教案--机械基础2015级自动化1+2班(2016.3-7)

1、教案 一 章 1 节 绪 论 学时：2主要内容绪 论学情分析2015级电气自动化高职班（武职），共28人，1名女生，27名男生。整体基础较好，人员分配均衡，学生积极主动、热情，授课效果好。教学目的1、知识目标：1）、明确学习本课程的目的2）、了解本课程的基本内容2、能力目标：理论联系实际,培养学生分析问题和解决问题的能力3、德育目标：培养学生的爱国主义精神，激发学生的学习热情重 点金属材料热处理的目的和内容难 点如何明确学习这门课的目的和内容实训（实验）教学方法阅读教学法、归纳法、举例分析法教学准备利用教室中的各种金属物体教学过程导入新课 绪论是本课程的第一节课，也是学好本课程的动员课。因此，

2、讲好本节课对学生以后的学习好本课程具有非常重要的意义。让学生明确学习本课程的目的，了解本课程的性质、任务及内容范围，并了解我国在金属材料及热处理方面的发展概况及所取的成就，以提高学生的学习兴趣。新课教学1、学习本课程的目的问题：为什么不同的材料会有不同的性能？为什么相同的材料经过不同的加热、保温和冷却之后能够获得不同的性能？等等通过这些问题的分析来激发学生的学习兴趣，同时说明这些问题正是我们要学习这门课的内容，同时也突出这门功课的重要性，从而使学生明白学习这门课的目的。2、本课程的基本内容通过对学习目的的学习同学们基本上已经明白了学习本课程的基本内容了，即：金属的性能、金属学的基本知识、钢的热

3、处理及常用的金属材料。从基本内容的分析上来看这门课是与实际生产是有着重要联系的，因此要求学生在学习本课程的时要注重理论联系实际，同时还要注意培养学生分析问题和解决问题的能力。3、金属材料与热处理的发展史这部分内容的目的是为了提高学生的民族自信心，培养学生的爱国主义精神，从而激发学生的学习热情。举例1：例如根据大量的出土文物考证，我国在公元前16世纪就开始使用金属材料了；又如殷商时代，在生产工具、武器、生活用具等方面已大量使用青铜材料；再如我国还是生产铸铁最早的国家，早在公元前5世纪至公元前4世纪的春秋时期已出现了铸铁的铸造。特别在战国后期，铸铁件的生产得到了迅速的发展。举例2：在热处理方面，远

4、在西汉时期就“水与火合为淬”之说，东汉时期则有“清水淬其锋”等有关热处理技术的记载。出土的文物如西汉时期的钢剑、书刀等，经金相检验，发现其内部组织接近于淬火马氏体和渗碳体组织。4、金属材料在工农业生产中的应用这部分材料的目的是为了说明金属材料与热处理在现代工业、农业和国防建设中的应用及重要的地位。可通过举例的方法来说明金属材料与热处理技术在科学技术现代化中的地位，从而激发学生的学习兴趣。举例：具统计目前机械工业部门中所用的材料有90%以上是金属材料。今年来，我国在材料工业领域取得了巨大成就：我国的钢铁产量已跃居世界前列；在金属材料生产方面已建立了符合我国特点的合金钢系列，且应用范围正在扩大；广

5、泛采用稀土元素材料，并研制出了具有世界先进水平的稀土镁球墨铸铁；许多热处理新工艺、新技术得到了广泛的应用和推广等等。课堂小结通过本节课内容的学习学生明确学习本课程的目的，了解本课程的性质、任务及内容范围，并了解我国在金属材料及热处理方面的发展概况及所取的成，随着科学技术的不断发展，新产品、新工艺、新材料会不断的出现，但与发达国家相比我国在材料开发方面仍有一段距离。因此，同学们要刻苦学习，不断探索，努力赶超世界先进水平，为我国材料工业的腾飞贡献自己的一份力量。让学生例举生活中有关金属的东西通过举例分析引发学生学习的兴趣作 业课后自主复习本课的主要内容要求：弄清学习本课程的目的；本课程学习的基本内

6、容是哪些金属材料在工农业生产中有何重要的地位。预 习金属的力学性能教学反思1. 教学的成败得失2. 学生的信息反馈3.今后的教学建议一 章 2 节（课题一）金属的力学性能 学时：2主要内容金属的力学性能学情分析2015级电气自动化高职班（武职），共28人，1名女生，27名男生。整体基础较好，人员分配均衡，学生积极主动、热情，授课效果好。教学目的1、知识目标：1)、了解金属力学性能各指标概念2)、掌握低碳钢拉伸曲线的绘制及各段曲线的含义2、能力目标：应使学生能对常用力学指标进行查表和计算3、德育目标：对常用力学性能指标在工业中的应用予以充分重视重 点1、强度、塑性、硬度、冲击韧性以及疲劳强度的概

7、念2、低碳钢拉伸曲线的绘制及曲线中各要点的含义难 点掌握低碳钢拉伸曲线的绘制及曲线中各要点的含义实训（实验）教学方法阅读教学法、归纳法、举例分析法教学准备利用教室中的各种金属物体教学过程导入新课 在机械设备及工具的设计、制造中选用金属材料时，大多数是以其力学性能为主要依据，因此熟悉和掌握金属材料的力学性能是非常重要的。新课教学（一）、基本概念1、力学性能：即指金属在外力的作用下所表现出来的性能。它包括强度、塑性、硬度、冲击韧性以及疲劳强度等。2、载荷：金属材料在加工和使用过程中所受的外力称为载荷。根据载荷作用性质的不同分为：（1）静载荷：指大小不变或变化过程极其缓慢的载荷（2）冲击载荷：指在短

8、时间内以较高速度作用于零件上的载荷（3）交变载荷：指大小、方向或大小和方向随时间发生周期性变化的载荷根据载荷作用形式的不同分为：拉、压、弯曲、剪切以及扭转等3、变形：指金属材料受到载荷作用而产生的几何形状和尺寸的变化（1）弹性变形：指随载荷的去除而消失的变形（2）塑性变形：不能随载荷去除而消失的变形。也称为永久变形或残余变形（二）强度1、强度的概念金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力，称为强度。（金属材料强度越高，则强度越大，越不容易被破坏，承载能也就越大。）根据载荷作用方式的不同，强度可分为：抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度以及抗扭强度等五种。2、强度的测定（以抗拉强度为例

9、进行分析，其他不作介绍）（1）拉伸试样的选用为了使测试结果具有可比性，拉伸试验时必须采用国家表准规定的拉伸试样，具体拉伸试样可参照（GB/T 397-1986），在该标准中对试样的形状尺寸以及加工要求均有明确的规定。（2）低碳钢拉伸曲线oe比例阶段（弹性变形阶段）在这个阶段试样变形完全是弹性的，若撤去载荷，试样能立刻恢复原状。图中Fe为试样弹性恢复最大载荷。es屈服阶段（塑性变形阶段）在这个阶段试样发生明显的塑性变形，试样表面出现45º滑移线，若此时撤去载荷，试样不能恢复原状。图中s为屈服载荷。sb强化阶段在这个阶段随着外载荷的不断增加试样继续伸长，变形均发生，出现了加工硬化现象，抗

10、拉强度明显提高。图中b为试样最大载荷。bz颈缩阶段（局部塑性变形阶段）在这个阶段试样局部直径出现了明显的收缩，试样所需载荷急剧下降，伸长主要集中在颈缩部位直至最后断裂，断口呈45º刀口状。（注：工程上使用的材料多数是没有明显的屈服现象的，有些脆性材料不仅没有屈服现象，而且也不产生“颈缩”，例如铸铁等。）3、强度的衡量指标常用的衡量指标有屈服点和抗拉强度两种。屈服点：在拉伸试验过程中，载荷在不增加（保持恒定）的情况下，试样仍能继续增加伸长时的应力即为屈服点。用符号s表示。抗拉强度：材料在断裂前所能承受的最大载荷即位抗拉强度。常用符号b表示。(注：b为零件在工作中所承受的最大应力也是零件

11、设计和选材的重要依据)（三）塑性、塑性的概念塑性是指金属材料在断裂前产生变形的能力。常用伸长率（）和断面收缩率（）来表示。、塑性的衡量指标（）伸长率（）试样拉断后，试样的伸长量与拉断前试样的长度的百分比称为伸长率（）断面收缩率（）试样拉断后，颈缩处横截面积的缩减量与拉伸前原试样横截面积的百分比（注：塑性好的材料，在受力过大时，首先产生塑性变形而不致突然断裂，因此比较安全）（四）硬度、硬度的概念金属材料抵抗局部变形特别是塑性变形、表面压痕或表面划痕的能力称为硬度。它是衡量金属材料软硬程度的一种性能指标。、常用硬度测试方法（）布氏硬度（）测试方法：压入法（普通淬火钢球压头）（硬质合金钢球压头）表示

12、方法：符号HBS或HBW之前的数字为硬度值，符号后面依次为钢球直径、试验力、试验力保持的时间（1015s不标记）。应用范围及有缺点：实验压力大，压痕大，能较准确的反映金属材料的平均性能，故适用于测定会铸铁、有色金属及各种软钢等硬度不高的材料。但不宜测量成品及薄件。（2）洛氏硬度（HR）测试方法：压入法120º金刚石圆锥体压头1.588mm淬火钢球表示方法：符号HR前面的数字表示硬度值，后面的字母表示不同洛氏硬度的标尺。优缺点：操作简单，能直接从刻度盘上读出读数，压痕小，可以测定成品以及薄件。（3）维氏硬度（HV）测试方法：压入法相对面夹角为136º的正四棱锥体金刚石压头表示

13、方法：符号HV前面的数字表示硬度值，后面的为试验力保持的时间（1015s不标记）。优缺点：试验力较小，压入深度不大，故可测量薄件或表面渗碳、渗氮层的硬度，且硬度值有连续性，故可测量很软到很硬的各种金属材料，且准确性很高。（五）冲击韧性1、冲击韧性的概念金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力称为冲击韧性。通常用ak表示冲击韧性。（注：使用不同类型的试样（V型缺口或U型缺口）进行试验时，冲击韧度分别标记为akv或aku）2、小能量多次冲击实践表明：承受冲击载荷的机械零件，大多数情况下是因小能量多次冲击而遭到破坏的，所以对材料进行小能量多次冲击试验是很重要的。一次冲击韧度高的材料，小能量多次冲击抗

14、力不一定高，反之也一样。金属材料受大能量冲击载荷作用时，其冲击抗力主要取决于冲击韧度ak的大小，而在小能量多次冲击条件下，其冲击抗力主要取决于材料的强度和塑性。课堂小结通过本节内容的学习，同学们要了解有关强度、塑性、硬度、冲击韧性以及疲劳强度的概念及其衡量指标，重点掌握对拉伸曲线各阶段的分析及其各阶段的特征。除此之外还要对疲劳破坏的特点加以认识。让学生例举生活中有关金属的东西通过举例分析引发学生学习的兴趣作 业1、习题册 P31 11、预 习常用金属材料教学反思1.教学的成败得失2.学生的信息反馈3.今后的教学建议一 章 3 节（课题一）常用金属材料 学时：2主要内容常用金属材料学情分析201

15、5级电气自动化高职班（武职），共28人，1名女生，27名男生。整体基础较好，人员分配均衡，学生积极主动、热情，授课效果好。教学目的1、知识目标：1）、熟悉碳素钢分类的方法2）、掌握各种钢分类的依据和标准2、能力目标：3、德育目标：重 点碳素钢的分类方法及依据难 点碳素钢的分类方法及依据实训（实验）教学方法阅读教学法、归纳法、举例分析法教学准备教学过程导入新课 碳素钢分类的方法很多，为了便于在以后的学习中对碳素钢进行很好的区分，因此在本节课中我们将共同来学习碳素钢的分类。新课教学一、按钢的含碳量分类1、低碳钢：C0.252、中碳钢：0.25C0.603、高碳钢：C0.25二、按钢的质量分类根据钢

16、中有害元素硫、磷含量的多少可分为：1、普通钢：S0.050，P0.0452、优质钢：S0.035，P0.0353、高级优质钢：S0.025，P0.025三、按钢的用途分类1、结构钢：主要用于制造各种机械零件和工程构件2、工具钢：主要用于制造各种刀具、模具和量具等四、按冶炼时脱氧程度的不同分类1、沸腾钢：脱氧程度不完全的钢2、镇静钢：脱氧程度完全的钢3、半镇静钢：脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间为了能够更好的将各种钢材进行区分，钢的牌号显的尤为重要，而对于钢的牌号无论是在国内还是在国际上都已经标准化，我国的钢材牌号用国际通用的化学元素符号、汉语拼音字母和阿拉伯数字相结合的方法。一、碳素结构钢特点：

17、杂质和非金属夹杂物较多，但冶炼容易，工艺性好，价格便宜。用途：轧成钢板和各种型材，用于建筑和机械零件（受力不大的场合） 牌号：屈服点字母“Q”+屈服点数值+质量等级符号+脱氧方法 四个部分按顺序组成。举例：二、优质碳素结构钢特点：按化学成分和力学性能供应的，硫，磷及非金属杂质较少用途：用来制造重要的机械零件，但使用前需经过热处理来改善力学性能牌号：用两位数表示（这两位数表示该钢的平均含碳量的万分数）举例：45（平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢）35Mn(平均含碳量为0.35%的优质碳素结构钢,含锰量较高)三、碳素工具钢特点：含碳量均在0.70%以上都是优质钢和高级优质钢用途：用于制造刀具

18、，模具和量具牌号：碳的汉语拼音字母“T”+阿拉伯数字（阿拉伯数字表示钢中平均含碳量的千分数）举例：T8 平均含碳量为0.80%的碳素工具钢 T12A平均含碳量为1.2%的高级优质碳素工具钢四、铸造碳钢特点：含碳量一般在0.20%0.60%之间，如果含碳量过高，则塑性变差，而且铸造时易产生裂纹。用途：一般用于制造形状复杂、力学性能要求较高的机械零件牌号：“铸造”两汉字的汉语拼音字母字头“ZG”后面加两组数字组成，第一组代表屈服点，第二组表示抗拉强度值。举例：ZG270-500表示屈服点不小于270MPa，抗拉强度不小于500MPa的铸造碳五. 铸铁的石墨化一）、铸铁的概念、特点及分类1、什么是铸

19、铁？铸铁是含碳量大于2.11的铁碳合金。工业用铸铁含碳量一般在（2.5-4.0）。2、铸铁的性能特点铸铁具有优良的铸造性能和切削加工性能：成本低并且具有耐压、耐磨和良好的减震等性能；与钢相比力学性能较低。3、铸铁的分类根据碳存在的形式不同，铸铁可分为白口铸铁：碳主要以渗碳体存在，断口呈银白色。性能硬而脆，无实际应用价值。灰铸铁：碳大部分以石墨的形态存在，断口呈暗灰色。有良好的综合力学性能，使目前应用最为广泛的铸铁。马口铸铁：碳大部分以渗碳体的形态存在，断口呈灰白色。性能硬而脆，工业上很少用到。根据铸铁中石墨存在的形态不同，铸铁可分为：灰铸铁：石墨以片状存在于铸铁中。可锻铸铁：石墨以团絮状存在球

20、墨铸铁：石墨以球状存在蠕墨铸铁：石墨以蠕虫状存在二）、石墨化的概念及影响石墨化的因素1、铸铁石墨化的概念铸铁中碳以石墨形态析出的过程称为石墨化。石墨可以从液体中或奥氏体中直接析出，也可以从渗碳体中分解得到。2、影响石墨化的因素成分的影响促进石墨化的元素：碳、硅、铝、镍、铜、钴等。阻碍石墨化的元素：铬、钨、钼、钒、锰、硫等。冷却速度的影响总体趋势：缓冷却能够促进石墨化，而快冷却会阻碍石墨化。（详细信息可参考教材图8-1）课堂总结通过本节内容的学习，同学们要熟悉铸铁的概念、特点及分类；其次，要掌握石墨化的概念及影响石墨化的因素。引导学生记忆 引导学生记忆引导学生记忆作 业P31 12. 13.预

21、习钢的热处理教学反思1.教学的成败得失2.学生的信息反馈3.今后的教学建议一 章 4 节 钢的热处理 学时：4主要内容钢的热处理学情分析2015级电气自动化高职班（武职），共28人，1名女生，27名男生。整体基础较好，人员分配均衡，学生积极主动、热情，授课效果好。教学目的1、知识目标：1）.熟悉钢在冷却过程中的一些基本概念2).了解过冷奥氏体等温转变过程中组织的变化过程 3). 重点掌握过冷奥氏体等温转变图的应用2、能力目标：3、德育目标：重 点1、基本概念及其过冷奥氏体等温转变过程中组织的变化过程2、过冷奥氏体等温转变图的应用难 点过冷奥氏体等温转变图的应用实训（实验）教学方法阅读教学法、归

22、纳法、举例分析法教学准备教学过程导入新课 钢经过加热获得奥氏体组织后，在不同的冷却条件下冷却，可使钢获得不同的力学性能。同样的材料，加热条件相同，但由于冷却条件不同，它们在力学性能上会产生明显的差别。为了弄清产生差别的原因，就要了解奥氏体在冷却过程中组织变化的规律。新课教学一. 钢在冷却过程中一）、基本概念（什么是等温转变？）等温转变就是将奥氏体化的钢迅速冷却到A1线以下某个温度，使奥氏体在此温度发生转变称为等温转变。除此之外还有连续冷却方式。二）、过冷奥氏体的等温转变1、基本概念过冷奥氏体：在共析温度以下存在的奥氏体称为过冷奥氏体。等温转变图：表示过冷奥氏体的转变温度、转变始建于转变产物之间

23、的关系曲线图称为等温转变图。2、等温转变图的建立（C曲线的建立）（教师作图并在图中表明五大区域，简要说明建图过程）图略图中五大区域：奥氏体区域、孕育区、过渡区、产物转变区、马氏体转变区域。（其中强调“C”中“鼻尖”所对应的温度为550，孕育期最短，此时的奥氏体最不稳定，最容易分解。）3、过冷奥氏体等温转变产物的组织和性能（教师详解转变过程并绘制表格）4、马氏体的转变（1）什么是马氏体？概念：碳在-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。（2）马氏体转变的特点：马氏体转变是在一定温度范围（M-Mf），连续冷却过程中进行的， 冷却过程停止，转变过程也随之停止；马氏体的转变速度极快；马氏体转变时体积发生膨胀

24、，并且含碳量越高，膨胀越大，所产生的内应力也随之越大；马氏体转变不能进行到底，无论怎么冷却都有残余奥氏体；（3）马氏体分为针状和板条状两种针状马氏体：硬度高且脆性大板条状马氏体：有良好的强度和较好的韧性（4）马氏体的硬度主要取决于含碳量三）、过冷奥氏体等温转变图的应用1、在等温转变图上估计连续冷却转变产物在实际生产中，过冷奥氏体大多数是在连续冷却的过程中进行的。（教师通过在黑板上作图举例分析连续冷却的二、退火退火与正火在工业生产中经常用于预先热处理，他们的目的基本相同，所以通过本内容的学习同学们要能够将退火与正火进行比较，最后要能够总结出各自的优缺点，并通过比较之后能够正确的合理的去选择这两种

25、热处理方法。一）、退火1、退火的概念将钢加热到适当温度，保温一段时间，然后缓慢冷却（一般随炉冷）至室温的热处理方法称为退火。2、退火的目的降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工和冷变形加工。细化晶粒，均匀钢的组织及成份，改善钢的力学性能。为以后的热处理做好准备。消除内应力，防止工件变形和开裂。3、常用退火的方法完全退火概念：将钢加热到完全奥氏体化（Ac3以上30-50），随之缓慢冷却，以获得接近平衡状态组织的工艺方法称为完全退火。用途：主要用于中碳钢极低、中碳合金结构钢的锻件、铸件、热轧型材等，有时也用焊接件。球化退火概念：将钢加热到Ac1线以上20-30，保温一段时间，以不大于50/h的冷却

26、速度随炉冷却到室温的工艺方法称为球化退火用途：主要用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。去应力退火概念：将钢加热到略低于A1线的温度（一般500-650），保温一定时间后缓慢冷却到室温的工艺方法称为去应力退火。用途：只是用来消除零件在锻造、铸造、焊接等时产生的内应力，三、正火1、正火的概念将钢加热到Ac3线或Accm线以上30-50，保温适当时间。然后在空气中冷却到室温的工艺方法称为正火。2、正火的目的改善低碳钢和低碳合金钢的切削加工性细化晶粒，提高力学性能消除过共析钢中的网状渗碳体，为球化退火作准备代替中碳钢和低碳合金结构钢的退火，提高经济性四、淬火教师在课堂上演示，用两

27、根相同的钢丝同时在酒精灯上加热一段时间，然后将其中一根钢丝放到水里迅速冷却下来，而另一根钢丝放在空气中缓慢冷却下来，再将两根钢丝分别卷起来，会发现用水冷却的那根钢丝一卷就断了，而在空气中缓慢冷却的那根钢丝经过卷曲之后没有断，这是为什么呢？让同学们带着疑问去通过我们这节课知识内容的讲解来寻找到答案。一）、淬火工艺的概念和目的概念：将钢加热到Ac3线或Ac1线以上某一温度，保温一定时间，然后以适当的速度冷却，获得马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺称为钢的淬火。目的：获得马氏体，提高钢的强度和硬度。二）、淬火加热温度的选择根据钢含碳量及组织的不同，淬火时温度选择也是不同的，具体的选择方法参考教材三）、

28、淬火冷却介质常用淬火介质有：空气、油、水、盐水、碱水等其冷却能力由弱到强依次为：空气油水盐水碱水四）、常用淬火方法1、单液淬火法特点：操作简单，易实现机械化和自动化，但综合冷却性能不够理想，易产生硬度不足或变形和开裂等淬火缺陷。2、双介质淬火特点：内应力小，变形和开裂小，但操作困难，不易掌握。3、马氏体分级淬火特点：有效减小淬火应力，防止变形和开裂，但易出现非马氏体组织，主要用于临界冷却速度较小的合金钢或截面不大、形状复杂的碳钢工件。4、贝氏体等温淬火特点：显著减小淬火应力和变形，基本上消除了淬火开裂。五）、钢的淬透性与淬硬性淬透性：钢在淬火冷却时获得马氏体深度的能力。淬透性的好坏主要取决于钢

29、的临界冷却速度，临界冷却速度越低，钢的淬透性越好，反之越差。淬硬性：钢在淬火成马氏体后所能达到的最高硬度。淬硬性好坏主要取决于港的含碳量，低碳钢淬硬性较差，反之高碳钢的淬硬性较好。（说明：淬透性的好的钢不一定淬硬性就好）六）、常见淬火缺陷1、氧化与脱碳引起原因：炉内高温氧化气体所致解决方法：可在盐浴炉内加热，涂保护气体或在真空中加热。五. 回火在上一节内容（钢的淬火）中我们讲到，经过淬火后的钢必须要进行及时的回火处理，回火处理对于大多数的零件来说不仅是热处理的最后一道工序，而且对钢的性能影响很大，从这一意义上来说，可以认为回火操作决定了零件的使用性能和寿命。因此，在本节内容中我将和同学们共同来

30、探讨钢的回火在实际生产中的重要地位。一）、回火的概念及目的1、概念：将淬火后的钢加热到Ac1线以下某一温度，然后经过适当保温再冷却到室温的热处理工艺称为回火。2、目的：改善力学性能消除内应力稳定组织和尺寸二）.回火的分类及应用（板书标题，绘制图表）回火时，对钢的组织和性能起决定性的因素是回火温度。这部分内容我们通过图表的方式直观、具有对比性的说明回火的种类、温度、组织、性能特点及其应用。利用图表简洁、清晰、直观表达此部分内容，有助于同学课后记忆和掌握。在机械设备中，很多零件（如齿轮、活塞销、曲轴等）是在冲击载荷及表面磨擦条件下工作的。这类零件往往表面要具有高的硬度和耐磨性，而心部要有足够的塑性

31、和韧性。为满足这类零件的性能要求，就要进行表面热处理。作 业P31 17. 18.19.预 习热成形与压力加工教学反思1.教学的成败得失2.学生的信息反馈3.今后的教学建议二 章 1 节 铸造 学时：2主要内容铸造学情分析2015级电气自动化高职班（武职），共28人，1名女生，27名男生。整体基础较好，人员分配均衡，学生积极主动、热情，授课效果好。教学目的1、知识目标：1）、明确学习本课程的目的2）、了解本课程的基本内容2、能力目标：理论联系实际,培养学生分析问题和解决问题的能力3、德育目标：培养学生的爱国主义精神，激发学生的学习热情重 点铸造基础知识难 点砂型铸造实训（实验）机械原理陈列室教

32、学方法阅读教学法、归纳法、举例分析法教学准备利用试样、挂图等教具。利用多媒体资料进行短时演示。教学过程导入新课 热加工是在较高温度（高于再结晶温度）下对金属材料进行加工的方法。热加工通常包括热处理、铸造、热轧、锻造、焊接、热切割、热喷涂等工艺。新课教学铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待液态金属凝固后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成形方法。用铸造成形方法得到的毛坯称为铸件。一、铸造基础知识1铸造方法分类铸造方法主要分为砂型铸造和特种铸造两类。砂型铸造是指在砂型中生产铸件的铸造方法。特种铸造是指与砂型铸造不同的其他铸造方法。特种铸造包括金属型铸造、

33、压力铸造、离心铸造、熔模铸造、低压铸造、陶瓷型铸造、连续铸造和挤压铸造等。2铸造特点（1）铸造适应性广。（2）铸造具有较好的经济性。（3）铸件力学性能较低。二、砂型铸造1造型材料、造型工具及砂型组成（1）造型材料。制造铸型用的材料称为造型材料。造型材料主要包括型砂和芯砂。型砂和芯砂主要由原砂（SiO2）、粘结剂（如粘土、膨润土、水玻璃、植物油、树脂等）、附加物（如煤粉或木屑等）、旧砂和水组成。造型材料应具备一定的强度、可塑性、耐火性、透气性、退让性和溃散性等性能。（2）造型工具。制造铸型用的工具称为造型工具。造型工具有：砂箱、底板、舂砂锤、通气针、起模针、皮老虎、镘刀、秋叶、提钩、半圆等。（3

34、）砂型组成。从砂型中取出模样后形成的空腔称为型腔。上砂型与下砂型的分界面称为分型面。型芯上的延伸部分称为芯头，用于安放和固定型芯。图4-5 砂型组成示意图2造型方法用型砂及模样等工艺装备制造砂型的方法和过程，称为造型。造型方法通常分为手工造型和机器造型两大类。（1）手工造型。全部用手或手动工具完成的造型工序称为手工造型。整体模造型。整体模造型是将模样做成与零件形状相应的整体结构进行造型的方法。整体模造型操作简便，不会产生错箱，适用于形状简单、横截面依次减小、最大截面在端部的铸件。 a）填砂、紧砂、造下砂型 b）刮砂 c）翻转下型，撒分型砂，造上砂型，扎通气课堂小结本次课主要介绍砂型铸造的基本概

35、念、方法和应用等内容，学完之后：第一，要了解铸造的基本概念、方法和分类；第二，要理解砂型铸造的主要方法和应用范围；第三，学习过程中，要理论联系实际，并注意借助多媒体资料，帮助自己提高学习效率和拓展知识面，同时注重师生之间、同学之间的相互交流和探讨，提高交流能力和表达能力。在讲解过程中要结合典型铸件进行造型方法介绍。作 业P51 2-1. 2-2. p52 2-5. 2-7预 习锻压教学反思二 章 3 节（课题一）锻压 学时：2主要内容锻压学情分析2015级电气自动化高职班（武职），共28人，1名女生，27名男生。整体基础较好，人员分配均衡，学生积极主动、热情，授课效果好。教学目的1、知识目标：

36、了解锻造基本概念；了解主要锻造设备的结构、工作原理和特点2、能力目标：熟悉锻造的简单工序及应用3、德育目标：培养学生的爱国主义精神，激发学生的学习热情重 点金属材料热处理的目的和内容难 点如何明确学习这门课的目的和内容实训（实验）教学方法阅读教学法、归纳法、举例分析法教学准备利用教室中的各种金属物体教学过程导入新课 1.实习前穿戴好各种安全防护用品，检查各种工具的木柄是否牢固。空气锤上、下铁砧是否稳固，铁砧上不许有油、水和氧化皮。2.要根据加热坯料的形状选择好夹钳，夹持牢靠后方可锻打，以免坯料飞出伤人。3.只有在指导人员直接指导下才能操作空气锤。空气锤严禁空击或锻打较硬的东西。4.锻锤工作时，

37、严禁用手伸入工作区域内或在工作区域内放取各种工具、模具。5. 锻区内的锻件毛坯必须用钳子夹取，不能直接用手拿取，以防烫伤，要知“红铁不烫人而黑铁烫人”的常识。6. 设备一旦发生故障时应首先关机、切断电源。新课教学锻造的基本概念锻压是在外力作用下使金属材料产生塑性变形，从而获得具有一定形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。它是机械制造中的重要加工方法。锻压包括锻造和冲压。锻造又可分为自由锻造和模型锻造两种方式。锻造能消除金属铸锭中的一些铸造缺陷，使其内部晶粒细化，组织致密，力学性能显著提高。重要的机器零件和工具部件，如车床主轴、高速齿轮、曲轴、连杆、锻模、刀杆等，大都采用锻造制坯。锻造生产工艺过程：

38、下料加热锻造冷却检验。自由锻造是利用冲击力或压力使金属在上下砧面间各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻。自由锻造分手工自由锻和机器自由锻两种。四、自由锻造的工具和设备常用的机器自由锻设备有空气锤、蒸气-空气锤和水压机，其中空气锤使用灵活，操作方便，是生产小型锻件最常用的自由锻设备。空气锤的规格是用落下部分的质量来表示，一般为201000kg。（另外还有加热炉及锻件冷却。简要介绍）空气锤的型号（用汉语拼音字母和数字表示）：C 41- 75 B 第二次改进 主参数（落下部分重量为75公斤） 型别（第4组第1型空气锤） 类别（锤类）1、 空

39、气锤的结构原理空气锤是由锤身（单柱式）、双缸（压缩缸和工作缸）、传动机构、操纵机构、落下部分和锤砧等几个部分组成，如图a所示。空气锤是将电能转化为压缩空气的压力能来产生打击力的。空气锤的传动是由电动机经过一级皮带轮减速，通过曲轴连杆机构，使活塞在压缩缸内作往复运动产生压缩空气，进入工作缸使锤杆作上下运动以完成各项工作。空气锤的工作原理如图b。 空气锤a)外形图 b)工作原理1-工作缸 2-旋阀 3-压缩缸 4-手柄 5-锤身 6-减速机构7-电动机 8-脚踏杆 9-砧座 10-砧垫 11-下砧块 12-上砧块13-锤杆 14-工作活塞 15-压缩活塞 16-连杆 17-上旋阀 18-下旋阀2、

40、 机器自由锻的工具钳手 克棍 压铁 剁刀 冲子 垫环剁垫 摔子 压肩摔子 机锻工具(1) 夹持工具：如圆钳、方钳，槽钳、抱钳、尖咀钳、专用型钳等。(2) 切割工具：剁刀、剁垫、克棍等。(3) 变形工具：如压铁、摔子、压肩摔子、冲子、垫环等。(4) 测量工具：如钢直尺、内外卡钳等。(5) 吊运工具：如吊钳、叉子等。3、机器自由锻的操作接通电源，启动空气锤后通过手柄或脚踏杆，操纵上下旋阀，可使空气锤实现空转、锤头悬空、连续打击、压锤和单次打击五种动作，以适应各种加工需要。(1) 空转（空行程）当上、下阀操纵手柄在垂直位置，同时中阀操纵手柄在“空程”位置时；压缩缸上、下腔直接与大气连通，压力变成一致

41、，由于没有压缩空气进入工作缸，因此锤头不进行工作。(2) 锤头悬空当上、下阀操纵手柄在垂直位置，将中阀操纵手柄由“空程”位置转至“工作”位置时，工作缸和压缩缸的上腔与大气相通。此时，压缩活塞上行，被压缩的空气进入大气；压缩活塞下行，被压缩的空气由空气室冲开止回阀进入工作缸的下腔，使锤头上升，置于悬空位置。(3) 连续打击（轻打或重打）中阀操纵手柄在“工作”位置时，驱动上、下阀操纵手柄（或脚踏杆）向逆时针方向旋转使压缩缸上、下腔与工作缸上、下腔互相连通。当压缩活塞向下或向上运动时，压缩缸下腔或上腔的压缩空气相应地进入工作缸的下腔或上腔，将锤头提升或落下。如此循环，锤头产生连续打击。打击能量的大小

42、取决于上、下阀旋转角度的大小，旋转角度越大，打击能量越大。(4) 压锤（压紧锻件）当中阀操纵手柄在“工作”位置时，将上、下阀操纵手柄由垂直位置向顺时针方向旋转45°，此时工作缸的下腔及压缩缸的上腔和大气相连通。当压缩活塞下行时，压缩缸下腔的压缩空气由下阀进入空气室，并冲开止回阀经侧旁气道进入工作缸的上腔，使锤头压紧锻件。(5) 单次打击单次打击是通过变换操纵手柄的操作位置实现的。单次打击开始前，锤处于锤头悬空位置（即中阀操纵手柄处于“工作”位置），然后将上、下阀的操纵手柄由垂直位置迅速地向逆时针方向旋转到某一位置再迅速地转到原来的垂直位置（或相应地改变脚踏杆的位置）这时便得到单次打击

43、。打击能量的大小随旋转角度而变化，转到45°时单次打击能量最大。如果将手柄或脚踏杆停留在倾斜位置（旋转角度45°），则锤头作连续打击。故单次打击实际上只是连续打击的一种特殊情况。五、 锻造工艺过程及基本工序自由锻基本工序，着重讲镦粗、拔长、冲孔、切断、弯曲及其应用（结合样品）1. 镦粗镦粗是使坯料的截面增大，高度减小的锻造工序。镦粗有完全镦粗、局部镦粗和垫环镦粗等三种方式。局部镦粗按其镦粗的位置不同又可分为端部镦粗和中间镦粗两种。如图所示。镦粗主要用来锻造圆盘类（如齿轮坯）及法兰等锻件，在锻造空心锻件时，可作为冲孔前的预备工序，镦粗可作为提高锻造比的预备工序。镦粗的一般规则

44、、操作方法及注意事项如下： 被镦粗坯料的高度与直径（或边长）之比应小于2.53，否则会镦弯（图a）。工件镦弯后应将其放平，轻轻锤击矫正（图b）。局部镦粗时，镦粗部分坯料的高度与直径之比也应小于2.53。 镦粗的始锻温度采用坯料允许的最高始锻温度，并应烧透。坯料的加热要均匀，否则镦粗时工件变形不均匀，对某些材料还可能锻裂。(a) (b) (a) (b) 镦粗 镦弯的产生和矫正a)完全镦粗 b)局部镦粗 a)镦弯的产生 b)镦弯的矫正 镦粗的两端面要平整且与轴线垂直，否则可能会产生镦歪现象。矫正镦歪的方法是将坯料斜立，轻打镦歪的斜角，然后放正，继续锻打。如果锤头或抵铁的工作面因磨损而变得不平直时，

45、则锻打时要不断将坯料旋转，以便获得均匀的变形而不致镦歪。 锤击应力量足够，否则就可能产生细腰形，如图a所示。若不及时纠正，继续锻打下去，则可能产生夹层，使工件报废，如图b所示。(a) (b) (c) (a) (b) 镦歪的产生和矫正 细腰形及夹层的产生a)细腰形 b)夹层2. 拔长拔长是使坯料长度增加，横截面减少的锻造工序，又称延伸或引伸，如图所示。拔长用于锻制长而截面小的工件，如轴类、杆类和长筒形零件。拔长 b)局部拔长 c)心轴拔长拔长的一般规则，操作方法及注意事项： 拔长过程中要将毛坯料不断反复地翻转90°，并沿轴向送进操作，如图a所示。螺旋式翻转拔长如图b所示，是将毛坯沿一个

46、方向作90°翻转，并沿轴向送进的操作。单面顺序拔长如图c所示，是将毛坯沿整个长度方向锻打一遍后，再翻转90°，同样依次沿轴向送进操作。用这种方法拔长时，应注意工件的宽度和厚度之比不要超过2.5，否则再次翻转继续拔长时容易产生折叠。(a) (b) (c) 拔长时锻件的翻转方法a)反复翻转拔长 b)螺旋式翻转拔长 c)单面顺序拔长 拔长时，坯料应沿抵铁的宽度方向送进，每次的送进量应为抵铁宽度的0.30.7倍（图a）。送进量太大，金属主要向宽度方向流动，反而降低延伸效率（图b）。送进量太小，又容易产生夹层（图c）。另外，每次压下量也不要太大，压下量应等于或下于送进量，否则也容易产

47、生夹层。(a) (b) (c) 拔长时的送进方向和进给量a) 送进量合适 b)送进量太大、拔长率降低 c)送进量太小、 由大直径的坯料拔长到小直径的锻件时，应把坯料先锻成正方形，在正方形的截面下拔长，到接近锻件的直径时，再倒棱，滚打成圆形，这样锻造效率高，质量好。如图所示。 锻制台阶轴或带台阶的方形、矩形截面的锻件时，在拔长前应先压肩。压肩后对一端进行局部拔长即可锻出台阶。如图所示。(a) 压肩a)方料压肩 b)圆料压肩 锻件拔长后须进行修整，修整方形或矩形锻件时，应沿下抵铁的长度方向送进，如图a所示，以增加工件与抵铁的接触长度。拔长过程中若产生翘曲应及时翻转180°轻打校平。圆形截

48、面的锻件用型锤或摔子修整。如图b所示。(a) (b) 拨长后的修整a)方形、矩形面的修整 b)圆形截面的修整3. 冲孔冲孔是用冲子在坯料冲出透孔或不透孔的锻造工序。一般规定：锤的落下部分重量在0.155t之间，最小冲孔直径相应为30100mm；孔径小于100mm，而孔深大于300mm的孔可不冲出；孔径小于150mm，而孔深大于500mm的孔也不冲出。根据冲孔所用的冲子的形状不同，冲孔分实心冲子冲孔和空心冲子冲孔。实心冲子冲孔分单面冲孔和双面冲孔。 单面冲孔：对于较薄工件，即工件高度与冲孔孔径之比小于0.125时，可采用单面冲孔（图）。冲孔时，将工件放在漏盘上，冲子大头朝下，漏盘的孔径和冲子的直

49、径应有一定的间隙，冲孔时应仔细校正，冲孔后稍加平整。 双面冲孔：其操作过程为：镦粗；试冲（找正中心冲孔痕）；撒煤粉；冲孔，即冲孔到锻件厚度的2/33/4；翻转180°找正中心；冲除连皮；如图所示。修整内孔；修整外圆。冲孔前的镦粗是为了减少冲孔深度并使端面平整。由于冲孔锻件的局部变形量很大，为了提高塑性，防止冲裂，冲孔应在始锻温度下进行。冲孔时试冲的目的是为了保证孔的位置正确，即先用冲子轻冲出孔位的凹痕，并检查孔的位置是否正确，如果有偏差，可将冲子放在正确的位置上再试冲一次，加以纠正。孔位检查或修正无误后，向凹痕内撒放少许煤粉或焦炭粒，其作用是便于拔出冲子，因可利用煤粉受热后产生的气体

50、膨胀力将冲子顶出，但要特别注意安全，防止冲子和气体冲出伤人，对大型锻件不用放煤粉，而是冲子冲入坯料后，立即带着冲子滚外圆，直到冲子松动脱出。冲子拔出后可继续冲深，此时应注意保持冲子与砧面垂直，防止冲歪，当冲到一定深度时，取出冲子，翻转锻件，然后从反面将孔冲透。空心冲子冲孔：当冲孔直径超过400mm时，多采用空心冲子冲孔。对于重要的锻件，将其有缺陷的中心部分冲掉，有利于改善锻件的机械性能。4. 切割切割是使坯料分开的工序，如切去料头、下料和切割成一定形状等。用手工切割小毛坯时，把工件放在砧面上，錾子垂直于工件轴线，边錾边旋转工件，当快切断时，应将切口稍移至砧边处，轻轻将工件切断。大截面毛坯是在锻

51、锤或压力机上切断的,方形截面的切割是先将剁刀垂直切入锻件,至快断开时,将工件翻转180°,再用剁刀或克棍把工件截断，如图a所示。切割圆形截面锻件时，要将锻件放在带有圆凹槽的剁垫上，边切边旋转锻件，如图b所示。5. 弯曲使坯料弯成一定角度或形状的锻造工序称为弯曲。弯曲用于锻造吊钩、链环、弯板等锻件。弯曲时锻件的加热部分最好只限于被弯曲的一段，加热必须均匀。在空气锤上进行弯曲时，将坯料夹在上下砥铁间，使欲弯曲的部分露出，用手锤或大锤将坯料打弯，如图a所示。或借助于成型垫铁、成型压铁等辅助工具使其产生成型弯曲，所示。(a) (b)弯曲a)角度弯曲 b)成形弯曲六、螺母的锻造过程锻造前要根据锻件的形状、尺寸大小及坯料形状等具体情况，合理选择基本工序和确定锻造工艺过程。螺母的锻造过程序 号火 次操 作 工 序工 具备 注1下料剪床 按锻件图尺寸，考虑料头烧损计算坯料尺寸并使H。/d。<2.521镦粗尖口钳32冲孔尖口钳圆钩钳冲子43锻六角心棒用心棒插入孔中，锻好一面转60°锻第二面，再转60°即锻好53罩圆倒角尖口钳罩圆凹模63修整心棒平锤修整温度可略低于800课堂小结通过本节课内容的学习学生明确学习本课程的目的，了解本课程的性质、任务及内容范围，让学