《机械制造基础》（专科）学案
课程名称: 机械制造基础
考核方式：过程性考核，学生根据学案学习完每章节内容后，完成每章节练习题，并在期末考试期间上交完成的学案。
第一章 金属材料的力学性能
一、本章内容概述
材料的性能包括使用性能和工艺性能，使用性能决定了金属材料的应用范围、可靠性和使用寿命，分为物理性能、化学性能和力学性能；工艺性能是材料对某种加工工艺的适应性，决定了是否易于加工。
二、学习目标
1. 了解材料的力学性能。
2. 掌握金属的强度、硬度、韧性的表征方法及意义。
三、本章知识点
1. 强度、塑性概念。
2. 低碳钢的拉伸曲线的意义，各个阶段发生的变化。
3. 强度指标：弹性极限、屈服强度、抗拉强度表征意义。
4. 塑性指标：断后伸长率、断面收缩率的表征及意义。
4. 布氏、洛氏、维氏硬度的实验方法，主要特点、应用范围及优、缺点。
5. 金属冲击试验-冲击韧性的表征及意义。
6. 交变应力作用下疲劳试验的原理及应用，疲劳破坏产生的原因，采取措施。
7. 低应力脆断产生的原因，断裂韧度的表征及意义 。
四、本章习题
1. 什么是应力？什么是应变？
材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力。或物体由于外因(受力、湿度变化等) 而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力
当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变。
一、本章内容概述
材料性能上的差异主要取决于金属原子排列的规律和结构缺陷，本章主要介绍金属晶体结构及晶体缺陷对材料物理性能的影响、相图的建立及分析、铁碳合金相图等。
二、学习目标
1. 掌握钢在结晶过程中的组织转变
2. 掌握铁碳合金相图。
三、本章知识点
1. 晶体结构概念：晶格、晶胞、体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格
2. 晶体缺陷类型：点、线、面缺陷，晶体缺陷类型对材料性能的影响
3. 金属结晶过程：晶核形成、晶核长大；晶粒度大小对性能的影响和控制方法
4. 合金、组元、相、合金相结构、固溶体、金属化合物等概念和彼此间的关系
5. 合金的晶体结构特点和基本组织类型，固溶体和金属化合物的性能
6. 二元合金状态图建立方法和匀晶状态图、共晶状态图、包晶状态图的构成特点和分析
7. 铁碳合金的基本组织及性能特点
8. Fe-Fe 3C 状态图的特性点、特性线和区域构成特点、应用
9. 铁碳合金相图的结晶过程分析：合金组织状态随温度的变化规律和其室温组织性能随成分的变化规律
10. 杂质元素对碳钢的影响：有利、不利
11. 碳素结构钢、优质碳素结构钢和碳素工具钢的牌号、组织性能特点及应用
12. 铸铁的石墨化过程、铸铁的分类
13. 灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁的牌号、组织性能特点及应用
四、本章习题
1. 常见的晶体结构类型？
答：（1）NaCl 晶体（2）CsCl 晶体（3）CO2晶体（4）金刚石晶体（5）石墨晶体
一、本章内容概述
钢的热处理可以改善钢材的性能，其原因在于加热和冷却过程中规律性的组织结构转变
二、学习目标
1. 了解热处理的目的。
2. 初步掌握热处理的四个基本环节。
3. 初步掌握钢的热处理工艺。
4. 过冷奥氏体的转变特点
三、本章知识点
1. 热处理的概念
2. 钢在加热时的组织转变特点—奥氏体化的过程及奥氏体晶粒度的概念
3. 钢在冷却时过冷奥氏体的转变方式和转变特点、转变产物的组织和性能
4. 常用的退火、正火、淬火和回火等的工艺特点目的及应用
5. 表面淬火、化学热处理等工艺方法的特点及应用
6. 其他热处理及热处理新技术
四、本章习题
1. 过冷奥氏体等温转变图中各线的意义。
在连续冷却过程中，过冷奥氏体同样能进行等温转变时所发生的几种转变，即：珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变等，而且各个转变的温度区也与等温转变时的大致相同。在连续冷却过程中，不会出现新的在等温冷却转变时所没有的转变。但是，奥氏体的连续冷却转变不同于等温转变。因为，连续冷却过程要先后通过各个转变温度区，因此可能先后发生几种转变。而且，冷却速度不同，可能发生的转变也不同，各种转变的相对量也不同，因而得到的组织和性能也不同。所以，连续冷却转变就显得复杂一些，转变规律性也不像等温转变那样明显，形成的组织也不容易区分。过冷奥氏体等温转变的规律可以用C 曲线来表示出来。同样地，连续冷却转变的规律也可以用另一种C 曲线表示出来，这就是“连续冷却C 曲线”，也叫作“热动力学曲线”。根据英文名称字头，又称为“CCT 曲线”。
过冷奥氏体等温转变动力学曲线是表示不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线。由于通常不需要了解某时刻转变量的多少，而比较注重转变的开始和结束时间，因此常常将这种曲线绘制成温度—时间曲线，简称C 曲线。
第四章 合金钢
一、本章内容概述
合金钢即在碳钢基础上有目的地加入合金元素
二、学习目标
1. 了解合金钢的分类、牌号、性能和用途。
2. 掌握各种材料的性能。
3. 合金元素对钢的作用
三、本章知识点
1. 合金钢的分类
2. 合金钢的编号
3. 合金元素对钢基本相的影响和对钢的热处理的影响
4. 低合金结构钢、合金结构钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐磨钢、耐热钢的成分、牌号、性能及用途
四、本章习题
1. 识别16MnCu ，15Cr ，20CrMnTi ，40MnVB ，35CrMo 各属于哪类钢，并说明判别理由 16MnCu 是低合金钢的一种，碳含量
加入Cu 主要是抗大气腐蚀
15Cr 这是一种常用的低碳合金渗碳钢，在渗碳时可显著地增加表面含碳量，增大渗碳深度，但在高温长时间渗碳时有晶粒长大倾向及形成网状碳化物的倾向；对形状简单、要求不高的零件，渗碳后可直接降温淬火，但热处理后变形较大，又有回火脆性，钢的淬透性较15号碳钢高，在油中临界淬透直径为2～15mm ，在水中临界淬透直径为6～29mm 。此外，钢的冷变形塑形高，焊接性良好，在退火状态下可切削性甚好
20CrMnTi 是渗碳钢，渗碳钢通常为含碳量为0.17%-0.24%的低碳钢。
40MnVB ，合金结构钢 在油中临界淬透直径达27.5～43.5mm 。热处理时过热敏感性较小，另外冷拔、切削、滚丝、攻丝等工艺性能也均优良
35CrMo 合金结构钢，有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，淬透性较40Cr 高，高温下有高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达 500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差。
第五章 有色金属
一、本章内容概述
除钢铁外的其他金属及其合金也具有特殊的物理、化学和力学性能
二、学习目标
1．了解铝合金固溶时效强化方法，各种合金的分类和编号方法
2．掌握各种（铝、铜、轴承、硬质、粉末）合金的主要用途
三、本章知识点
1. 铝的特点、性质及应用
2. 铝合金分类及热处理方式—固溶+时效
3. 变形铝合金、铸造铝合金的牌号、性能特点及应用
4. 铜的性能及应用
5. 铜合金的分类，常用加工黄铜、加工青铜、铸造铜合金的成分、牌号、性能特点及应用
6. 铸造轴承合金的组织特点和常用铸造轴承合金的牌号，性能特点及应用
四、本章习题
1. 何谓黄铜？其力学性能与什么有关？
黄铜中由于含锌量不同，机械性能也不一样，图7是黄铜的机械性能随含锌量不同而变化的曲线。对于α黄铜，随着含锌量的增多，σb 和δ均不断增高。对于（α+β）黄铜，当含锌量增加到约为45%之前，室温强度不断提高。若再进一步增加含锌量，则由于合金组织中出现了脆性更大的r 相（以Cu5Zn8化合物为基的固溶体），强度急剧降低。（α+β）黄铜的室温塑性则始终随含锌量的增加而降低。所以含锌量超过45%的铜锌合金无实用价值
第六章 其他材料
一、本章内容概述
金属材料不可避免的存在一些缺点、多种材料越累越多地应用到各个领域中。
二、本章知识点
1. 粉末冶金材料的冶金工艺过程
2. 常用硬质合金的牌号，性能特点及应用
3. 常用高分子材料的分类、性能特点及应用
4. 陶瓷材料、复合材料、功能材料的分类、组织性能特点及应用
三、本章习题
1. 简述塑料的种类及工程塑料的特点和用途
塑料的种类有：ABS ：俗名工程塑料 PP：俗名聚丙烯 PVC：俗名聚氯乙烯 PU：俗名聚氨酯 POM ：俗名赛钢 PA：俗名尼龙 PMMA：有机玻璃 PC：俗称聚碳酸酯
工程塑料特点：
1、综合性能较好, 冲击强度较高, 化学稳定性, 电性能良好.
2、与372有机玻璃的熔接性良好, 制成双色塑件, 且可表面镀铬, 喷漆处理.
3、有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别。
4、流动性比HIPS 差一点，比PMMA 、PC 等好，柔韧性好。
用途：适于制作一般机械零件, 减磨耐磨零件, 传动零件和电讯零件.
工程塑料可用于连接件、座椅背、座板，它是塑料中能进行电镀（水镀）主要原料。
第七章 机械工程材料的选用
一、学习目标
1. 掌握选用材料的原则：使用性能、工艺性能、经济性
2. 掌握典型零件的选材：工作条件、失效形式及性能要求
二、本章习题
1. 机械零件选材的基本原则是什么？ 1 使用要求（或称使用性能原则，首要考虑因素）
2 工艺要求（也称工艺性能原则，决定成本利润的关键）
3、经济性要求（也称经济性原则，不是越便宜越好）
另外，还要考虑国家资源政策、国际市场动态和当地材料的供应情况等等。
一、学习目标
1. 掌握铸件结构与铸造工艺性的关系。
2. 掌握合理设计铸件的壁厚及铸件壁的联结。
二、本章知识点
1. 铸造的概念及优缺点
2. 金属的流动性、收缩性概念及影响因素，
2. 砂型铸造的工艺过程，手工造型、机器造型的基本方法、特点及应用
3. 砂型铸造工艺设计基础，工艺设计主要内容：浇注位置、分裂面、主要工艺参数、浇注系统
4. 金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、陶瓷型铸造、实型铸造的基本原理、特点和应用
5. 了解一些新型的造型技术
6. 快速成型技术的基本原理和几种典型快速成型技术
7. 铸件结构设计的基本知识、铸造工艺对结构的影响
三、本章习题
1. 常用的特种铸造方法有哪些？
常用的特种铸造方法有熔模精密铸造、石膏型精密铸造、陶瓷型精密铸造、消失模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、真空吸铸、挤压铸造、离心铸造、连续铸造、半连续铸造、壳型铸造、石墨型铸造、电渣熔铸等。
一、学习目标
1. 掌握金属的塑性变形、可锻性及影响可锻性的因素。
2. 掌握板料冲压的特点
3. 掌握冲压的基本工序
4. 掌握工艺设计时需要注意的问题
二、本章知识点
1. 塑性变形概念，金属的塑性变形基本过程和基本规律
2. 冷加工和热加工变形对金属的组织和性能的影响
3. 常用的锻压工艺和合金的锻造性能的影响因素
4. 了解自由锻造、锤上模锻、胎模锻造的基本方法、工艺规程制定内容
5. 冲压工序变形特点、应用及基本工序
6. 自由锻、模锻、冲压机构设计时注意问题，设计时的原则
7. 了解几种新型的加工方法基本原理、特点及应用
三、本章习题
1. 生活用品中有哪些是由板料冲压而成的？试举例说明
日常生活中所见到的东西有很多配件是冲压制成的，基本上看到是金属材料的除铸造的和挤压的大概都是冲压的，例如门窗合页、拉手、家用电器里的各种五金、汽车摩托车的金属件、工具农具等有很多。比如园林工具的剪刀把，先用板料冲成工艺形状平片，然后该冲孔的冲孔，该压花的压花，最后打弯成形。然后在喷涂或其他表面处理加工，就是我们见到的剪刀把。这是比较简单的一种，还有很多复杂的工艺。
本章知识点
1. 焊接的分类、特点及应用
2. 手工电弧焊的焊接电流、设备、焊条
3. 焊接冶金特点
4. 手工电弧焊的焊接工艺：接头、坡口和焊接位置如何选择
5. 焊接接头及焊缝及热影响区的组织和性能
4. 焊接应力与变形：应力产生的原因，变形形式和防止变形的措施
5. 埋弧自动焊、气体保护焊等焊接方法的基本原理、特点及应用
6. 碳钢、合金钢、铸铁的焊接性能。
7. 焊接常存在的质量问题，如何进行检验
8. 了解焊接的新技术
本章习题
1. 对焊、电焊、缝焊的区别是什么？
对接电阻焊（以下简称对焊）是利用电阻热将两工件沿整个端面同时焊接起来的一类电阻焊方法。对焊的生产率高、易于实现自动化，因而获得广泛应用。
电焊的基本工作原理是通过常用的220V 电压或者380V 的工业用电，通过电焊机里的减压器降低了电压，增强了电流，并使电能产生巨大的电弧热量融化焊条和钢铁，而焊条熔融使钢铁之间的融合性更高。电焊条的外层的药皮、CO2焊接喷出CO2气体起防止金属融化后氧化的作用（不信你把药粉敲了看能焊接不）。当然这种解释是通俗的。
缝焊：焊件装配成搭接或斜对接头并置于两滚轮电极之间，滚轮加压焊件并转动，连续或断续送电，形成一条连续焊缝的电阻焊方法，称为缝焊。 缝焊是用一对滚盘电极代替点焊的圆柱形电极，与工件作相对运动，从而产生一个个熔核相互搭叠的密封焊缝的焊接方法。 缝焊广泛应用于油桶、罐头罐、暖气片、飞机和汽车油箱，以及喷气发动机、火箭、导弹中密封容器的薄板焊接
第十一章 机械零件毛坯的选择
本章知识点
1. 常用毛坯的种类和毛坯的选用原则
2. 典型的轴类、套盘类、机架箱体类毛坯选择举例
本章习题
1. 选择毛坯时，应考虑哪些因素？
⑴加工余量足不足，零件的材料及对材料的组织和性能要求:设计图上规定的零件材料，大体上就决定了毛坯的种类。例如，零件材料为铸铁就必须用铸造方法来制造毛坯。对于钢制零件，在选择毛坯时应考虑材料的力学性能要求。例如，制造高压阀门的零件一般应尽量选用锻件或焊接件，以保证材料具有良好的力学性能。
⑵零件的结构形状和外形尺寸:零件的结构形状是影响毛坯选择的重要因素，例如，结构形状复杂的阀体应尽量选用铸件。尺寸大的阀体可选用砂型铸造；尺寸小的则采用熔模铸造。
⑶生产纲领的大小:零件的生产纲领愈大，采用高精度和高效率的毛坯制造方法经济效果愈好。
⑷毛坯制造的条件:应根据现场的设备状况和工艺水平来选择毛坯，并考虑发展前景逐步采用先进的毛坯制造方法。
第十二章 切削加工基础知识
一、本章知识点
1. 切削加工是机械加工的基本方法，在切削加工形成零件的全过程中，了解刀具和工件间的相互运动；正确认识各种切削要素。
2. 刀具材料的选用，刀具结构，刀具的几何角度。
3. 切削层金属被刀具从工件毛坯上切除的过程，了解切屑的形成及种类，主要认识积屑瘤的形成原因与其危害。
4. 影响切削加工性的因素和衡量切削加工性的指标
二、学习目标
1. 了解切削过程中的物理现象。
2. 了解刀具的耐用度、工件材料的切削加工性的概念。
3. 掌握切削加工的基本概念。
4. 熟练掌握切削刀具的材料以及刀具的几何形状及角度。
三、本章习题
1. 何谓积屑瘤？它是如何形成的？对切削过程有何影响？
积屑瘤——指在加工中碳钢时，在刀尖处出现的小块且硬度较高的金属粘附物。
形成：在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成积屑瘤。 对切削过程加工件有划痕，加工精度会降低
第十三章 零件表面的加工
一、本章知识点
1、金属切削机床的分类及型号编制方法
（1） 金属切削机床的分类
（2） 金属切削机床型号的编制方法
（3）金属切削机床的基本构造
2、机械加工
（1） 车削
（2） 铣削
（3） 刨削
（4） 钻削、镗削
（5） 磨削
外圆面的的技术要求；外圆面的加工方案分析
孔的的技术要求；孔的加工方案分析
平面的的技术要求；平面的加工方案分析
成型面的的技术要求；成型面的加工方法分析
螺纹的的技术要求；螺纹的加工方法分析
齿轮的技术要求；齿轮齿形的加工方法分析
本章重点﹑难点：典型表面的加工方案分析
二、学习目标
1. 了解金属切削机床的分类及型号编制方法。
2. 常用的切削加工艺特点及其应用
三、本章习题
1. 试述拉削工艺的特点和应用
特点： 生产效率高、加工精度高、结构、操作简便、刀具成本高、加工范围广
应用：由于拉削加工具有以上特点，所以主要适用于成批和大量生产，尤其适于在大量生产中加工比较大的复合型面，如发动机的气缸体等。在单件、小批生产中，对于某些精度要求较高、形状特殊的成形表面，用其他方法加工很困难时，也有采用拉削加工的。但对于盲孔、深孔、阶梯孔及有障碍的外表面，则不能用拉削加工。
第十四章 机械加工工艺过程
一、本章知识点
1、加工工艺的基础知识
工艺过程的组成，生产纲领、生产类型、工艺规程、工艺规程制订的步骤。
2、零件结构工艺性要求
实际生产过程中要满足装夹、加工、测量的便利。
3、定位基准的选择
工件生产过程中的基准的类型与选择。各种类型工件的加工过程的简介。
二、学习目标
1. 掌握机械加工工艺的基本概念、基本理论。
2. 熟练掌握制定机械加工工艺规程的基本原则和方法、步骤。
三、本章习题
1. 根据什么原则选择粗基准和精基准
粗基准的选择如下：
1. 如果必须首先保证阀门工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面的位置精度要求较高的表面作粗基准。
2. 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。
3. 选作粗基准的表面，应平整，没有浇、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。
4. 粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以棉产生较大的位置误差。 精基准的选择如下：
1. 用工序基准作为精基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。
2. 当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以减少工装设计制造费用、提高生产率、避免基准转换误差。
3. 当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。
4. 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准、反复加工的原则。
第十六章 特种加工
本章内容概述
各种特种加工方法如电火花加工、电解加工、超声加工、激光加工等的介绍。 学习目标
1. 了解特种加工的概念及加工特点。
2. 了解特种加工(电火花、电解、激光、超声波、电子来、离子来等) 的工作原理、特。天及应用。
本章习题
1．解释特种加工概念。
特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法, 它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。特种加工是近几十年发展起来的新工艺, 是对传统加工工艺方法的重 要补充与发展, 目前仍在继续研究开发和改进。直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广。