《弧焊電源》教學(xué)大綱

《弧焊電源》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03142531課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時：32學(xué)時（理論32學(xué)時）先修課程：焊接技術(shù)與工程導(dǎo)論、材料科學(xué)基礎(chǔ)A、電工與電子技術(shù)等后續(xù)課程：焊接結(jié)構(gòu)學(xué)、焊接自動化技術(shù)、先進連接技術(shù)等適用專業(yè)：焊接技術(shù)與工程開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《弧焊電源》是焊接技術(shù)與工程專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課程的主要內(nèi)容包括常用弧焊電源的結(jié)構(gòu)、基本原理、應(yīng)用，以及弧焊電源的數(shù)字化控制技術(shù)。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握各種常用弧焊電源的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、應(yīng)用等理論知識；掌握選擇和使用弧焊電源的方法；了解弧焊電源的數(shù)字化控制原理及方法。通過對本課程的學(xué)習(xí)，可以提高學(xué)生的邏輯推理能力、總結(jié)歸納能力及自學(xué)新知識的能力，同時為學(xué)習(xí)后續(xù)課程及今后從事相關(guān)技術(shù)工作打下必要的基礎(chǔ)。二、課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到如下目標：課程目標1：培養(yǎng)學(xué)生積極推廣和創(chuàng)新新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的創(chuàng)新精神，為國家的可持續(xù)發(fā)展積極貢獻力量的愛國思想，以及崇尚勞動、熱愛勞動、辛勤勞動、誠實勞動的勞動精神。課程目標2：掌握常用弧焊電源的結(jié)構(gòu)、特點和基本原理；掌握選擇和使用弧焊電源的方法；了解弧焊電源的數(shù)字化控制原理及方法。課程目標3：培養(yǎng)學(xué)生將弧焊電源與焊接工藝相結(jié)合的分析能力；分析問題、解決問題的科學(xué)方法；勤于思考、勇于創(chuàng)新、為國家建設(shè)不懈努力的科學(xué)精神。三、課程目標與畢業(yè)要求《弧焊電源》課程教學(xué)目標對材焊接技術(shù)與工程專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標點課程目標支撐強度2.問題分析2.3能夠運用相關(guān)知識，并通過文獻研究分析焊接專業(yè)相關(guān)復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。課程目標1：培養(yǎng)學(xué)生積極推廣和創(chuàng)新新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的創(chuàng)新精神，為國家的可持續(xù)發(fā)展積極貢獻力量的愛國思想，以及崇尚勞動、熱愛勞動、辛勤勞動、誠實勞動的勞動精神。M3.設(shè)計/開發(fā)解決方案3.2能夠運用專業(yè)知識，通過分析、類比等方式提出滿足要求的解決方案。課程目標2：掌握常用弧焊電源的結(jié)構(gòu)、特點和基本原理；掌握選擇和使用弧焊電源的方法；了解弧焊電源的數(shù)字化控制原理及方法。課程目標3：培養(yǎng)學(xué)生將弧焊電源與焊接工藝相結(jié)合的分析能力；分析問題、解決問題的科學(xué)方法；勤于思考、勇于創(chuàng)新、為國家建設(shè)不懈努力的科學(xué)精神。H注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點難點理論學(xué)時對應(yīng)的課程目標1.緒論1.1弧焊電源的分類、特點和應(yīng)用1.2弧焊電源的由來及發(fā)展趨向1.3本課程的性質(zhì)、任務(wù)、要求和分工教學(xué)要求：使學(xué)生掌握弧焊電源的分類、特點及用途；熟悉弧焊電源的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢；掌握學(xué)習(xí)本課程的方法、任務(wù)、目標。重點:弧焊電源的分類、特點及用途。弧焊電源的歷史、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。難點:弧焊電源的發(fā)展趨勢。21、22.焊接電弧及其電特性2.1焊接電弧的物理本質(zhì)和引燃2.2焊接電弧的結(jié)構(gòu)和伏安特性2.3交流電弧2.4焊接電弧的分類及特點2.5焊接電弧力及其種類和影響因素教學(xué)要求：使學(xué)生掌握焊接電弧的物理本質(zhì)和引燃的基本原理；掌握焊接電弧的結(jié)構(gòu)和伏安特性；理解交流電弧的特點及連續(xù)燃燒的條件；熟悉焊接電弧的分類及特點；熟悉焊接電弧力及其種類和影響因素。重點:焊接電弧的物理本質(zhì)和引燃、結(jié)構(gòu)和伏安特性、分類及特點、電弧力及其影響因素。難點:焊接電弧的物理本質(zhì)、交流電弧、電弧力及其影響因素。41、2、33.弧焊電源的基本要求3.1弧焊電源的空載電壓和外特性3.2弧焊電源的調(diào)節(jié)特性3.3弧焊電源的動特性教學(xué)要求：使學(xué)生掌握焊接電弧對弧焊電源；掌握弧焊電源的調(diào)節(jié)特性和動特性的要求；熟悉弧焊電源的動特性。重點:焊接電弧對弧焊電源外特性、調(diào)節(jié)特性和動特性的要求。難點:焊接電弧對弧焊電源外特性、調(diào)節(jié)特性和動特性的要求。61、2、34.弧焊變壓器4.1弧焊變壓器的基本原理和分類；4.2動鐵心式、動線圈式、抽頭式弧焊變壓器教學(xué)要求：使學(xué)生理解并掌握弧焊變壓器的基本原理和分類；熟悉動鐵心、動線圈和抽頭式弧焊變壓器的結(jié)構(gòu)及基本原理。重點:弧焊變壓器的基本原理和分類；動鐵心式、動線圈式和抽頭式弧焊變壓結(jié)構(gòu)及原理。難點:動鐵心、動線圈、抽頭式弧焊變壓器的基本原理。31、2、35.晶閘管弧焊整流器5.1弧焊整流器概述5.2晶閘管式弧焊整流器主電路5.3晶閘管移相觸發(fā)電路5.4晶閘管式弧焊整流器外特性的控制方法教學(xué)要求：使學(xué)生掌握晶閘管式弧焊整流器組成及特點；了解分析主電路的方法，理解三相半波、六相半波可控整流電路的基本原理及特點；理解移相觸發(fā)電路、外特性控制方法。重點:晶閘管式弧焊整流器組成及特點、移相觸發(fā)電路原理、外特性控制方法。難點:主電路工作原理、移相觸發(fā)電路原理分析。31、2、36.弧焊逆變器6.1弧焊逆變器概述6.2弧焊逆變器的基本原理6.3軟開關(guān)型弧焊逆變器6.4SiC功率器件與新一代SiC類弧焊逆變器教學(xué)要求：使學(xué)生掌握弧焊逆變器的特點、分類、應(yīng)用、基本組成及各部分作用等基本知識；掌握IGBT式弧焊逆變器的主電路及控制電路的工作原理；了解軟開關(guān)型弧焊逆變器；了解新一代SiC類弧焊逆變器。重點:弧焊逆變器的特點、分類、應(yīng)用、基本組成及各部分作用等基本知識；IGBT式弧焊逆變器的主電路和控制電路的形式及工作原理。難點:弧焊逆變器的基本原理；軟開關(guān)型弧焊逆變器。61、2、37.弧焊電源的數(shù)字化控制7.1弧焊電源控制系統(tǒng)概述7.2弧焊電源數(shù)字化控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)7.3弧焊電源的單片機控制7.4弧焊電源的全數(shù)字化控制7.5弧焊電源的智能控制7.6數(shù)字化控制弧焊電源產(chǎn)品簡介教學(xué)要求：使學(xué)生掌握弧焊電源控制系統(tǒng)的分類、特點、關(guān)鍵技術(shù)；了解弧焊電源的單片機控制、全數(shù)字化控制、智能控制的方法及特點；熟悉新型CMT冷金屬過渡焊機的原理、特點、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等基本知識；熟悉IGBT逆變式微機控制多功能弧焊電源系統(tǒng)的電路形式、電氣特性等。重點:弧焊電源控制系統(tǒng)的分類、特點、關(guān)鍵技術(shù)；數(shù)字化控制弧焊電源產(chǎn)品簡介。難點:弧焊電源的單片機控制、全數(shù)字化控制、智能控制的方法及特點。61、2、38.弧焊電源的選擇和使用8.1弧焊電源的選擇8.2弧焊電源的使用條件及相關(guān)信息8.3安全和綠色環(huán)保用電教學(xué)要求：使學(xué)生掌握弧焊電源的選擇依據(jù)；掌握弧焊電源的安裝和使用方法；熟悉節(jié)約、安全、綠色環(huán)保用電的方法。重點:弧焊電源的選擇依據(jù)，弧焊電源的安裝和使用，安全和綠色環(huán)保用電。難點:弧焊電源的選擇依據(jù)。21、2、3合計32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、典型產(chǎn)品分析、階段測驗、視頻資源共享等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。學(xué)生比較全面地理解弧焊電源的基本概念、基本原理和基本結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，具有對各種弧焊電源的主電路和控制電路進行初步分析的能力，以及正確選擇弧焊電源的能力。六、課程資源1.推薦教材：（1）黃石生.弧焊電源及其數(shù)字化控制（第2版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2017.01.2.參考書：（1）胡繩蓀.現(xiàn)代弧焊電源及其控制[M].北京:機械工業(yè)出版社,2015.10.（2）張勝男.弧焊電源（第4版）[M].北京:機械工業(yè)出版社,2022.05.（3）張應(yīng)立.常用焊接設(shè)備手冊[M].北京:金盾出版社出版,2015.12.3.期刊：（1）陳家源,王學(xué)武,范曄平等.基于焊接電源的焊接信息管控系統(tǒng)設(shè)計[J].電焊機,2022,52(07):45-51.（2）雒補清,孫韋華,古晶晶等.進口焊接機器人焊接電源故障分析與處理[J].設(shè)備管理與維修,2021,11(06):46-48.（3）王振民,張福彪,王鵬飛.全數(shù)字機器人VPPA焊接電源[J].焊接學(xué)報,2017,38(07):5-8.（4）龐清樂,王永強.基于模糊和PI控制的MIG焊接電源設(shè)計[J].控制工程,2012,19(03):507-510.（5）蔣曉明,黃石生,王景健.數(shù)字化多功能軟開關(guān)焊接電源的研制[J].焊接技術(shù),2010,39(04):46-49.（6）AmarBouafassa,LuisM.Fernández-Ramírez,BadreddineBabes.PowerQualityImprovementsofArcWeldingPowerSuppliesbyModifiedBridgelessSEPICPFCConverter[J].PowerElectronics,2020,20(06):1445-1455.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）黎文航.焊接方法與設(shè)備.江蘇科技大學(xué).中國大學(xué)MOOC,2022./course/JUST-1206807819?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.（2）唐新華.材料制造數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ).上海交通大學(xué).中國大學(xué)MOOC,2021./course/SJTU-1207400801?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.課程成績由過程性考核成績和期末大作業(yè)構(gòu)成，具體考核/評價細則及對課程目標的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對課程目標的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評價細則課程目標123過程性考核課堂表現(xiàn)20（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進行考核，滿分100分；（2）以平時考核成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?88作業(yè)10（1）主要考核學(xué)生對各章節(jié)知識點的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨評分，取各次成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績?！獭獭?44階段測驗10（1）根據(jù)每次階段測驗評分，滿分100分；（2）每次階段測驗單獨評分，取各次測驗成績的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績；（3）以階段測驗成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績。√√√244期末考核60（1）期末大作業(yè)成績100分，以大作業(yè)成績乘以其在總評成績中所占的比例計入課程總評成績；（2）主要考核弧焊電源的基本概念、基本原理和結(jié)構(gòu)組成，以及選擇和應(yīng)用弧焊電源的能力；（3）大作業(yè)形式為：課程論文?！獭獭?04010合計：100分185626八、考核與成績評定1.考核方式及成績評定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測驗、作業(yè)、期末大作業(yè)等方式對學(xué)生進行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇蛇^程性考核成績和期末大作業(yè)成績組成。其中：期末大作業(yè)為100分（權(quán)重60%），考核形式為課程論文，以一種機型的弧焊電源為例，分析其結(jié)構(gòu)組成、外特性、動特性、調(diào)節(jié)特性以及焊接工藝性能，其主電路和控制電路的基本原理，并指出如何正確選擇弧焊電源。課堂表現(xiàn)、階段測驗、作業(yè)等過程性考核成績?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。2.過程性考核成績的標準過程性考核方式重點考核內(nèi)容、評價標準、所占比重見表4。表4過程性考核方式評價標準考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)50筆記完整，積極參與教學(xué)活動，踴躍回答問題，準確率大于90%