固态金属塑性成形综合实验教学大纲.doc

固态金属塑性成形综合实验教学大纲 第一部分 课程名称 中文实验课程名称： 固态金属塑性成形综合实验 英文实验课程名称： Complex Experiment Of Metal Plastic Forming 课程编码 课程性质（必修/选修） 必修 学时与学分 8/0.5 先修课程：材料成形原理 材料加工工程（材料成形工艺） 课程教学目的： 1.通过相应的实验验证教材与课堂教学的内容，加深塑性成形工艺理论与方法的理解； 2.通过对实验样品的制作和实验仪器与设备操作技能的训练，培养学生的动手能力和理论联系实际的作风； 3.通过必做实验和选做创新实验相结合的方法，使实验由验证型向验证与分析研究综合型转变，培养学生的创新能力。 适用学科及专业：材料成形与控制工程 基本教学内容与学时安排 实验一、板料深拉伸实验 2小时 实验二、板料冲压工艺实验 2小时 实验三、冲压装备及自动化实验 2小时 实验四、圆筒件拉深成形过程数值模拟 2小时 教材及参考书 材料成形原理、材料成形工艺 考核与评分方式 （1）课前预习及现场准备情况（15～20分） （2）认真程度，操作方法与熟练程度（30～35分） （3）实验报告的质量（约50分） 第二部分 本实验课的基本理论 1、金属材料塑性变形时其应力与应变关系理论 金属材料塑性变形时其应力与应变关系的特点是：应力与应变成线性关系；由于弹性变形是可逆的，所以应力与应变之间是单值关系，即一种应力状态总是对应一种应变状态，而与加载路径无关；应力主轴与应变主轴重合；应力球张量使物体产生弹性体积变化。 而金属塑性变形时全量应变与应力之间的特点是：塑性变形时可认为体积不变；应力与应变之间的关系是非线性关系；全量应变与应力的主轴不一定重合；塑性变形是不可恢复的，应力与应变之间没有一般的单值关系，而是与加载历史或加载路径有关。 基于上述理论，通过板料试样的单向拉伸实验，观察板料试样在拉伸时由弹性变形到塑性变形的全过程，通过实验数据建立拉伸曲线并计算板料的每种材料与力学性能参数。 2、板料金属冲压成形工艺理论 （1）板料金属冲裁剪切原理及过程； （2）板料金属拉深成形原理及过程； （3）冲裁、拉深单工序及复合成形工艺方法及特点； （4）主要的冲压工艺参数及其对冲压件质量的影响； （5）不同工艺方法的适用范围。 3、冲压装备及自动化基本结构及工作原理 （1）冲裁模具的基本结构及工作原理； （2）拉深模具的基本结构及工作原理； （3）冲裁拉深复合模的基本结构及工作原理； （4）液压冲床的基本结构及工作原理； （5）数字化控制系统的基本结构及工作原理。 4、圆筒形件拉深成形过程的数值模拟 （1）板料拉深成形的有限元平衡方程的物理意义； （2）圆筒形件有限元分析模拟及导入方法； （3）创造有限元网格模型的方法； （4）拉深成形的求解过程； （5）模拟效果的分析方法。 实验方式与基本要求 1、实验方式 以使用仪器设备，学生动手操作、数据记录与采集和数据处理的方法为主，以操作演示、动画演示为辅，二者有机结合。 2、基本要求 （1）实验课前认真预习，重点了解本实验的基本原理、目的要求及实验方法，不打无准备之仗，以提高实验效率； （2）必须人人动手，熟悉仪器、设备的性能及操作方法，真正掌握操作技能； （3）必须人人动手参加试样的制作和准备，真正掌握试样的制作方法； （4）每个学生独立完成实验报告，培养分析问题和撰写实验报告的能力。 实验项目设置与内容提要 序 号 实验项目名称 内容提要 实验 类型 计划学时 每组 人数 主要仪器设备 所在 实验室 1 板料深拉伸实验 观察板料试样在拉伸时由弹性变形到塑性变形的全过程，通过实验数据建立拉伸曲线并计算板料的每种材料与力学性能参数。 验证性 2 4-5 材料拉伸机 材料学院实验教学中心 2 板料冲压工艺实验 板料金属冲裁剪切原理及过程；主要的冲压工艺参数及其对冲压件质量的影响； 不同工艺方法的适用范围。 设计性 2 4-5 250KN液压冲床 材料学院实验教学中心 3 冲压装备及自动化实验 冲压装备及自动化基本结构及工作原理。 综合性 2 4-5 250KN液压冲床 材料学院实验教学中心 4 圆筒件拉深成形过程数值模拟 圆筒形件有限元分析模拟及模拟效果的分析方法。 综合性 2 4-5 250KN液压冲床 有限元模拟软件 材料学院实验教学中心