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1、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
2、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5章，理论教学部分共 包含24学时，实验8学时，以期末闭卷考试形式结课。Introduction“ Bulk Forming Tech
3、nology and Appl i cat ion ” is a professional basic elective course for college students majoring in material processing and control engineering. It is a technical science which concerning the principle, method and quality control during forming metals.Bulk forming is an important metallic materials
4、 processing technology.Forming the required macro profile and modifying the micro structure, bulk forming is widely used in manufacturing industries including automobile making, rail transportation, aerospace, shipbuilding, national defense, energy, energy, power, metallurgy, constructional engineer
5、ing and so on. In recent years, China has attached great importance to the development of the equipment manufacturing industry. The government put forward specific requirements for improving the level of basic technology, basic materials, basic components research and system integration, which have
6、been included in the national five-year development plan. As a basic process, metal bulk forming is of strategic significance.This course is not only practical, but also discuss the combination of theoretical knowledge and production practice. In order to master this technology, students need to lea
7、rn theoretical courses such as Fundamentals of Materials Science, Material Forming Theories”, “Material Forming Processes and Equipment ”, and focus on practical activities, such as experiments, internship and graduation design. In addition, attention should be paid to computer-aided design engineer
8、ing (CAD/CAE) to assist the design of bulk forming process and mold, as well as the prediction and control of defects.This course covers five chapters, including introduction, free forging forming technology and application, die forging forming technology and application, extrusion forming technolog
9、y and appl ication, and other bulk-forming technology and application. The theoretical teaching part consists of 24 class hours, and the experimental teaching consists of 8 class hours. Classes end by a final 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 Forming Technology and Application课程学时32课
10、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?主要参考书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.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1、教学目的“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
11、、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。2、教学要求教师要积极备课，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。3、预备知识或先修课程要求先修课程：材料科学基础、材料成型原理、材料成型工艺及设备4、教学方式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
12、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。5、实验环境和设备（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。6、课程教学内容及学时分配第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
13、素。思考题：体积成形技术的特点。何为塑性既影响塑性的因素。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：自由锻造工序如何分类？各变形工步有何特点？ 平砧拔长时，坯料易产生哪些缺陷？是什么原因造成的？如何提高拔长效率？ 纤维组织是如何形成的？它对锻件性能有什么影响？ 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。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
14、？ 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3.6 8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：为何说锤上模锻时上模型槽比下模型槽易充填饱满？开式模锻与闭式模锻的应力应变状态一样吗？锻件公差为何不是对称分布的？ 何谓计算毛坯图？除考虑收缩率外，热锻件图与冷锻件图完全一致吗？锻模设计时，终锻型槽和预锻型槽应如何布排？当有多个型槽时.，型槽如何布置？布置不当会造成什么后果？何谓压入变形？与锻粗变形的区别何在？锤
15、上模锻件常见的缺陷有哪些？如何消除这些缺陷？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？锤用镶块模有何要求？第4章挤压成形技术及应用（4学时）1概述3.7 挤压成形金属流动规律及成形力的计算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：挤压工艺的变形方式及工艺特点。等通道转角挤压工艺受力分析 能挤压异形锻件吗？挤压为何要特别强调润滑？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）1概述5. 2液态模锻成形技术3辑锻成形技术5. 4径向锻造成形技术5等温锻造成形技术5. 6辗环成形技术
16、技术.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：液态模锻与压铸有何区别？盥锻模为何寿命长？辑锻为何生产效率高？径向锻造技术的应用范围？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？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）7、实验项目内容、学时分配、实验小组序 号实验项目内容提要实验类型学时分配分组人数实验地点教学要求1基于DEFORM 软件的成形前 处理和后处理DEFORM软件界面操作，工具 条使用，前、后处理等设计性2
17、1材料加 工工程 实验室 423机 房依据实验 效果进行 评价：优 秀、良好、 一般、合 格及不合 格。2DEF0RM-2D 不 同高径比坯料 平砧锁粗变形 模拟模拟不同高径比坯料平砧徽 粗变形特征、应力、应变场和 温度场设计性213DEF0RM-2D等通道转角挤 压模拟前处理等通道转角挤压建模、定义边 界条件、接触、摩擦和材料属 性设计性214DEF0RM-2D等通道转角挤 压模拟后处理等通道转角挤压应力、应变和 温度场模拟及影响因素分析设计性218、考核要求、考核方式及成绩评定标准（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。9、其他说明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。