金属工艺学-武汉大学动力与机械学院
金属工艺学课程设计
金属工艺学课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握金属工艺学的基本概念，包括金属的性质、分类及应用。
2. 使学生了解金属的加工方法，如铸造、锻造、焊接等，并理解其工艺特点及适用范围。
3. 帮助学生掌握金属材料的检测与评定方法，了解金属材料在使用过程中的性能变化。
技能目标：1. 培养学生运用金属工艺学知识解决实际问题的能力，提高动手实践能力。
2. 培养学生运用金属加工方法制作简单金属制品的技能，提高创新意识和创造力。
3. 培养学生进行金属材料检测与评定的能力，提高实验操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对金属工艺学的兴趣，激发学习热情，形成主动学习的态度。
2. 培养学生尊重工匠精神，认识到金属工艺在国民经济中的重要作用，增强民族自豪感。
3. 培养学生关注金属材料在生活中的应用，提高环保意识，形成绿色发展的价值观。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识与实践操作，注重培养学生的动手能力和创新能力。
学生特点：学生处于好奇心强、求知欲旺盛的年级，具备一定的物理、化学基础知识，但实践经验不足。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调实践操作，提高学生的实际操作能力。
通过课程学习，使学生能够掌握金属工艺学的基本知识，具备制作简单金属制品的技能，并培养学生的创新意识和环保意识。
在教学过程中，关注学生的学习成果，及时调整教学策略，确保课程目标的实现。
二、教学内容1. 金属工艺学基本概念：包括金属的晶体结构、物理性能、化学性能等，涉及教材第一章内容。
- 金属的性质与分类- 金属的晶体结构与性能关系2. 金属加工方法：介绍铸造、锻造、焊接、热处理等加工工艺，涉及教材第二章内容。
- 铸造工艺及其特点- 锻造工艺及其特点- 焊接工艺及其特点- 热处理工艺及其作用3. 金属材料的检测与评定：学习金属材料的力学性能、化学成分、金相组织等方面的检测方法，涉及教材第三章内容。
- 力学性能测试方法- 化学成分分析方法- 金相组织观察技术4. 实践操作：结合理论教学内容，安排以下实践项目，涉及教材第四章内容。
金属工艺学
判断题1、自由锻是锻造大件的唯一加工方法。
（√）2、在正确控制化学成分的前提下，退火是生产可锻铸铁件的关键，球化处理和孕育处理是制造球墨铸铁件的关键。
（√）3、工程材料包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料四大类。
（√）4、由于石墨的存在，可以把铸铁看成是分布有空洞和裂纹的钢（√）5、熔化焊的本质是小熔池熔炼与铸造，是金属熔化与结晶的过程。
（√）6、直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）。
（√）7、电阻点焊是用圆柱电极压紧工件，通电、保压获得焊点的电阻焊方法。
（√）8、铜的电阻极小，不适于电阻焊接。
（√）9、反复弯折铁丝，铁丝会越来越硬，最后会断裂。
（√）10、冲裁变形过程可以分为：(1)弹性变形阶段；(2)塑性变形阶段；(3)断裂分离阶段（√）11、板料弯曲时应尽可能使弯曲线与坯料纤维方向平行。
（×）12、落料时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大的尺寸。
（×）13、粗基准是指粗加工时所使用的基准，精基准是指精加工时所使用的基准。
（×）14、高速钢虽然它的韧性比硬质合金高,但并不是现代高速切削的刀具材料。
（√）15、在一个工序中只可以有一次安装。
（×）16、刃倾角是主切削刃与基面间的夹角，有正、负。
（√）17、逆铣时刀齿从已加工表面开始进刀，刀具磨损较大，且影响已加工表面质量。
（√）18、零件在加工、和装配中，所依据的点、线或面称为工艺基准。
（√）19、合金收缩经历三个阶段。
液态收缩是铸件产生内应力、变形和裂纹的主要原因。
（×）20、焊接接头中的融合区和过热区是两个机械性较差的区。
（√）21、氩气为惰性气体，高温下不溶入液态金属，也不与金属发生化学反应，因此，氩气是一种理想的保护气体。
（√）22、拉深系数越大，变形程度越大；所以后续的拉深系数比前面的拉深系数小。
（×）23、冷热变形是以回复温度为界的。
（×）24、拉伸件中最危险的部位是直壁与底部的过渡圆角处，当拉应力超过材料的强度极限时，此处将被“拉裂”。
金属工艺学全套教案
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。
金属工艺学第五版上下册(机械制造基础)复习提纲
一、填空题1、刀具磨损形式包括：前刀面磨损、后刀面磨损和前后刀面磨损。
2、切削运动主要包括主运动和进给运动。
P1 下册3、铸件壁厚相差过大将导致其产生热应力，从而使铸件厚壁部位产生拉应力、薄壁部位产生压应力。
4、周铣时根据切削部位刀齿旋转方向与工件进给方向的不同分为__顺铣 _和_ 逆铣_ _。
5、焊条药皮主要起提高电弧燃烧的稳定性、防止空气对融化金属的有害作用和保证焊缝金属的化学成分和力学性能作用。
6、拉深中容易产生的两种废品包括拉穿废品和拉皱拉深废品。
7、在设计、制造零件时应使零件在工作中产生的最大正应力与纤维方向重合，最大切应力与纤维方向垂直；并使纤维组织沿零件轮廓分布，避免纤维组织被切断。
8、生产类型一般分为大量生产、成批生产和_单件小批生产 ____。
9、加工轴类零件时常用的精基准是两端中心孔。
11、工序是机械加工工艺过程最基本的组成单元。
12、加工平面最常用的两种方法是__ 铣 _和__ 刨 __。
13、小尺寸螺纹常用的加工方法是：攻丝和套扣。
14、铸件的凝固方式有：逐层凝固、___糊状凝固__、___ 中间凝固。
15、焊接接头由焊缝和焊接热影响区两部分组成。
16、影响液态合金充型能力的因素有：合金的流动性、浇注温度和充型压力和铸型填充条件。
17、金属的可锻性常用金属塑性指标和变形抗力两个指标来衡量。
18、焊条焊芯主要起导电和填充焊缝金属作用。
19、切削用量三要素是指切削速度、进给量和背吃刀量。
20、铸件的三种凝固方式是逐层凝固、___糊状凝固__、___ 中间凝固。
21、常见的三种切屑类型是__ 带状切屑__、_ 节状切屑__、_崩碎切屑__。
22、根据钎料熔点的不同，钎焊可分为软钎焊、硬钎焊两类。
23、板料弯曲变形时，应尽量使弯曲线与纤维组织垂直。
P134 上册24、等离子弧是基于机械压缩效应、热收缩效应、磁收缩效应三种压缩效应所得到的截面细小的收缩电弧。
25液态合金的充型能力不足时，铸件会产生_浇不足_和_ 冷隔 _等缺陷。
(完整版)金属工艺学(压力加工)
锻造齿轮毛坯，应对棒料镦粗加工，使其纤维呈放射状，有利于齿轮的受力。 曲轴毛坯的锻造，应采用拔长后弯曲工序，使纤维组织沿曲轴轮廓分布，这样曲轴 工作时不易断裂。
第三节 金属的可锻性
金属的可锻性是衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难 易程度的工艺性能。
转体锻件。
第二节 锻造工艺规程的制订
一、绘制锻件图
锻件图是以零件图为基础，结 合锻造工艺特点绘制而成。
1.敷料、余量及公差
敷料:为了简化零件的形状和 结构、便于锻造而增加的 部分金属。
加工余量：在零件的加工表面 上，为切削加工而增加的 尺寸。
锻件公差:是锻件名义尺寸允 许的变动量。金工动画\锻 件图.exe
二、常用的压力加工方法：
a）轧制 b）挤压 c）拉拔 d）自由锻 e）板料冲压 f）模锻
金工动画\压力加工\视 频\挤压.avi
金工动画\压力加工\视频\镦粗.avi
三、压力加工的特点 （1）改善金属的组织、提高力学性能。 （2）材料的利用率高。 （3）较高的生产率。 （4）毛坯或零件的精度较高。 钢和非铁金属可以在冷态或热态下压力 加工。可用作承受冲击或交变应力的重要零 件，但不能加工脆性材料（如铸铁）。
可锻性常用塑性和变形抗力来衡量。金属的可锻性取决于金属 的本质和加工条件。
一、 金属的本质
1.化学成分的影响 纯金属的可锻性比合金好；碳钢的含碳量越低，可锻性
越好。 2.金属组织的影响
纯金属及单相固溶体比金属化合物的可锻性好;细小的 晶粒粗晶粒 好；面心立方晶格比体心立方晶格好 。
二、加工条件
1.变形温度的影响 热变形可锻性提高.但温度过高将发生过热、过烧、脱
金属工艺学
第一章复习题1、为什么不宜用碳素工具钢制造拉刀和齿轮刀具等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具，而较少采用硬质合金？答:因为碳素工具钢耐热性较低，适合低速切削。
高速钢的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格较硬质合金低，适用高速刀具。
2、在一般情况下，K类硬质合金适于加工铸铁件，P类硬质合金适于加工钢件。
但在粗加工铸钢件毛坯时，却要选用K20类硬质合金，为什么？答：铸钢的毛坯表面粗糙度高，不易连续切削，易受冲击。
而K20耐冲击大，及抗磨损性，韧性更好，所以选用K20.3、选择下列刀具的材料：麻花钻、手用铰刀、整体圆柱铣刀、端铣刀刀齿、锉刀、机夹刀片。
答：高速钢，合金工具钢，高速钢，硬质合金，碳素工具钢，硬质合金。
4、切削用量指的是什么?包括哪些内容?答：切削用量是切削过程中的切削速度、进给量和吃刀量的总称。
5、常见的零件表面成形方法有哪些?各举两个例子.答: 1轨迹法:车外圆，刨平面 2成形法:车球面，拉孔 3展成法：插齿，锉削外圆弧面。
6、切削热对切削加工有什么影响？答：切削热传入工件，使工件温度升高，产生热变形，影响加工精度;传入刀具，使刀具温度升高，加剧刀具磨损，甚至使刀具丧失切削能力。
7、对刀具材料的性能有哪些基本要求？答：高硬度，高耐磨性，高耐热性，足够的强度和韧性，有一定的工艺性能。
8、在车外圆时，切削功率主要依据哪个切削分力来计算？为什么？答：切削力Fc，其数值大小一般是三个分力中最大的，消耗动力最多，占机床总功率的95%-99%。
9、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是什么？各适合做何种刀具？答：高速钢有很高的强度和韧性，制造钻头、铰刀、拉刀、铣刀等。
硬质合金：抗弯强度低，不能承受较大的冲击载荷，制造车刀、铣刀、刨刀的刀片等。
10、切削刚性较差的细长轴时，产生弯曲变形的原因是什么？如何改进？答：由于细长轴刚性较差，径向力将会把细长轴顶弯，使其在水平面内发生弯曲变形。
金属工艺学(邓文英, 郭晓鹏, 邢忠文主编) 02第二章
第一节 切削机床的类型和基本构造
一、切削机床的类型
按加工方式、加工对象或主要用途分为11大类，即车 床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、 铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床等。在每一类机床 中，又按工艺范围、布局形式和结构分为若干组，每一组 又细分为若干系列。国家制定的金属切削机床型号编制方 法（GB/T 1537－2008)就是依据此分类方法进行编制的。
综合上述特点，数控机床适宜在多品种、中小批量
生产中，加工形状比较复杂且精度要求较高的零件。
4. 数控机床的发展
数控机床的工艺性能已由加
工循环控制、加工中心，发展到
适应控制。
数控机床的控制装置，经历
了电子管元件—晶体管和印刷电
路板元件—集成电路—小型计算
机—微处理器的发展过程。
图 2-17 立式加工中心
图 2-23 CAM的狭义概念
第二章完
（2）柔性制造系 统（FMS）
（3）柔性自动
生产线（FTL） 它是由更多的
数控机床、输送和 存储系统等所组成 的性制造系统。
图 2-21 几种制造系统的对比
三、计算机集成制造系统
图 2-22 CIMS的基本组成
四、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）概述
图 2-23 CAD的概念
计算机辅助制造（CAM）狭义的概念如下图所示
⑶ 刀架回转的传动系统 液压马达—平板分度凸轮—一对齿轮副—刀架回转 ⑷ 螺纹加工的实现
主轴脉冲发生器直接或间接测定主轴的转速—数 控系统—进给传动伺服电机
4. 机床机械传动的组成
机床机械传动主要由以下几部分组成： ⑴ 定比传动机构
具有固定传动比或固定传动关系的机构。
基于案例教学的机械制造类课程教学改革与实践
Value Engineering 0引言案例教学法，由美国哈佛法学院前院长克里斯托弗·哥伦布·朗代尔（ngdell ）于1870年首创，后经哈佛企管研究所所长郑汉姆（W.B.Doham ）推广。
所谓工程案例教学法，是指将真实工程案例引入教学过程形成的教学平台。
而工程案例是指为了一定的教学目的，围绕某几个问题，将工程现场所发生的客观事实作为为素材，并进行概括、整理、描述，最终形成可用于教学课堂交流或探讨的材料[1]。
应用型工科本科教育的本质特征在于培养工程应用型人才。
这类人才主要从事第一线的技术应用和工艺过程的指导、监测、管理和控制等方面的工作，属于使研究开发的成果转化为产品，在生产第一线解决实际问题、保证产品质量和性能而必需的人才。
也就是说，培养目标定位于技术工程师[2]。
在工科应用型人才培养体系中，机械制造类课程占有重要地位。
机械制造类课程具有实践性强的特点，如果采用教师课堂上讲授，学生记笔记的“填鸭式”的教学方式，由于学生缺乏实践经验，往往出现由听不懂到不愿听直至完全失去学习兴趣的局面，在一定程度上损害了学生的积极性。
而且由于学生不知道所学知识的具体的应用对象和应用场合，常常产生“学的东西有什么用处”的思想困惑。
为了解决机械制造类课程教学中存在的这些突出问题，达到“学以致用”目的，我们认为开展工程案例教学是一个有效的解决方案。
1机械制造课程体系机械制造类课程包括工程材料、金属工艺学、材料成型方法、互换性与技术测量、机械制造技术基础、制造工艺与质量控制等系列课程，面向机械设计制造及其自动化、工业工程、动力工程、轮机工程、制冷工程、建筑环境等多个专业。
教学内容应根据专业培养目标进行科学的规划整合，各有侧重，形成全新的课程体系，并实现资源共享和基础课与专业课教师的融合。
如对于制冷工程、建筑环境专业，将金属工艺学和互换性与技术测量合并成一门课—机械制造基础，48学时。
而对于机械设计制造及其自动化、动力工程、轮机工程则两门课程分别开设，总学时56学时。
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武汉大学动力与机械学院
2013—2014 学年度第 2学期教学日历
课程： 金属工艺学 学院：动力与机械学院 专业：能源动力 班级： 2012级
周数： 6 讲课： 35 学时 练习： 学时 实验： 1 学时 共计： 36 学时 学分： 2 （选修） 考核形式： 考试
日/月 至
日/月
周 次 讲课内容及时数 练习内容及时数 实验（上机）内容及时数
（教学大纲分章和题目名称） 学时 习题课、课堂
讨论、测验等
课 堂 时 数 课 外 时 数 课堂实习（实验、上机）内容 课 堂 时 数 课
外
时
数
课外作业或参考书说
明
2014.4.28~ 5.2 11 机械制造基础（上册） 第1章 金属材料的基本知识 1.1 金属材料的性能 1.2 金属的晶体构造和结晶过程 第2章 合金的结构和相图 3
4.28~5.2 11 第3章 常用金属材料 3.1 碳素钢 3.2 合金钢 3.3 铸铁 3.4 有色金属及其合金 第4章 非金属材料 4.1 高分子材料 4.2 工业陶瓷 4.3 复合材料 3
5.5~5.9 12 第5章 金属材料的改性热处理 5.1金属材料的改性热处理的理论基础 5.2 钢的热处理 5.3 钢的表面强化处理 5.4 铸铁的改性处理 第6章 金属的液态成型 6.1金属的液态成型工艺理论基础 3
5.5~5.9 12 6.2常用液态成型合金及其熔铸 6.3 砂型铸造方法 6.4 合金液态成型件的结构工艺设计 6.5 特种铸造及铸造新工艺技术简介 3 铸造工艺分析
2
第7章 金属的塑性成型
7.1 金属的塑性成型工艺基础
5.12~5.16 13 7.2 金属的锻造 7.3 板料冲压 7.4 金属的其它塑性成型方法 第8章 金属的焊接成型 8.1 焊接工艺基础 8.2 熔化焊 8.3 其它焊接方法 3 模具工艺分析
5.12~5.16 13 8.4 常用金属材料的焊接 8.5 焊接件结构工艺设计 机械制造基础（下册） 第1章 金属切削原理与刀具 1.1 切削运动及刀具结构 1.2 金属切削基本规律 3 刀具几何角度分析
5.19~5.23 14 1.3 刀具磨损与耐用度 1.4 金属切削效益分析 第2章 金属切削机床简介 2.1 金属切削机床基本知识 3
5.19~5.23 14 2.2 机床的分类与型号编号 2.3 机床的基本传动形式 2.4 普通车床传动系统分析 2.5 万能外圆磨床传动系统分析 3
5.19~5.23 14 实验 1 刀具几何角度测量
5.26~5.30 15 第3章 常用金属切削加工 3.1 车削加工 3.2 铣削加工 3.3 钻削和镗削加工 3.4 刨削和拉削加工 3
5.26~5.30 15 3.5 磨削加工 第4章 典型表面加工分析 4.1 外圆表面的加工 4.2 内孔表面的加工 4.3 平面的加工 3
3
6.2~6.6 16 4.4 螺纹表面的加工4.5 成形表面的加工 4.6 齿轮齿形的加工 第5章 机械加工工艺规程设计 5.1 基本概念 3
6.2~6.6 16 5.2 工件加工时的装夹与基准 5.3 工艺路线的制定 5.4 零件的工艺性分析与毛坯选择 5.5 典型零件加工工艺过程举例 2
本课程主讲教师 翁晓红 院系负责人 陈东
2014年2月25日