機械制造基礎緒論課件

主講：XX機械制造基礎機械設備的制造過程礦石機器原材料冶金工業(yè)鑄造鍛壓焊接熱處理毛坯零件切削加工特種加工零件裝配調(diào)試焊接熱處理熱加工工藝冷加工工藝零件現(xiàn)代制造技術、信息技術緒論1.1機械制造行業(yè)在國民經(jīng)濟當中的地位和作用1.2本課程的主要內(nèi)容1.3學習的目的及要求1機械制造工業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位和作用地位

物質(zhì)生產(chǎn)始終是人類社會生存發(fā)展的基礎，沒有制造業(yè)的發(fā)展就沒有人類現(xiàn)代物質(zhì)文明。 據(jù)統(tǒng)計，美國財富的68%來自于制造業(yè)，2000年中國財政的50%來自于制造業(yè)。 機械制造工業(yè)的任務：為國民經(jīng)濟各部門，科研單位和國防部門以及自身的技術改進提供現(xiàn)代化裝備。我國機械制造技術的現(xiàn)狀

新中國成立之前，我國的機械制造工業(yè)基本處于停滯狀態(tài)，新中國成立50多年來，已經(jīng)建立了一個完整的機械工業(yè)體系，全國電力、鋼鐵、石油、交通、礦山等基礎工業(yè)所擁有的機械產(chǎn)品總量中的80%是我國自己制造的，我國已經(jīng)成為名副其實的機械工業(yè)生產(chǎn)大國。 如果沒有強大而完整的現(xiàn)代化機械制造工業(yè)，就無法成為國富民強的現(xiàn)代化強國，機械制造工業(yè)的規(guī)模和發(fā)展水平是反映國民經(jīng)濟實力和科學技術水平的重要標志。我國與工業(yè)發(fā)達國家的差距首先是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上差距，中國的技術密集型產(chǎn)業(yè)明顯落后于工業(yè)發(fā)達的大國。雖然中國機械產(chǎn)品的出口額已大大超過輕紡產(chǎn)品，但出口的機械電子產(chǎn)品大多是單價低、附加值低的產(chǎn)品，美國出口一架波音民航客機，就相當于中國二十至三十萬臺彩色電視的出口額。

生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模上的差距。中國電子信息產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值已排位世界第五位，移動電話數(shù)量已居世界第一位，但電子信息產(chǎn)業(yè)的關鍵元器件大規(guī)模集成電路每年進口量是內(nèi)地需求的六成以上。

新技術新產(chǎn)品研發(fā)能力上的差距。中國目前只能說在勞動密集型的輕紡產(chǎn)品和加工組裝型的家電及電子通信組裝產(chǎn)品具有比較優(yōu)勢，在技術密集型產(chǎn)業(yè)還不具備成為世界工廠的水平。

總之，我國的機械制造工業(yè)獲得了巨大的發(fā)展，但與世界先進水平相比，還有很大的差距，整個水平與國外先進水平相比，至少落后十五年左右，今后機械制造工業(yè)的主要任務是以新興微電子，光電子技術，重大成套技術裝備和基礎機械的關鍵制造技術為重點，不斷地依靠技術進步，研究開發(fā)優(yōu)質(zhì)高效的工藝與裝備，提高產(chǎn)品的制造質(zhì)量和制造技術水平。二課程內(nèi)容安排第一部分：工程材料及其成型工藝基礎

金屬材料，鑄造、壓力加工、焊接工藝第二部分：切削加工工藝基礎切削過程、常見工藝方法、結(jié)構(gòu)工藝性第三部分：先進制造工藝常識生產(chǎn)自動化、特種工藝和現(xiàn)代制造企業(yè)（1）機械制造的相關概念。（2）成分—組織—性能之間的關系；鋼的熱處理原理和工藝；常用金屬材料、非金屬材料的性質(zhì)、特點、用途和選用原則。（3）掌握多種加工工藝原理及應用（4）了解與本課程有關的新技術、新工藝。三學習目的及要求第一章工程材料哥倫比亞號航天飛機材料是指人類用以制造各種有用器件的物質(zhì)；是現(xiàn)代文明的三大支柱之一；是發(fā)展國民經(jīng)濟和機械工業(yè)的主要物質(zhì)基礎。1.1概述材料是人類生產(chǎn)和生活所必須的物質(zhì)基礎。手錘銼刀“神舟”四號飛船成功返回國產(chǎn)渦噴-7渦輪噴氣發(fā)動機石器鐵器

象形尊(西周)石器時代青銅器時代鐵器時代材料是人類進化的里程碑。由于材料的重要性，歷史學家根據(jù)人類所使用的材料來劃分時代。材料的發(fā)展水平和利用程度已成為人類文明進步的標志。

材料的發(fā)展與人類社會簡圖龍芯聯(lián)想計算機沒有半導體材料的工業(yè)化生產(chǎn)，就不可能有目前的計算機技術。

沒有高溫高強度的結(jié)構(gòu)材料，就不可能有今天的航空工業(yè)和宇航工業(yè)。

飛機發(fā)動機葉片波音客機在航天飛機表面裝陶瓷防護瓦片沒有低消耗的光導纖維，也就沒有現(xiàn)代的光纖通訊。

二十世紀七十年代，人們把材料與能源和信息并列，稱作現(xiàn)代文明的三大支柱之一。

前蘇聯(lián)在1957年把第一顆人造衛(wèi)星送入太空，令美國人震驚不已，認識到在導彈火箭技術上落后了。因此在其后的十年里，在十多所大學中陸續(xù)建立了材料科學研究中心，并把約2/3大學的冶金系或礦冶系改建成了冶金材料科學系或材料科學與工程系。其涉及的材料由金屬擴展到了陶瓷和高分子聚合物材料。可見，高技術需要先進材料的支持。

前蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星及其運載火箭中華民族在人類歷史上為材料的發(fā)展和應用作出過重大貢獻。早在公元前6000~5000年的新石器時代，中華民族的先人就能用黏土燒制成陶器，到東漢時期又出現(xiàn)了瓷器，并流傳海外。4000年前的夏朝我們的祖先已經(jīng)能夠煉銅，到殷、商時期，我國的青銅冶煉和鑄造技術已達到很高水平。

司母戊鼎河南安陽晚商遺址出土青銅鑄造高133厘米重875kg飾紋優(yōu)美黃石銅礦遺址春秋晚期礦井深達50m煉銅爐渣多達40萬噸實屬罕見鞍鋼攀鋼夜景新中國成立后，先后建起了鞍山、攀枝花、寶鋼等大型鋼鐵基地。鋼產(chǎn)量由49年的15.8萬噸上升到現(xiàn)在的6億噸。

中國第一顆人造衛(wèi)星長征火箭大家族中國第一顆原子彈爆炸中國第一顆氫彈爆炸原子彈、氫彈的爆炸，衛(wèi)星、飛船的上天等都說明了我國在材料的開發(fā)、研究及應用等方面有了飛躍的發(fā)展。

中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟二號”飛船運往發(fā)射工位“神舟”一號飛船

“神舟”一號發(fā)射成功“神舟”二號發(fā)射成功中國的航天事業(yè)-“神舟”號飛船“神舟”三號發(fā)射成功“神舟”四號發(fā)射成功“神舟”三號飛船

“神舟”四號飛船

中國的航天事業(yè)-“神舟”五號載人飛船楊利偉升空返回全人類共同的家園飛天返回艙1863年，光學顯微鏡首次應用于金屬研究，誕生了金相學，使人們能夠?qū)⒉牧系暮暧^性能與微觀組織聯(lián)系起來?；诣T鐵的顯微組織光學顯微鏡Pb-Sn共晶組織人類對材料的認識是逐步深入的。1912年發(fā)現(xiàn)了X-射線對晶體的作用并在隨后被用于晶體衍射分析，使人們對固體材料微觀結(jié)構(gòu)的認識從最初的假想到科學的現(xiàn)實。

Si表面的重構(gòu)圖象X-射線衍射儀1932年發(fā)明了電子顯微鏡，把人們帶到了微觀世界的更深層次（10-7m）

透射電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡

光鏡下電鏡下材料發(fā)展的歷程示意圖1.1.2工程材料的分類工程材料是用于制造工程結(jié)構(gòu)和機械零件并主要要求力學性能的結(jié)構(gòu)材料。按組成與結(jié)合鍵分：

1、金屬材料2、高分子材料3、陶瓷材料4、復合材料金屬材料6000年前-金屬冶煉4000年-古埃及-煉銅技術2000年-青銅冶煉15世紀~18世紀-高爐煉鋼到電弧爐煉鋼-奠定了近代鋼鐵工業(yè)的基礎。1866年-電解鋁生產(chǎn)工藝-鋁成為用量僅次于鋼鐵的金屬。1910年-純鈦鋼鐵金屬非鐵金屬—輕金屬,重金屬,貴金屬,稀有金屬鑄鐵—白口鑄鐵、灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、特殊性能鑄鐵。鋼按鋼的碳含量—低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼按鋼的質(zhì)量—普通鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、高級優(yōu)質(zhì)鋼、特級優(yōu)質(zhì)鋼。按鋼的碳含量—結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、特殊性能鋼以金屬鍵結(jié)合為主良好的導電性、導熱性、延展性和金屬光澤用量最大、應用最廣泛黑色金屬有色金屬—鐵、錳、鉻以外所有的金屬。

—鐵、錳、鉻及其合金。金屬材料的性能物理性能：密度、熔點、導電性、導熱性、磁性等化學性能：抵抗各種介質(zhì)的侵蝕能力，如抗腐蝕性能。力學性能：強度、硬度、塑性、彈性模量、沖擊韌度、疲勞強度。工藝性能：包括熱處理工藝性能、鑄造性能、鍛造性能、焊接性能、切削加工性能等。常用的金屬材料碳鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼45碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235-AF碳素工具鋼T8/T8A一般工程鑄造碳鋼ZG200-400合金鋼合金結(jié)構(gòu)鋼45Cr高合金刃具鋼W18Cr4V鑄鐵蠕墨鑄鐵RuT340灰口鑄鐵HT200可鍛鑄鐵KTZ450-06球墨鑄鐵QT450-10特殊性能鑄鐵耐磨鑄鐵耐熱鑄鐵耐蝕鑄鐵鐵及鐵合金稱為黑色金屬，即鋼鐵材料，2011年世界產(chǎn)量已達15億噸，在機械產(chǎn)品中的用量已占整個用材的60%以上。

帶材異形材板材管材金屬材料制品陶瓷材料以共價鍵和離子鍵為主熔點高、硬度高、耐腐蝕、脆性大分為傳統(tǒng)陶瓷、特種陶瓷和金屬陶瓷三類傳統(tǒng)陶瓷又稱普通陶瓷，是以天然材料(如黏土、石英、長石等)為原料的陶瓷，主要用作建筑材料使用。

特種陶瓷又稱精細陶瓷，是以人工合成材料為原料的陶瓷，常用作工程上的耐熱、耐蝕、耐磨零件。

陶瓷制品陶瓷發(fā)動機 先進陶瓷：以精制的高純?nèi)斯ず铣傻臒o機化合物為原料，采用精密控制的制備工藝燒結(jié)而成的陶瓷。特性：絕緣性、半導性、導電性、超導性、壓電性、磁性耐熱性、絕緣、高硬度、耐磨性、抗氧化、高溫強度等優(yōu)異力學性能。生物適應性、催化劑等生物、化學功能。獨特的光學功能及光、電聲、熱、磁、彈性之間的相互轉(zhuǎn)換、耦合的功能。陶瓷材料分類：結(jié)構(gòu)陶瓷：高溫下作為結(jié)構(gòu)材料使用的陶瓷。功能陶瓷：具有機、電、聲、熱、磁、彈性之間的耦合材料。生物陶瓷：具有與生物機體有較好的相容性和生物活性、耐侵蝕性、耐磨損性等獨特性能。高分子材料

以分子鍵和共價鍵為主塑性、耐蝕性、電絕緣性、減振性好，密度小包括塑料、橡膠及合成纖維等

分子鍵共價鍵高分子材料在機械、電氣、紡織、汽車、飛機、輪船等制造工業(yè)和化學、交通運輸、航空航天等工業(yè)中被廣泛應用。

烯丙酰氯-苯乙烯塑料：以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑組成的。塑料按使用性能可分為通用塑料、工程塑料和耐熱塑料。復合材料包括：金屬基復合材料陶瓷基復合材料高分子復合材料是把兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同結(jié)構(gòu)的材料以微觀或宏觀的形式組合在一起而形成的材料。玻璃纖維增強高分子復合材料現(xiàn)代航空發(fā)動機燃燒室溫度最高的材料就是通過粉末冶金法制備的氧化物粒子彌散強化的鎳基合金復合材料。很多高級游艇、賽艇及體育器械等是由碳纖維復合材料制成的，它們具有重量輕，彈性好，強度高等優(yōu)點。航空發(fā)動機工程材料按使用性能劃分：結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料鈦合金鋁合金鎳及鎳合金鎂及鎂合金難熔金屬功能材料電功能材料傳感器用敏感材料磁功能材料新能源材料光學功能材料熱功能材料力學、聲學功能材料1.1.3工程材料的應用和發(fā)展汽車制造國防工業(yè)殲10：我國生產(chǎn)的最先進戰(zhàn)機雙座型標準型傳說的艦載型已經(jīng)裝備空軍隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和科學技術的進步，對材料的要求越來越苛刻，結(jié)構(gòu)材料向高比強、高剛度、高韌性、耐高溫、耐腐蝕、抗輻照和多功能的方向發(fā)展。

國產(chǎn)東風4D-0088內(nèi)燃機車美國F-117隱身飛機新材料在不斷地涌現(xiàn)納米材料的常識碳納米管制作的納米齒輪模型納米材料學1nm=10-9m1nm:1M--相當于乒乓球與地球之比當材料的顆粒縮小到幾到幾十納米時，材料的性質(zhì)將發(fā)生意想不到的變化碳納米管強度比鋼高100倍，重量是鋼的1/6，且導電性怪異化學性質(zhì)穩(wěn)定的材料會發(fā)生爆炸納米陶瓷可彎曲180o在電場作用下發(fā)出各種顏色的光納米材料的研究及應用領域電子信息技術高密度信息儲存CPU：AMD的K8；Inter的P4和PM（90納米制程）航空、航天及機械建筑領域航天器、衛(wèi)星、飛船、汽車、船舶、橋梁等北京大劇院的外墻醫(yī)學領域微細診療器能源高存儲容量的電池納米材料的不安全性對環(huán)境納米材料的回收與處理對環(huán)境的影響存在未知風險對人體與疾病有關的納米顆粒污染早已存在，如矽肺納米技術在醫(yī)學中存在未知風險納米技術在藥物中存在未知風險納米技術在日常生活用品中的潛在風險掃描電子顯微鏡下的纖維表面碳納米管纖維納米機器人在清理血管中的有害堆積物美軍新作戰(zhàn)服系統(tǒng)(納米材料)1.1.4如何認識材料—工藝—組織—性能的關系1、化學成分(成分)：組成材料各元素在材料中的濃度。2、組織：用肉眼或借助于不同放大倍數(shù)的顯微鏡所觀察到的金屬內(nèi)部的情景。習慣上把用肉眼或幾十倍放大鏡觀察到的組織稱低倍組織或宏觀組織。放大100～