《金属切割与加工技术》课件

金属切割与加工技术课程概述课程目标主要内容学习成果使学生掌握金属切割与加工的基本理论包括金属切割基础、传统金属切削、特和操作技能，培养分析和解决实际工程种加工技术、数控加工、金属成形、焊问题的能力接技术和表面处理等第一部分金属切割基础金属切割的定义与重要性什么是金属切割在工业中的应用通过外力或能量使金属材料分离广泛应用于机械制造、汽车工的过程业、航空航天等领域经济价值金属切割的历史发展早期手工切割1使用简单的工具，如锤子、凿子等进行切割，效率低，精度差机械化时代2发明了各种机械切割设备，如锯床、剪床等，提高了切割效率现代数控技术3金属切割的基本原理切削三要素主运动进给运动切削速度、进给量和切削深度是影响切刀具或工件的主要运动方向，决定了切割效果的关键因素，合理选择可以提高割速度切割质量和效率金属切割的分类按加工方式分类按切割工具分类按被加工材料分类机械切割、热切割、化锯、剪、砂轮、火焰切学切割等割等常见金属切割方法概述机械切割热切割化学切割12利用机械力使金属材料分离，如锯利用热能使金属材料熔化或气化，切、剪切等，适用于各种金属材如火焰切割、激光切割等，适用于料切割厚板第二部分金属切割工具金属切割工具是实现金属切割的关键，本部分将介绍切削刀具的材料、几何形状、选择与使用，帮助学生掌握各种刀具的特性和应用，从而更好地选择和使用刀具，提高切割效率和质量刀具的选择直接影响切割效果，是保证加工质量的重要因素切削刀具材料工具钢硬质合金1韧性好，但耐磨性较差，适用于低速切硬度高，耐磨性好，适用于高速切割2割超硬材料陶瓷4如金刚石、立方氮化硼，适用于极高硬极高的硬度和耐磨性，适用于高速精密3度材料的切割切割刀具几何形状刀具角度刀尖圆弧刃口形状前角、后角、主偏角等，影响切削力和减小刀尖应力，提高刀具寿命，改善表影响切削性能和刀具寿命，如直刃、圆切削温度，合理选择可以提高切割效面粗糙度弧刃等率刀具选择与使用根据加工材料选择根据加工精度选择12选择与材料硬度相适应的刀具高精度加工需要选择高精度刀材料，保证切割效率和质量具，保证尺寸和形状精度刀具寿命与更换3定期检查刀具磨损情况，及时更换，避免影响加工质量第三部分传统金属切削加工传统金属切削加工是机械制造中最常用的方法，本部分将介绍车削、铣削、钻削和磨削加工的原理、设备和工艺参数，帮助学生掌握这些基本加工方法，为后续学习特种加工和数控加工打下基础这些传统加工方法在现代制造业中仍然发挥着重要作用车削加工车削原理车床类型车削工艺参数工件旋转，刀具沿轴向卧式车床、立式车床、切削速度、进给量、切或径向移动进行切削数控车床等削深度等铣削加工铣削原理铣床类型刀具旋转，工件沿多个方向移动立式铣床、卧式铣床、数控铣床进行切削等铣削工艺参数切削速度、进给量、切削深度、铣削方式等钻削加工钻削原理1刀具旋转并轴向移动，在工件上形成孔钻床类型2立式钻床、摇臂钻床、数控钻床等钻削工艺参数3切削速度、进给量、钻头类型等磨削加工磨削原理利用高速旋转的砂轮进行精细切削，获得高精度表面磨床类型平面磨床、外圆磨床、内圆磨床等磨削工艺参数砂轮速度、进给量、磨削深度等第四部分特种加工技术特种加工技术是传统切削加工的补充，本部分将介绍电火花加工、激光切割、水射流切割和等离子切割的原理、设备和应用，帮助学生了解这些先进加工方法，从而能够选择合适的加工方法，满足不同的加工需求特种加工技术在复杂形状和特殊材料的加工中具有独特优势电火花加工设备介绍2电火花机床、脉冲电源、工作液系统等基本原理1利用电火花放电使金属材料熔化或气化工艺规律放电电压、电流、脉冲宽度等对加工效3果的影响激光切割激光切割原理激光器比较适用材料和厚度利用高能量密度激光束照射金属材料，CO2激光器、Nd激光器和Nd:YAG激光适用于切割各种金属材料，切割厚度取使其熔化或气化器的特点和应用决于激光器功率水射流切割水射流切割原理切割类型优势与应用123利用高压水流或磨料水流冲击金属纯水切割适用于切割软材料，磨料切割精度高，无热影响区，适用于材料，使其分离水射流切割适用于切割硬材料切割复杂形状和特殊材料等离子切割等离子切割原理设备构成适用材料和厚度利用高温等离子弧熔化等离子切割机、电源、适用于切割各种金属材金属材料，并用气体吹气体供应系统等料，切割厚度取决于等走熔化的金属离子弧功率第五部分数控加工技术数控加工技术是现代制造业的核心技术，本部分将介绍数控加工的概述、数控车床、数控铣床和加工中心的结构特点、编程基础和典型加工案例，帮助学生掌握数控加工的基本原理和操作技能，从而能够胜任数控加工的相关工作数控加工具有高精度、高效率和高自动化程度的优点数控加工概述数控技术发展数控系统组成数控加工优势经历了从手动编程到自动编程，从简包括数控装置、伺服系统、机床本体高精度、高效率、高自动化程度，适单控制到复杂控制的发展历程和辅助装置等用于批量生产和复杂零件加工数控车床结构特点1主轴箱、刀架、尾座、进给系统等组成编程基础2掌握G代码和M代码，进行零件加工程序编写典型案例3轴类零件、盘类零件的数控车削加工数控铣床结构特点工作台、主轴箱、进给系统等组成编程基础掌握G代码和M代码，进行复杂零件加工程序编写典型案例模具、箱体零件的数控铣削加工加工中心卧式加工中心2主轴平行于工作台，适用于加工箱体零件立式加工中心1主轴垂直于工作台，适用于加工平面零件五轴加工中心具有五个运动轴，适用于加工复杂曲面3零件第六部分金属成形加工金属成形加工是通过外力使金属材料产生塑性变形，从而获得所需形状和尺寸的零件本部分将介绍金属成形加工的概述、冲压成形、弯曲成形、拉深成形和旋压成形的原理、设备和工艺，帮助学生掌握这些成形加工的基本方法金属成形加工在汽车、航空航天等领域具有广泛应用金属成形加工概述定义与分类与切削区别应用领域通过外力使金属材料产生塑性变形，包成形加工不产生切屑，材料利用率高，广泛应用于汽车、航空航天、家电等领括冲压、弯曲、拉深、旋压等但精度相对较低域冲压成形冲压原理冲压设备12利用冲模在压力机上对金属材压力机、冲模、送料装置等料进行冲裁、弯曲、拉深等操作典型工艺3落料、冲孔、弯曲、拉深等弯曲成形弯曲原理常见弯曲方法弹性回弹与补偿使金属材料产生弯曲变形，改变其形状V形弯曲、U形弯曲、Z形弯曲等采取措施减小弹性回弹，保证弯曲精度拉深成形拉深比2控制拉深比，防止材料破裂拉深原理1将金属板料拉成空心零件的过程拉深缺陷防止起皱、破裂等缺陷，保证拉深质3量旋压成形旋压原理旋压设备旋压工艺参数利用旋轮对旋转的金属材料进行挤压，旋压机、旋轮、芯模等旋轮进给速度、旋轮压力、旋压次数使其产生塑性变形等第七部分焊接技术焊接技术是将金属材料连接在一起的重要方法，本部分将介绍焊接技术的概述、电弧焊、气体保护焊、电阻焊和特种焊接方法的原理、设备和应用，帮助学生掌握各种焊接技术的基本原理和操作技能，从而能够胜任焊接相关工作焊接技术在机械制造、建筑、航空航天等领域具有广泛应用焊接技术概述焊接定义焊接分类将金属材料连接在一起的方法熔焊、压焊、钎焊等焊接地位金属加工中不可或缺的重要工艺电弧焊电弧焊原理1利用电弧产生的高温熔化金属材料焊接方法2手工电弧焊、埋弧焊等焊接设备3焊机、焊条、焊钳等气体保护焊焊MIG熔化极气体保护焊，适用于焊接各种金属材料焊TIG钨极气体保护焊，适用于焊接高品质要求的金属材料等离子弧焊适用于焊接薄板和精密零件电阻焊缝焊2适用于焊接薄板，密封性好点焊1适用于焊接薄板，连接强度较低凸焊适用于焊接有凸点的零件3特种焊接方法激光焊接电子束焊接摩擦焊接焊接速度快，热影响区小，适用于精密焊接质量高，适用于高品质要求的焊适用于焊接异种金属焊接接第八部分表面处理技术表面处理技术是为了改善金属材料的表面性能，延长其使用寿命的重要手段本部分将介绍表面处理概述、机械表面处理、化学表面处理、电化学表面处理和热处理表面强化的原理和方法，帮助学生了解各种表面处理技术的特点和应用，从而能够选择合适的表面处理方法，提高金属材料的耐腐蚀性、耐磨性和美观性表面处理概述目的与意义表面处理分类12提高金属材料的耐腐蚀性、耐机械表面处理、化学表面处磨性、美观性等理、电化学表面处理、热处理表面强化等选择原则3根据使用环境、材料性能和成本等因素选择合适的表面处理方法机械表面处理抛光喷砂滚光提高表面光洁度，去除表面缺陷去除表面氧化皮、锈蚀等，增加表面粗糙去除毛刺、倒角，提高表面光洁度度化学表面处理碱洗2去除表面油污等酸洗1去除表面氧化皮、锈蚀等化学抛光提高表面光洁度3电化学表面处理阳极氧化电镀化学镀在金属表面形成氧化膜，提高耐腐蚀在金属表面镀上一层金属，提高耐腐蚀在金属表面沉积金属薄膜，提高耐腐蚀性性和美观性性和耐磨性热处理表面强化表面淬火渗碳12提高表面硬度和耐磨性提高表面硬度和耐磨性渗氮3提高表面硬度和耐磨性第九部分金属加工自动化与智能化随着科技的发展，金属加工正朝着自动化和智能化方向发展本部分将介绍工业机器人在金属加工中的应用、柔性制造系统（FMS）、计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）和人工智能在金属加工中的应用，帮助学生了解金属加工的未来发展趋势自动化和智能化将大幅提高金属加工的效率和质量，降低成本工业机器人在金属加工中的应用焊接机器人搬运机器人提高焊接效率和质量，降低劳动提高搬运效率，降低劳动强度强度打磨抛光机器人提高表面处理质量，降低劳动强度柔性制造系统（）FMS构成FMS1数控机床、机器人、物料输送系统、计算机控制系统等运行模式FMS2根据生产计划自动调整生产过程应用案例FMS3汽车零部件、航空航天零件的加工计算机辅助设计与制造（）CAD/CAM技术CAD利用计算机进行零件设计技术CAM利用计算机进行加工程序编制集成CAD/CAM实现设计与制造的无缝连接，提高生产效率人工智能在金属加工中的应用自适应控制2根据加工状态自动调整工艺参数智能诊断1诊断设备故障，预测维护需求工艺优化优化加工工艺，提高加工效率和质量3第十部分金属加工质量控制质量控制是金属加工的重要环节，本部分将介绍金属加工质量概述、加工精度控制、表面质量控制、在线检测技术和统计过程控制（SPC），帮助学生掌握质量控制的基本原理和方法，从而能够保证金属加工产品的质量，提高企业的竞争力质量是企业的生命，严格的质量控制是企业发展的基石金属加工质量概述质量定义质量重要性质量控制体系产品满足用户需求的程度关系到企业生存和发展贯穿于设计、制造、检验等各个环节加工精度控制尺寸精度形状精度12控制零件的尺寸误差在允许范控制零件的形状误差在允许范围内围内位置精度3控制零件各表面之间的位置误差在允许范围内表面质量控制表面粗糙度表面完整性测量方法控制表面微观几何形状控制表面物理化学性能利用粗糙度仪、显微镜的误差的改变等进行测量和评价在线检测技术超声检测2利用超声波进行内部缺陷的检测光学检测1利用光学原理进行尺寸和形状的检测射线检测X3利用X射线进行内部缺陷的检测统计过程控制（）SPC原理控制图应用过程能力分析SPC利用统计方法分析和控制生产过程中的绘制控制图，监控过程的稳定性和控制评估过程满足质量要求的能力质量波动状态第十一部分金属加工与环境保护在金属加工过程中，环境保护越来越受到重视本部分将介绍金属加工的环境影响、清洁生产技术，帮助学生了解金属加工对环境的影响，从而能够采取措施减少污染，实现可持续发展保护环境是每个企业和个人的责任，绿色制造是未来发展的必然趋势金属加工的环境影响能源消耗废弃物产生金属加工需要消耗大量的能源产生废切削液、废金属屑等噪声污染金属加工设备产生噪声污染清洁生产技术切削液循环利用1减少切削液的排放金属屑回收2回收利用金属屑，减少资源浪费废气处理技术3处理金属加工产生的废气，减少空气污染总结与展望课程要点回顾技术发展趋势12回顾本课程的主要内容和重点展望金属加工技术的发展趋知识势，如智能化、绿色化等学习建议3提供学习建议和资源推荐，帮助学生进一步提高。