《弧焊电源》教学大纲

《弧焊电源》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：03142531课程性质：专业必修课学分：2学分学时：32学时（理论32学时）先修课程：焊接技术与工程导论、材料科学基础A、电工与电子技术等后续课程：焊接结构学、焊接自动化技术、先进连接技术等适用专业：焊接技术与工程开课单位：材料科学与工程学院一、课程说明《弧焊电源》是焊接技术与工程专业的一门专业必修课。本课程的主要内容包括常用弧焊电源的结构、基本原理、应用，以及弧焊电源的数字化控制技术。通过本课程的学习，使学生掌握各种常用弧焊电源的基本结构、工作原理、应用等理论知识；掌握选择和使用弧焊电源的方法；了解弧焊电源的数字化控制原理及方法。通过对本课程的学习，可以提高学生的逻辑推理能力、总结归纳能力及自学新知识的能力，同时为学习后续课程及今后从事相关技术工作打下必要的基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：培养学生积极推广和创新新技术、新工艺、新设备的创新精神，为国家的可持续发展积极贡献力量的爱国思想，以及崇尚劳动、热爱劳动、辛勤劳动、诚实劳动的劳动精神。课程目标2：掌握常用弧焊电源的结构、特点和基本原理；掌握选择和使用弧焊电源的方法；了解弧焊电源的数字化控制原理及方法。课程目标3：培养学生将弧焊电源与焊接工艺相结合的分析能力；分析问题、解决问题的科学方法；勤于思考、勇于创新、为国家建设不懈努力的科学精神。三、课程目标与毕业要求《弧焊电源》课程教学目标对材焊接技术与工程专业毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度2.问题分析2.3能够运用相关知识，并通过文献研究分析焊接专业相关复杂工程问题，以获得有效结论。课程目标1：培养学生积极推广和创新新技术、新工艺、新设备的创新精神，为国家的可持续发展积极贡献力量的爱国思想，以及崇尚劳动、热爱劳动、辛勤劳动、诚实劳动的劳动精神。M3.设计/开发解决方案3.2能够运用专业知识，通过分析、类比等方式提出满足要求的解决方案。课程目标2：掌握常用弧焊电源的结构、特点和基本原理；掌握选择和使用弧焊电源的方法；了解弧焊电源的数字化控制原理及方法。课程目标3：培养学生将弧焊电源与焊接工艺相结合的分析能力；分析问题、解决问题的科学方法；勤于思考、勇于创新、为国家建设不懈努力的科学精神。H注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时对应的课程目标1.绪论1.1弧焊电源的分类、特点和应用1.2弧焊电源的由来及发展趋向1.3本课程的性质、任务、要求和分工教学要求：使学生掌握弧焊电源的分类、特点及用途；熟悉弧焊电源的历史、现状及发展趋势；掌握学习本课程的方法、任务、目标。重点:弧焊电源的分类、特点及用途。弧焊电源的历史、现状及发展趋势。难点:弧焊电源的发展趋势。21、22.焊接电弧及其电特性2.1焊接电弧的物理本质和引燃2.2焊接电弧的结构和伏安特性2.3交流电弧2.4焊接电弧的分类及特点2.5焊接电弧力及其种类和影响因素教学要求：使学生掌握焊接电弧的物理本质和引燃的基本原理；掌握焊接电弧的结构和伏安特性；理解交流电弧的特点及连续燃烧的条件；熟悉焊接电弧的分类及特点；熟悉焊接电弧力及其种类和影响因素。重点:焊接电弧的物理本质和引燃、结构和伏安特性、分类及特点、电弧力及其影响因素。难点:焊接电弧的物理本质、交流电弧、电弧力及其影响因素。41、2、33.弧焊电源的基本要求3.1弧焊电源的空载电压和外特性3.2弧焊电源的调节特性3.3弧焊电源的动特性教学要求：使学生掌握焊接电弧对弧焊电源；掌握弧焊电源的调节特性和动特性的要求；熟悉弧焊电源的动特性。重点:焊接电弧对弧焊电源外特性、调节特性和动特性的要求。难点:焊接电弧对弧焊电源外特性、调节特性和动特性的要求。61、2、34.弧焊变压器4.1弧焊变压器的基本原理和分类；4.2动铁心式、动线圈式、抽头式弧焊变压器教学要求：使学生理解并掌握弧焊变压器的基本原理和分类；熟悉动铁心、动线圈和抽头式弧焊变压器的结构及基本原理。重点:弧焊变压器的基本原理和分类；动铁心式、动线圈式和抽头式弧焊变压结构及原理。难点:动铁心、动线圈、抽头式弧焊变压器的基本原理。31、2、35.晶闸管弧焊整流器5.1弧焊整流器概述5.2晶闸管式弧焊整流器主电路5.3晶闸管移相触发电路5.4晶闸管式弧焊整流器外特性的控制方法教学要求：使学生掌握晶闸管式弧焊整流器组成及特点；了解分析主电路的方法，理解三相半波、六相半波可控整流电路的基本原理及特点；理解移相触发电路、外特性控制方法。重点:晶闸管式弧焊整流器组成及特点、移相触发电路原理、外特性控制方法。难点:主电路工作原理、移相触发电路原理分析。31、2、36.弧焊逆变器6.1弧焊逆变器概述6.2弧焊逆变器的基本原理6.3软开关型弧焊逆变器6.4SiC功率器件与新一代SiC类弧焊逆变器教学要求：使学生掌握弧焊逆变器的特点、分类、应用、基本组成及各部分作用等基本知识；掌握IGBT式弧焊逆变器的主电路及控制电路的工作原理；了解软开关型弧焊逆变器；了解新一代SiC类弧焊逆变器。重点:弧焊逆变器的特点、分类、应用、基本组成及各部分作用等基本知识；IGBT式弧焊逆变器的主电路和控制电路的形式及工作原理。难点:弧焊逆变器的基本原理；软开关型弧焊逆变器。61、2、37.弧焊电源的数字化控制7.1弧焊电源控制系统概述7.2弧焊电源数字化控制系统的关键技术7.3弧焊电源的单片机控制7.4弧焊电源的全数字化控制7.5弧焊电源的智能控制7.6数字化控制弧焊电源产品简介教学要求：使学生掌握弧焊电源控制系统的分类、特点、关键技术；了解弧焊电源的单片机控制、全数字化控制、智能控制的方法及特点；熟悉新型CMT冷金属过渡焊机的原理、特点、结构、应用等基本知识；熟悉IGBT逆变式微机控制多功能弧焊电源系统的电路形式、电气特性等。重点:弧焊电源控制系统的分类、特点、关键技术；数字化控制弧焊电源产品简介。难点:弧焊电源的单片机控制、全数字化控制、智能控制的方法及特点。61、2、38.弧焊电源的选择和使用8.1弧焊电源的选择8.2弧焊电源的使用条件及相关信息8.3安全和绿色环保用电教学要求：使学生掌握弧焊电源的选择依据；掌握弧焊电源的安装和使用方法；熟悉节约、安全、绿色环保用电的方法。重点:弧焊电源的选择依据，弧焊电源的安装和使用，安全和绿色环保用电。难点:弧焊电源的选择依据。21、2、3合计32五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、典型产品分析、阶段测验、视频资源共享等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解弧焊电源的基本概念、基本原理和基本结构，在此基础上，具有对各种弧焊电源的主电路和控制电路进行初步分析的能力，以及正确选择弧焊电源的能力。六、课程资源1.推荐教材：（1）黄石生.弧焊电源及其数字化控制（第2版）[M].北京:机械工业出版社,2017.01.2.参考书：（1）胡绳荪.现代弧焊电源及其控制[M].北京:机械工业出版社,2015.10.（2）张胜男.弧焊电源（第4版）[M].北京:机械工业出版社,2022.05.（3）张应立.常用焊接设备手册[M].北京:金盾出版社出版,2015.12.3.期刊：（1）陈家源,王学武,范晔平等.基于焊接电源的焊接信息管控系统设计[J].电焊机,2022,52(07):45-51.（2）雒补清,孙韦华,古晶晶等.进口焊接机器人焊接电源故障分析与处理[J].设备管理与维修,2021,11(06):46-48.（3）王振民,张福彪,王鹏飞.全数字机器人VPPA焊接电源[J].焊接学报,2017,38(07):5-8.（4）庞清乐,王永强.基于模糊和PI控制的MIG焊接电源设计[J].控制工程,2012,19(03):507-510.（5）蒋晓明,黄石生,王景健.数字化多功能软开关焊接电源的研制[J].焊接技术,2010,39(04):46-49.（6）AmarBouafassa,LuisM.Fernández-Ramírez,BadreddineBabes.PowerQualityImprovementsofArcWeldingPowerSuppliesbyModifiedBridgelessSEPICPFCConverter[J].PowerElectronics,2020,20(06):1445-1455.4.网络资源：（1）黎文航.焊接方法与设备.江苏科技大学.中国大学MOOC,2022./course/JUST-1206807819?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.（2）唐新华.材料制造数字化技术基础.上海交通大学.中国大学MOOC,2021./course/SJTU-1207400801?from=searchPage&outVendor=zw_mooc_pcssjg.课程成绩由过程性考核成绩和期末大作业构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现20（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分；（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√488作业10（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√244阶段测验10（1）根据每次阶段测验评分，满分100分；（2）每次阶段测验单独评分，取各次测验成绩的平均值作为此环节的最终成绩；（3）以阶段测验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√244期末考核60（1）期末大作业成绩100分，以大作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩；（2）主要考核弧焊电源的基本概念、基本原理和结构组成，以及选择和应用弧焊电源的能力；（3）大作业形式为：课程论文。√√√104010合计：100分185626八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、阶段测验、作业、期末大作业等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由过程性考核成绩和期末大作业成绩组成。其中：期末大作业为100分（权重60%），考核形式为课程论文，以一种机型的弧焊电源为例，分析其结构组成、外特性、动特性、调节特性以及焊接工艺性能，其主电路和控制电路的基本原理，并指出如何正确选择弧焊电源。课堂表现、阶段测验、作业等过程性考核成绩为100分（权重40%）；过程性考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现50笔记完整，积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%