制造工程基础——工程材料及成型技术.doc

制造工程基础——工程材料及成型技术无方向性,有方向性,无方向性,无方向性,熔点、强度、硬度高，膨胀低，塑性差，不导电 熔点、强度、硬度高，膨胀低，塑性差，不导电 塑性较好，导电、导热熔点高，绝缘1 .知道物质粒子键合方式与性质的相互关系；离子键：共价键：金属键：分子键：2. 纯金属与合金的晶体结构的不同；纯金属有体心立方，面心立方，密排六•方晶格；合金为相结构，有金属］固溶体和金属化合物3. 分析陶瓷材料的结构及性能；以共价键、离子键结合，存在晶体相和玻璃相、气相，不导电，强度低，热稳定性和力学性能差4・复合材料的组成结构及特点由基体和增强体或增强相组成，基体和增强体间有界面，增强体模量、强度高，耐磨、耐热，主要 用于承受负荷；基体有粘附特性；界面结合力有特殊要求5. 主要工程材料的力学性能指标及其定义；强度：材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力；弹性与刚度：材料抵抗弹性变形的能力；塑性：产生槊性变形而不被破坏的能力；硬度，抵抗其他物体压入其表面的能力；耐磨度，在一•定的摩擦条件下抵抗磨损的能力6. 材料比强度与比刚度在结构设计中的实际意义在既要求提高材料的强度、刚度，乂要求减轻质堡时用以选择材料的标准。

7. 可以绘出铁碳合金相图，说明主要点、线的含义，写出包晶反应、共晶反应和共析反 应；可以说明碳含量对碳钢组织和性能的影响；说明铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体;包晶反应：一•个液相和一个固相在恒温下生成另一•个固相的转变，即L+a->p共晶反应:液相在恒温下同时生成两个固相的转变，即L->a+p共析反应：在高温时通过匀晶转变或包晶转变形成固溶体，冷却至某一温度时固溶体乂分解形成两 种新的固相的转变铁素体 碳溶解于a铁或$铁中形成的固溶体奥氏体碳溶解于Y铁中形成的固溶体渗碳体Fe3C珠光体莱氏体碳含量对碳钢组织和性能的影响：亚共析钢随含碳量的增加珠光体数量增多，强度、硬度上升，而 塑性、韧性卜•降过共析钢性能受二次渗碳体的影响，当C%>1%后，含碳量的增加，脆性增大8.钢的热处理定义及其基本类型;分析表面热处理的原理及作用钢的热处理定义：将钢在固态下通过加热、保温和冷却，改变其内部结构，以获得所需性能的一种 工艺方法其基本类型有普通热处理（退火，正火，淬火，回火），表面热处理（表面淬火，化学热 处理），特殊热处理（磁场，形变热处理）表面热处理的原理及作用：各类零件的服役条件不同，零件各部分性能要求也不同，因此可以只对零件的某一部分进行性能的加强，同时保证性能要求和经济性。

9. 分析热塑性变形中的动态恢复和再结晶过程;解释超塑性及其在生产中的实际意义晶粒不均匀的铸锭经过热轧，晶粒变形伸长，随后形成大角度晶界并移动生成新晶体，新晶体长大 后即完成再结晶超塑性及其在生产中的实际意义：金属材料在特定条件I、•均匀变形的延伸率达到200%〜2000%无 弹性变形，成型后不同复，加工精度高，光洁度好，模具材料要求不高10. 铸件的凝固方式以及如何进行控制；分析砂型、金属型、压力、熔模、离心铸造的特 点及使用范围；凝固方式：逐层凝固，体积凝固，中间凝固，控制原理：造成必要的冷却条件和温度场，以选择凝 I古I方式和顺序砂型适应性强、工艺设备简单，生产批量小，更新快，大型复杂的；金属型可反复使用，铸件力学 性能、精度、表面光洁度比砂型好，质量和尺寸稳定，节省材料,效率高，工序简单；压力铸造质量 好，效率高，经济效益高，用于有色金属；熔模铸造较精密，工艺过程复杂，用于航空工业；离心铸 造铸件内部质量好，须在金属型工作表面喷涂料，铸型有金属和非金属，用于大批量生产11. 塑性成型的主要类型及其特点；板料成形在飞机制造中的应用；锻造成型，冲压成型，旋压成型，挤压、轧制、拉拔成型，高能率成型12. 常用的焊接热源及其特性；产生焊接应力和变形的原因，如何防止焊接变形，产生后 的矫正方法；了解快速成型、半固态成型、粉末冶金、超塑成型扩散连接及微成型技术;常用的焊接热源及其特性：电弧热，化学热，电阻热，等粒子束，激光束，摩擦热，高频感应热。

产生焊接应力和变形的原因：对焊件进行不均匀的加热和冷却，内部将产生不协调应变，引起焊接 应力和变形矫正方法：高温回火，机械拉伸，振动消除应力，机械或火焰矫正13. 常用非金属材料的种类、性能和应用，以及各类复合材料的成型特点；高分子材料（塑.料、橡胶、胶粘剂），陶瓷材料，复合材料复合材料的成型特点：手糊成型，层压成型，热压醉成型，喷射成型，对模模压成型，缠绕成型，14. 热喷涂原理及其方法；堆焊技术;气相沉积技术及其类型；高能束表面改性技术的应 用热喷涂原理及其方法：喷涂材料加热--加速-■熔化--再加速■-撞击基体--冷却凝固■■形成涂层;火焰 喷涂（线材喷涂，粉末火焰喷涂，粉末火焰喷焊），电弧喷涂，等离子喷涂堆焊技术:用焊接方法在零件表面堆敷-•层或儿层具有希望性能的材料的工艺过程气相沉积技术及其类型：汽相中的纯金属或化合物在零件表面沉积、形成具有特殊性能膜层的方法; 物理气相沉积（真空蒸镀，离子镀，溅射镀膜），化学气相沉积，等离子体化学气相沉积高能束表面改性技术的应用：激光：相变硬化，熔化-凝固处理，冲击硬化，表面合金化，表面熔 覆；电子束：相变硬化，表面合金化，表面熔敷，制造非晶态层；真空阴极电弧离子镀。

制造工程基础——切削原理及机床刀具15. 切削运动、加工表面、切削用量三要素;构成刀具切削部分的面、刃、尖；标注刀具 角度的参考平面和测量平面，外度车刀角度标注;切削运动：成形运动分为主运动和进给运动，两者的合成称为合成切削运动主运动：由机床或手动提供的刀具与工件之间主要的相对运动；表面成形运动中有且只能有一•个主、一 —• 1尾动加工表面：待加工表面、过渡表面、已加工表面3p切削用量三要素：切削速度V进给量f和切削深度构成刀具切削部分的面、刃、尖：前刀面、后刀面、切削刃、刀尖（通常称为过渡刃，常用三种形 式，即交点刀尖、圆弧刀尖和倒棱刀尖）标注刀具角度的参考平面和测量平面，外圆车刀角度标注匚基面、切削平面、主剖面、切削刃法剖 面、进给剖面、和切深剖面外圆车刀角度标注见书13页16. 对刀具材料的要求，高速钢、硬质合金、涂层、陶瓷、CBN、金刚石刀具特点、用途;硬度、耐磨性、耐热性、强度和韧性、减摩性、导热性和热膨胀系数、工艺性对刀具材料的要求：和经济性涂层、陶瓷、CBN、金刚石刀具的特点、用途：高速钢：其最大优点是强度、韧性和工艺性好，价格便宜，广泛用于夏杂刀具和小型刀具（高速钢 占刀具材料总使用量的60%以上）。

如W6Mo5Cr4V2属钙钥系高速钢，具有碳化物分布均匀、韧性好、高速钢、硬质合金、热塑性好的特点可通过以卜途径改善高速钢性能：改变高速钢合金成分、采用粉木冶金技术（适合 于制造各种精密刀具和复杂刀具）、采用表面化学渗入法、采用表面涂覆硬质薄膜技术（用于制造形 状复杂的刀具，如钻头、丝锥、饨力和齿轮力具等）硬质合金（看书）：其工艺性差，主要用于制造简单刀具，而制造复杂刀具受到一定限制它硬度 高、韧性不足、线形膨胀系数小、抗冷焊性强涂层硬质合金：可以很好解决力具硬度、耐磨性、韧性之间矛盾，但表层存在残余应力，抗弯强度 下降适用于各种钢料、铸铁的精加工和半精加工及负荷较轻的粗加工陶瓷：容易得到，价格低廉，极有发展前途纯氧化铝陶瓷：抗弯强度太低，难以推广复合氧化铝陶瓷:有很高的高温硬度，化学稳定性好，与被加工金属亲和作用小但抗弯强度和冲 击韧性较差，对冲击十分敏感多用于各种金属材料的半精加工和精加工，特别适合于淬硬钢、冷硬 铸铁的加工复合氮化硅陶瓷：性能与上相似，特别适合于切削冷硬铸铁和淬硬钢金刚石：能切削陶瓷、高硅铝合金、硬质合金等难加工材料，还可以切削有色金属及其合金，但不 能切削铁族材料。

因为碳和铁有很强的亲和性，碳元素向工件扩散，加快刀具磨损CBN：硬度仅次于金刚石，用于切削淬硬钢、冷硬铸铁、高温合金等17. 切削过程的三个变形区及其特点,第一变形区变形程度的表示方法，前刀面摩擦的三 大特点,内摩擦的原因和机理，积屑瘤产生的原因以及对切削过程的影响；切削过程的三个变形区及其特点:0A与0M所形成的塑性变形区称为发生在切屑上的第I变形区 主要特征是：沿滑移线（等剪应力线）的剪切变形和随之产生的加I.硬化现象沿前刀面的变形区被 称为第II变形区当切屑沿着前刀面流动时，由于切屑与前刀面接触有相当大的摩擦力来阻止切屑的 流动，因此，切屑底部的晶粒乂进…步纤维化，其纤维化的方向与前刀面平行由于刀尖不断挤压已 加工表面，而当刀具前移时，工件表面产生反弹，因此后刀面与已加工表面之间存在挤压和摩擦，其 结果使己加工表面处也产生品粒的纤维化和冷硬效果此变形区成为第III变形区第一变形区变形程度的表示方法：因OA与OM非常接近，所以通常用一个平面来表示这个变形区， 该平面称为剪切面，它与切削速度方向的夹角叫做剪切角，用由表示前刀面摩擦的三大特点:存在内摩擦；刀屑接触区分为粘区和滑动X；中等速度时，前刀面摩擦最剧 烈。

内摩擦的原因和机理：距离刀刃近的一部分叫内摩擦区，由于法向载荷较大，实际接触面积达到名义 接触面积，形成紧密型接触，摩擦力较大，即为内摩擦摩擦应力为常数积屑瘤产生的原因以及对切削过程的影响：当切削钢、球墨铸铁、铝合金等塑性材料时，在切削速 度不高，而乂能形成带状切屑的情况下生成积屑瘤影响：保护刀具（积屑瘤生长稳定时）、增大前 角（减小了切削变形，降低了切削力，从而使切削过程容易进行）、增大切削厚度（影响工件精度）、 增大已加工表面粗糙度、加速刀具磨损（积屑瘤频繁脱落时）18. 加工表面形成过程及特点，影响加工表面粗糙度的因素,加工硬化和残余应力产生的 原因；加工表面形成过程及特点：形成过程即是根据切削过程三个变形区加工表面特点：表层材质纤维 化、刀尖切削痕迹、BUE （积屑瘤）碎片、鳞刺影响加工表面粗糙度的因素:主要有儿何因素和物理因素切削加匚后的表而粗糙度：儿何因素是刀 具相对工件作进给运动时，在加工表面遗留下来的切削层残留面积物理因素有切削速度、被加工材 料的性质及刀具的儿何形状、材料和刃磨质量磨削加工后的表面粗糙度：儿何因素是砂轮上的磨削 刃形状和分布砂轮的粒度、砂轮的修整、砂轮速度、磨削切深与工件速度。

加工硬化和残余应力产生的原因：切削（磨削）过程中表面层产生的塑性变形使金属品体内产生剪切 滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这是金属的强度和硬度 都提高了，产生冷作硬化影响因素：刀具的影响、切削用量的影响、被加工材料的影响残余应力 产生原因：冷槊性变化的影响；热塑性变形的影响；金相组织变化的影响这三者使表面层组织发生 组织变化和形状变化，在表面层和里层就会产生互相平衡的弹性应力，称之为表面的残余应力19. 切削力产生的原因，通过什么方法可以得到切削力值，切削热怎样产生，怎样传出， 切削用置三要素对切削力和切削温度的影响规律；切削力产生的原因：一是切削金属、切屑和工件表层金属的弹塑性变形所产生的抗力； 二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力通过什么方法可以得到切削力值：可以利用测力仪测出切削力（具体过程详见52页）切削热怎样产生，怎样传出：在刀具的切削作用序切削层金属发生弹性变形和塑性变形，这是切削 热的一•个来源另外，切屑与前力而、T.件与后刀而间消耗的摩擦功也将转化为热能，这是另一来源 由以下四个途径传导出去：通过工件。