一、教学进度
教学学时 1～2 3～4 5～6 主要教学内容 导论；第一章铸造：1.1 铸件成形理论基础：绪、1.1.1铸造合金的铸造性能. 第一章1.1.2常用合金的熔铸特点；1.2 铸造方法：1.1.1砂型铸造、1.2.2特种铸造 1.3 铸造工艺设计；1.4 铸件结构工艺性：1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 1.4铸件结构工艺性：1.4.2合金铸造性能对铸件结构的要求；1.4.3铸造方法对铸件结构的要求； ★专题讨论：铸造工艺设计；铸件结构工艺性 第二章 2.1金属塑性加工理论基础、金属的塑性变形、常用合金的锻造性 2.2金属塑性加工方法：锻造、冲压、其他金属塑性加工方法 2.3 金属塑性加工工艺设计：锻造工艺规程的制定、冲压工艺规程的制定；2.4 锻件结构工艺性；2.5 冲压件结构工艺性 ★专题讨论：塑性加工工艺设计、锻件与冲压件结构工艺性 第三章 3.1 焊接理论基础：熔焊的冶金过程、金属的焊接性；焊接应力和变形 3.2 焊接方法：熔焊、压焊、钎焊 说 明 自学+讲授+讨论 自学+讲授+讨论 自学+讲授+讨论 自学+讲授； ★专题讨论 自学+讲授+讨论 自学+讲授+讨论 自学+讲授+讨论 ★专题讨论 自学+讲授； 自学+讲授+讨论 7～8 9～10 11～12 13～14 15～16 17～18 19～20 3.3 常用金属材料的焊接；3.4 焊接工艺设计：焊接材料、焊接结构自学+讲授+与焊接接头工艺设计、焊接方法的选择、焊接质量检验、焊接工艺设讨论 计举例 第四章 材料成形方法的选择 ★专题讨论：焊接工艺设计、焊接结构工艺性、材料成形方法选择 自学+讲授； ★专题讨论 此２课时在课程最后，与《机械加工工艺基础》部分合并进 21～22 23～24 《科技文献综述报告》答辩；课程总结
二、教材及主要参考资料
教材：
任正义等.《材料成形工艺基础》 哈尔滨工程大学出版社，2004.7 参考资料：
1. 傅水根等.《机械制造工艺基础》 清华大学出版社，1998
2．刘友和等.《金工工艺设计》.广州：华南理工大学出版社，1991
三、教学方法和现代化手段应用
教师讲授+课堂讨论+课外自学+撰写专题读书报告；
在课堂教学中，综合运用录像片、CAI课件。
课时 教学内容 1-2 主要教学模式 自学+讲授+讨论 导论；第1章铸造：1.1 铸件成形理论基础：绪、1.1.1铸造合金的铸造性能. 备注 提问： 1．什么是“材料”？“材料”与人类生活、生产的关系？与人类历史发展的关系？ 2．什么是“工具”？“工具”是怎么来的？“工具”的制造方法？ 3．“圆明园遗迹”给我们的启示？我们该做些什么？ 标记： 以自学为主的内容 导论 内容提要：材料成形工艺的概念及方法分类，国内外材料成形工艺的发展历史及趋势。 学习重点及难点：重点掌握材料的分类、材料成形工艺的概念及方法分类。 学习建议：结合具体的历史知识来学习材料成形的发展历史。 授课思路：提出材料在人类生活中的重要地位——简介材料的分类——引出材料成形的概念— —结合历史知识讲解材料成形的发展历史——介绍“材料成形工艺基础”的内容及 学习要求。 讲授纲要 什么是？为什么学？学什么？怎么学？ 1．材料成形工艺的概念、课程本身的研究内容、材料成形技术在国民经济中的地位； 2．课程本身的脉络（内容及其关联性）、位置（与其它课程的关系）； 3．学习要求（教学目标） 4．相关介绍 ☆教学模式（学习方法）、手段；“六步教学法”：导论--预习--讲授--演练--研讨--评价反馈； ☆课程流程、进度、评价方法；☆参考资料；☆工程技术、理论学习程序； ☆自学方法指导： “五步读书法”、图书馆、网络的利用（本校、外校该课程网站、其它相关网站等）。 讨论内容 1．关于“材料及其分类”； 2.．关于“材料成形方法”； 3．关于“历史”； 4. 关于“现状、发展趋势” 第1章 铸造—液态成形技术 内容提要：合金的铸造性能及其对金属组织和性能的影响，常用合金的熔铸特点，砂型铸 造，特种铸造，铸造工艺设计，绘制砂型铸造典型铸件的铸造工艺图，铸件的结构设计及工艺 性要求分析，铸造方法的选择。 学习重点及难点：重点掌握合金的充型能力及影响因素，合金的收缩过程及阶段和伴随的 缺陷种类，常用合金的熔铸特点，主要的铸造方法原理及特点和应用场合，砂铸工艺设计，铸 件的结构设计及工艺性要求分析，铸造方法的选择。 难点为应力分析及变形，浇注位置的选择和分型（模）面的选择确定，结构工艺性分析。 学习建议：掌握铸件成形的基本原理和常用铸造方法，达到灵活进行工艺设计和结构工艺 绪 一．铸造方法定义 二．优点及缺点 三．应用 四． 历史 现代 发展趋势 五．分类 1.1 铸件成形理论基础 内容提要：合金的充型能力及影响因素，合金的收缩，铸造应力及变形，常用合金的熔铸特点。 学习重点及难点：重点是合金的充型能力及影响因素，合金的收缩过程及阶段和伴随的缺陷种 类，常用铸造合金的熔铸特点及应用范围。 难点是铸造应力及变形、常用铸造合金的的选用。 学习建议：结合铁碳相图和金属结晶特点来学习铸件凝固与收缩原理。 授课思路：通过提问来了解学生对铸造的认识——介绍铸造的概念、优点、缺点及大致分类— —讲解合金的充型能力——讲解合金的凝固与收缩——讲解铸造应力与变形—— 结合具体金属材料讲解常用合金的熔铸特点。 讲授纲要： 1.1.1铸造合金的铸造性能. 脉络： 1．合金的充型能力 概念---研究之必1） 概念、研究之必要、对铸件质量的影响、2） 影响合金充型能力的因素及工艺对策 要---对铸件质量2．合金的凝固与收缩 的影响---影响因凝固与收缩的概念、对铸件质量的影响 素---工艺对策 1）铸件的凝固方式及其影响因素 2）合金的收缩及其影响因素 ----为学习“选（1）合金收缩的原理及过程：原理、收缩三阶段、（2）影响合金收缩的主要因素 材”、“铸造工艺设3）铸件中的缩孔与缩松-----形成原因及过程、危害、对策 计”、“铸件结构工（1）缩孔和缩松的形成、（2）缩孔和缩松的防止 （3）缩孔和缩松位置的确定 艺性分析”奠定理4）铸造应力、变形和裂纹-----形成过程及原因、危害、对策 论基础 （1）铸造内应力的分类及形成、（2） 减小和消除铸造应力的途径 （3） 变形和裂纹<略讲> 危害 对策 讨论内容 1．关于“铸造”；2．关于“铸造的历史及发展” 3．铸造缺陷、成因、防止措施 复习思考内容 ▼思考题：教材P78 第3题．哪些合金的铸造性能比较好，为什么? 第4题．常见的铸造缺陷有哪些，其产生原因是什么?生产中常采用哪些措施进行预防或消除? 第5题．比较灰铸铁、球墨铸铁、铸钢、锡青铜、铝硅合金的铸造性能。 第13题．一个200 mm×500 mm的铸钢件，铸后未经热处理就进行铣削加工。沿轴向铣去1/3(题图1-9中斜线所示)。铣削后会不会变形?会发生怎样的变形?若沿轴线钻一100 mm的通孔，铸件长度会有何变化?分别说明原因。 性分析的目的。 预习提要： 1．常用合金的分类；“铸造合金”与“变形合金”的同异；常用合金的熔铸特点； 2．设计和制造机器零件时，为什么要选择材料？选材时，依据是什么？ 3．结合工程训练，归纳砂型铸造基本工艺流程；分析砂型铸造的优点及不足。 4．常用的手工造型方法有哪几种？结合工程训练，分析其优点、缺点及应用场合。 5．机器造型的概念、工艺过程、分类、优点、缺点、应用范围。 6．为什么会产生特种铸造方法？特种铸造方法的分类；常用特种铸造方法的概念、工艺过程、分类、优点、缺点、应用范围。 7．汽车（载重汽车、轿车）：发动机壳体、曲轴、活塞、凸轮轴、气门；变速箱壳体；轮芯等一般用什么方法成形？ 8．暖气片、轮船螺旋桨、下水管、水龙头；手机壳等一般用什么方法成形？ 9．关于特种铸造方法的畅想。 课时 教学内容 3-4 主要教学模式 自学+讲授+讨论 备注 第1章 1.1.2常用合金的熔铸特点；1.2 铸造方法：1.1.1砂型铸造、 1.2.2特种铸造 提问 1．复习内容 2．预习内容 讲授纲要 1.1.2常用合金的熔铸特点 <略讲> 组织特征、性能、铸造特点（获得方法）、应用范围 三大类 ： 铸铁、铸钢、铸造非铁合金 1．铸铁件：1）灰铸铁(HT) 2）球墨铸铁(QT) 3）可锻铸铁(KT) 2．铸钢件 3． 常用铸造有色合金件：1）铸造铝合金 2）铸造铜合金 脉络： 组织特征---性能---获得方法---熔铸特点---应用范围 ----学会“选材” 1.2 铸造方法 内容提要：砂型铸造，包括手工造型和机器造型；特种铸造，包括金属型重力铸造、压力铸造、 熔模铸造、离心铸造、低压铸造。 学习重点及难点：重点掌握铸造方法工艺过程及特点和应用。 学习建议：根据铸造的理论知识来了解铸造方法，并结合生产实践来学习铸造方法的特点和应 用。 授课思路：通过提问的方式观察学生对铸造方法的了解——通过铸造理论知识提出铸造方法— —根据铸造方法的基本原理、主要特点和应用场合来逐一对各铸造方法进行讲解。 讲授纲要 1.1.1砂型铸造 <略讲---提问---归纳> 脉络： 砂型铸造基本工艺过程 概念---工艺过程1．手工造型：概念 工艺过程 分类 优点 缺点 应用范围 ---分类---优点、缺2．机器造型：概念 工艺过程 分类 优点 缺点 应用范围 点---应用范围 3．铸造生产流水线简介 1.2.2特种铸造 <讲授---提问---归纳> ---学会“选择铸1．改革砂型铸造的途径 2．常用的特种铸造方法 1）金属型重力铸造：(1)金属型 (2)金属型铸造的工艺特点 (3)特点及应用范围 2) 压力铸造：（1）压铸机 （2）压铸工艺过程 （3）特点及应用范围 3) 熔模铸造：工艺过程（2）特点及应用范围 4) 离心铸造：（1）离心铸造机和压铸工艺过程 （2）特点及应用范围 5) 低压铸造： (1)低压铸造机和低压铸工艺过程 （2）特点及应用范围 讨论内容 1．铸造合金的种类、使用性能、铸造性能、适用范围—--铸件的选材 2．各种铸造方法的优缺点、适用范围----铸造方法的选择 3．铸造方法发展的畅想 复习思考内容 ▼思考题：P78 第6题．题图1-1所示为两个尺寸不全相同的轮类灰铸铁件，试分析这两种铸件在浇注冷却收缩后，轮缘和轮辐处的残余应力状态，并估计可能产生冷裂的部位。 第7题．下列铸件在大批量生产时宜采用什么铸造方法? 车床床身、摩托车发动机壳体、铝合金活塞、汽轮机叶片、柴油机缸套、大口径铸铁污水管、大模数齿轮滚刀、缝纫机头。 第8题．改革砂型铸造方法的途径有哪些?试说明重力金属型铸造、压力铸造、熔模铸造等方法与砂型铸造的主要区别。除现有的特种铸造方法之外，设想几种全新的铸造方法。 ▼列举10种砂型铸造件、20种特种铸造件。 预习提要： 1．什么是铸造工艺方案？什么是铸造工艺规程？ 2．在生产过程中为什么首先要制定铸造工艺规程？铸造工艺规程在生产过程中的作用？制定依据？铸造工艺设计的基本内容？ 3．什么是“铸件结构工艺性”？为什么工程师在设计铸件的结构时，必须要考虑结构的工艺性问题？除了铸件，在设计其他类型的零件结构时，也有类似的问题？ 4．“铸件结构工艺性”受哪些因素的制约？ 5．什么是“并行工程”？设计工程师和工艺工程师应如何将“并行工程”的思想贯穿在其技术工作中？ 课时 教学内容 提问 1．复习内容 2．预习内容 5-6 主要教学模式 自学+讲授+讨论 造方法” 备注 1.3 铸造工艺设计；1.4 铸件结构工艺性：1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 1.3 铸造工艺设计 内容提要：浇注位置的选择原则，分型面的选择原则及铸造工艺参数的确定方法，铸造工艺设计实例。 学习重点及难点：重点掌握分型面的确定方法。 难点是浇注位置的选择和分型（模）面的选择确定；一般原则在工程实际问题中的活用。 学习建议：结合具体的铸造工艺实例来理解浇注位置、分型面及各种铸造工艺参数的确定方法。 授课思路：介绍铸造工艺设计的任务——介绍铸造工艺图所涉及的内容——讲解浇注位置的选择方法——介绍确定分型面所遵循的原则——讲解铸造工艺参数的确定方法——通过工艺实例来具体讲解铸造工艺设计过程。 讲授纲要 铸造工艺规程的概念、制定之必要、作用、制定依据；铸造工艺设计的基本内容 1.3.1浇注位置的选择 定义 出发点 一般原则：4条 1.3.2分型面的选择 定义 出发点 一般原则：5条 1.3.3铸造工艺参数的确定 1．铸件尺寸公差、2．机械加工余量和铸孔、3．铸造收缩率、4．起模斜度、5．铸造圆角 1.3.4型芯 1．型芯形式 2．型芯头： 作用 3．芯头高度、斜度，芯头间隙等参数的确定 1.3.5铸造工艺方案及铸造工艺图示例 1． 常用铸造工艺符号及表示方法 2． 铸造工艺方案示例 1）轴座、2）车床刀架转盘、3）车床床身(CW6140型)、4）80 t启闭机大齿轮、5）6100型汽车曲轴 3．铸造工艺图示例 脉络： “铸造工艺规程”之定义---制定之必要、作用---制定依据---制定流程 ---掌握“铸造工艺设计”思路及程序；为加深理解“铸件结构工艺性”问题作铺垫 1.4 铸件结构工艺性 内容提要：铸件结构设计及结构工艺性分析，包括铸造工艺对铸件结构的要求，合金铸造性能 对铸件结构的要求，铸造方法对铸件结构的要求，铸件结构的剖分与组合。 学习重点及难点：重点掌握铸件的结构设计的工艺性要求。 难点是一般原则在实际铸件构设计中的活用。 学习建议：将铸件结构工艺性与铸造工艺设计和铸造理论基础结合起来学习。 讲课思路：回顾铸造理论知识和铸造工艺设计要点——交代结构工艺性的概念——铸造工艺对 铸件结构的要求——合金铸造性能对铸件结构的要求——铸造方法对铸件结构的 要求——简要介绍铸造技术的发展现状——介绍“并行工程”的概念及基本思想。 讲授纲要 1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 脉络： 应考虑的问题：4条 “铸件结构工艺 性”之定义---研究 之必要---各方面讨论内容 的要求---一般原▼选择浇注位置、分型面的必要性、一般原则（围绕实例） 则的活用 ▼铸造工艺图的主要内容（围绕实例） -----学会“铸件结复习思考内容 构工艺性分析” ▼思考题P78 第9题．举例说明设计铸件结构时，除了应满足使用功能的要求之外，还应考虑哪些问题? 第10题．下列铸件在单件生产时应采用哪种造型方法?(见题图1-2) 第11题．确定题图1-3～题图1-7所示铸件的铸造工艺方案。要求如下：①按单件小批生产和大批大量生产两种生产条件，分析确定最佳方案；②按所选方案绘制铸造工艺图(包括浇注位置、分型面、分模面、型芯及浇注系统等)。 第12题．题图1-8所示的铸件结构有哪些工艺性不合理的地方，怎样进行修改? 第14题．在设计铸件壁厚时应注意哪些问题?为何要规定铸件的最小壁厚?灰铸铁件壁厚过大或过小会出现什么问题? 第15题．确定题图1-10中所示各铸件的分型面，修改结构不合理的地方，并说明理由。 第16题．题图1-11所示各种压铸件的结构有何缺点，应如何改进?说明理由。 课时 教学内容 7-8 主要教学模式 自学+讲授+讨论、 ★专题讨论 备注 1.4铸件结构工艺性：1.4.2合金铸造性能对铸件结构的要求；1.4.3铸造方法对铸件结构的要求； ★专题讨论 讲授纲要 1.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求 应考虑的问题：4条 1.4.3 铸造方法对铸件结构的要求 1.熔模铸件的结构要求、2.金属型铸件的结构要求、3.压铸件的结构要求 1.4.4 铸件结构的剖分与组合 1.铸件的剖分设计、2.铸件的组合设计 讨论内容 1．不同的铸造合金对铸件结构的要求 2．不同的铸造方法对铸件结构的要求 3．铸件结构剖分与组合的意义、一般原则 ★专题讨论 ▼铸造工艺设计、铸件结构工艺性： 1．P78 9、10、11、12、14、15、16题 2．其他典型实例 预习提要： 1．战国时期，青铜剑的长度一般为多长？为什么不能更长一些？ 2．锻造的钢剑PK铸造的青铜剑，结果如何？其中的原因？ 3．“金属塑性加工”的定义；分类。 4．了解关于“金属塑性加工历史、现状及发展趋势”。 5．金属塑性变形的概念、本质、影响金属塑性变形的因素。 6．金属材料可锻性的概念、衡量指标。 7．加工硬化和再结晶的概念、对组织及性能的影响；在生产中，如何利用加工硬化和再结晶现象？ 课时 教学内容 9-10 主要教学模式 自学+讲授+讨论 备注 第2章 2.1金属塑性加工理论基础、金属的塑性变形、常用合金的锻造性 提问 1．关于“金属塑性加工”；关于“金属塑性加工历史”；关于“金属塑性加工现状及发展趋势” 2．预习内容 第2章 金属塑性加工—固态成形技术 内容提要：本章主要介绍了金属塑性加工的基本原理及金属塑性变形的本质，介绍了金属塑性加工的基本方法，并已锻造工艺和冲压工艺为重点，介绍了工艺设计的基本要点，给出了结构工艺性设计，最后简单地介绍了金属塑性加工的进展情况。 学习重点及难点：重点是金属塑性成形的基本原理及锻造和冲压工艺设计。 难点是金属塑性变形的本质和再结晶的概念。 绪 金属塑性加工定义 金属塑性加工适用的材料 金属塑性加工方法类型 金属塑性加工优点 不足 应用 金属塑性加工历史及发展 2.1 金属塑性加工理论基础 内容提要：金属塑性加工概述及金属塑性变形的概念，金属塑性变形的本质及影响金属塑性变 形的因素。 学习重点及难点：重点掌握加工硬化、再结晶的概念，掌握衡量金属材料可锻性的两个指标。 难点是金属塑性变形的本质。 学习建议：结合具体的金属塑性加工实例来理解有关金属塑性成形涉及的概念。 授课思路：通过提问的方式来了解学生对金属塑性加工的认识——针对现实生活中的具体实例 提出金属塑性加工的概念——对金属塑性加工进行大致的分类并简要介绍金属塑 性加工的发展现状——提出金属塑性变形的概念——从金属塑性变形的概念提出 衡量金属塑性变形的两个指标（塑性和变形抗力）——解释金属塑性变形的本质— —引出加工硬化的概念——进一步引出回复和再结晶的概念——最后阐述影响金 属塑性变形的因素。 讲授纲要 2.1.1 金属的塑性变形及变形后的性能 脉络： 1．塑性变形： 概念 金属塑性变形的本质 概念---对锻件质2．常温下塑性变形后金属的组织和性能：1）组织的变化、2）力学性能的变化 量的影响---影响3．回复： 概念 回复温度 因素---工艺对策 4．再结晶 概念 再结晶温度 再结晶退火 5．金属的冷变形和热变形：1）概念、2）热变形的特点 ---为学会“选材”、6．纤维组织：概念 后果---各向异性—方向性； 注意---纤维组织的合理利用； “锻造工艺设7．锻造比 计”、“锻件结构工2.1.2 金属的锻造性能 艺性分析”奠定理1．金属的可锻性 2．金属可锻性的评定指标 3．影响金属可锻性的因素 1）金属本质的影响：（1）化学成分 （2）金属组织： 2）变形条件的影响：（1）变形速度 （2)应力状态 （3）变形温度 4．金属的加热 1）锻造温度范围： 始锻温度、终锻温度、锻造温度范围 2）加热与冷却规范： 目标 问题 原则 讨论内容 1．讨论金属的锻造性能之必要性 2．为什么研究“锻造温度范围”？确定的依据是什么？ 复习思考内容 ▼思考题：P138 第5题．金属塑性变形的机理是什么? 第6题．确定碳钢始锻和终锻温度的依据是什么? 论基础 预习提要： 1．自由锻、胎模锻、模锻、冲压成形及其他塑性加工方法的概念、工艺过程、优点及不足之处、常见的缺陷及工艺对策、应用范围。 2．汽车（载重汽车、轿车）：发动机壳体、曲轴、连杆、活塞、凸轮轴、气门；变速箱壳体、齿轮、轴；覆盖件、底盘构架；轮芯等一般用什么方法成形？ 3．关于塑性加工方法方法发展的畅想。 课时 教学内容 提问 1．复习内容 2．预习内容 11-12 主要教学模式 自学+讲授+讨论 备注 2.2金属塑性加工方法：锻造、冲压、其他金属塑性加工方法 2.2 金属塑性加工方法 内容提要：锻造方法，包括自由锻、胎模锻和模锻；冲压成形工艺，包括冲裁、弯曲和拉深； 简介其他塑性加工方法。 学习重点及难点：重点掌握主要的锻造方法原理及特点和应用场合；主要的冲压成形方法及特 点。 难点是最小弯曲半径、弯曲回弹的影响因素及拉深系数的概念。 学习建议：通过增强对金属塑性加工方法的感性认识来学习相关的知识。 讲课思路：通过提问的方式了解学生对金属塑性加工方法的认识——通过金属塑性加工的要点 （塑性、外力、模具、坯料、工件）提出各种塑性加工方法——重点讲解自由锻、 模锻 和冲压成形工艺——其它塑性加工方法做概念性地解释。 讲授纲要： 2.2.1 自由锻 1．自由锻造的主要设备：锻锤；液压机 2.自由锻造工序：1）基本工序 2）辅助工序 3）精整工序： 2.2.2 模锻 1.锤上模锻设备 2.锻模 功用、结构特点 两大类：1)模锻模膛； 2)制坯模膛； 单膛锻模 多膛锻模 2.2.3 胎模锻 定义 优缺点 2.2.4 板料成形 冲压的基本工序： 分离工序 变形工序 1.冲裁 定义 冲裁的分离过程 模具结构特点 排样（料）法 2.弯曲 定义 1)弯曲变形过程 2)弯裂及最小弯曲半径 3)弯曲时的回弹 3.拉深 定义 1)拉深变形过程 2)拉深系数与拉深次数 模具结构特点 4.成型 定义 包括：翻边、压筋、收口、胀形等 2.2.5 其他塑性加工方法 分类 工艺过程（定义） 常用生产方法 优点 应用 1.辊轧（轧制） 2.挤压 3.拉拔 4.径向锻造 5.摆动辗压 2.2.6 常用金属塑性加工方法的比较 讨论内容 1．金属在不同塑性加工工艺过程中可锻性的差异及原因—--压力加工件的选材 2．各种塑性成形方法的特点、应用范围----压力加工方法的选择 复习思考内容 1．思考题： P138 第7题.成批大量生产题图2-3所示的垫圈时，应选用何种模具进行冲制，才能保证外圆与孔的同轴度? 2．塑性成形方法的选择 3．列举20种锻件、冲压件。 预习提要： 1．什么是工艺规程？ 2．在生产过程中为什么首先要制定工艺规程？工艺规程在生产过程中的作用？制定依据？自由锻（模锻、冲压）工艺设计的基本内容、设计程序？ 3．什么是“零件结构工艺性”？为什么工程师在设计自由锻件（模锻件、冲压件）的结构时，必须要考虑结构的工艺性问题？ 4．“自由锻件（模锻件、冲压件）结构工艺性”受哪些因素的制约？ 课时 教学内容 13-14 主要教学模式 自学+讲授+讨论 2.3 金属塑性加工工艺设计：锻造工艺规程的制定、冲压工艺规程的制定；2.4 锻件结构工艺性；2.5 冲压件结构工艺性 脉络： 概念--优点、不足之处--应用范围 ---学会“选择塑性成形方法” 备注 提问 1．复习内容 2．预习内容 2.3 塑性加工工艺设计 内容提要：自由锻工艺设计，模锻工艺设计，冲压工艺设计。 学习重点及难点：重点掌握自由锻及冲压工艺设计。 难点是锻造工序和冲压变形工序的选择。 学习建议：结合具体的零件进行塑性加工工艺设计练习来增强对一些概念的理解。 授课思路：启发学生回顾所学过的铸造工艺设计的基本思想——通过类比方法简要讲解塑性加工工艺设计的基本思想——具体讲解自由锻工艺规程的制定——讲解模锻工艺规程的制定——讲解冲压工艺规程的制定。 讲授纲要 2.3.1 自由锻工艺规程的制定 自由锻工艺规程及内容要求 主要内容及步骤： 1.绘制锻件图： 1)敷料 2)锻件余量 3)锻件公差 2.毛坯质量及尺寸的计算：1) 质量；2)尺寸 3.锻造工序的选择、 4.其它内容 5.典型自由锻件（半轴）的锻造工艺卡 2.3.2 模锻工艺规程的制定 模锻工艺规程及内容要求 1.绘制模锻件图 冷锻件图在绘制过程中要考虑的几个问题：4条 2.提出锻件的技术条件和检验要求 3.计算毛坯质量和尺寸 4.确定模锻工序 5.选择锻压设备 6.确定锻造温度范围和加热冷却规范 2.3.3 冲压工艺规程的制定 制定冲压工艺规程的依据及原则 1.选择冲压基本工序 2.确定冲压次数和冲压顺序 3.工序的组合方式 4.辅助工序 5.合理选择冲压设备 6.制定冲压工艺卡 7.冲压工艺举例 脉络： “塑性加工工艺规程”之定义---制定之必要、作用---制定依据---制定流程 ---掌握“塑性加工工艺设计”思路及程序；为加深理解“锻件、冲压件结构工艺性”问题作铺垫 脉络： 2.4 锻件结构工艺性 内容提要：；自由锻件、模锻件的结构工艺性。 学习重点及难点：难点是一般原则在实际锻件构设计中的活用。 学习建议：结合对锻造工艺过程的了解，通过具体的典型零件分析锻件的结构工艺性，来增强对一般原则的理解，以及一般原则在实际锻件构设计中的活用。 授课思路：启发学生回顾所学过的铸件结构工艺性的基本思想——通过类比方法具体讲解锻件结构工艺性问题——强调“并行工程”的概念及基本思想。 讲授纲要 2.4.1自由锻件结构工艺性 一般原则：4条 2.4.2模锻件结构工艺性 1.结构工艺特点 2.设计时应遵循的原则：5条 2.5 冲压件结构工艺性 内容提要：各类冲压件的结构工艺性。 学习重点及难点：难点是锻造工序和冲压变形工序的选择 学习建议：结合具体的典型零件分析冲压件的结构工艺性，来增强对一般原则的理解，以及一般原则工程实际中的活用。 授课思路：启发学生回顾所学过的铸件结构工艺性的基本思想——通过类比方法具体讲解冲压件结构工艺性问题——强调“并行工程”的概念及基本思想。 讲授纲要 2.5.1冲裁件的结构工艺性 应考虑的问题：3条 2.5.2弯曲件的结构工艺性 1.弯曲半径、2.直边高度、3.孔边距、4.形状、5.尺寸公差 2.5.3拉深件的结构工艺性 略讲> 1.形状、2.圆角半径、3.各部分的尺寸比例、4.公差等级及表面质量 讨论内容 1．制定工艺规程的意义、依据 2．讨论锻件、冲压件的结构工艺性的意义、一般原则 专题讨论布置： 题目：p138 第8题．题图2-4所示零件，用同样板料拉深时哪个容易，哪个困难，为什么? 第9题．题图2-5所示各零件，材料为45钢，分别在单件、小批量、大批量生产条件下，可选择哪些加工方法，哪种加工方法最好，其生产工艺过程是怎样的?并请制定工艺规程。 第10题．题图2-6所示零件，材料为08钢板，分别在单件、小批量、大批量生产条件下，如何进行生产?请制定其工艺规程。 第11题．你所知道的锻压加工方法有哪些?其原理和工艺特点以及应用范围如何? ▼其他典型实例 预习提要： 1．“焊接”的定义；分类。 2．了解关于“焊接技术的历史、现状及发展趋势”。 3．钢材的熔焊过程中的物理化学现象、这些现象的影响因素、这些现象与焊接件质量的关系、常见焊接缺陷及其工艺对策。 课时 15-16 主要教学模式 自学+讲授+讨论；★专题讨论 “锻件、冲压件结构工艺性”之定义---研究之必要---各方面的要求 -----学会“锻件、冲压件结构工艺性分析” 教学内容 ★专题讨论 第3章： 3.1 焊接理论基础：熔焊的冶金过程、金属的焊接性；焊接应力和变形； 备注 ★专题讨论 塑性加工工艺设计、锻件与冲压件结构工艺性 提问 1．预习内容 第3章 焊接 内容提要：本章主要介绍了焊接的理论基础，包括熔焊的冶金过程、焊接接头的组织与性能以及焊接应力与变形，进一步介绍了焊接方法、金属材料的可焊接性以及焊接工艺设计，最后简单地介绍了焊接技术的新进展。 学习重点及难点：重点是焊接基本原理和焊接工艺设计。 难点是熔焊的冶金过程、焊接组织与性能以及焊接应力与变形。 脉络： 规律---对焊接件质量的影响---影响因素---工艺对策 ---为学会“选材”、“焊接工艺设计”、“ 焊接件结构工艺性分析”奠定理论基础 绪 焊接的定义 特点 应用 焊接方法的种类 3.1 焊接理论基础 内容提要：焊接的基本概念、熔焊冶金过程、焊接接头的组织与性能和焊接应力与变形。 学习重点及难点：重点掌握焊接接头组织与性能、焊接应力与变形。 难点是焊接应力与变形。 学习建议：将焊接理论知识与铸造理论知识和金属塑性加工的理论知识结合起来学习。 授课思路：通过提问来了解学生对焊接的认识——提出焊接的概念并与其它连接方法进行比较，加深学生对焊接的认识——简要介绍焊接方法的分类——结合以前学过的铸造知识讲解焊接的冶金过程——结合学过的铁碳相图知识和热处理知识讲解焊接接头的组织与性能——最后讲解焊接应力与变形。 讲授纲要 3.1.1熔焊冶金过程 钢材的熔焊的过程： 1.焊接电弧：定义、电弧的构造、接法 2.焊接的冶金过程 1）光焊条焊接的冶金过程、2）冶金特点、3）改善措施 3.1.2 焊接接头的组织与性能 1.焊缝区 2.熔合区 3.热影响区 3.1.3焊接应力与变形 0.现象及危害 1.焊接应力与变形产生的原因 2.焊接变形的几种基本形式、 3.减小和防止焊接应力和变形的与的措施： 1)在结构设计方面的措施、2)在焊接工艺方面的措施、3)焊后矫形处理 讨论内容 1．关于“成形方法”； 关于“历史”； 关于“现状、发展趋势” 复习思考内容 ▼思考题：P194 第1题．简述基本焊接方法的分类。 第2题．解释下列名词：焊缝金属、熔合区、焊接热影响区、焊接应力、焊接性、碳当量 第3题．举例说明焊接应力与变形的产生过程，试分析五种基本焊接变形的特征，并分别说明防止变形的基本措施。 预习提纲： 1．熔焊、压焊和钎焊方法的概念、工艺过程、优点及不足之处、常见的缺陷及工艺对策、应用范围。 2．汽车覆盖件、底盘构架；桥梁；储油罐、煤气管等一般用什么方法成形？ 3．关于焊接方法发展的畅想。 课时 教学内容 提问 1．复习内容 2．预习内容 17-18 主要教学模式 自学+讲授+讨论 3.2 焊接方法：熔焊、压焊、钎焊 备注 脉络： 定义---工艺过程---特点---各种焊接方法的比较---应用范围 --学会“选择焊接方法” 3.2 焊接方法 内容提要：熔焊、压焊和钎焊的基本原理及特点和应用场合。 学习重点及难点：重点掌握主要的焊接方法原理及特点和应用场合。 难点是各种焊接方法的比较及应用范围。 学习建议：结合生产实践来加强对各种焊接方法的认识，最终落脚点为学会“选择焊接方法”。 授课思路：简要回顾焊接理论知识——通过提问的方式观察学生对焊接方法的了解——通过焊接的概念提出焊接的方法——根据焊接方法的基本原理来逐一—对各焊接方法进行讲解——从工艺过程中提炼、归纳出主要特点和应用场合。 讲授纲要 概念及分类 原理及焊接过程、装置 主要特点 应用 3.2.1 熔焊 1.电弧焊：1)埋弧焊、2)气体保护焊 2.电渣焊 3.高能焊：1)等离子弧焊和切割、2)电子束焊、3)激光焊与切割 4.堆焊 3.2.2 压焊 1.电阻焊:1)点焊、2)多点凸焊、3)缝焊、4)对焊 2.摩擦焊、3.扩散焊 3.2.3钎焊 3.2.4常用焊接方法的比较 讨论内容 1．常用焊接方法的比较 2．焊接方法的选用 复习思考内容 ▼思考题：P194 4、6、7、8、9题 第4题．试从焊接质量、生产率、成本和应用范围等方面对下列焊接方法进行比较：(1)埋弧焊；(2)氩弧焊；(3)CO2焊。 第6题．拼焊题图3-1所示的板时，应如何确定焊接顺序(在题图3-1中标出)?并说明理由。 第7题．简述压焊的定义及分类。 第8题．简述铸铁补焊时产生白口的原因及预防措施。 第9题．简述钛及钛合金焊接方法的选择。 预习提要： 1．碳素钢、铸铁、有色金属等常用金属的焊接性及其表征；常见焊接工艺问题及其对策。 2．什么是工艺规程？在生产过程中为什么首先要制定工艺规程？工艺规程在生产过程中的作用？制定依据？ 3．焊接工艺设计的基本内容、设计程序？ 4．什么是“焊接结构工艺性”？为什么工程师在设计焊接结构时，必须要考虑结构的工艺性问题？ 5．“焊接结构工艺性”受哪些因素的制约？ 课时 教学内容 19-20 主要教学模式 自学+讲授+讨论 3.3 常用金属材料的焊接；3.4 焊接工艺设计：焊接材料、焊接结构与焊接接头工艺设计、焊接方法的选择、焊接质量检验、焊接工艺设计举例 备注 提问 1．复习内容 2．预习内容 3.3 常用金属材料的焊接 内容提要：碳素钢、铸铁及有色金属等常用金属的焊接性。 学习重点及难点：重点掌握常用金属材料的焊接特点及焊接方法选择。 学习建议：将金属材料的焊接性与前面讲的焊接工艺方法结合起来进行学习。 授课思路：通过提问的方式了解学生对焊接理论和方法的掌握程度——简要回顾焊接理论知识和各焊接方法的特点——介绍金属材料的焊接性。 讲授纲要 3.3.1金属材料的焊接性 1.焊接性的概念：定义、内容：接合性能 使用性能 2.影响焊接性的因素：1)材料因素、2)工艺因素、3)结构因素、4)使用条件 3.焊接性的评定方法 1)直接试验法 2)间接判断法： (1)碳当量法 3.3.2碳素钢和低合金结构钢的焊接 碳素钢焊接性优劣的主要表现 1.碳素钢的焊接 1)低碳钢的焊接 (1)焊接特点 (2)常用的焊接方法和焊接材料 ①手工电弧焊 焊条 ②埋弧焊 焊丝和焊剂、③CO2气体保护焊 焊丝、④电渣焊 焊丝和焊剂 2)中碳钢的焊接--焊接特点、焊接方法、焊接工艺 3)高碳钢--(1)焊接特点、(2)焊接工艺 2．低合金结构钢的焊接 不同强度等级低合金结构钢---焊接特点、焊接方法、焊接工艺、其他钢种 3.3.3铸铁的焊补 1.铸铁的焊补特点、2.铸铁焊补方法 3.3.4有色金属焊接 1.铝及铝合金的焊接：1)焊接性--主要问题、2)焊接方法和工艺 2.铜及铜合金的焊接：1)焊接性--主要问题、2)焊接方法 3.钛及钛合金的焊接 3.4焊接工艺设计 内容提要：焊接工艺设计，包括焊接结构材料的选择、焊接材料及其选用、焊缝的布置、焊接接头形式和坡口形式、焊接方法的选用、焊接质量的检验；焊接工艺设计实例。 学习重点及难点：重点掌握焊接方法选择，焊缝布置原则。 难点是焊接结构工艺性分析。 学习建议：结合具体的构件、零件对焊接工艺设计进行学习。 授课思路：通过提问的方式了解学生对焊接理论和方法的掌握程度——简要回顾焊接理论知识和各焊接方法的特点——讲解焊接工艺设计。 讲授纲要 研究焊接工艺设计的意义 焊接工艺设计的主要内容 3.4.1 焊接结构材料的选择 应注意问题：4条 3.4.2 焊接材料及其选用 1.手弧焊焊接材料 1)焊条的组成及其作用、2)焊条药皮类型、3)焊条型号、4)焊条的选用 2.埋弧焊焊接材料 焊接材料：焊丝、焊剂、常用熔炼焊剂的牌号 3.4.3 焊缝的布置 1.焊缝形式 2.焊缝位置的合理布置 应注意问题：6条 3.4.4 焊接接头形式和坡口形式 焊接接头---焊缝、熔合区、热影响区。 脉络： “焊接工艺规程”之定义---制定之必要、作用---制定依据---制定流程 ---掌握“焊接工艺设计”思路及程序；理解“焊接件结构工艺性”问题 焊接接头形式的确定---根据 焊接接头的基本形式---对接、搭接、角接和T形接等。 坡口的作用、坡口形式、选用 3.4.5 焊接方法的选用 根据、出发点 3.4.6 焊接质量的检验 1.焊接缺陷及原因 2.焊接质量检验过程：包括：1)焊前检验、2)生产过程中的检验、3)成品检验 3.焊接质量检验方法：1)外观检验、2)密封性检验、3)焊件的无损探伤、4)耐压检验、5)力学性能试验 3.4.7 焊接工艺设计举例 压力气罐（材料、板厚、生产批量） 工艺设计要点、主要工艺过程 讨论内容 1．焊接方法选用的依据及一般规律 2．研究焊缝布置的意义、焊缝布置的一般规律 复习思考内容 ▼思考题：P194 5、10、11、12、13题 第5题．合理布置焊缝应注意哪些方面的问题? 第10题．简述焊接结构的特点及焊接接头的基本类型。 第11题．简述焊接接头常用无损检验的种类及应用范围。 第12题．焊接梁(尺寸如题图3-2)，材料为15钢，现有钢板最大长度为2 500 mm。要求：决定腹板与上下翼板的焊缝位置，选择焊接方法，画出各条焊缝接头形式并制定各条焊缝的焊接次序。 第13题．中压容器的外形及其尺寸如题图3-3所示，材料全部采用15MnVR(R为容器用)筒身壁厚10 mm，输入输出管壁厚8 mm，封头厚12 mm。 (1)试决定焊缝位置(15MnVR钢板长2 500 mm，宽1 000 mm)； (2)确定焊接方法、焊接材料和接头形式； (3)确定有效措施以改变焊接时焊缝的空间位置，使所有焊缝在焊接时基本上能处于平焊的位置。 预习提要： 1．常见的零件毛坯类型，常用零件毛坯成形方法的比较，毛坯类型及其成形方法选择的原则和依据。 2．常用零件毛坯的成形方法。 课时 教学内容 21-22 主要教学模式 自学+讲授+讨论；★专题讨论 第8章 材料成形方法的选择 ★专题讨论--焊接工艺设计、焊接结构工艺性、材料成形方法选择 备注 提问 1．复习内容 2．预习内容 第4章 材料成形方法的选择 内容提要：零件毛坯类型，常用零件毛坯成形方法的比较，毛坯类型及其成形方法选择的原则和依据；常用零件毛坯的成形方法。 学习重点及难点：重点掌握主要的毛坯形式及特点和毛坯选择原则。 难点是一般规律和原则在实际禅林设计和制造过程中的活用。 学习建议：要善于对以前学过的成形方法进行总结。 讲课思路：通过提问的方式让学生对所学过的材料成形方法进行总结和比较——介绍零件毛坯类型——介绍常用零件毛坯成形方法的比较——讲解毛坯类型及其成形方法选择的原则和依据——讲解常用零件毛坯的成形方法——最后以机械零件实例来巩固所学的知识。 讲授纲要 脉络： 毛坯类型---成形方法---毛坯及其成形方法选择的原则和依据---常用零件毛坯的成形方法 ----学会针对一般机械设计、制造的实际情况，处理“毛坯类型及其成形方法选择” 4.1 零件毛坯类型及其成形方法比较 4.1.1 零件毛坯类型 4.1.2 常用零件毛坯成形方法的比较 4.2 毛坯类型及其成形方法选择的原则和依据 4.2.1 零件的使用性能及质量要求 4.2.2 材料工艺性能的要求 4.2.3 经济性的要求 4.2.4 实际生产条件的限制 4.2.5 注意新工艺、新技术利用的可能性 4.3 常用零件毛坯的成形方法 4.3.1 轴杆类零件 4.3.2 套类零件 4.3.3 轮盘类零件 4.3.4 箱体类零件 4.4 机械零件毛坯选择示例 铣床顶尖座---功用、结构、工作情况、主要零件的材料和毛坯选择方案 ★专题讨论： ▼焊接工艺设计、 ▼焊接结构工艺性 ▼材料成形方法选择：P269 1、2、3、4、5、6、7题 第1题．举例说明生产批量对选用毛坯加工方法有何影响? 第2题．结合实例说明毛坯选择与力学性能要求之间的关系。 第3题．为何齿轮多用锻件，而皮带轮和飞轮多用铸件? 第4题．试确定齿轮减速器箱体的材料、毛坯的种类及生产方法，并说明理由。(生产数量为一台，要求生产周期短；若成批生产，要求产品质量稳定，成本低。) 第5题．题图4-1为一自来水管阀体，请选择两种材料与两种毛坯的生产方法，并加以比较。 第6题．题图4-2为一伞齿轮，要求耐冲击、耐疲劳、耐磨损，对力学性能要求较高，当批量为10100件、10 000件时，分别该如何选择材料与毛坯的成形工艺? 第7题．题图4-3是台式钻床。该钻床由底座、立柱、主轴支承座、主轴、传动带、皮带轮、操纵手柄和电机等组成。某工厂常年生产此种台钻，试对上述零件的选材、成形方法进行分析。 布置《科技文献综述报告》讨论会相关事宜 课时 教学内容 23-24 主要教学模式 讨论会 《科技文献综述报告》讨论；课程总结 备注 此2课时在课程最后，与《机械加工工艺基础》部分合并进行 《科技文献综述报告》讨论 课程总结
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