1、电子教案材料成形部分一、教学进度教学学时 主要教学内容 说 明12 导论；第一章铸造：1.1 铸件成形理论基础：绪、1.1.1 铸造合金的铸造性能. 自学+讲授+讨论34 第一章 1.1.2 常用合金的熔铸特点；1.2 铸造方法：1.1.1 砂型铸造、1.2.2 特种铸造 自学+讲授+讨论56 1.3 铸造工艺设计；1.4 铸件结构工艺性：1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求 自学+讲授+讨论781.4 铸件结构工艺性：1.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求；1.4.3铸造方法对铸件结构的要求；专题讨论：铸造工艺设计；铸件结构工艺性自学+讲授；专题讨论910 第二章 2.1 金属塑性加工理论
2、基础、金属的塑性变形、常用合金的锻造性 自学+讲授+讨论1112 2.2 金属塑性加工方法：锻造、冲压、其他金属塑性加工方法 自学+讲授+讨论1314 2.3 金属塑性加工工艺设计：锻造工艺规程的制定、冲压工艺规程的制定；2.4 锻件结构工艺性；2.5 冲压件结构工艺性 自学+讲授+讨论1516专题讨论：塑性加工工艺设计、锻件与冲压件结构工艺性第三章 3.1 焊接理论基础：熔焊的冶金过程、金属的焊接性；焊接应力和变形专题讨论自学+讲授；1718 3.2 焊接方法：熔焊、压焊、钎焊 自学+讲授+讨论19203.3 常用金属材料的焊接；3.4 焊接工艺设计：焊接材料、焊接结构与焊接接头工艺设计、焊
3、接方法的选择、焊接质量检验、焊接工艺设计举例自学+讲授+讨论2122 第四章 材料成形方法的选择专题讨论：焊接工艺设计、焊接结构工艺性、材料成形方法选择 自学+讲授；专题讨论2324 科技文献综述报告答辩；课程总结此课时在课程最后，与机械加工工艺基础部分合并进二、教材及主要参考资料教材：任正义等.材料成形工艺基础 哈尔滨工程大学出版社，2004.7参考资料：1. 傅水根等.机械制造工艺基础 清华大学出版社，19982刘友和等.金工工艺设计.广州：华南理工大学出版社，1991三、教学方法和现代化手段应用教师讲授+课堂讨论+课外自学+撰写专题读书报告；在课堂教学中，综合运用录像片、CAI 课件。课
4、时 1-2 主要教学模式 自学+讲授+ 讨论教学内容 导论；第 1 章铸造：1.1 铸件成形理论基础：绪、1.1.1 铸造合金的铸造性能. 备注提问：1什么是“材料”？“材料”与人类生活、生产的关系？与人类历史发展的关系？2什么是“工具”？“工具”是怎么来的？“工具”的制造方法？3 “圆明园遗迹”给我们的启示？我们该做些什么？导论内容提要：材料成形工艺的概念及方法分类，国内外材料成形工艺的发展历史及趋势。学习重点及难点：重点掌握材料的分类、材料成形工艺的概念及方法分类。学习建议：结合具体的历史知识来学习材料成形的发展历史。授课思路：提出材料在人类生活中的重要地位简介材料的分类引出材料成形的概念
5、结合历史知识讲解材料成形的发展历史介绍“材料成形工艺基础”的内容及学习要求。讲授纲要什么是？为什么学？学什么？怎么学？1材料成形工艺的概念、课程本身的研究内容、材料成形技术在国民经济中的地位；2课程本身的脉络（内容及其关联性） 、位置（与其它课程的关系） ；3学习要求（教学目标）4相关介绍教学模式（学习方法） 、手段；“六步教学法”：导论-预习- 讲授-演练- 研讨-评价反馈；课程流程、进度、评价方法；参考资料；工程技术、理论学习程序；自学方法指导：“五步读书法” 、图书馆、网络的利用（本校、外校该课程网站、其它相关网站等） 。讨论内容1关于“材料及其分类” ； 2.关于“材料成形方法” ；3
6、关于“历史” ； 4. 关于“现状、发展趋势”第 1 章 铸造液态成形技术内容提要：合金的铸造性能及其对金属组织和性能的影响，常用合金的熔铸特点，砂型标记：以自学为主的内容铸造，特种铸造，铸造工艺设计，绘制砂型铸造典型铸件的铸造工艺图，铸件的结构设计及工艺性要求分析，铸造方法的选择。学习重点及难点：重点掌握合金的充型能力及影响因素，合金的收缩过程及阶段和伴随的缺陷种类，常用合金的熔铸特点，主要的铸造方法原理及特点和应用场合，砂铸工艺设计，铸件的结构设计及工艺性要求分析，铸造方法的选择。难点为应力分析及变形，浇注位置的选择和分型（模）面的选择确定，结构工艺性分析。学习建议：掌握铸件成形的基本原理
7、和常用铸造方法，达到灵活进行工艺设计和结构工艺性分析的目的。绪一铸造方法定义 二优点及缺点 三应用四 历史 现代 发展趋势 五分类1.1 铸件成形理论基础内容提要：合金的充型能力及影响因素，合金的收缩，铸造应力及变形，常用合金的熔铸特点。学习重点及难点：重点是合金的充型能力及影响因素，合金的收缩过程及阶段和伴随的缺陷种类，常用铸造合金的熔铸特点及应用范围。难点是铸造应力及变形、常用铸造合金的的选用。学习建议：结合铁碳相图和金属结晶特点来学习铸件凝固与收缩原理。授课思路：通过提问来了解学生对铸造的认识介绍铸造的概念、优点、缺点及大致分类讲解合金的充型能力讲解合金的凝固与收缩讲解铸造应力与变形结合
8、具体金属材料讲解常用合金的熔铸特点。讲授纲要：1.1.1 铸造合金的铸造性能.1合金的充型能力1） 概念、研究之必要、对铸件质量的影响、2） 影响合金充型能力的因素及工艺对策2合金的凝固与收缩 凝固与收缩的概念、对铸件质量的影响1）铸件的凝固方式及其影响因素2）合金的收缩及其影响因素（1）合金收缩的原理及过程：原理、收缩三阶段、 （2）影响合金收缩的主要因素脉络：概念-研究之必要-对铸件质量的影响- 影响因素-工艺对策-为学习“选材”、 “铸造工艺设计”、 “铸件结构工艺性分析”奠定理论基础3）铸件中的缩孔与缩松-形成原因及过程、危害、对策（1）缩孔和缩松的形成、 （2）缩孔和缩松的防止 （3
9、）缩孔和缩松位置的确定4）铸造应力、变形和裂纹 -形成过程及原因、危害、对策（1）铸造内应力的分类及形成、 （2） 减小和消除铸造应力的途径（3） 变形和裂纹危害 对策讨论内容1关于“铸造” ；2关于“铸造的历史及发展”3铸造缺陷、成因、防止措施复习思考内容思考题：教材 P78 第 3 题哪些合金的铸造性能比较好，为什么?第 4 题常见的铸造缺陷有哪些，其产生原因是什么?生产中常采用哪些措施进行预防或消除?第 5 题比较灰铸铁、球墨铸铁、铸钢、锡青铜、铝硅合金的铸造性能。第 13 题一个 200 mm500 mm 的铸钢件，铸后未经热处理就进行铣削加工。沿轴向铣去1/3(题图 1-9 中斜线所
10、示 )。铣削后会不会变形 ?会发生怎样的变形?若沿轴线钻一 100 mm 的通孔，铸件长度会有何变化?分别说明原因。预习提要：1常用合金的分类；“铸造合金”与“变形合金”的同异；常用合金的熔铸特点；2设计和制造机器零件时，为什么要选择材料？选材时，依据是什么？3结合工程训练，归纳砂型铸造基本工艺流程；分析砂型铸造的优点及不足。4常用的手工造型方法有哪几种？结合工程训练，分析其优点、缺点及应用场合。5机器造型的概念、工艺过程、分类、优点、缺点、应用范围。6为什么会产生特种铸造方法？特种铸造方法的分类；常用特种铸造方法的概念、工艺过程、分类、优点、缺点、应用范围。7汽车（载重汽车、轿车）：发动机壳
11、体、曲轴、活塞、凸轮轴、气门；变速箱壳体；轮芯等一般用什么方法成形？8暖气片、轮船螺旋桨、下水管、水龙头；手机壳等一般用什么方法成形？9关于特种铸造方法的畅想。课时 3-4 主要教学模式 自学+讲授+ 讨论 备注教学内容 第 1 章 1.1.2 常用合金的熔铸特点；1.2 铸造方法：1.1.1 砂型铸造、1.2.2 特种铸造提问1复习内容2预习内容讲授纲要1.1.2 常用合金的熔铸特点 组织特征、性能、铸造特点（获得方法） 、应用范围三大类 ： 铸铁、铸钢、铸造非铁合金1铸铁件：1）灰铸铁(HT) 2）球墨铸铁(QT) 3）可锻铸铁 (KT)2铸钢件3 常用铸造有色合金件：1）铸造铝合金 2）
12、铸造铜合金1.2 铸造方法内容提要：砂型铸造，包括手工造型和机器造型；特种铸造，包括金属型重力铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造、低压铸造。学习重点及难点：重点掌握铸造方法工艺过程及特点和应用。学习建议：根据铸造的理论知识来了解铸造方法，并结合生产实践来学习铸造方法的特点和应用。授课思路：通过提问的方式观察学生对铸造方法的了解通过铸造理论知识提出铸造方法根据铸造方法的基本原理、主要特点和应用场合来逐一对各铸造方法进行讲解。讲授纲要1.1.1 砂型铸造 砂型铸造基本工艺过程1手工造型：概念 工艺过程 分类 优点 缺点 应用范围2机器造型：概念 工艺过程 分类 优点 缺点 应用范围3铸造生产流水线
13、简介1.2.2 特种铸造 1改革砂型铸造的途径2常用的特种铸造方法 1）金属型重力铸造：(1)金属型 (2)金属型铸造的工艺特点 (3)特点及应用范围2) 压力铸造：（1）压铸机 （2）压铸工艺过程 （3）特点及应用范围3) 熔模铸造：工艺过程 （ 2）特点及应用范围4) 离心铸造：（1）离心铸造机和压铸工艺过程 （2）特点及应用范围5) 低压铸造： (1)低压铸造机和低压铸工艺过程 （2）特点及应用范围讨论内容1铸造合金的种类、使用性能、铸造性能、适用范围-铸件的选材2各种铸造方法的优缺点、适用范围-铸造方法的选择3铸造方法发展的畅想复习思考内容思考题：P78 第 6 题题图 1-1 所示为
14、两个尺寸不全相同的轮类灰铸铁件，试分析这两种铸件在浇注冷却收缩后，轮缘和轮辐处的残余应力状态，并估计可能产生冷裂的部位。第 7 题下列铸件在大批量生产时宜采用什么铸造方法?车床床身、摩托车发动机壳体、铝合金活塞、汽轮机叶片、柴油机缸套、大口径铸铁污水管、脉络：组织特征- 性能-获得方法 -熔铸特点-应用范围-学会“选材”脉络：概念-工艺过程-分类 -优点、缺点-应用范围-学会“ 选择铸造方法”大模数齿轮滚刀、缝纫机头。第 8 题改革砂型铸造方法的途径有哪些?试说明重力金属型铸造、压力铸造、熔模铸造等方法与砂型铸造的主要区别。除现有的特种铸造方法之外，设想几种全新的铸造方法。列举 10 种砂型铸
15、造件、20 种特种铸造件。预习提要：1什么是铸造工艺方案？什么是铸造工艺规程？2在生产过程中为什么首先要制定铸造工艺规程？铸造工艺规程在生产过程中的作用？制定依据？铸造工艺设计的基本内容？3什么是“铸件结构工艺性”？为什么工程师在设计铸件的结构时，必须要考虑结构的工艺性问题？除了铸件，在设计其他类型的零件结构时，也有类似的问题？4 “铸件结构工艺性”受哪些因素的制约？5什么是“并行工程”？设计工程师和工艺工程师应如何将“并行工程”的思想贯穿在其技术工作中？课时 5-6 主要教学模式 自学+讲授+ 讨论 备注教学内容 1.3 铸造工艺设计；1.4 铸件结构工艺性：1.4.1 铸造工艺对铸件结构的
16、要求提问1复习内容2预习内容1.3 铸造工艺设计内容提要：浇注位置的选择原则，分型面的选择原则及铸造工艺参数的确定方法，铸造工艺设计实例。学习重点及难点：重点掌握分型面的确定方法。难点是浇注位置的选择和分型（模）面的选择确定；一般原则在工程实际问题中的活用。学习建议：结合具体的铸造工艺实例来理解浇注位置、分型面及各种铸造工艺参数的确定方法。授课思路：介绍铸造工艺设计的任务介绍铸造工艺图所涉及的内容讲解浇注位置的选择方法介绍确定分型面所遵循的原则讲解铸造工艺参数的确定方法通过工艺实例来具体讲解铸造工艺设计过程。讲授纲要铸造工艺规程的概念、制定之必要、作用、制定依据；铸造工艺设计的基本内容1.3.
17、1 浇注位置的选择定义 出发点 一般原则：4 条1.3.2 分型面的选择定义 出发点 一般原则：5 条1.3.3 铸造工艺参数的确定1铸件尺寸公差、2机械加工余量和铸孔、3铸造收缩率、4起模斜度、5铸造圆角脉络：“铸造工艺规程”之定义- 制定之必要、作用- 制定依据- 制定流程-掌握“ 铸造工艺设计”思路及1.3.4 型芯1型芯形式 2型芯头： 作用 3芯头高度、斜度，芯头间隙等参数的确定1.3.5 铸造工艺方案及铸造工艺图示例1 常用铸造工艺符号及表示方法2 铸造工艺方案示例1）轴座、2）车床刀架转盘、3）车床床身(CW6140 型)、 4）80 t 启闭机大齿轮、5）6100型汽车曲轴3铸
18、造工艺图示例1.4 铸件结构工艺性内容提要：铸件结构设计及结构工艺性分析，包括铸造工艺对铸件结构的要求，合金铸造性能对铸件结构的要求，铸造方法对铸件结构的要求，铸件结构的剖分与组合。学习重点及难点：重点掌握铸件的结构设计的工艺性要求。难点是一般原则在实际铸件构设计中的活用。学习建议：将铸件结构工艺性与铸造工艺设计和铸造理论基础结合起来学习。讲课思路：回顾铸造理论知识和铸造工艺设计要点交代结构工艺性的概念铸造工艺对铸件结构的要求合金铸造性能对铸件结构的要求铸造方法对铸件结构的要求简要介绍铸造技术的发展现状介绍“并行工程”的概念及基本思想。讲授纲要1.4.1 铸造工艺对铸件结构的要求应考虑的问题：
19、4 条讨论内容选择浇注位置、分型面的必要性、一般原则（围绕实例）铸造工艺图的主要内容（围绕实例）复习思考内容思考题 P78 第 9 题举例说明设计铸件结构时，除了应满足使用功能的要求之外，还应考虑哪些问题?第 10 题下列铸件在单件生产时应采用哪种造型方法?(见题图 1-2)第 11 题确定题图 1-3题图 1-7 所示铸件的铸造工艺方案。要求如下： 按单件小批生产和大批大量生产两种生产条件，分析确定最佳方案；按所选方案绘制铸造工艺图(包括浇注位置、分型面、分模面、型芯及浇注系统等)。第 12 题题图 1-8 所示的铸件结构有哪些工艺性不合理的地方，怎样进行修改?第 14 题在设计铸件壁厚时应
20、注意哪些问题?为何要规定铸件的最小壁厚?灰铸铁件壁厚过大或过小会出现什么问题?第 15 题确定题图 1-10 中所示各铸件的分型面，修改结构不合理的地方，并说明理由。第 16 题题图 1-11 所示各种压铸件的结构有何缺点，应如何改进?说明理由。程序；为加深理解“铸件结构工艺性”问题作铺垫脉络：“铸件结构工艺性”之定义- 研究之必要- 各方面的要求- 一般原则的活用-学会“铸件结构工艺性分析”课时 7-8 主要教学模式 自学+ 讲授+ 讨论、 专题讨论 备注教学内容 1.4 铸件结构工艺性：1.4.2 合金铸造性能对铸件结构的要求；1.4.3 铸造方法对铸件结构的要求；专题讨论讲授纲要1.4.
21、2 合金铸造性能对铸件结构的要求应考虑的问题：4 条1.4.3 铸造方法对铸件结构的要求1.熔模铸件的结构要求、2.金属型铸件的结构要求、3.压铸件的结构要求1.4.4 铸件结构的剖分与组合1.铸件的剖分设计、2.铸件的组合设计讨论内容1不同的铸造合金对铸件结构的要求2不同的铸造方法对铸件结构的要求3铸件结构剖分与组合的意义、一般原则专题讨论铸造工艺设计、铸件结构工艺性：1P78 9、10、11、12、14、15、16 题2其他典型实例预习提要：1战国时期，青铜剑的长度一般为多长？为什么不能更长一些？2锻造的钢剑 PK 铸造的青铜剑，结果如何？其中的原因？3 “金属塑性加工”的定义；分类。4了
22、解关于“金属塑性加工历史、现状及发展趋势” 。5金属塑性变形的概念、本质、影响金属塑性变形的因素。6金属材料可锻性的概念、衡量指标。7加工硬化和再结晶的概念、对组织及性能的影响；在生产中，如何利用加工硬化和再结晶现象？课时 9-10 主要教学模式 自学+讲授+ 讨论 备注教学内容 第 2 章 2.1 金属塑性加工理论基础、金属的塑性变形、常用合金的锻造性提问1关于“金属塑性加工” ；关于“金属塑性加工历史” ；关于“金属塑性加工现状及发展趋势”2预习内容第 2 章 金属塑性加工固态成形技术内容提要：本章主要介绍了金属塑性加工的基本原理及金属塑性变形的本质，介绍了金属塑性加工的基本方法，并已锻造
23、工艺和冲压工艺为重点，介绍了工艺设计的基本要点，给出了结构工艺性设计，最后简单地介绍了金属塑性加工的进展情况。学习重点及难点：重点是金属塑性成形的基本原理及锻造和冲压工艺设计。难点是金属塑性变形的本质和再结晶的概念。绪金属塑性加工定义 金属塑性加工适用的材料金属塑性加工方法类型金属塑性加工优点 不足 应用金属塑性加工历史及发展2.1 金属塑性加工理论基础内容提要：金属塑性加工概述及金属塑性变形的概念，金属塑性变形的本质及影响金属塑性变形的因素。学习重点及难点：重点掌握加工硬化、再结晶的概念，掌握衡量金属材料可锻性的两个指标。难点是金属塑性变形的本质。学习建议：结合具体的金属塑性加工实例来理解有
24、关金属塑性成形涉及的概念。授课思路：通过提问的方式来了解学生对金属塑性加工的认识针对现实生活中的具体实例提出金属塑性加工的概念对金属塑性加工进行大致的分类并简要介绍金属塑性加工的发展现状提出金属塑性变形的概念从金属塑性变形的概念提出衡量金属塑性变形的两个指标（塑性和变形抗力）解释金属塑性变形的本质引出加工硬化的概念进一步引出回复和再结晶的概念最后阐述影响金属塑性变形的因素。讲授纲要2.1.1 金属的塑性变形及变形后的性能1塑性变形： 概念 金属塑性变形的本质2常温下塑性变形后金属的组织和性能：1）组织的变化、2）力学性能的变化3回复： 概念 回复温度 4再结晶 概念 再结晶温度 再结晶退火 5
25、金属的冷变形和热变形：1）概念、2）热变形的特点6纤维组织：概念 后果-各向异性方向性； 注意-纤维组织的合理利用；7锻造比2.1.2 金属的锻造性能1金属的可锻性脉络：概念-对锻件质量的影响- 影响因素-工艺对策-为学会 “选材 ”、“锻造工艺设计” 、“锻件结构工艺性分析”奠定理论基础2金属可锻性的评定指标3影响金属可锻性的因素1）金属本质的影响：（1）化学成分 （2）金属组织：2）变形条件的影响：（1）变形速度 （2)应力状态 （3）变形温度4金属的加热1）锻造温度范围： 始锻温度、终锻温度、锻造温度范围2）加热与冷却规范： 目标 问题 原则讨论内容1讨论金属的锻造性能之必要性2为什么研
26、究“锻造温度范围”？确定的依据是什么？复习思考内容思考题：P138 第 5 题金属塑性变形的机理是什么?第 6 题确定碳钢始锻和终锻温度的依据是什么?预习提要：1自由锻、胎模锻、模锻、冲压成形及其他塑性加工方法的概念、工艺过程、优点及不足之处、常见的缺陷及工艺对策、应用范围。2汽车（载重汽车、轿车）：发动机壳体、曲轴、连杆、活塞、凸轮轴、气门；变速箱壳体、齿轮、轴；覆盖件、底盘构架；轮芯等一般用什么方法成形？3关于塑性加工方法方法发展的畅想。课时 11-12 主要教学模式 自学+讲授+ 讨论教学内容 2.2 金属塑性加工方法：锻造、冲压、其他金属塑性加工方法备注提问1复习内容2预习内容2.2 金属塑性加工方法内容提要：锻造方法，包括自由锻、胎模锻和模锻；冲压成形工艺，包括冲裁、弯曲和拉深；简介其他塑性加工方法。学习重点及难点：重点掌握主要的锻造方法原理及特点和应用场合；主要的冲压成形方法及特点。难点是最小弯曲半径、弯曲回弹的影响因素及拉深系数的概念。学习建议：通过增强对金属塑性加工方法的感性认识来学习相关的知识。讲课思路：通过提问的方式了解学生对金属塑性加工方法的认识通过金属塑性加工的要点（塑性、外力、模具、坯料、工件）提出各种塑性加工方法重点讲解自由锻、模锻 和冲压成形工艺其它塑性加工方法做概念性地解释。
