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体积成形技术及应用
一、课程介绍《体积成形技术及应用》是材料成型及控制工程专业本科学生专业教育课程中锻压模块的一门选修课,本课程是研究金属材料体积成形原理、方法和质量控制的技术科学金属体积成形技术是一种重要的金属材料加工方法,金属体积材料经过成形工艺过程后,既能获得所需零件宏观外形,又能改善金属微观组织性能,在汽车制造、轨道交通、航空航天、船舶重工、国防军工、能源电力、冶金建材等行业应用非常广泛近年来,国家对装备制造业的发展非常重视,提出了提高基础工艺、基础材料、基础原件研发水平和系统集成水平等具体要求,并写入国家五年发展计划中金属体积成形作为基础工艺,其水平的提高具有重要的战略意义该课程实践性较强,同时也是探讨理论知识与生产实际结合的一门应用技术要掌握好这门技术除须要学好“材料科学基础”、“材料成型原理”、“材料成型工艺与设备”等有关理论课程外,还要重视实践性教学环节,如课内试验、生产实习、综合实验和毕业论文等此外,还应重视结算机辅助工程等手段,来辅助金属体积成形工艺和模具的设计,以及缺陷的预测和控制本课程所讲述的内容有绪论、自由锻造成形技术及应用、模锻成形技术及应用、挤压成形技术及应用、其他体积成形技术及应用等共章,理论教学部分共包含学时,实验学时,5248以期末闭卷考试形式结课Introduction“Bulk FormingTechnology andAppl icat ion”is aprofessional basicelective courseforcollege studentsmajoring inmaterial processingand controlengineering.It isatechnical sciencewhich concerningthe principle,method andquality controlduring formingmetals.Bulk forming is animportant metallicmaterials processingtechnology.Forming therequired macroprofile andmodifying themicro structure,bulk formingis widelyusedin manufacturingindustries includingautomobile making,rail transportation,aerospace,shipbuilding,national defense,energy,energy,power,metallurgy,constructional engineeringand soon.In recentyears,China hasattached greatimportanceto thedevelopment ofthe equipmentmanufacturing industry.The governmentput forwardspecificrequirements forimproving thelevel ofbasic technology,basic materials,basiccomponents researchand systemintegration,which havebeen includedin thenationalfive-year developmentplan.As abasic process,metal bulkformingisof strategicsignificance.This courseis notonly practical,but alsodiscuss thecombination oftheoreticalknowledge andproduction practice.In orderto masterthis technology,students needtolearn theoreticalcourses such as^Fundamentals ofMaterials Science,Material FormingTheories”,“Material FormingProcesses andEquipment”,and focuson practicalactivities,suchasexperiments,internship andgraduation design.In addition,attention shouldbepaid tocomputer-aided designengineering CAD/CAE toassist thedesign ofbulk formingprocessand mold,as wellas theprediction andcontrol ofdefects.This coursecovers fivechapters,including introduction,free forgingformingtechnology and application,die forgingforming technologyand application,extrusionforming technologyandapplication,and otherbulk-forming technologyand application.The theoreticalteaching partconsists of24class hours,and theexperimental teachingconsistsof8class hours.Classes endby afinal examination.课程基本信息课程名称体积成形技术及应用课程编码432527英文名称Bulk FormingTechnology andApplication课程学时32课程学分2课程类别专业教育课程课程性质选修课开课学期第7学期课内实验学时8适用专业材料成型及控制工程开课单位材料加工工程系锻压教研室选用教材I.《金属体积成形工艺及数值模拟技术》.机械工业出版社.王广春主编.
2.《金属精密塑性加工工艺与设备》.冶金工业出版社.王新云主编.主要参考书
3.《锻造工艺及模具设计》.西北工业大学出版社.姚泽坤主编.
4.《金属塑性体积成形有限元模拟QForm软件应用及案例分析》.中国水利水电出版社.蒋鹏等.
二、教学大纲、教学目的1“体积成形技术及应用”是材料成型及控制工程专业本科生的一门专业教育选修课,是锻压方向专业主干课开设此课程旨在拓展学生的视野,掌握体积成形的基础知识、基本原理、质量控制和数值模拟实际应用技能,为后续工作和继续求学做好必要的知识储备、教学要求2教师要积极备课,认真准备实验,对课程内容要融会贯通,切忌照木(幕)宣科授课在多媒体教室,充分利用多媒体教学课件和工艺设备视频,结合典型实用案例和相关软件,每章节都有2学时边授课边模拟演示教学做到授课内容与大纲相符,注重平时成绩(作业和实验)积累,成绩评价体系标准真实、严谨、公平、公正、公开,能促使学生学习的积极性、预备知识或先修课程要求3先修课程《材料科学基础》、《材料成型原理》、《材料成型工艺及设备》、教学方式4课程由理论课堂和实验操作引导两部分组成,采用PPT结合教学内容视频和多媒体动画教学理论授课22学时,教师讲授与课堂讨论相结合;实验操作引导8学时,以学生操作、设计为主,教师引导、答疑为辅,考试2学时、实验环境和设备5
(1)硬件环境每个学生一台微型计算机及基本设备(含耳麦);每个实验室要配备打印机、扫描仪和摄像头
(2)软件环境Windows
10、DEFORM和SIMUFACT等软件、课程教学内容及学时分配6第1章绪论(2学时)
1.1体积成形技术发展历程
1.2体积成形技术分类及应用
1.3体积成形工艺及特点
1.4金属的塑性及其影响因素
1.5金属体积成形有限元模拟
1.6金属体积成形常见缺陷教学重点体积成形工艺及特点难点金属的塑性及其影响因素思考题
①体积成形技术的特点
②何为塑性既影响塑性的因素
③金属变形过程的缺陷有哪些?第2章自由锻造成形技术及应用(4时)
2.1概述
2.2自由锻基本工序分析
2.3大型自由锻件锻造工艺特点
2.4自由锻工艺数值模拟教学重点自由锻基本工序分析难点锻粗变形分析思考题
①自由锻造工序如何分类?各变形工步有何特点?2平砧拔长时,坯料易产生哪些缺陷?是什么原因造成的?
③如何提高拔长效率?4纤维组织是如何形成的?它对锻件性能有什么影响?5请画出芯轴扩孔时变形区A区和刚端区B区的单元体应力-应变图@芯轴拔长与芯轴扩孔变形有何不同
⑦平砧儆粗时,坯料的变形与应力分布有何特点?不同高径比的坯料做粗结果有何不同?8改善大锻件内部质量有哪些措施?第3章模锻成形技术及应用(6学时)
3.1概述
3.2锤上模锻方式与变形特征
3.3锤锻模型槽设计
3.4模锻件图和锤锻模结构设计
3.5模锻精度的影响因素
3.68模锻工艺数值模拟教学重点模锻件图设计,模锻变形工步的确定难点计算毛坯思考题
①为何说锤上模锻时上模型槽比下模型槽易充填饱满?
②开式模锻与闭式模锻的应力应变状态一样吗?
③锻件公差为何不是对称分布的?
④何谓计算毛坯图?
⑤除考虑收缩率外,热锻件图与冷锻件图完全一致吗?
⑥锻模设计时,终锻型槽和预锻型槽应如何布排?
⑦当有多个型槽时.,型槽如何布置?布置不当会造成什么后果?
⑧何谓压入变形?与锻粗变形的区别何在?
⑨锤上模锻件常见的缺陷有哪些?如何消除这些缺陷?⑩所有模锻件都要设预锻型槽吗?锤上模锻锻模常设锁扣,而不用导柱导套是何原因?⑪锤用镶块模有何要求?⑫第4章挤压成形技术及应用(4学时)
4.1概述
4.4挤压成形金属流动规律及成形力的计算
4.5冷挤压和温挤压工艺
4.4挤压工艺数值模拟教学重点等通道转角挤压工艺难点挤压成形金属流动规律思考题
①挤压工艺的变形方式及工艺特点
②等通道转角挤压工艺受力分析
③能挤压异形锻件吗?挤压为何要特别强调润滑?
④型材挤压生产流程及成形工艺第5章其他体积成形技术及应用(6学时)
5.1概述
5.2液态模锻成形技术
5.3辑锻成形技术
5.4径向锻造成形技术
5.5等温锻造成形技术
5.6辗环成形技术技术
1.7摆动碾压成形技术
5.8辐锻和摆动碾压工艺数值模拟教学重点液态模锻成形技术,等温锻造成形技术难点摆动辗压变形特征和接触区域压力分布思考题
①液态模锻与压铸有何区别?
②盥锻模为何寿命长?辑锻为何生产效率高?
③径向锻造技术的应用范围?
④何谓等温锻造?等温锻造适合在何种应变速率下进行?等温锻为何能改善锻件的力学性能?
⑤辗环成形技术的应用领域©摆动辗压变形特征和接触区域压力分布第6章考试(2学时)、实验项目内容、学时分配、实验小组7实验学时分组实验教学实验项目内容提要序号类型分配人数地点要求基于DEFORM软件DEFORM软件界面操作,工具条使1设计性21的成形前处理和用,前、后处理等后处理DEF0RM-2D不同模拟不同高径比坯料平砧徽粗变依据实验效2设计性21高径比坯料平砧材料加工形特征、应力、应变场和温度场果进行评价锁粗变形模拟工程实验优秀、良好、室423机一般、合格DEF0RM-2D房等通道转角挤压建模、定义边界3设计性21及不合格等通道转角挤压条件、接触、摩擦和材料属性模拟前处理DEF0RM-2D等通道转角挤压应力、应变和温4等通道转角挤压设计性21度场模拟及影响因素分析模拟后处理、考核要求、考核方式及成绩评定标准8
(1)课程考核成绩由期末考试(70%).课堂分享和作业(15%)和实验效果(15%)三部分组成
(2)期末考试以闭卷形式考试,采用统一评分标准,公正、公平、公开
(3)平时作业和实验效果评价,分优秀、良好、一般、合格及不合格5个等级记载,期末采用加权累计的方法计分
(4)最终课程考核成绩采用百分制,满分10()分,60分为及格、其他说明9根据各个专业的特点,授课及实验内容可以有所侧重或选择。