毕业设计（论文）-典型金属材料的热处理计算机辅助工艺设计精选.doc

前言 钢的热处理是将钢在固态下加热到预定的温度，保温一定时间，然后以预定的方式冷却到室温，来改变其内部组织结构，以获得所需性能的一种热加工工艺。常用的钢的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火及表面热处理等加工工艺。 热处理是机器零件加工工艺过程中的重要工序。适当的热处理不仅可以消除铸、锻、焊等热加工工艺所造成的缺陷，细化晶粒、消除偏析、降低内应力，使组织结构和性能更加均匀。而且还可以使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理性能。因此适当的热处理工艺可以大大提高产品的力学性能，延长机器零件的使用寿命，起到事半功倍的效果。 然而，在长期的生产实践中，工厂里一直由工艺员制定热处理工艺。这不仅浪费了人力、物力；而且对于缺乏热处理经验的生产者还可能制定出不恰当的热处理方案，从而造成生产上的损失。 基于上述原因，需要开发一种新型的热处理工艺专家系统。本系统可以根据用户提供的零件信息，自动推理出最恰当的热处理工艺，并确定相应的保温温度、保温时间等参数。在得到用户的调整后，系统自动绘制出热处理工艺卡片，并将工艺卡中的有关信息存贮，以便以后需要时进行使用和研究。 第一章 绪论 1.1热处理技术的发展 在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和水的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑,心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。1850～1880年，对于应用各种气体(诸如氢气、煤气、一氧化碳等)进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳 ；30年代出现露点电位差计,使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；60年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺 ；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。 热处理工艺种类繁多，现在常用的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火及表面热处理等工艺。在机械制造业中，通过热处理才能充分发挥材料的潜能，延长零件的使用寿命。 1.2 CAPP的发展趋势 随着计算机技术和网络技术的发展CAPP开发的深入以及企业的需求，CAPP技术不断向前发展，其发展趋势如下： 1、实用化。实用化CAPP系统，应人机界面友好，操作简单，符合工艺设计人员的设计习惯，设计结果能正确指导生产，并且具有很好的柔性。 2、工具化。开发应用面广，适应性强的CAPP系统，即大力发展工具型CAPP系统。 3、集成化。计算机集成制造是现代制造业的发展趋势，作为集成系统中的一个单元技术，CAPP系统的集成化也是必然的发展趋势。 4、智能化。CAPP系统必将在获取、表达、和处理各种知识的灵活性和有效性上有进一步的发展，如模糊技术、人工神经网络技术、专家系统技术的应用，使CAPP系统向着智能化方向发展。 5、网络化。随着网络技术的发展，CAPP系统网络化也是必然的趋势。 6、先进性与实用性的统一。尽管目前开发的CAPP系统约有200多种，但在生产实际中的应用情况并不理想，暴露出“先进的不实用，实用的不先进”等问题，影响了CAPP系统的推广和普及。因此，在以后系统开发中一定要兼顾先进性和实用性。 7、集成化和标准化的统一。集成化是CAPP系统发展的必然趋势，是实现CAD/CAM真正集成的关健也是CIMS应用中的一个“瓶颈问题”。而产品数据棋型的定义和数