机械制造工程基础教案车辆1Word格式.docx
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2.教学重点和难点:
流动性、充型能力、凝固与收缩、缩孔与缩松、铸件的内应力、变形和裂纹等基本概念,以及影响流动性和充型能力的因素以及减小内应力,变形和裂纹的措施。
3.教学要求:
了解影响液态成形工艺的因素,提高合金流动性及充型能力。
正确选择凝固方式,减小应力,变形和防止裂纹,提高铸件质量。
4.基本知识点:
(1)合金的流动性和充型能力
①流动性和影响流动性的因素
②充型能力及影响充型能力的因素
a.浇注条件b.铸型
(2)铸件的凝固与收缩
①铸件的凝固方式
a.逐层凝固b.糊状凝固c.中间凝固
②铸件合金的收缩
a.液态收缩b.凝固收缩c.固态收缩
③缩孔与缩松
a.缩孔与缩松的形成
b.缩孔与缩松的防止
(3)铸件内应力、变形与裂纹
①铸件内应力
a.热应力的形成b.机械应力的形成c.减小应力的措施
②铸件的变形
③铸件的裂纹
④合金的吸气性和氧化性
⑤铸件的常见缺陷分析
a.孔眼b.表面缺陷c.形状尺寸不合格d.裂纹e.其他
1.2砂型铸造
讨论砂型铸造方法和砂型铸造工艺设计方法。
手工造型方法的特点及应用范围,合理进行铸造工艺设计。
了解造型与造芯方法,熟悉手工造芯的基本方法。
(1)砂型铸造工艺过程
(2)造型与造芯方法
常用手工造型方法的特点及应用范围
(3)铸造工艺设计
①浇注位置的选择;
a.铸件的重要加工面应朝下或位于侧面
b.铸件的大平面应朝下
c.面积较大的薄壁部分置于铸型下部或使其处于垂直或倾斜位置
d.对于容易产生缩孔的铸件,应将厚大部分放在分型面附近上部或侧面
②铸件分型面的选择原则:
a.应尽可能使铸件的全部或大部分置于同一砂箱中
b.应使铸件的加工面和加工基准面处于同一砂箱中
c.应尽量减少分型面的数量,尽可能选平直面的分型面
d.应尽量减少型芯和活块的数量,以简化制模、造型和合型等工序
e.应尽量使型腔及主要型芯位于下型
③工艺参数的确定
a.机械加工余量b.收缩余量c.起模斜度d.型芯头e.最小铸出孔和槽
1.3特种铸造
介绍砂型铸造以外的其他几种特种铸造方法。
2.教学难点与重点:
了解常用特种铸造方法的工艺过程、结构工艺性、特点及应用。
介绍熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造等几种铸造的方法。
(1)熔模铸造
①熔模铸造的工艺过程;
②熔模铸造的结构工艺性;
③熔模铸造的特点及应用。
(2)金属型铸造
①金属型铸造的结构及其制造工艺;
②金属型铸造铸件的结构工艺性;
③金属型铸造的特点及应用。
(3)压力铸造
①压铸机和压铸工艺过程;
②压铸件的结构工艺性;
③压力铸造的特点及应用。
(4)离心铸造
①离心铸造的类型及工艺;
②铸型转速的测定;
③离心铸造的特点及应用。
(5)低压铸造
1.4铸件结构设计
本节从便于造型、合箱、清理及减少铸造缺陷和金属或合金的铸造性能对铸件的内在质量影响出发,讨论铸件的结构设计。
2.教学重点与难点:
根据铸造工艺对铸造结构的要求进行结构设计和根据铸造性能对铸造结构设计的要求进行结构设计。
根据铸造工艺对铸件的要求,合理设计铸件外形、内腔和结构斜度,根据铸造性能的要求合理设计铸件壁厚、壁的联结方式等。
(1)铸件工艺对铸件结构的要求
①尽量使分型面为平面
②应具有最少的分型面
③尽量避免起模方向存在外部侧凹,以便于起模
④凸台和筋条结构应便于起模
⑤垂直分型面上的不加工表面最好有结构斜度
⑥尽量少用或不用型芯
⑦型芯在铸型中应支撑牢固
⑧可增加芯头或工艺孔,用以固定型芯
(2)铸造性能对铸件结构设计的要求
①合理设计壁厚
②铸件壁厚应尽量均匀
③铸件壁的连接
a.铸件的圆角结构b.避免锐角连接c.避免大的水平面
第2章锻压成形
4学时
本章主要讨论金属塑性变形基础、自由锻、模锻工艺方法和冲压方法。
金属塑性变形后组织与性能的变化、纤维组织的形成与合理应用。
自由锻基本工序与自由锻工艺规程的制订,自由锻件结构工艺性。
模锻的特点,锤上模锻。
、
(1)掌握金属塑性变形后组织与性能的变化
(2)掌握自由锻基本工序及自由锻工艺规程的制订。
(3)掌握模锻的特点与锻模结构
2.1金属塑性变形基础
本节主要讨论金属塑性变形的特点,金属的冷变形强化与再结晶,金属塑性变形后组织与性能的变化。
金属的冷变形强化与再结晶,金属塑性变形后组织与性能的变化,纤维组织的概念、形成原因,合理利用纤维组织。
了解金属塑性变形的特点与实质,掌握金属的冷变形强化与再结晶,金属塑性变形后组织与性能的变化。
4.基本知识点
(1)金属塑性变形的特点
①可改善金属的组织,提高金属的力学性能。
②可提高材料的利用率。
③具有较高的生产率。
④可获得精度较高的毛坯或零件。
(2)金属塑性变形的实质
①单晶体的塑性变形、滑移、孪生
②多晶体的塑性变形晶粒取向对塑性变形的影响、晶界对塑性变形的影响
(3)金属的冷变形强化
①冷变形强化的概念:
金属在冷变形后,其强度和硬度提高,塑性降低的现象称为冷变形强化。
②产生冷变形强化的原因:
引起产生冷变形强化的原因是各滑移方向的位错相互干涉,使变形困难。
③冷变形强化的利弊
利:
可利用冷变形强化作为一种强化金属的工艺用于生产。
弊:
使进一步变形困难,必须增大变形设备功率;
必须增加中间退火工序。
(4)再结晶
再结晶过程可分为回复、再结晶、晶粒长大三个阶段
再结晶温度T再经验公式:
T再=0.4T熔
式中,T再为最低再结晶温度,T熔为金属熔点的温度,单位K。
①回复:
当加热温度低于再结晶温度时,晶格中的原子只能作短距离扩散,使空位与间隙原子合并,空位与位错发生交互作用而消失,使晶格畸变减轻,残余应力显著下降。
组织、性能无明显变化。
②再结晶:
当加热温度超过再结晶温度时,形成新晶粒取代已变形的晶粒。
钢铁的最低再结晶温度400~450℃,再结晶退火温度600~700℃
③晶粒长大:
对冷变形金属进行再结晶退火,一般都得到细小的等轴晶粒。
如温度继续升高,或延长保温时间,则再结晶后的晶粒又会长大而形成粗大晶粒,从而使金属的强度、硬度和塑性降低。
(5)金属热塑性变形对组织与性能的影响
①消除铸态的某些缺陷,提高材料的力学性能通过塑性变形可使铸态中的疏松、气孔等压合,消除偏析,将粗大的柱状晶和枝晶压碎,再结晶成细小均匀的等轴晶粒,改善夹杂物、碳化物的形态与分布。
结果提高了金属材料的致密度和力学性能。
②形成纤维组织
热加工时因铸态中的非金属夹杂物沿金属流动方向被拉长形成纤维组织,这些夹杂物在再结晶时不会改变其纤维状。
存在纤维组织会导致金属材料的各向异性。
沿纤维方向的力学性能高,垂于纤维方向的力学性能低。
(6)锻造比锻造可改善铸态金属组织的结构和性能,改善的程度取决于塑性变形程度。
2.2自由锻
1)教学内容:
本节先对自由锻方法进行必要的概述,主要讨论自由锻基本工序的内容、自由锻工艺规程的制订、自由锻件的结构工艺性、高合金钢的锻造特点。
2)教学重点与难点:
自由锻基本工序的内容、自由锻工艺规程的制订、自由锻件的结构工艺性
3)教学要求:
掌握基本工序的内容及自由锻工艺规程的制订,掌握典型零件的自由锻件的结构工艺性,了解常见的锻造缺陷。
4)基本知识点
(1)自由锻概述
(2)自由锻工序
自由锻工序可分为基本工序、辅助工序和精整工序。
基本工序:
①镦粗:
使坯料高度减小、横截面积增加的工序。
它是自由锻中最常用的工序,适合于块状、盘套类锻件的生产。
②拔长:
使坯料横截面积减小、高度增加的工序。
它适用于轴类、杆类锻件的生产。
为壹规定的锻造比和改变金属内部组织结构,锻造以以钢锭为坯料的锻件时,拔长经常与镦粗交替反复使用。
③冲孔:
在坯料上冲出通孔或盲孔的工序。
对圆环类锻件,冲孔后还应进行扩孔。
辅助工序:
它是指进行基本工序之前的预变形工序。
如压钳口、倒棱、压肩。
精整工序:
它是在完成基本工序之后,用以提高锻件尺寸及位置精度的工序。
如校正、滚圆、平整等。
(3)自由锻工艺规程的制订
①绘制锻件图
锻件图是制定锻造工艺的依据,绘制锻件图时主要考虑工艺余块、余量及锻件公差。
锻件中零件轮廓线用双点划线表示。
(用图片说明)
工艺余块:
零件上的某些精细结构,如键槽、齿槽、小孔不通孔、小台阶难以用自由锻锻出,必须添加一部分金属以简化锻件形状,这部分添加的金属称为工艺余块。
锻件余量:
锻件上凡需要切削加工的表面都应留有加工余量。
锻件公差:
零件的基本尺寸加上加工余量称为锻件基本尺寸,锻造公差是锻件基本尺寸的允许变动量。
②坯料重量及尺寸计算
坯料重量可按下式计算:
G料=G锻件+G烧损+G料头
式中G料——坯料重量
G锻件——锻件重量
G烧损——烧损重量,第一次加热取被加热金属的2~3%,以后各次加热取1.5~2%。
G料头——在锻造过程中冲掉或被切掉的那部分金属的重量。
坯料尺寸的确定:
首先根据锻件图计算出坯料的体积,并根据材料的密度计算出坯料的重量,再根据基本工序的类型及锻造比计算坯料横截面积、直径、边长等。
(4)自由锻件的结构工艺性
①尽量避免锥体和斜面结构。
②尽量避免圆柱面与圆柱面相交。
③避免椭圆形、工字形或其
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