材料成型工藝基礎教學(xué)分析報告(材料成型工藝基礎習題答案)
材料成型工藝基礎教學(xué)分析報告
材料成型工藝基礎教學(xué)分析報告
要實(shí)現中國制造2025的目標，必須推進(jìn)信息技術(shù)與制造技術(shù)深度融合，推動(dòng)制造技術(shù)往高端和智能方向發(fā)展，才可實(shí)現制造強國戰略目標。人才是前進(jìn)的動(dòng)力，是力量的源泉。高等學(xué)校是培養人才的最大基地，對人才的培養和教育不能與社會(huì )脫節，不能閉門(mén)造車(chē)，否則跟不上時(shí)代的發(fā)展。課程的教學(xué)如果不改革，繼續墨守成規，培養出來(lái)的學(xué)生畢業(yè)后無(wú)法盡快投入工作，企業(yè)又將花費巨大的人力和物力培養學(xué)生適應工作崗位的要求，無(wú)形中增加社會(huì )的成本。因此，我們必須要對教育課程做出相適應的改革。
文華學(xué)院機械專(zhuān)業(yè)以學(xué)生為本，尊重學(xué)生個(gè)體的差異性，制定因人制宜的培養方案，在培養學(xué)生過(guò)程中重視實(shí)踐培養，充分發(fā)揮每個(gè)學(xué)生的潛力，打造本專(zhuān)業(yè)的優(yōu)勢，突出本專(zhuān)業(yè)的特色。文華學(xué)院的機械專(zhuān)業(yè)在重視實(shí)訓、實(shí)驗環(huán)節同時(shí)加強理論教學(xué)，盡可能做到理論和實(shí)踐的完美結合。本專(zhuān)業(yè)目標培養高級應用型本科人才，利用自身的實(shí)驗室大力培養學(xué)生的創(chuàng )新與實(shí)踐能力，培養學(xué)生具有較強的實(shí)際動(dòng)手能力、開(kāi)拓的創(chuàng )新精神，材料成型工藝基礎課程結合本校數字化建設，依靠金工實(shí)訓中心和三維數字化實(shí)驗室，引入數字化和實(shí)踐化教學(xué)，真正讓學(xué)生體會(huì )材料不同成型工藝的魅力，讓自己所學(xué)的知識融入實(shí)踐中，在操作中強化理論知識，又使得理論知識應用于實(shí)際操作，既加強了學(xué)生的理論知識掌握，又讓學(xué)生提高自身的實(shí)際動(dòng)手能力。
1 課程的教學(xué)改革必要性
材料成型工藝基礎作為本校機械專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎課，涉及到除機加工以外的各種冷、熱加工工藝，包括：鑄造、塑性成形(鍛造和沖壓)、焊接以及其他成型方法。本課程不僅讓學(xué)生了解到材料成型工藝的基礎知識，又要讓學(xué)生知道未來(lái)成型工藝的發(fā)展趨勢。為了提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，必須對本課程進(jìn)行教學(xué)改革，從教學(xué)目標、教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境等多面進(jìn)行有效的合理改革。
材料成型工藝基礎課程隨著(zhù)制造業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域內的新型材料和新技術(shù)、新工藝的不斷更新，其課程的內容日益豐富。此課程信息量大，內容多龐雜，重點(diǎn)不突出。如何在有限的40 學(xué)時(shí)內完成教學(xué)大綱的規定目標，成為一個(gè)難題。目前，課程的教學(xué)采用傳統的課堂教學(xué)，即使采用多媒體和模具教學(xué)，也難以擺脫目前的尷尬境地。加上機械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對課程的學(xué)習自覺(jué)性、主動(dòng)性較差，這些教學(xué)方法和手段難以調動(dòng)學(xué)生的積極性。
本課程的主要考核采用開(kāi)卷命題型考試，題型多采用填空題、簡(jiǎn)答題、綜合題、選擇題等形式，試卷題型豐富，涉及知識面廣，考核學(xué)生掌握所學(xué)知識的能力。但是基于課程內容多，采用開(kāi)卷考試。因此，對于那些平時(shí)不上課或上課不認真聽(tīng)講的學(xué)生，只要考前突擊看書(shū)，便可順利通過(guò)。顯然，這與我們設置本課程的教學(xué)初衷大相徑庭，學(xué)生不能真正掌握知識，對能力的培養起不到作用。
2 課程的教學(xué)改革目標
文華學(xué)院的機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)以實(shí)踐化教育為專(zhuān)業(yè)特色，校企聯(lián)合培養，每年根據就業(yè)情況和社會(huì )所需人才不斷修訂和完善人才培養方案，優(yōu)化課程設置，如對目前企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中運用的各種成型工藝展開(kāi)對應的軟件設計，每種教學(xué)軟件都可以案例為實(shí)驗項目展開(kāi)軟件的技能訓練。本校的材料成型工藝基礎課程結合了三維數字化和實(shí)踐化教育這一特色，運用各種三維教學(xué)軟件和實(shí)驗室硬件展開(kāi)不同材料成型工藝的技能訓練。機械專(zhuān)業(yè)的材料成型工藝基礎不像材料成型專(zhuān)業(yè)將其作為核心課程，機械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)時(shí)短，只能簡(jiǎn)單介紹各類(lèi)材料成型工藝，工藝設計和結構工藝性，在有限的學(xué)時(shí)內最大程度讓學(xué)生全面掌握材料成型工藝。在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，必須認識到本學(xué)院的學(xué)生與其他高校的學(xué)生差異性，更應提高學(xué)生的積極性、參與性，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢。不僅要培養他們的理論知識學(xué)習，更要注重他們的實(shí)際動(dòng)手能力。培養學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)，提高自身的競爭力，做一名職業(yè)性、全能型的優(yōu)秀人才，才能在競爭中立于不敗之地。
3 課程的教學(xué)改革實(shí)現
3.1 教學(xué)內容改革
教學(xué)內容的改革是建立在熟悉書(shū)本知識內容基礎上，不是盲目毫無(wú)根據的刪減，并且要結合現在材料成型工藝在實(shí)際中的應用和最新研究進(jìn)展做出的正確調整。并結合文華學(xué)院的應用性定位和機械專(zhuān)業(yè)的就業(yè)領(lǐng)域，以及考慮學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行嘗試。首先我們看看這門(mén)課程的教學(xué)任務(wù)：通過(guò)本課程的學(xué)習，學(xué)生應對金屬的鑄造成形、金屬的塑性成形、金屬焊接成形和材料的其他成形的基本過(guò)程有較深入的理解，掌握基本原理和規律。初步掌握根據工件的材質(zhì)、性能和使用要求能夠選擇其成形方法，為后續專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習和以后的科技實(shí)踐工作打下基礎。
這門(mén)課的重點(diǎn)是培養學(xué)生掌握對中等復雜件能進(jìn)行鑄造工藝設計，鍛壓工藝設計和焊接工藝設計，了解高分子、粉末冶金、陶瓷等材料的成形工藝。根據這個(gè)最基本的要求，在教學(xué)過(guò)程中可以弱化不易理解和并不實(shí)用的理論內容。這些內容不是機械專(zhuān)業(yè)的.研究重點(diǎn)，在講解內容根據專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)適當調整內容，深入淺出，通俗易懂。因此，根據內容的調整要制定新的教學(xué)大綱，才能對課程體系和教學(xué)內容有較大的正確改進(jìn)。
3.2 教學(xué)方法改革
各種材料成形工藝(鑄造、焊接、鍛造等)在金工實(shí)習中已經(jīng)操作過(guò)，但是理論內容講解比較滯后，學(xué)生未能真正理解體會(huì )到各種成形方法的實(shí)質(zhì)。在講解有關(guān)成形工藝有關(guān)基本概念內容時(shí)，可將課堂放在實(shí)訓中心，學(xué)生身臨其境會(huì )回憶自己曾經(jīng)操作的成型工藝，不僅強化金工實(shí)習的內容，又可加深學(xué)生對理論知識的理解。
利用學(xué)校三維數字化實(shí)驗室指導學(xué)生利用各種三維軟件進(jìn)行零件造型，動(dòng)畫(huà)仿真加工過(guò)程演繹。學(xué)生可自選三維軟件，生成加工程序，進(jìn)行加工模擬和后置處理。工藝加工過(guò)程在課堂講的天花亂墜也沒(méi)動(dòng)態(tài)演繹來(lái)的形象、真實(shí)。如圍繞鑄造加工可安排零件的建模、鑄造加工仿真訓練，使學(xué)生熟悉掌握軟件技能，有體會(huì )到鑄造加工工藝的真實(shí)性。運動(dòng)仿真完成，讓學(xué)生在金工實(shí)訓中心零件加工，在實(shí)踐中得到鍛煉。在三維數字化設計和實(shí)踐教學(xué)中既鍛煉了軟件的技能，又強化了所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識，同時(shí)得到實(shí)際鍛煉。
這種數字化和實(shí)踐性教學(xué)，三維設計和理論知識相互融合、相互影響。既強化理論知識，又加強實(shí)際應用，在實(shí)例中鍛煉了學(xué)生的三維數字化設計能力。培養學(xué)生既具有強大的理論知識基礎，又有很過(guò)硬的實(shí)際應用能力。
3.3 教學(xué)考核改革
以前，評判學(xué)生主要以卷面成績(jì)?yōu)橹?70%)，這種考核方式很片面，對學(xué)生的考核不夠全面。這種考核變成了學(xué)生考前突擊應付考試，甚至考試只帶打印的復習資料連書(shū)本都不帶的局面。因此，調整教學(xué)大綱，實(shí)行新的考核方式。通過(guò)新舊考核方式對比發(fā)現：卷面分數比重減輕，更注重對能力的考核，考核內容和形式更加全面和多樣化。考核方式可在一定程度上解決目前尷尬的局面，提高學(xué)生的主動(dòng)性，積極參與課程學(xué)習中，提高自身的能力。教師也更加全面認識了解學(xué)生，對學(xué)生做出更加客觀(guān)的評判。總之，要從根本上解決以教師為主體的教學(xué)，使學(xué)生作為主體參與教學(xué)過(guò)程。
4 結束語(yǔ)
材料成型工藝基礎的實(shí)踐化和數字化教學(xué)，打破原來(lái)的傳統課堂教學(xué)，為課程的教學(xué)注入新鮮活力。實(shí)踐化和數字化教學(xué)的引入使得材料成型工藝基礎的教學(xué)更加貼近實(shí)際，可使學(xué)生更加全面認識不同成型工藝，實(shí)現各種成型工藝的動(dòng)畫(huà)仿真與演繹，將理論與實(shí)踐結合的更加緊密。考核形式多樣化，提高學(xué)習的主動(dòng)性，不再是應付性對待本課程，也使得老師全面地多角度認識學(xué)生，更加客觀(guān)評判學(xué)生。
材料成型工藝基礎習題答案
材料成型工藝基礎習題答案
第一章
1.合金流動(dòng)性決定于那些因素？合金流動(dòng)性不好對鑄件品質(zhì)有何影響？
答：①合金的流動(dòng)性是指合金本身在液態(tài)下的流動(dòng)能力。決定于合金的化學(xué)成分、結晶特性、粘度、凝固溫度范圍、澆注溫度、澆注壓力、金屬型導熱能力。
②合金流動(dòng)性不好鑄件易產(chǎn)生澆不到、冷隔等缺陷，也是引起鑄件氣孔、夾渣、縮孔缺陷的間接原因。
2.何謂合金的收縮？影響合金收縮的因素有哪些？
答：①合金在澆注、凝固直至冷卻至室溫的過(guò)程中體積和尺寸縮減的現象，稱(chēng)為收縮。 ②影響合金收縮的因素：化學(xué)成分、澆注溫度、鑄件結構和鑄型條件。
3.何謂同時(shí)凝固原則和定向凝固原則？試對下圖所示鑄件設計澆注系統和冒口及冷鐵，使其實(shí)現定向凝固。
答：①同時(shí)凝固原則：將內澆道開(kāi)在薄壁處，在遠離澆道的厚壁處出放置冷鐵，薄壁處因被高溫金屬液加熱而凝固緩慢，厚壁出則因被冷鐵激冷而凝固加快，從而達到同時(shí)凝固。
②定向凝固原則：在鑄件可能出現縮孔的厚大部位安放冒口，使鑄件遠離冒口的部位最先凝固，靠近冒口的部位后凝固，冒口本身最后凝固。
第二章
1 .試從石墨的存在和影響分析灰鑄鐵的力學(xué)性能和其他性能特征。
答：石墨在灰鑄鐵中以片狀形式存在，易引起應力集中。石墨數量越多，形態(tài)愈粗大、分布愈不均勻，對金屬基體的割裂就愈嚴重。灰鑄鐵的抗拉強度低、塑性差，但有良好的吸震性、減摩性和低的缺口敏感性，且易于鑄造和切削加工。石墨化不充分易產(chǎn)生白
口，鑄鐵硬、脆，難以切削加工；石墨化過(guò)分，則形成粗大的石墨，鑄鐵的力學(xué)性能降低。
2.影響鑄鐵中石墨化過(guò)程的主要因素是什么？相同化學(xué)成分的鑄鐵件的力學(xué)性能是否相同？
答：①主要因素：化學(xué)成分和冷卻速度。
②鑄鐵件的化學(xué)成分相同時(shí)鑄鐵的壁厚不同，其組織和性能也不同。在厚壁處冷卻速度較慢，鑄件易獲得鐵素體基體和粗大的石墨片，力學(xué)性能較差；而在薄壁處，冷卻速度較快，鑄件易獲得硬而脆的白口組織或麻口組織。
3.什么是孕育鑄鐵？它與普通灰鑄鐵有何區別？如何獲得孕育鑄鐵？
答：①經(jīng)孕育處理后的灰鑄鐵稱(chēng)為孕育鑄鐵。
②孕育鑄鐵的強度、硬度顯著(zhù)提高，冷卻速度對其組織和性能的`影響小，因此鑄件上厚大截面的性能較均勻；但鑄鐵塑性、韌性仍然很低。
③原理：先熔煉出相當于白口或麻口組織的低碳、硅含量的高溫鐵液，然后向鐵液中沖入少量細狀或粉末狀的孕育劑，孕育劑在鐵液中形成大量彌散的石墨結晶核心，使石墨化驟然增強，從而得到細化晶粒珠光體和分布均勻的細片狀石墨組織。
4.為什么普通灰鑄鐵熱處理效果不如球墨鑄鐵好？普通灰鑄鐵常用的熱處理方法有哪
些？其目的是什么？
答：①普通灰鑄鐵組織中粗大的石墨片對基體的破壞作用不能依靠熱處理來(lái)消除或改進(jìn)；而球墨鑄鐵的熱處理可以改善其金屬基體，以獲得所需的組織和性能，故球墨鑄鐵性能好。
②普通灰鑄鐵常用的熱處理方法：時(shí)效處理，目的是消除內應力，防止加工后變形；軟化退火，目的是消除白口、降低硬度、改善切削加工性能。
第三章
1．為什么制造蠟模多采用糊狀蠟料加壓成形，而較少采用蠟液澆鑄成形？為什么脫蠟時(shí)水溫不應達到沸點(diǎn)？
答：蠟模材料可用石蠟、硬脂酸等配成，在常用的蠟料中，石蠟和硬脂酸各占50%，其熔點(diǎn)為50℃~60℃，高熔點(diǎn)蠟料可加入塑料，制模時(shí)，將蠟料熔為糊狀，目的除了使溫度均勻外，對含填充料的蠟料還有防止沉淀的作用。
蠟在回收處理時(shí)，為除去雜質(zhì)和水分，必須加熱到蠟的熔點(diǎn)以上，但不能達到水的沸點(diǎn)。 ⑼．壓力鑄造工藝有何優(yōu)缺點(diǎn)？它與熔模鑄造工藝的適用范圍有何顯著(zhù)不同？
答：壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)率高，便于實(shí)現自動(dòng)化和半自動(dòng)化；②鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度低，可直接鑄出極薄件或帶有小孔、螺紋的鑄件；③鑄件冷卻快，晶粒細小，表層緊密，強度、硬度高；④便于采用嵌鑄法。
缺點(diǎn)：①壓鑄機費用高，壓鑄型制造成本極高，工藝準備時(shí)間長(cháng)，不宜單件、小批量生產(chǎn)；②尚不適用于鑄鋼、鑄鐵等高熔點(diǎn)合金的鑄造；③由于金屬液注入和冷卻速度過(guò)快，型腔氣體難以完全排出，厚壁處難以進(jìn)行補縮，故壓鑄件內部常存在氣孔、縮孔和縮松。 適用范圍：壓力鑄造在汽車(chē)、拖拉機、航空、儀表、紡織、國防等工業(yè)部門(mén)中已廣泛應用于低熔點(diǎn)非金屬的小型。薄壁、形狀復雜的大批量生產(chǎn)；而熔模鑄造則適用于航天飛行器、飛機、汽輪機、泵、汽車(chē)、拖拉機和機床上的小型精密鑄件的復雜刀具生產(chǎn)。
2．低壓鑄造的工作原理與壓力鑄造有何不同？為何鋁合金常采用低壓鑄造？ 答：①低壓鑄造是介于金屬型鑄造和壓力鑄造之間的一種鑄造方法，它是在0.02~0.07MPa的低壓下經(jīng)金屬液注入型腔，并在壓力下凝固成形而獲得鑄件的方法。
②低壓鑄造的澆注壓力和速度便于調節，可適應不同材料的鑄型，同時(shí)，充型平穩，對鑄件的沖擊力小，氣體較易排除，尤其能有效克服鋁合金針孔缺陷。
3．什么是離心鑄造？它在圓筒形鑄件中有哪些優(yōu)越性？圓盤(pán)狀鑄件及成形鑄件應采用
什么形式的離心鑄造？
答：①將液態(tài)金屬澆入高速旋轉的鑄型中，使其在離心力作用下充填鑄型和凝固而形成鑄件的工藝稱(chēng)為離心鑄造。
②優(yōu)點(diǎn)：a.可省去型心，澆注系統和冒口;b.補縮條件好，鑄件組織致密，力學(xué)性能好。 ③圓盤(pán)狀鑄件用立式離心鑄造，成形鑄件采用成形件的離心鑄造。
第四章
1．試述分型面與分模面的概念。分模兩箱造型時(shí)，其分型面是否就是其分模面？ 答：①分型面是指兩半鑄型或多個(gè)鑄型相互接觸、配合的表面。分模面是分模時(shí)兩箱的接觸面。
②分模兩箱造型時(shí)，其分型面不一定是分模面。
2.澆注位置對鑄件的品質(zhì)有什么影響？應按什么原則來(lái)選擇？
答：①澆注位置不當會(huì )造成鑄件產(chǎn)生夾渣、氣孔等缺陷或澆不到、冷隔缺陷。
②澆注位置的選擇應以保證鑄件品質(zhì)為主，兼顧造型、下芯、合箱及清理操作便利等方面，切不可以犧牲鑄件品質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足操作便利。
第五章
試述結構斜度與起模斜度的異同點(diǎn)。
答：相同點(diǎn)：都是便于鑄造而設計的傾斜。
不同點(diǎn)：結構斜度是進(jìn)行鑄件結構設計時(shí)設計者自行確定的，其斜度大小一般是沒(méi)有限制的；起模斜度是有限制的，應根據模樣的高度、表面粗糙度以及造型方法來(lái)確定。 ⑵．在方便鑄造和易于獲得合格鑄件的條件下，下圖所示構件有何值得改進(jìn)之處？怎樣改進(jìn)？