材料成形工艺与设备课程教学大纲

《材料成形工艺与设备》课程教学大纲

课程名称：材料成形工艺与设备课程代码：MPRC3016

英文名称：Molding Materials Technology and Equipment

课程性质：专业必修课程学分/学时：2学分/54学时

开课学期：第6学期

适用专业：材料成型与控制工程

先修课程：机械制图、金工实习、工程材料、互换性与技术测量

后续课程：无

开课单位：机电工程学院课程负责人：朱伟珍

大纲执笔人：朱伟珍大纲审核人：杨宏兵

一、课程性质和教学目标（在人才培养中的地位与性质及主要内容，指明学生需掌握知识与能力及其应达到的水平）

课程性质：材料成形工艺与设备是材料成型与控制工程专业的一门专业必修课程，也是学位课程。本课程针对材料成型与控制工程专业的特点，以零件结构设计与成形方法适应性为主线，讲述除切削加工以外的各种常用成形方法以及零件的结构工艺性与选择实例分析，并结合材料成形新工艺、新技术、新发展，以实际应用为导向，培养学生运用材料成形技术解决实际工程问题的能力。

教学目标：本课程以高级技术应用型人才为培养目标，以“强化理论基础，提升实践能力，突出创新精神，优化综合素质“为培养宗旨。本课程的主要内容包括：金属液态成形、金属塑性成形、连接成形、非金属材料成形、粉末冶金成形及其他新型成形方法、材料成形方法选择。通过相关功能模块的理论讲授和实验训练，使学生掌握常用材料成形的方法；掌握常用成形方法成形件的结构工艺性；了解广泛应用于材料成形的新工艺、新技术和新方法。培养学生能够设计针对材料成型的工程问题的解决方案，设计满足特定需求的成形工艺的需求，并能够在设计环节中体现创新意识。

本课程的具体教学目标如下：

1. 了解各种材料成形方法的原理、工艺过程、特点及应用，使学生具备合理选择常用机械零件毛坯成形方法的能力。

2. 掌握铸造、锻压、焊接、塑料、橡胶、复合材料、粉末冶金等成形技术的基本原理，成形过程设计。培养学生分析零件结构工艺性与成形工艺适应性的基本能力。

3. 基本能够对铸造、锻压、焊接、塑料、橡胶、复合材料、粉末冶金等成型技术等工艺的缺陷进行分析，能提出改进措施。培养学生分析问题、解决问题以及工程实践的能力。

4. 了解材料成形新技术及国内外发展动态，使学生具有跟踪科技前沿，与时俱进的能力。

5.了解曲柄压力机、塑料注射成形机、塑料挤出机的工作原理、典型结构、主要技术参数等，使学生具有合理选择材料成形设备的能力。

二、课程教学内容及学时分配（含课程教学、自学、作业、讨论等内容和要求，指明重点内容和难点内容。重点内容：★；难点内容：?）

1、金属液态成形（12学时）（支撑教学目标1、

2、3）

1.1 金属液态成形工艺基础

1.2 砂型铸造

1.3 特种铸造

1.4 常用合金的铸造及铸造方法的选择

目标及要求：

1) 掌握影响熔融合金的流动性及充型能力的主要因素，掌握合金收缩特性★；

2) 掌握砂型铸造特点，铸造工艺设计及结构工艺★?；

3) 了解特种铸造的种类和特点；

4) 掌握铸铁铸造、铸钢铸造、铜铝合金铸造的特点和材料选择方法。

2、金属塑性成形（9学时）（支撑教学目标1、2、3）

2.1金属塑性变形基础

2.2自由锻

2.3模锻

2.4 板料冲压

2.5 其他塑性成形方法

2.6 常用塑性成形方法的选择

目标及要求：

1)掌握塑性变形的特点及其对组织和性能的影响★；

2)掌握自由锻的工序、工艺规程的制定,掌握自由锻件的结构工艺性★；

3)掌握锤上模锻的特点及锻模结构，掌握锤上模锻工艺规程制定及锻件的结构

工艺性★?；

4)掌握冲压的基本工序和特点、冲压件的结构工艺性；

5) 了解拉拔、挤压、辊轧、旋压、精密模锻超塑性成形方法及特点。

3、连接成形（10学时）（支撑教学目标1、2、3）

3.1 熔焊成形基础

3.2 电弧焊

3.3 其他焊接方法

3.4 常用金属的焊接及被焊工件结构工艺性

3.5 胶接

目标及要求：

1)了解焊接电弧与电弧焊冶金过程，掌握焊接接头的组织与性能★?；

2) 理解焊接应力与变形产生的原因★，掌握预防和减小焊接应力与变形的工艺

措施★，了解焊接缺陷与检验方法；

3) 掌握焊条电弧焊、埋弧焊、气体保护焊、等离子弧焊的原理和特点★?；

4)了解非电弧熔焊的种类和特点；了解压焊以及钎焊的种类和特点；

5)理解金属材料的焊接性，熟悉常用金属的焊接方法，掌握焊件结构工艺性

设计★；

6)了解胶结的特点与应用，熟悉胶接工艺。

4、非金属材料成形（8学时）（支撑教学目标1、2、3）

4.1 塑料成形

4.2 橡胶成形

4.3陶瓷成形

4.4 复合材料成形

目标及要求：

1) 掌握塑料的成形工艺性，熟悉塑料成形方法，掌握塑料制品结构工艺性设计

内容★?；

2)熟悉橡胶压制成形、注射成形工艺过程，掌握压制成形、注射成形工艺条件

★；

3) 熟悉陶瓷的浇注成形、压制成形、等静压成形、热压烧结成形、热压注成形

等方法；

4) 熟悉树脂基复合材料、金属基复合材料的成形方法。

5、粉末冶金成形及其他新型成形方法（3学时）（支撑教学目标1、2、3、4）

5.1 粉末冶金成形

5.2其他新型成形方法简介

目标及要求：

1) 了解粉末冶金成形的特点与应用，熟悉模压粉末冶金成形工艺过程★，掌握

模压成形粉末冶金制品的结构工艺性设计★?，了解粉末冶金非模压特殊成形方法；

2)熟悉快速成形、半固态合金成形、电磁成形、液压成形等新型成形方法，了

解计算机技术在材料成形中的应用。

6、材料成形方法选择（3学时）（支撑教学目标1、2、3）

6.1 材料成形方法选择的原则与依据

6.2 常用机械零件毛坯成形方法的选择

6.3毛坯成形方法选择举例

目标及要求：

1) 熟悉材料成形方法的选择原则，掌握材料成形方法选择的依据与比较★；

2) 掌握轴杆类零件、盘套类零件、机架箱座类零件的成形方法★?；

3) 熟悉承压液压缸、开关阀、单级齿轮减速器和汽车发动机曲柄连杆机构的毛

坯成形方法。

7、实验一：材料成型设备介绍1（3学时）（支撑教学目标5）

7.1 曲柄压力机的工作原理

7.2 通用曲柄压力机主要零部件结构

7.3曲柄压力机主要技术参数

目标及要求：

1) 了解曲柄压力机的工作原理；

2) 了解曲柄压力机主要零部件结构；

3) 了解曲柄压力机主要技术参数★?。

8、实验二：材料成型设备介绍2（3学时）（支撑教学目标5）

8.1 塑料注射成形过程

8.2 注射装置及合模装置

8.3注射成形机的控制系统

8.4注射成形机的主要技术参数

目标及要求：

1) 了解塑料注射成形机的成形过程；

2) 了解注射装置、合模装置的功能；

3) 了解注射成形机的液压和控制系统；

4) 了解注射成形机的注射量、注射压力、注射速率、注射速度、注射时间、塑

化能力、锁模力等主要技术参数★?。

9、实验三：材料成型设备介绍3（3学时）（支撑教学目标5）

9.1 挤出成形工作原理及挤出机组组成

9.2 塑料挤出机结构与参数选用

目标及要求：

1) 了解挤出成形工作原理及挤出机组组成；

2) 了解塑料挤出机结构与参数选用方法★?。

三、教学方法

在教学方式上，根据具体教学内容，综合运用课堂讲授和演示、课堂讨论、课堂练习、发现学习法和自学指导法，通过引入问题和启发式教学，使学生更加明确教学内容的知识体系，引导学生主动学习，激发内在学习动机，提高课堂的积极性。在目前的实验教学条件基础上，及时采用实验练习法，强化所学知识的理解和运用，培养学生解决实际问题的能力。

本课程以零件的坯料和成品的各种成形技术为主要内容，分金属液态成形、金属塑性成形、连接成形、非金属材料成形、粉末冶金成形及其他新型成形方法、材料成形方法选择和实验等7个模块，各知识模块相对独立。各章节从成形方法的介绍，到成形工艺分析，到结构工艺性分析，形成一条清晰的主线。对各种成形方法进行分类比较，到总体比较，到选择原则、依据与实例的分析，给学生提供了一个初步的工程分析思路和方法。

结合具体教学内容，本课程所采用的教学方法说明如下：

1. 金属液态成形、金属塑性成形、连接成形、非金属材料成形、粉末冶金成形

及其他新型成形方法。教学内容多、涉及面广，加之学生的工程意识和实践能力相对较差。在教学中采用讲授法、演示法、启发法和讨论法相结合，将抽象问题具体化。在讲授工作原理的基础上，演示材料成形方法工艺过程，促进学生掌握教学内容的知识体系。

2.材料成形方法选择。教学内容涉及常用机械零件毛坯成形方法的选择及典型零件毛坯成形方法的选择。在教学中采用讲授法、启发法和讨论法相结合，强化对学生理论与实际结合的能力、工程问题分析能力的培养。

3. 材料成型设备介绍。教学内容涉及曲柄压力机、塑料注射成形机、塑料挤出机的工作原理、典型结构、主要技术参数等。在教学中采用讲授法、现场教学法和讨论法相结合，使学生能够熟悉这三种设备的适用工艺与范围，并能根据不同的工艺要求正确选择设备的种类与参数。

在教学方法的实际执行过程中，每个教学环节都应具有明确的目的性。同时，以上教学方法需要根据教学过程中的实际效果、学生对知识点的掌握和应用情况不断改进。教学效果不好、学生对知识点理解程度不高时，应适当调整教学方法，适当增加演示法或现场教学法，或在讲授后续教学内容时，引导学生前后联系，结合前置难点内容进行讨论，强化知识掌握。在学生对知识掌握情况较好，系统性较好的情况下，适当提高教学内容的难度，或增加发现学习法和自学指导法，设置具体应用问题，引导学生探索解决方案。

四、考核及成绩评定方式

考核方式：期末闭卷笔试，期中闭卷笔试，平时测验及作业，实验报告

成绩评定方式：期末笔试成绩60%，期末笔试成绩20%，平时成绩10%，实验报告10%

五、教材及参考书目

教材：

施江澜，赵占西．材料成形技术基础［M］．3版．北京：机械工业出版社，2013．

参考书目：

[1]陈兰芬. 机械工程材料及热加工工艺基础［M］．北京：机械工业出版社，

1985．

[2]邓文英．金属工艺学［M］．北京：高等教育出版社，1991．

[3]李魁盛. 铸造工艺及原理［M］．北京：机械工业出版社，1989．

[4]杨慧智. 工程材料及成形工艺基础［M］．北京：机械工业出版社，2000．

[5]沈其文. 材料成形基础［M］．武汉：华中理工大学出版社，1999．

[6]李硕本. 冲压工艺学［M］．北京：机械工业出版社，1982．

[7]汪大年. 金属塑性成形原理［M］．北京：机械工业出版社，1986．

[8]房世荣. 工程材料与金属工艺学［M］．北京：高等教育出版社，1987．

[9]王卫卫．材料成形设备［M］．2版．北京：机械工业出版社，2011．