1、绪绪 论论 编写：本书编写组编写：本书编写组 制作：张新建制作：张新建 材料成型工艺是一门有关机械零件制造 方法及其用材的综合性技术基础课。 1 1、内、内 容容 （1）系统介绍机械工程材料的性能、 应用及改进材料性能的工艺方法； （2）各种成形工艺方法及其在机械制 造中的应用和相互联系； （3）机械零件的加工工艺过程。 1 1、内、内 容容 2 2、生产方法、生产方法 热加工热加工-铸造铸造 熔炼金属，制造铸型，并熔炼金属，制造铸型，并 将熔融金属浇入铸型，凝固后将熔融金属浇入铸型，凝固后 获得一定形状和性能铸件的成获得一定形状和性能铸件的成 形方法，称为铸造形方法，称为铸造。 2 2、生产
2、方法、生产方法 热加工热加工-锻压（锻造、冲压）锻压（锻造、冲压） 锻压是对坯料施加外力，使其产锻压是对坯料施加外力，使其产 生塑性变形、改变尺寸、形状及改善生塑性变形、改变尺寸、形状及改善 性能，用以制造机械零件、工件或毛性能，用以制造机械零件、工件或毛 坯的成形加工方法。它是锻造与冲压坯的成形加工方法。它是锻造与冲压 的总称，属于压力加工的范畴。的总称，属于压力加工的范畴。 2 2、生产方法、生产方法 热加工热加工-焊接焊接 通过加热或加压，或两者通过加热或加压，或两者 并用，在用或不用填充材料的并用，在用或不用填充材料的 条件下借助于原子间或分子间条件下借助于原子间或分子间 的联系与质点
3、的扩散作用形成的联系与质点的扩散作用形成 一个整体的过程。一个整体的过程。 汽车一厂车身车间POLO底盘焊接 2 2、生产方法、生产方法 零件的加工方法录像 2 2、生产方法、生产方法 3 3、历史发展、历史发展 材料是现代文明的三大支柱之一，也是发展国民经济和机械工业的重 要物质基础。材料作为生产活动的基本投入之一，对生产力的发展有深远 的影响。历史上曾把当时使用的材料，当作历史发展的里程碑，如“石器 时代”、“青铜器时代”、“铁器时代”等。我国是世界上最早发现和使 用金属的国家之一。周朝是青铜器的极盛时期，到春秋战国时代，已普遍 应用铁器。直到19世纪中叶，大规模炼钢工业兴起，钢铁才成为最
4、主要的 工程材料。 科学技术的进步，推动了材料工业的发展，使新材料不断涌现。石油 化学工业的发展，促进了合成材料的兴起和应用；20世纪80年代特种陶瓷 材料又有很大进展，工程材料随之扩展为包括金属材料、有机高分子材料 （聚合物）和无机非金属材料三大系列的全材料范围。 3.1 3.1 概述概述 3 3、历史发展、历史发展 人类早在6000年以前就发明了金属冶炼，公元前4000年，古埃及人便掌 握了炼铜技术。我国青铜冶炼始于公元前2000年（夏代早期）。古埃及在 5000年以前，就用含镍7.5的陨石铁做成铁球。我国春秋战国时期，已经 大量使用铁器。 铸铁的发展经历了5000年的漫长岁月，只是到了瓦
5、特发明蒸汽机以后， 由于在铁轨、铸铁管制造中的大量应用，才走上工业生产的道路。15世纪 18世纪，从高炉炼钢到电弧炉炼钢，奠定了近代钢铁工业的基础。 19世纪后半叶，欧洲社会生产力和科学技术的进步，推动了钢铁工业的 大步发展，扩大了钢铁生产规模，提高了产品质量。从20世纪50年代到2006 年，全世界的钢产量由2.1亿吨增加到12.39亿吨。而我国2006年钢产量达到 4.19亿吨，超过20世纪50年代全球钢产量一倍，跃居全球钢产量首位。 在黑色金属发展的同时，非铁金属也得到发展。人类自1866年发明电解 铝以来，铝已成为用量仅次于钢铁的金属。1910年纯钛的制取，满足了航空 工业发展的需求。
6、 3.1.1 3.1.1 金属材料的发展金属材料的发展 3 3、历史发展、历史发展 非金属材料如陶瓷非金属材料如陶瓷、橡胶等的发展历史也十分橡胶等的发展历史也十分 悠久悠久。进入到进入到2020世纪后世纪后，更是取得了重大的进展更是取得了重大的进展。 人工合成高分子材料从人工合成高分子材料从2020世纪世纪2020年代至今发展最快年代至今发展最快， 其产量之大其产量之大、应用之广可与钢铁材料相比应用之广可与钢铁材料相比。2020世纪世纪 6060年代到年代到7070年代年代，有机合成材料每年以有机合成材料每年以1414的速度的速度 增长增长，而金属材料年增长率仅为而金属材料年增长率仅为4 4。
7、19701970年世界年世界 高分子材料为高分子材料为40004000万吨万吨，其中其中30003000万吨为塑料；橡万吨为塑料；橡 胶为胶为50005000万吨万吨，这已超过天然橡胶的产量；合成纤这已超过天然橡胶的产量；合成纤 维维400400万吨万吨。 2020世纪世纪9090年代年代，塑料产量已逾亿吨塑料产量已逾亿吨， 按体积计按体积计，已超过钢铁产量已超过钢铁产量。20052005年我国塑料产量年我国塑料产量 达到达到21982198. .5555万吨万吨。 3.1.2 3.1.2 非金属材料及复合材料的发展非金属材料及复合材料的发展 3 3、历史发展、历史发展 陶瓷材料近几十年的发展
8、也十分引人注目陶瓷材料近几十年的发展也十分引人注目。 陶瓷材料在冶金陶瓷材料在冶金、建筑建筑、化工和尖端技术领域化工和尖端技术领域 已成为耐高温已成为耐高温、耐腐蚀和各种功能材料的主要耐腐蚀和各种功能材料的主要 用材用材。 航空航空、航天航天、电子电子、通信通信、机械机械、化工化工、 能源等工业的发展对材料的性能提出了越来越能源等工业的发展对材料的性能提出了越来越 高的要求高的要求。传统的单一材料已不能满足使用要传统的单一材料已不能满足使用要 求求，复合材料的研究和应用引起了人们的重视复合材料的研究和应用引起了人们的重视。 玻璃纤维树脂复合材料玻璃纤维树脂复合材料、碳纤维树脂复合材料碳纤维树脂
9、复合材料 等已在航空航天工业和交通运输等已在航空航天工业和交通运输、石油化工等石油化工等 工业中广泛应用工业中广泛应用。 3 3、历史发展、历史发展 随着社会的发展和科学随着社会的发展和科学 技术的进步技术的进步，新材料的研究新材料的研究、 制备和加工应用层出不穷制备和加工应用层出不穷。 每一种重要的新材料的发现每一种重要的新材料的发现 和应用和应用，都把人类支配自然都把人类支配自然 的能力提高到一个新的水平的能力提高到一个新的水平。 工程材料目前正朝高比强度工程材料目前正朝高比强度 （单位密度的强度单位密度的强度）、高比高比 模量模量（单位密度的模量单位密度的模量）、 耐高温耐高温、耐腐蚀的
10、方向发展耐腐蚀的方向发展。 图图1 1- -1 1为材料比强度随时间的为材料比强度随时间的 进展的示意图进展的示意图，该图表明今该图表明今 日先进材料强度比早期材料日先进材料强度比早期材料 增长增长5050倍倍。 材料比强度随时间的进展 3.1.3 3.1.3 新材料的发展趋势新材料的发展趋势 3 3、历史发展、历史发展 永乐大钟高6.75m、直 径3.3m、重量46.5t的铜钟， 是明朝永乐年间（约1420 年）铸造的，在世界大钟 之林中铸造年代最久远。 钟身内外铸满了佛经，经 文清晰，排列巧妙，总字 数达230184个，是世界上 铸字最多的大钟。撞击一 下，钟声悠扬悦耳，可传 4050km
11、。 3 3、历史发展、历史发展 永乐大钟局部，上面载明大钟铸造的时间。 3 3、历史发展、历史发展 3 3、历史发展、历史发展 1996年我国钢产量超过一亿吨，变成 世界第一产钢大国。这是为纪念钢产量突 破一亿吨而发行的邮票。 3 3、历史发展、历史发展 最大直径18738毫米，高3639毫米，净重达1780吨，是目前世界上 最大水轮发电机转子。（2005.02.04吊装就位） 葛 洲 坝 水 轮 发 电 机 转 子 3 3、历史发展、历史发展 九龙大鼎（广东肇庆市） 高6.68米,宽5.58米,重量16吨，整座由青铜浇铸而成。 3 3、历史发展、历史发展 3 3、历史发展、历史发展 越王勾践
12、剑 越王者旨於赐剑 越王州句复合剑 越王不寿剑 出土于河 南安阳侯家庄 武官村。此鼎 形制雄伟，重 达832.84公斤, 高达133厘米, 是迄今为止出 土的最大最重 的青铜器。 司母戊大方鼎 3 3、历史发展、历史发展 香港天坛大佛 高34米，重250吨，由200块青铜铸件砌成。耗资2000万港元。 3 3、历史发展、历史发展 无锡灵山大佛 1、灵山大佛通高88米，佛体79 米，莲花瓣9米。 2、灵山大佛佛体（不含莲花瓣） 由1560块6-8毫米厚的铜壁板构 成，焊缝长达30余公里。 3、灵山大佛铸铜约700吨，铜 板面积达九千多平方米，约一 个半足球场大小。 4、由于高科技的运用，灵山大
13、佛能抵御14级台风和8级地震的 侵袭。 3 3、历史发展、历史发展 钢铁工业 3 3、历史发展、历史发展 金属工艺学发展录像 3 3、历史发展、历史发展 （1）用机器代替手工，从作坊形成工厂 （2）从单件生产方式发展到大量生产 方式 （3）柔性化、集成化、智能化和网络 化的现代制造技术 4 4、制造技术的发展阶段、制造技术的发展阶段 （1）生产规模：少品种大批量 单件小批量多品种变批量 （2）生产方式：劳动密集型设备 密集型信息密集型知识密集型 （3）制造设备的发展过程：手工 机械化单机自动化刚性自动线 柔性自动线智能自动化 5 5、现代制造技术的形成和发展特点、现代制造技术的形成和发展特点
14、汽 车 一 厂 车 身 车 间 P O L O 底 盘 焊焊 接接 5 5、现代制造技术的形成和发展特点、现代制造技术的形成和发展特点 （1 1）了解工程材料的种类、性能及其改性方法，）了解工程材料的种类、性能及其改性方法， 初步掌握其应用范围和选择原则。初步掌握其应用范围和选择原则。 （2 2）掌握主要毛坯成形方法的基本原理和工艺）掌握主要毛坯成形方法的基本原理和工艺 特点，具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。特点，具有选择毛坯及工艺分析的初步能力。 （3 3）掌握机械制造生产过程、生产类型及其特点；）掌握机械制造生产过程、生产类型及其特点； 掌握各种主要加工方法的实质、工艺特点、基本原理掌握各种主要加工方法的实质、工艺特点、基本原理 和设备；了解零件的加工工艺过程，并具有选择零件和设备；了解零件的加工工艺过程，并具有选择零件 加工方法的能力，能制定简单的制造工艺规程。加工方法的能力，能制定简单的制造工艺规程。 （4 4）了解零件的结构工艺性。）了解零件的结构工艺性。 （5 5）了解有关的新工艺、新技术及其发展趋势）了解有关的新工艺、新技术及其发展趋势。 6 6、基本要求、基本要求
