工程材料与热加工课程设计.ppt

1、工程材料与热加工基础工程材料与热加工基础课程设计课程设计第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项组织结构组织结构性能性能热加工工艺热加工工艺锻锻造造铸铸造造焊焊接接热热处处理理第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项1.1课程设计的目的课程设计的目的 工程材料与热加工基础工程材料与热加工基础是工程类专业必修是工程类专业必修的一门工艺性、实践性很强的综合性技术基础课，的一门工艺性、实践性很强的综合性技术基础课，其内容包括工程材料学、铸造、锻压、焊接等。为其内容包括工程材料学、铸造、锻压、焊接等。为提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识分析提高学生的工程实践能力和综合运用所学知识

2、分析解决实际问题的能力，在学习该课程后进行为期一解决实际问题的能力，在学习该课程后进行为期一周的课程设计，其目的是：周的课程设计，其目的是：1 1）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解）通过课程设计的实践，使学生进一步加深了解和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运和巩固课程所学的有关知识，提高学生综合运用所学知识分析解决实际问题的能力。用所学知识分析解决实际问题的能力。2 2）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计）通过课程设计使学生初步达到在一般机械设计中的相关能力：中的相关能力：合理选择材料合理选择材料 选择毛坯的生产方法选择毛坯的生产方法 能合理安排典型零件的热处理工艺能合理安排

3、典型零件的热处理工艺 能合理安排零件制造工艺流程及结构工艺性分析能合理安排零件制造工艺流程及结构工艺性分析第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项1.21.2课程设计的选题、内容及步骤课程设计的选题、内容及步骤1 1.课设题目的选定课设题目的选定：指导教师与学生自选相结合指导教师与学生自选相结合 供选零件供选零件设计指导书中提供的典型零件；其他机械中某些零件设计指导书中提供的典型零件；其他机械中某些零件 选题要求选题要求要求有要求有3个零件如：轴、齿轮类；底座、减速箱盖；一个个零件如：轴、齿轮类；底座、减速箱盖；一个容器类零件。容器类零件。第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事

4、项2.2.设计内容及步骤、要求设计内容及步骤、要求1 1)选材选材 学学生生根根据据课课程程设设计计指指导导书书中中规规定定的的零零件件或或由由任任课课教教师师指指定定的的零零件件，任任选选三三个个零零件件（包包括括铸铸件件、锻锻件件和和焊焊接接件件各各一一个个），分分析析各各个个零零件件的的工工作作条条件件、受受力力状状况况、失失效效形形式式等，合理选择各零件所用材料等，合理选择各零件所用材料2 2）选择成形方法）选择成形方法 根据零件的使用条件、制造精度、形状尺寸、材料及生根据零件的使用条件、制造精度、形状尺寸、材料及生产性质，选择材料成形方法（铸、锻、焊），并进行结构产性质，选择材料成形

5、方法（铸、锻、焊），并进行结构工艺性分析。应考虑工艺性分析。应考虑2 23 3个方案进行比较个方案进行比较,充分论证充分论证,选取选取最佳方案最佳方案,并在设计说明书中详细叙述并在设计说明书中详细叙述,不能只给出简单的不能只给出简单的结论。结论。第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项3 3）每个学生完成一份完整的课程设计报告）每个学生完成一份完整的课程设计报告 设设计计说说明明书书是是反反映映设设计计结结果果的的技技术术文文件件，必必须须认认真真写写好好。要要求求论论述述清清楚楚，文文字字简简洁洁，书书写写（或或打打印印）工工整整，论述中应附加必要的插图说明。论述中应附加必要的插图说

6、明。4 4）课程设计报告的格式：）课程设计报告的格式：首首页页为为题题目目，依依次次为为任任务务书书，目目录录（目目录录应应标标明明序序号号、标题和页次），正文、体会和建议、参考资料。标题和页次），正文、体会和建议、参考资料。第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项1.4 1.4 课程设计的时间安排课程设计的时间安排项目项目内容内容时间安排时间安排工程材料实验工程材料实验性能、组织测试；性能、组织测试；热处理；实验报热处理；实验报告告1天课程设计课程设计分组、定题、了分组、定题、了解零件、设计、解零件、设计、编写说明书编写说明书4天第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项 课程

7、设计的指导思想应力求在提高产品质量、降低产品课程设计的指导思想应力求在提高产品质量、降低产品成本、提高生产效率的原则下，使工艺方案尽量简化、操成本、提高生产效率的原则下，使工艺方案尽量简化、操作方便。课程设计的任务及要求如下：作方便。课程设计的任务及要求如下：仔细读题、明确自己的任务仔细读题、明确自己的任务 对零件制造的总体方案进行论证与选定对零件制造的总体方案进行论证与选定 毛坯制造方案的可行性分析与比较。毛坯制造方案的可行性分析与比较。主要表面机械加工方案分析与选择。主要表面机械加工方案分析与选择。毛坯生产工艺方案的分析毛坯生产工艺方案的分析 工艺性综合分析；生产方法的确定；工艺性综合分析

8、；生产方法的确定；工艺参数的确定及其他工艺问题的分析工艺参数的确定及其他工艺问题的分析 工艺图的绘制工艺图的绘制第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项 机械加工工艺方案的分析包括机械加工工艺方案的分析包括 零件机械加工工艺的分析及工艺基准的选定零件机械加工工艺的分析及工艺基准的选定.工艺过程的拟定及工艺文件的编制工艺过程的拟定及工艺文件的编制.各工序机床、加工余量、工、夹、量具的选定各工序机床、加工余量、工、夹、量具的选定 绘制机械加工过程中所需的工艺图。绘制机械加工过程中所需的工艺图。完成全部工艺绘制工作完成全部工艺绘制工作 撰写一份完整的说明书。要求理论鲜明、论证严密、文撰写一份

9、完整的说明书。要求理论鲜明、论证严密、文理通顺、字迹清楚。理通顺、字迹清楚。编写参考文献编写参考文献第一章课程设计的有关事项第一章课程设计的有关事项第二章第二章 课程设计参考资料课程设计参考资料2.12.1机械零件的选材机械零件的选材 选材是机械零件设计中不可缺少的工作，材料选择合理选材是机械零件设计中不可缺少的工作，材料选择合理与否直接影响到产品的质量、寿命和生产成本。机械零件选与否直接影响到产品的质量、寿命和生产成本。机械零件选材的一般原则是：材的一般原则是：使用性能原则：使用性能原则：使用性能原则：使用性能原则：所选材料应具有满意的所选材料应具有满意的使用性能使用性能，除特，除特殊要求某

10、些物理性能、化学性能之外，一般主要要求的是力殊要求某些物理性能、化学性能之外，一般主要要求的是力学性能，即材料抵抗外加载荷而不致失效的抗力学性能，即材料抵抗外加载荷而不致失效的抗力-失效抗失效抗力。力。工艺性能原则：工艺性能原则：工艺性能原则：工艺性能原则：材料应具有良好的或可行的材料应具有良好的或可行的加工性能加工性能。经济性原则：经济性原则：经济性原则：经济性原则：材料的价格或成本应尽可能低廉。材料的价格或成本应尽可能低廉。一、机械零件选材应满足一、机械零件选材应满足使用性能使用性能要求要求 什么是使用性能什么是使用性能指零件在工作时应具备的力学、物理指零件在工作时应具备的力学、物理和化学

11、性能。和化学性能。1.1.机械零件机械零件选材的基本分析方法选材的基本分析方法（1）分析零件的）分析零件的工作条件工作条件，确定使用性能。，确定使用性能。工作条件主要是指：零件的受力情况，包括受力形式，工作条件主要是指：零件的受力情况，包括受力形式，如载荷形式（拉、压、弯曲等），载荷性质（如静载、动载、如载荷形式（拉、压、弯曲等），载荷性质（如静载、动载、交变载荷）及承受摩擦的状况；环境状况，如工作温度、介交变载荷）及承受摩擦的状况；环境状况，如工作温度、介质等；特殊要求如导热性、导磁性等。质等；特殊要求如导热性、导磁性等。第二章第二章 课程设计参考资料课程设计参考资料（2）进行）进行失效分析

12、失效分析，确定使用性能。，确定使用性能。举例：长期以来人们认为，汽车柴油发动机曲轴的主要举例：长期以来人们认为，汽车柴油发动机曲轴的主要使用性能是高的冲击抗力和耐磨性，应选用使用性能是高的冲击抗力和耐磨性，应选用45钢。钢。通过失效分析发现，曲轴的失效形式主要为疲劳断裂，通过失效分析发现，曲轴的失效形式主要为疲劳断裂，其主要使用性能为疲劳抗力。因此，以疲劳强度为主要使其主要使用性能为疲劳抗力。因此，以疲劳强度为主要使用性能指标设计、制造的曲轴，不仅质量和寿命显著提高，用性能指标设计、制造的曲轴，不仅质量和寿命显著提高，而且可以选用价格低的球墨铸铁制造。而且可以选用价格低的球墨铸铁制造。第二章第

13、二章 课程设计参考资料课程设计参考资料（3）从零件）从零件使用性能使用性能要求提出对材料的性能的要求。要求提出对材料的性能的要求。明确了零件的使用性能后，把使用性能的要求，明确了零件的使用性能后，把使用性能的要求，通过分析、计算量化成具体数值，再按这些数值从手通过分析、计算量化成具体数值，再按这些数值从手册的材料性能数据大致应用范围选材。册的材料性能数据大致应用范围选材。常见的力学性能指标有常见的力学性能指标有HRC或或HBS，s ,b；非常规力学性能指标如非常规力学性能指标如KIC及腐蚀介质中的力学性及腐蚀介质中的力学性能；能；对特殊性能要求的零件，如电性能、磁性能、热对特殊性能要求的零件，

14、如电性能、磁性能、热性能等。性能等。第二章第二章 课程设计参考资料课程设计参考资料（1）分析零件的工作条件与环境，确定零件的技术要求。）分析零件的工作条件与环境，确定零件的技术要求。（2）通过分析实验，结合同类零件失效分析结果提出失效抗）通过分析实验，结合同类零件失效分析结果提出失效抗力指标，并以此作为选材的基本依据。力指标，并以此作为选材的基本依据。（3）根据力学计算，确定零件的主要力学指标。）根据力学计算，确定零件的主要力学指标。（4）决定热处理及其他表面强化方法。）决定热处理及其他表面强化方法。（5）试验、投产。对关键零件批量生产前要进行试验、初步）试验、投产。对关键零件批量生产前要进行

15、试验、初步确定材料选择，热处理方法是否合理，热加工性能好坏。满意确定材料选择，热处理方法是否合理，热加工性能好坏。满意后可批量生产。后可批量生产。2.2.机械零件机械零件按使用要求选材的基本步骤按使用要求选材的基本步骤第二章第二章 课程设计参考资料课程设计参考资料3.3.机械零件选材应注意的几个问题机械零件选材应注意的几个问题（1）尺寸效应。尺寸效应。尺寸效应是指钢材截面大小不同，即使热处尺寸效应是指钢材截面大小不同，即使热处理状态相同，其力学性能也有差别效应。随着材料截面尺寸理状态相同，其力学性能也有差别效应。随着材料截面尺寸增大，钢材的力学性能下降。尺寸效应不仅与冶金质量有关，增大，钢材的

16、力学性能下降。尺寸效应不仅与冶金质量有关，而且还与淬透性有关。而且还与淬透性有关。（2）力学性能与）力学性能与加工状态加工状态、处理条件处理条件有关。不同的加工状态有关。不同的加工状态（如铸造、锻造、不同热处理，有否压力加工）其力学性能（如铸造、锻造、不同热处理，有否压力加工）其力学性能差别。差别。（3）材料的力学性能对同一牌号的材料来说，由于其成分是）材料的力学性能对同一牌号的材料来说，由于其成分是在一定范围内变化，因此其力学性能也是有一定的在一定范围内变化，因此其力学性能也是有一定的波动范围波动范围。第二章第二章 课程设计参考资料课程设计参考资料二、机械零件选材应满足二、机械零件选材应满足加工工艺加工工艺性要求性要求 材料的工艺性是指材料适应某种加工工艺的能材料的工艺性是指材料适应某种加工工艺的能力。所选材料一般应先制成与成品形状相近似的各力。所选材料一般应先制成与成品形状相近似的各种毛坯（例如铸件、锻件、焊接件），再经切削加种毛坯（例如铸件、锻件、焊接件），再经切削加工和热处理，最终形成零件，因此，材料应满足这工和热处理，最终形成零件，因此，材料应满足这些不同工艺的要求。材料的工