材料成型基础教学
材料成型技术基础教学设计
材料成型技术基础教学设计一、前言材料成型技术作为机械制造专业中的一门基础课程，对于学生的专业学习和未来职业发展都有着至关重要的作用。
因此，本教学设计旨在全面、系统地介绍材料成型技术的基本概念、原理、方法和应用，让学生掌握相关知识和技能，提高其应用能力和创新思维，从而为未来的职业发展奠定坚实的基础。
二、教学目标1.掌握材料成型技术的基本概念、原理和方法；2.熟悉常用的材料成型工艺，包括锻造、轧制、挤压、拉伸等；3.熟练掌握材料成型的数学和物理基础知识；4.大致了解材料成型的应用领域和发展趋势；5.培养学生的实验操作能力和创新思维；6.增强学生的团队协作和沟通能力。
三、教学内容1. 材料成型技术的基本概念和原理1.1 材料成型工艺和其基本分类； 1.2 材料成型的基本原理和影响因素；1.3 材料成型的应力与应变分析； 1.4 材料成型中的材料流动与应变率； 1.5 材料成型的热力学和热物性。
2. 常用材料成型工艺2.1 锻造工艺及其应用； 2.2 冷、热轧制工艺及其应用； 2.3 挤压工艺及其应用； 2.4 拉伸工艺及其应用； 2.5 其他成型工艺。
3. 实验操作与创新设计3.1 典型成型工艺的实验操作； 3.2 材料成型过程中的应力与应变实验；3.3 材料成型过程中的温度与热变形实验； 3.4 根据实验数据进行分析和判断；3.5 在已有工艺基础上进行改进和创新设计。
4. 材料成型的数学和物理基础知识4.1 材料成型中常用的数学和物理模型； 4.2 材料成型中的数学理论分析；4.3 材料成型中的物理基础现象； 4.4 材料成型中的数学统计方法。
5. 材料成型的应用领域和发展趋势5.1 材料成型在工业制造中的应用； 5.2 材料成型技术的创新和发展； 5.3材料成型技术在未来的应用前景。
四、教学方法1.讲授理论知识，重点讲解材料成型技术的基本概念、原理及其应用；2.实验操作，重点让学生亲身体验实验，加深对理论知识的理解；3.技能培训，重点培养学生的实际操作能力和创新思维；4.案例分析，重点展示材料成型技术在实际应用中的成功案例及其经验；5.团队合作，重点培养学生的团队协作和沟通能力。
材料成型基础课程设计
材料成型基础课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握材料成型的基本概念、分类及原理；2. 学生能了解不同材料成型技术的特点、适用范围及其在工业生产中的应用；3. 学生能掌握材料成型过程中常见质量问题及解决方法。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，分析并解决材料成型过程中遇到的问题；2. 学生具备初步的材料成型工艺设计和优化能力；3. 学生能够熟练操作相关设备，完成简单的材料成型实验。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对材料成型技术及其在工业生产中应用的兴趣，激发创新意识；2. 学生树立正确的质量观念，关注材料成型过程中的质量控制；3. 学生培养团队合作精神，提高沟通协调能力。
本课程针对高中年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实际操作相结合。
在教学过程中，充分考虑学生的认知水平、兴趣和需求，采用案例教学、实验操作等形式，提高学生的实践能力和综合素质。
通过本课程的学习，使学生掌握材料成型基础知识和技能，为后续相关课程的学习打下坚实基础，同时培养其情感态度价值观，全面发展学生的能力。
二、教学内容1. 材料成型基本概念：介绍成型、材料成型定义，分类及其在制造业中的应用。
教材章节：第一章第一节2. 常用材料成型技术：讲解金属成型、塑料成型、陶瓷成型等常用技术及其特点。
教材章节：第一章第二、三节3. 材料成型原理：分析不同成型技术的原理，如压力成型、拉伸成型、注射成型等。
教材章节：第一章第四节4. 材料成型工艺及设备：介绍成型工艺流程，设备结构及其操作方法。
教材章节：第二章5. 材料成型质量控制：讲解成型过程中常见质量问题及解决方法，如收缩、变形、应力等。
教材章节：第三章6. 材料成型工艺设计与优化：分析工艺设计原则，介绍优化方法及实例。
教材章节：第四章7. 实践操作：组织学生进行简单材料成型实验，巩固理论知识，提高实际操作能力。
教学内容按照教学大纲安排，注重理论与实践相结合，确保学生在掌握基础理论知识的同时，能够进行实际操作，提高其解决实际问题的能力。
材料成型教学设计方案
一、教学目标1. 知识目标：（1）了解材料成型的基本概念、分类、原理及方法；（2）掌握材料成型工艺的基本流程、设备操作及安全规范；（3）熟悉不同材料成型工艺的特点及适用范围。
2. 能力目标：（1）具备独立进行材料成型工艺设计和操作的能力；（2）具备解决实际生产中材料成型问题的能力；（3）具备创新意识和团队协作精神。
3. 情感目标：（1）培养学生严谨、求实的科学态度；（2）激发学生对材料成型领域的兴趣和热情；（3）增强学生的社会责任感和使命感。
二、教学内容1. 材料成型基本概念及分类2. 材料成型原理及方法3. 材料成型工艺流程及设备操作4. 不同材料成型工艺的特点及适用范围5. 材料成型工艺设计及案例分析6. 材料成型工艺安全规范及事故预防三、教学方法1. 讲授法：系统讲解材料成型基本概念、原理及方法；2. 案例分析法：结合实际案例，分析材料成型工艺设计及操作；3. 实验教学法：让学生亲自动手进行材料成型实验，巩固理论知识；4. 情景模拟法：模拟实际生产场景，让学生体验材料成型工艺；5. 小组讨论法：分组讨论材料成型工艺设计及操作，提高团队协作能力。
四、教学过程1. 导入新课：介绍材料成型在工业生产中的重要性，激发学生学习兴趣；2. 讲解知识：系统讲解材料成型基本概念、原理及方法；3. 案例分析：结合实际案例，分析材料成型工艺设计及操作；4. 实验教学：组织学生进行材料成型实验，巩固理论知识；5. 情景模拟：模拟实际生产场景，让学生体验材料成型工艺；6. 小组讨论：分组讨论材料成型工艺设计及操作，提高团队协作能力；7. 总结评价：总结本节课所学内容，对学生的表现进行评价。
五、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的学习态度、参与程度及团队合作精神；2. 实验操作：评价学生在实验过程中的操作规范、安全意识及实验技能；3. 案例分析：评估学生对实际案例的分析能力及解决问题的能力；4. 情景模拟：观察学生在模拟生产场景中的表现，评价其创新意识和团队协作能力。
材料成型原理教案
材料成型原理教案教案名称：材料成型原理教学目标：1.理解材料成型原理的概念和基本原理。
2.掌握常见的材料成型方法和工艺流程。
3.能够分析材料成型过程中可能遇到的问题，并提出解决方案。
教学重点：1.材料成型原理的基本概念和基本原理。
2.常见的材料成型方法和工艺流程。
教学难点：1.对材料成型过程中可能遇到的问题进行分析，并提出解决方案。
教学准备：教材、幻灯片、实物样品、案例分析。
教学过程：一、导入（15分钟）1.引入材料成型原理的概念和目的。
2.分析材料成型在日常生活中的应用。
3.提出学生对材料成型原理的认知问题。
二、材料成型原理的基本概念和基本原理（30分钟）1.解释材料成型的概念和作用。
2.介绍材料成型的基本原理，包括材料形状和结构改变的原理等。
3.分析材料成型的条件和限制。
三、常见的材料成型方法和工艺流程（30分钟）1.介绍常见的材料成型方法，包括压力成型、热成型、冷成型、注射成型等。
2.分析各种成型方法的适用范围和特点。
3.展示实物样品，辅助学生理解不同成型方法的应用实例。
四、案例分析（30分钟）1.基于实际案例，引导学生分析材料成型过程中可能遇到的问题。
2.分组讨论，并提出解决方案。
3.学生代表展示讨论结果，并进行讨论和补充。
五、总结与拓展（15分钟）1.总结今天的教学内容，强调材料成型原理的重要性。
2.拓展材料成型原理的应用领域和发展趋势。
3.提出学生对材料成型原理的进一步学习方向和方法。
教学手段：1.课堂讲授：通过讲解、演示和提问等方式，让学生学习材料成型原理的基本概念和基本原理。
2.案例分析：通过实际案例的分析，让学生应用所学知识解决问题，提高解决问题的能力。
3.小组讨论：通过小组讨论的形式，培养学生的合作能力和团队意识。
教学评估：1.教师观察学生的参与情况和学习态度。
2.课堂讨论：根据学生的回答和讨论的内容，评估学生对材料成型原理的理解程度。
3.案例分析：评估学生对材料成型过程中可能遇到的问题并提出解决方案的能力。
材料成型工艺课程设计
材料成型工艺课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握材料成型工艺的基本知识、原理和应用，培养学生的实践能力和创新精神。
通过本课程的学习，学生应达到以下目标：1.知识目标：•了解材料成型工艺的分类、特点和应用领域。
•掌握材料成型工艺的基本原理和方法。
•熟悉常见材料的成型性能和成型工艺参数。
2.技能目标：•能够分析材料成型过程中出现的问题，并提出解决方案。
•具备一定的材料成型工艺设计和优化能力。
•能够运用所学知识进行材料成型工艺的实验操作和数据分析。
3.情感态度价值观目标：•培养学生的科学精神，提高对材料科学和工程实践的兴趣。
•培养学生的团队合作意识和沟通能力，增强集体荣誉感。
•培养学生对创新和实践的积极态度，提高解决问题的能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.材料成型工艺概述：介绍材料成型工艺的分类、特点和应用领域，让学生对材料成型工艺有一个整体的认识。
2.材料成型工艺原理：讲解材料成型工艺的基本原理，包括塑性变形、弹性变形、断裂等，使学生了解材料成型过程中的物理现象。
3.材料成型工艺方法：介绍常见的材料成型工艺方法，如铸造、锻造、焊接、热处理等，让学生掌握各种成型工艺的实施方法和注意事项。
4.材料成型性能及工艺参数：分析常见材料的成型性能，如塑性、韧性、硬度等，讲解成型工艺参数的选择和调整方法。
5.材料成型工艺实例分析：通过案例分析，使学生了解材料成型工艺在工程实际中的应用，培养学生的实践能力。
本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解材料成型工艺的基本概念、原理和工艺方法，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生进行课堂讨论，培养学生的思考能力和团队合作意识。
3.案例分析法：分析实际工程案例，让学生了解材料成型工艺在实际中的应用和解决问题的方式。
4.实验法：安排材料成型工艺实验，让学生动手操作，培养学生的实践能力和实验技能。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将使用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、全面的知识体系。
材料成型工艺基础材料成形方法选择教学课件PPT
选择成形方法，要兼顾后续机加工的可加工性。
例如： • 切削加工余量较大的毛坯不能采用普通压力铸造 成形，否则将暴露铸件表皮下的孔洞； • 需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体 球墨铸铁和簿壁灰铸铁，否则难以切削加工; • 一些结构复杂，难以采用单种成形方法成形的毛 坯，注意各种成形方案结合的可能性，同时要考虑 这些结合是否会影响机械加工的可加工性。
5．钻套、导向套、滑动轴承、 液压缸、螺母等
该套类零件工作中承受径向力或轴向力和摩擦力。
通常采用钢、铸铁、非铁合金材料的圆棒材、 铸件或锻件制造，有的可直接采用无缝管下料。尺 寸较小、大批量生产时，还可采用冷挤压和粉末冶 金等方法制坯。
三、机架、箱座类零件
机架、箱座类零件包括各种机械的机身、底 座、支架、横梁、工作台，以及齿轮箱、轴承座、 缸体、阀体、泵体、导轨等。
可较复杂
冲压
各种 可较复杂
粉末 冶金
粉末间原子 扩散、再结 晶，有时重结 晶
粉末流动性 较好，压缩性 中小件 较大
可较复杂
较高 较低 较高 较高
高
低～高
低 较高或 高
较高或 高
较高
型腔较复杂尤其是内 腔复杂的制件，如箱 体、壳体、床身、支座 等
传动轴、齿轮坯、炮 筒等
受力较大或较复杂， 且形状较复杂的制件， 如齿轮、阀体、叉杆、 曲轴等
二、盘套类零件
盘套类零件 中，除套类零件 轴向尺寸有部分 大于径向尺寸外， 其余零件轴向尺 寸一般小于径向 尺寸、或两个方 向尺寸相差不大。
盘套类零件在机械中的使用要求 和工作条件有很大差异，因此所用 材料和毛坯各不相同。
机械工程材料及成型基础教学教材
复合材料
玻璃纤维复合材料
由玻璃纤维和有机高分子材料复 合而成，具有质轻、强度高、耐 腐蚀等特点，广泛应用于航空、 航天、汽车等领域。
碳纤维复合材料
由碳纤维和有机高分子材料复合 而成，具有高强度、高刚性、耐 高温等特点，广泛应用于航空、 体育器材等领域。
02 材料成型基础
铸造工艺
01
02
03
04
热处理
通过控制加热、保温和冷却过程， 改变材料的内部组织结构，提高材 料的力学性能。
表面处理
通过物理或化学方法，改变材料表 面的成分和结构，提高材料的耐磨 性、耐腐蚀性和装饰性。
材料成本
原材料价格
不同材料的价格差异很大，选择价格合理的材料 可以降低成本。
加工成本
材料的加工难度和工艺要求不同，加工成本也不 同。在选择材料时，应考虑其加工成本。
未来趋势
高性能材料
01
随着机械工程的发展，对材料性能的要求越来越高，未来将不
断涌现出高性能的新型材料。
智能材料
02
智能材料能够感知外部刺激并作出响应，未来在传感器、执行
器和结构健康监测等领域有广泛应用。
可持续发展的材料
03
随着环保意识的提高，未来将更加注重材料的可持续发展，如
可降解和可回收的材料。
砂型铸造
利用砂型作为模具进行铸造， 适用于各种形状和尺寸的铸件
。
熔模铸造
通过制作熔模，再利用熔模制 作模具进行铸造，适用于精密
铸件。
压力铸造
在高压下将液态金属注入模具 ，适用于生产小型、高精度、
高强度铸件。
离心铸造
利用离心力将液态金属注入旋 转的模具中，适用于生产管状
和套筒类铸件。
基于OBE理念的“材料成型理论基础”课程教学改革探索
基于OBE理念的“材料成型理论基础”课程教学改革探索陈庆安;申文飞;赵雷杰;杨倩;王艳辉
【期刊名称】《科教文汇》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】“材料成型理论基础”是材料成型及控制工程专业的核心课程,是学习后续专业课程的重要基础。
该文针对课程教学特点及问题,基于OBE理念进行了综合教学改革。
通过模块化教学、融入课程思政、引入工程案例、实施翻转课堂、改进考核方法等多种措施,将课堂教学从知识传授转变为能力培养,将教学活动由以教师为中心转变为以学生为中心。
实践证明,该教学模式能够激发学生学习的积极性和主动性,能够帮助学生更好地达到课程学习目标,提高学习效果。
【总页数】5页(P85-89)
【作者】陈庆安;申文飞;赵雷杰;杨倩;王艳辉
【作者单位】河北工程大学机械与装备工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
【相关文献】
1.基于"OBE"理念的《复合材料成型工艺学》的教学改革
2.基于OBE教学理念的"材料成型原理"课程教学改革
3.基于OBE理念的薄膜材料与技术课程教学改革探索
4.基于OBE理念的材料成型CAE课程改革与实践
5.基于OBE理念的《复合材料成型工艺实验》课程教学改革初探
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相组成物计算
例如：30%的亚共晶合金在183ºC共晶转变结束后， 相组成物α相和β相的含量分别为：
Wα=（2N/MN）*100% =（97.5-30）/(97.5-19)*100%=86%
Wβ=（M2/MN）*100% =（30-19）/(97.5-19)*100%=14%
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• 共晶转变同样要经过形核与长大的过程。 • 两相中首先形核的相叫领先相。 • 两个相的片分别相互联系，以“搭桥”方式形成。
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共晶合金的显微组织
• 组织形态有:
层片状、 棒状、 球状、 针片状、 螺旋状、 蛛网状、 放射状 。
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亚共晶合金平衡结晶过程及组织
3 亚共晶合金(Ⅲ)
图 3.34 是 Wsn70% 的 合 金 Ⅳ 的显微组织，图中亮白色 卵形部分为β初晶，其余 为共晶组织。
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组织组成物、相组成物
• 组织组成物——组成显微组织的独立部分，
如α、β、αⅡ、βⅡ、及(α+β)。
• 相组成物——组成合金的相，有α、β 。 • 二者都可以用杠杆定律来计算。
继续冷却,只有从先共晶α相中析出的βⅡ可能观察到。
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亚共晶合金平衡结晶过程及组织
3 亚共晶合金(Ⅲ)
• 先共晶相形态:
固溶体， 呈树枝状，图3.31； 亚金属和非金属或化合物，有较规则外形（如过共晶）。
第10页/共20页过共ຫໍສະໝຸດ 合金• 4 过共晶合金(Ⅳ)
过共晶合金的平衡结晶过 程与亚共晶合金相似，所 不同的是先共晶相不是α 而是β。
3.3共晶相图及其合金的结晶
• 这种在一定温度下, 由一定成分的液相同时结晶出两个
成分一定的固相的转变过程, 称为共晶转变或共晶反应。
• 共晶转变的产物为两个相的混合物, 称为共晶组织。 • 图中有共晶线、共晶点、共晶温度，可以反映出共晶合
金、亚共晶合金和过共晶合金的结晶过程。
• 通过三条连接线ME、E第N1、页/M共N2,0页可计算平衡相的含量。
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亚共晶合金平衡结晶过程及组织
3 亚共晶合金(Ⅲ)
• 两相的含量：
Wα=(E2/ME)*100% =（（61.9-50）/（61.9-19）)*100% =27.8%
WL =(M2/ME)*100% =(（50-19）/（61.9-19）)*100% =72.2%
• 在183ºC发生共晶转变， LE——αM +βN • 共晶转变前形成的α初晶又称先共晶相。
=（（97.5-61.9）/(97.5-19)）*100%=45.4% WβN=ME/MN*100%
=（（61.9-19）/(97.5-19)）*100%=54.6%
• 继续冷却, 析出的次生相βⅡ和αⅡ,常与共晶组织中的
同类相混在一起, 显微镜下难以分辨。
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共晶合金的平衡结晶过程及组织
第14页/共20页
组织组成物、相组成物在相图中的表示
第15页/共20页
三、不平衡结晶及组织
结晶过程和显微 组织与平衡态发生了 偏离。 1 伪共晶
• 非共晶成分的合金
得到共晶组织称为伪 共晶。
• 伪共晶区—形成全
部共晶组织的成分和 温度范围，如图。
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三、不平衡结晶及组织
• 伪共晶区的形状有两类：
• 室温下两相的相对量可
由杠杆定律求出。 Wα =(4G/FG)*100% WβⅡ=(F4/FG)*100%
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共晶合金的平衡结晶过程及组织
• 2 共晶合金(Ⅱ)：Wsn61.9%
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共晶合金的平衡结晶过程及组织
• 在183ºC发生共晶转变， LE——αM +βN
转变结束后, 可求出αM 、 βN 两相的含量。 WαM=（EN/MN）*100%
组织组成物计算
例如：30%的亚共晶合金在183ºC共晶转变结束后， 先共晶α相和共晶组织(α+β)的含量分别为：
Wα＝（2E/ME）*100% =（61.9-30）/(61.9-19)*100%=74.4%
W(α+β）=（2M/ME）*100% =（30-19）/(61.9-19)*100%=25.6%
（1）相对于共晶点近乎对称地扩大； （2）偏向一边歪斜地扩大。
• 形状主要取决于共晶组织中两个相单独生长时的
长大速度和过冷度的关系 。
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三、不平衡结晶及组织
2 离异共晶 这种两相分离的共晶称离异共晶。
• 条件: 先共晶数量较多而共晶组织甚少。 • 两种情况：平衡结晶、不平衡结晶。 • 可能给性能带来不良影响 。
二 典型合金的平衡结晶过程及组织
• 1.含锡量小于Wsn19%d的合金(Ⅰ)
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二 典型合金的平衡结晶过程及组织
• 脱溶、二次结晶：
由固溶体中析出另一个 固相的过程。析出的相 称次生相或二次相，以 βⅡ表示。
• 图3.24为合金Ⅰ的显微
组 织 ， βⅡ 分 布 在 α 相 的晶界上,或在α相晶粒 内析出。
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Al-Cu相图、离异共晶
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Fe-S相图
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