塑性成形国内发展（精选4篇）
摘要：金属材料的超塑性是指金属在特定条件下，具有更大的塑性。本文主要介绍了超塑性成形的主要发展历程，超塑性成形的主要应用，非金属材料的超塑性研究和国内外的发展现状。关键词：超塑性 金属材料 成形
一、绪论
近年来，高温合金和钦合金的使用不断增加，尤其是在宇航飞行器及其发动机生产中。这些合金的特点是:流变杭力高，可塑性低，具有不均匀变形所引起机械性能各向异性的敏感性，难于机械加工及成木高昂。如采用普通热变形锻造时，机械加工的金属损耗达80%左右，如采用超塑性成形方法，就能改变锻件肥头大耳的落后状况。
金属材料的超塑性是指金属在特定条件(晶粒细化.极低的变形速度及等温变形)下，具有更大的塑性。如低碳钢拉伸时延伸率只有30~40%，塑性好的有色金属也只有60~70%，但超塑性状态。一般认为塑性差的金属延伸率在100~200%范围内，塑性好的金属延伸率在500~2000%范围内。
要使超塑性出现，必须满足某些必要条件。首先必须使金属具有0.25-2.5μm的极细晶粒，即必须小于一般晶粒大小的十分之一。其次，当温度达金属熔点一半以上时，具有一般晶粒金属的晶粒便开始长大，而这时细晶粒金属的晶粒保持稳定。因此，超塑性除要求有极细的晶粒度外，还必须具有高的延伸率和低的屈服应力，并以低的变形速率在高于熔点一半的温度下进行加工。
二、超塑性成形的发展
早在1920年，德国W.Rosenhain等人将冷轧后的Zn-Al-Cu三元共晶合金的铝板慢速弯曲的时候，发现这种脆性材料被弯成180°而未出现裂纹，它和普通晶体材料大不相同。他们推断这种负荷速度有密切依赖关系的异常现象，可能是由于加工产生了非晶质。1934年，英国C.E.pearson初次对共晶合金的异常弯曲进行了详细研究。这种合金的挤压材料很脆，容易破裂，可是C.E.pearson将其缓慢拉伸，得到了伸长率为2000%的试样。很奇怪的是这种慢速大延伸的金属，在落地实验中呈脆性断裂，这是一个更大的发现，在当时虽然引起了一部分人的强烈反响，但在第二次世界大战的却被搁置了。
第二次世界大战后，前苏联科学家对金属的异常延伸现象进行了系统研究，用Zn-Al共析合金在高温拉伸试验中得到异常的伸长率，并应用于“超塑性”这个词汇。1962年，美国E.E.Underwood发表了一篇评论解说性文章，从冶金学的角度分析了实现超塑性成形的可能性、条件及基本原理。人们评价这篇文章是超塑性研究的总结。从此超塑性研究引起了人们越来越多的重视。
三、超塑性成形的应用
由于金属及合金在超塑性状态具有异常好的塑性和极低的流动应力，对成形加工极为有利。对于形状极为复杂或变形量很大的零件，都可以一次成形。从已报导的成形已有多种形式，如板料成形，管材成形，无模拉丝，吹塑成形和各种挤压，模锻等。利用这种异常的塑性，有些原来很多零件拚合成的部件，现在可以用超塑性成形一次加工出来，减轻了零件的重量，节约大量加工工时。具体应用介绍如下:
1、板料深冲
锌铝合金等超塑性板料，在法兰部分加热，并在外围加油压，一次能拉出非常深的容器。如果在冲头下部和拉伸好的筒部采用冷却装置，深冲比H/dp=11是普通拉深的15倍，而且拉深速度在5000毫米/分时深冲系数不变。超塑性成形件最大特点是没有各向异性，拉伸的杯形件没有制耳。
2.板料吹塑成形(气压成形)这是在超塑性材料的延伸率高和变形抗力小的前提下，受到塑料板吹塑成形的启发而发展起来的新工艺。用于Zn-22%A1, A1-6 %Cu-0.5%Zr和钛合金的超塑性板料成形。利用凹模或凸模上的形状，把板料和模具加热到预定的温度，用压缩空气的压力，使压紧的板料涨开贴紧在凹模或凸模上，以获得所需形状的薄板工件。目前能加工的板料厚度为0.4~4毫米。根据工件要求在它的表面上或在内腔内有清晰的形状和花纹，选用凹模内或凸模上成形。
3.挤压和模锻
近年来高温合金和钛合金的应用不断增加，尤其是国防工业生产中。这些合金的特点是:流变抗力高，可塑性极低，具有不均匀变形所引起机械性能各向异性的敏感性，难于机械加工及成本昂高。如采用普通热变形锻造时，机械加工的金属损耗达80%左右，而机械加工的性能是很差的，所以往往不能满足零件所需的机械性能。但是采用超塑性模锻方法，就能改变过去肥头大耳的落后的锻造工艺。
四、应用举例
美国军工材料-机械研究中心用超塑性模锻法成功地制成了直升飞机用的Ti-6AL-4V钛合金风扇叶轮。该叶轮直径为34Omm。叶片厚度为4mm，模具材料采用MAR一M200镍基铸造高温合金，毛坯加热温度为950℃，模具温度为870℃，平均单位压力为11.9kg/mm2，超塑性模锻件重10kg，而普通模锻件重24kg。加工后成品叶轮净重4.8kg。
五、超塑性成形的发展现状
超塑性成形的主要研究前沿是“先进材料的超塑性开发”。所谓先进材料是指金属基复合材料、金属化合物、陶瓷等，由于他们具有某些优异的性能（例如强度、高温性能等），所以可以得到很大的发展。然而这些材料却有其共同的不足之处-难于加工成型，因此开发这些材料的超塑性具有重要意义。近年来其中一些材料的超塑性已经达到很高的指标，然而这些材料的超塑性应用上有一定的距离。
超塑性成型的历史尚短，仍属于新兴工艺，对各种材料的各种成型工艺过程，还在不断地实验、比较、淘汰、选择、发展和完善、从目前的发展趋势上来看，有下述几点值得注意。
1.成型大型金属结构及相关成型设备。采用超塑胀形工艺来成型大型金属结构具有显著的技术经济效益。这一类金属结构在美国的B-1型飞机和F14A、F15、F18飞机以及英国的直升飞机上获得应用，其中最大的构件是B-1机的发动机舱门，平面尺寸达到2790*1520cm。与这种成型工艺相适应设备研究也在发展，这种设备与通用液压机有很大的区别，对于整个成型过程采用自动控制。目前，美国已推出系列机型，英国、日本也有使用的报道。
2.陶瓷材料与复合材料的超塑性。国际上，陶瓷材料的超塑性研究有很大进展。日本物质和材料研究机构最近开发成功一种具有超塑性的新型陶瓷。这种陶瓷在高温下能够像金属一样被拉长，可以用来制造形状复杂的机械零件。这种新陶瓷是把钴、铝和尖金石三种材料在一起用一般方法烧制出来的。实验结果表明，1cm的材料片在1650℃的高温下，其应变速度1s可拉长1cm，是一般陶瓷的大约100倍。它可以像金属一样，进行轧制和锻造，制造发动机和涡轮机零件等产品。
我国的陶瓷材料超塑性研究也列入了863高技术研究规划之列。此外，以金属超塑性材料为基体的复合材料的研究也在进行中，从制备（包括材料设计）、性能测试、成型实验等诸多方面发展。比如，在金属基超塑性材料中加入SiC纤维形成的超塑性材料，可以达到超塑性气压胀形的要求。
六、超塑性的发展方向
世界上超塑性的研究已开展了四十年，70年代形成了“超塑热”，现在也有不少的专家教授在从事超塑性研究。然而，迄今为止超塑性技术尚未发挥其应有的作用。其主要原因在于研究的范围在不断拓展，但纵深性不够，很多研究工作还停留在理论和试验室，由于在理论上尚未吃透、工程上缺乏经验，超塑技术在工程上的应用受到阻碍。超塑技术想在关键承力结构件上得以应用，必须进行艰苦细致的工作，在关键环节上进行纵深研究。
1.先进稳定的工艺研究
超塑性成形是一种新工艺，它的特点是，可以利用小吨位设备进行具有大变形量的复杂零件的成形。然而这种工艺也有缺点，主要是成形速度慢。工程应用中应注意发挥超塑成形技术的优越之处，专门成形其它塑性工艺难以甚至不能成形的重要零件，这样就显示出了超塑工艺的先进性。另外超塑性成形与传统成形方法相比，生产环境较为复杂，生产过程中不可控因素较多，加上生产经验积累不足，导致生产工艺的不稳定性。因此，须针对典型超塑部件，重点突破关键工艺，并对已有的工艺应进行完善和稳定化，这是产业化的基础。
2.辅助环节的研究
抓住每一工艺环节，包括辅助环节。超塑性成形工艺本身包括材料的加热―入模预热―加压成形―出模―校形―热处理等环节，这仅仅是成形工艺的主线，模具的设计、制造、加热、维护、润滑剂的选择与使用，成形设备的设计、使用、维护及改进等，也都直接关系到超塑性成形工艺的成败。实际上，我国在超塑领域与发达国家的差距更多的体现在模具、成形设备等辅助环节上，其原因在于基础工业的相对落后，导致在模具设计的先进性、成形设备的智能化等方面满足不了超塑成形所需条件，成为超塑技术发展的瓶颈。
3.工艺的智能控制研究
现在一些大的超塑成形研究公司如美国的SUPERFORM公司已经对超塑成形全程计算机机控制，只要事先输入数据，成形设备就可以自动按时准确的进行加温―加压―充气―放气等动作，工人只用放入坯料，取出好的零件。这种超塑性成形的零件成品率高，一致性好，更体现出超塑成形工艺的先进性。在工艺的智能控制研究方面，在硬件(自动化超塑成形设备)及软件(优化准确的工艺流程和参数)上都有很大欠缺，可研究的空间很大。
4.产品质量、成本控制研究
超塑成形产品要想真正得以应用尤其是在航天器关键结构件上得以应用,必须进行产品质量、成本控制研究。现在的很多技术发展都是基于这个原则进行的，比如目前很热的钛合金渗氢技术，以获得低温(700℃左右)超塑性，可以大幅度降低成本，更重要的是可防止晶粒长大，提高最终材料性能，保障产品质量。另外，超塑成形中的材料性能变化、变薄率的研究等都应给予高度的关注。国外工业发达国家的超塑成形技术已发展到成熟的工程应用阶段，很多航天、航空公司都有自己的超塑研究、生产部门，形成规模效益，并互相竞争，加速技术发展。而我国目前仅有少数单位能生产合格超塑产品，并且技术还相当落后。
所以在超塑领域不断拓宽的同时，更需对关键技术、关键产品进行纵深研究，“变热点为亮点，以宽度换深度”，培养几个具有自己技术特色的研究、生产单位。对于技术相对落后且有巨大背景需求的研究单位，应采取“以背景换技术，用需求促发展”的战略，与拥有先进技术的公司、学校合作，以提升自身的研发能力，迅速发展壮大自己，在超塑成形领域占有一席之地。
参考文献
微塑性成形技术主要是采用塑性变形的方式进行形成微型零件的工艺方法, 在多种复杂形状微小零件作用下能够达到微米量级, 所以在微型零件的制造上较为适用。微塑性成形技术并非是传统塑性成形工艺的简单等比例缩小, 其作为新的研究领域对实际的发展有着重要促进作用, 故此加强这一领域的理论研究就有着实质性意义。
1 精密微塑性成形原理特征及方法分析
1.1 精密微塑性成形原理特征分析
科技的发展带来了生产的效率提升, 在微塑性成形技术的发展过程中经历了不同时期的进步, 传统的成形工艺按照比例微缩到微观领域在参数上的适应性就失去了。而微塑性成形技术在现阶段已经成了多种学科交叉的边缘技术, 实际成形中的润滑以及摩擦也与此同时发生了一些变化, 所以宏观摩擦学当中的摩擦理论就不能有效适应。但由于微小尺度下秒面积与体积的增大, 所以在摩擦力就对成形造成的影响逐渐扩大, 那么润滑就是比较关键的因素[1]。
从实际的成形原理来看, 在工件进行微缩化的过程中, 此时在摩擦力上就会随之加大, 压力的加大那么封闭润滑包中的润滑油压强也随之加大, 这样就支持以及对成形的载荷实现了传递, 进而对摩擦也减小了。在工件的尺寸不断的微小化过程中, 开口润滑包面积减少幅度不是很大, 但在封闭润滑包的面积减少幅度就相对比较大, 采用固体润滑剂的过程中由于不存在润滑剂溢出的状况所以就对摩擦系数的影响也较小[2]。
1.2 精密微塑性成形方法分析
微塑性成形工艺及方法的相关研究主要是在微冲压以及微体积成形方面, 其中的微体积成形主要是进行的微连接器以及顶杆和叶片等微型的期间精密形成。以螺钉为例, 其最小的尺寸只有0.8微米, 而微成形胚料的最小直径是0.3微米, 在模压成形的微结构构建沟槽的最小宽度能够达到二百纳米。另外在微冲压成形这一方法上最为重要的就是进行的薄板微深拉伸以及增量成形等方法。微型器件的微塑性成形技术属于新兴的研究领域, 在成形的方法上主要就是实现毫米级的微型器件精密微成形, 在微塑性成形技术的不断发展下, 这一技术会进一步的优化。
2 精密微塑性成形技术工艺发展现状及发展趋势
2.1 精密微塑成形技术工艺发展现状分析
精密微塑成形技术在实际的发展过程中也面临着一些问题, 在尺寸效应问题上体现的较为显著。微塑性成形的发展领域中, 试样尺寸当达到亚毫米或者四微米尺寸的时候, 试样的物理特征及内部的结果就会发生变化, 所以在性能参数与成形工艺参数就会存在不相协调的状况, 这也就是尺寸效应。而造成这一问题的原因主要是材料的不均匀以及流动应力和延展性等, 从微塑性成形的不均匀性来看, 在成形件迟迅接近晶粒的尺寸过程中, 那么在材料的微观组织性能不均匀就对对胚料塑性变形产生影响[3]。
从其技术工艺发展的情况来看, 主要有微冲载以及微拉深和微弯曲、微挤压。从微拉深这一层面来看, 针对薄板成形主要是采取这一技术, 这样就能够成形各种形状杯体以及腔体零件, 这一过程中会伴随着摩擦以及各向异性等现象影响, 故此从工艺的复杂上来说相对加大。而在微弯曲这一技术工艺的发展上来看, 这一技术工艺成形的产品在外形尺寸和板料厚度上就相对比较接近, 在微弯曲件传输中比较容易发生变形, 所以这一工艺技术的制件过程中, 检测就成了一个问题。再者就是微冲载, 这一技术工艺主要是生产微小零件工艺之一, 实际技术实施过程中的晶粒尺度和局部尺度比率增加, 就会造成局部的变形, 微冲载当中的凸凹模间隙控制和工模具间的磨损问题也是解决的一个重要内容。
在微成形工艺的研究上主要集中在体积成形和冲压成形, 其中的薄板材料成形主要是在拉深工艺基础上进行实施的, 能够制作成筒形和阶梯形以及盒形等不规则形状薄壁零件。和其它的冲压成形工艺得到有效的配合还能够制造出更为复杂的零件, 故此微拉深的工艺技术在实际的应用中是相对比较突出的。而在微体积成形过程中, 主要是对微齿轮以及螺钉的微型零件精密微塑性成形进行的实际研究, 通过挤压以及局部锻造等体积成形的方法能够对多种微型零件加以实现[4]。精密微塑性成形技术对产品的精度以及缩短产品交货期限等效率提升都有着较好的作用, 从近些年这一层面的发展来看, 已经有着突出成果。
2.2 精密微塑成形技术工艺发展趋势分析
精密微塑性成形技术工艺在不断额发展中, 随着科技的进步将会上升到新的发展阶段, 在精度上将越来越高, 并在应用热流道技术上将会进一步的扩大。采取这一技术能够将制件的生产率及质量得到有效提升, 同时也能大幅度节约部件原材料, 而在技术的标准化层面也将会进一步的提升, 这样就能有效的降低制造的成本, 对质量最大化的进行提升。从我国的塑性成形技术和国外的相比较而言, 还有着一定的差距, 需要在多方面进行优化改进[5]。微机电系统的提出以及技术上的实现, 这对塑性微成形技术的发展就打开了大门, 由于精密微塑性成形技术和传统的理论有着一定的差异性, 所以要能结合实际进行改进处理, 这也是精密微塑性成形技术在当前需要解决的问题。
另外就是在新型的模具加工技术以及测量、分析方法等会使塑性微成形技术在未来发展的重要方向, 而成形件在尺寸上上更小化以及精度高等将会在新型的成形设备作用下进行实现, 这在自动控制设备以及高精度测量方法层面将会得到有效实现。微成形作为是新兴的多学科交叉工艺技术, 在当前人们对其的全面认识还相对比较缺乏, 这一问题在不断的发展过程中将会得到逐步的解决[6]。随着可持续发展观理念的深化, 无色热锻润滑剂以及拉深润滑剂等相关的环保技术在精密微塑性成形技术的结合上也会呈现新的发展局面。
3 结束语
总而言之, 微塑性成形技术的发展和研究的持续推进, 将会在技术上得到进一步的提升, 但要想将精密微塑性成形技术得到更好的应用, 就需要对技术应用中的一些实际性问题认真分析并解决。在材料的开发上进一步的加强, 通过实验进行对微成形技术的发展的一保障, 只有全面考虑才能促进微塑性成形技术的顺利发展。
参考文献
[1]马智慧, 董湘怀, 梅琼风, 等.微细塑性成形工艺实现及最新研究进展[J].模具技术, 2013 (3) .
[2]洪慎章.热作模具钢的影响因素及应用[J].模具制造, 2014 (5) .
[3]曹红锦, 陈毅挺.国外军工生产精密成形技术的现状及发展趋势[J].四川兵工学报, 2014 (3) .
[4]单德彬, 袁林, 郭斌.精密微塑性成形技术的现状和发展趋势[J].塑性工程学报, 2013 (2) .
[5]崔冰艳, 陈丽文, 白叶飞.材料加工中塑性成形领域研究新进展[J].中国水运 (学术版) , 2013 (2) .
自由锻工艺过程设计方法.2,模具形状对金属塑性变形和流动的影响.3,课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计.六,所需学时2学时第八次讲课...工艺
《塑性成形工艺及模具设计》课程教案之二《锻造工艺学》辅导教案
关 小 军
材料科学与工程学院 材料加工工程系
第一次讲课
一、讲授内容
第一章
绪论
一、锻造工艺学及其性质
二、锻造生产的特点及其在国民经济中的作用
三、我国锻造生产的历史，现状及发展趋势
四、锻造生产方法的分类及工艺流程
五、课程的任务。
第二章
锻造用原材料及下料方法 第一节
锻造用钢锭及型材
一、钢锭及其冶炼.二、钢锭的结构
三、钢锭的内部缺陷
四、型材及其常见缺陷
第二节
下料方法
一、剪切法
二、锯切法
三、砂轮片切割法
四、折断法
五、气割法
六、其它下料方法
二、难点
1、钢锭和型材的缺陷产生原因及其危害。
2、各种下料方法的原理。
三、基本概念
偏析、夹杂、缩孔、疏松、溅疤、划痕、折迭、粗晶环
四、思考题
1、试阐述镇静钢锭的结构及其主要缺陷的产生部位。
2、钢锭常见缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？
3、常见的型材缺陷有哪些？它们产生的原因和危害性是什么？
4、锻造用型材常采用哪些方法下料？各自有何特点？
5、铸锭作为锻造坯料时如何下料？
五、要求重点掌握的知识点
1、钢锭结构及其常见内部缺陷。
2、型材及其常见缺陷。
3、常用下料方法及其选择原则。
六、所需学时
2小时
第二次讲课
一、讲授内容
第三章
锻造的热规范 第—节
金属的锻前加热
一、加热的目的二、加热方法
第二节
金属加热时产生的缺陷及防止措施
一、氧化
二、脱碳
三、过热
四、过烧
五、裂纹
第三节
锻造温度范围的确定
一、始锻温度的确定
二、终锻温度的确定
第四节
金属的加热规范
一、加热规范制定的原则及方法
二、钢锭的加热规范
三、中、小型钢坯的加热规范
二、难点
1、氧化和脱碳的共性和异性。
2、过热和过烧的相关性及其区别
3、加热过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。
4、始锻温度和终锻温度正确选择的必要性。
5、加热速度的影响因素及其影响规律。
三、基本概念
加热规范、氧化、脱碳、过热、过烧、过热温度、过烧温度、始锻温度、终锻温度、锻造温度范围、金属加热规范、最大可能的加热温度、允许的加热温度、温度头、均热保温、最小保温时间、最大保温时间
四、思考题
1、试说明锻前加热的目的和方法。
2、氧化和脱碳有哪些共性和异性？
3、氧化和脱碳可产生哪些危害？如何防止？
4、过烧和过热有哪些危害? 如何防止？
5、导致裂纹产生的内应力有几种？清阐述它们相应的应力状态。
6、通常圆柱形坯料产生加热裂纹的危险位置在何处？原因何在？如何防止？
7、锻造温度范围的确定原则和基本方法是什么？
8、怎样确定碳钢的始锻和终锻温度？它们受到哪些因素的影响？
9、为什么要制定合理的加热规范？加热规范包括哪些内容？其核心问题是什么？
10、两种不同概念的加热速度实质上反映了什么因素的影响？
11、选择加热速度的原则是什么？提高加热速度的措施有哪些？
12、均热保温的目的是什么？
13、冷锭和热锭的加热规范各有什么特点？为什么？、五、要求重点掌握的知识点
1、锻前加热的目的和方法。
2、加热金属的常见缺陷及其危害。
3、金属加热过程中缺陷的产生原因和防止措施。
4、加热规范的内容、制定原则和方法。
六、所需学时
2学时
第三次讲课
一、讲授内容
第三章
锻造的热规范 第五节
少无氧化加热
一、快速加热
二、介质保护加热
三、少无氧化火焰加热
第六节
金属的锻后冷却
一、锻后冷却常见缺陷产生的原因和防止措施
二、锻件的冷却方法
三、锻件的冷却规范
第七节
锻件的热处理
一、中、小锻件热处理
二、大型锻件热处理
二、难点
1、少无氧化火焰加热法的工作原理。
2、冷却过程温度应力、组织应力和残余应力的产生机理及其应力分析。
3、冷却速度的影响因素及其影响规律。
三、基本概念
冷却规范、白点、网状碳化物
四、思考题
1、少无氧化加热主要有哪几种方法？其中火焰加热法的基本工作原理是什么？
2、金属断后冷却常见缺陷有哪些？各自产生原因是什么？
3、为什么硬钢锻后冷却易产生表面纵向裂纹？
4、金属锻后冷却规范一般包括哪些内容？
5、锻件热处理的目的是什么？
6、中小锻件通常采用哪些热处理？各自作用是什么？
7、通常大锻件采用哪些热处理？各自作用是什么？
五、要求重点掌握的知识点
1、少无氧化加热方法及其工作原理。
2、金属锻后冷却常见缺陷及其危害。
3、金属锻后冷却中缺陷的产生原因和防止措施。
4、冷却规范的内容、制定原则和方法。
5、常用的锻件热处理方法。
六、所需学时
2学时
第四次讲课
一、讲授内容
第四章
自由锻主要工序分析 第—节
概述
一、影响金属塑性变形流动的几个基本因素
二、局部加载时沿加载方向的应力分布规律
三、金属塑性变形的不均匀性
四、塑性变形时金属的流动方向
第二节
镦粗
一、镦粗工序的主要质量问题和变形流动特点
二、镦粗时的注意事项
第三节
拔长
—、矩形截面坯料的拔长
二、圆截面坯料的拔长
三、空心件拔长
二、难点
1．金属塑性变形的基本规律和影响因素。2．在几种变形工序中金属流动规律的分析。
3．镦粗时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括圆截面和矩形截面坯料）。4．拔长时金属流动特点及其缺陷产生机理（包括矩形截面、圆截面和空心截面坯料）。
三、基本概念
镦粗、拔长、镦粗比、锻造比、进料比（相对送进量）、相对压缩程度
四、思考题
1、导致金属塑性变形不均匀性的原因是什么？
2、镦粗和拔长各有哪些用途？
3、镦粗工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。
4、拔长工序主要存在哪些质量问题？试分析它们产生的原因及其预防措施。
5、为什么采用平砧小压缩量拔长圆截面坯料时效率低且质量差？应怎样解决？
6、空心件拔长时孔内壁和端面裂纹产生的原因是什么？应采取哪些措施加以解决？
五、要求重点掌握的知识点
1、金属塑性变形所遵循的基本规律和影响因素。
2、镦粗、拔长工序的金属受力分析。
2、镦粗、拔长工序的金属变形和流动特点。
3、镦粗、拔长时常见金属缺陷、产生机理及其预防措施。
六、所需学时
3学时
第五次讲课
一、讲授内容
第四章
自由锻主要工序分析
第四节
冲孔
一、冲孔的受力变形分析
二、冲孔的质量分析
第五节
扩孔
一、冲子
二、芯轴
三、辗压
第六节 弯曲
第七节 其它工序（补充内容）
一、错移
二、扭转
二、难点
1、冲孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。
2、扩孔时受力、变形和缺陷产生原因的分析。
3、弯曲时受力、变形和缺陷产生原因的分析。
三、基本概念
冲孔、走样、扩孔、弯曲
四、思考题
1、试阐述开式冲孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
2、冲孔时易出现哪些质量问题？应采取什么措施解决？
3、试阐述冲子扩孔时金属变形和流动特点并画出相应的应力、应变图。
4、芯轴扩孔时金属主要沿切向流动的原因是什么？此时锻件尺寸变化特点是什么？应怎样防止壁厚不均？
5、辗压扩孔的工艺特点是什么？生产时易产生哪些质量缺陷？怎样防止？
6、弯曲时坯料易产生哪些缺陷？它们产生的原因是什么？
五、要求重点掌握的知识点
1、冲孔、扩孔、弯曲工序的应力、应变分析。
2、冲孔、扩孔、弯曲工序的金属变形和流动特点。
3、冲孔、扩孔、弯曲工序中常见的加工缺陷种类、产生原因及其预防措施。
六、所需学时
2学时
第六次讲课
一、讲授内容
第五章 自由锻工艺
第—节 自由锻件的分类
第二节 自由锻件变形方案的确定 第三节 自由锻工艺过程的制定
一、锻件图的制定
二、确定坯料的重量和尺寸
三、确定变形工艺和锻造比
四、确定锻造设备吨位
第四节
大型锻件锻造的特点（自学）—、钢锭冶金质量对锻件的影响
二、大型钢锭的加热特点
三、热锻变形对金属组织和性能的影响
四、大锻件变形工艺分析
二、难点
自由锻件变形方案的确定
三、基本概念
机械加工余量、锻造余块、试样余块、锻件工称尺寸、锻造比
四、思考题
1、自由锻工艺的特点及其主要用途是什么？不同材料自由锻面临的主要问题是什么？为什么？
2、试述自由锻件的分类及其采用的基本工序。
3、自由锻工艺过程的制定包括哪些内容？
4、锻造比对锻件组织和力学性能有哪些影响？其选择与锻件大小有何关系？
5、确定自由锻设备吨位有几种方法？为什么水压机锻造所依据的变形力能参数不同？
五、要求重点掌握的知识点
1、常见自由锻件的分类。
2、自由锻件变形方案的选择原则和实际应用。
3、考虑机械加工余量、锻造公差、锻造余块、试样余块等影响所绘制的锻件图。
4、坯料重量的计算方法。
5、变形工艺特别是工序顺序、工序尺寸、锻造比等的确定。
6、设备吨位的计算公式。
六、所需学时 1学时
第七次讲课与课堂练习
一、讲授内容
第五章 第三节
五、自由锻工艺过程制定举例 第六章
模锻成形工序分析
第一节 概述
二、难点
1、如何掌握自由锻工艺过程设计方法
3、所选择的自由锻过程中各工序尺寸的确定。
三、思考题
模具形状对金属变形和流动的主要影响表现在哪些方面？
五、要求重点掌握的知识点
1、自由锻工艺过程设计方法。
2、模具形状对金属塑性变形和流动的影响。
3、课堂进行一简单锻件的自由锻工艺过程设计。
六、所需学时
2学时
第八次讲课
一、讲授内容
第六章 模锻成形工序分析 第二节
开式模锻
一、开式模锻各阶段的应力应变分析
二、开式模锻时影响金属成形的主要因素 第三节
闭式模锻
一、闭式模锻的变形过程分析
二、坯料体积和模膛体积变化对锻件尺寸的影响
三、打击能量和模压力对成形质量的影响
四、各类锻压设备闭式模锻的特点
二、难点
1、开式模锻的应力应变分析。
2、闭式模锻的变形过程分析。
三、基本概念
开式模锻、闭式模锻、飞边槽
四、思考题
1、试分析开式模锻三变形阶段的应力应变状态及其成形特点。
2、开式模锻时影响金属成形主要有哪些因素？
3、飞边槽由几部分组成？它们各自的作用是什么？
4、桥口阻力与哪些因素有关？怎样依据模膛充满的难易程度或设备类型来确定桥口尺寸？
5、闭式模锻的优点是什么？它的正常生产条件及其用途是怎样的？
6、试述闭式模锻三变形阶段的变形情况。
7、闭式模锻模壁受力情况与锻件尺寸关系有何关系？
8、闭式模锻时坯料和体积的变化反映在锻件的哪些尺寸上？影响它们变化的因素有哪些？
五、要求重点掌握的知识点
1、开式模锻各阶段的应力应变图及其分析。
2、模膛尺寸和形状对金属成形的影响。
3、飞边槽的作用、类型及其选择。
4、终锻前坯料尺寸和形状对金属成形的影响。
5、坯料自身性质不均对金属成形的影响。
6、设备工作速度对金属成形的影响。
7、闭式模锻的变形过程分析。
8、坯料体积、模膛体积、打击能量和模压力变化对闭式模锻成形质量的影响。
六、所需学时
2学时
第九次讲课
一、讲授内容
第六章
模锻成形工序分析 第四节 挤压
一、挤压的应力应变分析
二、挤压时筒内金属的变形流动
三、关于“死区”的应力应变分析
四、挤压时常见缺陷的分析
五、径向挤压 第五节
顶镦
一、顶镦
二、电热镦粗
三、在带有导向的模具中镦粗
二、难点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、关于“死区”的应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷及其预防措施。
5、径向挤压的变形分析及其张力计算。
6、两种顶镦情况模具设计原则。
三、基本概念
挤压、正挤压、反挤压、挤压比、径向挤压、张模力、顶镦
四、思考题
1、试进行挤压过程的应力-应变分析并阐明轴向应力突变的原因。
2、平底凹模正挤压时金属在挤压筒内的流动主要有哪三种情形？为什么？
3、平底凹模正挤压时Α区最小主应力σ3的数值受到哪三种因素的影响？它们的影响规律是怎样的？
4、试讨论在各种不同的具体条件下平底凹模内正挤时所出现的金属变形和流动情况。
5、“死区”产生的原因是什么？一般“死区”存在哪两种变形情况？
6、“死区”容易产生哪些缺陷？怎样防止？
7、挤压时常存在哪些缺陷？可采取什么措施防止？
8、径向挤压变形过程的主要特征是什么？张模力与何因素有关？
9、挤压缩孔产生的原因是什么？挤压制品裂纹的产生与哪些因素有关？
五、要求重点掌握的知识点
1、挤压的应力应变分析
2、挤压筒内金属的变形流动特点、规律及其影响因素。
3、“死区”产生原因、应力应变分析及其对成形质量的不良影响。
4、常见挤压缺陷的形成原因及其预防措施。
5、径向挤压的用途、变形分析及其张模力计算。
6、顶镦用途及其模具设计原则。
六、所需学时
2学时
第十次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第一节 常用模锻设备及其工艺特点（自学）
一、模锻锤
二、热模锻压力机
三、螺旋压力机
四、平锻机
第二节 模锻工艺及模锻件分类
一、长轴类锻件
二、短轴类(圆饼类)锻件
三、顶镦类锻件
四、复合类型锻件
第三节 模锻件图设计
一、锤上模锻锻件图设计
二、热模锻压力机上模锻件图设计特点
三、螺旋压力机上模锻件图设计特点
四、平锻机上模锻件图设计特点
二、难点
1、鉴于《塑性成形设备》课程的讲授在本课程之后，因此，“常用模锻设备及其工艺特点”的知识理解较为困难，建议作为一般了解的知识由学生自学。
2、不同模锻设备上模锻件图的设计特点比较。
3、分模面和冲孔连皮的确定。
4、顶镦的三规则。
三、基本概念
分模面、锻件形状复杂系数、模锻斜度、冲孔连皮
四、思考题
1、简述各类模锻件所采用的主要变形工布。
2、模锻件的冷、热锻件图的作用各是什么？其锻件图设计内容与自由锻件相比有何不同？
3、锤上模锻选择分模位置的最基本原则是什么？
4、为什么模锻件的正偏差大于负偏差？它的机械加工余量和公差怎样选择和确定？
5、模锻斜度和圆角半径的作用是什么？为什么它们应选择合适值？
6、锤上模锻时有几种形式的冲孔连皮？为什么要选择厚度合适的冲孔连皮？
7、试比较各类模锻设备上模锻件图设计特点。
五、要求重点掌握的知识点
1、模锻工艺和模锻件的分类原则及其主要类别。
2、模锻件图设计的主要内容和方法。
3、各类模锻设备上模锻件图设计特点，特别是分模面、机械加工和锻造公差、模锻斜度等的选择原则。
4、冲孔连皮的作用、类型及其选择。
5、顶镦三规则的正确应用。
六、所需学时
3学时
第十一次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第四节 模锻工艺过程制定的内容和模锻工艺方案选择
一、模锻工艺过程制定的内容
二、模锻工艺方案选择 第五节 模锻变形工步的确定
一、长轴类锻件制坯工步选择
二、难点
1、计算毛坯的设计、简化和计算毛坯图绘制。
2、金属流动繁重系数及其在制坯工步选择中的作用。
三、基本概念
模锻工艺过程、计算毛坯图、金属流动繁重系数
四、思考题
1、模锻工艺过程主要有哪些工序组成？它的制定包括哪些内容且较自由锻工艺过程相比有什么变化？
2、模锻工艺方案选择主要涉及哪些方面？基本原则是什么？
3、试述计算毛坯图的内容及其在制坯工步中的作用。
4、长轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？如何确定？
5、金属流动繁重系数是如何反映制坯工作量的大小？它在制坯工步选择中有何作用？
五、要求重点掌握的知识点
1、模锻工艺过程与自由锻工艺过程的异同点。
2、计算毛坯的有关计算及其相应图的绘制。
3、复杂计算毛坯的简化。
4、应用金属流动繁重系数选择长轴类锻件的制坯工步。
六、所需学时：
2学时
第十二次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第五节 模锻变形工步的确定
二、短轴类锻件制坯工步选择
三、顶镦类锻件变形工步确定
二、难点
1、短轴类锻件的制坯工步选择原则。
2、确定粗大部分杆类锻件变形工步的有关计算和原则。
3、在聚集工步设计时有关注意事项。
三、基本概念
成形镦粗（预成性）、滚压、局部镦粗（聚集）、顶镦规则
四、思考题
1、短轴类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？经坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则是什么？
2、在热模锻压力机上可采用何种短轴类锻件制坯工步？原因何在？
3、顶镦类锻件通常采用的主要制坯工步有哪些？
4、试比较分别在凸模内或凹模内聚集的优缺点。
5、为什么要确定冲孔芯料的合理厚度？正确的设计原则是什么？
6、试比较在透孔和不透孔锻件中分别采用平冲头和尖冲头进行冲孔成形的优缺点。
五、要求重点掌握的知识点
1、短轴类锻件主要制坯工步。
2、短轴类锻件坯料镦粗后的制坯尺寸确定原则。
3、在热模锻压力机上和螺旋压力机上短轴类锻件制坯工步的特点。
4、顶镦类锻件主要制坯工步。
5、不同模式聚集工步的特点。
6、冲孔芯料的设计原则、冲孔成形工步以及冲头的选择。
7、几种不同情况的管类锻件局部顶镦变形。
六、所需学时：
2学时
第十三次讲课
一、讲授内容
第七章 模锻工艺
第六节 坯料尺寸的确定
一、长轴类锻件
二、短轴类锻件
三、顶镦类锻件
第七节 设备吨位的确定
一、模锻锤吨位的确定
二、热模锻压力机吨位的确定
三、螺旋压力机吨位的确定
四、平锻机吨位的确定
二、难点
1、不同类型锻件的坯料制定方法。
2、顶镦类锻件计算毛坯图及坯料直径确定原则。
三、思考题
1、试比较模锻坯料尺寸与自由锻坯料尺寸确定的异同点。
2、试阐述长轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。
3、试阐述短轴类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。
4、试阐述顶镦类锻件的坯料选择原则及其机理。
5、带孔锻件坯料直径确定的原则是什么？
6、模锻设备吨位有哪几种方法？
四、要求重点掌握的知识点
1、长轴类、短轴类和顶镦类模锻件坯料尺寸确定的一般步骤。
2、顶镦类锻件计算毛坯图。
3、带孔锻件坯料直径确定原则。
4、各类模锻设备吨位计算公式的正确使用。
五、所需学时：
2学时
第十四次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第—节 锤用锻模
一、模锻模膛设计
二、制坯模膛设计
三、锻模结构设计
二、难点
1、预锻模膛、终锻模膛的结构及其设计。
2、终锻时锻件缺陷产生原因的分析。
三、基本概念
终锻模膛、预锻模膛、钳口、折迭
四、思考题
1、锻模设计包括哪些内容？常用的模锻工步有哪些？
2、终锻模膛设计包括哪些主要内容？
3、热锻件图与锻件图有何差异？绘制时应注意哪些问题？
4、试述飞边槽的组成及其常见结构型式。
5、试述钳口的作用及其常见结构型式。
6、预锻模膛的采用原因及其作用什么？它所引起的不利影响是什么？
7、终锻时产生折迭和充不满的原因分别是什么？应采取什么措施加以抑制？
8、为什么锤上模锻高肋件时要采用预锻？设计该模膛的主要出发点是什么？通常在设计中应采取哪些方法？
9、什么情况下终锻和预锻模膛的设计基本相同？此时两者之间还存在哪些差异？
五、要求重点掌握的知识点
1、锻模设计的内容和常用的模锻工步。
2、终锻模膛和预锻模膛设计的内容和方法。
3、热锻件图绘制。
4、飞边槽和钳口的选择。
5、终锻时锻件缺陷产生的原因和防止措施。
6、采用预锻模膛的必要性及其设计原则。
六、所需学时：
2学时
第十五次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第—节 锤用锻模
二、制坯模膛设计
三、锻模结构设计
二、难点
1、滚压模膛的设计原则和公式。
2、拔长模膛的设计原则和公式。
3、模膛的布排要点。
4、平衡锁扣及其对应的模膛中心位置确定。
5、错移力的平衡和导向。
三、基本概念
滚压工步、成形工步、锁扣、锻模中心、模膛中心、模块中心、错移力
四、思考题
1、制坯工步主要采用哪几种模膛？这些模膛的作用是什么？
2、滚压模膛有几种结构形式？它们的设计原则如何？
3、拔长模膛有几种分类原则？其设计内容及其相应方法是什么？
4、弯曲模膛和成形模膛的设计要点分别是什么？
5、试述镦粗台和压扁台的作用、设计方法及其在模块上的位置。
6、试述切断模膛在模块上的位置和设计方法。
7、锻模结构设计应着重解决哪些问题？什么情况下锻模中心和模膛中心重合？
8、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务是什么？
9、锻模中心和模膛中心不重合时会产生哪些不良后果？
10、为什么要确定带平衡锁扣模膛的中心位置？一般中心位置有几种情况？
11、错移力产生的原因是什么？应从哪两方面考虑减小它的不良影响？
12、欲减小错移力的影响模具结构设计中主要采用哪些方法？
13、模具的主要破坏形式有哪些？各自产生的原因是怎样的？
14、试比较平衡锁扣和导向锁扣的异同点。
五、要求重点掌握的知识点
1、模锻时常用的制坯工步及其确定原则。
2、制坯工步采用的模膛及其作用。
3、各种制坯模膛的结构类型、设计内容、设计原则和相关公式。
4、锻模结构设计的目的和任务。
5、终锻和预锻模膛布排设计的中心任务。
7、各种制坯模膛在模快上的位置选择。
8、锻模中心和模膛中心的重合问题。
9、平衡锁扣的类型及其在锻模结构中的作用。
10、错移力产生的原因、危害及其消除措施。
11、模具破坏的主要形式及其产生原因。
12、基于强度考虑的锻模有关尺寸设计。
13、模块尺寸设计。
六、所需学时
3学时
第十六次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第二节 热模锻压力机用锻模
一、模膛设计特点
二、锻模结构特点
第三节 螺旋压力机用锻模
一、锻模设计特点
二、锻模结构特点
第四节平锻机用锻模（自学）
一、平锻模的固定及固定空间
二、平锻模结构设计特点
三、模膛设计
二、难点
1、热模锻压力机预锻模膛的设计要点。
2、热模锻压力机的锻模闭合高度。
3、螺旋压力机锻模设计特点。
三、基本概念
模具闭合高度、压力机最小闭合高度
四、思考题
1、热模锻压力机要采用哪些变形工步？其预锻和终端模膛设计与锤上模锻相比有哪些特点？
2、热模锻压力机的锻模结构有什么特点？
3、螺旋压力机的锻模设计与锤上模锻相比有哪些特点？其锻模模块有哪几种紧固形式？
4、螺旋压力机锻模的导向装置有几种类型？各自用途如何？
5、平锻机模具分为哪三个部分？它由几个分模面？其结构设计特点如何？
6、平锻机模具固定空间最重要的参数是什么？依据何在？
五、要求重点掌握的知识点
1、热模锻压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。
2、热模锻压力机的锻模结构特点。
3、螺旋压力机采用的变形工步及其锻模设计特点。
4、螺旋压力机的锻模结构特点。
六、所需学时
2学时
第十七次讲课
一、讲授内容
第八章 锻模设计
第五节 自由锻锤上模锻与胎模锻锻模
一、胎模锻锻模
二、固定模模锻锻模 第六节 锻模材料
一、锤锻模用材料
二、摩擦压力机锻模用材料
三、热模锻压力机锻模用材料
四、平锻机锻模用材料 五，液压机锻模用材料 第七节 锻模设计实例
一、锻件图设计
二、计算锻件的主要参数
三、锻锤吨位的确定
四、确定飞边槽的型式和尺寸 五，终锻模膛设计
六、预锻模膛设计
七、绘制计算毛坯图
八、制坯工步选择
九、确定坯料尺寸
十、制坯模膛设计
十一、锻模结构设计
十二、连杆模锻工艺流程
二、难点
1、热锻模具材料的基本性能。
2、模膛设计时考虑实际生产经验对有关设计计算尺寸的修改和形状的简化。
三、思考题
1、胎模锻与自由镦相比有哪些优点？其锻模按用途分为哪三大类？
2、固定胎模锻在模锻时上、下模块为什么易错移？应采取哪些措施加以防止？
3、热锻模具材料应具备哪些基本性能？
4、各类锻压设备可共同采用哪两种热锻模具材料？其道理是什么？
四、要求重点掌握的知识点
1、胎模锻特点、种类及其用途。
2、固定胎模结构及其安装。
3、热锻模具材料的基本性能。
4、常用热锻模具材料及其选用原则。
5、初步了解和掌握锻模及其工艺设计的全过程。
五、所需学时
2学时
第十八次讲课
一、讲授内容
第九章 模锻的后续工序
第一节 切边、冲孔及其模具设计
一、切边和冲孔的基本方式及模具类型
二、切边模
三、冲孔模和切边冲孔复合模 四，切边力和冲孔力的计算
第二节 精压和校正的应用及模具设计
一、精压
二、校正
第三节 模锻件的表面清理
二、难点
1、切边模和冲孔模中凸凹模的作用特点。
2、切边模模具闭合高度及其与凸模高度的关系。
3、切边冲孔复合模设计。
三、基本概念
简单模、连续模、复合模、精压、切边模具闭合高度、压力机最大封闭高度、压力机最小封闭高度
四、思考题
1、试比较切边模和冲孔模中凸、凹模的作用。
2、试比较热切（冲）和冷切（冲）两种工作方式的特点。
3、切边模有哪几部分组成？它有几种类型？
4、切边凹模有哪几种刃口？它们各自用途是怎样的？
5、为什么要合理确定切边模凸、凹模之间的间隙？
6、切边模具闭合高度及其凸模高度怎样确定？
7、精压工序的目的是什么？试阐述它的分类和变形特点。
8、校正工序的目的是什么？试阐述它的分类和用途。
9、试阐述表面清理工序的目的和方法。
五、要求重点掌握的知识点
1、切边模和冲孔模的组成部分及其作用和设计方法。
2、精压工序的目的、分类和变形特点。
3、校正工序的目的、分类和确定原则。
4、表面清理工序的目的和方法。
六、所需学时
2学时
参考资料：
1、吕 炎.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1995年
2、张志文.《锻造工艺学》.机械工业出版社, 1983年
3、汪大年.《塑性成性原理》.机械工业出版社, 1987年
4、李培武, 杨文成.《塑性成形设备》.机械工业出版社, 1994年
5、崔忠圻.《金属学与热处理》.机械工业出版社, 1994年 所需总学时： 38学时
实验教学是专业课教学的重要组成部分,是为实现“使学生掌握专门知识和技能,培养学生分析问题、解决问题和进行科学研究能力”的教学目的而设置的,是学科基础理论和专业基础理论等综合应用的重要载体,是学生获得实际技能,增强就业、创业能力,构建全面能力结构的主要途径。然而,大多数专业课实验独立设课教学改革还在积极探讨中。
1 实验独立设课的操作模式
在原来的实验教学中,模具拆装测绘、塑料注射模塑、电火花成型加工、电火花数控线切割编程及加工等4个实验分别附属于塑性成形工艺及设备和模具制造工艺2门课程,且处于从属位置,教学模式大多数是理论在前实验在后,强调实验课与理论课开设同步,实验课依附于理论课。实验大多是演示性、验证性实验,各个实验之间相互独立、自成体系、彼此分离,毫无联系。显然,这种旧的实验教学模式,能力培养功能十分微弱,而且由于实验互相无关联、支离破碎、意义有限,学生对实验缺乏应有的积极性和主动性,教学效果差。
在教学改革实践中,通过整合、改造、优化,构建了新的实验课程体系,将原来分属2门课程的4个实验有机地结合,自成体系,整合成了独立的专业实验课程—塑料模具系统过程综合实验(36学时,2学分)。该实验以培养学生技术应用能力、专业岗位能力和自主创新能力为主线,将某一成形件的工艺设计与生产制作相结合,让学生全面掌握成形一种工件从设计到加工生产的全过程。其实验过程如下:
(1)学生根据选择的制品图结合对模型室中的模具拆装测绘进行工艺分析。
(2)运用CAXA实体设计软件进行模具设计。
(3)在指导教师和集训工厂师傅的指导下,利用电火花成型机、电火花数控线切割机、数控机床等完成零件的毛坯制作和零件加工。
(4)装配模具和安装调试。
(5)制品试生产。
2 效果
塑料模具系统过程综合实验(独立设课)自2007年开设以来,由于实验内容紧密结合专业培养目标,充分强化和发挥专业实验的人才培养功能,因此取得了很好的效果。
2.1 专业课实验独立设课提高了实验教学的质量
塑料模具系统过程综合实验将过去按塑性成形工艺及设备和模具制造工艺2门课程设置的实验改为按专业方向设置的实验,根据2门专业课的相关性和可融合性,将该两门课程的实验打通,通过实验项目、内容的整合重组、融合提炼和发展创新,变课程实验为专业实验,形成了独立的专业实验课程,既打破了原有课程实验之间的界限和框架,同时无论是形式还是内涵都表现出质的区别,已经不是原来的构造原理、工艺过程、使用方法或操作技术等单一的、仅着眼于对象认知、技能掌握和提高动手能力的实验,而是紧密结合工程实际、结合有行业或岗位背景的业务、工作或者全过程。
2.2 专业课实验独立设课激发了学生学习的主动性和积极性
长期以来,在工科类的实验教学中,学生所做的一切实验都是在每门课程讲到相应部分后,进行相应的课程实验。实验前,实验教师基本是提前为学生安排好了一切,然后详尽地讲解实验原理和实验步骤,每一个细节都尽可能地为学生示范清楚,学生只是一味被动地接受其结果。这种实验教学方法不仅使学生所学的理论知识不能转化为相应的能力,缺少了创新意识和不断探索的精神,而且还使学生感到枯燥乏味,毫无兴趣。
塑料模具系统过程综合实验(独立设课)以塑料制品生产为主线,其实验内容涵盖了塑料制品工艺分析、模具结构分析、模具设计、模具加工、模具装配和安装、塑料制品生产等多个环节,将某一成形件的工艺设计与生产制作相结合,让学生全面掌握成形一种工件从设计到加工生产的全过程。进行这样的实验,学生必须应用所学过的不同的工艺方法,在规定的时间内,完成规定的塑料制品生产,学生兴趣非常大,变被动为主动,大大提高了学生的学习积极性,增强了学生的实际动手能力,从而更好地了解和掌握了所学理论知识,初步掌握了将理论知识应用于工程实际的基本方法。学生在进行实验的过程中,面对实际应用,就会面临许多问题,要靠动手实践才能发现问题并最终解决问题。在这一过程中,学生就会从理论中寻找解决问题的方法,使学生能直接看到自己学习的效果,从而极大地激发了学生学习的主动性和热情,提高了学习兴趣,使学生能够更好地适应和满足经济建设和社会发展的需要。
2.3 专业课实验独立设课提高了学生的创新能力
进行实验教学改革,就是要从现代工程技术与管理人才对专业基本素质和业务(工作)能力的要求出发,建立面向行业、面向岗位的“工程能力、业务能力培养”的新的实验教学理念,构建新的实验教学和内容体系。实验课独立设课正是为适应社会、经济、技术发展的需要,满足学生创新精神与实践能力培养的要求,强化对实验课的重视程度,调动学生学习积极性和主动性,促进培养目标落实而进行的一项重要的改革。
塑料模具系统过程综合实验(独立设课)实践了几年,学生综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力提高了,学生的创新意识和创新能力提高了。
近3年来学生的毕业设计一改过去假题假做的模式,每年有80%以上学生的毕业设计结合了企业、厂矿的生产实际,而且大多设计都富有个性化和创新意识,深受用人单位的好评,多名学生还分别在广西大学生科技竞赛、中南5省大学生科技竞赛、全国大学生科技竞赛中获奖。
2.4 专业课实验独立设课促进了教师业务水平的提高
专业实验独立设课往往是在以往课程和相关实验的基础上解决一个实际的课题,这就要求学生具有分析问题和解决问题的综合能力,是对学生综合知识运用能力的考验,同时也对指导教师提出了更高的要求,指导教师不仅要有相关的理论知识也要有一定的实际经验。
由于实验独立设课在教学的组织和管理上与理论课一样,这就从课程体制上保证了教师像重视理论课一样重视实验课,增强了他们的责任感和使命感,调动了他们的积极性。担任理论课教学的教师指导独立设置的实验课时,往往基础理论有余而实际操作经验不足。专职担任实践教学的教师指导独立设置的实验课时,又往往实际操作经验有余但基础理论不够。实验独立设课使他们有了紧迫感,激发了他们再学习的积极性。实验独立设课以来,不少担任理论课教学的教师,特别是青年教师纷纷主动到实验室进行实践锻炼,参与仪器设备的维护。而专职实验教师则积极参加各种相关的培训班、提高班的学习,有的还在职攻读硕士、博士学位。短短几年,实验教师的业务水平有了大幅度的提高。
3 结束语
专业课实验有其自身的特点,专业课实验独立设课必须以培养学生技术应用能力、专业岗位能力和自主创新能力为主线,为使学生获得实际技能,增强就业、创业能力,构建全面能力结构的教学目的而设置。
参考文献
[1]黄大明,秦钢年,文冰,等.专业实验独立设课的研究与实践[J].实验室研究与探索,2007,11:85～87,94
[2]叶钊,董声雄,林诚,等.改革工科专业实验提高学生综合素质[J].化工高等教育,2002,3:47～50
[3]石彪,刘利枚.商科院校工科专业实验独立设课教学改革的思考[J].中国现代教育装备,2010,1:110～112
[4]万鸣,古滨,黄利诚,等.材料力学实验独立设课教学改革实践[J].实验科学与技术,2009,7:98～100
[5]高红,赵英.机电专业综合实验独立设课的探索与思考[J].辽宁工业大学学报(社会科学版),2008,3:109～110
[6]张铁异.机械电子实验独立设课考核方法的探索[J].实验室科学,2007,4:21～23
[7]张红,谭炎.物理实验独立设课的成果与问题[J].物理与工程,2005,3:37～39
