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《金属加工技术》电子教案
目 录
项目一 金属材料内部结构及性能分析 8
任务一 45钢力学性能的测定 8
一、学习目标 8
二、任务引入 8
三、相关知识 9
四、任务实施 14
五、能力训练 15
任务二 分析纯铁的晶体结构与结晶过程 15
一、学习目标 15
二、任务引入 15
三、相关知识 15
四、任务实施 22
五、能力训练 23
任务三 分析45钢结晶过程及其组织转变 23
一、学习目标 23
二、任务引入 24
三、相关知识 24
四、任务实施 29
五、能力训练 29
六、经验交流 29
问题讨论 30
项目二 钢的热处理技术 32
任务一 45钢热处理前后的性能测试 32
一、学习目标 32
二、任务引入 33
三、相关知识 33
四、任务实施 37
五、经验交流 38
任务二 W18Cr4V钢拉刀的热处理工艺 39
一、学习目标 39
二、任务引入 39
三、相关知识 40
四、任务实施 45
五、能力训练 46
六、经验交流 47
任务三 20CrMnTi汽车变速箱齿轮的热处理工艺 48
一、学习目标 48
二、任务引入 48
三、相关知识 49
四、任务实施 53
五、能力训练 53
六、经验交流 54
热处理新工艺 55
一、真空热处理 55
二、激光热处理 55
三、电子束加热处理 55
四、太阳能热处理 55
五、超塑形变热处理 56
六、流动化热处理 56
七、循环热处理 57
问题讨论 57
项目三 零件材料的选择 59
任务一 C616车床主轴材料的选择 59
一、学习目标 59
二、任务引入 59
三、相关知识 59
四、任务实施 62
五、能力训练 63
六、经验交流 63
任务二 C620-1卧式车床主轴箱中三联滑动齿轮材料的选择 63
一、学习目标 63
二、任务引入 64
三、相关知识 64
四、任务实施 69
五、能力训练 69
六、经验交流 70
任务三 龙门刨床床身材料的选择 71
一、学习目标 71
二、任务引入 71
三、相关知识 71
四、任务实施 74
五、能力训练 74
六、经验交流 75
任务四 汽车内燃机活塞材料的选择 75
一、学习目标 75
二、任务引入 76
三、相关知识 76
四、任务实施 82
五、能力训练 82
任务五 汽车用橡塑部件材料的选用 83
一、学习目标 83
二、任务引入 83
三、相关知识 83
二、陶瓷材料 88
三、复合材料 90
四、任务实施 92
五、能力训练 92
新材料 92
一、超导材料 92
二、形状记忆合金 92
三、金属晶须 93
四、储氢合金 93
五、非晶态合金 94
问题讨论 94
项目四 铸造加工技术 96
任务一 套筒的砂型铸造 96
一、学习目标 96
二、任务引入 96
三、相关知识 97
四、任务实施 108
五、能力训练 108
六、经验交流 109
任务二 选择发动机铸造铝活塞的铸造工艺 112
一、学习目标 112
二、任务引入 112
三、相关知识 113
四、任务实施 115
五、能力训练 116
六、经验交流 116
任务三 确定铸造材料的熔炼方法与浇注工艺 118
一、学习目标 118
二、任务引入 118
三、相关知识 119
四、任务实施 122
五、能力训练 122
六、经验交流 122
铸造生产新工艺 124
一、低压铸造 124
二、实型铸造 125
三、垂直分型无箱射压造型 125
四、多触头高压造型 126
五、真空密封造型 127
问题讨论 127
项目五 锻压加工技术 129
任务一 六角螺栓自由锻工序的选择及工艺过程的制定 129
一、学习目标 129
二、任务引入 129
三、相关知识 130
四、任务实施 136
五、能力训练 137
六、经验交流 137
任务二 车床输出轴模锻工艺过程的制定 139
一、学习目标 139
二、任务引入 139
三、相关知识 140
四、任务实施 144
五、能力训练 144
六、经验交流 145
任务三 选择油封内夹圈和外夹圈的板料冲压工序 146
一、学习目标 146
二、任务引入 146
三、相关知识 146
四、任务实施 151
五、能力训练 152
六、经验交流 152
锻压生产新工艺 153
一、挤压 153
二、拉拔 154
三、轧制成型 154
四、精密模锻 156
问题讨论 157
项目六 焊接加工技术 158
任务一 石油液化气钢瓶焊接加工 158
一、学习目标 158
二、任务引入 158
三、相关知识 159
四、任务实施 169
五、能力训练 169
六、经验交流 169
任务二 ZGMn13高锰钢的焊接工艺 172
一、学习目标 172
二、任务引入 172
三、相关知识 172
四、任务实施 177
五、能力训练 177
六、经验交流 178
焊接新工艺 180
一、等离子弧焊接 180
二、电子束焊接 180
三、激光焊接 181
四、扩散焊接 182
问题讨论 182
项目七 切削加工技术 184
任务一 切削加工技术基础 184
一、学习目标 184
二、任务引入 184
三、相关知识 184
四、能力训练 192
五、经验交流 192
任务二 调整手柄的车削加工 194
一、学习目标 194
二、任务引入 194
三、相关知识 195
四、任务实施 200
五、能力训练 201
六、经验交流 202
任务三 减速箱输出轴的切削加工工艺 203
一、学习目标 203
二、任务引入 204
三、相关知识 204
四、任务实施 214
五、能力训练 215
任务四 典型零件机械加工工艺过程分析 216
一、学习目标 216
二、任务引入 216
三、相关知识 217
四、任务实施 221
五、能力训练 224
精密加工和特种加工 226
一、精密和光整加工 226
二、特种加工 228
问题讨论 230
项目一 金属材料内部结构及性能分析
金属是指具有良好的导电性和导热性、有一定的强度和塑性、并具有光泽的物质，如铁、铝等。金属材料是由金属元素或以金属元素为主要材料组成的、并具有金属特性的工程材料，它包括纯金属和合金。金属材料具有优越的物理性能、化学性能、力学性能和工艺性能，它能够适应生产和科学技术发展的需要，因此在工农业生产和日常生活中的各方面有着广泛用途。
金属（金属材料）通常分为黑色金属和有色金属两大类。钢、铸铁、铬、锰属于黑色金属，除黑色金属以外的其他金属，称为有色金属，如铜、铝、镁、锌、锡、铅等。
任务一 45钢力学性能的测定
一、学习目标
知识目标：
·了解金属材料的使用性能的含义；
·熟悉拉伸试验测定金属的强度、塑性的方法；
·明确硬度、韧性、疲劳强度的试验测定方法；
·了解金属工艺性能的含义。
能力目标：
·能独立完成金属材料力学性能的测定。
二、任务引入
金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。使用性能是指金属材料在使用条件下所表现出来的性能,它包括物理、化学和力学性能等；工艺性能是指金属材料在各种加工过程中所表现出来的性能，包括铸造、锻造、焊接、切削加工性能等。金属材料在加工和使用过程中都要承受不同形式的外力作用，当外力达到或超过某一限度时，材料就会发生变形，甚至断裂。金属材料在外力作用时所表现出的抵抗变形和破坏的能力，称为力学性能，主要包括强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。它不仅是设计零件、选择材料的重要依据，而且也是验收鉴定材料性能的重要依据。
45钢是指含碳量为0.45%的铁碳合金，主要用来制造齿轮、连杆、轴类等零件，其力学性能各评定指标是通过试验方法测定的。
三、相关知识
（一）强度
金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力，称为强度，强度大小通常用应力来表示。根据载荷作用方式不同，强度分为抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度和抗压强度等。通常以抗拉强度作为判别金属强度高低的基本指标。金属材料的抗拉强度通过以标准试样在万能材料试样机上进行拉伸试验测定的。
1.拉伸试验
图1-1（a） 为拉伸标准试样，试样横截面形状有圆形和矩形两种。拉伸试样一般又分为长试样（）和短试样（）两种。
图1-1 圆形拉伸试样
(a) 拉伸前 (b) 拉断后
拉伸试验中得出的拉力与伸长量的关系曲线称为拉伸曲线。图1-2是低碳钢的拉伸曲线图，图中纵坐标表示拉力，单位为N；横坐标表示试样的伸长量，单位是mm，从图中可以明显地看出低碳钢在拉伸过程中出现的几个变形阶段：
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