金属工艺学3.3
31金属工艺学课件
纤维组织使金属在性能上具有了方向性， 纤维组织使金属在性能上具有了方向性，对金属变形后 的质量也有影响。纤维组织越明显，金属在纵向（ 的质量也有影响。纤维组织越明显，金属在纵向（平行纤维 方向）上塑性和韧性提高，而在横向（垂直纤维方向） 方向）上塑性和韧性提高，而在横向（垂直纤维方向）上塑 性和韧性降低。纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。 性和韧性降低。纤维组织的明显程度与金属的变形程度有关。 变形程度越大，纤维组织越明显。压力加工过程中， 变形程度越大，纤维组织越明显。压力加工过程中，常用锻 造比（ 来表示变形程度。 造比（y）来表示变形程度。 拔长时的锻造比为 镦粗时的锻造比为 y拔=A0／A y镦=H0／H
通常使用的金属都是由大量微小晶粒组成的多晶体。 通常使用的金属都是由大量微小晶粒组成的多晶体。其 多晶体 塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒产生变形 塑性变形可以看成是由组成多晶体的许多单个晶粒产生变形 称为晶内变形 的综合效果。同时，晶粒之间也有滑动和转 晶内变形) (称为晶内变形)的综合效果。同时，晶粒之间也有滑动和转 称为晶间变形 晶间变形) 如图3 所示。 动(称为晶间变形)，如图3-3所示。每个晶粒内部都存在许 多滑移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时， 多滑移面，因此整块金属的变形量可以比较大。低温时，多 晶体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。 晶体的晶间变形不可过大，否则将引起金属的破坏。
金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。单 金属塑性变形的实质是晶体内部产生滑移的结果。 滑移的结果 晶体内的滑移变形如图3 所示。在切向应力作用下， 晶体内的滑移变形如图3－1所示。在切向应力作用下，晶 体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑移（ 体的一部分与另一部分沿着一定的晶面产生相对滑移（该 面称滑移面），从而造成晶体的塑性变形 滑移面），从而造成晶体的塑性变形。 面称滑移面），从而造成晶体的塑性变形。当外力继续作 用或增大时，晶体还将在另外的滑移面上发生滑移， 用或增大时，晶体还将在另外的滑移面上发生滑移，使变 形继续进行，因而得到一定的变形量。 形继续进行，因而得到一定的变形量。 变形量
《金属工艺学》课件
金属的加工工艺
金属的铸造工艺
铸造工艺简介：将熔融的金属倒入模具中，冷却后形成所需形状的工艺 铸造方法：砂型铸造、金属型铸造、离心铸造等 铸造材料：铁、钢、铝、铜、锌等 铸造工艺特点：可生产复杂形状的零件，成本低，生产效率高
金属的锻造工艺
锻造方法：自由锻造、模锻、 冲压、挤压等
锻造工艺：将金属加热到一 定温度，通过锤打、挤压等 方式改变其形状和性能
切削工具：包括车刀、铣刀、钻头、 锯片等
切削方法：包括车削、铣削、钻削、 锯削等
切削参数：包括切削速度、进给量、 切削深度等
切削质量：包括表面粗糙度、尺寸精 度、形位精度等
切削效率：包括生产效率、能耗、刀 具寿命等
金属的热处理工艺
热处理的原理和分类
热处理的原理：通过改变金属的微观结构， 提高其力学性能和耐腐蚀性
金属的表面处理技术
表面涂装技术
目的：保护金 属表面，提高 耐腐蚀性、耐
磨性等性能
主要方法：电 镀、喷涂、热
浸镀等
电镀：利用电 解原理，在金 属表面形成一 层金属或合金
镀层
喷涂：利用高 压气流将涂料 喷涂到金属表 面，形成一层
保护层
热浸镀：将金 属加热到一定 温度，使其表 面形成一层金 属或合金镀层
智能化：利用人工智能技术， 实现金属加工的自动化、智 能化
数字化：利用数字化技术， 实现金属加工的精确控制和
优化
绿色化：采用环保技术和材 料，实现金属加工的绿色化
和可持续发展
绿色环保和可持续发展要求
减少能源消耗：提高能源利用效率， 降低生产过程中的能源消耗
循环利用：提高金属材料的回收利 用率，实现资源的循环利用
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金属工艺学课程教学大纲
金属工艺学课程教学大纲一、课程简介金属工艺学是一门研究金属材料加工加工工艺的学科，通过对金属加工的基本原理和方法的学习，使学生全面了解金属材料的特性与金属材料加工技术的基本知识，为学生开展金属材料加工工艺的研究和实践提供基础。
二、课程目标1.使学生掌握金属工艺学的基本理论和基本知识，了解金属材料的基本特性和机械加工加工原理；2.培养学生良好的实验观察、数据处理和问题解决的能力，并树立正确的科学态度；3.引导学生了解金属工业生产及相关材料加工的现状与发展趋势，增强学生立体、创新思维；4.培养学生的工程实践和技术创新能力，为今后从事金属材料加工工艺的工作做好准备。
三、课程内容1.金属工艺学导论1.1 金属工艺学的定义和发展概况1.2 金属工艺学与相关学科的关系1.3 金属材料加工的重要性和应用领域1.4 金属工艺学研究的方法和手段2.金属材料的物理与化学性质2.1 金属材料的常见物理性质2.2 金属材料的组织结构和相变规律 2.3 金属材料的常见化学性质2.4 金属材料的热处理和表面处理3.金属材料的机械加工工艺3.1 金属材料的加工硬化机制3.2 金属材料的塑性变形和损伤3.3 金属材料的切削加工原理3.4 金属材料的压力加工原理4.常见金属加工工艺技术4.1 金属材料的铸造工艺4.2 金属材料的焊接工艺4.3 金属材料的热处理工艺4.4 金属材料的表面处理工艺五、教学方法1.理论授课：通过课堂讲授的方式，介绍金属工艺学的基本原理和知识点，培养学生的理论基础。
2.实验教学：组织学生进行金属工艺实验，让学生亲自操作、观察和记录实验数据，培养学生的实验能力和数据处理能力。
3.案例分析：通过分析实际案例，引导学生应用所学知识解决问题，培养学生的分析和解决问题的能力。
4.讨论与互动：鼓励学生积极参与课堂讨论和互动，促进思想交流与碰撞，培养学生的合作与交流能力。
六、考核方式1.平时成绩：包括学生的课堂表现、作业完成情况和实验报告等。
金属工艺学 第3版 绪论
二、节约金属材料
一是向地壳的深部要金属；二是向海洋要金属；三是节约金 属材料，寻找它的代用品。
三、非金属材料的使用
非金属材料的使用，不仅满足了机械工程中的特殊需求，而 且还大大简化了机械制造的工艺过程，降低了机械制造成本，提 高了机械产品的使用性能。其中比较突出的非金属材料就是：塑 料、陶瓷与复合材料等。
四、机械零件加工技术的发展
例如，激光技术与计算机技术在机械零件加工过 程中的应用，使得机械零件加工设备不断创新， 零件的加工质量和效率不断提高，如计算机辅助 设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、柔性 制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集 成制造系统(CIMS)和生产管理信息系统（MIS） 的综合应用，突破了传统的机械零件加工方法， 产生了巨大的变革。
金属工艺学
讲授人：×××
时间：2023.10
一、人类社会的发展历程
材料是社会发展的物质基础。 以材料为标志，人类社会经历了石器时代（公元前10万年）、 陶器时代（公元前8000年）、青铜器时代（公元前5000年）、铁 器时代（公元前1000年）、水泥时代（公元元年）、钢时代（公 元1800年）、硅时代（公元1950年）、新材料时代（公元1990 年）。 人类使用材料的足迹经历了从低级到高级、从简单到复杂、 从天然到合成的过程，目前人类已进入金属（如钛金属）、高分 子、陶瓷及复合材料共同发展的时代。
五、我国在金属加工方面取得的成就
历史上我国是使用和加工金属材料最早 的国家之一。
《金属工艺学》授课教案
《金属工艺学》授课教案一、课程概述1.1 课程定位《金属工艺学》是工科类院校材料科学与工程专业的一门重要专业基础课程，旨在培养学生掌握金属材料的性能、制备工艺及应用等方面的基本理论、基本知识和基本技能。
1.2 课程目标通过本课程的学习，使学生了解金属材料的组成、性能及应用；掌握金属材料的制备工艺，如熔炼、铸造、轧制、锻造、焊接、热处理等；培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续专业课程的学习和将来的工作打下基础。
二、教学内容2.1 金属材料的基本知识2.1.1 金属的晶体结构2.1.2 金属的物理性能2.1.3 金属的化学性能2.2 金属的制备与加工工艺2.2.1 熔炼与铸造2.2.2 轧制与拉拔2.2.3 锻造与冲压2.2.4 焊接与切割2.2.5 热处理与表面处理2.3 金属材料的性能及应用2.3.1 力学性能2.3.2 物理性能2.3.3 化学性能2.3.4 应用领域三、教学方法3.1 授课方式采用课堂讲授、实验演示、案例分析、小组讨论等多种教学方式相结合，以提高学生的学习兴趣和参与度。
3.2 教学工具利用多媒体课件、实物模型、实验设备等教学工具，直观展示金属材料的制备工艺和性能特点。
3.3 实践环节安排实验课程，使学生在实践中掌握金属工艺学的知识和技能。
四、教学评价4.1 平时成绩包括课堂表现、作业完成情况、实验报告等，占总评的40%。
4.2 考试成绩包括期末考试和课程设计，占总评的60%。
五、教学计划5.1 课时安排共计32课时，其中理论授课24课时，实验授课8课时。
5.2 授课安排第1-8课时：金属材料的基本知识第9-16课时：金属的制备与加工工艺第17-24课时：金属材料的性能及应用第25-32课时：实验及课程设计六、教学活动设计6.1 理论授课6.1.1 金属材料的基本知识：通过PPT展示金属的晶体结构、物理性能和化学性能，结合实际案例进行讲解，让学生了解金属的基本特性。
6.1.2 金属的制备与加工工艺：讲解各种金属制备和加工工艺的基本原理、方法和应用，通过图片和视频展示工艺过程，使学生能够直观地理解。
《金属工艺学》课程教学大纲解析
《金属工艺学》课程教学大纲一、理论教学内容绪论金属工艺学的性质、目的和任务。
机器制造过程.机械制造工业在国民经济中的地位和作用.课程教学基本要求与学习方法.第一部分热加工（一）金屑材料的基本知识1．金属材料的力学性能力学性能的概念.力学性能主要指标（强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度）的符号、单位、物理意义与试验方法。
2．金属的晶体结构与结晶纯金属的晶体结构，纯金属的结晶过程。
冷却曲线和过冷度。
晶粒、晶界、晶格、晶胞、晶面的概念。
晶粒大小对金属力学性能的影响。
金属的同素异构转变。
3．合金的相结构与相图合金的相结构。
二元合金相图的概念.4．铁碳合金铁碳合金相图中的相、特性点和特性线.典型铁碳合金的组织转变。
铁碳合金相图的应用。
5．钢的热处理热处理的基本概念。
钢在加热和冷却时的组织转变。
钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。
钢的表面淬火和化学热处理.6．常用钢材含碳量和常存元素对碳钢力学性能的影响。
钢的分类、牌号和用途.(二)铸造1．铸造的实质、特点及应用范围。
铸造方法分类.2．合金铸造性能充型能力和流动性的概念。
充型能力和流动性对铸件质量的影响.影响充型能力和流动性的主要因素，提高充型能力和流动性的主要措施。
收缩的概念。
铸造应力、收缩对铸件质量的影响.缩孔、缩松、变形、裂纹等铸造缺陷的形成机理和防止措施。
3．常用合金铸件及其生产灰铸铁件:灰铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
铸铁的石墨化。
孕育处理。
灰铸铁件的生产特点。
球墨铸铁件：球墨铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用.球墨铸铁件的生产工艺和铸造工艺特点。
可锻铸铁件：可锻铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。
可锻铸铁件的制造过程和铸造工艺特点。
蠕墨铸铁件和合金铸铁件。
铸铁的熔炼：冲天炉的工作原理。
铁水温度和化学成分的控制。
铸钢件、铜合金铸件和铝合金铸件生产。
4．砂型铸造及铸造工艺规程设计铸造工艺规程设计的意义、内容及步骤。
常见手工造型方法的选择.机器造型和造型生产线。
金属工艺学(3篇)
第1篇一、引言金属工艺学是一门研究金属材料的加工、成型和性能改进的学科。
它是材料科学与工程的一个重要分支，广泛应用于制造业、航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
金属工艺学的研究对象包括金属材料的制备、加工、成型、表面处理以及性能评价等。
本文将从金属工艺学的定义、发展历程、主要工艺方法、应用领域等方面进行探讨。
二、金属工艺学的定义与发展历程1. 定义金属工艺学是研究金属材料的加工、成型和性能改进的一门学科。
它主要包括以下几个方面：（1）金属材料的制备：包括金属的熔炼、铸造、烧结等。
（2）金属材料的加工：包括金属的轧制、锻造、挤压、拉伸、剪切等。
（3）金属材料的成型：包括金属的弯曲、卷边、焊接、粘接等。
（4）金属材料的表面处理：包括金属的腐蚀、磨损、氧化、涂层等。
（5）金属材料的性能评价：包括金属的力学性能、物理性能、化学性能等。
2. 发展历程金属工艺学的发展历程可以追溯到古代人类对金属的利用。
以下为金属工艺学的发展历程：（1）古代：人类开始利用天然金属，如铜、金、银等，进行简单的加工和成型。
（2）青铜器时代：人类掌握了铜、锡合金的熔炼和铸造技术，出现了青铜器。
（3）铁器时代：人类学会了铁的冶炼和锻造技术，铁器逐渐取代青铜器。
（4）近代：随着工业革命的到来，金属工艺学得到了迅速发展。
出现了钢铁工业、有色金属工业等。
（5）现代：金属工艺学得到了更广泛的应用，出现了各种新型金属加工技术和表面处理技术。
三、金属工艺学的主要工艺方法1. 熔炼与铸造熔炼是将金属原料加热至熔化状态，使其成为液态金属。
铸造是将熔融金属浇注到预先设计好的模具中，冷却凝固后得到所需的金属制品。
2. 轧制与锻造轧制是将金属坯料通过轧机进行压缩和变形，使其厚度、宽度、长度等尺寸发生变化。
锻造是将金属坯料加热至一定温度，然后进行塑性变形，以获得所需的形状和尺寸。
3. 挤压与拉伸挤压是将金属坯料通过挤压机进行塑性变形，使其厚度、宽度、长度等尺寸发生变化。
金属工艺学知识点(3篇)
第1篇一、金属工艺学概述金属工艺学是一门研究金属材料的加工、成形、连接和表面处理等方面的学科。
它广泛应用于机械制造、航空航天、交通运输、建筑、电子等领域。
以下是金属工艺学的一些基本知识点。
二、金属材料的分类1. 金属材料的分类方法金属材料的分类方法主要有以下几种：（1）按化学成分分类：可分为纯金属、合金和特种金属材料。
（2）按组织结构分类：可分为固溶体、共晶体、化合物和陶瓷等。
（3）按性能分类：可分为结构金属材料、功能金属材料和复合材料。
2. 常见金属材料（1）纯金属：如铜、铝、铁、镍等。
（2）合金：如不锈钢、铝合金、铜合金等。
（3）特种金属材料：如钛合金、镍基高温合金、钴基高温合金等。
三、金属材料的加工方法1. 金属切削加工金属切削加工是指利用切削工具在金属表面上进行切削，使金属表面产生一定的形状和尺寸的加工方法。
常见的金属切削加工方法有车削、铣削、刨削、磨削等。
2. 金属塑性加工金属塑性加工是指在外力作用下，使金属材料产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的加工方法。
常见的金属塑性加工方法有锻造、轧制、挤压、拉拔等。
3. 金属粉末冶金金属粉末冶金是一种将金属粉末进行成型、烧结和热处理等工艺，制成具有一定性能和形状的金属材料或零件的加工方法。
四、金属材料的连接方法1. 焊接焊接是一种将金属材料加热到熔化状态，通过冷却和结晶形成连接的方法。
常见的焊接方法有熔化极气体保护焊、气体保护焊、等离子弧焊、电弧焊等。
2. 铆接铆接是一种将两个或多个金属部件通过铆钉连接在一起的方法。
铆接具有连接强度高、结构稳定等优点。
3. 螺纹连接螺纹连接是一种利用螺纹连接件将两个或多个金属部件连接在一起的方法。
常见的螺纹连接有普通螺纹连接、自锁螺纹连接等。
五、金属材料的表面处理1. 表面热处理表面热处理是一种通过加热和冷却使金属表面层产生一定的组织结构，从而提高表面性能的方法。
常见的表面热处理有淬火、回火、渗碳、氮化等。
2. 表面涂层表面涂层是一种在金属表面涂覆一层保护膜或装饰层的方法，以提高金属的耐腐蚀性、耐磨性、导电性等性能。
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三、铜公拆分工艺流程
锐角部位加工不到位 胶位区域加工不到位
缝隙加工不到位
枕位加工不到位
拆分铜公的部位
铜公成型部位
铜公成型部位
EDM 冲水位
EDM冲水位
• 6、推荐铜公基准取3个圆角1个斜角，斜角对准模具型腔 的基准，铜公中心数对模具型腔的基准取整数。
• 7、铜公尽量不要分开拆，能拆分整体尽量拆在一起，节 省材料和放电时间，加工困难时用线切割或雕刻机清角。
• 8、高低落差较大的铜公要尽量拆分多个铜公，以节省铜 公材料。
• 9、左右对称的铜公经常做在一起进行移数加工，形状相 似的铜公要注意区别（如多加1个斜角或圆角），两铜公 相接处要延长1mm。
• 13、设计骨位铜公时，为加强铜公的强度，防止加工变 形，骨位可改斜度及做底部加强设计。
• 14、型腔、型芯的胶位面要与枕位面分开拆分铜公，保 证模具型腔的利角。
• 15、拆分设计铜公时，建议不要轻易改变铜公的坐标系， 采用装配拆分铜公，1个铜公1个图档，也可以使用图层 来区分铜公。
六、铜公拆分实例
• 2、分中面：铜公用于电火花加工时要校平，并确定其中 心位置和高度值。对外形不规则的铜公，需在底部外围加 工出用于确定铜公中心位置的垂直基准面，称为分中面。
• 3、校表面：铜公用于电火花加工时校平后，除了要确定 其中心位置，还必须要确定其高度值。在铜公上加工出用 于确定深度的水平基准面，称为校表面（校表基准）。若 铜公的表面有面积较大的平面，也可作为校表面。各名称 的意义图3-17 中所示。
第三节 铜公的拆分
知识要点： 掌握电火花加工原理与相关名词术语 知道拆分铜公的目的 熟悉铜公拆分工艺流程 掌握拆分铜公的原则及拆分注意事项
一、铜公的电火花加工
手机前模
手机后模
• 加工时，铜公和钢料分别连接电源两极，在铜公和钢料之 间充入绝缘液体。通电后，铜公移近，接近钢料，间隙减 少到一定值时，铜公和钢料之间发生放电现象，放电电弧 使放电间隙处产生高温，引起放电部位局部的钢料熔化， 熔化产生的残渣被绝缘液体冲刷并带走。电火花加工结束 时，模坯上的材料即被除去。也称为电腐蚀。电火花加工 过程中，铜公和钢料间没有直接的加工作用力，即使所需 加工的孔或槽的尺寸小、深度大、加工材料硬度高，也可 采用电火花加工。电火花加工提高了模具的加工精度和效 率，也使复杂的型腔结构能够地以实现。
整套模具的生产好、快、省； • 7、要充分平衡各加工工序及总的加工速度。对整套模具而言，要把
定模、动模、滑块、斜推杆、镶件等部位的铜公都考虑进去，进行 全局的平衡进行拆分； • 8、在条件允许的情况下，尽量减少加工过程中的人为误差；
五、铜公拆分注意事项
多道工序加工整体铜公
(a)模具型芯须电火花加工的部位
基准
基准
基座尺寸
出铜公火花图
轴
设
置
整
XY 轴设置整数
数
工件基准角
基准中心与工件中心取数
工件基准角
铜公基准角
铜公方向示意图
铜公火花图
四、拆分铜公的原则
• 拆分铜公是一项相当复杂的工作，大致要遵循；以下8条原则： • 1、要充分考虑产品外观的要求，满足产品的技术要求； • 2、要分出大胶位和小胶位铜公的放电差异； • 3、要充分考虑和评估铜公加工的难易程度，使铜公的加工在本公司
• 如对型腔表面粗糙度要求较高，需经过抛光工序，以去除 型腔表面的火花纹，火花纹也经常用作型腔表面的装饰纹。
• 铜公也称铜电极，大部分都采用紫铜制作。因为紫铜导电 性好，易加工。也经常采用石墨制作。
• 相关名词术语： • 1、电火花加工间隙（火花位）铜公和钢料之间的放电间
隙称之为电火花加工间隙或火花位。火花位大时（一般单 边0.2~0.5mm），加工速度快，表面粗糙度高，称为粗 公。火花位小时（一般单边0.1mm），加工速度慢，表面 粗糙度低，称为精公。精加工铜公时，用负火花位作为加 工余量，粗、精公加工程式相同，只需改变加工余量。
切实高效、可行； • 4、要充分考虑和区分开各铜公、各部位的加工精度要求，避免一味
地追求高标准，做好各种不同类型加工设备的协调使用； • 5、要尽量降低模具的制造成本。成本是模具加工最重要的指标，只
用拆分铜公合理，才能创造最大的经济效益； • 6、要充分考虑加工工序的安排及影响。只有工序安排合理，才能使
塑料盒子3D图
前模型腔图
小盒体整体铜公
大盒体铜公
小凸台铜公
把手3D图
前模型腔图
前模大铜公图 前模小铜公图
肥皂盒3D图
前模3D图
前模铜公A 前模铜公B
后模3D图
后模铜公A
后模裙边B
塑料外壳3D图
后模3D图
A部位铜公
B部位裙边铜公
C部位裙边铜公
D部位裙边铜公
铜公的3D图
拆分铜公的目的
• 塑料模具制造中，电火花加工几乎是必不可少的 加工，它的加工速度会直接影响到模具制造的周 期、质量和成本。所以，必须对铜公（铜电极） 进行细致地分析，拆分合理。分铜公的好坏将直 接决定模具的制造水平、加工速度、制造成本乃 至改变模具的整体结构。分铜公的能力直接反映 了模具设计师的综合水平高低、结构思维的对错 和加工工艺水平的高低。铜公拆分合理可以起到 以下的作用：
(b)散铜公a
(c) 散铜公b
骨位铜公
• 4、拆分铜公前，首先要了解公司材料情况，尽量做到物 尽其用，进口铜四边一般以标准尺寸单边加1～1.5mm材 料已足够，国产锻打铜做得较不标准，建议单边加2mm 材料。
• 5、铜公直身位取2～5mm，方便火花机冲水，XY轴校表 位预设单边3～8mm左右，基准高5mm以上。
• 10、拆好的铜公要套进工件中仔细检查是否干涉，近似 和对称的铜公要检查是否拆分 合理，平移或旋转出来的 铜公要检查平移距离和旋转中心点是否正确。
• 11、常常由产品外观要求决定粗、精铜公。有时为节省 铜料，铜公打完后，将铜公的整体曲面想下降低设计， 精铣削铜公后，再进行电火花精加工。
• 12、模具的狭窄及深腔部位，刀具粗加工不到的地方往 往要局部或整体做粗、精铜公。