材料成型工藝

1、材料成型工藝Material Molding Process )課程代碼：（ 07310060）學(xué)分：6學(xué)時(shí)：90（其中：講課學(xué)時(shí)78：實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12）先修課程：材料成型原理、金屬學(xué)及熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)適用專業(yè)與培養(yǎng)計(jì)劃：材料成型及控制工程專業(yè)2012 年修訂版培養(yǎng)計(jì)劃教材： 金屬材料液態(tài)成型工藝、賈志宏主編、化學(xué)工業(yè)出版社、第一版；金屬材料焊接工藝、雷玉成主編、化學(xué)工業(yè)出版社、第一版；沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)、姜奎華主編、機(jī)械工業(yè)出版社、第一版開課學(xué)院 ： 材料科學(xué)與工程學(xué)院課程網(wǎng)站：（選填）一、課程性質(zhì)與教學(xué)目標(biāo)（一）課程性質(zhì)與任務(wù)（需說(shuō)明課程對(duì)人才培養(yǎng)方面的貢獻(xiàn)）材料成型工藝是材料成型及控制

2、工程專業(yè)的主干課程之一。該課程主要任務(wù)是學(xué)習(xí)液態(tài)成型、塑性成型及焊接成型的工藝原理、方法、 特點(diǎn)、 質(zhì)量影響因素及其規(guī)律、質(zhì)量控制、適用范圍等。學(xué)習(xí)過(guò)程中側(cè)重于實(shí)際經(jīng)驗(yàn)、工程技術(shù)及其理論知識(shí)的綜合應(yīng)用。通過(guò)系統(tǒng)學(xué)習(xí)，在掌握成型工藝過(guò)程基本規(guī)律及其物理本質(zhì)的基礎(chǔ)上，學(xué)生能夠根據(jù)不同的零件需求，靈活選擇和全面分析成型工藝、完成合理的工藝設(shè)計(jì)；同時(shí)，針對(duì)成型過(guò)程中出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析，找到解決措施，消除和減少工件質(zhì)量缺陷；本課程以數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、物理化學(xué)、力學(xué)、金屬學(xué)與熱處理、材料成型原理等作為理論基礎(chǔ)，主要應(yīng)用物理冶金、化學(xué)冶金、成形力學(xué)理論，系統(tǒng)闡述金屬材料成型工藝過(guò)程的相關(guān)現(xiàn)象及其影響

3、因素、規(guī)律、形成機(jī)制；同時(shí)，還匯總了大量的工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)用技術(shù)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以為材料成型工藝課程設(shè)計(jì)、金屬綜合性實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等后續(xù)課程學(xué)習(xí)奠定必要的基礎(chǔ)知識(shí)。（二）課程目標(biāo)（需包括知識(shí)、能力與素質(zhì)方面的內(nèi)容，可以分項(xiàng)寫，也可以合并寫）1 . 掌握鑄造成型、沖壓成型和焊接成型工藝過(guò)程所涉及的主要物理原理；2 . 掌握各種成型方法的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，能夠根據(jù)實(shí)際產(chǎn)品需要選擇高效、優(yōu)質(zhì)低成本的成型工藝方法；3 .掌握材料成型設(shè)備結(jié)構(gòu)、工作原理、工作方法，能夠根據(jù)要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，構(gòu)建 實(shí)驗(yàn)體系并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；4 .掌握各種材料成型方法的質(zhì)量影響因素及其影響規(guī)律、工藝設(shè)計(jì)原則、缺陷形 成機(jī)理

4、及質(zhì)量控制方法，能夠優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品的成型工藝并控制產(chǎn)品成型質(zhì)量。5 .熟悉鑄造成型、沖壓成型和焊接成型工藝過(guò)程所涉及的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，了解材料成 型工藝過(guò)程對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響。（三）課程目標(biāo)與專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系本課程支撐專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中畢業(yè)要求 1-4、2-3、4-2、6-1:1 .畢業(yè)要求1-4.利用材料成型原理、材料成型工藝、材料成型設(shè)備等專業(yè)知識(shí)解 決鑄造/焊接/鍛壓復(fù)雜工程問(wèn)題。2 .畢業(yè)要求2-3.能夠?qū)Σ牧铣尚图翱刂乒こ填I(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析，并表 達(dá)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案。3 .畢業(yè)要求4-2.能基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對(duì)加工對(duì)象的結(jié)構(gòu)、裝置、系統(tǒng) 制定

5、實(shí)驗(yàn)方案。4 .畢業(yè)要求6-1. 了解材料成型及控制專業(yè)領(lǐng)域相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、環(huán)境 和可持續(xù)發(fā)展方針、產(chǎn)業(yè)政策、法律法規(guī)。畢業(yè)要求 指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3課程目標(biāo)4課程目標(biāo)5畢業(yè)要求1-4V畢業(yè)要求2-3VV畢業(yè)要求4-2V畢業(yè)要求6-1V、課程內(nèi)容、學(xué)時(shí)分配及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐章節(jié)內(nèi)容教學(xué)方式與學(xué)時(shí)支撐課程目標(biāo)支撐的畢業(yè)要 求指標(biāo)點(diǎn)講 課實(shí) 驗(yàn)上 機(jī)課 外作 業(yè)討 論第1章沖壓模具設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)：沖壓成形與模具設(shè)計(jì)概述；沖壓設(shè)備選用；沖壓變形 理論基礎(chǔ)；模具材料選用；模具加工方法與工藝規(guī)程編制42p/|1、3、51-4、4-2、6-1第2章7 M:工藝與沖裁模設(shè)計(jì)：

6、 沖裁變形過(guò)程分析；沖載工藝設(shè)計(jì)；沖裁模的典型結(jié)構(gòu)； 沖裁模零部件設(shè)計(jì)821、2、3、4、51-4、2-3、4-2、 6-1第3章彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì)：彎曲變形分析及變形特點(diǎn)；彎曲卸載后的回彈；彎曲模 典型結(jié)構(gòu)；彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4V1、2、3、4、51-4、2-3、4-2、 6-1第4章拉深工藝與拉深模設(shè)計(jì)：圓筒形件拉深變形分析；拉深件的工藝性；拉深模的典 型結(jié)構(gòu)；拉深模工作零件的設(shè)計(jì)41、2、3、4、51-4、2-3、4-2、 6-1第5章其他成形工藝與模具設(shè)計(jì)：脹形；翻邊；縮口；旋壓；校形42V1、31-4、4-2第6章焊接工藝緒論：焊接技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展現(xiàn)狀；焊接方法分類；焊接技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)21

7、、51-4、6-1第7章電弧焊：焊接電弧物理；弧焊電源；電焊條電弧焊；鴇極僦弧焊；熔化極僦弧焊；CO2氣體保護(hù)電弧焊144V1、2、3、4、51-4、2-3、4-2、 6-1第8章電阻焊：電阻焊的加熱；電阻點(diǎn)焊；電阻對(duì)焊及閃光對(duì)焊821、2、3、4、51-4、2-3、4-2、 6-1第9章零件的鑄造工藝性：鑄造工藝概述；鑄造方法的選擇及砂型鑄造工藝性分析；其 他鑄造方法的工幺性分析；6V1、51-4、6-1第10章砂型工藝方案設(shè)計(jì)：工藝設(shè)計(jì)依據(jù)及內(nèi)容；砂型澆注位置、分型面確定；砂芯設(shè) 計(jì)；工2參數(shù)確定；澆注系統(tǒng)原理；澆注系統(tǒng)計(jì)算及設(shè)計(jì)；冒口原理及設(shè)計(jì)；特 種冒口及冷鐵、鑄筋14V1、2、3、4

8、、51-4、2-3、4-2、 6-1第11章工藝裝備設(shè)計(jì)：模樣設(shè)計(jì)；芯盒分類及設(shè)計(jì)；其他工裝設(shè)計(jì)4V1、2、3、4、51-4、2-3、4-2、 6-1合計(jì)7212注：課外學(xué)時(shí)按相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃列入表格三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（如課程不含實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)將該項(xiàng)刪除）編號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)要求支撐課程目標(biāo)1典型模具拆裝2綜合性必做32壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)與操作2綜合性必做33杯突實(shí)驗(yàn)2驗(yàn)證性必做34鴇極氮弧焊工藝實(shí)驗(yàn)2驗(yàn)證性必做35氣體保護(hù)焊工藝實(shí)驗(yàn)2驗(yàn)證性必做36電阻點(diǎn)焊工藝實(shí)驗(yàn)2驗(yàn)證性必做3注：1.類型指驗(yàn)證性、綜合性、設(shè)計(jì)性等。2.要求指必做、選做。實(shí)驗(yàn)1.典型模具拆裝實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉀_模的類型、典型沖模結(jié)

9、構(gòu)及其工作原理；了解沖模上各個(gè)零件的 名稱及其在模具中的作用，相互間的裝配關(guān)系；熟悉模具的裝配程序。實(shí)驗(yàn)原理：1.拆裝兩套有導(dǎo)柱的沖模（簡(jiǎn)單模和復(fù)合模）。拆裝模具之前，應(yīng)先分 清可拆卸件和不可拆卸件，制定方案，提請(qǐng)實(shí)驗(yàn)教師審查同意后方可拆卸；2 .一般沖模的導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及用澆注或怫接方法固定的凸模等為不可拆卸件或不宜 拆卸件；3 .拆卸時(shí)一般首先將上下模分開，然后分別將上下模作緊固用的緊固螺釘擰松，再 打出銷釘，用拆卸工具將模具各板塊拆分，最后從固定板中壓出凸模、凸凹模等，達(dá)到 可拆卸件全部分離。實(shí)驗(yàn)儀器：不同類型的模具若干套；手錘、木錘、螺絲刀、內(nèi)六角扳手、活動(dòng)搬手 等。實(shí)驗(yàn)安排：在教師指導(dǎo)

10、下，首先初步了解沖模的總體結(jié)構(gòu)和工作原理；按拆卸順序 拆卸沖模，詳細(xì)了解沖模每個(gè)零件的名稱、結(jié)構(gòu)和用途；將沖模重新組裝好，進(jìn)一步了 解沖模的結(jié)構(gòu)和沖模在壓床上工作時(shí)各部分的工作原理及作用。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：每人獨(dú)立（用直尺、圓規(guī)，按近似比例）按比例繪出你所安裝和拆除 模具結(jié)構(gòu)圖，并標(biāo)示出各個(gè)零件的名稱；詳細(xì)列出沖模上全部零件的名稱、 數(shù)量、用途; 若選用的是標(biāo)準(zhǔn)件則列出標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。簡(jiǎn)要說(shuō)明所繪模具的工作原理。寫出實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與 疑問(wèn)。實(shí)驗(yàn) 2. 壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)與操作實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆諌毫C(jī)類型及不同類型壓力機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)；了解油壓機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)的結(jié)構(gòu)，工作原理及與模具的裝配關(guān)系，了解壓力機(jī)工作操作。實(shí)驗(yàn)原理：油

11、壓機(jī)是電機(jī)帶動(dòng)液壓泵產(chǎn)壓力驅(qū)動(dòng)液壓油缸下壓或上頂來(lái)實(shí)現(xiàn)所需要的作用；曲柄壓力機(jī)是將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑝K的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)儀器：壓力機(jī)、配套模具。實(shí)驗(yàn)安排：教師介紹壓力機(jī)的構(gòu)造及工作原理，進(jìn)行操作演示，對(duì)事先準(zhǔn)備好的樣品進(jìn)行沖壓加工，選擇不同的沖壓模具，在教師指導(dǎo)下完成沖壓加工，并與模具形狀、尺寸及精度對(duì)比。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：簡(jiǎn)述壓力機(jī)的基本結(jié)構(gòu)；描述壓力機(jī)的工作原理；簡(jiǎn)要分析沖壓樣品的形狀、尺寸、 精度及與沖壓模具形狀、尺寸、 精度的關(guān)系，寫出實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與疑問(wèn)。實(shí)驗(yàn) 3. 杯突實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆毡辉囼?yàn)方法；學(xué)會(huì)使用杯突試驗(yàn)機(jī)；了解杯突值與板料沖壓性能的關(guān)系，學(xué)會(huì)分析試驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果。

12、實(shí)驗(yàn)原理：杯突試驗(yàn)是測(cè)試板料脹形成形性能的種直接模擬試驗(yàn)方法。試驗(yàn)時(shí)，用端部為一定規(guī)格的球形沖頭，將夾緊于凹模和壓邊圈之間的試樣壓入凹模內(nèi)，直到出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象時(shí)為止。沖頭的壓入深度稱為板料的杯突值（IE）值。IE值越大，材料的脹形成形性能就越好。實(shí)驗(yàn)儀器：GBW-60B 型微機(jī)屏顯自動(dòng)杯突試驗(yàn)機(jī)；標(biāo)準(zhǔn)模具；球形沖頭及10mm；凹?？讖絛27mm；壓邊圈孔徑433mm。實(shí)驗(yàn)安排：由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師講解杯突試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)、工作原理和操作方法，對(duì)事先準(zhǔn)備好的不同材料樣品進(jìn)行杯突試驗(yàn)。首先做好準(zhǔn)備工作，然后開機(jī)，打開電腦軟件，觀察位移數(shù)值變化，試樣產(chǎn)生頸縮時(shí)，實(shí)驗(yàn)停止，保存軟件數(shù)據(jù)，記錄IE 值和沖壓力。關(guān)閉機(jī)

13、器，取出試樣，觀察試樣的變形情況。每種材料反復(fù)做五次，數(shù)據(jù)記入表中。全部試驗(yàn)完畢，拆下模具，涂油保護(hù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：將試驗(yàn)數(shù)據(jù)填入實(shí)驗(yàn)記錄表中；對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析不同材料的杯突值，獲得結(jié)論。寫出實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與疑問(wèn)。實(shí)驗(yàn) 4. 鎢極氬弧焊工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釺IG 焊接設(shè)備的操作使用方法；了解和掌握TIG 焊接回路及設(shè)備各部件的組成；了解和掌握TIG 焊接參數(shù)的選擇及調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)原理：TIG 電弧焊接基本原理實(shí)驗(yàn)儀器：TIG 焊機(jī)、面罩、手套等。實(shí)驗(yàn)安排：1、薄鋼板（1.5mm） TIG 焊電源類型選直流正接；電流選擇 4555A;選用低碳鋼焊絲填充；進(jìn)行 TIG焊。2、鋁板（2mm） TIG 焊

14、電源類型選交流；電流選擇6575A;選用鋁焊絲填充；進(jìn)行 TIG焊。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：簡(jiǎn)要說(shuō)明TIG 焊的特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合。詳細(xì)列出TIG 焊焊接不同材料時(shí)，電源類型的選擇、焊接材料的選擇、焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)等。寫出實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與疑問(wèn)。實(shí)驗(yàn) 5. 氣體保護(hù)焊工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釳IG 焊接設(shè)備的操作使用方法；了解和掌握MIG 焊接回路及設(shè)備各部件的組成；了解和掌握MIG 焊接參數(shù)的選擇及調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)原理：氣體保護(hù)焊基本原理實(shí)驗(yàn)儀器：MIG 焊機(jī)、面罩、手套等。實(shí)驗(yàn)安排：1、鋼板（6mm） MIG 焊電源類型選交流；電流選200250A;選用低碳鋼焊絲（I）1.2進(jìn)行MIG焊。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：簡(jiǎn)要說(shuō)明MIG

15、 焊的特點(diǎn)及其應(yīng)用場(chǎng)合。詳細(xì)列出MIG 焊接時(shí)，焊接材料的選擇、焊接參數(shù)的調(diào)節(jié)等。寫出實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與疑問(wèn)。實(shí)驗(yàn) 6. 電阻點(diǎn)焊工藝實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私夂驼莆针娮椟c(diǎn)焊的基本原理及其設(shè)備操作方法；了解和掌握電阻點(diǎn)焊過(guò)程、 以及焊接參數(shù)對(duì)焊點(diǎn)成形質(zhì)量的影響；了解常見電阻點(diǎn)焊的焊接缺陷及其防止措施。實(shí)驗(yàn)原理：電阻點(diǎn)焊基本原理實(shí)驗(yàn)儀器：電阻點(diǎn)焊機(jī)、1.5mm薄板、防護(hù)手套。實(shí)驗(yàn)安排：1、焊前準(zhǔn)備：工作前必須清除上、下兩電極的油漬及污物。通電檢查電氣設(shè)備、操作機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及機(jī)體外殼有無(wú)漏電。2、點(diǎn)焊過(guò)程：把被焊的板料搭接裝配好，壓在兩柱狀銅電極之間，施加P力壓緊,當(dāng)通過(guò)足夠大的電流時(shí)，在板的接觸處

16、產(chǎn)生大量的電阻熱，將中心最熱區(qū)域的金屬很快加熱至高塑性或熔化狀態(tài)，形成一個(gè)透鏡形的液態(tài)熔池。繼續(xù)保持壓力P,斷開電流,金屬冷卻后，形成了一個(gè)焊點(diǎn)。調(diào)節(jié)電阻點(diǎn)焊工藝參數(shù)，觀察焊點(diǎn)尺寸大小及成形質(zhì)量。觀察點(diǎn)焊缺陷，分析其形成原因及防止措施。3、焊接完成后：焊機(jī)停止工作后，切斷電源、清除雜物和焊渣濺末。定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：簡(jiǎn)要說(shuō)明點(diǎn)焊電極材料及形狀尺寸的技術(shù)要求與作用。詳細(xì)說(shuō)明點(diǎn)焊工藝參數(shù)對(duì)熔核成形質(zhì)量的影響規(guī)律。寫出實(shí)驗(yàn)的體會(huì)與疑問(wèn)。四、達(dá)成課程目標(biāo)的途徑和措施1、把握主線，引導(dǎo)學(xué)生掌握材料鑄造成型、沖壓成型和焊接成型方法的相關(guān)概念、基本原理與方法的實(shí)際意義，利用鑄造成型、沖壓成型和

17、焊接成型工藝過(guò)程的實(shí)際案例，幫助學(xué)生理解和掌握不同成型方法的工藝設(shè)計(jì)原則、缺陷形成機(jī)理及質(zhì)量控制方法，具備優(yōu)化設(shè)計(jì)產(chǎn)品的成型工藝并控制產(chǎn)品成型質(zhì)量的能力。2、采用多媒體教學(xué)手段，配合例題的講解及適當(dāng)?shù)乃伎碱}，保證講課進(jìn)度的同時(shí)，注意學(xué)生的掌握程度和課堂的氣氛；3、采用案例式教學(xué)，結(jié)合工程實(shí)際，進(jìn)行材料鑄造成型、沖壓成型和焊接成型方法的分析和設(shè)計(jì)，從而具備相關(guān)知識(shí)和方法的實(shí)際應(yīng)用能力。4、本課程有12 個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容見“三、本課程開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”。五、考核方式1 . 課程考核方式包括期末考試、平時(shí)及作業(yè)情況考核和實(shí)驗(yàn)情況考核，期末考試采用閉卷筆試。2 .課程成績(jī)=平時(shí)成績(jī)20%+實(shí)驗(yàn)

18、成績(jī)X10%+期末考試成績(jī)70%。成績(jī)的具體構(gòu)成 如下：成績(jī)組成考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)的課程 目標(biāo)平時(shí)成績(jī)20%平時(shí)作業(yè)、點(diǎn) 名及課堂小練 習(xí)20課后每章完成相應(yīng)習(xí)題，主要考核學(xué)生對(duì)每節(jié) 課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度；以隨機(jī)的 形式，在每章內(nèi)容進(jìn)行中或結(jié)束后，隨堂測(cè)試 1-3題，主要考核學(xué)生課堂的聽課效果和課后 及時(shí)復(fù)習(xí)消化本章知識(shí)的能力；結(jié)合平時(shí)的隨 機(jī)點(diǎn)名，最后按20%計(jì)入課程總成績(jī)。1、2、4實(shí)驗(yàn)成績(jī)10%課程實(shí)驗(yàn)10完成12個(gè)學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)，主要考核學(xué)生利用所 學(xué)知識(shí)開展實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析的能 力，根據(jù)學(xué)生課程成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 最后按10% 計(jì)入課程總成績(jī)。3期末考試70