挤压三种；按被挤压金属的流动方向和凸模运动关系可分为正挤压、反挤压和复合挤压。
挤压工艺常用于生产中空零件，排气阀、油杯等工件。
三、冷却、检验与热处理
低、中碳钢小型锻件锻后常采用单个或成堆放在地上空冷；低合金钢锻件及截面宽大的锻件则需要放入坑中或埋在砂、石灰或炉渣等填料中缓慢冷却；高合金钢锻件及大型锻件的冷却速度要缓慢，通常采用随炉缓冷。
锻件冷却后应仔细进行质量检验，合格的锻件应进行去应力退火或正火或球化退火，准备切削加工。
变形较大的锻件应矫正。
技术条件允许焊补的锻件缺陷应进行焊补。
第四节冲压
♦冲压是指使坯料经成形或分离而得到制件的工艺统称。
因其通常在冷态下进行，故又称冷冲压。
一、冲压成形概述
冲压主要是对薄板(其厚度一般不超过10mm)进行冷变形。
冲压的坯材必须具有良好的塑性，常用的材料有低碳钢，塑性好的合金钢以及铜、铝有色金属等。
冲压设备有剪床和冲床。
二、冲压的基本工序
冲压的基本工序可分为分离和变形两大类。
1．分离工序
♦分离工序是指使坯料的一部分与另一部分相互分离的工序，如剪切、落料、冲孔等。
(1)剪切它是指将材料沿不封闭的曲线分离的一种冲压方法。
通常是在剪板机上进行。
(2)冲裁它是指利用冲模将板料以封闭轮廓与坯料分离的冲压方法。
落料和冲孔，都属于冲裁工序。
二者的生产目的不同，落料是被冲下的部分为成品，周边是废料；冲孔是被冲下的部分为废料，而周边形成的孔是成品。
2.成形工序
♦成形工序是指使坯料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深等。
(1)弯曲弯曲是指将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的制件的成形方法。
弯曲结束后，由于弹性变形的恢复，使坯料的形状和尺寸会发生与弯曲时变形方向相反的变化，因此，被弯曲的角度比模具的角度稍大一些，这种现象称为回弹。
一般回弹角小于10°。
为抵消回弹现象对弯曲件的影响，弯曲模的角度应比成品零件的角度小一个回弹角。
板料弯曲时要注意其流线(轧制时形成的)合理分布，应使流线方向与弯曲圆弧的方向一致，这样不仅能防止弯曲时弯裂，也有利于提高弯曲件的使用性能。
(2)拉深拉深是指变形区在一拉一压的应力状态作用下，使板料(浅的空心坯)成形为空心件(深的空心件)而厚度基本不变的加工方法。
拉深过程中，由于坯料边缘在切向受到压缩，在压应力的作用下，很可能产生波浪状变形。
坯料厚度δ愈小，拉深深度愈大，愈容易产生折皱。
为防止折皱的产生，必须用压边圈将坯料压住。
压力的大小以工件不起皱为宜，压力过大会导致拉裂。
此外，变形工序还包括：翻边、胀形、缩口及扩口等其它工序。
