第12章材料及成形工艺选用
材料成型工艺教学大纲
材料成型工艺MaterialFormingTechnology课程编号：07310060学分：6学时：90(其中：讲课学时：78实验学时：12上机学时：0)先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础适用专业：材料成型及控制工程教材：《金属材料液态成型工艺》贾志宏编化学工业出版社2008年2月第1版《金属材料焊接工艺》雷玉成主编化学工业出版社，2006年8月第1版《冲压工艺与模具设计》牟林、胡建华主编.北京大学出版社2010年3月第2版开课学院：材料科学与工程学院一、课程的性质与任务：本课程是材料成型与控制工程专业的一门主要专业基础课。
本课程的任务是掌握金属液态成型工艺的方法、金属板料成形技术、焊接电弧及焊接方法等三大部分知识。
通过本课程的学习，了解常见的液态成型、板料成形、焊接工艺方法。
为学习有关专业课程、从事生产技术工作和管理工作打好热加工工艺知识基础；了解热加工的新工艺、新技术、新方法和发展趋势。
二、课程的基本内容及要求第一篇液态成型工艺绪论1基本内容金属液态成型工艺发展历史，液态成型工艺流程。
2教学要求了解铸造产业的发展概况；了解铸造生产的基本流程和工艺种类。
3重难点液态成型工艺的基本类型、流程及发展趋势。
第一章零件结构的铸造工艺性分析1基本内容(1)常用铸造方法的选择；(2)砂型铸造零件结构的工艺性分析；(3)特种铸造零件结构的工艺性分析。
2教学要求(1)了解各种铸造方法的特点；熟悉铸造方法选用的依据(2)掌握砂型铸造零件结构的工艺性分析方法；(3)熟悉特种铸造零件结构的工艺性分析方法。
3重难点铸造工艺性分析的方法和思路。
第二章砂型铸造工艺方案的确定1基本内容(1)工艺设计内容及流程；(2)砂型铸造工艺方案确定的基本原理；2教学要求(1)熟悉铸造工艺设计的依据、内容及流程；(2)掌握砂型铸造工艺方案制定的原理及方法。
3重难点(1)生产纲领、生产条件对工艺方案制定的影响；(2)分型面及浇注位置的确定。
第十二章 压力机模锻工艺及模具设计
（2）锻件图的制订 确定锻件图的原则和内容与锤上模锻相同，不同点如下： 1）热模锻压力机有顶出装置，锻件能方便地从深型腔内取出，分模面可 以灵活地选择。 2）锻件拔模斜度一般比锤上模锻件小一级。外斜度为3°～7°,内斜度 为7°～10°，或视孔的相对深度而定。当h＞0.75d时，采用两级拔模 斜度。
5）飞边槽的型式与锤上模锻相似，不同之处在于 仓部是开通的。如图12－4
图12-4 飞边槽的形式 a） 用于形状较复杂锻件 b）用于形状较简单锻件
（2）预锻工步设计：预锻工步设计原则与锤上模锻相似。设计时应着 重考虑以下几点：
1）预锻工步图的高度尺寸相应要比终锻大2～5mm，宽度尺寸比 终锻要小0.5～1mm，对高筋和凸出部分，取较大差值。
之比大于1.6～2时，应增加压扁工步。 （2）对断面有一定变化的锻件：断面变化不超过10％～15％时，采用压
肩~终锻或压肩~预锻~终锻。 （3）对截面变化大的锻件：采用其它设备制坯（辊锻、平锻、楔横轧、
空气锤等）或采用成型毛坯。 （4）对弯曲类锻件，是否需要采用弯曲工步与锤上模锻相同。 在热模锻压力机上模锻质量和尺寸较小的锻件时，可以采用多件模锻。
图12-18 整体式模锻
组合式锻模或镶块锻模结构，便于实现模具零件的标准化，中小批 量的生产多用此种形式。
图12-19 镶块式锻模
图12-20 用楔紧固模块
摩擦压力机上模锻，上下模的导向方式见图12－21、图12-22。
图12－21用导销导向
图12-22 凸凹模导向的结构型式 ａ） 圆柱面导向 ｂ） 圆锥面导向 ｃ） 喇叭形导向
（1）终锻工步设计：根据热锻件图设计的。与锤 上模锻相似，不同之处有以下几点：
1）上下模充满的难易程度差别不大，应考虑锻件 的定位和取出方便。
工程材料及成型技术
中国海洋大学本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修_、课程介绍1. 课程描述：本课程是机械类专业的技术基础课，为机械设讣、机械制造工艺学等机械类专业课程提供工程材料及其成型技术等方面的基本知识。
本课程的主要内容如下：（1）常用材料的成分、组织性能与成型工艺之间的关系及其用途。
（2）金属材料热处理（如：退火、正火、淬火、回火）和零件表面热处理的工艺特点及应用。
（3）常用工程材料的种类、牌号、性能及用途。
（4）常用工程材料成型工艺的种类、特点及其应用。
（5）典型机械零件材料及成型工艺的选用。
本课程学生应掌握材料与成型技术的基本原理、基本知识和工程应用的能力，了解工业产品的设讣、选材、加工三者之间的关系。
为后续专业课学习和毕业后从事机械设计•和制造方面的工作打下一定的工程材料选择和应用的基础。
2. 设讣思路：本课程以工程材料及其成型工艺为研究对象，用绕机械零部件设计和制造中的选材和成型两个主要环节，讲授工程材料及其成型工艺的基本知识，并将其应用到机械零部件的设讣和加工工艺中。
实践环节以金属材料的硬度实验、铁碳合金平衡组织的金相分析实验、碳钢的热处理实验为主。
通过学习本课程，使机械专业大学生了解工程材料的一般知识，了解常用材料的成分、组织性能与成型工艺之间的关系，培养学生具有使用和选择工程材料及成型工艺的能力，掌握制造金属零件基本成型工艺的基本知识。
开课依据：对毕业要求的能力支撑矩阵。
本课程是培养本科生从事机械设计和机械制造等领域丄作的专业基础课程，为达成机械设计制造及其自动化专业毕业生能力矩阵1.4、1.6、2.1、2.2、2.3、2.5项要求见下课程内容包括五个模块：工程材料的基础知识（工程材料的结构与性能、金属材料的凝固与固态相变）、金属材料热处理、金属材料、丄程材料的成型工艺、典型零件的材料及成型工艺选择。
（1）工程材料的基础知识本模块内容为本课程的理论基础，重点讲授两部分内容：1）工程材料的结构与性能：从丄程材料的微观结构探索其宏观性能，主要讲授原子（或分子）的相互作用、晶体材料和非晶态材料的原子排列等，并介绍工程材料的性能，为在机械设计中选择材料打下基础。
第12章 栓剂
第六页，共74页。
2）新型栓剂：以速释为目的的中空栓和泡腾栓， 以缓释为目的的渗透泵栓剂、微囊栓剂和凝胶 栓剂，既有速释又有缓释的双层栓剂，或加入 渗透促进剂或阻滞剂的栓剂。
第七页，共74页。
二、栓剂的种类
1.按给药途径分类
肛门栓（直肠栓）：圆柱形、圆锥形、鱼雷形 重约2g， 3～ 4cm
导管直接进入大循环
第十四页，共74页。
（1）门肝系统
（2）非门肝系统
药物经直肠上静脉进入门静脉，经
过肝脏代谢后，运行全身；
栓剂塞入距肛门6cm处
药物经下直肠静脉、肛门静脉，绕过肝脏
，从下腔大静脉直接进入大循环，作用全身；
栓剂塞入距肛门2cm处为宜，避免首过效应
（3）淋巴系统
药物经过直肠粘膜进入淋巴系统，作用全 身。
第一节 概述
第二节 栓剂的基质与附加剂 第三节 栓剂的制备 第四节 栓剂的质量检查、包装与贮存
第四页，共74页。
第一节、概述
一、含义
1. 含义：药物 + 适宜基质→固体制剂（专供腔道给药）
“塞药、坐药”
腔道：直肠用、阴道用、尿道用 作用：常温下固体，体温时迅速软化、熔融或溶解
第五页，共74页。
2、发展史：
⑤保留时间：越长吸收越完全
第十六页，共74页。
2 药物理化性质:
①溶解度:
对难溶性药物吸收不利，可制成盐类，水溶性大，吸收 能力高，达峰快。
②粒度
粒子越小，越易溶解，吸收越快。
③脂溶性与解离度：弱电解质的非解离型（分子型）、
油水分配系数大者（脂溶性药物）易吸收。
第十七页，共74页。
3.基质的理化性质:
3．其他控释、缓释栓
复合材料工艺学-精选
美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里
尔芳2100号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结
复 构小巧重量轻而称奇于世。
合
采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机。
材
料
在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承
发 力结构，不仅使飞机结构重量减轻，还提高了飞机的各种
展 飞行性能。
复
化硅纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能
合 材 料 发
增强材料，并使用高性能树脂、金属与陶瓷为基体， 制成先进复合材料(Advanced Composite Materials, 简称ACM)，是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航
展
空航天飞行器的理想材料。
概
况
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第一章 绪论
课件
1.1
塑70(年RR代IM，)树研脂究反成应功注，射热模塑塑按模性(一具R片I将定内M状)树比，模及脂例依塑增、加靠料强玻入高反纤到速应和旋旋注填转转射料的产模
况 80年代，离心浇铸工艺 生的离心力，使物料在模
内挤压密实，固化成型。
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第一章 绪论
课件
1.1
进入20世纪70年代，开发了一批如碳纤维、碳
13 无机非金属基复合材料成型工艺
14 金属基复合材料成型工艺
2020/5/29
2020/5/29
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1.1
第一章 绪论
课件
注意：所研究的CM与化合材料、混合材料的区别
多相体系和复合效果是复合材料区别于传
统“混合材料”和“化合材料”的两大特
复 合
♣ 狭义定义： 征
材 (通常研究的内容) 用纤维增强树脂、金属、无机非金属材
《土木工程材料》课件 第十二章 沥青混合料
七、抗滑性
沥青混合料路面的抗滑性与矿质材料的抗磨光能力、混合料的级配、沥 青的用量及施工工艺等有关。
指标：磨光值、道端磨耗值、冲击值
第五节 沥青混合料的技术要求及选用
热拌沥青混合料适用于各种等级道路的沥青面层。 说明：（1）高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青面层的 上中层、中面层及下面层应采用沥青混凝土混合料铺筑，沥青碎石混合料仅 适用于过渡层及整平层。 （2）其他等级道路的沥青面层上面层宜采用沥青混合料铺筑。 要求：沥青混合料应满足耐久性、抗车辙、抗裂、抗水损害能力、抗滑 性能等多方面的要求，并应根据施工机械、工程造价等实际情况选择沥青混 合料的种类。
1 粗集料应具有足够的强度和耐磨性能
按强度和磨耗率将粗集料（石料）分为四级，参照教材表12-1所示。 根据沥青面层类型及使用条件，选择石料的等级应不低于教材表12-2的 规定。
2 应避免采用酸性石料
配制沥青混凝土应尽量选用与沥青具有良好黏结力的碱性石料，以提高 沥青混凝土的强度和抗水性。
3 粗集料外观质量要求
最大粒径为圆孔筛30 mm或40 mm 最大粒径为圆孔筛20 mm或25 mm 最大粒径为圆孔筛10 mm或15 mm 最大粒径为圆孔筛5 mm
热拌热铺沥青混合料 沥青与矿料在热态下拌和、热态下铺筑的沥青混合料。
按施工温度
常温沥青混合料
采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、常 温状态下铺筑的沥青混合料。
组成部分：碎石骨架、沥青玛碲脂结合料
1 SMA的组成特点
① SMA是一种间断级配的沥青混合料。 ② 增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维，也 可采用矿物纤维。 ③ 沥青结合料用量多，黏结性要求高。最好采用改性沥青。
合肥工业大学 考研 材料成型基本原理课件12
第12章 金属塑性成形的 物理基础
材料成形力学原理研究的对： 金属塑性成形
第一节 绪 论
塑性：
材料在外力的作用下产生一定的永久变形而 不破坏其完整性的能力。
塑性成形：
材料成形的基本方法之一，它是利用材料的 塑性，在外力作用下获得所需尺寸和形状的工 件的一种加工方法，又称为塑性加工。
第二节 金属在冷态下的塑性变形
一、金属的晶体结构和组织
合金：由两种或两种以上的金属构成，按组织特征分为单相 合金（以基体金属为基的单相固溶体组织）和多相合金（ 除基体外，还有第二相）。
多晶体：由许多大小、形状和位向都不同的晶粒组成，晶粒 之间存在晶界 。变形的不均匀性和各晶粒变形的相互协调 性是其变形的主要特点。
• 掌握应力、应变、应力应变关系和屈服准则等 塑性理论基础知识，以便对变形过程进行应力 应变分析，并寻找塑性变形物体的应力应变分 布规律；
• 掌握塑性成形时的金属流动规律和变形特点， 分析影响金属塑性流动的各种因素，以合理地 确定坯料尺寸和成形工序，使工件顺利成形；
• 掌握塑性成形力学问题的各种解法及其在具体 工艺中的应用，以便确定变形体中的应力应变 分布规律和所需的变形力和功，为选择成形设 备和设计模具提供依据。
低温回复（0.1～0.3）Tm时，回复的主要机理是点缺陷运 动和互相结合，使点缺陷的浓度下降。
中温回复（0.3～0.5）Tm时，位错发团内部位错重新组合 和调整、位错运动和异号位错互毁，导致位错发团厚度变薄 ，位错网络清晰，晶界位错密度下降，亚晶缓慢长大。
高温回复发生时（T>0.5Tm），发生位错攀移，亚晶合并和 多边形化现象。
其次，由一个晶粒到另一个晶粒的位向有突变，即晶界 处晶粒的结构是不连续的，因此，晶界处各晶粒相互 制约晶界变形困难。
材料加工和成型工艺
材料加工和成型工艺课程名称：材料加工和成型工艺课程代码：0934第一部分课程性质与目标一、课程性质与特点材料加工和成型工艺是高等教育自学考试工业设计专业所开设的专业基础课程之一，它是一门理论联系实际、理论性较强的课程。
本课程使考生全面了解工业造型材料的种类、性能、质感和工艺对产品造型设计的阻碍，以及常用材料的选用、加工技术和工艺。
应用于产品造型设计中材料和加工工艺的选用，以便实现设计的目的和要求。
二、课程目标与差不多要求设置本课程，为了使考生能够熟悉造型设计与材料的关系，把握各种材料的性能特点及其加工工艺，了解新型材料，从而运用设计手段，充分利用材料的内在功能和表面特点，制造出功能好、技术性能高、款式新颖的工业产品通过本课程的学习，要求考生把握产品开发设计中有关材料和加工工艺的差不多知识、差不多原理和方法，把握产品造型设计材料与工艺的学习方法及理论联系实际方法，提高分析问题和解决问题能力。
三、与本专业其它课程的关系材料加工和成型工艺是工业设计专业大学专科学生必修的专业基础课，它与工业设计专业的许多其它课程有着紧密的关系，是产品改良设计、产品开发设计的先导课程。
第二部分考核内容与考核目标第一章概论一、学习目的与要求通过本章学习，了解造型设计与材料和工艺性的关系，以及造型材料的差不多概念，明白得质感设计的形式、原那么和作用，对造型材料有一个差不多的认识。
二、考核知识点与考核目标〔一〕产品造型设计与材料〔重点〕识记：造型材料的特性、应用与进展明白得：材料与造型造型材料的种类与差不多性能造型材料应具备的特性造型材料的应用与进展〔二〕工业造型材料的美学基础〔重点〕明白得：质感的概念质感设计在造型设计中的作用应用：造型质感设计形式与原那么〔三〕产品造型设计与工艺性〔次重点〕明白得：造型设计与加工工艺造型设计与装配工艺造型设计与装饰工艺第二章金属材料及其加工技术一、学习目的与要求通过本章学习，明白得金属材料是最重要、应用最广泛的工业造型材料，把握常用金属的差不多知识，能够依照设计需要正确选用金属材料。
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第二节 选材的基本过程与失效分析
➢选择材料的基本过程 ➢零件的失效分析
第12章材料及成形工艺选用
•一 . 选 择 材 料 的 基 本 过 程
第12章材料及成形工艺选用
二.零件的失效分析
•1.定义: 零件不能正常和安全的工作,
•
即零件失效。
•结构或形状设计不合理
•2.原因
n 机床主轴 n 汽车半轴 n 机床齿轮 n 汽车齿轮 n 机架、箱体类零件
第12章材料及成形工艺选用
一、轴类零件 1.轴的工作条件--轴主要是起支承传动零件并传递扭矩 ①承受高变扭转载荷、弯曲载荷或拉-压载荷 ；② 局部 （轴颈、花键等处）承受磨擦和磨损； ③ 特殊条件下受 温度或介质作用。 2. 主要失箱体类零件
各种机械的机身、底座、支架、横梁、工作 台以及齿轮箱、轴承座、阀体、内燃机缸体等， 都可视为机架、箱体类零件。
特点：形状不规则，结构比较复杂并带有内腔， 重量从几千克至数十吨，工作条件也相差很大。
一般的基础零件，如机身、底座等，主要起支 承和连接机床各部件的作用，属非运动零件，以 承受压应力和弯曲力为主，为保证工作的稳定性， 应有较好的刚度和减振性。工作台和导轨等零件， 则要求有较好的耐磨性。
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
例1、C616机床齿轮
•一) 工作条件: • 1.工作负荷不太大。 • 2.中速运转(6～10m/s)。
•二) 技术要求: • 1.齿面硬度HRC45～50,金相组织为回 • 火索氏体。 • 2.齿心部硬度HRC22～25,金相组织为 • 回火马氏体。
第12章材料及成形工艺选用
n这类零件一般受力不大，但要求有良好的刚度和密封性，在多 数情况选用灰铸铁进行铸造成形。少数重型机械，如轧钢机、 大型锻压机械的机身，可选用中碳铸钢件或合金铸钢件，个别 特大型的还可采用铸钢—焊接联合结构。 n一些受力较大、要求高强度、高韧性，甚至在高温下工作的零 件，如汽轮机机壳，选用铸钢。 n一些受力不大，且主要是承受静力，不受冲击，这类箱体可选 用灰铸铁，如零件在服役时有摩擦、磨损发生，应选用珠光体 基体的灰铸铁。 n 受力不大，要求自重轻，或要求导热好，可选用铸造铝合金。 n受力很小，要求自重轻等，可选用工程塑料。 n受力较大，但形状简单，可选用型钢焊接而成.
第12章材料及成形工艺选用
•三) 选材: 40、45钢。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 粗加工
调质
• 半精加工 精车加工 高频淬火
•及低温回火 精磨
第12章材料及成形工艺选用
例2、JN – 150型载重汽车变速箱齿轮
•一) 工作条件: • 1.工作负荷大。 • 2.高速运转 ( 10～15m/s以上 )。 • 3.受冲击频繁,磨损较严重。
第12章材料及成形工艺选用
二、齿轮类零件 （一）齿轮的工作条件：
１、传递扭矩，轮齿受弯曲应力； ２、换档、起动时受冲击力； ３、接触压应力，摩擦作用。 （二）失效形式： １、疲劳断； ２、齿面磨损； ３、麻点剥落，实质为接触疲劳破坏； ４、过载断裂，扫齿。 （三）性能要求： １、高的бbb，б-1（主要指标）； ２、高的接触疲劳强度和耐磨性； ３、高的强韧性。
•三) 选材: 45钢。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 粗加工 调质 • 半精加工 钻中心孔 精车加工 • 铣键槽 局部淬火(锥孔及外锥体) •粗磨 滚铣花键 花键淬火 精磨
第12章材料及成形工艺选用
例2、YJ – 130汽车半轴
第12章材料及成形工艺选用
•一) 工作条件: • 1.该轴在上坡或启动时,承受较大扭矩。 • 2.承受一定的冲击力和具有较高的抗弯能力。 • 3.承受反复弯曲疲劳应力。
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
第12章材料及成形工艺选用
•例1、C616 – 416车床主轴
第12章材料及成形工艺选用
•一) 工作条件: • 1.该轴在滚动轴承中运转。 • 2.承受中等负荷,承受一定的冲击力。 • 3.转速中等。
•二) 技术要求: • 1.整体调质后硬度应为HB200～230,金相组 • 织为回火索氏体。 • 2.内锥孔和外圆锥面处硬度为HRC45～50, • 表面3～5mm内金相组织为回火屈氏体和 • 少量回火马氏体。 • 3.花键部分硬度HRC48～50,金相组织同上。
是疲劳断裂和转颈处磨损，有时也发生冲击过载断裂， 个别情况下发生塑性变形或腐蚀失效。 3. 性能要求： ① 高的疲劳强度，防止疲劳断裂； ② 优良的综合机械性能，即较高的屈服强度的抗拉强度， 较高的韧性，防止塑性变形及过载或冲击载荷下的扭转 和折断； ③ 局部承受磨擦的部位具有高硬度和耐磨性，防止磨损; ④ 在特殊条件下工作的转的材料应具有特殊性能，如蠕 变抗力，耐腐蚀性等。
第12章材料及成形工艺 选用
2020/11/25
第12章材料及成形工艺选用
第一节 材料选用的一般原则
•1.材料使用性能足够原则: 根据零件的工 • 作条件、损坏(或失效)形式 , 选择满足 • 力学性能的材料。 •2.材料工艺性能良好原则:对零件加工生 • 产有直接的影响,甚至是决定性的。
•3.材料的经济性合理原则:主要是性价比。 •4. 材料、成形工艺和零件结构相适应原则： •在保证使用性能的前提下，兼顾其它因素。
•材料的选择不合理 •加工工艺不合理
•安装与使用不合理
第12章材料及成形工艺选用
•过量变形失效
•3.形式 •断裂失效
•表面损伤失 效
•过量弹性变形 •过量塑性变形 •韧性断裂 •脆性断裂 •低应力断裂 •疲劳断裂 •蠕变断裂 •应力腐蚀断裂
•磨损 •接触疲劳 •腐蚀
第12章材料及成形工艺选用
第三节 典型零件的选材及工艺分析
•二) 技术要求: • 1.齿面硬度HRC58～62, 金相组织为回 • 火马氏体+合金碳化物+残余奥氏体。 • 2.齿心部硬度HRC35～45, 金相组织为 • 回火马氏体(低碳)+铁素体+细珠光体。
第12章材料及成形工艺选用
•三) 选材: 20 CrMnTi 钢。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 机械加工 •渗碳 淬火 低温回火 喷丸 •磨齿
•二) 技术要求: • 1.杆部硬度HRC37～44;盘部外圆硬度HRC • 24～34 ;金相组织为回火索氏体和回火屈 • 氏体。 • 2.弯曲度:杆中部<1.8mm;盘部跳动<2.0mm。
•三) 选材:40Cr、42CrMo、40CrMnMo。 •四) 加工工艺路线: •下料 锻造 正火 粗加工 调质 • 半精加工 精车加工 盘部钻孔 • 磨花键