金屬工藝學課程教學大綱

《金屬工藝學》課程教學綱領一、課程基本信息課程代碼：050155課程名稱：金屬工藝學英文名稱：MetalTechnology課程類別：學科基礎課學時：40學分：2適用對象:機械設計制造及其自動化專業(yè)考評方式：考試先修課程：《機械制圖》，《工程材料》。二、課程介紹金屬工藝學是機械類、材料類及其余近機類各專業(yè)學生必修一門綜合性專業(yè)基礎課，是研究工程材料加工方法一門學科。1.主要內容包含：鑄造、塑性成型、焊接和金屬切削加工四大部分基礎知識，包括工程材料加工工藝各個方面。

經過本課程學習，能夠后為續(xù)課程學習及畢業(yè)后從事相關工作打下堅實基礎。Themetaltechnologyismostlyall-aroundcourseofengineryprofession,materialprofessionetceteranearengineryprofession.Itsmostlycontenthavecasting,plasticityshaping,welding,metalcutting.Dealingwithengineeringmaterialsprocessingtechnical.Bylearningthecourse,itcanenhancestudent’sadaptabilitytothecourseonandafterandmechanicalskillworkoffinishschool.三、課程性質與教學目標課程性質：金屬工藝學是一門研究金屬加工方法一門科學，是高等工科院校機械類各專業(yè)必修技術基礎課。教學目標：學生經過本課程學習，取得慣用金屬材料及其加工工藝方面知識，為學習其余關于課程及以后從事機械和加工制造方面工作奠定必要基礎。經過教學使學生掌握以下知識：1、掌握各種主要加工方法基本原理和工藝特點。具備選擇毛坯、零件加工方法以及工藝分析初步能力。2、熟悉零件結構設計工藝性要求。3、了解各種主要加工方法所用設備基本工作原理和大致結構。四、教學內容及要求第一部分鑄造模塊（一）目標與要求1．能分析比較各種鑄造方法特點和應用，對一些經典鑄件能較合理選取鑄造方法。熟悉制訂鑄造工藝方案基本內容，能繪制帶型芯簡單件鑄造工藝簡圖。2．熟悉合金鑄造性能。分析鑄造合金熔煉、鑄造特點及應采取工藝方法。能初步分析鑄件主要缺點產生原因及預防方法。3．依照造型工藝特點和合金鑄造性能，考慮鑄件設計結構工藝性。（二）教學內容第一章鑄造工藝基礎1．主要內容液態(tài)合金充型；鑄件凝固與收縮；鑄件中縮孔與縮松；鑄造內應力、變形和裂紋；鑄件質量控制。2.本概念和知識點充型能力是液態(tài)合金充滿鑄型型腔，取得形狀完整、輪廓清楚鑄件能力。合金流動性越好充型能力越好，澆注條件中澆注溫度越高，壓力越大，充型能力越好；鑄型填充條件是充型能力也有很大影響；鑄件凝固方式有逐層凝固、糊狀凝固、中間凝固三種方式；鑄造合金收縮方式有液態(tài)收縮、凝固收縮和固態(tài)收縮；合金收縮是鑄件產生縮孔與縮松、內應力、變形、裂紋主要原因；縮孔、縮松是液態(tài)合金在冷凝過程中，若其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減容積得不到補充，則在鑄件最終凝固部分將形成一些孔洞。按其孔洞大小和分布，可將其分為縮孔和縮松兩類?？s孔是容積較大而集中孔洞?？s松是細小而分散孔洞。內應力分為熱應力和機械應力，熱應力是指鑄件在凝固和冷卻過程中，不一樣部位因為不均衡收縮而引發(fā)應力，基本原因是鑄件壁厚不均勻、各處冷卻速度不一樣造成。機械應力是合金固態(tài)收縮受到鑄型或型芯機械妨礙而形成內應力，也稱收縮應力。鑄造應力是鑄件產生變形和開裂主要原因，當鑄造應力大于合金屈服極限時，就會出現變形；當鑄造應力大于合金抗拉強度時，就會出現開裂。鑄件質量控制方法。3．基本概念和知識點鑄造中產生各缺點條件第二章砂型鑄造1．主要內容造型方法選擇，澆注位置和分型面選擇標準，工藝參數選擇；綜合分析舉例。2．基本概念和知識點造型方法有手工造型和機器造型，分型面是指同一鑄型組元中可分開部分分界面。澆注位置是指金屬澆注時鑄件在鑄型中所處空間位置。其選擇標準是1）鑄件主要加工面和主要工作表面應朝下；2）鑄件大平面應朝下；3）將面積較大薄壁部分置于鑄型下部或處于垂直或傾斜位置；4）鑄件較厚實部分應放在分型面附近上部或側面。分型面通常與砂箱之間接觸面相同；它選擇標準是1）應確保順利起模；2）應使鑄型少分型面最少；3）應盡可能使鑄件全部或大部分置于同一砂箱；4）應盡可能使型腔及主要型芯位于下箱。工藝參數包含機械加工余量和最小鑄孔、起模斜度、收縮率、型芯頭以及它們選擇；綜合分析舉例。3．問題與應用（能力要求）鑄造工藝圖繪制第三章特種鑄造1．主要內容熔模鑄造；金屬型鑄造；壓力鑄造；低壓鑄造；離心鑄造；其它特種鑄造方法；慣用鑄造方法比較。2．基本概念和知識點各鑄造方法定義，鑄造原理、特點及應用3．問題與應用（能力要求）各鑄造方法選擇。第四章鑄件結構設計1．主要內容鑄件結構與鑄造工藝關系；鑄件結構與合金鑄造性能關系。2.基本概念和知識點鑄件結構設計和鑄造工藝。3．問題與應用（能力要求）鑄件結構設計。（三）實踐步驟與課后練習作業(yè)和思索題：1、鑄件缺點產生條件；2、澆注位置和分型面選擇標準；3、鑄件結構設計要求。（四）教學方法與伎倆本部分教學方式以教師講課為主，依照本身教學經驗，對教材作適當刪繁就簡或作一定補充，并對學生進行一定課外輔導，而且布置一定數量作業(yè)題和思索題，作業(yè)題要求學生一周內上交，思索題供學生思索無須上交。第二部分塑性成型模塊（一）目標與要求1．熟悉金屬塑性變形對金屬組織和性能影響。了解鍛壓時金屬變形規(guī)律，可鍛性概念及其影響原因。2．能選取鍛壓方法及考慮鍛壓件設計結構工藝性。3．了解其它壓力加工方法生產毛坯和零件應用。（二）教學內容第一章金屬塑性變形1．主要內容金屬塑性變形實質；塑性變形對金屬組織和性能影響；金屬鑄造性。2．基本概念和知識點金屬塑性變形是當外力增大到使金屬內應力超出該金屬屈服點之后，既使外力停頓作用，金屬變形也不消失。加工硬化是隨變形程度增大，強度和硬度上升而塑性下降現象。金屬可鍛性衡量材料在經受壓力加工時取得優(yōu)質制品難以程度工藝程度。3．問題與應用（能力要求）金屬可鍛選擇第二章鑄造1．主要內容鑄造方法，鑄造工藝規(guī)程制訂，鍛件結構工藝性2．基本概念和知識點鑄造方法自由鍛和模鍛兩種，自由鍛工序有基本工序和輔助工序，基本工序包含鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉、錯移等；模鍛又分為錘上模鍛、曲柄壓力機上模鍛、摩擦壓力機上模鍛和胎模鍛；各鑄造方法特點；鑄造工藝規(guī)程制訂包含繪制鍛件圖、坯料重量和尺寸確實定、鑄造工序確實定和鑄造工藝規(guī)程中其它內容；各鑄造方法結構工藝性。3．問題與應用（能力要求）鍛件圖繪制第三章板料沖壓1.主要內容分離工序；變形工序；沖模介紹；沖壓件結構工藝性。2.基本概念和知識點分離工序包含落料及沖孔、修整、切斷：落料和沖孔主要內容有沖裁變形過程，凹凸模間隙，凹凸模刃口尺寸確實定，沖裁件排樣；拉深，彎曲，翻邊，成形，沖模介紹，沖壓件結構工藝性。3.問題與應用（能力要求）沖模設計（三）實踐步驟與課后練習實踐步驟：參觀學習（四）教學方法與伎倆本部分教學方式以教師講課為主，依照本身教學經驗，對教材作適當刪繁就簡或作一定補充，并對學生進行一定課外輔導，而且布置一定數量作業(yè)題和思索題，作業(yè)題要求學生一周內上交，思索題供學生思索無須上交。第三部分：焊接模塊（一）目標與要求1．掌握慣用焊接方法基本原理、特點及應用。2．分析焊接冶金、熱影響區(qū)和應力與變形對焊接接頭質量影響以及取得優(yōu)質焊接接頭方法。3．了解慣用金屬材料焊接性能及取得優(yōu)質焊件慣用焊接方法。4．了解焊接件結構工藝性，對簡單焊接件能選擇焊接方法、接頭型式及確定焊縫分布位置。（二）教學內容第一章電弧焊1．主要內容焊接電弧；焊接接頭組織與性能；焊接應力與變形；焊條電弧焊；埋弧焊；氣體保護焊；等離子弧焊接與切割。2．基本概念和知識點焊接定義，焊接分類，手工電弧焊工作原理；焊接工件上溫度改變與分布，焊接接頭組織和性能，改進焊接熱影響區(qū)組織和性能方法；焊條電弧焊焊接過程，電焊條組成、分類和選取標準；埋弧焊焊接過程，埋弧焊特點，埋弧焊焊絲與焊劑，埋弧焊工藝；氬弧焊，氬弧焊特點，二氧化碳氣體保護焊；等離子弧焊接特點。3．問題與應用（能力要求）焊條和焊接方法選擇第二章其它慣用焊接方法1．主要內容電阻焊；摩擦焊；釬焊；電渣焊真空電子束焊接；激光焊接。2．基本概念和知識點各焊接方法特點。3．問題與應用（能力要求）焊接方法選取。第三章慣用金屬材料焊件1．主要內容金屬材料焊件性；碳鋼焊接；合金結構鋼焊接；鑄鐵補焊；非鐵金屬及其合金焊接。2．基本概念和知識點焊接性概念，鋼材焊接性估算方法；低碳鋼焊接，中、高碳鋼焊接以及其焊接特點；熱影響區(qū)淬硬傾向，焊接接頭裂紋傾向；鑄鐵焊接特點；銅及銅合金焊接特點；鋁及鋁合金焊接特點。3．問題與應用（能力要求）不一樣材料焊接方法選擇。第四章焊接結構設計1．主要內容焊接結構件材料；焊接接頭工藝設計2．基本概念和知識點焊接結構件材料；焊縫布置；接頭形式選擇與設計。3．問題與應用（能力要求）焊接接頭工藝設計。（三）實踐步驟與課后練習（四）教學方法與伎倆本部分教學方式以教師講課為主，依照本身教學經驗，對教材作適當刪繁就簡或作一定補充，并對學生進行一定課外輔導，而且布置一定數量作業(yè)題和思索題，作業(yè)題要求學生一周內上交，思索題供學生思索無須上交。第四部分機械加工基礎模塊（一）目標與要求1．掌握切削運動與切削用量，刀具幾何參數，刀具標準角度換算，切削層參數與切削方式、刀具材料。2．了解研究金屬切削變形過程意義和方法，金屬切削層變形，前刀面擠壓與摩擦及其對切削變形影響，積屑瘤形成及其對切削過程影響，切削變形改變規(guī)律。3．了解刀具磨損形態(tài)，刀具磨損原因，刀具磨損過程及磨鈍標準，刀具耐用度經驗公式及刀具耐用度分布，合理耐用度選取標準，刀具破損。4．掌握前角及前刀面形狀選擇，后角選擇，主偏角、副偏角及刀尖形狀選擇，刃傾角選擇。（二）教學內容第一章金屬切削過程基礎知識11．主要內容切削運動與切削用量，刀具幾何參數，刀具標準角度換算，切削層參數與切削方式、刀具材料。2．基本概念和知識點刀具要從工件上切去金屬,必須具備以下三個條件:是1）工件與刀具之間要有相對運動，即切削運動；2）刀具材料必須具備一定切削性能；3）刀具必須具備適當幾何參數，即切削角度。切削運動分為主運動和進給運動，主運動是使工件與刀具產生相對運動以進行切削最基本運動稱為主運動，這個主運動速度最高，消耗功率最大。進給運動是使主運動能夠連續(xù)切除工件上多出金屬，方便形成工件表面所需運動稱進給運動，但進給運動可能不只一個。切削用量是指切削速度、進給量和背吃刀量（切削深度）；刀具切削部分結構要素有前刀面(Ar)、主后刀面(Aσ)、副后刀面（A0’）、主切削刃S、副刀刃S’和過渡刃；刀具標注角度有主偏角Kr、刃傾角λs、前角ro、后角αo、副偏角Kr’、副后角ro’、楔角βo、刀尖角εr、余偏角ψr題與應用（能力要求）：刀具標準角度換算。第二章：金屬切削過程基本規(guī)律及其應用1．主要內容1）研究金屬切削變形過程意義和方法，金屬切削層變形，前刀面擠壓與摩擦及其對切削變形影響，積屑瘤形成及其對切削過程影響，切削變形改變規(guī)律。2)切削力起源，切削協(xié)力及分解，切削功率，切削力測量及切削力計算機輔助測試，切削力指數公式和切削力預報及估算，影響切削力原因，切削力理論研究。3)切削熱產生和傳出，切削溫度理論分析，切削溫度測量，影響切削溫度主要原因，切削溫度分布，切削溫度對工件、刀具和切削過程影響。4)刀具磨損形態(tài)，刀具磨損原因，刀具磨損過程及磨鈍標準，刀具耐用度經驗公式及刀具耐用度分布，合理耐用度選取標準，刀具破損。5)前角及前刀面形狀選擇，后角選擇，主偏角、副偏角及刀尖形狀選擇，刃傾角選擇。6)切削液分類，切削液作用機理，切削液添加劑，切削液選取，切削液使用方法。7)制訂切削用量標準，切削用量三要素確實定，切削用量優(yōu)化介紹，提升切削用量路徑。2．基本概念和知識點：1)了解研究金屬切削變形過程意義和方法；；切削力起源；切削熱產生和傳出；切削液分類；切削液作用機理、切削液添加劑；前刀面和刀尖形狀選擇；切削用量優(yōu)化介紹、提升切削用量路徑。2)熟練掌握切削溫度理論分析和測量；切削協(xié)力及分解、切削功率；切削液使用方法；前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角功用及其選擇；制訂切削用量標準、切削用量三要素確實定；3．問題與應用（能力要求）刀具角度選擇。（三）實踐步驟與課后練習課后練習：見習題。（四）教學方法與伎倆本章教學方式以教師講課為主，依照本身教學經驗，對教材作適當刪繁就簡或作一定補充，并對學生進行一定課外輔導，而且布置一定數量作業(yè)題和思索題，作業(yè)題要求學生一周內上交，思索題供學生思索無須上交。五、各教學步驟課時分配教學步驟教課時數課程內容講課習題課討論課試驗其余教學步驟小計第一篇：鑄造8210第二篇：鑄造88第三篇：焊接82414第四篇：切削加工44共計284436六、推薦教材和教學參考資源1．鄧文英編，金屬工藝學，北京：高等教育出版社，1991。2．邢忠文、張學仁主編，金屬工藝學，哈爾濱：哈