《制造工程基础》教学大纲

—《造程础教大—程本况课程编号

开课学期■秋■春□

学分

课程名称课程类别

（中文）制造工程基础（英文）FundamentalsManufacturing■必修■选□选；eq\o\ac(□,1)eq\o\ac(□,)年□2年■3年级eq\o\ac(□,4)eq\o\ac(□,)年级课内总学时

课内学时分配

课外学时分配

课堂讲课

课后复习

课程学时及其分配

自学交流课堂讨论实验辅导课内实验

课外自学讨论课必修实验拓展训练

教学方式考核方式适用院系适用专业先修课程预备知识教材与参考文献

■课堂讲授为主□实验为主□自学为主□题讨论为主期末考试成绩（55%+期中考试成绩30%）平作业及实验15%）机械工程学院（精仪系，热能系，机械系，汽车系，工业工程系天学院（航空航天系）机械工程及自动化，测控技术与仪器，微机电系统工程，车辆工程，热能动力系统及自动化，航天航空工程机械制图，金属工艺学实习，机械原理，机械设计，理论力学，材料力学，工程材料教材：冯之敬制工程与技术原理(第)北：清华大学出版社2009年参考文献：（1沈其文材料成形工基.武：华中科技大学年（2周泽华金属切削原上：上海科学技术出版社1993年（3戴金属切削机床北：机械业出版社2003年（4王先逵机械制造工北京：机械工业出版社（）MikellP.(Professor,LehighofManufacturing－andUpper，NJ：Hall，（）KalpakjianIllinoisInstituteofandTechnology.UpperSaddleNJ：PrenticeHall，2000

程容介课程结合前沿制造技术和科研成果统全面论述现代制造工程中主要制造技术和制造工程设计的基本原理主要内容有金属非金属材料的加工性质模铸成型原理，塑性成形原理，连接与分割原理，金属切削原理，机床、刀具、夹具设计原理加工表面质量和精度精密特种加工工艺以及进行制造工程技术组织的工艺规程设计原理等通过制造工程基础课程的学习学生能够系统掌握现代制造工程中重要的工艺原理及制造工程设计的基本原理握这些基本原理之间的有机联系了解专业新技术和发展趋势全面培养专业基础能力和专业适应能力培养创新意识和分析解决制造工程实际问题的能力为进一步深入学习机械制造领域的先进技术知识和适应不断急剧发展变化的工作性质奠定宽厚的专业理论基础。程学纲第单模成（学）教目：握属非属料铸形本艺法原第1节程绪论；砂铸造工原理学时）绪：造的定义和重要性，课程学习主要内容和主要学习环节排引子：金属铸造成形的定义、三要素及分类1.1砂铸工艺原理1.1.1砂铸造工艺原理1.1.2金的浇注与凝固1.1.3砂铸造工艺方案1.1.4铸缺陷及质量控制本教基要：砂型铸造中铸型的主要组成部分及造型过程铸型性能的基本要（强度透气性，耐火性，容让性）以及相应的保证措施

模样和芯盒制造时的尺寸要求液体金属流动性及影响因素分析浇注过程理论分析（能量守恒方程、流动连续性方程道设计原则纯金属、共晶合金、非共晶合金的凝固特点，冒口设计原则铸件收缩的三个阶段铸件结构设计的工艺性分析浇注位置的确定和分型面的选择浇注系统的组成、各部分作用与设计要点铸件的补缩措施（冒口、冷铁设计）各种铸造缺陷的特征、成因及防止措施

第2节种铸造工艺法；铸合金类及铸特点（3学时）1.2特铸工艺方法1.2.1金型铸造1.2.2熔铸造1.2.3压铸造1.3铸合种类及铸造特点1.3.1铸1.3.2铸1.3.3铸非铁合金（建议自学）本教基要：特种铸造工艺方法（金属型铸造、熔模铸造、压力铸造）的主要工艺原理、过程和特点

铸铁的石墨化过程及其影响因素：化学成分（内因速度（外因）铸铁的分类与组织、性能特点；灰铸铁（普通灰铸铁，孕育铸铁墨铸铁、蠕墨铸铁可锻铸铁的生产工艺造特点及热处理特点铸铁熔炼过程中的化学成分变化及要求铸钢的铸造工艺特点与工艺措施（与铸铁比较）铸造铝合金、铜合金的铸造工艺特点与工艺措施（建议自学）第3节金属材料的铸成形2学时）1.4非属料的模铸成形1.4.1塑成形工艺及模具1.4.2橡制品的加工与成*1.4.3玻制品成形工*本教基要：塑料注射成型机工作原理与过程塑料注射成型模具设计：模腔的尺寸设计；浇注系统设计特点橡胶制品的加工成形工艺：塑炼，混炼，成形，硫化的基本概*平板玻璃的拉引法成形与浮法成形工艺原*浮法成形玻璃的平衡厚度及改变厚度的方*第单塑成（学）教目：握属料性形本艺法原第1节属塑性成形应力与变（1学时）引子：塑性成形的概念和分类2.1金塑成形的应力与应变2.1.1应与应变关系2.1.2温对塑性成形的影响2.1.3变速率对塑性成形的影响本教基要：标称应力应变、真实应力应变的定义及其相互关系塑性变形阶段应力应变曲线及数学表达式（强度系数B，硬化指数）

温度和应变速率对塑性的影响规律：理解加工硬化、再结晶、回复以及热态成形、温态成形、冷态成形等概念第2节制；锻造；压（学时）2.2轧2.3锻2.3.1锻温度2.3.2自锻2.3.3模2.4冲2.4.1冲2.4.2弯2.4.3拉2.5粉冶与陶瓷制*2.5.1硬合金的粉末冶金工艺（建议结合硬质合金刀具材料讲授*2.5.2陶制备工艺*本教基要：纵轧、斜轧*碾压扩环轧制*基工艺原理，纵轧时的咬入条件碳钢锻造温度的确定原则（始锻温度，终锻温度）墩粗和拔长工艺中锻件的变形特点自由设备参（压机的锻压力锻的吨位）的计算方法（以墩粗为例）

开式模锻与闭式模锻、预锻模膛与终锻模膛的特点；模锻件结构设计要求冲裁工艺工件受力与变形分析冲裁模合理间隙的概念及计算冲裁模尺寸确定（冲孔与落料的区别裁力算弯曲工艺工件受力与变形分析最小相对弯曲半径的概念及计算曲回弹的概念及弯曲回弹量的计算拉深工序：工件受力与变形分析；拉深质量问题（起皱，拉裂）及应对措施（拉深系数与压边力计算深模与裁模设计要点比较第单连与割3时教目：握接分基工方与理3.1焊的理本质与分类3.2焊主工艺方法3.2.1电焊3.2.2气与气割3.2.3其焊接方法*3.3焊质与缺陷3.4常金材料焊接性3.5胶接*本教基要：焊接的物理本质、实现措施和分类常见焊接方法（以电弧焊、气焊、气割、电阻焊、钎焊为重点）工艺特点；电弧防护方法；氧气气割的本质以及对气割金属的要求

焊接传热过程特征及其影响因空间上的温度场时间上的热循环焊接接头的区域划分及典型晶粒结构）常见焊接缺陷（残余应力与变形、气孔、焊接热裂纹、焊接冷裂纹）形成原因和防止措施常用金属材料的焊接特（属料的焊接性及其影响因素钢材、铸铁、有色金属*的焊接性及改善措施材碳量第单切加（学）教目：握金属切削加工基本工艺方法与原理括金属切削原理属切削机床与刀具、工件的定位与夹紧、机械加工精度与表面质量、精密特种工艺方法。第1节属切削原理I学时）引子：介绍金属切削加工的定义及特点，然后引出本单元要研究的几个关键问题4.1金切原理4.1.1金切削基本概念4.1.2刀材料4.1.3刀几何形体与角度参数本教基要：金属切削加工的定义及特点削过程中工件上的加工表待加工表面已加工表面、过渡表面）

主运动、进给运动和合成切削运动：定义及作用；能正确分析车削、铣削、钻削、镗削、磨削加工方法的切削运动切削用量三要素：定义及基本计算方法；能正确计算车削、铣削、钻削、镗削、磨削的三个切削用量刀具切削层参数：切削厚度、切削宽度和切削面积的定义及其物理意义刀具材料应具备的性能；高速钢和硬质合金（以Y类YT类主）的组成、常用牌号、特点及应用范围，能针对常见材料的粗精加工要求，正确选择刀具材料。陶瓷、金刚石、立方氮化硼等超硬刀具材料的特点及应*刀具几何形体与角度参数：以外圆车刀为例，能标识刀具上的一尖、二刃、三面，重点掌握两种刀具标注角度参考系的定义：①基切削平面主剖面参考系；②基面-进给剖面-切深剖面参考系；重点掌握刀具五个角度的定义：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角，并能对切断刀的角度进行正确标识为拓展，能标识其他刀具的刀尖、刀刃和刀面，如切断刀、刨刀、圆柱铣刀、麻花钻、镗刀）刀具标注角度和工作角度：能依据实际工况（考虑进给运动和刀具安装具标注角度计算出刀具实际的工作角度第2节属切削原理II（3学时4.1.4金切削的变形过程4.1.5切力4.1.6切热与切削温度本教基要：金属切削变形过程的基本特征（三个变形区的形成及特点，剪切面和剪切角）表示剪切变形的方法（变形系数、剪应变和剪切角）

切屑四种形态的产生条件、形状、形成原因及特点积屑瘤的形成与控（屑瘤的征、形成原因加过程的影响控积屑瘤的措施）切削力的分析（空间分布的特征及其对加工过程的影响、测量方法）切削力理论公式的推导过程，分析该公式在实际应用中的限制切削力经验公式的建立：建立及修正方法；单位切削力的定义、物理含义及用途；影响切削力的因素，特别是切削用量三要素对切削力的影响程度切削热产生的原因及传导特征具切削温度的分布规律及原因响削温度的因素，特别是切削用量三要素对切削温度的影响程度第3节属切削原理III学时）4.1.7刀磨损与使用寿命4.1.8刀几何参数选择4.1.9工材料切削加工性（建议自学）4.1.10切削*本教基要：刀具磨损形态及其产生条件，刀具磨损过程及磨钝标准定义刀具使用寿命的定义削用量三要素对具使用寿命的影响规律化选择切削用量的方法

刀具前角后角主角副偏和刃倾角在切削过程中所起的作用及其优化选择（定性分析）工件材料切削加工性的衡量指标和影响因素（建议自学）切削液的作用、种类及选用方*第4节验：机床刀具基实验3学时通过实地参观制造系统实验室先进的数控机床和刀具解典型数控机床的结构动和加工特点，了解典型表面（外圆、内孔、平面）加工方法及所采用的刀具，了解测量切削力的原理与方法，并通过切削实验观察切削力的特点，总结切削参数对切削力的影响规律。利用实验室现有的刀具角度测量仪别对外圆车刀和切断刀的几何角度进行测量深对刀具几何形状与参数、刀具角度参考坐标系的理解第5节床与刀具（学时）4.2机与具4.2.1机的运动和传动4.2.2车与车刀4.2.3钻和麻花钻4.2.4铣和铣刀4.2.5拉和拉刀*4.2.6齿加工机床与齿轮加工刀*4.2.7磨和砂轮本教基要：机床的运动与传动分析握简单成形运动和复合成形运动的基本概念正分析车铣刨磨钻床的切削成形运动动链和内传动链的基本概念以及传动原理图的表示方法；普通机床和数控机床传动系统的结构与特点

主要切削机床和刀具的种类、基本结构与加工范围（车床与车刀，钻床和麻花钻-麻花钻的主要表面和切削刃以及角度的分析床铣刀－顺铣和逆铣的定义点及应用范围，拉床和拉刀）磨削的特点，磨床的种类与应用范围，砂轮的特性（磨料、粒度、结合剂、硬度和组织）和选择方法第6节件的定位夹I3学）4.3工的位夹紧与夹具4.3.1夹基本概念4.3.2工在夹具中的定位原理本教基要：安装、定位、夹紧的基本概念，夹具的作用、基本构成和分类六点定位原理掌工件分别以平面、圆圆面圆锥孔为定位基准时常用的定位元件，分析每一个典型定位元件及多个定位元件组合限制自由度的情况

辅助支承和可调支承的区别和应用完全定位、不完全定位、欠定位和过定位的概念定位方案的设计与分析根据工件的加工要求确定定位时需要限制的自由度设计定位方案能对给定的定位方进行分析定方案的合理性对于不合理的方案，能提出正确的改进措施。第7节件的定位夹II（时）4.3.3定误差计算4.3.4工在夹具中的夹紧（建议自学）本教基要：获得零件加工精度的方法，特别理解试切法与静调整法的区别定位误差产生的原因及组成（基准不重合误差；基准位移误差）定位误差的直接计算方法，能正确地计算各种定位和加工要求下的定位误差确定夹紧力大小、方向和作用点的基本原则第8节合夹具的设和组装验（3学时）通过设计和组装一套槽系组合夹具深对工件定位与夹紧概念的理解深理解六点定位原理、过定位、欠定位、完全定位、不完全定位、工序基准、定位基准、测量基准、设计基准等基本概念，掌握定位误差的分析方法。第9节械加工精度3学时4.4机加精度与表面质量4.4.1机加工精度本教基要：机械加工质量的内涵影响加工精度的主要因素（原理误差、工艺系统受力变形、受热变形、机床误差、刀具的制造误差与磨损、安装误差）分析。以工艺系统受力变形为重点

复映误差的概念、产生原因以及减小措施工艺系统刚度、误差敏感方向等概念加工精度分析与控制的两种方法（分布曲线法+点图法*）其应用

利用分布曲线法计算零件加工的合格率和废品率；工艺能力分析第节机械加工表面量；精与特种加工述（3学时）4.4.2机加工表面质量4.5精与种加工方法概*本教基要：表面粗糙度的基本概念及其影响因素（几何因+物因素：鳞刺，积屑瘤，振动*

加工表面物理机械性能变化的特点（表面硬化、金相组织变化、表面残余应力*了解精密与特种加工工艺方法第单工规设原（学时教目：握械工艺程计装工规设的本原第1节械加工工艺程设计I3时）5.1机加工