金属加工及实训教案.docx

1、金属加工及实训教案课题：绪论教学目的和要求：1了解金属加工的作用与地位、现状与开展趋势2熟悉金属加工的平安生产规3了解金属加工的主要工种分类与特点4明确课程任务、性质、根本要求、学习目的、学习方法重点、难点：1金属加工的平安生产规2课程的根本要求和学习方法教学环节与容：导入新课新授容绪 论一、金属加工在国民经济中的作用与地位、现状与开展趋势金属加工是对金属材料进展成形生产的全过程。成形工艺是人们把原材料或半成品加工制造成为所需形状和尺寸产品的过程。金属加工历史悠久、容丰富。简要介绍明朝宋应星所著的?天工开物?现代金属加工技术的开展趋势。主要表现在两个方向上：一是精细工程技术；二是金属加工的高度

2、自动化。制造加工业的开展方向可用“三化来概括，即全球化、虚拟化和绿色化。二、金属加工的主要工种分类与特点根据金属加工工艺流程，可以把金属加工工种分为热加工、冷加工和其他工种三大类。1.热加工1铸造工 2锻压工 3焊工 4热处理工 2.冷加工1钳工 2车工 3铣工 4刨工 5磨工3.其他工种 三、金属加工的平安生产规1.工人平安职责2.车间管理平安规那么3.设备操作平安规那么四、本课程的性质、任务和教学目标1本课程的性质和任务本课程是中等职业学校机械类专业及工程技术类相关专业的一门根底课程。主要任务是：1使学生掌握必备的金属材料、热处理、金属加工工艺知识和技能。2培养学生分析问题和解决问题的能力

3、，具备继续学习专业技术的能力。3培养其在机械类专业领域的根本从业能力。4贯穿职业道德和职业意识的培养，形成严谨、敬业的工作作风。2本课程的教学目标1实践能力目标2学习能力目标3社会能力目标3学习方法1注意各章节的联系、学习、复习、稳固、应用、总结。2要理解、要提问题、不能累计问题。3抓住主要容：金属材料及热处理根本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工根本常识。4为了弥补实践方面的缺乏，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。课堂小结1金属加工与成形工艺2金属加工的主要工种分类与特点3金属加工的平安生产规4本课程的主要任务及学习方法课题：技术测量及常用器具教学目的和要求：

4、1.掌握长度单位的换算关系、角度单位的换算关系2.掌握游标卡尺的读数及使用方法重点、难点：1长度单位、角度单位的换算关系2游标卡尺的读数及使用方法教学环节与容：导入新课新授容第1章 技术测量及常用器具1.1 技术测量的根本知识1.1.1 技术测量的含义测量是以确定被测对象的量值而进展的实验过程。1.1.2 测量四要素测量过程四要素指被测对象、计量单位、测量方法和测量精度。1.1.3计量单位长度的国际单位是米m。机械制造中常采用的长度计量单位为毫米mm，1mm=10-3m。在精细测量中，长度计量单位采用微米m，1m=10-3mm。在超精细测量中，长度计量单位采用纳米nm,1nm=10-3m。英寸

5、in与法定长度单位mm的换算关系是1in=25.4mm。角度单位为弧度rad、微弧度rad和度()、分()、秒()。1 rad =10-6rad， 1 =0.0174533rad。度()、分()、秒()的关系采用60进位制，即1=60，1=60。1.2常用测量器具1.2.1长度量具1.钢直尺钢直尺是一种不可卷的钢质板状量尺，亦可作为划直线的导向工具。使用方法：示讲解2卡钳卡钳根据用途可分为外卡钳和卡钳两种，前者用于测量外尺寸，后者用于测量尺寸。3游标卡尺游标卡尺可以直接测量出工件的径、外径、中心距、宽度、长度和深度等。游标卡尺的测量精度有0.1mm、0.05mm和0.02mm 三种。测量围有0

6、125mm、0200mm、0500mm等。(1)游标卡尺的刻线原理游标卡尺的构造：游标卡尺是由尺身、游标、尺框所组成，如图1-3所示。游标卡尺的刻线原理：以0.02mm游标卡尺为例。游标卡尺的尺身每格刻线宽度1mm，使尺身上49格刻线的宽度与游标上50格刻线的宽度相等，那么游标的每格刻线宽度为49mm50=0.98mm，尺身和游标的刻线间距之差为1.00mm-0.98mm=0.02mm。这个差值就是0.02mm游标卡尺的读数值。0.02mm游标卡尺的刻线原理如图1-4所示。(2)游标卡尺的读数方法 使用游标卡尺测量工件时，读数可分为下面3个步骤(以0.02mm游标卡尺为例)：1)读整数。读出游

7、标零线左边最近的尺身刻度值，该数值就是被测件的整数值。2)读小数。找出游标刻线对准尺身刻线的位置，将其顺序数乘以游标读数值0.02mm所得的积，即为被测件的小数值。3)整个读数。把上面1)和2)两次读数值相加，就是被测工件的整个读数值。读数例如如图1-5所示，读数：23mm+100.02mm=23.20mm。(3)游标卡尺的正确使用示讲解课堂小结1长度单位的换算关系。2角度单位的换算关系。3直尺与卡尺的使用方法。4游标卡尺的刻线原理、读数方法与正确使用。课外作业完成作业1相关练习课时：2 课次编号：3课题：技术测量及常用器具续教学目的和要求：1. 熟悉千分尺、百分表、万能角度尺等常用测量器具的

8、构造及使用场合2掌握千分尺、百分表、万能角度尺等的读数方法及使用方法。重点、难点：1千分尺的读数及使用方法2百分表的读数及使用方法3万能角度尺的读数及使用方法教学环节与容：复习提问1长度单位英寸in与毫米(mm)之间的换算关系？2弧度rad与度 () 的换算关系？3. 说明游标卡尺的读数方法及正解使用方法。导入新课新授容4千分尺1千分尺是用微分筒读数的，读数值为0.01mm的量尺。2千分尺的分类、构造与规格图1-73千分尺的刻线原理 4千分尺的读数方法 用千分尺进展测量时，其读数也可分为以下3个步骤：1)读整数。读出活动套筒锥面的端面左边在固定套筒露出来的刻线数值，即被测件的mm整数或0.5m

9、m数。2)读小数。找出与基准线对准的活动套筒上的刻线数值，如果此时整数局部的读数值为mm整数，那么该刻线数值就是被测件的小数值；如果此时整数局部的读数值为0.5mm数，那么该刻线数值还要加上0.5mm后才是被测件的小数值。3)整个读数。将上面两次读数值相加，就是被测件的整个读数值。千分尺的读数如图1-8所示。(3)千分尺的正确使用示讲解5百分表(l)百分表的构造图1-10(2)百分表的刻线原理图1-10 百分表的构造l-触头；2-测量杆；3-小齿轮；4、7-大齿轮；5-中间小齿轮；6-长指针；8-短指针；9-刻度盘；10-表圈 11-拉簧(3)百分表的读数方法百分表测量时大小指针所示读数之和即

10、为尺寸变化量。也就是说先读小指针转过的刻度值(即mm的整数)，再读大指针转过的刻度数(即小数局部)，并乘以0.01，然后两者相加，即可得到所测量的数值。4百分表的正确使用6刀口形直尺示讲解刀口形直尺是用光隙法检验直线度或平面度的直尺，其形状如图1-12所示。7塞尺示讲解塞尺是用来检查两贴合面之间间隙的薄片量尺，如图1-13所示。图1-12 刀口形直尺及其使用 图1-13 塞尺1.2.2 角度量具1. 90角尺90角尺是检验直角用非刻线量尺，用于检查工件的垂直度。2游标万能角度尺游标万能角度尺是用游标读数，可测任意角度的量尺。一般用来测量零件的外角度。它的构造如图1-15所示。游标万能角度尺的读

11、数机构是根据游标原理制成的。示讲解1.2.3量具的保养1)使用前必须用绒布将其擦拭干净。2)不能用精细量具去测量毛坯或运动着的工件。3)测量时不能用力过猛、过大，也不能测量温度过高的工件。4)不能把量具乱扔、乱放，更不能将其当工具使用。5)不能用污油清洗量具，更不能注入污油。6)量具使用完后，应将其擦洗干净后涂油并放入专用的量具盒课堂小结1千分尺、百分表、游标角度尺的读数方法及使用方法2量具的保养方法课外作业完成作业1相关练习课时：2 课次编号：4课题：金属材料的性能教学目的和要求：1.掌握金属材料的力学性能强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等根本概念。2.理解各力学性能指标的物理意义，了解

12、其测定方法。 3.熟悉金属材料的工艺性能。重点、难点：1金属材料的力学性能2各性能指标的物理意义和测定方法教学环节与容：复习提问1说明千分尺的读数方法及其使用方法。2如何保养好量具？导入新课新授容第2章 金属材料的性能及常用工程材料21金属材料的性能211 金属材料的力学性能1强度指标1强度：材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(ReL)和抗拉强度(Rm)等；低碳钢力-伸长曲线圆形拉伸试样(a)拉断前 (b)拉断后2强度衡量指标：屈服强度ReL、抗拉强度Rm1 屈服点：定义：发生屈服现象时的应力。公式：ReLFeL/So MPaFeL材料发生屈服现

13、象时的力，So材料的原始横截面面积。对于塑性差的材料，无明显屈服点，那么用Rr0.2来代替ReL。2抗拉强度：定义：最大应力值。公式：RmFm/SoFm最大的载荷，So材料的原始截面面积。2塑性指标塑性：材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能。表示材料的塑性指标是：伸长率A和断面收缩率Z。1使材料具有良好的成形性；2受到外力变形时，有强化作用。衡量塑性指标：伸长率、断面收缩率。1伸长率：A定义：公式：ALuL0/L0 100Lu拉断后的长度。 L0原来的试样长度。注意：长、短试样测出的A值不相等比拟大小，要同样的试样。55% 塑性材料，55脆性材料。2断面收缩率：定义：公式：ZS0Su/

14、S0100S0原截面面积。 Su断口处断面面积。Z值越大，塑性越好。总结：A、Z越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。 3硬度指标硬度：材料抵抗更硬的物体压入其的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度HB)和洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用围均不一样； 硬度衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。1布氏硬度：HB1应用围：铸铁、有色金属、非金属材料。2优缺点： 准确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。3标注例如：350HBW5/750 表示用直径5mm的硬质合金球在7.355kN试验力下保持10s-15s 测定的布氏硬度值为350。2洛氏硬度：HR、HRA、HRB、HRC1应用围：钢及

15、合金钢。2优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不准确。3标注例如：45HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为45。注：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比拟，必须查表为同单位才行。 4韧性指标冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力。常用的指标有冲击韧度(Ak)。 5疲劳的概念在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。2.1.2 金属的工艺性能工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力，它包括铸造性能、锻造性能、

16、焊接性能和切削加工性能等。1.铸造性能金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造性能的主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。金属材料中，以灰铸铁和青铜的铸造性能较好。2. 锻造性能用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。例如黄铜和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能；碳钢在加热状态下锻造性能较好；铸铁、铸铝、青铜那么几乎不能锻压。3. 焊接性能焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对碳钢和低合金钢，焊接性主要同金属材料的化学成分有关其中碳的质量分数的影响最大。如

17、低碳钢具有良好的焊接性，高碳钢、不锈钢、铸铁的焊接性较差。4. 切削加工性能金属材料的切削加工性能是指金属材料在切削加工时的难易程度。影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。一般认为金属材料具有适当硬度170230HBW和足够的脆性时较易切削。课堂小结1金属材料的力学性能：强度，塑性，硬度，韧性，疲劳破坏2金属材料的工艺性能课外作业完成作业2课题：常用工程材料简介钢、铸铁教学目的和要求：1. 了解常用工程材料的分类方法2熟悉钢和铸铁的分类、牌号、性能和用途。重点、难点：1钢的分类及牌号2铸铁的分类及牌号教学环节与容：复习提问1金属材料的力学性能指标

18、有哪些？各自的符号和单位是什么？2金属的工艺性能指哪几个方面？导入新课新授容2.2 常用工程材料简介常见工程材料的分类如下： 钢 铸铁 金属材料 铝、镁、铜、铅及合金等 稀有金属及稀土等 粉末冶金材料 塑料 高分子材料 合成橡胶 合成纤维 硅酸盐材料玻璃、水泥、瓷、耐火材料传统瓷 除SiO2之外的其他氧化物、碳化物、氮化物材料新型瓷层叠型复合材料 复合材料 纤维增强复合材料细粒复合材料2.2.1工业用钢1. 钢的分类(GBT13304-2008)钢的分类方法分为“按化学成分分类、“按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类两局部。1按化学成分分类 根据钢的化学成分可分为非合金钢碳素钢、低合金钢、

19、合金钢。2按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类1按主要质量等级分类 分为普通质量、优质和特殊质量2按钢的主要性能或使用特性分类2钢的牌号、性能与用途1非合金钢的牌号、性能与用途表2-1，表2-31 碳素构造钢： Q235AF、b、Z、s235MPa。 通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。 2优质碳素构造钢：普通含锰量钢：0.250.8Mn。较高含锰量钢：0.701.20Mn。举例 45： 0.45C左右、 0.500.80Mn左右。45Mn： 0.45C左右、 0.701.00Mn左右。常用于齿轮、主轴、连杆45。弹簧、板簧、发条65、65Mn。3碳素工具钢： 优质碳素工具钢：

20、T数字。 高级优质碳素工具钢：T数字A。举例 T7、T8、T9、T14。含义：含碳0.7、0.80、0.91.4。T7A、T8A、T9A、T14A。主要用于剪刀、斧头、锯子、锉刀等。4铸造碳素钢： ZG200400、 ZG230450、 ZG270500、ZG310570、ZG3406402合金钢的牌号、性能与用途见表2-2，见表2-41合金构造钢：两位数字、元素符号和数字 如，20CrMnTi、25Cr2Ni4WA等。2合金工具钢：与合金构造钢相似。区别是当钢中Wc1%时，用一位数字表示，如，9Mn2V；当Wc1%时，不用数字，如CrWMn。3高速工具钢：与合金工具钢一样。如，W18Cr4V

21、。4轴承钢：G、合金元素符号Cr和数字，如，GCr15。注：Cr后的数字表示钢中含Cr量为千分之几。5不锈、耐蚀钢与耐热钢。如12Cr13，06Cr18Ni10，022Cr17Ni12。注：Cr前的数字含义见表2-2。2.2.2 工程铸铁铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金总称。铸铁的特点：具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性、吸振性、切削加工性等。按石墨形态不同，铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁等。1灰铸铁牌号：用“HT及数字组成。如HT200表示灰铸铁，最低抗拉强度值为200 MPa。用途：灰铸铁广泛用作承受压力载荷的零件，如机座、床身、轴承座等。2球墨铸铁牌号

22、：用符号“QT及其后面两组数字表示。如QT400-15表示抗拉强度大于400 MPa，断后伸长率大于15%。用途：广泛应用于机械制造业中受磨损和受冲击的零件，如曲轴、齿轮、气缸套、中低压阀门、轴承座等。3可锻铸铁牌号：由三个字母及两组数字组成。如KTH300-06抗拉强度大于400 MPa，断后伸长率大于6%。用途：适于制造形状复杂、工作时承受冲出、振动、扭转等载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥壳，转向器壳和管子接头等。4蠕墨铸铁牌号：用“RuT符号及其后面数字表示。如RuT340表示Rm340MPa，A1.0%的蠕墨铸铁。用途：主要用于制造排气管、变速箱体、活塞环、汽缸套、汽车底盘零件等。5

23、合金铸铁合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或明显具有某种特殊性能的铸铁。如耐磨、耐热、耐蚀铸铁等。局部铸铁的牌号、性能及应用见表2-5。课堂小结1钢的分类方法2常用非合金钢碳素钢种类、牌号及用途3常用合金钢的种类、牌号及用途4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁性能与牌号课外作业完成作业3课时：2 课次编号：6课题：常用工程材料简介非铁金属、非金属及复合材料教学目的和要求：1掌握纯铝和纯铜的性能和特点。2了解常用铝合金和铜合金牌号、性能和用途。3了解硬质合金材料的种类、牌号与性能特点。4了解工程中常见的非金属材料及复合材料的特点、用途及开展趋势。重点、难点：

24、1纯铝和纯铜的性能和特点；2铝合金、铜合金轴承合金的牌号、性能和用途。教学环节与容：复习提问1什么是钢？什么是铸铁？它们的主要区别是什么？2说明材料牌号的含义：Q235-AF、45、T12A、65Mn、GCr15、06Cr18Ni9、HT250、QT400-18导入新课新授容2.2.3 非铁金属1铝及铝合金1纯铝纯铝的性能与用途：密度低2.7g/cm3，塑性好，强度低，耐腐蚀能力强，外表易形成Al2O3，主要用于制造电线、电缆、配制合金。 Rm80MPa、A50、Z80。2铝合金1变形铝合金 变形铝合金的塑性好，常制成板材、管材等型材，用于制造蒙皮、油箱、铆钉和飞机构件等。按主要性能特点和用途

25、，变形铝合金又可分为防锈铝合金如5A02、3A21、硬铝合金如2A12、超硬铝合金如7A03、7A04和锻铝如2A50、2A70。2铸造铝合金 铸造铝合金力学性能虽然不如变形铝合金，但具有良好的铸造性和抗蚀性，如ZL102等，可进展各种铸造成形，生产形状复杂零件毛坯。一般用于制造复杂及有一定力学性能要求的零件，如仪表壳体、燃机汽缸、活塞、泵体等。2铜及铜合金1纯铜纯铜的性能与用途：比重大，塑性好，强度低，Rm200250MPa、A4550，耐蚀性强，有良好的导电性、导热性, 具有抗磁性等特点，主要用于制造电线、电缆、配置铜合金。2铜合金1黄铜 黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。参加适量的锌，能

26、提高铜的强度、塑性和耐蚀性。按其含合金元素种类，又分为普通黄铜、特殊黄铜两种。只加锌的铜合金称为普通黄铜如H62、H70等。普通黄铜的耐蚀性较好，尤其对大气、海水具有一定的抗蚀能力。假设在普通黄铜中参加铅、铝、锰、锡、铁、镍、硅等合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜如HPb59-1 、HMn58-2等，能进一步提高其力学性能、耐蚀性、耐磨性，改善切削加工性等。2青铜 铜和锡往往伴生而成矿，因此铜锡合金是人类历史上最早使用的合金，因其外观成青黑色，所以称之为青铜。根据主加元素如锡、铝、铍、铅、硅等，分别称为锡青铜如QSn4-3、铝青铜(如QAl5)、铍青铜如QBe2及用于铸造的铸造青铜如ZCuS

27、n10Pb1等。青铜的耐磨减摩性好、耐蚀性好，主要用于制造轴瓦、蜗轮及要求减摩、耐蚀的零件等。3硬质合金硬质合金是将一种或多种难熔金属的碳化物和起黏合作用的金属钴粉末，用粉末冶金方法制成的金属材料。1硬质合金的性能特点硬质合金的硬度高，常温下可达8693 HRA6981 HRC；热硬性好，在900 1000 温度下仍然有较高的硬度；抗压强度高。但抗弯强度低，韧性差。2常用的硬质合金1钨钴类硬质合金主要成分为碳化钨WC及钴Co。其牌号用“YG“硬、“钴两字的汉语拼音字母字头加数字表示，数字表示含钴量的百分数。例如：YG8，表示钨估类硬质合金，含估量为8%。常用YG3进展精加工，YG6进展半精加工

28、，YG8进展粗加工。2钨钴钛类硬质合金主要成分为碳化钨WC、碳化钛TiC及钴Co。其牌号用“YT“硬“钛两字的汉语拼音字母字头加数字表示，数字表示碳化钛的质量分数%。例如：YT5，表示钨钴类硬质合金，碳化钛的质量分数为5%。硬质合金中，碳化物质量分数越多，钴的质量分数越少，那么合金的硬度、热硬性及耐磨性越高，合金的强度和韧性越低，反之那么相反。钨钴钛类合金主要用来切削加工韧性材料，如各种钢。常用YT5进展粗加工，YT15进展半精加工，YT30进展精加工。3钨钴钽铌类硬质合金这类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。其牌号用“YW“硬“万两字汉语拼音字母字头加顺序号表示，如YW1，YW2等。

29、通用硬质合金既可切削脆性材料，又可切削韧性材料，特别对于不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的钢材，切削加工效果更好。硬质合金中含钴量越高，其韧性越好，越适合于粗加工；反之，那么适合于精加工。2.2.4 非金属材料1高分子材料1塑料塑料是一种高分子物质合成材料。它以树脂为根底，再参加添加剂(如增塑剂、稳定剂、填充剂、固化剂、染料等) 在一定压力和温度下制成。塑料具有密度低、耐蚀性好、电绝缘性好、减摩耐磨性好、成形方便等优点。塑性的缺点是强度低、耐热性差。常用工程塑料的主要特性和应用见教材表2-6。2橡胶橡胶是在室温下处于高弹态的高分子材料。工业上使用的橡胶是在生胶(天然或合成的)中参加各种配合剂经硫化后制成的。橡胶最大特点是弹性好，具有良好的吸振