机械制造综合项目工程基础教案车辆.doc
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1、第1篇 热加工成型第1章 锻导致形1.授学时数:4学时2.教学内容:本章简介锻导致形工艺基本、基本概念、特点,铸件构造工艺性和锻造工艺设计。3.教学重点与难点:金属液态成形工艺基本,砂型锻造及特种锻造办法,铸件构造设计办法。4.教学办法:多媒体课件课堂教学5.教学目与规定:(1)掌握金属液态成形工艺基本;(2)掌握砂型锻造办法;(3)掌握铸件构造设计办法;(4)学会绘制锻造工艺图。1.1金属液态成形工艺基本 1.教学内容: 本节重要讨论合金流动性和充型能力,铸件凝固与收缩,铸件内应力、变形和裂纹,铸件常用缺陷及分析。2.教学重点和难点: 流动性、充型能力、凝固与收缩、缩孔与缩松、铸件内应力、变
2、形和裂纹等基本概念,以及影响流动性和充型能力因素以及减小内应力,变形和裂纹办法。3.教学规定:理解影响液态成形工艺因素,提高合金流动性及充型能力。对的选取凝固方式,减小应力,变形和防止裂纹,提高铸件质量。4.基本知识点:(1)合金流动性和充型能力流动性和影响流动性因素充型能力及影响充型能力因素a.浇注条件 b.铸型 (2)铸件凝固与收缩铸件凝固方式a.逐级凝固 b.糊状凝固 c.中间凝固 铸件合金收缩a.液态收缩 b.凝固收缩 c.固态收缩缩孔与缩松a.缩孔与缩松形成 b.缩孔与缩松防止 (3) 铸件内应力、变形与裂纹铸件内应力 a.热应力形成 b.机械应力形成 c.减小应力办法 铸件变形铸件
3、裂纹 合金吸气性和氧化性铸件常用缺陷分析a.孔眼 b.表面缺陷 c.形状尺寸不合格 d.裂纹 e.其她 1.2 砂型锻造 1.教学内容:讨论砂型锻造办法和砂型锻造工艺设计办法。2.教学重点和难点: 手工造型办法特点及应用范畴,合理进行锻造工艺设计。3.教学规定: 理解造型与造芯办法,熟悉手工造芯基本办法。4.基本知识点:(1)砂型锻造工艺过程(2)造型与造芯办法惯用手工造型办法特点及应用范畴 (3)锻造工艺设计浇注位置选取; a.铸件重要加工面应朝下或位于侧面 b.铸件大平面应朝下 c.面积较大薄壁某些置于铸型下部或使其处在垂直或倾斜位置 d.对于容易产生缩孔铸件,应将厚大某些放在分型面附近上
4、部或侧面 铸件分型面选取原则:a.应尽量使铸件所有或大某些置于同一砂箱中 b.应使铸件加工面和加工基准面处在同一砂箱中 c.应尽量减少分型面数量,尽量选平直面分型面 d.应尽量减少型芯和活块数量,以简化制模、造型和合型等工序 e.应尽量使型腔及重要型芯位于下型 工艺参数拟定a.机械加工余量 b.收缩余量 c.起模斜度 d.型芯头 e.最小铸出孔和槽 1.3 特种锻造1.教学内容:简介砂型锻造以外其她几种特种锻造办法。2.教学难点与重点:理解惯用特种锻造办法工艺过程、构造工艺性、特点及应用。3.教学规定:简介熔模锻造、金属型锻造、压力锻造和离心锻造等几种锻造办法。4.基本知识点:(1) 熔模锻造
5、 熔模锻造工艺过程;熔模锻造构造工艺性;熔模锻造特点及应用。(2) 金属型锻造金属型锻造构造及其制造工艺;金属型锻造铸件构造工艺性;金属型锻造特点及应用。(3) 压力锻造压铸机和压铸工艺过程;压铸件构造工艺性;压力锻造特点及应用。(4) 离心锻造离心锻造类型及工艺;铸型转速测定;离心锻造特点及应用。(5)低压锻造1.4 铸件构造设计 1.教学内容:本节从便于造型、合箱、清理及减少锻造缺陷和金属或合金锻造性能对铸件内在质量影响出发,讨论铸件构造设计。2.教学重点与难点:依照锻造工艺对锻造构造规定进行构造设计和依照锻造性能对锻造构造设计规定进行构造设计。3.教学规定:依照锻造工艺对铸件规定,合理设
6、计铸件外形、内腔和构造斜度,依照锻造性能规定合理设计铸件壁厚、壁联结方式等。4.基本知识点:(1)铸件工艺对铸件构造规定尽量使分型面为平面应具备至少分型面尽量避免起模方向存在外部侧凹,以便于起模凸台和筋条构造应便于起模垂直分型面上不加工表面最佳有构造斜度尽量少用或不用型芯型芯在铸型中应支撑牢固可增长芯头或工艺孔,用以固定型芯(2)锻造性能对铸件构造设计规定合理设计壁厚铸件壁厚应尽量均匀铸件壁连接a.铸件圆角构造 b.避免锐角连接 c.避免大水平面 第2章 锻压成形1.授学时数:4学时2.教学内容:本章重要讨论金属塑性变形基本、自由锻、模锻工艺办法和冲压办法。3.教学重点与难点: 金属塑性变形后
7、组织与性能变化、纤维组织形成与合理应用。自由锻基本工序与自由锻工艺规程制定,自由锻件构造工艺性。模锻特点,锤上模锻。、4.教学办法: 多媒体课件课堂教学5.教学目与规定: (1)掌握金属塑性变形后组织与性能变化 (2)掌握自由锻基本工序及自由锻工艺规程制定。(3)掌握模锻特点与锻模构造 2.1 金属塑性变形基本1.教学内容: 本节重要讨论金属塑性变形特点,金属冷变形强化与再结晶,金属塑性变形后组织与性能变化。2.教学重点与难点:金属冷变形强化与再结晶,金属塑性变形后组织与性能变化,纤维组织概念、形成因素,合理运用纤维组织。3.教学规定:理解金属塑性变形特点与实质,掌握金属冷变形强化与再结晶,金
8、属塑性变形后组织与性能变化。4.基本知识点(1)金属塑性变形特点可改进金属组织,提高金属力学性能。可提高材料运用率。具备较高生产率。可获得精度较高毛坯或零件。(2)金属塑性变形实质单晶体塑性变形、滑移、孪生多晶体塑性变形晶粒取向对塑性变形影响、晶界对塑性变形影响(3)金属冷变形强化 冷变形强化概念:金属在冷变形后,其强度和硬度提高,塑性减少现象称为冷变形强化。 产生冷变形强化因素:引起产生冷变形强化因素是各滑移方向位错互相干涉,使变形困难。 冷变形强化利弊 利:可运用冷变形强化作为一种强化金属工艺用于生产。 弊:使进一步变形困难,必要增大变形设备功率;必要增长中间退火工序。(4)再结晶再结晶过
9、程可分为回答、再结晶、晶粒长大三个阶段再结晶温度T再经验公式:T再=0.4T熔式中,T再为最低再结晶温度,T熔为金属熔点温度,单位K。 回答:当加热温度低于再结晶温度时,晶格中原子只能作短距离扩散,使空位与间隙原子合并,空位与位错发生交互作用而消失,使晶格畸变减轻,残存应力明显下降。组织、性能无明显变化。 再结晶:当加热温度超过再结晶温度时,形成新晶粒取代已变形晶粒。钢铁最低再结晶温度400450,再结晶退火温度600700 晶粒长大:对冷变形金属进行再结晶退火,普通都得到细小等轴晶粒。如温度继续升高,或延长保温时间,则再结晶后晶粒又会长大而形成粗大晶粒,从而使金属强度、硬度和塑性减少。(5)
10、金属热塑性变形对组织与性能影响 消除铸态某些缺陷,提高材料力学性能通过塑性变形可使铸态中疏松、气孔等压合,消除偏析,将粗大柱状晶和枝晶压碎,再结晶成细小均匀等轴晶粒,改进夹杂物、碳化物形态与分布。成果提高了金属材料致密度和力学性能。 形成纤维组织热加工时因铸态中非金属夹杂物沿金属流动方向被拉长形成纤维组织,这些夹杂物在再结晶时不会变化其纤维状。存在纤维组织会导致金属材料各向异性。沿纤维方向力学性能高,垂于纤维方向力学性能低。(6)锻造比锻造可改进铸态金属组织构造和性能,改进限度取决于塑性变形限度。2.2 自由锻1)教学内容: 本节先对自由锻办法进行必要概述,重要讨论自由锻基本工序内容、自由锻工
11、艺规程制定、自由锻件构造工艺性、高合金钢锻造特点。2)教学重点与难点: 自由锻基本工序内容、自由锻工艺规程制定、自由锻件构造工艺性3)教学规定: 掌握基本工序内容及自由锻工艺规程制定,掌握典型零件自由锻件构造工艺性,理解常用锻造缺陷。4)基本知识点 (1)自由锻概述(2)自由锻工序 自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序。基本工序: 镦粗:使坯料高度减小、横截面积增长工序。它是自由锻中最惯用工序,适合于块状、盘套类锻件生产。 拔长:使坯料横截面积减小、高度增长工序。它合用于轴类、杆类锻件生产。为壹规定锻造比和变化金属内部组织构造,锻造以以钢锭为坯料锻件时,拔长经常与镦粗交替重复使用。 冲
12、孔:在坯料上冲出通孔或盲孔工序。 对圆环类锻件,冲孔后还应进行扩孔。辅助工序:它是指进行基本工序之前预变形工序。如压钳口、倒棱、压肩。精整工序:它是在完毕基本工序之后,用以提高锻件尺寸及位置精度工序。如校正、滚圆、平整等。(3)自由锻工艺规程制定 绘制锻件图锻件图是制定锻造工艺根据,绘制锻件图时重要考虑工艺余块、余量及锻件公差。锻件中零件轮廓线用双点划线表达。(用图片阐明)工艺余块:零件上某些精细构造,如键槽、齿槽、小孔不通孔、小台阶难以用自由锻锻出,必要添加一某些金属以简化锻件形状,这某些添加金属称为工艺余块。锻件余量:锻件上凡需要切削加工表面都应留有加工余量。锻件公差:零件基本尺寸加上加工
13、余量称为锻件基本尺寸,锻造公差是锻件基本尺寸容许变动量。 坯料重量及尺寸计算坯料重量可按下式计算:G料=G锻件+G 烧损+G料头式中G料 坯料重量G锻件锻件重量G烧损烧损重量,第一次加热取被加热金属23%,后来各次加热取1.52%。G料头在锻造过程中冲掉或被切掉那某些金属重量。坯料尺寸拟定:一方面依照锻件图计算出坯料体积,并依照材料密度计算出坯料重量,再依照基本工序类型及锻造比计算坯料横截面积、直径、边长等。(4)自由锻件构造工艺性 尽量避免锥体和斜面构造。 尽量避免圆柱面与圆柱面相交。 避免椭圆形、工字形或其她非规则形状截面及非规则外形。 避免加强筋与凸台等构造。 复杂件应设计成为简朴件组合
14、件。2.3 模锻1)教学内容:本节重要讨论模锻特点、锤上模锻、压力机上模锻特点、胎模锻及模锻件构造工艺性。2)教学重点与难点:模锻模膛类型和作用、掌握模锻件构造工艺性3)教学规定:理解模锻特点,掌握锻模模膛类型和作用、掌握模锻件构造工艺性。理解各种模锻办法特点。4)基本知识点: (1)模锻特点: 生产率高。 模锻件尺寸精准,加工余量小,精密模锻能取代切削加工 可锻出形状复杂零件 节约金属材料,减少切削加工。在批量足够条件下可减少成本。(2)锤上模锻 模锻锤构造蒸气-空气模锻锤重要构造:踏板、机架、砧座、操纵系统。 选取锻锤吨位:锻锤吨位与锻件大小关于,锻件愈大,规定锻锤吨位愈大。 模锻模膛锻模
15、模膛有模锻模膛和制坯模膛两种。模锻模膛由终锻模膛和预锻模膛两某些构成。a.终锻模膛:终锻模膛作用是使坯料最后到锻件所规定形状和尺寸,因而它形状和锻件形状相似。尺寸比锻件实际尺寸大1.5%(锻件收缩率),此外,沿模膛四周有飞边槽,用以增长金属从模膛中流出阻力。促使金属更好地布满模膛,同步容纳多余金属。对于具备通孔锻件,由于不也许靠上、下模突起某些把金属完全挤压到旁边去,故终锻件后在孔内有一薄金属,称为冲孔连皮。b.预锻模膛:预锻模膛作用是使坯料变形到接近于锻件形状和尺寸,这样再进行终锻时,金属容易布满终锻模膛。预锻模膛没有飞边槽。c.制坯模膛:制坯模膛用来进行复杂模锻件预先制坯,制坯模膛有如下几
16、种: 拔长模膛:用来减小坯料某某些横截面积,以增长该某些长度。当模锻件沿轴向横截面积相差较大时,惯用这种模膛进行拔长。拔长模膛分为开式和闭式两种。普通状况下把它设在锻模边沿处。 滚挤模膛:在坯料长度基本不变前提下用它来减小坯料某某些横截面积,以增大另一某些横截面积。滚挤模膛也分为开式和闭式两种。 弯曲模膛:对于弯曲杆类模锻件,需采用弯曲模膛来弯曲坯料。 切断模膛:它是在上模与下模角部构成刃口,用来切断金属。单件锻造时,用它从坯料上切下锻件或从锻件上切下钳口。多件锻造时,用它分离单个锻件和切下钳口。 (4)模锻件构造工艺性设计模锻件时,应依照锻件特点和工艺规定,使其构造与模锻工艺适应,以便于模锻
17、件生产和减少成本。为此,锻件构造应符合下列原则: 锻件必要具备一种合理分模面。以保证模锻件易于从模膛中取出,敷料至少,锻模容易制造。 只在零件上有与其她机件配合表面留加工余量。 设计零件外形要力求简朴。避免薄壁、高筋、凸起构造。 在零件构造充许条件下,应尽量避免深孔和多孔构造。 对于复杂锻件,为减少工艺余块,简化模锻工艺,在也许条件下,应采用锻造焊接或锻造机械联接组合工艺。(5)胎模锻胎模重要有扣模、套筒模及合模等。 2.4冲压1)教学内容: 本节先对冲压办法进行必要概述,重要讨论冲压特点、冲压基本工序、冲压模具。2)教学重点与难点: 冲压基本工序、拉深成形特点及存在问题3)教学规定: 掌握冲
18、压机理、冲压基本工序、冲裁变形过程、拉深存在问题及解决办法。4)基本知识点 (1)冲裁变形过程(2)拉深 第3章 焊接1.授学时数:4学时2.教学内容:本章重要讨论焊接基本原理及焊条电弧焊,并简介埋弧自动焊、气体保护焊、电阻焊、钎焊等其她焊接办法,还将对可焊性进行讨论。3.教学重点与难点:电弧焊、气体保护焊、电阻焊、可焊性、焊件构造工艺性。4.教学办法:多媒体课堂教学5.教学规定:掌握焊接基本原理及焊条电弧焊工艺办法,材料可焊性及焊接构造设计时工艺原则。理解埋弧自动焊、气体保护焊、气焊与气割、钎焊等其她焊接办法。3.1 焊接基本原理1)教学内容:本节重要讨论焊接电弧、电弧焊冶金过程特点、电焊条
19、、焊接接头金属组织与性能变化、焊接应力与变形。2)教学重点与难点:电焊条、焊接接头金属组织与性能变化、焊接应力与变形。3)教学规定:掌握电弧焊冶金过程特点、电焊条选用、焊接接头金属组织与性能变化、焊接应力与变形。4)基本知识点:(1)焊接电弧焊接电弧是电极与工件之间气体介质中长时间而强有力放电现象。在焊接电弧中,阳极区产生热量和温度比阴极区高,阳极区温度约为2600K,阴极区温度约为2400K。(2)焊条电弧焊冶金过程特点 焊接电弧和熔池温度高于普通冶炼温度。导致金属元素蒸发热损。 金属熔池体积小,高温时间短,导致化学成分不均匀,气体和杂质来不及浮出。易产气愤孔和夹渣等缺陷。 空气中氧与金属发
20、生化学反映,使金属元素烧蚀,同步残留在焊缝金属中,导致气孔夹渣。 空气中氢、氮留在金属中,使焊缝处力学性能变差。 (3)保证焊缝质量办法: 导致有效保护,限制空气进入焊接区。 渗入有用合金元素,以保证焊缝化学成分。 进行脱氧、脱硫和脱磷。(4)焊接接头组织与性能变化 焊件温度变化与分布(用温度分布图来阐明) 焊接接头组织区与性能变化可分为焊缝区和焊接热影响区。焊接热影响区按温度高低可分为熔合区、过热区、正火区、某些相变区。其组织性能变化如下: (a)焊缝区铸态组织 (b)焊接热影响区 熔合区铸态组织与过热粗晶组织,性能低。 过热区过热粗晶组织,性能低。 正火区细晶组织,性能高。 某些相变区晶粒
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