1、Introduction 欢迎学习欢迎学习：材料成形技术基础 You Are Welcome!Introduction我们学习我们学习 材料变成产品的方法和技术材料变成产品的方法和技术 （原材料）（原材料） - （零件（零件/产品）产品） 塑料塑料 塑料盆塑料盆 钢铁钢铁 齿轮齿轮 镁合金镁合金 手机外壳手机外壳 粉末粉末 陶瓷轴承陶瓷轴承Introduction材料成形技术基础材料成形技术基础Fundamental of Material Forming Technologyq材料成形材料成形一般指采用适当的方法或手段，将原一般指采用适当的方法或手段，将原材料转变成所需要的具有一定形状、尺寸
2、和使材料转变成所需要的具有一定形状、尺寸和使用功能的毛坯或成品。用功能的毛坯或成品。q产品制造过程的核心就是材料的加工过程，材产品制造过程的核心就是材料的加工过程，材料成形是制造过程的重要部分之一，是现代制料成形是制造过程的重要部分之一，是现代制造业的基础。造业的基础。 Introduction第一章第一章 绪绪 论论1.1 课程介绍课程介绍1.2 材料成形技术概述材料成形技术概述1.3 工程材料的基础知识工程材料的基础知识Introduction1.1 课程介绍课程介绍 1本课程的性质、作用本课程的性质、作用2学习目的学习目的3. 教学内容教学内容4教材教材5、参考书、参考书6教学方式教学方
3、式7. 学时学时8考试方式考试方式Introduction1.1 课程介绍课程介绍 1 1本课程的性质、作用本课程的性质、作用 本课程是研究材料成形方法的技术基础课。本课程是研究材料成形方法的技术基础课。它是机械类及近机类各专业必修的一门课程。它是机械类及近机类各专业必修的一门课程。 Introduction1.1 课程介绍课程介绍 2 2 学习目的学习目的 （1 1）学习常用工程材料的成形原理、方法、特点、）学习常用工程材料的成形原理、方法、特点、工艺及应用，能合理地选择材料成形方法，分析工艺及应用，能合理地选择材料成形方法，分析各类成形件的结构工艺性，制定材料的成形加工各类成形件的结构工艺
4、性，制定材料的成形加工工艺。工艺。 (2) (2)了解与本课程有关的新技术和新工艺，为学习了解与本课程有关的新技术和新工艺，为学习后续课程以及从事机械设计和模具制造方面工作后续课程以及从事机械设计和模具制造方面工作奠定必要基础。奠定必要基础。 Introduction3.3.教学内容教学内容（八种成形技术八种成形技术 ） - - 绪论绪论 - -1)1)金属金属铸造成形铸造成形2)2)金属金属塑性成形塑性成形3)3)金属连接金属连接成形成形4)4)高分子材料成形高分子材料成形5)5)复合材料成形复合材料成形6)6)粉末冶金粉末冶金7)7)陶瓷成形陶瓷成形8)8)表面成形技术表面成形技术1.1
5、课程介绍课程介绍 不仅仅是知识的灌输！Introduction1.1 课程介绍课程介绍 4 4 教材教材材料成形技术基础材料成形技术基础 于爱兵于爱兵 主编，清华大学出版社，主编，清华大学出版社，201020105 5、参考书、参考书q孙康宁孙康宁. 现代工程材料成形与机械制造基础现代工程材料成形与机械制造基础（上册）（上册）. 高等教育出版社，高等教育出版社，2005q柳秉毅柳秉毅. 材料成形工艺基础材料成形工艺基础. 高等教育出版社，高等教育出版社，2005q邢建东，陈金德邢建东，陈金德. 材料成形技术基础（第材料成形技术基础（第2版）版）. 机械机械工业出版社，工业出版社，2007 q陶
6、治陶治. 材料成形技术基础材料成形技术基础. 北京：机械工业出版社，北京：机械工业出版社，2002 Introduction1.1 课程介绍课程介绍 6 6教学方式教学方式 课堂讲授课堂讲授 + + 实验实验 + + 自主学习自主学习7.7.学时学时 32 32 学时学时, 2, 2学分，学分，1616周周8 8考试方式考试方式缺课时数缺课时数/作业超过作业超过1/3，取消考试资格。，取消考试资格。 项目项目期末期末考试考试平时平时成绩成绩期中期中测验测验课堂课堂讨论讨论实验实验合计合计 5010151510Introduction1.2 材料成形技术概述材料成形技术概述1. 1. 制造与材料
7、成形制造与材料成形2. 2. 材料成形方法的分类材料成形方法的分类3. 3. 材料成形加工的特点材料成形加工的特点4. 4. 材料成形技术的作用材料成形技术的作用5. 5. 材料成形技术的发展趋势材料成形技术的发展趋势Introduction1. 制造与材料成形制造与材料成形1.1.制造制造2.2.材料加工与材料成形材料加工与材料成形 Introduction制造制造制造（制造（manufacturemanufacture） ：一般指通过人工或机器一般指通过人工或机器使原材料或半成品成为可供使用的物品。使原材料或半成品成为可供使用的物品。q“狭义制造狭义制造” ” 和和 “ “广义制造广义制造
8、” ” Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 图图1-2中的制造过程中的制造过程主要涉及：主要涉及：产品的设计、生产、产品的设计、生产、销售等方面的相销售等方面的相关工作和任务，关工作和任务，是制造系统的核是制造系统的核心内容，主要包心内容，主要包括产品设计、生括产品设计、生产规划、材料加产规划、材料加工、市场销售等。工、市场销售等。Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 材料加工材料加工（materials processingmaterials processing）是产品制是产品制造过程的最基本内容，也是狭义制造的主要内造过程的最基本内容，也
9、是狭义制造的主要内容。容。材料加工一般指人类将材料采用适当的方式，加材料加工一般指人类将材料采用适当的方式，加工成所需要的具有一定形状、尺寸和使用性能工成所需要的具有一定形状、尺寸和使用性能的零件或产品。的零件或产品。Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 q 材料加工的分类：材料加工的分类：1. 1. 材料变形材料变形/成形加工成形加工(material forming and shaping processes)、2. 2. 材料分离加工材料分离加工(material separating processes)3. 3. 材料的连接加工材料的连接加工(material
10、 joining processes)Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 q 冷加工和热加工冷加工和热加工金属再结晶温度以下的材料加工称为金属再结晶温度以下的材料加工称为冷加工冷加工高于金属再结晶温度以上的材料加工称为高于金属再结晶温度以上的材料加工称为热加工热加工 例如，铸造为热加工，切削为冷加工。例如，铸造为热加工，切削为冷加工。u成形加工与机械加工成形加工与机械加工铸造、锻造和焊接是将金属原材料加工成毛坯或成品铸造、锻造和焊接是将金属原材料加工成毛坯或成品的主要方法，人们习惯称之为的主要方法，人们习惯
11、称之为成形加工成形加工( (forming)forming)。车削、铣削、磨削以及特种加工等是金属材料的常见车削、铣削、磨削以及特种加工等是金属材料的常见冷 加 工 方 法 ， 人 们 习 惯 称 之 为冷 加 工 方 法 ， 人 们 习 惯 称 之 为 机 械 加 工机 械 加 工（machiningmachining）。 Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 零件的制造过程主要由成形加工和机械加工两部分组零件的制造过程主要由成形加工和机械加工两部分组成的。成的。从这个意义上看，制造技术可分为从这个意义上看，制造技术可分为机械加工机械加工制造和制造和成成形形制造技术两
12、大类。制造技术两大类。Introduction材料加工与材料成形材料加工与材料成形 图图1-51-5示出汽车、拖拉机齿轮的制造工艺路线。示出汽车、拖拉机齿轮的制造工艺路线。2020CrMnTiCrMnTi合金钢，适于承受中等载荷以及冲击、摩擦的重要零件，合金钢，适于承受中等载荷以及冲击、摩擦的重要零件，汽车、拖拉机齿轮选用汽车、拖拉机齿轮选用2020CrMnTiCrMnTi。 Introduction2. 2. 材料成形方法的分类材料成形方法的分类q按照材料形态的改变方式分类：按照材料形态的改变方式分类：q按照材料的种类分类按照材料的种类分类1.1.金属材料成形、金属材料成形、2.2.高分子材
13、料成形、高分子材料成形、3.3.无机非金属材料成形无机非金属材料成形4.4.复合材料成形复合材料成形 Introduction2. 2. 材料成形方法的分类材料成形方法的分类Introduction3. 3. 材料成形加工的特点材料成形加工的特点1. 1. 生产效率高生产效率高2. 2. 材料利用率高材料利用率高3. 3. 材料一般在热态成形材料一般在热态成形4. 4. 应用范围广应用范围广Introduction3. 3. 材料成形加工的特点材料成形加工的特点Introduction3. 3. 材料成形加工的特点材料成形加工的特点Introduction4. 4. 材料成形技术的作用材料成形
14、技术的作用材料成形加工行业是制造业的重要组成部分。材料成形工艺在材料成形加工行业是制造业的重要组成部分。材料成形工艺在汽车、拖拉机与农用机械、工程机械、动力机械、起重机械、汽车、拖拉机与农用机械、工程机械、动力机械、起重机械、石油化工机械、桥梁、冶金、机床、航空航天、兵器、仪器石油化工机械、桥梁、冶金、机床、航空航天、兵器、仪器仪表、轻工和家用电器等制造业中，起着极为重要的作用。仪表、轻工和家用电器等制造业中，起着极为重要的作用。它是实现这些行业中铸件、锻件、钣金件、焊接件、塑料件它是实现这些行业中铸件、锻件、钣金件、焊接件、塑料件和橡胶件等生产的主要方式和方法。和橡胶件等生产的主要方式和方法
15、。Introduction5. 5. 材料成形技术的发展趋势材料成形技术的发展趋势1. 1. 精密成形技术精密成形技术u近形（近形（near net shape formingnear net shape forming）u净形（净形（net shape formingnet shape forming）2. 2. 复合成形技术复合成形技术铸锻复合、锻焊复合、铸焊复合和不同塑性成形方法的复合。铸锻复合、锻焊复合、铸焊复合和不同塑性成形方法的复合。材料设计、制备与成形加工的一体化，可以实现先进材料与零部件的材料设计、制备与成形加工的一体化，可以实现先进材料与零部件的高效、近形、短流程成形。例如，
16、快速成形技术高效、近形、短流程成形。例如，快速成形技术 3. 3. 材料成形过程的计算机数值模拟材料成形过程的计算机数值模拟u数字化制造技术数字化制造技术Introduction1.3 工程材料的基础知识工程材料的基础知识1. 1. 材料的分类与应用材料的分类与应用2. 2. 材料的性能与材料加工材料的性能与材料加工Introduction1. 1. 材料的分类与应用材料的分类与应用1. 材料的分类材料的分类材料的分类方法很多，按材料的结合键划分，是材料的分类方法很多，按材料的结合键划分，是目前比较常用的分类方法目前比较常用的分类方法IntroductionIntroduction2. 材料的
17、应用1985年福特汽车材料比例年福特汽车材料比例Introduction美国新一代汽车研究计美国新一代汽车研究计划（划（PNGV-2003）：）：每百公里油耗减少每百公里油耗减少3L，整车重量减轻整车重量减轻4050Introduction2. 材料的应用（a）ZrO2陶瓷轴承陶瓷轴承 （b）SiC密封环密封环 图图1-7 陶瓷零件陶瓷零件 无机非金属材料无机非金属材料主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四类主要包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四类，它们的主要原料是天然的硅酸盐矿物和人工合成的氧化物，它们的主要原料是天然的硅酸盐矿物和人工合成的氧化物及其他化合物。及其他化合物。陶瓷是最早使用的无机
18、材料，在国外习惯上将无机非金属材陶瓷是最早使用的无机材料，在国外习惯上将无机非金属材料统称为料统称为“Ceramics”。Introduction2. 材料的应用 把两种材料结合在一起，发挥各自的长处，又可在一定程度上克把两种材料结合在一起，发挥各自的长处，又可在一定程度上克服了它们固有的弱点，就产生了服了它们固有的弱点，就产生了复合材料复合材料（composite materials）Introduction2. 2. 材料的性能与材料加工材料的性能与材料加工材料的性能材料的性能 (behaviours) 是一种参量，用于表是一种参量，用于表征参量在给定外界条件下的行为。征参量在给定外界条件下的行为。材料的基本性能可以分为使用性能和工艺性能材料的基本性能可以分为使用性能和工艺性能两类。两类。 Introduction2. 2. 材料的性能与材料加工材料的性能与材料加工材料的性能取决于材料的成分和组织结构。材料的性能取决于材料的成分和组织结构。对于给定成分的材料，只有改变材料的组织结构才能控对于给定成分的材料，只有改变材料的组织结构才能控制和改变材料的性能，而材料的加工过程通常显著影制和改变材料的性能，而材料的加工过程通常显著影响材料的内部组织结构，从而对材料的性能起决定性响材料的内部组织结构，从而对材料的性能起决定性作用。作用。
