材料成型工艺

材料成型工艺

（Material Molding Process）

课程代码：（07310060）

学分：6

学时：90（其中：讲课学时78：实验学时：12）

先修课程：材料成型原理、金属学及热处理、机械设计基础

适用专业与培养计划：材料成型及控制工程专业2012年修订版培养计划

教材：《金属材料液态成型工艺》、贾志宏主编、化学工业出版社、第一版；

《金属材料焊接工艺》、雷玉成主编、化学工业出版社、第一版；

《冲压工艺与模具设计》、姜奎华主编、机械工业出版社、第一版开课学院：材料科学与工程学院

课程网站：（选填）

一、课程性质与教学目标

（一）课程性质与任务（需说明课程对人才培养方面的贡献）

《材料成型工艺》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一。该课程主要任务是学习液态成型、塑性成型及焊接成型的工艺原理、方法、特点、质量影响因素及其规律、质量控制、适用范围等。学习过程中侧重于实际经验、工程技术及其理论知识的综合应用。通过系统学习，在掌握成型工艺过程基本规律及其物理本质的基础上，学生能够根据不同的零件需求，灵活选择和全面分析成型工艺、完成合理的工艺设计；同时，针对成型过程中出现的质量问题进行科学分析，找到解决措施，消除和减少工件质量缺陷；

本课程以数学、物理、化学、物理化学、力学、金属学与热处理、材料成型原理等作为理论基础，主要应用物理冶金、化学冶金、成形力学理论，系统阐述金属材料成型工艺过程的相关现象及其影响因素、规律、形成机制；同时，还汇总了大量的工程技术经验和实用技术。

通过本课程的学习，可以为材料成型工艺课程设计、金属综合性实验、毕业设计等后续课程学习奠定必要的基础知识。

（二）课程目标（需包括知识、能力与素质方面的内容，可以分项写，也可以合并写）

1. 掌握铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的主要物理原理；

2. 掌握各种成型方法的工艺特点及应用范围，能够根据实际产品需要选择高效、优质低成本的成型工艺方法；

3. 掌握材料成型设备结构、工作原理、工作方法，能够根据要求设计实验，构建实验体系并进行实验操作；

4. 掌握各种材料成型方法的质量影响因素及其影响规律、工艺设计原则、缺陷形成机理及质量控制方法，能够优化设计产品的成型工艺并控制产品成型质量。

5. 熟悉铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程所涉及的技术标准，了解材料成型工艺过程对社会、健康、安全、法律以及文化的影响。

（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系

本课程支撑专业培养计划中毕业要求1-4、2-3、4-2、6-1：

1.毕业要求1-4. 利用材料成型原理、材料成型工艺、材料成型设备等专业知识解

决铸造/焊接/锻压复杂工程问题。

2. 毕业要求2-

3.能够对材料成型及控制工程领域的复杂工程问题进行分析，并表达复杂工程问题的解决方案。

3. 毕业要求4-2. 能基于科学原理并采用科学方法对加工对象的结构、装置、系统制定实验方案。

4. 毕业要求6-1. 了解材料成型及控制专业领域相关的技术标准、知识产权、环境和可持续发展方针、产业政策、法律法规。

注：课外学时按相关专业培养计划列入表格

三、本课程开设的实验项目（如课程不含实验，请将该项删除）

注：1.类型指验证性、综合性、设计性等。

2.要求指必做、选做。

实验1. 典型模具拆装

实验目的：了解冲模的类型、典型冲模结构及其工作原理；了解冲模上各个零件的名称及其在模具中的作用，相互间的装配关系；熟悉模具的装配程序。

实验原理：1. 拆装两套有导柱的冲模（简单模和复合模）。拆装模具之前，应先分清可拆卸件和不可拆卸件，制定方案，提请实验教师审查同意后方可拆卸；

2.一般冲模的导柱、导套以及用浇注或铆接方法固定的凸模等为不可拆卸件或不宜拆卸件；

3.拆卸时一般首先将上下模分开，然后分别将上下模作紧固用的紧固螺钉拧松，再打出销钉，用拆卸工具将模具各板块拆分，最后从固定板中压出凸模、凸凹模等，达到可拆卸件全部分离。

实验仪器：不同类型的模具若干套；手锤、木锤、螺丝刀、内六角扳手、活动搬手等。

实验安排：在教师指导下，首先初步了解冲模的总体结构和工作原理；按拆卸顺序拆卸冲模，详细了解冲模每个零件的名称、结构和用途；将冲模重新组装好，进一步了解冲模的结构和冲模在压床上工作时各部分的工作原理及作用。

实验报告要求：每人独立(用直尺、圆规，按近似比例)按比例绘出你所安装和拆除模具结构图，并标示出各个零件的名称；详细列出冲模上全部零件的名称、数量、用途；若选用的是标准件则列出标准代号。简要说明所绘模具的工作原理。写出实验的体会与疑问。

实验2.压力机的结构与操作

实验目的：掌握压力机类型及不同类型压力机的优缺点；了解油压机、机械压力机的结构，工作原理及与模具的装配关系，了解压力机工作操作。

实验原理：油压机是电机带动液压泵产压力驱动液压油缸下压或上顶来实现所需要的作用；曲柄压力机是将曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。

实验仪器：压力机、配套模具。

实验安排：教师介绍压力机的构造及工作原理，进行操作演示，对事先准备好的样品进行冲压加工，选择不同的冲压模具，在教师指导下完成冲压加工，并与模具形状、尺寸及精度对比。

实验报告要求：简述压力机的基本结构；描述压力机的工作原理；简要分析冲压样品的形状、尺寸、精度及与冲压模具形状、尺寸、精度的关系，写出实验的体会与疑问。

实验3.杯突实验

实验目的：掌握杯突试验方法；学会使用杯突试验机；了解杯突值与板料冲压性能的关系，学会分析试验现象和结果。

实验原理：杯突试验是测试板料胀形成形性能的—种直接模拟试验方法。试验时，用端部为一定规格的球形冲头，将夹紧于凹模和压边圈之间的试样压入凹模内，直到出现缩颈现象时为止。冲头的压入深度称为板料的杯突值(IE)值。IE值越大，材料的胀形成形性能就越好。

实验仪器：GBW-60B型微机屏显自动杯突试验机；标准模具；球形冲头及10mm；凹模孔径d27mm；压边圈孔径433mm。

实验安排：由实验指导教师讲解杯突试验机结构、工作原理和操作方法，对事先准备好的不同材料样品进行杯突试验。首先做好准备工作，然后开机，打开电脑软件，观察位移数值变化，试样产生颈缩时，实验停止，保存软件数据，记录IE值和冲压力。关闭机器，取出试样，观察试样的变形情况。每种材料反复做五次，数据记入表中。全部试验完毕，拆下模具，涂油保护。

实验报告要求：将试验数据填入实验记录表中；对比实验数据，分析不同材料的杯突值，获得结论。写出实验的体会与疑问。

实验4. 钨极氩弧焊工艺实验

实验目的：了解TIG焊接设备的操作使用方法；了解和掌握TIG焊接回路及设备各部件的组成；了解和掌握TIG焊接参数的选择及调节。

实验原理：TIG电弧焊接基本原理

实验仪器：TIG焊机、面罩、手套等。

实验安排：

1、薄钢板（1.5mm）TIG焊

电源类型选直流正接；电流选择45~55A；选用低碳钢焊丝填充；进行TIG焊。

2、铝板（2mm）TIG焊

电源类型选交流；电流选择65~75A；选用铝焊丝填充；进行TIG焊。

实验报告要求：简要说明TIG焊的特点及其应用场合。详细列出TIG焊焊接不同材料时，电源类型的选择、焊接材料的选择、焊接参数的调节等。写出实验的体会与疑问。

实验5. 气体保护焊工艺实验

实验目的：了解MIG焊接设备的操作使用方法；了解和掌握MIG焊接回路及设备各部件的组成；了解和掌握MIG焊接参数的选择及调节。

实验原理：气体保护焊基本原理

实验仪器：MIG焊机、面罩、手套等。

实验安排：

1、钢板（6mm）MIG焊

电源类型选交流；电流选200~250A；选用低碳钢焊丝φ1.2；进行MIG焊。

实验报告要求：简要说明MIG焊的特点及其应用场合。详细列出MIG焊接时，焊接材料的选择、焊接参数的调节等。写出实验的体会与疑问。

实验6. 电阻点焊工艺实验

实验目的：了解和掌握电阻点焊的基本原理及其设备操作方法；了解和掌握电阻点焊过程、以及焊接参数对焊点成形质量的影响；了解常见电阻点焊的焊接缺陷及其防止措施。

实验原理：电阻点焊基本原理

实验仪器：电阻点焊机、1.5mm薄板、防护手套。

实验安排：

1、焊前准备：工作前必须清除上、下两电极的油渍及污物。通电检查电气设备、操作机构、冷却系统、气路系统及机体外壳有无漏电。

2、点焊过程：把被焊的板料搭接装配好，压在两柱状铜电极之间，施加P力压紧，

当通过足够大的电流时，在板的接触处产生大量的电阻热，将中心最热区域的金属很快加热至高塑性或熔化状态，形成一个透镜形的液态熔池。继续保持压力P，断开电流，金属冷却后，形成了一个焊点。

调节电阻点焊工艺参数，观察焊点尺寸大小及成形质量。

观察点焊缺陷，分析其形成原因及防止措施。

3、焊接完成后：焊机停止工作后，切断电源、清除杂物和焊渣溅末。定期进行维护和保养。

实验报告要求：简要说明点焊电极材料及形状尺寸的技术要求与作用。详细说明点焊工艺参数对熔核成形质量的影响规律。写出实验的体会与疑问。

四、达成课程目标的途径和措施

1、把握主线，引导学生掌握材料铸造成型、冲压成型和焊接成型方法的相关概念、基本原理与方法的实际意义，利用铸造成型、冲压成型和焊接成型工艺过程的实际案例，帮助学生理解和掌握不同成型方法的工艺设计原则、缺陷形成机理及质量控制方法，具备优化设计产品的成型工艺并控制产品成型质量的能力。

2、采用多媒体教学手段，配合例题的讲解及适当的思考题，保证讲课进度的同时，注意学生的掌握程度和课堂的气氛；

3、采用案例式教学，结合工程实际，进行材料铸造成型、冲压成型和焊接成型方法的分析和设计，从而具备相关知识和方法的实际应用能力。

4、本课程有12个学时的实验，具体实验内容见“三、本课程开设的实验项目”。

五、考核方式

1. 课程考核方式包括期末考试、平时及作业情况考核和实验情况考核，期末考试采用闭卷笔试。

2. 课程成绩=平时成绩×20%+实验成绩×10%+期末考试成绩×70%。成绩的具体构成如下：

七、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）

1. 《材料成型工艺》，夏巨谌著，机械工业出版社，2011年

2. 《冲压工艺学》，肖景容主编，机械工业出版社，2006年

制定人：雷玉成贾志宏审定人：徐桂芳批准人：杨娟