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模块一　金属加工与实训概论
金属材料常指工业上所使用的金属和合金的总称.金属材料包括钢铁、有色金属及其合金.自然界中,目前存在的纯金属大约有７０多种,常见的有:金、银、铜、铁、锡、铂、汞、铝、锌、钛、钨、铅、镍等.合金是指由两种以上的金属、金属和非金属结合而成的且具有金属性质的材料.
一、金属材料及加工的发展史
１.金属材料的发展　　
人类的文明史,从某种意义上说就是一部人类认识材料和使用材料的发展史.在人类使用的众多材料中,金属材料由于其所特有的各种优异性能,被广泛地应用于生活和生产中,是现代工业不可缺少的重要材料.
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模块一　金属加工与实训概论
人类在６０００多年前已经冶炼出黄铜,在４０００多年前已有简单的青铜工具,在３０００多年前已用陨铁制造兵器.我们的祖先在２５００多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早１８００年.公元前１０００年,中国发明冶铸青铜用的鼓风机.中国湖北铜绿山春秋战国古铜矿遗址留存的木制辘轳轴,显示了公元前７７０年制造战船的工场,开始使用失蜡铸造方法铸造青铜器.汉代的“先炼铁后炼钢”的技术已居世界领先位置.西汉 史记 天官书 中有“水与火合为淬”. 汉书 王褒传 中有“巧冶铸干将之朴,清水淬其锋”.明朝宋应星所著 天工开物 中详细记载了炼铁、铸造、锻铁、淬火等各种金属加工方法,是举世公认的最早涉及金属加工的科学技术著作之一.
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模块一　金属加工与实训概论
９５３年,中国铸造大型铸铁件———沧州铁狮子(重５０００千克以上).２０１５年４月由中国重型机械研究院自主研发的１９５００吨自由锻造油压机在江苏江阴一次热负荷试车成功,成为已投产的世界最大吨位的自由锻造油压机,整体装机水平世界领先.锆、铀、铍、钽、钨、铂、锗等材料已经是核动力、导航、航空等领域的特殊战略物资.
２.金属切削加工的发展　　
我国在金属切削方面有着悠久的历史.古代加工石质、木质、骨质和其他非金属器物是今天金属加工的序曲.在旧石器时代就有石砍砸器,到了新石器时代,有如石斧、石刀、石镰等,并且已能在石器上钻孔.
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模块一　金属加工与实训概论
我国的金属切削加工工艺,从青铜器时代开始萌芽,并逐渐形成和发展.从殷商到春秋时期已经有了相当发达的青铜冶铸业并出现了各种青铜工具,如青铜刀、青铜锉、青铜锯等等.同时有出土文物与甲骨文记录表明,在制造过程中大都要经过切削加工或研磨.我国的冶铸技术比西欧早１０００多年.渗碳、淬火和炼钢技术的发明,铁质工具的出现,表明金属切削加工进入了新的阶段.有记载表明早在３０００多年前的商代已经有了旋转的琢玉工具,这也就是金属切削机床的前身.２０世纪７０年代在河北满城一号汉墓出土的五铢钱,其外圆上有经过车削的痕迹,刀花均匀,切削振动波纹清晰,椭圆度很小.有可能是将五铢钱穿在方轴上然后装夹在木质的车床上,用手拿着工具进行切削.
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８世纪的时候我国就有了金属切削车床.到了明代,有了较细的分工,如车、铣、钻、磨等工艺.从北京古天文台上的天文仪器可以看出,当时采用了与２０世纪五六十年代类似的加工方法.这也就说明当时就有较高精度的磨削、车削、铣削、钻削等工艺.２０世纪七八十年代,工具材料进一步得到发展,硬质合金和高速钢的规格和品种不断增加,如涂层硬质合金、立方碳化硼,陶瓷等等.到了２０世纪８０年代数控、数显设备也开始发展起来了.由于受当时电子设备、微机、传输等影响,没有太大的发展空间.随着电子设备、微机、传输速率的快速发展,数控、数显设备也快速发展起来了.
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二、金属加工在国民经济中的作用
任何机械设备,大到火箭、卫星、轮船,小到仪器、仪表、生活用具,都是用不同材料通过各种成形方法加工制造而成的.其中金属材料一般都占有较大的比例.金属加工就是对金属材料进行成形生产的全过程.涉及金属材料的性能、金属零件的毛坯成形和机械加工以及整机装配等方面,属机械制造范畴.成形工艺是人们把原材料或半成品加工制造成为所需形状和尺寸产品的过程.
我国正处于经济发展的关键时期,近十几年来,我国大力推广应用先进的加工制造技术,各项研究均取得了丰硕成果,获得不同程度的进展.
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但我国机械工业技术开发能力和技术基础薄弱,发展后劲不足,技术来源主要依靠引进国外技术,对国外技术的依存度较高,对引进技术的消化吸收仍停留在掌握已有技术和提高国产化率上,没有上升到形成产品自主开发能力和技术创新的高度.因此,我国机械制造业必须不断增强技术力量,跟上发展先进加工技术的世界潮流,将其放在战略优先地位,并以足够的力度予以实施,才能尽快缩小与发达国家的差距,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地.
机械制造业是国民经济的基础产业,它的发展直接影响到国民经济各部门的发展,也影响到国计民生和国防力量的加强,因此,各国都把机械制造业的发展放在首要位置.
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随着机械产品国际市场竞争的日益加剧,各大公司都把高新技术注入机械产品的开发中,作为竞争取胜的重要手段.金属加工技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,也是国际科技竞争的重点.
当前金属加工技术发展的主要方向:一是精密工程技术,以超精密加工的前沿部分———微细加工、纳米技术为代表,将进入微型机械电子技术和微型机器人的时代,二是金属加工的高度自动化,以CIMS和敏捷制造等的进一步发展为代表.制造加工业的发展方向可用“三化”来概括,即全球化、虚拟化和绿色化.作为一名高素质的应用型人才,了解金属材料及加工方法,掌握金属加工的基础知识和基本技能,对今后自身发展起到至关重要的作用.
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三、金属加工的分类与特点
１.按有无切屑分切屑成形和无切屑成形　　
①切屑成形:当对金属进行切割的时候有切屑产生的切割方式统称为切屑成形,包括车、铣、刨、磨、钻孔、锉、锯等工艺.
②无屑成形:利用现有的金属条或者金属片等进行造型.没有切屑产生.这类工艺包括化学加工、腐蚀、放电加工、喷砂加工、激光切割、喷水切割以及热切割等.
２.按加工温度分塑性成形加工和固体成形加工　　
①塑性成形加工:是指将成形金属高温加热以进行重新造形,属劳动密集型生产.
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②固体成形加工:是指所使用的原料是一些在常温条件下可以进行造形的金属条、片以及其他固体形态,属于劳动密集型生产.加工成本投入可以相对低廉一些.
３.按金属加工工艺流程可分为热加工、冷加工和其他加工　　
(１)热加工类
①铸造.铸造是将经过熔化的液态金属浇注到与零件形状、尺寸相适应的铸型中,冷却凝固后获得毛坯或零件的方法.
②锻压.锻压是借助于外力作用,使金属坯料产生塑性变形,从而获得所要求形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的方法.
③焊接.焊接是通过加热或加压(或两者并用),并且用(或不用)填充材料,使焊件相互连接的方法.
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④热处理.热处理是指操作热处理设备,对金属材料进行热处理加工的方法.
(２)冷加工类.
①钳工.钳工是用手持工具对夹紧在钳工工作台(虎钳)上的工件进行切削加工的方法.
目 前不适宜采用机械加工方法的一些工作,通常都由钳工来完成.
②车削.车削是指操作车床对工件表面进行切削加工的方法.车削加工是一种应用最广泛、最典型的加工方法.
③铣削.铣削是指操作各种铣床设备对工件进行铣削加工的方法.铣削加工的主要工艺内容为:铣削平面、台阶面、沟槽以及成形面等.
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④刨削.刨削是指操作各种刨床设备对工件进行刨削加工的方法.刨削加工的主要工艺内容为:刨削平面、垂直面、斜面、沟槽、V 型槽、燕尾槽、成形面等.
⑤磨削.磨削是指操作各种磨床设备对工件进行磨削加工的方法.磨削加工的主要工艺内容为:磨削平面、外圆、内孔、圆锥、槽、斜面、花键、螺纹、特种成形面等.
除上述加工外,常见的冷加工方法还有:钣金、镗削、冲压、组合机床加工等.
(３)其他加工.
①机械设备维修指从事设备安装维护和修理的方法.
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负责机械加工设备的安装、调试、保养、修理,排除使用过程中出现的故障.
②电路维修指从事工厂设备的电气系统安装、调试与维护、修理的方法.负责对电气设备与原材料进行选型,并安装、调试、维护、保养电气设备,对机床等设备的电气装置、电工器材进行维护保养与修理等;
③电加工设备加工是利用电加工设备进行零件加工的方法.在机械加工中,为了加工各种难加工的材料和各种复杂的表面,常直接利用电能、化学能、热能、光能、声能等进行零件加工,这种加工方法一般称为特种加工.常用的加工方法有电火花加工、电解加工等.
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四、金属加工的安全生产
金属加工的安全主要是人身安全和设备安全,防止生产中发生意外安全事故,消除各类事故隐患.国家安监局对安全生产特别重视,要求安全生产规范化、制度化.发布了 有色金属压力加工企业的安全生产标准化评定标准 全国冶金等工贸企业生产标准化考评办法 (安监总管四〔２０１１〕８４号)和 关于印发企业安全生产责任体系五落实五到位的规定的通知 (安监总办〔２０１５〕２７号)等文件.安全责任重大,安全无小事.
工厂要利用各种方法与技术,使工作者确立“安全第一”的观念,使工厂设备的防护及工作者的个人防护得以改善.
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劳动者必须加强法制观念,认真贯彻上级有关安全生产、劳动保护政策、法令和规定.严格遵守安全技术操作规程和各项安全生产制度.在企业中为防止事故的发生,要根据金属加工企业不同性质,对照国家安监局的文件要求,制定出各种安全规章制度,如工人安全职责、车间管理安全规则、设备操作安全规则,落实安全责任,强化安全防范措施.对新工人进行厂级、车间级、班组级三级安全教育.
五、如何学好本课程
１.了解本课程的主要内容　　
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模块一　金属加工与实训概论
本课程包括金属加工与实训概论、金属材料及热处理、热加工基础、冷加工基础、钳工实训、车工实训、铣工实训、焊工实训、刨工实训和磨工实训.
２.熟悉学习本课程的任务　　
掌握必备的金属材料、热处理、金属加工工艺知识和技能;培养分析问题和解决问题的能力,具备继续学习专业技术的能力及在机械、机电类专业领域的基本从业能力;培养其在机械、机电类专业领域的基本从业能力;贯穿职业道德和职业素养的培养,形成严谨、敬业的工作作风,为今后解决生产实际问题和职业生涯的发展奠定一定的基础.
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３.学习本课程的方法　　
在学习本课程时,要重视理解基本概念和基本原理,注意熟悉机械产品的成形过程,掌握基本工艺知识,为正确选用成形工艺奠定初步基础;要强化实践能力的培养,重视试验、实习、参观以及生活实际等实践活动;认真地参加金工实习,获得铸造、锻压、焊接、热处理和切削加工的感性认识,熟悉金属材料的主要加工方法、所用设备及工具等,掌握一定的操作技能.只有这样,才能取得良好的学习效果.
４.学生自我评价、总结、检测、反馈　　
让学生自己表达在本课程的收获怎么样,和平时学文化课有什么不同,提高学习自愿性、兴趣性,培养学生对本课程的学习积极性.
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５.老师总结、布置作业
相信同学们都能够按时完成每一次作业,能够对金属加工与实训这门课程有着浓厚的兴趣和学习积极性,能够学好这门课程.坚定学生的自信心.
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