一． 课程名称：材料加工工程，The Materials Processes Engineering
二． 课程编码：
三． 课时与学分：66/3
五． 课程教学目标
通过对《材料加工工程》课程的学习，使学生掌握金属材料的铸造、锻压、焊接和高分子材料成形加工技术的基本理论，具备从事材料成形工艺、模具及工装设计工作的基本能力，培养技术创新能力，树立以人为本的科学技术发展理念。 六． 适用学科学科专业
材料科学与工程，机械科学与工程
七． 基本教学内容与学时安排
第一篇 液态金属铸造成形工艺（18学时）
（一） 液态金属成形过程及控制（4学时）
● 液态金属充型过程的水力学特性及流动情况
● 浇注系统的设计
● 液态金属凝固收缩过程的工艺分析
● 冒口和冷铁设计
（二） 各种典型铸造技术的原理和方法（6学时）
● 砂型铸造
● 金属型铸造
● 熔模铸造
● 压力铸造
● 离心铸造
● 挤压铸造
● 反重力铸造
（三） 液态金属成形件工艺设计（5学时）
● 铸造工艺方案的确定
● 铸造工艺参数的确定
● 武汉市人民警察培训学院液态金属成型工艺设计实例
（四） 液态金属成形新工艺（3学时）
● 消失模铸造技术
● 半固态铸造技术
● 其它液态金属成形新技术
第二篇 固态金属塑性成形工艺（18学时）
（一） 开式模锻工艺及模具设计（4学时）
● 开式模锻工艺的变形特征
● 模锻件的分类及表示锻件复杂程度的参数
● 刀豆蛋白锻件图的设计
● 终锻与预锻模膛的设计
● 制坯工步的选择及制坯工步模膛设计
● 锻模结构设计
（二） 精密模锻工艺及模具设计（2学时）
● 精密模锻工艺的特点及应用
● 闭式精密模锻工艺
● 闭式精密锻模设计
（三） 其它体积金属塑性成形工艺（2学时）
● 挤压工艺及模具设计
● 等温锻造工艺
（四） 板料冲压工艺及冲模设计（6学时）
● 概述
● 冲裁
● 弯曲
● 拉深
● 冲压模具设计
（五） 板管成形新工艺（4学时）
● 板料旋压成形
● 板料的介质成形
● 板料的超塑性与电磁成形
● 管料的塑性成形
第三篇 金属连接成形（18学时）
（一） 金属连接成形原理及途径（2学时）
● 金属连接成形原理
● 金属连接成形的途径和方法
（二） 金属连接成形的主要工艺（5学时）
● 电弧焊接
● 电阻焊
● 钎焊
● 胶接
（三） 连接新技术及连接相关技术（3学时）
● 高能束焊接
● 智能化焊接
● 金属连接的相关技术
（四） 金属构件连接设计（5学时）
● 金属构件常用材料的焊接
● 连接方法的选择
● 金属构件连接形式的设计
（五） 连接成形件的缺陷及检测（3学时）
● 常见焊接缺陷及产生原因
● 焊接检验方法
● 焊接过程的检测与控制
第四篇 高分子材料成形工艺（10学时）
（一） 塑料的性能与工艺特性（2学时）
● 塑料的性能和用途
● 塑料的组成和分类
● 塑料的工艺特性
（二） 塑料制品的设计原则（2学时）
● 制品的材料和几何形状
● 螺纹与齿轮设计
● 金属嵌件的设计
● 尺寸精度与表面粗糙度
（三） 注射成形工艺及注塑模（4学时）
● 注射工艺过程
● 注射工艺的影响因素
● 常用塑料及其注射工艺
● 注射模具的基本结构
（四） 橡胶成形工艺及模具（2学时）
● 橡胶的特性与分类
● 橡胶成形的基本工艺
● 橡胶成形模具设计
第五篇 综合运用（2学时）
● 零件毛坯主要种类及成形工艺比较
● 零件毛坯及其成形工艺的选用原则
● 典型零件毛坯成形工艺方法的选用
● 成形工艺方案的技术经济性论证
◆ 实验课（课内必做8学时，课外选做作为创新活动安排）
八． 教材及参考书
材料成形工艺，夏巨谌，张启勋主编，机械工业出版社，2005年
铸造工程基础, 魏华胜主编，机械工业出版社，2002年
塑性成形工艺及设备, 夏巨谌主编，机械工业出版社，2001年
液态金属铸造成形工艺
本课程本篇的教学基本目的是：
1.了解铸造成形工艺的基本过程与特点；
2.了解铸造工艺设计的基本内容和思路;
3.了解各种典型铸造技术（包括新技术）的原理和方法。
1．绪论
本章的主要内容：铸造生产的基本过程和成形方法；金属铸造成形在制造业中的地位；我国铸造技术的历史及发展；我国与世界先进国家的差距；21世纪有待开发的铸造新技术等。
第1节 铸造生产的基本过程和成形方法四君子汤加减
台湾光复
铸件是怎么铸成的? 在诗人的笔下,在电影,电视画面上,都是充满诗情画意的壮观情景:奔流的铁水似红的火龙在延伸,飞舞的钢花象无数的星星在闪耀,……
什么是铸造?日本人把铸造解释为：“水随方圆之器”的技术，也就是说可以让金属液流动凝固在预先制备的铸型中,而获得任何形状的毛坯或零件(铸件)的一种技术。（图）
液态金属成形有两个基本过程,充填铸型和冷却凝固两个过程.这两个基本过程可在重力场或非重力场的作用下完成.充填铸型(也称浇注)主要是一种运动速度的变化的机械过程，冷却凝固则为结晶和组织变化的热量传递过程。
根据生产的铸件的需要，预先制备好铸型及一定的化学成分的液态金属或合金。然后在重力或其它力的作用下将液态合金材料注入铸型，其中充填是否充分、平稳对铸件的最终质量有重要的影响，特别是对于某些形状复杂、壁厚差异大或易氧化的合金显得更为重要。
液态合金材料的结晶与凝固，是铸件形成过程的核心问题，它在很大程度上决定了铸件的铸态组织,特别是铸态力学性能，及某些铸造缺陷的形成,起着决定性的作用。控制凝固过程以提高铸件质量、获得所要求的组织与性能，是铸造技术的重要内容。
(一)结晶及凝固组织的形成与控制
液体金属的结构，晶核的形成与长大，晶粒的大小、方向和形态等与铸件的凝固组织密切
相关，它们对铸件的物理性能和力学性能有着重大的影响。控制铸件的凝固组织的目的就是为了获得所希望的组织，欲控制凝固组织，就必须对其形成机理、形成过程和影响因素有全面的了解和深入研究。目前已建立的有效控制组织的方法有变质、孕育、动态结晶、顺序凝固、快速凝固等。
(二)铸件尺寸精度和表面粗糙度控制
现代制造的许多领域，对铸件尺寸精度和外观质量的要求愈来愈高，铸件的近净形化(Near Net Shape processes)技术改变着铸造只能提供毛坯的传统观念，其目的在于降低物耗、能耗、工耗，并且改善产品的内外质量，争取市场和高效益。
铸件是液态成形的，实现近净形化具有独特的优越性，在结构方面铸件的内腔和外形用铸造方法一次成形，使其接近零件的最终形状，使加工和组装工序减至最少；在尺寸精度和表面质量方面，使铸件能接近产品的最终要求，做到无余量或小余量；另一方面，被保留的铸造原始表面有益于保持铸件的耐蚀和耐疲劳等优越性能，从而提高产品寿命。努力提高铸件的尺寸精精度和降低表面粗糙度，推进铸件近净形技术的发展是未来的方向。
(三)铸造缺陷的防止与控制
铸造缺陷是造成废品的主要原因，是对铸件质量的严重威胁。如液态金属的凝固收缩会形成缩孔、缩松；凝固期间元素在固相和液相中的再分配会造成偏析；冷却过程中热应力的集中会造成铸件裂纹和变形。应根据产生的原因和出现的程度不同，采取相应措施加以控制，使之消除或降至最低程度。此外，如有夹杂物、气孔、冷隔等，出现在充填过程中，它们不仅与合金种类有关，而且还与具体成形工艺有关。总之，防止、消除和控制各类缺陷是一个不容忽视的关键问题。
(四)液态金属凝固成形的方法
液态金属凝固成形的方法主要是指铸造成形的工艺过程，它是首先制造一个形状、尺寸与所需零件相应的铸型型腔，然后将液态金属充填入型腔，待其冷却凝固后，而获得零件(称为铸件)的方法。
凝固成形的方法:
1.根据金属液充填进铸型方法的不同可分为:重力铸造(液态金属靠自身重力充填型腔)，低压铸造、挤压铸造、压力铸造(液态金属在一定的压力下充填型腔)等。
2.根据形成铸型材料的不同，可分为一次型(如砂型铸造、陶瓷型铸造、壳型铸造)及永久型读写算(如金属型铸造)。对于砂型铸造，根据型砂粘结剂的不同，有粘土砂、树脂砂、水玻璃砂等。根据造型方法不同有手工造型和机械造型。
3.此外，对于一些特殊的凝固成形件，还可采用连续铸造(等截面长铸件)、离心铸造(圆筒形铸件)、实型铸造、熔模铸造等方法。
第2节 铸造生产在制造业和国民经济中的地位及发展
一、铸造生产在制造业中的地位
铸造生产通常是指用熔融的合金材料制作产品的方法，将液态合金注人预先制备好的铸型中使之冷却、凝固，而获得毛坯或零件，这种制造过程称为铸造生产，简称铸造，所铸出的产品称为铸件。大多数铸件作为毛坯，需要经过机械加工后才能成为各种机器零件；有的铸件当达到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求时，可作为成品或零件直接应用。
在制造业的诸多材料成形方法中，铸造生产具有以下独到的优点：
1)适用范围广。铸造法几乎不受铸件大小、厚薄和形状复杂程度的限制，铸造的壁厚可达0．3-1000mm，长度从几毫米到十几米，质量从几克到300t以上。最适合生产形状复杂，特别是内腔复杂的零件，例如复杂的箱体、阀体、叶轮、发动机汽缸体、螺旋桨等。
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