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金属工艺学(学科)

金属工艺学是一门研究有关制造金属机件的工艺方法的综合性技术学科。它主要研究:各种工艺方法本身的规律性及其在机械制造中的应用和相互联系;金属机件的加工工艺过程和结构工艺性;常用金属材料性能对加工工艺的影响;工艺方法的综合比较等。研究在机械制造中金属材料(或坯料、半成品等)的冶炼、铸造、锻压、焊接、金属热处理、切削加工、机械装配等的工艺过程和方法的一门学科。另有相关书籍。

热加工

(一)金属材料的基本知识

1.金属材料的力学性能

力学性能的概念。力学性能主要指标(强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度)的符号、单位、物理意义与试验方法。

2.金属的晶体结构与结晶,纯金属的晶体结构,纯金属的结晶过程。冷却曲线和过冷度。晶粒、晶界、晶格、晶胞、晶面的概念。晶粒大小对金属力学性能的影响。金属的同素异构转变。

3.合金的相结构与相图

合金的相结构。二元合金相图的概念。

4.铁碳合金

铁碳合金相图中的相、特性点和特性线。典型铁碳合金的组织转变。铁碳合金相图的应用。

5.钢的热处理

热处理的基本概念。钢在加热和冷却时的组织转变。钢的退火、正火、淬火、回火的目的、工艺特点及应用。钢的表面淬火和化学热处理。

6.常用钢材

含碳量和常存元素对碳钢力学性能的影响。钢的分类、牌号和用途。

(二)铸 造

1.铸造的实质、特点及应用范围。铸造方法分类。

2.合金铸造性能

充型能力和流动性的概念。充型能力和流动性对铸件质量的影响。影响充型能力和流动性的主要因素,提高充型能力和流动性的主要措施。

收缩的概念。铸造应力、收缩对铸件质量的影响。缩孔、缩松、变形、裂纹等铸造缺陷的形成机理和防止措施。

3.常用合金铸件及其生产

灰铸铁件:灰铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。铸铁的石墨化。孕育处理。灰铸铁件的生产特点。

球墨铸铁件:球墨铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。球墨铸铁件的生产工艺和铸造工艺特点。

可锻铸铁件:可锻铸铁的分类、牌号、组织和性能特点及应用。可锻铸铁件的制造过程和铸造工艺特点。

蠕墨铸铁件和合金铸铁件。

铸铁的熔炼:冲天炉的工作原理。铁水温度和化学成分的控制。

铸钢件、铜合金铸件和铝合金铸件生产。

4.砂型铸造及铸造工艺规程设计

铸造工艺规程设计的意义、内容及步骤。

常见手工造型方法的选择。机器造型和造型生产线。铸件结构的铸造工艺性分析。

铸造工艺图的制定:浇注位置和分型面的选择;铸造工艺参数(加工余量、起模斜度、铸造收缩率、铸造圆角等)的确定;型芯设计。铸造工艺图实例。

5.特种铸造

熔模铸造、金属型铸造、低压铸造、压力铸造和离心铸造等特种铸造方法的工艺过程、特点及应用。

(三)锻 压

1.锻压的实质、特点和应用。锻压方法分类。

2金属的塑性变形

金属塑性变形的实质。单晶体与多晶体的塑性变形。塑性变形对金属组织和力学性能的 影响。冷变形与热变形的概念。锻造比与锻造流线。金属锻造性能的概念。

3.自由锻

自由锻的特点和应用。

坯料的加热和锻造温度范围。

自由锻工艺规程的制定:绘制锻件图;确定变形工序;计算坯料的质量和尺寸;选定锻造设备等。

典型锻件自由锻工艺过程实例。

自由锻件的结构工艺性。

高合金钢的锻造特点。

4.模 锻

模锻的特点和应用。

模锻的变形工艺和模锻模膛。模锻件图的制定。

锤上、曲柄压力机上、平锻机上、摩擦压力机上模锻的特点和应用。

模锻件的结构工艺性。

5.板料冲压

板料冲压的特点和应用。

板料冲压的基本工序。典型冲压件工艺过程实例。

冲压件的结构工艺性。

6.其他压力加工方法及新技术新工艺

精密模锻、挤压成形、辊轧成形、液态模锻、超塑成形、精密冲压的特点和应用。

(四) 焊接和粘接

1.焊接的实质。焊接方法分类。焊接在工业生产中的应用。

2.电弧焊质量分析

电弧焊冶金过程。焊接接头的组织和性能。焊接应力和变形。焊接裂纹的产生原因及防止措施。

3.电弧焊常用方法

手弧焊的特点和应用。焊条的组成、作用、种类、型号、牌号、特性和选用。

埋弧焊、氩弧焊、CO2气体保护焊、等离子弧焊的焊接过程、设备组成、特点和应用。等离子弧切割。

4.其他常用焊接方法及焊接新工艺

电阻焊的实质、基本形式、焊接过程、特点和应用。

钎焊的实质。软钎焊和硬钎焊。钎焊特点和应用。

电渣焊的焊接过程、特点和应用。

电子束焊、激光焊、摩擦焊、扩散焊的原理、特点和应用。

5.常用金属材料的焊接

金属焊接性的概念。钢材焊接性的评估。

碳钢和低合金结构钢的焊接。不锈钢的焊接。铸铁件焊补。铝、铜及其合金的焊接。

6.焊接结构工艺设计

焊接方法的选择。焊缝布置。焊接接头设计。

7.粘接

粘接的原理与特点。胶粘剂和粘接工艺。

(五) 毛坯选择

1.选择毛坯类型及具加工方法的原则

2.铸造、锻压、焊接等毛坯加工方法及其制品的综合比较

3.常用机器零件和结构件的毛坯类别

切削加工

(一)金属切削加工的基础知识

l.切削加工概述

切削加工的分类、任务及其在机械制造过程中的地位和作用。

零件的种类及组成零件的表面。

零件技术要求(尺寸精度、形位精度、表面粗糙度)简介。

切削加工阶段的划分及各阶段尺寸公差等级和表面粗糙度Ra值的范围。

零件表面的形成原理和机床的切削运动。

切削用量三要素和切削层参数的概念。

2.金属切削刀具

刀具材料应具备的性能。刀具材料的种类、牌号和用途。

刀具的结构及切削部分的组成。三个辅助平面的概念。外圆车刀的五个主要标注角度的定义、作用和选择。刀具工作角度的概念。

3.金属切削过程及其物理现象

切削过程的实质。切削变形区。切屑的种类及其对切削加工的影响。

积屑瘤、切削力、切削热、加工硬化、残余应力等物理现象的产生和对切削加工的影响以及减少的措施。切削功率的计算。切削液的作用、种类及选用。

刀具磨损的形式和过程。刀具耐用度的概念。

4.工件材料可加工性

工件材料可加工性的概念和改善途径。

5.提高生产率的途径

生产率的概念。

机动时间的计算。

提高生产率的途径。选择切削用量的原则。

(二) 车、钻、镗加工

1.车削加工

车床的种类、车削运动、加工范围和工件装夹方法概述。"

车外圆、车端面、镗孔、车锥面、车螺纹的方法、特点和应用。

车削加工的工艺特点。

2.钻床加工

钻床的种类、钻削运动、加工范围和工件装夹方法概述。

钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、锪凸台的方法、刀具、特点和应用。

3.镗床加工

镗床的种类、组成部分、切削运动、加工范围和工件装夹方法概述。

镗刀的种类。浮动镗刀的结构、特点和应用。

镗床镗削孔与孔系的方法。镗床坐标装置简介。

镗床加工的工艺特点。

(三) 铣、刨、插、拉加工

1.铣削加工

铣床的种类、铣削运动、加工范围和工件装夹方法概述。

铣削过程的特点。

端铣和周铣、逆铣和顺铣的分析比较。

铣平面、铣螺旋槽、铣螺纹、铣花键轴、铣床镗孔的方法、特点和应用。

2.刨削、插削和拉削加工 ,

创削加工:刨床的种类、刨削运动、加工范围和工件装夹方法概述。刨削和铣削的分析比较。

插削加工:插刀的结构,插削花键孔的方法。

拉削加工:拉床的主要组成部分、拉削运动和加工范围。圆孔拉刀的结构及拉削圆孔的方法。拉削孔内键槽的方法。拉削的工艺特点和应用。

(四) 磨削、光整及少无切削加工

1.磨 具

磨具的种类。

固结磨具特性(磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状等)及其选用。

2.磨削过程及其钧理现象

磨削过程的实质和特点。

磨削力、磨削热、加工硬化和残余应力的产生和对切削加工的影响及其减少的措施。

磨削用量及其选择。

孔磨削加工

普通磨削和无心磨削的运动、方法、特点和应用。

先进磨削方法(高精度低粗蚀度磨削、高效率磨削)简介。

4.光整加工

刮削、宽刀细刨、研磨、珩磨、超精加工、抛光的方法、原理、特点和应用。

5.金属少无切削加工

简介表面滚压和挤光精整加工、滚压螺纹以及粉末冶金的工艺方法、特点和应用。

(五) 齿形加工

1.渐开线圆柱齿轮概述

渐开线的形成及有关特性。

齿轮传动的类型。

直齿圆柱齿轮的主要参数及尺寸计算。

齿轮传动性能。精度等级及其标注方法。

2.铣 齿

铣削直齿轮的方法、运动及刀号进择。

铣削螺旋齿轮的运动、挂轮计算、刀号选择及机床调整。

铣齿的工艺特点和应用。

3.滚齿和插齿

滚齿机、插齿机的主要组成都分。

滚刀、插齿刀的结构和精度。

滚齿、插齿的原理、运动、方法、特点和应用。

4.齿形精加工

剃齿、珩齿、磨齿、研齿的原理、运动、特点和应用。

(六)常见表面加工方案的选择及典型零件的工艺过程

l.选择表面加工方案的依据

2.外圆、内圆、平面加工方案的选择 '

3.锥面、螺纹、齿形加工方案的选择

4.轴、盘套、支架箱体三类典型零件的工艺过程简介

(七) 零件结构工艺性

1.零件结构工艺性的基本概念

2.切削加工对结构工艺性的要求与示例

3.装配对结构工艺性的要求与示例

(八)数控技术和特种加工

l.数控机床和加工中心

数控机床和加工中心的工作原理、主要组成部分及应用。

拔模斜度:铸件上垂直分型面的各个侧面应具有斜度,以便于把模样(或型芯)从型砂中(或从芯盒中)取出,并避免破坏型腔(或型芯)。此斜度称为拔模斜度。

结构斜度:凡垂直分型面的非加工表面都应设计出斜度,以利于造型时拔模,并确保型腔质量。

结构斜度是在零件图上非加工表面设计的斜度,一般斜度值比较大。

拔模斜度是在铸造工艺图上方便起模,在垂直分型面的各个侧面设计的工艺斜度,一般斜度比较小。有结构斜度的表面,不加工艺斜度。


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