（中职）机械基础（多学时）单元三课题四电子教案工信版.doc

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1、【课题】材料的选择及运用【教材版本】【教学目标】1. 熟悉常用工程材料的选用原则。【教学重点、难点】教学重点：1. 常用工程材料的选用原则。教学难点： 1.常用工程材料的选用原则。【教学媒体及教学方法】借助于多媒体课件，将静态的图形直观展示；通过教师的讲解、学生的观察、分析、讨论，师生充分互动，采用大量联系实际的案例，调动学生的学习积极性，培养学生观察分析、自主探究的能力，使全体学生在合作学习中都能有所收获。【课时安排】2课时（45分钟2）【教学建议】 教学中应交替使用教材、实物和图片。根据学生基本情况及学习本次内容后的总体反应，使用不同的教学方法，加强和学生的互动，使学生积极地参与到教学活动

2、中来。【教学过程】任务导入（5分钟）图3-4-1 CA6140普通车床CA6140型普通车床是应用较为广泛的一类机床。它具有良好的机械性能，具有结构简单、操作方便、外观整洁等特点。主轴是机床的执行件，主轴的性能对加工质量和机床的生产效率有重要影响。另外，主轴的传动方式是由皮带传动和齿轮传动两种方式结合的。试一试观察CA6140普通车床加工零件的过程，观察车床主轴在加工过程中的所起的作用。想一想CA6140普通车床的主轴需要满足哪些基本要求？应该选择什么样的材料？新课讲授（75分钟）在机械零件产品的设计与制造过程中，如果要正确选择和使用材料，必须了解零件的工况条件及其失效形式，才能较准确地提出对

3、零件材料的主要性能要求，从而选择出合适的材料并制定出合理的冷、热加工工艺路线。因此如何合理地选择和使用金属材料是一项十分重要的工作。1. 选材的一般原则在选择材料的过程中，不仅要考虑材料的性能能够适应零件的工作条件，使零件经久耐用，而且要求材料有较好的加工性能和经济性，以便提高零件的生产率，降低成本，减少消耗等。选材的依据是零件的使用性能和失效分析结果。选材的一般原则是首先保证使用性能，同时兼顾工艺性和经济性。使用性能是保证零件正常工作所必须具备的首要条件，包括力学性能和物理、化学性能。一般来说，常将力学性能作为保证和评价使用性能的主要方面。所选材料制成零件后必须具有足够的使用性能，这是选材的

4、基本出发点。具体做法是：（1）分析零件的工作条件，确定使用性能工作条件主要是指零件的受力情况、环境状况和一些特殊要求。在工作条件分析基础上确定使用性能。（2）判明零件可能的失效形式，确定使用性能失效分析就是找出对零件失效起主要作用的关键性的性能指标，必要时还需进行实验室试验来最后确定所用的材料。在找出关键性性能指标时要特别注意评价的科学性。如曲轴主要的失效形式之一是断裂，如果以此为依据认为材料的冲击韧度值越高越安全，就会降低材料的使用强度水平。如以提高强度水平配合适当的韧性作为设计依据，选择球墨铸铁生产曲轴，在我国就获得了广泛的应用。如果零件在特殊的环境下工作，则应根据具体的工作条件分析其失效

5、形式，此时材料的物理、化学性能往往会成为选材的关键性性能指标。（3）从零件使用性能要求提出对材料的性能要求明确了零件的使用性能后，并不能马上按此进行选材，还要把使用性能的要求，通过分析、计算量化成具体数值，再按这些数值从手册的材料性能数据应用范围中选材。2 工艺性原则材料工艺性能的好坏对零件加工的难易程度、生产效率、生产成本又有很大关系，所以，选材时在满足零件对使用性能要求的前提下应选择加工工艺性良好的材料。材料的工艺性主要有以下几个方面：（1）铸造性能 包括流动性、收缩、偏析、吸气性等。常用的金属材料中灰铸铁的熔点低、流动性好、收缩率小，因而铸造性能优良；而低、中碳钢的熔点高、熔炼困难、凝固

6、收缩较大，因而铸造性能不如铸铁好；有色金属中的铝合金具有优良的铸造性能，所以，铸造铝合金及铸造铜合金在工业中获得了广泛应用。（2）压力加工性能 压力加工分为热加工和冷加工两种。热加工主要包括热锻、热挤压、热轧等。评价热加工工艺性能的指标主要是塑性、变形抗力、可加工的温度范围、抗氧化性以及热脆倾向。冷压力加工主要是指冷冲压、冷镦、冷挤压等。变形铝合金、铜合金、低碳钢的压力加工性能好，而高碳钢较差。（3）焊接性能 工程构件的连接方法中焊接是应用最广泛的一种，焊接性能包括形成冷裂或热裂的倾向、形成气孔的倾向等，其优劣的判据有焊缝区的性能是否低于母材、焊缝倾向的大小等。低碳钢的焊接性能好，高碳钢及铸铁

7、的焊接性能差。（4）切削加工性能 主要指材料的切削加工性、磨削加工性等，其性能优劣的判据主要是刀具的磨损、动力消耗、零件表面粗糙度等。在工业用钢中，奥氏体不锈钢、高速钢的切削加工性差。钢的硬度对切削加工性有很大影响，中、低碳结构钢正火状态，高碳钢、高碳合金工具钢的退火状态都具有适于切削的硬度。（5）热处理工艺性能 包括淬透性、淬硬性、回火稳定性、氧化脱碳倾向、变形开裂倾向等。热处理对改变钢的性能起关键作用。热处理性能不好，会影响零件的使用性能、形状及尺寸的稳定，甚至引起零件的开裂损坏。一般碳钢的压力加工和切削性能较好，在力学性能和淬透性能满足要求时尽量选用碳钢；当碳钢不能满足使用性能要求时应选

8、用合金钢，合金钢的强度高、淬透性好、变形开裂倾向小，更适于制造高强度、大截面、形状复杂的零件。3 经济性原则在满足使用性能和工艺性能的前提下，选用的材料要价格便宜、成本低廉。除考虑材料本身的价格外，还要考虑包括加工费用和管理费用。在满足使用性能的前提下选用零件材料时就要力争使产品的成本最低。选材时注意以下几个问题对提高产品的经济性是有益的。（1）充分考虑以铁代钢。铸铁原料广泛，价格较为低廉，而且具有很多优良的性能（尤其是球墨铸铁）。（2）尽量选用型材代替锻件，以降低制造费用。（3）优先选用碳钢。因为碳钢的切削性、压力加工性及焊接性能都优于合金钢，加工制造成本较低。（4） 选材时不能单纯追求原材

9、料价格低廉，而应当以综合效益（如材料单价、加工费用、使用寿命和美观程度等）来评价材料的经济性高低。（5） 应尽量选用资源丰富的合金钢系列，如锰钢、硅锰钢等，少选或不选含镍、铬、钴等我国资源缺乏的钢种。（6）应根据厂家的具体情况选择工艺成熟的材料，以降低加工费，提高成品率。同时还应考虑所选材料的品种尽量少而集中，以减少管理费用。尽量选用本地区或就近可以供应的材料，以降低运输费用。学习评价及作业（10分钟）1、学习评价充分体现学生在教学中的主体地位。通过学生的自我评价，使其能够进行客观地自我反思，清晰地认识自我、自我总结的一个过程；通过小组评价，可以使学生更加注重小组的团结协作、互相学习，加强团队意识；通过教师评价，体现教师在教学中的另一主体地位，引导教学的方向和进程，指导学生掌握学习方法，学会探索、发现规律，同时，培养能力强的学生积极思考，主动探究；激励能力弱的学生认真观察，积极参与，以提高教学效果。 2、课堂小结简要小结本次课程的内容（学生归纳，老师点晴并指出需要注意的问题）。3、布置作业：