工程材料及成形工艺基础学习指南.docx

工程材料及成形工艺基础学习指南.docx

《工程材料及成形工艺基础学习指南.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料及成形工艺基础学习指南.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

工程材料及成形工艺基础学习指南

工程材料及成形工艺基础课程

学习指南

课程名称：

工程材料及成形工艺基础

课程代码：

B15801501A

第一部分 课程性质与设置目的

一、课程性质与特点

“工程材料及成形工艺基础”课程是一门高职制造类专业群的平台课程，也是“工程材料及机械制造基础”系列课程之一。

“工程材料”是机械工程实施的物质基础，“成形工艺”是指机械制造生产过程中毛坯成形工艺、零件成形工艺。

正确选择材料、采用恰当的毛坯和零件加工工艺关乎机械产品的质量、使用寿命以及经济性。

课程的内容围绕“机械制造过程”的课程主线选取，与机器制造过程中的三个主要环节相关联，包括了三个模块。

表1为课程主线与教学内容之关系。

本课程教学的特色之一体现在课程框架体系上，由“课程主线”将“三个模块”的教学内容构成，使综合课程面宽、实用、有序；特色之二是采用了弹性的活模块，根据每个模块教学内容的特点赋予各模块不同的学时和教学模式，以适应专业群中不同专业的个性化需求。

因此本课程适合于机械制造类专业学生学习。

表1教学内容、教学时数、教学形式简表

模块

教学内容

教学形式

理论教学

（含实验）

理实一体化教学专用周

模块一：

工程材料

工程材料的基础知识、金属材料的热处理、常用金属材料、常用非金属材料、复合材料及新材料

48学时

----

模块二：

毛坯成形

铸造、铸压、焊接、非金属的成形、快速成形

----

热加工1周*

模块三：

零件成形

切削成形原理与方法、切削刀具及选用、切削成形主要方法与设备、机床夹具、典型零件的加工工艺、机器装配

注：

机械制造与自动化、数控技术、数控设备与维护专业不安排此模块的教学

注：

热加工1周*，每周折合30学时

二、课程设置的目的和要求

通过本课程学习能建立“机械制造全过程的全局观，获得机械制造的基本知识与技能”。

为学习专业课程、从事机械制造技术工作奠定必要的基础理论知识与技能，为培养学生具有良好的工程技术素养服务。

课程教学目标具体分为：

概括为培养学生“三选一线”的能力。

（1）选择零件材料与改性方法；

（2）选择毛坯成形方法；

（3）选择零件成形方法；

（4）具备分析工艺路线合理性的初步能力。

三、与本专业其他课程的关系

前置课程：

制图、工程力学等

后续课程：

各专业核心课程的基础

表2为我院制造类各专业课程开设性况。

表2制造专业群平台课程和专业核心课程开设情况

各专业现设专业核心课程（可根据实际情况增减）

专业名称

课程一

课程二

课程三

课程四

课程五

数控技术

典型零件数控加工工艺编制及实施

使用数控机床的零件加工

机械加工工艺文件识读与编制

较复杂装配体制作

机械制造与自动化

机械制造技术Ⅰ

机械制造技术Ⅱ

机械设备控制技术

工程项目训练

数控设备应用与维护

机床控制系统连接与检查

数控装置的安装与调试

数控机床典型故障诊断与排除

数控机床装配与联调

材料成型及控制技术

钢铁材料及热处理工艺

铸造合金及其熔炼

材料成形与控制技术

现代热加工设备

模具设计与制造

冷冲压工艺与模具设计

塑料成型工艺与模具设计

模具制造工艺

模具制造综合实训

专业群现设专业平台课程（可根据实际情况增减,包括公共课）

课程一

课程二

课程三

课程四

课程五

课程六

机械零部件造型与测绘

工程材料及成形工艺基础

工程力学

机械设计

电工基础

电子技术

金属切削加工及机床

数字化设计基础

互换性与测量技术基础

车工实训

钳工实训

轮换工种实训

第二部分 课程内容与学习要求

第一章 绪论

一、学习目的与要求

围绕本课程的性质以及在专业学习中的地位与作用，明确“为什么学？

学什么？

怎么学？

”等问题，对本课程的学习目标、学习内容、学习方法等作全面了解。

具体学习要求如下：

1．了解本课程的性质、任务、教学内容及教学目标。

2．了解材料及成形工艺在工程技术中的应用。

3．了解材料及成形工艺的历史和发展趋势。

4．理解本课程的特点、学习方法和要求。

二、知识点与能力点

知识点：

工程材料、成形工艺、毛坯、零件、机器、性能的基本概念

能力点：

本课程的学习方法、途径

重点：

本课程的主要内容；本课程在机械制造中的地位和作用

难点：

针对本课程的特点，制定学习计划

第二章工程材料的基础知识

一、学习目的与要求

根据材料的分类，找出机械制造常用的种类——金属材料，围绕金属材料的生产方法、组织结构、力学性能，学习金属材料力学性能的检测方法、金属材料的强化原理与手段。

具体学习要求如下：

1．了解工程材料的品种与分类方法。

2．了解钢铁的生产方法和钢材的种类。

3．理解金属材料的使用性能和工艺性能的概念。

4．熟悉力学性能常用判据（强度、塑性、硬度、韧性等）认识材料的适用场合。

5．了解金属材料的晶体结构、结晶规律。

6．理解材料的成分、组织与性能间的关系及变化规律。

二、知识点与能力点

知识点：

材料使用性能、工艺性能、力学性能（强度、硬度、塑性、韧性）；生铁、钢、钢材（板，管、型，丝）；晶体结构、固溶强化、第二相强化、结晶、细晶强化

能力点：

材料“成分——组织——性能”之关系的分析思路与分析方法

重点：

材料的常用力学性能及意义；材料的组织结构与性能间的关系。

难点：

力学性能判据的意义及应用；强化材料（细晶强化、固溶强化、第二相强化等）的原理及措施。

第三章铁碳合金

一、学习目的与要求

围绕铁碳合金中碳含量变化，学习铁碳合金的基本组织，分析含碳量对铁碳合金组织与性能的影响；同时，认识和正用使用常用的碳钢。

具体学习要求如下：

1．了解铁碳合金的基本组织，会利用Fe-Fe3C相图分析钢的结晶过程。

2．熟悉铁碳合金成分、组织、性能、用途之间的关系及变化规律，为正确选择钢材提供必要的理论依据。

3．应用金相显微镜观察铁碳合金的平衡组织，并通过平衡组织观察识别（估测）非合金钢和牌号，加深对铁碳合金成分、组织、性能之间关系的理解。

4．熟悉常用非合金钢（碳钢）种类、牌号、性能、用途。

二、知识点与能力点

知识点：

铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体、Fe-Fe3C相图相图、平衡组织、亚共析钢、共析钢、过共析钢、白口铸铁、碳钢

能力点：

根据铁碳合金的含碳量，分析钢材料的性能，合理应用碳钢

重点：

铁铁合金的种类，常用非合金钢（碳钢）的种类、牌号、性能及应用；含碳量对钢性能的影响。

难点：

铁碳合金的成分、组织、性能之的关系，钢中的C、Si、Mn、P、S对钢的性能的影响。

第四章钢的热处理

一、学习目的与要求

围绕钢的热处理目的与作用，对不同要求的毛坯或零件采用不同的热处理工艺，实现所需性能。

主要学习钢的热处理加热保温冷却过程的变化，学习普通热处理方法、表面淬火、化学热处理等工艺。

具体学习要求如下：

1．了解钢的热处理原理（钢在热处理过程中组织转变及转变产物的形态和性能）。

2．熟悉钢的整体热处理（退火、正火、淬火、回火）的工艺特点、应用与技术要求的标注。

3．理解热处理工艺参数加热温度、保温时间、冷却速度等对材料性能的影响。

应用箱式电阻炉对碳钢进行整体热处理（退火、正火、淬火、回火）。

4．了解钢的表面淬火化学热处理工艺的特点及应用。

5．应用热处理工艺改善钢的工艺性能与使用性能，并分析热处理工艺在零件加工工艺中的作用、正确安排热处理的工序位置。

6．了解材料的表面强化、表面防腐、表面装饰技术及应用。

7．了解钢的热处理及表面处理新技术与发展趋势。

二、知识点与能力点

知识点：

热处理加热A化，过A冷却转变产物（P、S、T、B上、B下、M），普通热处理（退火、正火、淬火、回火），表面淬火（感应淬火、火焰淬火）、化学热处理（渗碳、渗氮）

能力点：

根据零件的加工艺要求和使用性能要求，选择合适的热处理方法

重点：

退火、正火、淬火、回火、感应淬火、渗碳、渗氮的工艺特点、应用及在工艺中所处的位置

难点：

钢的热处理原理，特别是钢冷却时的组织转变及转变产物的特征和性能（过冷奥氏体等温冷却转变曲线，C曲线）

第五章合金钢

一、学习目的与要求

按照以下四个层次的要求，学习常用合金钢：

一是认识牌号、二是分析性能、三是应用场合、四是改性措施。

具体学习要求如下：

1．了解合金钢的分类方法及牌号表示方法。

2．了解合金元素在钢中的作用，具体表现为对钢组织、性能、加工工艺的影响。

3．熟悉常用低合金钢、合金钢的牌号、热处理、性能特点及其应用（包括低合金高强度结构钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、轴承钢、耐磨钢、合金工具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢等）。

二、知识点与能力点

知识点：

合金元素作用、合金结构钢、合金工具钢、特殊性能钢

能力点：

根据零件的加工艺要求和使用性能要求，选择合适的合金钢

重点：

合金钢的种类、牌号，不同钢种的性能特点及适用场合。

难点：

各类合金钢的牌号、热处理（改性）、性能及应用。

第六章铸铁

一、学习目的与要求

按照以下四个层次的要求，学习常用铸铁：

一是认识常用铸铁牌号、二是分析铸铁的组织性能、三是铸铁应用场合、四是改性措施。

具体学习要求如下：

1．了解铸铁的石墨化，铸铁中石墨对性能的影响

2．了解铸铁的分类方法。

常用铸铁的种类、性能特点（与钢比较）。

3．熟悉常用铸铁（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁）的组织、性能、牌号表示、适用场合。

二、知识点与能力点

知识点：

铸铁的石墨化、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁

能力点：

根据零件的加工艺要求和使用性能要求，选择合适的铸铁材料

重点：

灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁的、性能、应用各类合金钢的牌号、热处理（改性）、性能及应用

难点：

铸铁的石墨化及影响因素。

第七章非铁金属及粉末冶金材料

一、学习目的与要求

按照以下四个层次的要求，学习常用非铁金属：

一是认识牌号、二是分析性能、三是应用场合、四是改性措施。

具体学习要求如下：

1．了解铝及铝合金的种类、牌号（或代号）、性能、应用。

2．了解铜及铜合金的种类、牌号（或代号）、性能、应用。

3．了解滑动轴承合金的种类、牌号、性能。

4．了解常用粉末冶金材料（硬质合金、含油轴承等）的特点及应用。

二、知识点与能力点

知识点：

铝合金、铜合金、滑动轴承合金、粉末冶金材料

能力点：

根据零件的加工艺要求和使用性能要求，选择合适的非铁金属材料

重点：

铝及铝合金、铜及铜合金、锡基和铅基轴承合金、硬质合金的种类、牌号、性能及应用。

难点：

各类非铁金属牌号（代号）表示方法。

第八章非金属材料

一、学习目的与要求

按照以下四个层次的要求，学习常用非金属材料：

一是认识牌号、二是分析性能、三是应用场合、四是改性措施。

具体学习要求如下：

1．了解常用非金属材料（塑料、橡胶、陶瓷）的性能特点及应用场合。

2．了解常用复合材料的种类、性能特点及应用场合。

二、知识点与能力点

知识点：

塑料、橡胶、陶瓷、复合材料

能力点：

根据零件的加工艺要求和使用性能要求，选择合适的非金属材料

重点：

塑料、橡胶、陶瓷的特点及在工业中的应用。

难点：

常用非金属的牌号识别与正确选用。

第九章铸造

一、学习目的与要求

铸造是金属液态成形方法，主要涉及常用铸造用合金的铸造性能、常用铸造方法、铸造工艺图的识读以及铸件结构特点。

具体学习要求如下：

1．了解铸造的分类、特点、应用。

2．理解合金的铸造性能及对铸件质量的影响，常用铸造合金的铸造性能。

3．熟悉砂型铸造的工艺特点及应用，会画简单铸件的铸造工艺简图。

4．了解其他特种铸造方法的特点及应用，了解铸造技术发展趋势。

5．应用所学知识合理选择典型铸件的铸造方法、分析其结构工艺性，分析铸件质量与成本。

二、知识点与能力点

知识点：

铸造性能、铸件、砂型铸造、特种铸造（金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、实型铸造、消失模铸造）、铸造工艺图、铸件的结构特点

能力点：

根据毛坯的特点，选择铸造方法，控制铸件的质量，砂型铸造基本操作。

重点：

铸件的特点及应用，砂型铸造、特种铸造工艺特点及应用。

难点：

铸造工艺图的识读。

第十章锻压

一、学习目的与要求

锻压是金属塑性成形方法，主要涉及常用锻压用合金的锻压性能、常用锻压方法、锻件图的识读以及锻件结构特点。

具体学习要求如下：

1．了解锻压的分类、特点、应用。

2．理解塑性变形对金属组织和性能的影响，常用金属的锻压性能。

3．了解常用的锻造方法的主要工序及工艺要点（识读锻件图、坯料的质量和尺寸、锻造工序、加热和冷却规范、锻造设备等），会画简单锻件图。

4．了解冲压及其他锻压方法的特点及应用、锻压技术发展趋势。

5．应用所学知识合理选择典型零件的锻压方法、分析锻件结构工艺性，分析锻件质量与成本。

二、知识点与能力点

知识点：

锻压性能、锻件、锻造、冲压、锻件图、锻件的结构特点

能力点：

根据毛坯的特点，正确选择锻造方法，控制铸件的质量，锻造和冲压基本操作

重点：

锻件的特点及应用，锻造工艺方法及应用，冲压的特点与应用

难点：

锻件图的识读，锻件坯料的重量和尺寸计算

第十一章焊接

一、学习目的与要求

焊接是金属的连接方法，主要涉及材料的焊接性能、常用焊接方法、焊接缺陷的防止措施、焊接件的结构要点等。

具体学习要求如下：

1．了解焊接的分类、特点、应用，常用金属的焊接性能。

2．熟悉焊条电弧焊的工艺过程和工艺要点（焊接电弧、焊条、焊接工艺参数、焊接接头与坡口、预防焊接变形的措施等）。

3．了解其他焊接方法的特点及应用、焊接技术发展趋势。

4．应用所学知识选用焊接材料、焊接方法，分析焊件质量与成本。

二、知识点与能力点

知识点：

焊接性能、熔焊、压焊、钎焊、焊接结构图、焊接缺陷与预防

能力点：

根据焊伯的特点，正确选择焊接方法，会电弧焊、气焊、气割的简单操作。

重点：

焊接的特点及应用，焊条电弧焊及其他各种焊接方法的特点及应用。

难点：

焊接接头的组织和性能，焊接件结构图的识读。

第十二章材料与成形工艺选择

一、学习目的与要求

通过前述章节的学习，对材料进行归类比较（可列表比较）、对毛坯生产方法进行对比，对典型机械零件进行选材、确定毛坯生产方法，并合理安排零件的加工艺路线，正确安排预先热处理和最终热处理。

具体学习要求如下：

1．了解材料与毛坯选择的原则。

2．了解材料与毛坯选择的方法与步骤。

3．应用所学知识分析典型零件的选材、选毛坯、选改性方法及进行工艺路线（即“三选，一线”）。

二、知识点与能力点

知识点：

选材原则（使用性原则、工艺性原则、经济性原则）、毛坯选择（铸件、锻件、焊接件、型材等）

能力点：

实现课程目标（对数控技术专业学生是本课程的目标，零件成形将在专业课中学习）

重点：

选材的原则，典型零件的选材与选毛坯（如轴类、盘类、箱体类零件）。

难点：

工艺路线分析。

第三部分 有关说明与实施要求

一、教学目的与要求的层次表述

本课程教学目的与要求具体目标共分四个能力层次：

了解、理解、熟悉、分析应用。

它们之间是递进等级关系，后者是建立在前者基础上的，具体含义为：

了解：

了解有关名词、概念知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求

理解：

在识记的基础上能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理方法的区别与联系，是较高层次的要求。

熟悉：

一般是指本课程的重要教学内容，在理解的基础上能熟记，是高层次的要求。

分析应用：

能综合运用基本概念，基本原理、基本方法联系学过的多个知识点

分析和解决有关理论问题和实际问题是最高层次的要求。

 二、指定教材

《工程材料及热成型工艺》 姜敏凤主编 高等教育出版社出版 2012年第3版

三、自学方法指导

“工程材料及成形工艺基础”课程是制造类专业平台课程，首先涉及机械制造工程材料及热处理，有碳钢、合金钢、铸铁、有色金属、非金属材料、复合材料等；其次涉及零件的毛坯成形方法，有铸造、锻压、焊接等；最后是零件的成形，涉及机械制造，介于数控、机制、模具等专业将在后续课程中重点学习，本课程末安排这个环节的教学。

为了使本课程通过自学达到大纲的要求提出以下几点参考意见。

1．阅读指定教材某章之前，先翻阅大纲中有关这一章知识考核点及对知识考核点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读材料时做到心中有数，重点突出，有的放矢。

2．在了解大纲内容的基础上，根据考核知识点和考核要求，在阅读教材时逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握，并融会贯通，在头脑中形成完整的内容体系。

3．在自学过程中既要思考问题也要做好读书笔记，把教材中的基本概念、原理方法等加以整理，这可从中加深对问题的认识，理解和记忆，以便突出重点并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

同时在自学各章内容时，能够在理解的基础上加以记忆，切勿死记硬背；对有关定理必须了解其证明的思路与方法。

同时在对一些知识内容进行理解把握时，联系实际问题思考，从而达到深层次的认识水平。

4．为了提高自学效果，结合自学内容尽可能多地看一些例题和动手做一些练习，以便更好的理解，消化和巩固所学的知识，培养分析问题、解决问题的能力。

在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与消化，注意理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题，围绕相关知识进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

 5．本课程网络学习平台

本课程网络学习平台网址为：

平台主要有以下主要内容：

教学课件、网络课程、试题库、在线模拟考试等。

四、社会助学的要求

1．应熟知教学大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2．掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3．辅导时，应以考试大纲为依据，指定教材为基础。

4．辅导时应对学习方法进行指导。

提倡认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通的方法。

5．辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6．注意对考生能力的培养，特别是对自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于培养提出问题，解决问题的能力。

7．要使考生了解试题的难易与能力层次高低，两者不完全是一回事，在各个能力层次中存在不同难度的试题。

五、关于命题考试的若干规定

1．教学要求中提到的内容和要求都是考试内容，试题覆盖到章，适当突出重点。

2．试卷中对不同能力层次试题比例大致是了解10%，理解20%，熟悉30%、应用40%。

3．试题难易程度合理：

易，较易，较难，难比例为2:

3:

3:

2。

4．每份考卷中，各类考核点比例为：

重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5．本课程命题采用的基本题型包括，填空、选择、判断、问答题，计算题、做（填）图及其他综合应用题。

6．考试采用开卷考试，时间90分钟，采用百分制评分，60分为及格。

 六、题型示例（样题）

（一）填空题

1、变质处理是指  

2、调质处理指的是处理，得到组织，该组织的性能特点是。

（二）选择题

1、塑料，俗称“塑料王”。

A、PEB、ABSC、PTFE（F-4）D、PMMA

2、汽车齿轮毛坯采用方法制作。

A、粉末冶金B、模锻C、铸造D、焊接

（三）判别题（正确的划"√"，错误的划"×"）

1、玻璃钢是玻璃和钢的复合材料。

（）

2、虽然灰铸铁的抗拉强度不高，但抗压强度较高，与钢相当。

（）

（四）问答题

W18Cr4V钢的Wc%=0.79~0.8%,Ac1≈820℃,请回答:

（1）为什么W18Cr4V钢的铸态组织中有莱氏体存在？

（2）按一般工具钢淬火温度，在淬火回火后能否达到高速切削刃具要求？

（3）用W18Cr4V钢制造的刃具在正常淬火后要进行560℃的三次回火，为什么？

（五）分析与应用题

1、填写下表，选择合适的材料与热处理方法（每空格1分，共10分）

可供选择的材料如下：

1Cr18Ni9、40Cr、60Si2Mn、20CrMnTi、T12A

零件名称

材料

最终热处理

减震弹簧

汽车变速齿轮

医疗器械

钳工用锉刀

缸盖螺栓

2、用T12钢制用的简单工具加工工艺路线为：

下料→锻造→热处理1→机械加工→热处理2→精磨。

试写出工序中各热处理工艺的名称和作用。

3、试画出下列三方法制造的齿轮毛坯中流线组织示意图，并比较这三种毛坯组织中的流线分布以及使用性能。

（5分）

（1）用棒材上切割一圆坯，然后切削加工出齿形；

（2）棒材切割，然后镦粗，最后加工出齿形；

（3）采用齿轮轧机直接轧出齿形。