材料成型工藝基礎(chǔ)教學(xué)分析報(bào)告(材料成型工藝基礎(chǔ)習(xí)題答案)
材料成型工藝基礎(chǔ)教學(xué)分析報(bào)告
材料成型工藝基礎(chǔ)教學(xué)分析報(bào)告
要實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造2025的目標(biāo)，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(xiàn)制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)。人才是前進(jìn)的動(dòng)力，是力量的源泉。高等學(xué)校是培養(yǎng)人才的最大基地，對(duì)人才的培養(yǎng)和教育不能與社會(huì)脫節(jié)，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(xù)墨守成規(guī)，培養(yǎng)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(fèi)巨大的人力和物力培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)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(duì)教育課程做出相適應(yīng)的改革。
文華學(xué)院機(jī)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(yǎng)方案，在培養(yǎng)學(xué)生過(guò)程中重視實(shí)踐培養(yǎng)，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(shì)，突出本專(zhuān)業(yè)的特色。文華學(xué)院的機(jī)械專(zhuān)業(yè)在重視實(shí)訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)同時(shí)加強(qiáng)理論教學(xué)，盡可能做到理論和實(shí)踐的完美結(jié)合。本專(zhuān)業(yè)目標(biāo)培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型本科人才，利用自身的實(shí)驗(yàn)室大力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實(shí)踐能力，培養(yǎng)學(xué)生具有較強(qiáng)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(chǔ)課程結(jié)合本校數(shù)字化建設(shè)，依靠金工實(shí)訓(xùn)中心和三維數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，引入數(shù)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(shí)融入實(shí)踐中，在操作中強(qiáng)化理論知識(shí)，又使得理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際操作，既加強(qiáng)了學(xué)生的理論知識(shí)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(chǔ)作為本校機(jī)械專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，涉及到除機(jī)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(chǔ)知識(shí)，又要讓學(xué)生知道未來(lái)成型工藝的發(fā)展趨勢(shì)。為了提高本課程的教學(xué)質(zhì)量，必須對(duì)本課程進(jìn)行教學(xué)改革，從教學(xué)目標(biāo)、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(chǔ)課程隨著制造業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的新型材料和新技術(shù)、新工藝的不斷更新，其課程的內(nèi)容日益豐富。此課程信息量大，內(nèi)容多龐雜，重點(diǎn)不突出。如何在有限的40 學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)大綱的規(guī)定目標(biāo)，成為一個(gè)難題。目前，課程的教學(xué)采用傳統(tǒng)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(jī)械專(zhuān)業(yè)的學(xué)生對(duì)課程的學(xué)習(xí)自覺(jué)性、主動(dòng)性較差，這些教學(xué)方法和手段難以調(diào)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(shí)面廣，考核學(xué)生掌握所學(xué)知識(shí)的能力。但是基于課程內(nèi)容多，采用開(kāi)卷考試。因此，對(duì)于那些平時(shí)不上課或上課不認(rèn)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?cè)O(shè)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(shí)，對(duì)能力的培養(yǎng)起不到作用。
2 課程的教學(xué)改革目標(biāo)
文華學(xué)院的機(jī)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(yǎng)，每年根據(jù)就業(yè)情況和社會(huì)所需人才不斷修訂和完善人才培養(yǎng)方案，優(yōu)化課程設(shè)置，如對(duì)目前企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用的各種成型工藝展開(kāi)對(duì)應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，每種教學(xué)軟件都可以案例為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展開(kāi)軟件的技能訓(xùn)練。本校的材料成型工藝基礎(chǔ)課程結(jié)合了三維數(shù)字化和實(shí)踐化教育這一特色，運(yùn)用各種三維教學(xué)軟件和實(shí)驗(yàn)室硬件展開(kāi)不同材料成型工藝的技能訓(xùn)練。機(jī)械專(zhuān)業(yè)的材料成型工藝基礎(chǔ)不像材料成型專(zhuān)業(yè)將其作為核心課程，機(jī)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(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)工藝性，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)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(rèn)識(shí)到本學(xué)院的學(xué)生與其他高校的學(xué)生差異性，更應(yīng)提高學(xué)生的積極性、參與性，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)。不僅要培養(yǎng)他們的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，更要注重他們的實(shí)際動(dòng)手能力。培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)綜合素質(zhì)，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，做一名職業(yè)性、全能型的優(yōu)秀人才，才能在競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。
3 課程的教學(xué)改革實(shí)現(xiàn)
3.1 教學(xué)內(nèi)容改革
教學(xué)內(nèi)容的改革是建立在熟悉書(shū)本知識(shí)內(nèi)容基礎(chǔ)上，不是盲目毫無(wú)根據(jù)的刪減，并且要結(jié)合現(xiàn)在材料成型工藝在實(shí)際中的應(yīng)用和最新研究進(jìn)展做出的正確調(diào)整。并結(jié)合文華學(xué)院的應(yīng)用性定位和機(jī)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(xí)，學(xué)生應(yīng)對(duì)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(guī)律。初步掌握根據(jù)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(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)和以后的科技實(shí)踐工作打下基礎(chǔ)。
這門(mén)課的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生掌握對(duì)中等復(fù)雜件能進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，鍛壓工藝設(shè)計(jì)和焊接工藝設(shè)計(jì)，了解高分子、粉末冶金、陶瓷等材料的成形工藝。根據(jù)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(nèi)容。這些內(nèi)容不是機(jī)械專(zhuān)業(yè)的.研究重點(diǎn)，在講解內(nèi)容根據(jù)專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整內(nèi)容，深入淺出，通俗易懂。因此，根據(jù)內(nèi)容的調(diào)整要制定新的教學(xué)大綱，才能對(duì)課程體系和教學(xué)內(nèi)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(xí)中已經(jīng)操作過(guò)，但是理論內(nèi)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(nèi)容時(shí)，可將課堂放在實(shí)訓(xùn)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(qiáng)化金工實(shí)習(xí)的內(nèi)容，又可加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。
利用學(xué)校三維數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)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(xùn)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(yùn)動(dòng)仿真完成，讓學(xué)生在金工實(shí)訓(xùn)中心零件加工，在實(shí)踐中得到鍛煉。在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué)中既鍛煉了軟件的技能，又強(qiáng)化了所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，同時(shí)得到實(shí)際鍛煉。
這種數(shù)字化和實(shí)踐性教學(xué)，三維設(shè)計(jì)和理論知識(shí)相互融合、相互影響。既強(qiáng)化理論知識(shí)，又加強(qiáng)實(shí)際應(yīng)用，在實(shí)例中鍛煉了學(xué)生的三維數(shù)字化設(shè)計(jì)能力。培養(yǎng)學(xué)生既具有強(qiáng)大的理論知識(shí)基礎(chǔ)，又有很過(guò)硬的實(shí)際應(yīng)用能力。
3.3 教學(xué)考核改革
以前，評(píng)判學(xué)生主要以卷面成績(jī)?yōu)橹?70%)，這種考核方式很片面，對(duì)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(yīng)付考試，甚至考試只帶打印的復(fù)習(xí)資料連書(shū)本都不帶的局面。因此，調(diào)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(duì)比發(fā)現(xiàn)：卷面分?jǐn)?shù)比重減輕，更注重對(duì)能力的考核，考核內(nèi)容和形式更加全面和多樣化?？己朔绞娇稍谝欢ǔ潭壬辖鉀Q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(xí)中，提高自身的能力。教師也更加全面認(rèn)識(shí)了解學(xué)生，對(duì)學(xué)生做出更加客觀的評(píng)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(jié)束語(yǔ)
材料成型工藝基礎(chǔ)的實(shí)踐化和數(shù)字化教學(xué)，打破原來(lái)的傳統(tǒng)課堂教學(xué)，為課程的教學(xué)注入新鮮活力。實(shí)踐化和數(shù)字化教學(xué)的引入使得材料成型工藝基礎(chǔ)的教學(xué)更加貼近實(shí)際，可使學(xué)生更加全面認(rèn)識(shí)不同成型工藝，實(shí)現(xiàn)各種成型工藝的動(dòng)畫(huà)仿真與演繹，將理論與實(shí)踐結(jié)合的更加緊密?？己诵问蕉鄻踊?，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，不再是應(yīng)付性對(duì)待本課程，也使得老師全面地多角度認(rèn)識(shí)學(xué)生，更加客觀評(píng)判學(xué)生。
材料成型工藝基礎(chǔ)習(xí)題答案
材料成型工藝基礎(chǔ)習(xí)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(duì)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(jié)晶特性、粘度、凝固溫度范圍、澆注溫度、澆注壓力、金屬型導(dǎo)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(xiàn)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(jié)構(gòu)和鑄型條件。
3.何謂同時(shí)凝固原則和定向凝固原則？試對(duì)下圖所示鑄件設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)和冒口及冷鐵，使其實(shí)現(xiàn)定向凝固。
答：①同時(shí)凝固原則：將內(nèi)澆道開(kāi)在薄壁處，在遠(yuǎn)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(dá)到同時(shí)凝固。
②定向凝固原則：在鑄件可能出現(xiàn)縮孔的厚大部位安放冒口，使鑄件遠(yuǎn)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(yīng)力集中。石墨數(shù)量越多，形態(tài)愈粗大、分布愈不均勻，對(duì)金屬基體的割裂就愈嚴(yán)重?；诣T鐵的抗拉強(qiáng)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(qū)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(qiáng)度、硬度顯著提高，冷卻速度對(duì)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(dāng)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(xì)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(jié)晶核心，使石墨化驟然增強(qiáng)，從而得到細(xì)化晶粒珠光體和分布均勻的細(xì)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(duì)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(nèi)應(yīng)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?zāi)６嗖捎煤隣钕灹霞訅撼尚?，而較少采用蠟液澆鑄成形？為什么脫蠟時(shí)水溫不應(yīng)達(dá)到沸點(diǎn)？
答：蠟?zāi)２牧峡捎檬?、硬脂酸等配成，在常用的蠟料中，石蠟和硬脂酸各?0%，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(duì)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(dá)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不同？
答：壓力鑄造的優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)率高，便于實(shí)現(xiàn)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(xì)小，表層緊密，強(qiáng)度、硬度高；④便于采用嵌鑄法。
缺點(diǎn)：①壓鑄機(jī)費(fèi)用高，壓鑄型制造成本極高，工藝準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，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(bǔ)縮，故壓鑄件內(nèi)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(jī)、航空、儀表、紡織、國(guó)防等工業(yè)部門(mén)中已廣泛應(yīng)用于低熔點(diǎn)非金屬的小型。薄壁、形狀復(fù)雜的大批量生產(chǎn)；而熔模鑄造則適用于航天飛行器、飛機(jī)、汽輪機(jī)、泵、汽車(chē)、拖拉機(jī)和機(jī)床上的小型精密鑄件的復(fù)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(diào)節(jié)，可適應(yīng)不同材料的鑄型，同時(shí)，充型平穩(wěn)，對(duì)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(yīng)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(zhuǎn)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(tǒng)和冒口;b.補(bǔ)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(duì)鑄件的品質(zhì)有什么影響？應(yīng)按什么原則來(lái)選擇？
答：①澆注位置不當(dāng)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的傾斜。
不同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)斜度是進(jìn)行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)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(yīng)根據(jù)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(gòu)件有何值得改進(jìn)之處？怎樣改進(jìn)？