材料成形工艺基础大纲

1《材料成形工艺基础》1课程的基本描述课程名称：材料成形工艺基础Materialformingprocessingtechnology课程编号：2170F07课程性质：专业方向课适用专业：材料成型与控制教材选用：柳秉毅.材料成形工艺基础.北京：高等教育出版社，2010总学时：48学时，理论学时：44学时实验学时：4学时课程设计：无学分：3学分开课学期：第五学期前导课程：金属学后续课程：2教学定位2.1能力培养目标通过本课程的学习，使学生了解常用成型加工工艺基础知识，掌握金属材料和非金属材料的各种成型方法，成形特点，了解成形工艺的各种成形设备。熟悉在铸造、塑性成形、焊接等传统工艺方法的同时又了解现代的材料成形技术，拓宽学生的知识面，提高学生实践能力。2.2课程的主要特点《材料成形工艺基础》是材料成型及控制工程专业的主干课程之一，其任务是阐明液态成型、塑性成型和焊接形成等成型技术在内的内在基本规律和物质本质，揭示材料成型过程中影响产品性能的因素及缺陷产生的机理。22.3教学定位3知识点与学时分配2.1铸造方法及其应用（2学时）2.1.1砂型铸造（1学时）1、手工造型（了解，推荐）2、机器造型（了解，推荐）2.1.2特种铸造（1学时）1、熔模铸造（了解，推荐）2、金属型铸造（了解，推荐）3、压力铸造（了解，推荐）4、低压铸造（了解，推荐）5、离心铸造（了解，推荐）2.1.3铸造方法的比较与选择2.2常用合金铸件的熔铸（4学时）2.2.1铸铁件的熔铸（1学时）1、铸铁的熔炼（了解，推荐）2、灰铸铁的熔炼（了解，推荐）3、球墨铸铁的熔炼（了解，推荐）4、球墨铸铁的熔铸（了解，推荐）5、可锻铸铁的生产（了解，推荐）2.2.3铸钢件的熔铸（了解，推荐）2.2.4非铁合金的熔铸（了解，推荐）2.2.5铸造合金熔铸新技术（了解，推荐）2.3铸造工艺设计热塑性变形时的软化过程（理解，核心）热塑性变形机理（理解，核心）双相合金热塑性变形的特点（理解，核心）热塑性变形对金属组织和性能的影响（理解，核心）3.2.3金属的超塑性变形超塑性的概念和种类（了解，推荐）细晶超塑性变形力学特点（了解，推荐）影响细晶超塑性变形的主要因素（理解，核心）超塑性变形机理（理解，核心）3.2.4金属在塑性加工中的塑性行为塑性的基本概念和塑性指标（了解，推荐）3金属的化学成分和组织对塑性的影响（理解，核心）变形温度对金属塑性的影响（理解，核心）应变速率对塑性的影响（理解，核心）变形力学条件对金属塑性的影响（理解，核心）其他因素对金属塑性的影响（理解，核心）提高金属塑性的基本途径（理解，核心）3.3金属塑性变形的力学基础（24学时）3.3.1应力分析（8学时）应力与点的应力状态（理解，核心）点的应力状态分析（理解，核心）应力张量的分解与几何表示（理解核心）应力平衡微分方程（理解，核心）八面体应力和等效应力（理解，核心）3.3.2应变分析（4学时）应变与位移关系方程（理解，核心）点的应变状态和应变张量（理解，核心）应变增量和应变速度速率张量（理解，核心）塑性变形时的体积不变条件（理解，核心）点的应变状态与应力状态相比较（理解，核心）小应变几何方程（理解，核心）应变连续方程（理解，运用，核心）塑性加工中常用的变形量的计算方法（理解，核心）有限变形（了解，推荐）3.3.3平面问题和轴对称问题（2学时）平面应力问题（理解，核心）平面应变问题（理解，核心）轴对称问题（理解，核心）3.3.4屈服准则（4学时）屈服准则的概念（理解，核心）屈雷斯加屈服准则（理解，核心）米塞斯屈服准则（理解，核心）屈服准则的几何描述（理解，核心）屈服准则的实验验证与比较（理解，核心）应变硬化材料的屈服准则（了解，推荐）3.3.5塑性应力应变关系（4学时）弹性变形时应力应变关系（理解，核心）塑性变形时应力应变关系特点（理解，核心）增量理论（理解，核心）全量理论（理解，核心）应力应变顺序对应规律（理解，运用，核心）屈服椭圆图形上的应力分区及其与塑性成形时工件尺寸的关系（了解，推荐）卸载问题（了解，推荐）43.3.6真实应力－应变曲线（2学时）基于拉伸实验确定真实应力应变曲线（理解，核心）基于压缩实验和轧制实验确定真实应力应变曲线（理解，核心）真实应力应变曲线的简化形式及其近似数学表达式（理解，核心）变形温度和变形速度对真实应力应变曲线的影响（理解，核心）3.4金属塑性成形中的摩擦和润滑（2学时）塑性加工中摩擦的分类及机理（了解，推荐）塑性成形时摩擦的特点（理解，核心）塑性加工时接触表面摩擦力的计算（理解，核心）塑性加工时的工艺润滑（了解，推荐）3.5塑性成形件质量的定性分析（4学时）3.5.1概述（了解）3.5.2塑性成形中的空洞和裂纹塑性成形中空洞（了解，推荐）塑性成形中的裂纹（理解，核心）塑性成形件裂纹分析实例（理解，核心）3.5.3塑性成形中的晶粒度晶粒度的概念（理解，核心）晶粒大小对力学性能的影响（理解，核心）细化晶粒的途径（理解，核心）锻件粗晶分析实例（理解，核心）3.5.4塑性成形中的折叠折叠特征（理解，核心）折叠的类型及其形成原因）3.5.5塑性加工时的失稳拉伸失稳（理解，核心）压缩失稳（理解，核心）3.6主应力法及其应用（6学时）3.6.1概述（了解）3.6.2主应力法的基本原理（理解，核心）3.6.3几种金属流动类型变形力公式的推导（理解，核心）3.6.4主应力法在塑性成形中的应用（理解，核心）3.6.5关于接触面上摩擦切应力及其对压应力分布的影响（理解，核心）53.7复习总结（2学时）3.8其他学时实验（6学时）4讲授提示及方法本课程的特点是概念多、内容抽象、逻辑性强，其数学表达式应注重启发方式，在讲授时，应注意由浅入深、有直观到抽象，同时进一步做到概念清晰、准确、推理严谨，力求使一些抽象难懂的内容便于学生理解和接受，努力培养学生的分析问题和解决实际问题的能力。在讲授基本理论的过程中，应注意引入塑性成形工程范例，进行分析，以加深对概念的理解。4.1绪论重点：金属塑性成形方法的分类难点：如何使学生理解各种塑性成形方法。讲授提示与方法：结合动画演示，加深同学对塑性成形各种方法的理解4.2金属塑性变形的物理基础重点：金属的回复与再结晶，；应力状态对金属塑性的影响；细晶强化韧化的机理；提高金属塑性的途径难点：冷塑性变形对金属组织和性能的影响，，热塑性变形对金属组织和性能的影响讲授提示与方法：结合工程实例说明变形温度、应变速率、变形力学条件对塑性的影响。4.3金属塑性变形的力学基础重点：点的应力状态分析，应力张量概念，张量的三个不变量，应力平衡方程，几何方程，应变协调方程，屈服准则，塑性应力应变关系，真是应力应变曲线。难点：应力平衡方程，应变协调方程，屈服准则物理意义讲授提示与方法：结合点的应力状态，画应力单元体，推导相关公式，依据屈服准则的表达式画出其几何图形，重点讲解屈服准则的物理意义；本构关系的建立，确定定性结果，特别是应力应变顺序对应规律的推导。64.4金属塑性成形中的摩擦重点：塑性成形时摩擦的特点，塑性加工的工艺润滑难点：接触表面摩擦力的计算讲授提示与方法：重点讲授塑性变形过程中接触表面的摩擦特征，及所采用润滑工艺。4.5塑性成形件质量的定性分析重点：塑性成形中粗晶，裂纹，折叠和失稳。难点：影响晶粒大小的因素和细化晶粒的途径，折叠的类型和形成原因；双向拉伸失稳和板料失稳的原因。讲授提示与方法：重点讲述晶粒对力学性能的影响及其影响因素、细化途径，塑性加工中的失稳。4.6主应力法及其应用重点：主应力法的基本原理，平面应变镦粗、挤压及轴对称镦粗、挤压时的变形力计算难点：平面应变镦粗、挤压及轴对称镦粗、挤压时的变形力的推导计算讲授提示与方法：重点内容采用建立力学模型，简化分析方法求解，非重点内容作阐述介绍。5习题与实验设计5.1习题设计本课程概念多、比较抽象，应用有一定难度，这些知识不经过学生的独立思考和多做练习是无法掌握的。因此为了让学生进一步理解课堂教学内容，必须督促学生完成适量的习题。这些习题必须要在数量上和难度上进行认真合理的选择。首先，所选习题数量不宜过多，尽量做到少儿精。其次要难度适中，应当侧重于课堂讲授中的重点和难点问题，这样做不仅可以有针对性的提高学生解题能力，而且有利于学生对重点知识的理解和把握。5.2实验设计本课程为材料成型专业平台课，为了强化学生对知识的理解，须开设一定量的实验，实验内容和所学内容紧密结合，可对所学理论知识进行检验，实验遵循直观，精确，结果显著的原则设计，具体如下：1.液压机床构造原理及应用（2学时）2.正挤压/反挤压变形规律实验（4学时）76考核与成绩记载6.1考核的方式及成绩的评定平时成绩占总成绩的20%，期末成绩占总成绩的80%。平时成绩由上课出勤、作业（平时测验）和实验成绩构成。上课出勤占平时成绩的1/3，作业占平时成绩的1/3，实验成绩占平时成绩的1/3。6.2考题的设计概念题：考察学生对基本概念掌握的程度。这个类型试题可以采用填空，名词解释、简答、判断等形式。工程计算题：考察学生灵活运用基本原理和基本公式解决基本工程问题的能力。