材料成形工藝基礎(chǔ)大綱

1、材料成形工藝基礎(chǔ)1 課程的基本描述課程名稱：材料成形工藝基礎(chǔ)Material forming processing technology課程編號(hào)：2170F07 課程性質(zhì)：專業(yè)方向課適用專業(yè)：材料成型與控制教材選用：柳秉毅. 材料成形工藝基礎(chǔ). 北京：高等教育出版社，2010總 學(xué) 時(shí)：48學(xué)時(shí)， 理論學(xué)時(shí)：44學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)課程設(shè)計(jì)：無(wú)學(xué) 分：3學(xué)分開(kāi)課學(xué)期：第五學(xué)期前導(dǎo)課程：金屬學(xué)后續(xù)課程：2 教學(xué)定位2.1 能力培養(yǎng)目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解常用成型加工工藝基礎(chǔ)知識(shí)，掌握金屬材料和非金屬材料的各種成型方法，成形特點(diǎn)，了解成形工藝的各種成形設(shè)備。熟悉在鑄造、塑性成形、焊接等傳統(tǒng)

2、工藝方法的同時(shí)又了解現(xiàn)代的材料成形技術(shù)，拓寬學(xué)生的知識(shí)面，提高學(xué)生實(shí)踐能力。2.2 課程的主要特點(diǎn) 材料成形工藝基礎(chǔ)是材料成型及控制工程專業(yè)的主干課程之一，其任務(wù)是闡明液態(tài)成型、塑性成型和焊接形成等成型技術(shù)在內(nèi)的內(nèi)在基本規(guī)律和物質(zhì)本質(zhì)，揭示材料成型過(guò)程中影響產(chǎn)品性能的因素及缺陷產(chǎn)生的機(jī)理。 2.3 教學(xué)定位3 知識(shí)點(diǎn)與學(xué)時(shí)分配2.1鑄造方法及其應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）2.1.1 砂型鑄造（1學(xué)時(shí)）1、手工造型（了解，推薦）2、機(jī)器造型（了解，推薦）2.1.2特種鑄造（1學(xué)時(shí)）1、熔模鑄造（了解，推薦）2、金屬型鑄造（了解，推薦）3、壓力鑄造（了解，推薦）4、低壓鑄造（了解，推薦）5、離心鑄造（了解，推薦

3、）2.1.3 鑄造方法的比較與選擇2.2常用合金鑄件的熔鑄（4學(xué)時(shí)）2.2.1鑄鐵件的熔鑄（1學(xué)時(shí)）1、鑄鐵的熔煉（了解，推薦）2、灰鑄鐵的熔煉（了解，推薦）3、球墨鑄鐵的熔煉（了解，推薦）4、球墨鑄鐵的熔鑄（了解，推薦）5、可鍛鑄鐵的生產(chǎn)（了解，推薦）2.2.3鑄鋼件的熔鑄（了解，推薦）2.2.4非鐵合金的熔鑄（了解，推薦）2.2.5鑄造合金熔鑄新技術(shù)（了解，推薦）2.3鑄造工藝設(shè)計(jì)熱塑性變形時(shí)的軟化過(guò)程（理解，核心）熱塑性變形機(jī)理（理解，核心）雙相合金熱塑性變形的特點(diǎn)（理解，核心）熱塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響（理解，核心）3.2.3 金屬的超塑性變形超塑性的概念和種類（了解，推薦）細(xì)晶

4、超塑性變形力學(xué)特點(diǎn)（了解，推薦）影響細(xì)晶超塑性變形的主要因素（理解，核心）超塑性變形機(jī)理（理解，核心）3.2.4 金屬在塑性加工中的塑性行為塑性的基本概念和塑性指標(biāo)（了解，推薦）金屬的化學(xué)成分和組織對(duì)塑性的影響（理解，核心）變形溫度對(duì)金屬塑性的影響（理解，核心）應(yīng)變速率對(duì)塑性的影響（理解，核心）變形力學(xué)條件對(duì)金屬塑性的影響（理解，核心）其他因素對(duì)金屬塑性的影響（理解，核心）提高金屬塑性的基本途徑（理解，核心）3.3金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)（24學(xué)時(shí)）3.3.1應(yīng)力分析（8學(xué)時(shí)）應(yīng)力與點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（理解，核心）點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)分析（理解，核心）應(yīng)力張量的分解與幾何表示（理解核心）應(yīng)力平衡微分方程（理解

5、，核心）八面體應(yīng)力和等效應(yīng)力（理解，核心）3.3.2應(yīng)變分析（4學(xué)時(shí)）應(yīng)變與位移關(guān)系方程（理解，核心）點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)和應(yīng)變張量（理解，核心）應(yīng)變?cè)隽亢蛻?yīng)變速度速率張量（理解，核心）塑性變形時(shí)的體積不變條件（理解，核心）點(diǎn)的應(yīng)變狀態(tài)與應(yīng)力狀態(tài)相比較（理解，核心）小應(yīng)變幾何方程（理解，核心）應(yīng)變連續(xù)方程（理解，運(yùn)用，核心）塑性加工中常用的變形量的計(jì)算方法（理解，核心）有限變形（了解，推薦）3.3.3 平面問(wèn)題和軸對(duì)稱問(wèn)題（2學(xué)時(shí)）平面應(yīng)力問(wèn)題（理解，核心）平面應(yīng)變問(wèn)題（理解，核心）軸對(duì)稱問(wèn)題（理解，核心）3.3.4屈服準(zhǔn)則（4學(xué)時(shí)）屈服準(zhǔn)則的概念（理解，核心）屈雷斯加屈服準(zhǔn)則（理解，核心）米塞斯屈服

6、準(zhǔn)則（理解，核心）屈服準(zhǔn)則的幾何描述（理解，核心）屈服準(zhǔn)則的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與比較（理解，核心）應(yīng)變硬化材料的屈服準(zhǔn)則（了解，推薦）3.3.5塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（4學(xué)時(shí)）彈性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系（理解，核心）塑性變形時(shí)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系特點(diǎn)（理解，核心）增量理論（理解，核心）全量理論（理解，核心）應(yīng)力應(yīng)變順序?qū)?yīng)規(guī)律（理解，運(yùn)用，核心）屈服橢圓圖形上的應(yīng)力分區(qū)及其與塑性成形時(shí)工件尺寸的關(guān)系（了解，推薦）卸載問(wèn)題（了解，推薦）3.3.6 真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線（2學(xué)時(shí)）基于拉伸實(shí)驗(yàn)確定真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線（理解，核心）基于壓縮實(shí)驗(yàn)和軋制實(shí)驗(yàn)確定真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線（理解，核心）真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線的簡(jiǎn)化形式及其近似數(shù)學(xué)表達(dá)式（理解

7、，核心）變形溫度和變形速度對(duì)真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線的影響（理解，核心）3.4金屬塑性成形中的摩擦和潤(rùn)滑（2學(xué)時(shí)）塑性加工中摩擦的分類及機(jī)理（了解，推薦）塑性成形時(shí)摩擦的特點(diǎn)（理解，核心）塑性加工時(shí)接觸表面摩擦力的計(jì)算（理解，核心）塑性加工時(shí)的工藝潤(rùn)滑（了解，推薦）3.5塑性成形件質(zhì)量的定性分析（4學(xué)時(shí)）3.5.1 概述 （了解）3.5.2 塑性成形中的空洞和裂紋塑性成形中空洞（了解，推薦）塑性成形中的裂紋（理解，核心）塑性成形件裂紋分析實(shí)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）晶粒大小對(duì)力學(xué)性能的影響（理解，核心）細(xì)化晶粒的途徑（理解，核心）鍛件粗晶分析實(shí)例（理解，核

8、心）3.5.4 塑性成形中的折疊折疊特征（理解，核心）折疊的類型及其形成原因）3.5.5 塑性加工時(shí)的失穩(wěn)拉伸失穩(wěn)（理解，核心）壓縮失穩(wěn)（理解，核心）3.6主應(yīng)力法及其應(yīng)用 （6學(xué)時(shí)）3.6.1 概述（了解）3.6.2 主應(yīng)力法的基本原理（理解，核心）3.6.3 幾種金屬流動(dòng)類型變形力公式的推導(dǎo)（理解，核心）3.6.4 主應(yīng)力法在塑性成形中的應(yīng)用（理解，核心）3.6.5 關(guān)于接觸面上摩擦切應(yīng)力及其對(duì)壓應(yīng)力分布的影響（理解，核心）3.7復(fù)習(xí)總結(jié)（2學(xué)時(shí)）3.8其他學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)）4 講授提示及方法本課程的特點(diǎn)是概念多、內(nèi)容抽象、邏輯性強(qiáng)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)注重啟發(fā)方式，在講授時(shí)，應(yīng)注意由淺入深、有

9、直觀到抽象，同時(shí)進(jìn)一步做到概念清晰、準(zhǔn)確、推理嚴(yán)謹(jǐn)，力求使一些抽象難懂的內(nèi)容便于學(xué)生理解和接受，努力培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在講授基本理論的過(guò)程中，應(yīng)注意引入塑性成形工程范例，進(jìn)行分析，以加深對(duì)概念的理解。4.1 緒論重點(diǎn)：金屬塑性成形方法的分類難點(diǎn)：如何使學(xué)生理解各種塑性成形方法。講授提示與方法：結(jié)合動(dòng)畫演示，加深同學(xué)對(duì)塑性成形各種方法的理解4.2金屬塑性變形的物理基礎(chǔ)重點(diǎn)：金屬的回復(fù)與再結(jié)晶，；應(yīng)力狀態(tài)對(duì)金屬塑性的影響；細(xì)晶強(qiáng)化韌化的機(jī)理；提高金屬塑性的途徑難點(diǎn)：冷塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響，熱塑性變形對(duì)金屬組織和性能的影響講授提示與方法：結(jié)合工程實(shí)例說(shuō)明變形溫度、應(yīng)變

10、速率、變形力學(xué)條件對(duì)塑性的影響。4.3 金屬塑性變形的力學(xué)基礎(chǔ)重點(diǎn)：點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)分析，應(yīng)力張量概念，張量的三個(gè)不變量，應(yīng)力平衡方程，幾何方程，應(yīng)變協(xié)調(diào)方程，屈服準(zhǔn)則，塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，真是應(yīng)力應(yīng)變曲線。難點(diǎn)：應(yīng)力平衡方程，應(yīng)變協(xié)調(diào)方程，屈服準(zhǔn)則物理意義講授提示與方法：結(jié)合點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，畫應(yīng)力單元體，推導(dǎo)相關(guān)公式，依據(jù)屈服準(zhǔn)則的表達(dá)式畫出其幾何圖形，重點(diǎn)講解屈服準(zhǔn)則的物理意義；本構(gòu)關(guān)系的建立，確定定性結(jié)果，特別是應(yīng)力應(yīng)變順序?qū)?yīng)規(guī)律的推導(dǎo)。4.4 金屬塑性成形中的摩擦重點(diǎn)：塑性成形時(shí)摩擦的特點(diǎn)，塑性加工的工藝潤(rùn)滑難點(diǎn)：接觸表面摩擦力的計(jì)算講授提示與方法：重點(diǎn)講授塑性變形過(guò)程中接觸表面的摩擦特征，

11、及所采用潤(rùn)滑工藝。4.5 塑性成形件質(zhì)量的定性分析重點(diǎn)：塑性成形中粗晶，裂紋，折疊和失穩(wěn)。難點(diǎn)：影響晶粒大小的因素和細(xì)化晶粒的途徑，折疊的類型和形成原因；雙向拉伸失穩(wěn)和板料失穩(wěn)的原因。講授提示與方法：重點(diǎn)講述晶粒對(duì)力學(xué)性能的影響及其影響因素、細(xì)化途徑，塑性加工中的失穩(wěn)。4.6 主應(yīng)力法及其應(yīng)用重點(diǎn)：主應(yīng)力法的基本原理，平面應(yīng)變鐓粗、擠壓及軸對(duì)稱鐓粗、擠壓時(shí)的變形力計(jì)算難點(diǎn)：平面應(yīng)變鐓粗、擠壓及軸對(duì)稱鐓粗、擠壓時(shí)的變形力的推導(dǎo)計(jì)算講授提示與方法：重點(diǎn)內(nèi)容采用建立力學(xué)模型，簡(jiǎn)化分析方法求解，非重點(diǎn)內(nèi)容作闡述介紹。5 習(xí)題與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)5.1 習(xí)題設(shè)計(jì) 本課程概念多、比較抽象，應(yīng)用有一定難度，這些知識(shí)不

12、經(jīng)過(guò)學(xué)生的獨(dú)立思考和多做練習(xí)是無(wú)法掌握的。因此為了讓學(xué)生進(jìn)一步理解課堂教學(xué)內(nèi)容，必須督促學(xué)生完成適量的習(xí)題。這些習(xí)題必須要在數(shù)量上和難度上進(jìn)行認(rèn)真合理的選擇。首先，所選習(xí)題數(shù)量不宜過(guò)多，盡量做到少兒精。其次要難度適中，應(yīng)當(dāng)側(cè)重于課堂講授中的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題，這樣做不僅可以有針對(duì)性的提高學(xué)生解題能力，而且有利于學(xué)生對(duì)重點(diǎn)知識(shí)的理解和把握。5.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)本課程為材料成型專業(yè)平臺(tái)課，為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，須開(kāi)設(shè)一定量的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和所學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合，可對(duì)所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)遵循直觀，精確，結(jié)果顯著的原則設(shè)計(jì)，具體如下：1.液壓機(jī)床構(gòu)造原理及應(yīng)用（2學(xué)時(shí)）2.正擠壓/反擠壓變形規(guī)律實(shí)驗(yàn)（4學(xué)時(shí)）6 考核與成績(jī)記載6.1 考核的方