“材料成形技术基础”实验教学大纲
Technical Basis of Material Forming
课程中文名称：材料成形技术基础
课程英文名称：Technical Basis of Material Forming
课程编码：MATL3023
实验学时：16
学分：3
适用专业：机械工程及自动化
先修课程：理论力学、材料力学、工程材料基础
开课学院：机械工程学院
开课学期：7
教材及实验指导书：
邢建东、陈金德主编，《材料成形技术基础》，机械工业出版社，2007年
一、实验课程简介
材料成形技术基础实验课程分四个实验项目进行，实验项目如下：
1．耐磨合金制备及两体磨损性能测试
2．铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料
3. 板料拉深成形工艺与模具结构
4. 塑性成形过程的数值模拟
二、实验课性质、目的和任务
性质：课程内实验
目的：配合课堂教学，培养学生具有一定的基本实验技能.提高学生实验观察和实验操作的能力,加深对课堂教学的理解能力，加强学生实验技能和实验方法的训练，培养学生的动手能力。
任务：通过实验教学，使学生了解材料成形的一般实验手段、方法和实验设备，以及有限元模拟技术在材料成形过程中的应用，掌握材料成形技术的基本原理、工艺和技术要点。
三、实验课教学基本要求
1．要求学生通过实验教学掌握材料成形所涉及的基本理论问题，包括材金属凝固理论、塑性成形的物理和力学基础。
2.要求学生初步了解有关凝固成形、塑性成形的基本实验方法、技术要点和相关的工艺装备和模具结构。
四、实验教学的内容与要求
1．实验项目名称：耐磨合金制备及两体磨损性能测试
实验目的：1)了解高硼合金熔炼方法；2) 观察高硼合金室温组织，依据相图分析其凝固过程中的组织转变；3）了解两体磨损试验原理；4）了解高硼合金两体磨损特性。
教学基本要求：1)绘制高硼合金室温组织示意图；2)测试高硼合金与50号钢洛氏硬度；3)分别记录两种材料在三次磨损试验中的磨损失重并求其平均值，在此基础上分析两种材料磨损性能差异。通过初步的磨损面形貌观察，分析磨损性能差异产生的原因。
实验内容提要：1)根据铁硼相图在光学显微镜下观察高硼合金室温组织；2) 采用HRS-150型洛氏硬度机测量高硼合金硬度;3) 对高硼合金及50号钢进行两体磨损试验，并对比两者的磨损性能差异;4) 在光学显微镜下初步分析磨损试样的磨损面。
实验类型：综合性
必做或选做：必做
使用的主要仪器：10Kg中频感应电炉、光学显微镜、HRS-150洛氏硬度机、ML10型两体磨损试验机、Neophot 21光学显微镜。
2．实验项目名称：铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料
实验目的：1)了解铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料的工艺过程；2)通过金相观察，了解和分析颗粒增强铁基表层复合材料的组织特点；3）了解和分析不同陶瓷颗粒与金属的润湿性对复合材料组织及性能的影响规律。
教学基本要求：1)简述铸渗工艺的原理及普通铸渗、负压铸渗的实验过程；2)通过组织观察分析不同金属材料（即不同的浇注温度）和相同的陶瓷颗粒的组织特征，并描绘出其界面组织示意图；3)分析不同的陶瓷颗粒与相同金属基体的结合特点。并描绘出其界面组织示意图。
实验内容提要：1)实验前认真阅读铸铁专业知识，了解铸渗工艺大致包括哪些，有何差异；2) 了解复合材料的制备工艺及试验方法：a)材料选择：基体材料选用高铬铸铁、球墨铸铁、灰口铸铁，增强相选择三氧化二铝，碳化钨；b)铸型条件：水玻璃石英砂干型。浇注温度为分别为1450 ℃ 、1380 ℃ 、1350℃；c)工艺过程：称取一定量的三氧化二铝，碳化钨陶瓷颗粒，加入占颗粒重量1～3％的自制复合剂和适量的水，混合均匀，辅助在铸型的特定位置，随铸型一起烘干即可浇注；d)坯试样的设计：要求具有一定的热容量，便于液态金属渗入三氧化二铝，碳化钨颗粒缝隙形成复合材料试样，同时，毛坯试样的形状要简单，便于造型的后续加工。
实验类型：综合性
必做或选做：必做
使用的主要仪器：10Kg中频感应电炉、铸型。烘干炉，金相显微镜。
3．实验项目名称：板料拉深成形工艺与模具结构
实验目的：了解板料拉深成形的特点，拉深工艺的主要参数及表示方法，拉深成形的极限条件及主要影响因素，模具的结构组成。
教学基本要求：简介塑性压力加工的特点、意义及发展趋势。介绍拉深成形的原理及基础知识。介绍冲床的工作原理及模具的结构、类型。
实验内容提要：掌握冲床的工作原理，模具与冲床的连接，冲床拖动模具的工作状况，进行实践操作，从条形板料上落料-拉深一个杯形零件。了解模具的工作过程及主要功能。拆装模具，对模具的工作件进行测量。了解相关的冲压参数。
实验类型：综合性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：160T冲床，落料-拉深复合模具，游标卡尺。
4．实验项目名称：塑性成形过程的数值模拟
实验目的：通过本实验的教学，使学生基本掌握有限元技术在板料塑性成形领域的应用情况，具有一定的采用有限元技术分析和解决板料成形实际问题的能力；拓宽学生的知识面，开阔视野，使学生对塑性成形过程的数值模拟技术有深刻的理解
教学基本要求：学会使用数值模拟软件进行塑性成形过程的仿真模拟，对模拟结果具有一定的分析和处理能力，改进或优化模具工艺参数。
实验内容提要：板料弯曲成形过程仿真通过计算机模拟变形过程，掌握前处理关键参数的设置；成形极限图；模具工艺参数对成形件的影响，进而优化成形工艺参数，预测板料弯曲成形的性能。
实验类型：演示性
必修或选修：必修
使用的主要仪器：计算机。
五、实验成绩的考核与评定办法（仿宋加粗小4号）
撰写实验报告，实验成绩占考试成绩的20%。
附：教学实验基本信息汇总表（仿宋加粗小4号）
大纲制定者：王立忠
大纲校对者：王立忠
大纲审定者：段玉岗
大纲批准者：訾艳阳
教学实验基本信息汇总表（仿宋加粗3号）
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序
号
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课程名称
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课程
编码
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性质
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开课学期
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必修或选修
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实验项目名称
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实验内容提要
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学时
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类型
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每组
人数
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适用
专业
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必做或选做
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实验室名称
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主要仪器设备
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1
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材料成形技术基础
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MATL3023
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课程内实验
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7
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必修
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①耐磨合金制备及两体磨损性能测试
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4
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综合
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10
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机自
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做必
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车辆工程
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②铸渗法制备颗粒增强铁基表层复合材料
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4
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综合
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10
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机自
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做必
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车辆工程
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③板料拉深成形工艺与模具结构
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4
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综合
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10
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机自
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做必
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车辆工程
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4塑性成形过程的数值模拟
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4
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演示性
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10
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机自
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做必
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车辆工程
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注：
1、序号应和课程名称一致，实验项目名称中的①②③号应与《实验教学的内容与基本要求》中的实验项目顺序一致。
2、课程名称、实验项目名称要准确规范,一律不得简写。
3、课程编号、课程名称、学时、实验项目必须与我校本科课程教学大纲一致。
4、实验内容提要在200字以内。
5、学时累计数要与实验总学时相同。
6、实验类型是指演示性、验证性、综合性、设计性、创新性（教育部本科教学评估要求，开出综合性、设计性实验的课程占有实验课程总数的比例应为：A级标准：≥80%；C级标准：50%--60%。）。
①设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件，由学生自行设计实验方案并加以实现的实验。
②综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。
7、性质是指课程内实验、独立设置的实验课（具有独立的课程和学分）。
8、每组人数指实验时学生使用每台（套）实验仪器的人数。
9、表格内标题黑体五号；表格内内容，宋体五号；实验教学大纲标准格式可在教务处主页下载。
