《復合材料成型工藝及模具》課程教學大綱

《復合材料成型工藝及模具》課程教學大綱一、基本信息中文名稱：復合材料成型工藝及模具英文名稱：MoldingProcessandMoldsofCompositeMaterials課程代碼：19044205課程性質(zhì)：專業(yè)核心課(復合材料及其加工技術(shù)方向)學分：2.5總學時：48（其中理論：40實驗：上機：實踐：8）適用學院及專業(yè)：材料科學與工程學院高分子材料與工程先修課程：高分子化學、高分子物理開課單位：材料科學與工程學院材料化學系二、課程地位與作用復合材料成型工藝及模具是為高分子材料與工程專業(yè)復合材料及加工技術(shù)方向?qū)W生設(shè)置的專業(yè)核心課，與聚合物合成工藝學、材料表面與界面、高分子復合材料物理性能共同構(gòu)成高分子材料與工程專業(yè)學生的專業(yè)核心課體系，為后續(xù)的高分子成型加工實驗、高分子材料模具課程設(shè)計、復合材料課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計（論文）等實踐環(huán)節(jié)奠定理論基礎(chǔ)，為學生進入到高分子及其復合材料成型加工及模具行業(yè)創(chuàng)造更有利的機會。三、課程教學目標本課程支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3、3.3。學生通過該課程的學習，培育工匠精神、創(chuàng)新意識和專業(yè)素養(yǎng),激發(fā)學生夢想精神和實干精神，達到“立德樹人”的育人目標；了解聚合物基復合材料成型加工的基本方法及設(shè)備，掌握聚合物基復合材料成型工藝原理，掌握模具的基本結(jié)構(gòu)及設(shè)計程序等相關(guān)專業(yè)知識。通過理論實踐相結(jié)合，具備在實際工程問題中進行分析問題、解決問題的能力，提升實踐能力和計算機輔助設(shè)計能力。通過本課程的學習，學生應(yīng)具備以下能力：目標1：掌握聚合物基復合材料加工成型的基礎(chǔ)知識，掌握手糊成型、模壓成型、纏繞成型、拉擠成型、夾層結(jié)構(gòu)成型、傳遞模塑成型、擠出成型及注射的工藝原理、設(shè)備及模具設(shè)計相關(guān)知識，并具備利用上述知識進行聚合物基復合材料加工成型的工藝設(shè)計、工藝分析、模具設(shè)計等實際工程問題進行分析和設(shè)計的能力。（支撐畢業(yè)要求指標點1.3）目標2：具備利用聚合物基復合材料加工成型的相關(guān)專業(yè)知識，分析、判斷聚合物基復合材料在加工成型、材料復合過程中的關(guān)鍵影響因素和影響規(guī)律的能力。（支撐畢業(yè)要求指標點2.2）目標3：具備運用成型加工基本原理、文獻、標準規(guī)范等對聚合物基復合材料的成型工藝過程、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等工程問題進行分析和評價，得到有效結(jié)論的能力。（支撐畢業(yè)要求指標點2.3）目標4：具備運用上述工程知識，制定解決方案，選擇正確成型工藝，優(yōu)化工藝流程，選擇合理成型設(shè)備、設(shè)計合理模具結(jié)構(gòu)，對其進行分析、評價與改進的能力，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。通過成型工藝及模具設(shè)計的理論學習、案例解析與實踐訓練，通過設(shè)計實踐和反復修正，提升學生分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和精益求精的工匠精神。（支撐畢業(yè)要求指標點3.3）課程教學目標與畢業(yè)要求的關(guān)系矩陣教學目標畢業(yè)要求指標點教學方式考核方式目標11.3掌握聚合物基復合材料加工成型的基礎(chǔ)知識，并能針對聚合物基復合材料相關(guān)工程問題進行分析與設(shè)計。課堂講授典型案例線上學習模型拆解課程作業(yè)研討報告期末考試目標22.2具備利用聚合物基復合材料加工成型及模具設(shè)計的相關(guān)專業(yè)知識，分析、判斷聚合物基復合材料在加工成型、材料復合過程中的關(guān)鍵影響因素和影響規(guī)律的能力。課堂講授課后答疑專題研討線上學習期末考試課程作業(yè)研討報告目標32.3具備運用基本原理、文獻、標準規(guī)范等對聚合物基復合材料的成型工藝流程、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計等復雜工程問題進行分析和評價，得到有效結(jié)論的能力。課堂講授課后答疑專題研討資料檢索線上學習期末考試課程作業(yè)研討報告目標43.3能夠根據(jù)所制定的解決方案，設(shè)計正確成型工藝，優(yōu)化工藝流程，選擇合理成型設(shè)備、設(shè)計合理模具結(jié)構(gòu)，對其進行分析、評價與改進的能力。課堂講授課后答疑設(shè)計實踐模型拆解圖紙解析案例分析期末考試課程作業(yè)課后討論實踐成果四、主要教學內(nèi)容1.理論教學內(nèi)容第1章緒論（1學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2）本章應(yīng)了解我國復合材料的發(fā)展歷程、復合材料成型技術(shù)的發(fā)展趨勢，了解材料成型加工技術(shù)對綜合國力和經(jīng)濟發(fā)展的重要作用，增強學生的專業(yè)興趣及社會責任擔當；了解復合材料的特點及應(yīng)用；掌握復合材料的定義與分類，理解樹脂基復合材料的成型工藝及選擇原則。第2章復合材料成型的原料（3學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2）本章應(yīng)了解復合材料的原材料組成及制備工藝；掌握增強材料、基體材料、預浸料和輔助材料的種類和特點。重點：增強材料、基體材料特點。第3章手糊成型工藝及模具（4學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解手糊成型工藝的基體材料、增強材料及輔助材料選擇原則，手糊成型工藝優(yōu)缺點及應(yīng)用，噴射成型工藝過程及應(yīng)用；掌握手糊成型模具結(jié)構(gòu)與材料；理解手糊成型工藝原理，手糊成型模具設(shè)計原則及程序。重點：手糊成型工藝原理、手糊成型模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計原則。第4章模壓成型工藝及模具（4學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解模壓成型特點及分類，發(fā)展概況，模壓料及制備工藝，模壓成型設(shè)備；掌握模壓成型模具結(jié)構(gòu)及分類，短纖維模壓料模壓成型工藝過程及片狀模壓料模壓成型工藝過程；理解模壓料的工藝性參數(shù)的內(nèi)涵，溢式、不溢式及半溢式模具的異同及應(yīng)用。通過成型工藝及模具結(jié)構(gòu)的案例化分析，科學有效地培養(yǎng)學生專業(yè)素養(yǎng)和工匠精神。重點：短纖維模壓料模壓成型工藝，模壓成型模具結(jié)構(gòu)。難點：溢式、不溢式及半溢式模具結(jié)構(gòu)特點。第5章纏繞成型工藝（2學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解纏繞成型的特點及工藝分類，纏繞成型工藝的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，纏繞成型的應(yīng)用，纏繞成型的設(shè)備；掌握纏繞成型的原材料及芯模內(nèi)襯，工藝過程及工藝參數(shù)；理解纏繞規(guī)律對成型的影響。重點：纏繞成型工藝過程第6章拉擠成型工藝及模具（2學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解拉擠成型工藝的發(fā)展概況，拉擠成型工藝特點及分類，拉擠成型的原材料選擇原則，拉擠成型工藝應(yīng)用；掌握拉擠成型模具的結(jié)構(gòu)，拉擠成型工藝過程；理解拉擠成型工藝參數(shù)對成型的影響，拉擠制品缺陷類型分析。重點：拉擠成型工藝過程，工藝參數(shù)第7章夾層結(jié)構(gòu)成型工藝（2學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解蜂窩夾層結(jié)構(gòu)用原材料，泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的制造，夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用；掌握蜂窩夾芯的成型工藝及影響因素，蜂窩夾層結(jié)構(gòu)成型中常見的缺陷及解決措施。重點：掌握蜂窩夾芯的成型工藝第8章傳遞模塑成型工藝及模具（4學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解RTM成型原材料選擇原則，RTM產(chǎn)品的典型應(yīng)用；掌握RTM成型設(shè)備及模具，RTM成型工藝；理解真空輔助RTM工藝、樹脂浸漬模塑成型工藝、結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑、樹脂膜滲透成型工藝與RTM成型工藝的異同。重點：RTM成型工藝、RTM成型模具結(jié)構(gòu)第9章擠出成型工藝及模具設(shè)計（3學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3）本章應(yīng)了解擠出成型的應(yīng)用；掌握擠出成型原理及工藝，擠出成型模具結(jié)構(gòu)，擠出設(shè)備的結(jié)構(gòu)。重點：擠出成型原理及工藝、擠出成型模具結(jié)構(gòu)。第10章注射成型工藝及模具設(shè)計（15學時，支撐畢業(yè)要求指標點1.3、2.2、2.3、3.3）本章應(yīng)了解注射成型機的分類，注射成型型腔壁厚的校核計算，注射成型各種抽芯機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，注射成型導向機構(gòu)的分類及特點，注射成型模具溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用和典型結(jié)構(gòu)；掌握擠出成型原理，注射成型機的結(jié)構(gòu)及選型參數(shù)，注射機主要工藝參數(shù)的校核方法，注射模具的典型結(jié)構(gòu)，澆注系統(tǒng)的設(shè)計方法，成型零件工作尺寸的計算，脫模力計算，簡單脫模機構(gòu)的脫模方式，冷卻系統(tǒng)設(shè)計、加熱裝置的設(shè)計原則。理解注射成型型腔分型面的選擇，成型零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，導柱機構(gòu)設(shè)計方法，抽芯機構(gòu)的工作原理，模具冷卻面積的計算。通過優(yōu)秀設(shè)計案例的學習及設(shè)計實踐，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和精益求精的工匠精神。重點：注射成型工藝原理、注射成型模具結(jié)構(gòu)、成型零件計算難點：注射成型模具脫模機構(gòu)設(shè)計。2.注射成型工藝及模具計算機輔助設(shè)計實踐項目（8學時，支撐畢業(yè)要求指標點3.3）目的：通過模具模型拆解、計算機軟件輔助設(shè)計及分析，使學生加深對注射成型模具結(jié)構(gòu)的理解，掌握UnigraphicsNX輔助設(shè)計軟件的基本操作，掌握計算機輔助制品及注射模具設(shè)計的基本方法，通過MoldFlow學習，初步掌握復合材料成型工藝設(shè)計對料流的影響。通過設(shè)計實踐和反復修正，提升學生分析問題解決問題的能力，培養(yǎng)學生嚴謹求實的科學態(tài)度和精益求精的工匠精神，培育創(chuàng)新意識。要求：1.能夠獨立完成模具模型拆解、拼裝，并能掌握每個零件及系統(tǒng)的作用。2.熟悉UnigraphicsNX模具設(shè)計軟件的基本界面操作，能夠利用MoldWizard模塊進行簡單結(jié)構(gòu)塑件的模具設(shè)計，掌握設(shè)計流程。3.能夠利用MoldFlow軟件進行注射成型過程進行模擬分析，對填充、保壓、冷卻、及收縮等進行分析，提高一次試模率。學時分配：1.模具模型拆解、組裝（1學時）了解注射模具的組裝過程，掌握單分型面注射模具的結(jié)構(gòu)，各個系統(tǒng)的組成及作用。2.UnigraphicsNX設(shè)計軟件的基本操作界面（2學時）了解UnigraphicsNX設(shè)計軟件的基本操作界面；掌握建模環(huán)境下的坐標設(shè)定，拉伸、孔及特殊結(jié)構(gòu)的設(shè)計；理解簡單塑件結(jié)構(gòu)的建模過程及優(yōu)化過程。3.MoldWizard模塊的模具輔助設(shè)計（4學時）了解MoldWizard模塊的組成及作用，了解抽芯系統(tǒng)設(shè)計及溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計；掌握MoldWizard模塊環(huán)境下的模具坐標設(shè)定、材料分析、型腔布局、分型面設(shè)計、標準模架及標準件的加載、流道設(shè)計、推出系統(tǒng)設(shè)計。重點：分型面設(shè)計、標準模架及標準件的加載難點：分型面設(shè)計4.MoldFlow軟件的模流模擬（1學時）了解MoldFlow軟件的作用及基本界面；掌握MoldFlow軟件對填充、保壓、冷卻、及收縮的模擬方法。 五、教學方法本課程是一門理論與實踐緊密結(jié)合的課程，課堂講授緊緊圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標，以學生獲取工程知識、建立工程概念以及形成工程能力為宗旨，實踐環(huán)節(jié)著重加強與實際工程問題的銜接。1.課堂講授及課后安排本課程以教師授課為主，采用多媒體教學和板書教學相結(jié)合的教學手段，以教學模型展示為輔助手段；結(jié)合雨課堂APP的教學平臺進行線上預習、交流互動、作業(yè)批改、資源發(fā)布及知識拓展等；課程通過學生預習及專題匯報研討形式，增加學生的課堂參與感，增加其專業(yè)興趣。課后采用雨課堂線上輔導、網(wǎng)絡(luò)作業(yè)結(jié)合書面作業(yè)、課后一對一與集中答疑討論的形式進行，并根據(jù)學生突顯出的問題定期進行匯總、集中答疑。2.實踐教學通過課堂演示、模型拆解、計算機軟件輔助設(shè)計等多種形式，讓學生自己動手設(shè)計成型工藝和模具，并通過與教師對設(shè)計方案的分析研討、反復修正，提升學生的專業(yè)素養(yǎng)和解決問題的能力，培育其作為工科學生的科學思維和工匠精神。六、課程考核和成績評定方式課程考核采用閉卷考試和平時考核相結(jié)合的方式，總評成績中閉卷考試成績占70%