现代工程材料成形与机械制造基础

1、现代工程材料成形现代工程材料成形与机械制造基础与机械制造基础（上册）（上册）本章要求：本章要求： 1. 了解工程材料和制造技术的发展历程与了解工程材料和制造技术的发展历程与趋势趋势 2. 了解各学科之间的交叉、渗透，把握工了解各学科之间的交叉、渗透，把握工程材料、制造技术及相关专业之间的密切联程材料、制造技术及相关专业之间的密切联系。系。第一章第一章 工程材料与制造技术简论工程材料与制造技术简论1-1 工程材料的发展简述工程材料的发展简述材料材料金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料有机高分子材料有机高分子材料复合材料复合材料1. 按传统分类：2. 按使用功能分类：结构材料、功能材料、生

2、物材料、智能材料、生态环境材料、信息功能材料等。3. 按材料维度分类：三维块体材料、二维薄膜材料、一维纤维材料、零维纳米颗粒材料等。一、金属材料的发展一、金属材料的发展青铜器青铜器钢铁材料钢铁材料铁器铁器金属材料发展趋向：金属材料发展趋向：1. 高纯材料高纯材料2. 超高强度金属材料超高强度金属材料3. 超高易切削钢超高易切削钢4. 硬质合金与金属陶瓷硬质合金与金属陶瓷5. 高温合金与难熔合金高温合金与难熔合金6. 纤维增强金属基复合材料纤维增强金属基复合材料7. 定向凝固材料定向凝固材料8. 非晶及微晶材料非晶及微晶材料9. 金属间化合物金属间化合物10. 纳米金属材料纳米金属材料11. 形

3、状记忆合金形状记忆合金12. 贮氢材料贮氢材料二、无机非金属材料（陶瓷）的发展二、无机非金属材料（陶瓷）的发展陶器陶器先进陶瓷先进陶瓷瓷器瓷器传统陶瓷传统陶瓷先进陶瓷研究领域包括：粉体、结构陶瓷、功能陶瓷、生物陶瓷、薄膜、喷涂、陶瓷工艺等。结构陶瓷发展趋向：结构陶瓷发展趋向：1. 结构陶瓷的脆性研究结构陶瓷的脆性研究 1）相变增韧陶瓷；相变增韧陶瓷； 2）高精细陶瓷）高精细陶瓷 3）高韧性）高韧性/高硬度陶瓷；高硬度陶瓷； 4）可塑性变形陶瓷）可塑性变形陶瓷 5）陶瓷基复合材料；陶瓷基复合材料； 6）纳米陶瓷纳米陶瓷2. 结构陶瓷粉体制备的研究结构陶瓷粉体制备的研究3. 3. 陶瓷材料的制备与

4、加工技术陶瓷材料的制备与加工技术4. 4. 陶瓷材料的可靠性检测与评价技术陶瓷材料的可靠性检测与评价技术三、工程塑料的发展三、工程塑料的发展工程塑料特点：工程塑料特点：1. 相对密度小相对密度小2. 耐腐蚀耐腐蚀3. 摩擦系数小摩擦系数小4. 电绝缘性好，隔热性好电绝缘性好，隔热性好5. 易复合，易着色易复合，易着色6. 加工性好，成本低加工性好，成本低1. 耐热性差耐热性差2. 机械强度低机械强度低3. 尺寸稳定性差尺寸稳定性差4. 易老化易老化缺点：缺点：四、复合材料的发展四、复合材料的发展按基体相分类：按基体相分类：金属基复合材料金属基复合材料陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料聚合物基复合材料

5、聚合物基复合材料按组成相尺寸分类：按组成相尺寸分类：微米级复合材料微米级复合材料纳米级复合材料纳米级复合材料杂化材料杂化材料古代古代先进复合材料先进复合材料近代近代先进复合材料的研究现状及发展趋势先进复合材料的研究现状及发展趋势 先进复合材料：比强度大于先进复合材料：比强度大于4106，比模量大于，比模量大于4108 金属基复合材料（金属基复合材料（MMC）：颗粒增强铝基）：颗粒增强铝基/钛基复合钛基复合材料材料 陶瓷基复合材料（陶瓷基复合材料（CMC）：增韧、界面研究）：增韧、界面研究 树脂基复合材料（树脂基复合材料（PMC） 功能精细复合材料功能精细复合材料 梯度功能复合材料梯度功能复合材

6、料 碳碳-碳复合材料碳复合材料五、其它先进材料简介五、其它先进材料简介1. 智能材料智能材料2. 生物材料生物材料3. 生态环境材料生态环境材料4. 纳米材料纳米材料1-2 制造技术发展史、现状制造技术发展史、现状与发展趋势与发展趋势 工场式生产工场式生产（18世纪后半叶）世纪后半叶） 批量化，工业化批量化，工业化 （19世纪）世纪） 大批大量大批大量（20世纪初）世纪初）小批量自动化小批量自动化（二战以后）（二战以后）柔性制造单元柔性制造单元FMC（20世纪世纪80年代）年代）先进制造技术先进制造技术AMT （20世纪世纪90年代）年代）一、制造技术发展史二、制造技术现状三、制造业发展趋势

7、信息技术向制造技术注入并与之融合；信息技术向制造技术注入并与之融合； 设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经设计过程由单纯考虑技术因素转向综合考虑技术、经济和社会因素；济和社会因素； 成形和制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向成形和制造技术向精密、精确、少能耗、无污染方向发展；发展； 加工制造技术向超精密加工、超高速切削及新一代制加工制造技术向超精密加工、超高速切削及新一代制造装备方向发展；造装备方向发展； 工艺将由技艺发展为工程科学；工艺将由技艺发展为工程科学； 冷热加工；加工、检测、物流、装配；设计、材料应冷热加工；加工、检测、物流、装配；设计、材料应用、加工制造一体化用、加工

8、制造一体化1-3 制造类企业的组织结构制造类企业的组织结构与运行模式与运行模式一、近代企业的组织结构与运行模式 福特生产模式：福特生产模式：1. 标准化产品的大批量生产；标准化产品的大批量生产；2. 互换性原理的应用；互换性原理的应用；3. 流水作业与精密加工；流水作业与精密加工；4. 刚性生产；刚性生产；5. 专业化分化和顺序决策；专业化分化和顺序决策；6. 集中领导与分级管理。集中领导与分级管理。1. 精益生产（精益生产（LP）2. 计算机集成制造（计算机集成制造（CIMS）3. 敏捷制造（敏捷制造（AM）二、现代企业的组织结构与运行模式 顾客化大生产或大批量定制生产顾客化大生产或大批量定

9、制生产1.精益生产 （1 1）即时生产）即时生产 信息流与物流的方向相反信息流与物流的方向相反 （2 2）成组技术）成组技术 包括成组设计、成组工艺、成组车间布局等。包括成组设计、成组工艺、成组车间布局等。（3 3）全面质量管理（）全面质量管理（TQCTQC） 由全体人员参加，全方位、全过程的质量管理。由全体人员参加，全方位、全过程的质量管理。2. 集成制造 集成制造侧重于企业内部各环节、各部门之间的信息沟通与网络连接；而精益生产侧重于企业内部组织管理的改革与精化。3. 敏捷制造 敏捷制造是以计算机网络支持的、按照动态联盟的方式运行并采用工作小组的组织形式实现顾客化大生产的先进制造模式。设计设计选材选材加工加工成形成形装配装配检验检验1-4 产品的制造过程简介产品的制造过程简介金属材料金属材料毛坯成形毛坯成形粗加工粗加工热处理热处理精加工精加工表面处理表面处理零件零件装配装配以金属零件制造为例：1-5 课程性质、任务和学习要求课程性质、任务和学习要求1. 课程性质课程性质 技术基础课技术基础课2. 学习任务和要求学习任务和要求 1）了解常用工程材料的种类、成