金属工艺学
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课程评价
spContent=本课程是一门实践性很强的技术基础课,是一门研究金属零件制造工艺方法的综合性技术基础课,它涉及到材料成形方法和机械加工方法。从材料到毛坯、又由毛坯到零件的工艺过程是贯穿零件制造过程的一条主线,是培养理工科学生实践能力、创新能力,以及综合分析解决工程实际问题能力的重要基础课程之一。
—— 课程团队
课程概述

《金属工艺学》是学生要学习的机械制造系列课程中必不可少的先修课程,是机械类专业学生必修的一门主干技术基础课程,也是近机类和部分非机类专业普遍开设的一门课程。《金属工艺学》是一门实践性很强的技术基础课程,是研究产品从原材料到合格零件或机器的制造工艺技术的科学。从材料到毛坯、又由毛坯到零件的工艺过程是贯穿零件制造过程的一条主线,其课程内容体系结构包含材料成形和机械制造工艺的基本理论、基本知识和基本方法。是学生学习机械制造一系列其它课程必不可少的先修课程,也是理工科学生建立机械制造生产过程概念,获得机械制造基本知识的奠基课程。

本课程先后被评为湖北省优质课程(2002年)、武汉理工大学校级精品课程(2005年)、湖北省精品课程(2006年)、国家级精品课程(2009年)。2014年《金属工艺学》转型升级为国家级精品资源共享课,并第一批上线,面向社会开放,开放效果良好。该课程经过多年的建设,资源非常丰富,包括课程全程录像,完整的课程教学课件,与课程配套的习题库与试卷库等。


学习本课程的目的:

(1)提高三个能力,即选材能力、选毛坯和切削加工方法的能力以及工艺分析能力。

(2)两个了解,即了解各种主要加工方法所用设备与工具的组成、结构和工作原理;了解现代机械制造的新技术和发展方向。


本课程的主要特点:

(l)综合性强  本课程系统介绍了从工程材料到成形技术,包括铸造、压力加工、焊接、热处理等工艺在内的机械产品生产过程。它既具有高度浓缩的基础理论知识,更具有实践性很强的应用技术知识。这门课不像数学课有严谨的逻辑性和绝对性,而是广泛存在着合理与不合理,先进与不先进,可行与不可行等需要因时因地适当选择问题,而不是绝对的对与错。因此,学好这门课会有效地促进学生思维方法,克服绝对化、片面性。使学生认识到事物的复杂性,这无疑对学生的成才颇有益处。

(2)传统知识与现代知识的结合  材料成形技术历史悠久,但由于现代科学技术的发展使传统的材料成形技术日益受到现代制造技术的严峻挑战。同时,现代制造技术又要以传统的材料成形技术为基础。因此,本教材将以传统的材料成形工艺为主,以先进的材料成形技术为辅。传统的材料成形技术的使用在当今的工业规模生产中仍然占有相当大的比重。然而,现代制造技术的使用在大中型制造类企业的生产中所占的比例不断提高。因此,除了充分掌握传统材料成形技术的基本知识外,还要努力学习先进的材料成形工艺和制造技术。










授课目标
(l)掌握材料热加工工艺与现代机械制造的完整概念,培养良好的工程意识。 (2)掌握金属材料的成分、组织、性能之间的关系,具有正确选用常用金属材料和常规热处理工艺的能力。 (3)掌握各种热加工工艺方法的成形原理、工艺特点和应用场合。 (4)掌握零件的结构工艺性,具有分析零件结构工艺性的基本能力。
课程大纲

课程大纲

1.课程名称


中文名称:金属工艺学

英文名称:Metal Technology

 

2.适应专业


机械制造及其自动化,机械工程、过程装备与控制工程、测控技术与仪器、工业工程、包装工程,车辆工程、能源与动力工程、汽车服务工程,物流工程、轮机工程、油气与储运工程、船舶与海洋工程,材料成型与加工,船舶与海洋工程


 

3.先修课程


工程制图、互换性与测量技术、机械制造实训

 

4. 教学内容及要求

 

第1周:金属材料的主要性能、合金的晶体结构

 

教学内容:金属材料的力学性能,金属材料的物理、化学性能,金属材料的工艺性能,晶体结构、金属结晶、纯铁的同素异构转变、合金的晶体结构

 

教学要求:了解金属材料的主要力学性能指标(强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度),了解金属材料的物理性能(密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性),了解金属材料的化学性能(耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性),了解金属材料的工艺性能,了解晶体结构基本知识,掌握金属结晶的现象与规律,掌握纯铁的同素异晶转变,理解同素异构转变的意义,掌握合金的晶体结构

 

第2周:铁碳合金相图、钢的热处理

 

教学内容:二元合金相图与结晶过程分析,铁碳合金相图,铁碳合金的生产及分类,钢在加热与冷却时的转变,钢的普通热处理工艺,钢的表面热处理工艺

 

教学要求:了解二元合金相图与结晶过程分析,掌握铁碳合金相图的组成及应用,掌握铁碳合金的生产及分类,了解钢在加热与冷却时的转变,掌握钢的普通热处理工艺(退火、正火、淬火和回火),了解钢的表面热处理工艺(表面淬火和化学热处理)

 

第3周:铸造工艺基础

 

教学内容:液态合金的充型,铸造合金的凝固与收缩,铸造合金的内应力、变形与裂纹,铸件的气孔与偏析

 

教学要求:掌握影响液态合金充型能力的因素(合金的流动性、浇注条件、铸型填充条件、铸件结构),掌握合金的凝固方式及影响凝固方式的因素,掌握铸件中的缩孔与缩松形成的原因及防止方法,掌握铸造内应力的形成及减小和消除铸造应力的方法,掌握铸件的变形特点,了解铸件的裂纹形成的原因(热裂和冷裂),了解铸件气孔的形成原因及种类,了解铸件的偏析

 

第4周:常用合金铸件的生产、砂型铸造

 

教学内容:铸铁件的生产,铸钢件的生产,铸造有色合金件的生产,造型方法的选择,浇注位置和分型面的选择

 

教学要求:了解灰铸铁的性能,掌握影响铸铁组织和性能的因素,掌握灰铸铁的孕育处理和牌号,了解可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的生产,了解各种手工造型方法的特点,了解机器造型的特点,掌握浇注位置和分型面的选择原则

 

第5周:砂型铸造、特种铸造

教学内容:铸造工艺参数的选择,铸件的结构设计,各种特种铸造方法

 

教学要求:掌握各种铸造工艺参数的选择,掌握铸造工艺图的绘制,掌握铸件的结构设计,了解各种特种铸造方法(金属型铸造、压力铸造、低压铸造、挤压铸造、熔模铸造、陶瓷型铸造、消失模铸造、半固态铸造)

 

第6周:金属压力加工基础、常用的锻造方法

 

教学内容:金属塑性变形的实质、塑性变形对金属组织和性能的影响、金属的可锻性、自由锻、模锻

 

教学要求:掌握金属塑性变形的实质,掌握塑性变形对金属组织和性能的影响(加工硬化与回复、再结晶、冷变形与热变形、纤维组织变化)、掌握金属可锻性的影响因素(金属的本质和加工条件),了解自由锻锻造坯料的准备,掌握自由锻的基本工序,了解胎膜锻和固定模锻,掌握锻造工艺规程的制定,掌握锻件结构设计的要求

 

第7周:板料冲压、焊接工艺基础

 

教学内容:板料冲压的基本工序,板料冲压件结构设计要求和冲压设备,焊接电弧工艺基础,焊接接头组织和性能

 

教学要求:掌握板料冲压的基本工序(分离工序和变形工序),掌握冲压件结构设计要求,了解板料冲压设备,了解焊接电弧及电弧焊冶金过程,掌握焊条的组成、类型及选用原则,掌握焊接接头的组织与性能

 

第8周:常用的焊接方法、常用金属材料的焊接,焊接件的结构设计

 

教学内容:常用的焊接方法,常用金属材料的焊接,焊接件的结构设计

 

教学要求:掌握手工电弧焊、埋弧焊的焊接特点,了解氩弧焊、CO2气体保护焊、电渣焊、等离子弧焊与切割、电阻焊、摩擦焊、钎焊的焊接特点,了解金属材料的焊接性,了解碳钢、合金结构钢、铸铁的焊接,了解铝合金、铜合金的焊接,了解焊接缺陷与检验,掌握焊接规范、焊接方法及材料的选择,掌握焊接接头工艺设计与焊接件结构工艺设计

 

第9周:金属切削加工基础知识

 

教学内容:切削运动及切削要素,刀具材料及结构,金属切削过程,切削加工技术经济分析

 

教学要求:掌握切削运动及切削要素,了解刀具材料及结构,了解切削形成过程及切削种类,掌握切削瘤的形成原因及对加工过程的影响,了解切削力、切削热、刀具磨损,了解切削加工技术经济分析

 

第10周:常用金属切削加工方法、典型表面加工方法选择

 

教学内容:常用金属切削加工方法、典型表面加工方法选择

 

教学要求:了解车削加工、钻削和镗销加工,了解铣削加工、磨削加工,了解外圆面、孔的加工方法及选择,了解平面、成形面的加工方法及选择,了解螺纹、齿轮的加工方法

 

第11周:机械加工工艺的基本知识、零件的结构工艺性

 

教学内容:工件的基准及定位,工艺路线的拟定,切削加工对零件结构工艺性的要求,装配结构工艺性

 

教学要求:了解毛坯选择的一般原则,掌握工件的基准及定位,掌握工艺路线的拟定,掌握切削加工对零件结构工艺性的要求,掌握装配结构工艺性


预备知识

工程制图、互换性与测量技术、机械制造实训




证书要求

1.完成全部课程学习。

2.完成全部课后测试及作业。

3.本课程采用百分制计分,平时单元测验20%,为客观题;平时单元作业20%,为主观题,需要完成作业提交和完成规定的互评数量;随堂布置的课程讨论的表现10%;课程结束考试50%。60分及以上为合格,85分及以上为优秀。

电子版的课程结业证书免费。纸质版认证证书收费:100元/人。



参考资料

1.金属工艺学(第3版),罗继相,王志海主编,武汉理工大学出版社,2016

2.材料成形工艺,孙立权主编,高等教育出版社,2010

3.机械制造基础,倪森寿主编,高等教育出版社,2010

4.机械制造技术基础,李凯岭主编,清华大学出版社,2010