金属工艺学

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,…

国家精品工程
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武汉理工大学
中国大学MOOC
  • 完成时间大约为 19
  • 初级
  • 中文
注:因开课平台的各种因素变化,以上开课日期仅供参考

课程概况

《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,本课程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。

课程大纲

第1周:金属材料的主要性能、合金的晶体结构
绪论
1.1 金属材料的力学性能
1.2 金属材料的物理、化学性能及工艺性能
1.3 晶体结构、金属结晶及纯铁的同素异构转变
1.4 合金的晶体结构

第1周 单元测验

第2周:铁碳合金相图、钢的热处理
2.1 铁碳合金相图
2.2 碳对铁碳合金平衡组织和性能的影响
2.3 常用的金属材料及选用
2.4 退火和正火
2.5 淬火和回火
2.6 表面淬火和化学热处理
2.7 拓展内容——金属材料热处理
2.8 拓展内容——工业用钢

第2周 单元测试

第2周 单元作业

第3周:铸造工艺基础
3.1 液态合金的充型
3.2 铸造合金的凝固与收缩
3.3 铸造合金的内应力、变形与裂纹
3.4 铸件的气孔与偏析
3.5 拓展资源——实型铸造案例(香港慈山寺观音圣像脸部整体铸造)
3.6 拓展资源——顺序凝固与同时凝固数值模拟

第3周 单元测验

第4周:常用合金铸件的生产、砂型铸造
4.6 喷墨砂型3D打印技术(广东峰华卓立公司提供)
4.1 铸铁件的生产
4.2 铸钢件的生产
4.3 铸造有色合金件的生产
4.4 造型方法的选择
4.5 浇注位置和分型面的选择

第4周 单元测验

第5周:砂型铸造、特种铸造
5.1 铸造工艺参数的选择及工艺分析举例
5.2 铸件的结构设计
5.3 金属型铸造、压力铸造
5.4 低压铸造、挤压铸造
5.5 离心铸造、熔模铸造
5.6 陶瓷型铸造、消失模铸造、半固态铸造
5.7 机械制造实训——铸造实训

第5周 单元测验

第5周 单元作业

第6周:金属压力加工基础、常用的锻造方法
6.1 金属塑性变形的实质
6.2 塑性变形对金属组织和性能的影响
6.3 金属的可锻性
6.4 自由锻
6.5 模锻
6.6 锻件结构设计要求
6.7 机械制造实训——锻造实训

第6周 单元测验

第7周:板料冲压、焊接工艺基础
7.1 分离工序
7.2 变形工序
7.3 冲压件结构设计要求及冲压模具
7.4 电弧焊工艺基础
7.5 焊接接头组织与性能
7.6 焊接应力与变形

第7周 单元测验

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
8.1 常用的焊接方法
8.2 金属材料的焊接性
8.3 碳钢、合金结构钢、铸铁的焊接
8.4 铝合金、铜合金的焊接
8.5 焊接缺陷与检验
8.6 焊接规范、焊接方法及材料的选择
8.7 焊接接头工艺设计与焊接件结构工艺设计
8.8 机械制造实训——焊接实训
8.9 拓展内容——焊接结构工艺图

第8周 单元测验

第8周 单元作业

第9周:金属切削加工基础知识
9.1 切削运动及切削要素
9.2 刀具材料
9.3 刀具几何参数
9.4 切削形成过程及切削种类、切削瘤
9.5 切削力、 切削热、刀具磨损
9.6 切削加工技术经济分析

第9周 单元测验

第10周:常用金属切削加工方法、典型表面加工方法选择
10.1 车削加工、钻削和镗销加工
10.2 铣削加工、磨削加工
10.3 外圆面、孔的加工方法及选择
10.4 平面、成形面的加工方法及选择
10.5 螺纹、齿轮的加工方法
10.6 机械制造实训——车铣实训
10.7 机械制造实训——钳工实训
10.8 机械制造实训——快速成形实训

第10周 单元测试

第11周:机械加工工艺的基本知识、零件的结构工艺性
11.1 工件的基准及定位
11.2 工艺路线的拟定
11.3 切削加工对零件结构工艺性的要求
11.4 装配结构工艺性

第11周 单元测试

第11周 单元作业

预备知识

工程制图、互换性与测量技术、机械制造实训

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

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