《专业综合性实验》课程教学大纲(本科).docx
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1、专业综合性实验(Comprehensiveness Experiment)课程代码:07410194学分:2学时:64先修课程:材料科学基础,金属热处理、材料成型原理、材料成型工艺等适用专业与培养计划:材料成型及控制工程专业,2016版培养计划教材或实验指导书:暂无一课程性质与教学目标(一)课程性质与任务(需说明课程对人才培养方面的贡献)专业综合性实验建立在材料科学基础、材料成型原理、材料成型工艺及相关专 业方向(铸造/焊接/锻压)课程知识的基础上,是材料成型及控制工程专业必修的实践 课程。本课程的主要学习目标是将基础知识、专业基础知识、专业知识进行系统理解、 综合运用。针对典型的金属材料结构
2、件,掌握材料成型及控制方法的选择,并制订相应 的成型工艺,为学生从事材料成型及控制工程的技术工作奠定实践基础。通过本课程的学习,使学生了解材料成型专业方向(铸造/焊接/锻压)的基本原理、 特点及应用场合;掌握在金属材料成型过程中的成型工艺问题。使学生能够根据金属材 料的物理化学性能特点、工件结构形状和工作环境要求等,合理分析成型过程中出现的 各类缺陷,并能够根据实际产品需要选择合适的材料成型方法,编制合理的材料成型工 艺。既为后续课程的学习,也为学生今后的学习和工程技术、科学研究工作奠定良好的 基础。(二)课程目标(根据课程特点和对毕业要求的贡献,确定课程目标。应包括知识 目标和能力目标。)课
3、程目标1:通过综合实验课程的教学,使学生加深对铸造/焊接/锻压最基本的专 业知识的认识,并能综合运用已学的专业基础理论与专业知识对具体成型工程实际问题 进行实验方案设计,并分析其可行性。课程目标2:能综合运用专业基础理论与专业知识对实验过程中容易出现的各种问 题或缺陷进行预测,并分析其形成原因,建立相应的防止措施。课程目标3:培养学生对常用成型设备进行操作,以获得有效实验结果的能力。理 解和掌握铸造/焊接/锻压方向的常用工艺的基本方法和步骤,初步制定合理材料成型工(2)读图:明确焊接方法、焊脚高度、焊接位置等。(3)坡口准备、焊件清理、焊接材料选择等2、焊接工艺及焊接(1)定位焊:定位焊电流、
4、定位焊位置等(2)焊接工艺选择:焊接电流、焊接速度、焊接顺序、焊缝层数等(3)焊接3、焊后检验(1)焊脚尺寸检验、焊接变形量检测(2)焊后缺陷检验4、观察并记录焊后气孔、裂纹及焊接变形等情况,分析其产生的原因。实验报告要求:编制该钢结构的焊接顺序及焊接参数;识别焊接结构图中所有焊接 符号的含意;写出实验的体会与疑问。实验9. 5mm厚304奥氏体不锈钢TIG焊对接接头组织及性能分析实验目的:了解和掌握奥氏体不锈钢TIG焊焊接材料及焊接参数的选择原则,以及 奥氏体不锈钢层间温度控制、焊后热处理工艺等的选择原则;了解和掌握不锈钢焊接接 头各部位显微组织观察分析和力学性能检测的各种技能;了解和掌握奥
5、氏体不锈钢接头 组织状态变化对耐腐蚀性的影响规律,学会分析常见焊接缺陷产生的原因和防止措施。实验原理:选用TIG焊接方法,对典型不锈钢材料进行焊接,掌握焊接参数变化对 不锈钢焊接接头组织状态、力学性能、耐腐蚀性能变化的影响规律。实验仪器:全数字化TIG焊机Fronius Magic Wave 3000 Job G/F、ER308焊丝(规格: 1.2mm、6 2mm) ; 304 钢板(板厚:5mm)。实验安排:1、焊前准备(1)母材及焊材的准备:母材(304不锈钢)尺寸:200x100x5 (数量:20)焊丝:ER308焊丝(50根),及盘装MIG-308焊丝(1盘)(2)读图:明确焊接方法、
6、焊缝尺寸、焊接位置等。(3)坡口准备、焊件清理、焊接材料选择等2、焊接工艺及焊接(1)定位焊:定位焊电流、定位焊位置等(2)焊接工艺选择:焊接电流、焊接速度、焊缝层数、层间温度控制等(3)焊接3、焊后热处理及检验(1)焊后是否需要热处理,如需要,则热处理工艺(2)焊后残余角变形、收缩变形量测量,其他焊接缺陷检验4、焊接接头各部位显微组织观察分析,讨论组织状态变化对接头耐腐蚀性能的影响规律。5、接头力学性能试验(主要为拉伸性能检测)2054、观察并记录焊后气孔、裂纹及焊接变形等情况分析其产生的原因。实验报告要求:简述TIG焊接不锈钢的过程;分析焊接参数对接头组织及性能的影 响规律;写出实验的体会
7、与疑问。实验10.铝合金板MIG焊对接温度场、残余应力分布情况模拟及接头显微组织分实验目的:了解和掌握铝合金板MIG焊焊接材料及焊接参数的选择原则,学会分 析常见焊接缺陷产生的原因和防止措施;了解铝合金板MIG焊过程数值模拟方法,能 对焊接温度场、残余应力分布等情况进行分析,从而优化焊接工艺;了解和掌握铝合金 板MIG焊接接头各部位显微组织观察分析和力学性能检测的各种技能。实验原理:选用MIG焊接方法,对铝合金材料进行焊接,掌握MIG焊接过程中焊 接参数变化对温度场、应力场变化的影响规律,掌握焊接接头显微组织状态和力学性能 测试与分析相关技能。实验仪器:熔化极气体保护焊机KEMPPI Fast
8、er MIG 400、全数字化TIG焊机Fronius Magic Wave 3000 Job G/F; HS301 HS311 焊丝(规格:4)1.2 mm 3mm) ; 3003 铝 合金(规格:200mmx 100mmx6mm)。实验安排:1、焊前准备(1)母材及焊材的准备:母材(3003或5052铝合金板)尺寸:200x100x6 (数量:20)焊丝:HS301焊丝(1盘),HS311焊丝(1盘),HS331焊丝(1盘)(2)读图:明确焊接方法、焊缝尺寸、焊接位置等。(3)坡口准备、焊件清理、焊接材料选择等2、铝合金板MIG焊过程数值模拟(SYSweld软件或ANSYS软件)(1)热源
9、模型建立,工件网格划分,材料热物理参数导入;(2)计算求解,输出温度场、残余应力分布云图,寻求最优焊接工艺参数。3、焊接工艺及焊接(1)定位焊:定位焊电流、定位焊位置等(2)焊接工艺选择:焊接电流、焊接速度等(3)焊接4、焊后热处理及检验(1)焊后是否需要热处理,如需要,则热处理工艺(2)焊后残余变形量测量,其他焊接缺陷(如气孔等)检验5、焊接接头各部位显微组织观察分析。131.205.4、观察并记录焊后气孔、裂纹及焊接变形等情况,分析其产生的原因。实验报告要求:简述MIG焊接铝合金的特点及材料焊接性问题;分析铝合金焊接 工艺参数对焊接温度场、应力场及焊接变形的影响规律;写出实验的体会与疑问。
10、实验11. 2mm薄板脉冲激光焊接实验实验目的:了解和掌握激光焊焊接工艺的选择原则;了解和掌握常用钢板激光焊焊 接缺陷产生的原因和防止措施;了解激光焊设备的基本操作方法。实验原理:采用自动化激光焊接技术对薄板材料进行激光焊接实验,能够对简单焊 缝轨迹进行正确的编程。实验仪器:IPG450/4500激光焊接系统、KUKA焊接机器人实验安排:1、焊前准备(1)母材及焊材的准备:母材(304不锈钢)尺寸:100x50x2 (数量:20)(2)坡口准备、焊件清理、焊接材料选择等2、激光焊接工艺及焊接(1)焊件定位:利用工装夹具对焊件进行定位(2)激光焊接机器人姿态安排及激光焊缝路径规划(3)焊接工艺选
11、择:激光功率、脉冲频率、脉宽、焊速、等(4)焊接3、扫描振镜激光打印(1)激光振镜扫描图形设定(2)激光振镜扫描工艺选择:激光功率、脉冲频率、脉宽、焊速等(3)激光振镜扫描4、焊件表面形貌观察。若未焊透,分析其原因并优化焊接工艺。实验报告要求:简述自动化焊接的基本原理;分析激光焊接参数对激光焊缝成形的 影响规律;写出实验的体会与疑问。实验12.调频、调幅收音机烙铁组焊实验目的:了解和掌握钎焊基本原理;了解各种电子元器件基本参数的识别方法; 了解烙铁钎焊的基本操作方法。实验原理:通过收音机烙铁组焊实验,掌握烙铁钎焊的基本原理实验仪器:电烙铁、焊锡、松香实验安排:1、阅读说明书:把所有的元器件放到
12、一个容器中,防止丢失,并认真识别参数。2、元器件插装:对应电路板上标明的器件型号,将元器件按要求插装,防止插错。3、利用刀型电烙铁对芯片进行焊接。4、各种电阻焊接。5、各种电容焊接。6、导线、线圈、二极管、天线等其他部件的焊接。7、收音机机壳的安装。8、调试收音机。实验报告要求:识别各种电子元器件的型号;简述收音机组焊的焊接顺序;写出实 验的体会与疑问。实验13.典型模具拆装实验目的:了解冲模的类型、典型冲模结构及其工作原理;了解冲模上各个零件的 名称及其在模具中的作用,相互间的装配关系;熟悉模具的装配程序。实验原理:1.拆装两套有导柱的冲模(简单模和复合模)。拆装模具之前,应先分 清可拆卸件
13、和不可拆卸件,制定方案,提请实验教师审查同意后方可拆卸;2 .一般冲模的导柱、导套以及用浇注或钾接方法固定的凸模等为不可拆卸件或不宜 拆卸件;3 .拆卸时一般首先将上下模分开,然后分别将上下模作紧固用的紧固螺钉拧松,再 打出销钉,用拆卸工具将模具各板块拆分,最后从固定板中压出凸模、凸凹模等,达到 可拆卸件全部分离。实验仪器:不同类型的模具若干套;手锤、木锤、螺丝刀、内六角扳手、活动搬手 等。实验安排:在教师指导下,首先初步了解冲模的总体结构和工作原理;按拆卸顺序 拆卸冲模,详细了解冲模每个零件的名称、结构和用途;将冲模重新组装好,进一步了 解冲模的结构和冲模在压床上工作时各部分的工作原理及作用
14、。实验报告要求:每人独立(用直尺、圆规,按近似比例)按比例绘出你所安装和拆除 模具结构图,并标示出各个零件的名称;详细列出冲模上全部零件的名称、数量、用途; 若选用的是标准件则列出标准代号。简要说明所绘模具的工作原理。写出实验的体会与 疑问。实验14.压力机的结构与操作实验目的:掌握压力机类型及不同类型压力机的优缺点;了解油压机、机械压力机 的结构,工作原理及与模具的装配关系,了解压力机工作操作。实验原理:油压机是电机带动液压泵产压力驱动液压油缸下压或上顶来实现所需要 的作用;曲柄压力机是将曲轴的旋转运动通过连杆转变为滑块的往复直线运动。实验仪器:压力机、配套模具。实验安排:教师介绍压力机的构
15、造及工作原理,进行操作演示,对事先准备好的样 品进行冲压加工,选择不同的冲压模具,在教师指导下完成冲压加工,并与模具形状、 尺寸及精度对比。实验报告要求:简述压力机的基本结构;描述压力机的工作原理;简要分析冲压样 品的形状、尺寸、精度及与冲压模具形状、尺寸、精度的关系,写出实验的体会与疑问。实验15.杯突实验实验目的:掌握杯突试验方法;学会使用杯突试验机;了解杯突值与板料冲压性能 的关系,学会分析试验现象和结果。实验原理:杯突试验是测试板料胀形成形性能的一种直接模拟试验方法。试验时, 用端部为一定规格的球形冲头,将夹紧于凹模和压边圈之间的试样压入凹模内,直到出 现缩颈现象时为止。冲头的压入深度
16、称为板料的杯突值(IE)值。IE值越大,材料的胀形 成形性能就越好。实验仪器:GBW-60B型微机屏显自动杯突试验机;标准模具;球形冲头及10mm; 凹模孔径d27mm;压边圈孔径433mm。实验安排:由实验指导教师讲解杯突试验机结构、工作原理和操作方法,对事先准 备好的不同材料样品进行杯突试验。首先做好准备工作,然后开机,打开电脑软件,观 察位移数值变化,试样产生颈缩时,实验停止,保存软件数据,记录IE值和冲压力。 关闭机器,取出试样,观察试样的变形情况。每种材料反复做五次,数据记入表中。全 部试验完毕,拆下模具,涂油保护。实验报告要求:将试验数据填入实验记录表中;对比实验数据,分析不同材料
17、的杯 突值,获得结论。写出实验的体会与疑问。实验16.压缩法测定真实应力应变曲线实验目的:掌握建立真实应力应变曲线的常用实验方法,并通过这类实验学会测定金属材料 的强度指标和塑性指标,深入了解各变形阶段的变形特征。实验原理:压缩试验方法可以绘制很大应变范围的真实应力应变曲线。对充分润滑的圆柱体 试样进行压缩,使不产生明显鼓形,近似认为单轴向压缩变形。对连续记录的载荷一行程曲线进行 换算,得到真实应力应变曲线。实验仪器:300KN万能材料试验机、150mm游标卡尺、百分表及磁力表架、外卡钳、光滑垫板、 油膏、白漆。实验步骤:.1、压缩试样的材料为铝合金,均匀锻粗试样两端均加工出0.2mm深的槽,
18、尺寸为。35X40;2、测量试样原始直径念和高度Ho,试样两端面涂M.S2油膏;3、将试样放在两光滑垫板间,置于试验机上加载慢速压缩;4、每次压下2mm,卸载取出试样,擦净两端面,测量变形后尺寸。i然后再涂油膏 进行下一次压缩;5、按以上步骤重复35次。实验报告要求:将测量出的力与变形量换算成真实应力和真实应变,连同测量数据一起列出相应的数据表格; 画出真实应力-应变曲线图;写出实验的体会与疑问。三 教学管理模式与注意事项1 .学生在实验前必须认真复习课程有关内容,预习实验指导书,实验目的明确。实 验时态度认真,遵守纪律,注意安全。2 .指导教师适当提示实验要求、实验设备的结构、性能及注意事项
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