《金属工艺学》课程教学大纲.docx
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《金属工艺学》课程教学大纲
《金属工艺学》课程教学大纲
一、课程基本信息
课程代码：
050155
课程名称：
金属工艺学
英文名称：
MetalTechnology
课程类别：
学科基础课
学时：
40
学 分：
2
适用对象:
机械设计制造及其自动化专业
考核方式：
考试
先修课程：
《机械制图》，《工程材料》。
二、课程简介
金属工艺学是机械类、材料类及其他近机类各专业学生必修的一门综合性的专业基础课，是研究工程材料加工方法的一门学科。
1.主要内容包括：
铸造、塑性成型、焊接和金属切削加工四大部分的基础知识，涉及工程材料加工工艺的各个方面。
通过本课程的学习，可以后为续课程的学习及毕业后从事相关工作打下坚实的基础。
Themetaltechnologyismostlyall-aroundcourseofengineryprofession,materialprofessionetceteranearengineryprofession.Itsmostlycontenthavecasting,plasticityshaping,welding,metalcutting.Dealingwithengineeringmaterialsprocessingtechnical.Bylearningthecourse,itcanenhancestudent’sadaptabilitytothecourseonandafterandmechanicalskillworkoffinishschool.
三、课程性质与教学目的
课程的性质：
金属工艺学是一门研究金属加工方法的一门科学，是高等工科院校机械类各专业必修的技术基础课。
教学目的：
学生通过本课程的学习，获得常用金属材料及其加工工艺方面的知识，为学习其他有关课程及以后从事机械和加工制造方面的工作奠定必要的基础。
通过教学使学生掌握下列知识：
1、掌握各种主要加工方法的基本原理和工艺特点。
具有选择毛坯、零件加工方法以及工艺分析的初步能力。
2、熟悉零件结构设计的工艺性要求。
3、了解各种主要加工方法所用设备的基本工作原理和大致结构。
四、教学内容及要求
第一部分铸造模块
（一）目的与要求
1．能分析比较各种铸造方法的特点和应用，对一些典型铸件能较合理的选用铸造方法。
熟悉制订铸造工艺方案的基本内容，能绘制带型芯的简单件的铸造工艺简图。
2．熟悉合金的铸造性能。
分析铸造合金的熔炼、铸造特点及应采取的工艺措施。
能初步分析铸件主要缺陷的产生原因及防止方法。
3．根据造型工艺的特点和合金的铸造性能，考虑铸件设计的结构工艺性。
（二）教学内容
第一章铸造工艺基础
1．主要内容
液态合金的充型；铸件的凝固与收缩；铸件中的缩孔与缩松；铸造内应力、变形和裂纹；铸件的质量控制。
2.本概念和知识点
充型能力是液态合金充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰铸件的能力。
合金的流动性越好充型能力越好，浇注条件中浇注温度越高，压力越大，充型能力越好；铸型填充条件是充型能力也有很大的影响；铸件的凝固方式有逐层凝固、糊状凝固、中间凝固三种方式；铸造合金的收缩方式有液态收缩、凝固收缩和固态收缩；合金的收缩是铸件产生的缩孔与缩松、内应力、变形、裂纹的主要原因；缩孔、缩松是液态合金在冷凝过程中，若其液态收缩和凝固收缩所缩减的容积得不到补充，则在铸件最后凝固的部分将形成一些孔洞。
按其孔洞的大小和分布，可将其分为缩孔和缩松两类。
缩孔是容积较大而集中的孔洞。
缩松是细小而分散的孔洞。
内应力分为热应力和机械应力，热应力是指铸件在凝固和冷却过程中，不同部位由于不均衡的收缩而引起的应力，基本原因是铸件壁厚不均匀、各处的冷却速度不同造成的。
机械应力是合金的固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的内应力，也称收缩应力。
铸造应力是铸件产生变形和开裂的主要原因，当铸造应力大于合金的屈服极限时，就会出现变形；当铸造应力大于合金的抗拉强度时，就会出现开裂。
铸件的质量控制方法。
3．基本概念和知识点
铸造中产生各缺陷的条件
第二章砂型铸造
1．主要内容
造型方法的选择，浇注位置和分型面的选择原则，工艺参数的选择；综合分析举例。
2．基本概念和知识点
造型方法有手工造型和机器造型，分型面是指同一铸型组元中可分开部分的分界面。
浇注位置是指金属浇注时铸件在铸型中所处的空间位置。
其选择原则是1）铸件的重要加工面和主要工作表面应朝下；2）铸件的大平面应朝下；3）将面积较大的薄壁部分置于铸型下部或处于垂直或倾斜位置；4）铸件较厚实的部分应放在分型面附近的上部或侧面。
分型面通常与砂箱之间的接触面相同；它的选择原则是1）应保证顺利起模；2）应使铸型少的分型面最少；3）应尽量使铸件全部或大部分置于同一砂箱；4）应尽量使型腔及主要型芯位于下箱。
工艺参数包括机械加工余量和最小铸孔、起模斜度、收缩率、型芯头以及它们的选择；综合分析举例。
3．问题与应用（能力要求）
铸造工艺图的绘制
第三章特种铸造
1．主要内容
熔模铸造；金属型铸造；压力铸造；低压铸造；离心铸造；其它特种铸造方法；常用铸造方法的比较。
2．基本概念和知识点
各铸造方法的定义，铸造原理、特点及应用
3．问题与应用（能力要求）
各铸造方法的选择。
第四章铸件结构设计
1．主要内容
铸件结构与铸造工艺的关系；铸件结构与合金铸造性能的关系。
2.基本概念和知识点
铸件结构设计和铸造工艺。
3．问题与应用（能力要求）
铸件结构设计。
（三）实践环节与课后练习
作业和思考题：
1、铸件缺陷的产生条件；2、浇注位置和分型面的选择原则；3、铸件结构设计的要求。
（四）教学方法与手段
本部分的教学方式以教师讲课为主，根据本身的教学经验，对教材作适当的删繁就简或作一定的补充，并对学生进行一定的课外辅导，而且布置一定数量的作业题和思考题，作业题要求学生一周内上交，思考题供学生思考无须上交。
第二部分塑性成型模块
（一）目的与要求
1．熟悉金属塑性变形对金属组织和性能的影响。
了解锻压时金属变形规律，可锻性概念及其影响因素。
2．能选用锻压方法及考虑锻压件设计的结构工艺性。
3．了解其它压力加工方法生产毛坯和零件的应用。
（二）教学内容
第一章金属的塑性变形
1．主要内容
金属塑性变形的实质；塑性变形对金属组织和性能的影响；金属的锻造性。
2．基本概念和知识点
金属的塑性变形是当外力增大到使金属的内应力超过该金属的屈服点之后，既使外力停止作用，金属的变形也不消失。
加工硬化是随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性下降的现象。
金属的可锻性衡量材料在经受压力加工时获得优质制品难以程度的工艺程度。
3．问题与应用（能力要求）
金属的可锻选择
第二章锻造
1．主要内容
锻造方法，锻造工艺规程的制订，锻件结构的工艺性
2．基本概念和知识点
锻造方法的自由锻和模锻两种，自由锻工序有基本工序和辅助工序，基本工序包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、错移等；模锻又分为锤上模锻、曲柄压力机上模锻、摩擦压力机上模锻和胎模锻；各锻造方法的特点；锻造工艺规程的制订包括绘制锻件图、坯料重量和尺寸的确定、锻造工序的确定和锻造工艺规程中的其它内容；各锻造方法的结构工艺性。
3．问题与应用（能力要求）
锻件图的绘制
第三章板料冲压
1.主要内容
分离工序；变形工序；冲模简介；冲压件的结构工艺性。
2.基本概念和知识点
分离工序包括落料及冲孔、修整、切断：
落料和冲孔的主要内容有冲裁变形过程，凹凸模间隙，凹凸模刃口尺寸的确定，冲裁件的排样；拉深，弯曲，翻边，成形，冲模简介，冲压件的结构工艺性。
3.问题与应用（能力要求）
冲模的设计
（三）实践环节与课后练习
实践环节：
参观学习
（四）教学方法与手段
本部分的教学方式以教师讲课为主，根据本身的教学经验，对教材作适当的删繁就简或作一定的补充，并对学生进行一定的课外辅导，而且布置一定数量的作业题和思考题，作业题要求学生一周内上交，思考题供学生思考无须上交。
第三部分：
焊接模块
（一）目的与要求
1．掌握常用焊接方法的基本原理、特点及应用。
2．分析焊接冶金、热影响区和应力与变形对焊接接头质量的影响以及获得优质焊接接头的措施。
3．了解常用金属材料的焊接性能及获得优质焊件的常用焊接方法。
4．了解焊接件的结构工艺性，对简单的焊接件能选择焊接方法、接头型式及确定焊缝的分布位置。
（二）教学内容
第一章电弧焊
1．主要内容
焊接电弧；焊接接头的组织与性能；焊接应力与变形；焊条电弧焊；埋弧焊；气体保护焊；等离子弧焊接与切割。
2．基本概念和知识点
焊接的定义，焊接的分类，手工电弧焊的工作原理；焊接工件上温度的变化与分布，焊接接头的组织和性能，改善焊接热影响区组织和性能的方法；焊条电弧焊的焊接过程，电焊条的组成、分类和选用原则；埋弧焊的焊接过程，埋弧焊的特点，埋弧焊的焊丝与焊剂，埋弧焊工艺；氩弧焊，氩弧焊的特点，二氧化碳气体保护焊；等离子弧焊接的特点。
3．问题与应用（能力要求）
焊条和焊接方法的选择
第二章其它常用焊接方法
1．主要内容
电阻焊；摩擦焊；钎焊；电渣焊真空电子束焊接；激光焊接。
2．基本概念和知识点
各焊接方法的特点。
3．问题与应用（能力要求）
焊接方法的选用。
第三章常用金属材料的焊件
1．主要内容
金属材料的焊件性；碳钢的焊接；合金结构钢的焊接；铸铁的补焊；非铁金属及其合金的焊接。
2．基本概念和知识点
焊接性的概念，钢材焊接性的估算方法；低碳钢的焊接，中、高碳钢的焊接以及其焊接的特点；热影响区的淬硬倾向，焊接接头的裂纹倾向；铸铁的焊接特点；铜及铜合金的焊接特点；铝及铝合金的焊接特点。
3．问题与应用（能力要求）
不同材料焊接方法的选择。
第四章焊接结构设计
1．主要内容
焊接结构件的材料；焊接接头的工艺设计
2．基本概念和知识点
焊接结构件的材料；焊缝的布置；接头形式的选择与设计。
3．问题与应用（能力要求）
焊接接头的工艺设计。
（三）实践环节与课后练习
（四）教学方法与手段
本部分的教学方式以教师讲课为主，根据本身的教学经验，对教材作适当的删繁就简或作一定的补充，并对学生进行一定的课外辅导，而且布置一定数量的作业题和思考题，作业题要求学生一周内上交，思考题供学生思考无须上交。
第四部分机械加工基础模块
（一）目的与要求
1．掌握切削运动与切削用量，刀具的几何参数，刀具标准角度的换算，切削层参数与切削方式、刀具材料。
2．了解研究金属切削变形过程的意义和方法，金属切削层的变形，前刀面的挤压与摩擦及其对切削变形的影响，积屑瘤的形成及其对切削过程的影响，切削变形的变化规律。
3．了解刀具磨损的形态，刀具磨损原因，刀具磨损过程及磨钝标准，刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布，合理耐用度的选用原则，刀具的破损。
4．掌握前角及前刀面形状的选择，后角的选择，主偏角、副偏角及刀尖形状的选择，刃倾角的选择。
（二）教学内容
第一章金属切削过程的基础知识1
1．主要内容
切削运动与切削用量，刀具的几何参数，刀具标准角度的换算，切削层参数与切削方式、刀具材料。
2．基本概念和知识点
刀具要从工件上切去金属,必须具备以下三个条件:
是1）工件与刀具之间要有相对运动，即切削运动；2）刀具材料必须具有一定的切削性能；3）刀具必须具有适当的几何参数，即切削角度。
切削运动分为主运动和进给运动，主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动称为主运动，这个主运动的速度最高，消耗功率最大。
进给运动是使主运动能够连续切除工件上多余的金属，以便形成工件表面所需的运动称进给运动，但进给运动可能不只一个。
切削用量是指切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）；刀具切削部分的构造要素有前刀面（Ar）、主后刀面（Aσ）、副后刀面（A0’）、主切削刃S、副刀刃S’和过渡刃；刀具的标注角度有主偏角Kr、刃倾角λs、前角ro、后角αo、副偏角Kr’、副后角ro’、楔角βo、刀尖角εr、余偏角ψr等；刀具标准角度的换算；切削层参数包括切削厚度和切削宽度；切削方式有自由切削和非自由切削，直角切削和斜角切削；刀具材料应具备的性能是高硬、高红硬及高耐磨；刀具材料有硬质合金、涂层刀具、其它刀具材料。
题与应用（能力要求）：
刀具标准角度的换算。
第二章：
金属切削过程的基本规律及其应用
1．主要内容
1）研究金属切削变形过程的意义和方法，金属切削层的变形，前刀面的挤压与摩擦及其对切削变形的影响，积屑瘤的形成及其对切削过程的影响，切削变形的变化规律。
2）切削力的来源，切削合力及分解，切削功率，切削力的测量及切削力的计算机辅助测试，切削力的指数公式和切削力的预报及估算，影响切削力的因素，切削力的理论研究。
3）切削热的产生和传出，切削温度的理论分析，切削温度的测量，影响切削温度的主要原因，切削温度的分布，切削温度对工件、刀具和切削过程的影响。
4）刀具磨损的形态，刀具磨损原因，刀具磨损过程及磨钝标准，刀具耐用度的经验公式及刀具耐用度的分布，合理耐用度的选用原则，刀具的破损。
5）前角及前刀面形状的选择，后角的选择，主偏角、副偏角及刀尖形状的选择，刃倾角的选择。
6）切削液的分类，切削液的作用机理，切削液的添加剂，切削液的选用，切削液的使用方法。
7）制订切削用量的原则，切削用量三要素的确定，切削用量优化简介，提高切削用量的途径。
2．基本概念和知识点：
1）了解研究金属切削变形过程的意义和方法；；切削力的来源；切削热的产生和传出；切削液的分类；切削液的作用机理、切削液的添加剂；前刀面和刀尖形状的选择；切削用量优化简介、提高切削用量的途径。
2）熟练掌握切削温度的理论分析和测量；切削合力及分解、切削功率；切削液的使用方法；前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角功用及其选择；制订切削用量的原则、切削用量三要素的确定；
3．问题与应用（能力要求）
刀具角度的选择。
（三）实践环节与课后练习
课后练习：
见习题。
（四）教学方法与手段
本章的教学方式以教师讲课为主，根据本身的教学经验，对教材作适当的删繁就简或作一定的补充，并对学生进行一定的课外辅导，而且布置一定数量的作业题和思考题，作业题要求学生一周内上交，思考题供学生思考无须上交。
五、各教学环节学时分配
教学环节
教学时数
课程内容
讲
课
习
题
课
讨
论
课
实验
其他教学环节
小
计
第一篇：
铸造
8
2
10
第二篇：
锻造
8
8
第三篇：
焊接
8
2
4
14
第四篇：
切削加工
4
4
合计
28
4
4
36
六、推荐教材和教学参考资源
1．邓文英编，金属工艺学，北京：
高等教育出版社，1991。
2．邢忠文、张学仁主编，金属工艺学，哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2003。
3．苏芳庭，金属工艺学（近机械类各专业用），北京：
高等教育出版社，1990、11。
4．骆志斌，金属工艺学（非机械类专业），长沙：
东南大学出版社，1994、11。
七、其他说明
1.本大纲只适用于机械设计制造及自动化专业的教学，。
2.本课程的实验要求见实验大纲。
3.本大纲的学时为参考学时，学时如有变化，任课教师可在此大纲的基础上增减一些内容。
4.建议的教材只是编写大纲时的教材，选用教材时要尽量选用新版教材，或最新获奖教材。
修订日期：
2007年4月13日
审定日期：
2007年4月23日
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