《復(fù)合材料工藝與設(shè)備》教學(xué)大綱

1、復(fù)合材料工藝與設(shè)備教學(xué)大綱英文名稱： Composites Materials Processing and Equipment課程類型：專業(yè)課 課程要求：選修學(xué)時(shí)/學(xué)分：32/2適用專業(yè)： 高分子材料與工程一、課程性質(zhì)與任務(wù) 復(fù)合材料是建立在三大傳統(tǒng)材料基礎(chǔ)之上的新型材料，是新型材料發(fā)展的主流方向之一。復(fù)合材料具有比強(qiáng)度比模量高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能優(yōu)越以及便于大面積整體成型等顯著優(yōu)點(diǎn)，顯示出比傳統(tǒng)鋼、鋁合金結(jié)構(gòu)材料更優(yōu)越的綜合性能。它目前廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起到了重要作用。復(fù)合材料工藝與設(shè)備課程是高分子材料與工程專業(yè)選修的專業(yè)課。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)

2、，掌握聚合物基體復(fù)合材料的成型工藝及成型設(shè)備的內(nèi)容，常規(guī)的成型方法及成型方法的選用原則與應(yīng)用；掌握手糊成型工藝、夾層結(jié)構(gòu)成型工藝、模壓成型工藝、層壓工藝、纏繞工藝、拉擠成型工藝、注射成型工藝的主要工藝過(guò)程與復(fù)合原理,并了解這些工藝的主要成型設(shè)備；掌握各成型工藝制品的主要性質(zhì)及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。二、 課程與其他課程的聯(lián)系復(fù)合材料工藝與設(shè)備課程是高分子材料與工程專業(yè)的專業(yè)課，是在學(xué)生在學(xué)習(xí)了高等數(shù)學(xué)、物理化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及分析化學(xué)等基礎(chǔ)課程，掌握了高分子化學(xué)、高分子物理、聚合物近代儀器分析、材料科學(xué)基礎(chǔ)、高分子材料成型工藝學(xué)、高分子材料成型設(shè)備等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)之后，所學(xué)的關(guān)于聚合物復(fù)合材

3、料成型內(nèi)容。三、課程教學(xué)目標(biāo)1掌握復(fù)合材料的基本性質(zhì)、原材料組成、外加劑的選用、 常規(guī)的成型方法及成型方法的選用原則與應(yīng)用.2掌握手糊成型工藝、夾層結(jié)構(gòu)成型工藝、模壓成型工藝、層壓工藝、纏繞工藝、拉擠成型工藝、注射成型工藝的主要工藝過(guò)程與復(fù)合原理。3掌握各成型工藝制品的主要性質(zhì)及其在實(shí)際生活中的應(yīng)用。4具有根據(jù)不同材料和產(chǎn)品性能要求選擇不同的成型工藝與設(shè)備從而制備復(fù)合材料的能力。5掌握上述成型工藝的主要成型設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)。能夠進(jìn)行專業(yè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、操作、執(zhí)行和結(jié)果分析，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)中能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論解決高聚物復(fù)合材料成型實(shí)踐問(wèn)題的能力。6在掌握高分子材料科學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)習(xí)

4、本課程，使學(xué)生具有開發(fā)新型聚合物基復(fù)合材料及產(chǎn)品的初步能力；具有對(duì)現(xiàn)有通用產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備的基本操作能力；具有進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和管理的初步能力。7. 掌握基本的創(chuàng)新方法，具有追求創(chuàng)新的態(tài)度和意識(shí)；具有綜合運(yùn)用理論和技術(shù)手段設(shè)計(jì)系統(tǒng)和過(guò)程的能力，設(shè)計(jì)過(guò)程中能夠綜合考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、法律、安全、健康、倫理等制約因素。8培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐學(xué)習(xí)能力，使學(xué)生掌握典型復(fù)合材料生產(chǎn)過(guò)程中工藝及設(shè)備的選擇，設(shè)計(jì)方法，獲得實(shí)踐技能的基本訓(xùn)練，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。 9. 了解復(fù)合材料成型工藝、成型設(shè)備的前沿和新發(fā)展動(dòng)向。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)方

5、式對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)1 第一章 緒論1.1 復(fù)合材料的發(fā)展概況1.2 復(fù)合材料的基本性能 一、復(fù)合材料的主要性能特點(diǎn) 二、樹脂基復(fù)合材料的缺點(diǎn) 1.3 復(fù)合材料成型工藝的種類 1.4 選擇成型工藝方法的原則掌握復(fù)合材料的主要性能特點(diǎn)、 復(fù)合材料成型工藝的選擇原則; 理解復(fù)合材料的定義, 包括廣義定義和狹義定義.了解復(fù)合材料的國(guó)內(nèi)外發(fā)展簡(jiǎn)史、復(fù)合材料的分類和復(fù)合材料的應(yīng)用.2講授 12 第二章 手糊成型工藝及設(shè)備2.1原材料選擇 一、聚合物基體的選擇 二、增強(qiáng)材料的選擇 2.2手糊成型模具與脫模劑 一、模具結(jié)構(gòu)與材料 二、手糊成型模具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t 三、玻璃鋼高級(jí)模具 四、脫模劑 2.3 手糊成型工藝過(guò)

6、程 一、原材料準(zhǔn)備 二、糊制 三、固化 四、手糊工藝質(zhì)量控制 2.4第四節(jié) 噴射成型工藝及設(shè)備 一、概述 二、原材料選擇 三、噴射成型機(jī)工作原理 四、噴射成型工藝過(guò)程控制 五、噴射成型設(shè)備 2.5第五節(jié) 熱壓釜 一、概述 二、壓力控制 三、溫度控制 2.6 第六節(jié) 樹脂傳遞模塑與反應(yīng)注射模塑 一、樹脂傳遞模塑 二、反應(yīng)注射模塑與增強(qiáng)型反應(yīng)注射模塑 三、結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑掌握手糊成型工藝流程、不飽和聚酯樹脂與環(huán)氧樹脂的固化原理、玻璃纖維的表面處 理、反應(yīng)注射模塑與增強(qiáng)型反應(yīng)注射模塑工藝過(guò)程、基本原理.理解手糊成型原材料選擇要求、聚合物基體的選擇原則、環(huán)氧樹脂的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、玻璃纖維的性能、噴射成型工藝

7、控制.了解手糊成型的優(yōu)缺點(diǎn)、不飽和聚酯樹脂輔助劑的類型、作用與品種、復(fù)合材料的應(yīng)用6講授、2、3、4、5、6、7、8、93第三章 夾層結(jié)構(gòu)成型工藝及設(shè)備3.1 概述 一、夾層結(jié)構(gòu)發(fā)展概況 二、玻璃鋼夾層結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 3.2 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造工藝及設(shè)備 一、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)用原材料 二、各種材質(zhì)蜂窩夾芯的制造 三、蜂窩夾芯材料的生產(chǎn)設(shè)備 四、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造 五、成型中常見的問(wèn)題及解決措施 3.3 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造工藝及設(shè)備 一、各種泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的基本性能 二、泡沫塑料夾芯構(gòu)造、種類制造工藝與設(shè)備 三、泡沫夾層結(jié)構(gòu)的制造掌握夾層結(jié)構(gòu)剛度大的原因、影響蜂窩夾層性能的因素、泡沫塑料夾芯的

8、構(gòu)造、泡沫 塑料的發(fā)泡方法與形成原理.理解夾層結(jié)構(gòu)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用、用膠接拉伸法制備蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的工藝 過(guò)程、化學(xué)發(fā)泡劑的結(jié)構(gòu)與性能.了解夾層結(jié)構(gòu)的發(fā)展概況、蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制品常見問(wèn)題及解決措施.4講授2、3、4、5、6、7、8、94第四章 模壓成型工藝4.1 概述 一、模具的作用 二、模壓料工藝性與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系 三、制品結(jié)構(gòu)與模具設(shè)計(jì)的關(guān)系 4.2 壓模結(jié)構(gòu)與分類 一、壓模結(jié)構(gòu) 二、壓模分類 4.3 壓模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、型腔總體設(shè)計(jì) 二、壓模成型型腔配合形式 三、壓模設(shè)計(jì) 4.4 壓模的強(qiáng)度計(jì)算 4.5 電加熱裝置及功率計(jì)算 一、電加熱裝置 二、壓模電功率計(jì)算 4.6 液壓機(jī) 一、液壓機(jī)的工

9、作原理與分類 二、液壓機(jī)的性能參數(shù) 三、液壓機(jī)選型 四、SMC 專用液壓機(jī)的特點(diǎn) 掌握短纖維模壓料的制備工藝、模壓料的工藝性及其影響因素、增稠劑的增稠機(jī)理、 低收縮添加劑的作用機(jī)理.理解影響模壓料質(zhì)量的主要因素、SMC 的組分及性能、增稠劑的增稠機(jī)理、模 壓工藝參數(shù)的控制.了解模壓成型工藝的優(yōu)缺點(diǎn)、SMC 的種類與特點(diǎn)、影響增稠劑增稠效果的因素.4講授2、3、4、5、6、7、8、95第五章 擠出成型工藝及設(shè)備51 熱塑性復(fù)合材料料料生產(chǎn)工藝及設(shè)備5.2 影響熱塑性復(fù)合材料性能的因素5.3 frtp擠出成型工藝5.4 frtp管擠出成型工藝5.5 擠出成型設(shè)備掌握 FRTP 粒料生產(chǎn)工藝及設(shè)備、

10、FRTP 擠出成型工藝和 FRTP 管擠出成型工藝和 FRTP 擠出成型工藝的基本設(shè)備.理解影響 FRTP 性能的因素和 FRTP 工藝的原理及過(guò)程.了解 FRTP 擠出成型工 藝的其它設(shè)備.重點(diǎn)掌握長(zhǎng)纖維粒料的造粒工藝和擠出機(jī)螺桿的工作原理.8講授討論2、3、4、5、6、7、8、96第六章 層壓工藝及設(shè)備6.1 概述 一、層壓工藝發(fā)展現(xiàn)狀及前景 二、層壓工藝特點(diǎn)及應(yīng)用 6.2 第二節(jié) 膠布制備工藝及設(shè)備 一、膠布的制備工藝 二、浸膠設(shè)備 6.3 第三節(jié) 層壓工藝及設(shè)備 一、層壓工藝 二、層壓設(shè)備 6.4 第四節(jié) 玻璃鋼卷管工藝及設(shè)備 一、卷管工藝原理及過(guò)程 二、卷管成型設(shè)備重點(diǎn)掌握層壓工藝特

11、點(diǎn)、膠布制備工藝過(guò)程、膠布制備工藝參數(shù)和膠布質(zhì)量指標(biāo)及控 制方法4講授討論課下自學(xué)為輔2、3、4、5、6、7、8、9第七章 纏繞成型工藝及設(shè)備7.1 概述 一、纖維纏繞工藝的分類 二、纖維纏繞增強(qiáng)塑料制品的優(yōu)點(diǎn) 三、原材料 四、纖維纏繞工藝的應(yīng)用 五、纏繞工藝的現(xiàn)狀與發(fā)展 7.2 芯模 一、芯模材料 二、芯模的結(jié)構(gòu)形式 三、芯模設(shè)計(jì) 7.3 纏繞規(guī)律 一、概述 二、螺旋纏繞線型 三、螺旋纏繞的轉(zhuǎn)速比 四、線型設(shè)計(jì) 7.4 纏繞工藝設(shè)計(jì) 一、纏繞類型的選擇 二、螺旋纏繞線型參數(shù)選擇 三、螺旋工藝參數(shù) 7.5 定長(zhǎng)管非測(cè)地線穩(wěn)定纏繞 7.6 錐體纏繞 一、概述 二、斜疊纏繞工藝7.7 纏繞設(shè)備類型

12、、小車環(huán)鏈?zhǔn)嚼p繞機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和固化爐的結(jié)構(gòu)重點(diǎn)掌握纏繞工藝概念、分類、纖維纏繞制品的優(yōu)點(diǎn)和芯模的結(jié)構(gòu)形式；了解纏繞設(shè)備的發(fā)展.重點(diǎn)是小車環(huán)鏈?zhǔn)嚼p繞機(jī)的總體結(jié)構(gòu)和固化爐的結(jié)構(gòu)4講授討論課下自學(xué)為輔2、3、4、5、6、7、8、9五、其他教學(xué)環(huán)節(jié)（課外教學(xué)環(huán)節(jié)、要求、目標(biāo)）1. 作業(yè)：完成與教學(xué)內(nèi)容相匹配的四次課程作業(yè)。 2實(shí)驗(yàn)：讓學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課的同時(shí)進(jìn)行實(shí)踐感性認(rèn)識(shí)，使學(xué)生將理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐知識(shí)有機(jī)相結(jié)合，切實(shí)對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力得以訓(xùn)練及提升。六、教學(xué)方法本課程以課堂教學(xué)為主，結(jié)合作業(yè)、自學(xué)、課程實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段和形式完成課程教學(xué)任務(wù)。在課堂教學(xué)中，通過(guò)講授、提問(wèn)、討論、啟發(fā)式教學(xué)等教學(xué)方法和手段讓學(xué)

13、生理解聚合物基復(fù)合材料的理論體系，分析、解決聚合物基復(fù)合材料在制備工藝、設(shè)備、應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題。在作業(yè)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生對(duì)本課程基本原理、基本概念、基本方法及材料應(yīng)用意識(shí)，加強(qiáng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的工程能力。七、考核方式最終成績(jī)由平時(shí)成績(jī)、作業(yè)成績(jī)、期末成績(jī)等組合而成。各部分所占比例如下：平時(shí)成績(jī)：20%。主要考核對(duì)每堂課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，以及課程出勤情況。平時(shí)作業(yè)成績(jī)：30%。主要考核階段知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。平時(shí)作業(yè)分為四次完成，時(shí)間節(jié)點(diǎn)分別為第1、2教學(xué)內(nèi)容結(jié)束、第3教學(xué)內(nèi)容結(jié)束、第4教學(xué)內(nèi)容結(jié)束及第5、6教學(xué)內(nèi)容結(jié)束。每次作業(yè)成績(jī)獨(dú)立核算，待全部課程作業(yè)結(jié)束后給出最終作業(yè)成績(jī)。期末考試成績(jī)：50%。主要考查課程基本概念、基本問(wèn)題、計(jì)算方法的掌握程度。書面考試形式。題型為1、填空，2、判斷題，3、問(wèn)答題，4、討論題等。八、教材及參考書目1教材：1 劉雄亞, 謝懷勤. 復(fù)合材料工藝及設(shè)備M, 武漢: 武漢理工大學(xué)出版社, 2014. 2.參考教材1趙玉庭, 姚希曾. 復(fù)合材料聚合物基體M, 武漢: 武漢理工大學(xué)出版社, 2010. 2歐陽(yáng)國(guó)恩, 歐國(guó)榮. 復(fù)合材料試驗(yàn)技術(shù)M, 武漢: 武漢理工大學(xué)出版社, 2013. 3聞?shì)督? 復(fù)合材料原理M, 武漢: 武漢理