Технология изготовления изделий из композитных материалов

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан механико-технологического факультета
___________В.И. Гузеев
___ ____________ 2013 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
к ООП от _____________ № _______
дисциплина ДВ.2.03.01 Технология изготовления изделий из композитных
материалов
для направления 151900.68 Конструкторско-технологическое обеспечение
машиностроительных производств
магистерская программа Технология автоматизированного машиностроения
форма обучения
очная
кафедра-разработчик
технология машиностроения
Рабочая программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки
151900.68 Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных
утвержденным приказом Минобрнауки от 24.12.2009 № 769.
производств,
Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры технологии машиностроения
(протокол № 6 от 27.02.2013 г.).
Зав. кафедрой разработчика,
д.т.н., профессор
_________________
В.И. Гузеев
Уч. секретарь кафедры,
к.т.н., доцент
_________________
И.А. Кулыгина
Разработчик программы,
к.т.н., доцент
_________________
В.А. Пашнёв
СОГЛАСОВАНО
Зав. выпускающей кафедрой
технологии машиностроения
д.т.н., профессор
_________________
В.И. Гузеев
Челябинск 2013
1. Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины – освоение теоретических и практических основ технологий создания изделий из композитных материалов.
Задачи преподавания дисциплины – ознакомление с технологиями создания деталей из ПКМ.
Краткое содержание дисциплины
Курс «Технология создания изделий из композитных материалов» рассматривает: физикотехнологические основы получения композиционных материалов, а также технологию изготовления изделий и деталей из композитных и полимерно-композитных материалов.
В курсе приводится классификация композиционных материалов, изучаются требования,
предъявляемые к составляющим материалов и непосредственно к композитным материалам. В
части изучения композитных материалов рассмотрены волокна и материалы матриц. Способы
получения полуфабрикатов и готовых изделий.
Изложены технологии получения изделий и деталей из композитных материалов: изготовление деталей из композиционных порошковых материалов, получение деталей из композиционных пластиков, изготовление деталей из полимерных композиционных материалов, способы
формообразования деталей в вязкотекучем состоянии, способы формообразования деталей в высокоэластичном состоянии, получение деталей из композиционных пластиков, изготовление резиновых технических деталей.
Из опыта отечественных и зарубежных производителей показываются примеры применения
технологий получения изделий из композитных материалов в производственном процессе получения изделий.
2. Место дисциплины в структуре ООП магистратуры
Перечень предшествующих дисциплин, видов
работ
В.2.02 Физика
В.2.03 Химия
Б.3.07 Материаловедение
Б.3.06 Технологические процессы в машиностроении
Перечень последующих дисциплин, видов работ
Б.2.04 Современные проблемы инструментального
обеспечения машиностроительных производств
М.3.01 Научно-исследовательская работа
М.3.02 Научно-исследовательская практика
Требования к «входным» знаниям, умениям, навыкам студента, необходимым при
освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующих дисциплин:
Перед началом изучения дисциплины к компетенциям студента предъявляются следующие
требования:
должен знать:
– химическое строение ПКМ;
– физические характеристики основных ПКМ;
– технологию конструкционных материалов;
– современное состояние науки в отечественном и мировом машиностроении; жизненный
цикл изделий машиностроительных производств;
– структурный подход к проектированию, изготовлению, эксплуатации и переработки машиностроительных изделий – методы решения научных и технических проблем в машиностроении;
– проблемы: проектирования и изготовления машиностроительных изделий; производств, организации производственных потоков;
– организацию научного труда исследователей в области машиностроительных производств
их конструкторско-технологического обеспечения;
2
– современные физико-математические методы, применяемые в инженерной и исследовательской практике;
– методы построения моделей и идентификации исследуемых процессов, явлений и объектов;
должен уметь:
– применять методы управления жизненным циклом машиностроительной продукции и её качеством; использовать структурный подход к проектированию, изготовлению, эксплуатации и
переработке машиностроительной продукции;
– применять методы решения научных, технических, организационных проблем конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств;
– применять физико-математические методы при моделировании задач в области машиностроительных производств и их конструкторско-технологического обеспечения;
должен владеть:
– идеологией структурного подхода к проектированию, изготовлению, эксплуатации и переработке машиностроительной продукции;
– идеологией управления жизненным циклом машиностроительной продукции и её качеством;
– навыками решения научных, технических, организационных и экономических проблем конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств;
– навыками построения моделей и решения конкретных задач в области машиностроительных производств, их конструкторско-технологического обеспечения.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных
компетенций (ПК) студента:
проектно-конструкторская деятельность:
– способностью формулировать цели проекта (программы), задач при заданных критериях,
целевых функциях, ограничениях, строить структуру их взаимосвязей, определять приоритеты
решения задач (ПК-1);
– способностью реализовывать технические задания на модернизацию и автоматизацию действующих в машиностроении производственных и технологических процессов и производств,
средства и системы, необходимые для реализации модернизации и автоматизации (ПК-2);
– способностью разрабатывать технические задания на разработку новых эффективных технологий изготовления машиностроительных изделий, производств различного служебного назначения, средства и системы их инструментального, метрологического, диагностического и управленческого обеспечения (ПК-3);
– способностью разрабатывать обобщенные варианты решения проектных задач, анализировать и выбирать оптимальные решения, прогнозировать их последствия, планировать реализацию проектов (ПК-5);
– способностью проводить технические расчеты по выполненным проектам, техникоэкономическому и функционально-стоимостному анализу эффективности проектируемых машиностроительных производств, реализуемых ими технологий изготовления продукции, средствам и
системам оснащения (ПК-9);
производственно-технологическая деятельность:
– способностью разрабатывать и внедрять эффективные технологии изготовления машиностроительных изделий (ПК-14);
3
– способностью выбирать материалы, оборудование и другие средства технологического
оснащения, автоматизации и управления для реализации производственных и технологических
процессов изготовления машиностроительных изделий (ПК-16);
– способностью проводить исследования причин появления брака в производстве и разрабатывать мероприятия по его сокращению и устранению (ПК-25);
организационно-управленческая деятельность:
– способностью участвовать в организации процесса разработки и производства машиностроительных изделий, производственных и технологических процессов, средств и систем машиностроительных производств различного назначения (ПК-28);
– способностью организовывать работы по проектированию новых машиностроительных
производств, их элементов, модернизации и автоматизации действующих (ПК-30);
научно-исследовательская деятельность:
– способностью ориентироваться в постановке задачи и определять, каким образом следует
искать средства ее решения (ПК-46);
– способностью анализировать и синтезировать находящуюся в распоряжении исследователя
информацию и принимать на этой основе адекватные решения (ПК-50);
– способностью оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы
(ПК-55);
– способностью выполнять сбор, обработку, анализ, систематизацию и обобщение научнотехнической информации, зарубежного и отечественного опыта по направлению исследований,
выбирать методы и средства решения практических задач (ПК-60).
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать:
– новые материалы ПКМ и технологии изготовления изделий из ПКМ используемые в машиностроении, физическую сущность, сущность нанотехнологий, области их применения;
– методы и средства технологического обеспечения качества машиностроительных изделий.
Уметь:
– использовать в практической деятельности технологии получения изделий из ПКМ;
– использовать методы и средства технологического обеспечения качества при изготовлении
машиностроительной продукции.
Владеть (уметь искусно пользоваться):
– навыками использования новых материалов и технологий;
– навыками использования методов и средств научных исследований для решения задач конструкторско-технологического обеспечения машиностроительных производств;
– навыками разработки средств технологического обеспечения качества машиностроительной продукции.
4. Объем и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов.
Вид учебной работы
Всего
часов
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
108
54
4
Разделение по семестрам
в часах. Номер семестра
1
2
3
4
108
54
Лекции (Л)
Практические занятия, семинары (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР) и (или) другие виды
аудиторных занятий
Самостоятельная работа (СРС)
Курсовой проект
Курсовая работа
Реферат
Расчетно-графическая работа
Семестровое задание
Подготовка к экзамену, зачету
Другие виды самостоятельной работы
Контроль самостоятельной работы студента (КСР)
Вид итогового контроля (ИА) (зачет, экзамен)
9
45
9
45
49
49
+
+
+
5
зачет
+
5
зачет
* Номера семестров заполняются из учебного плана, всего часов по видам работ должно
совпадать с учебным планом.
5. Содержание дисциплины
Номер
раздела,
темы
1
2
3
4
5
6
Наименование разделов,
тем дисциплины
Объем занятий по видам в часах
Всего
Л
ПЗ
ЛР
СРС КСР
Физико-технологические основы получения композиционных материалов
Изготовление изделий из металлических композиционных материалов
Изготовление деталей из композиционных порошковых материалов
Изготовление деталей из полимерных композиционных материалов
Получение деталей из композиционных пластиков
Технологические особенности проектирования и изготовления деталей
из композиционных материалов
12
1,5
7,5
9
0,5
12
1,5
7,5
8
1
12
1,5
7,5
8
1
12
1,5
7,5
8
1
12
1,5
7,5
8
1
12
1,5
7,5
8
0,5
ИА
5.1. Лабораторные работы
Учебным планом не предусмотрены.
5.2. Практические занятия, семинары
Практические занятия дисциплины проводятся в виде семинаров (краткие устные сообщения,
устные сообщения с использованием компьютерных презентаций, дискуссия по материалам лекций и индивидуальным заданиям, подготовленных в процессе самостоятельной работы, контрольные работы (тесты)).
Номер
занятия
1
Номер
Наименование или краткое содержание практических занятий,
темы
семинаров
1
Физико-технологические основы получения композиционных материалов. Характеристика композиционных материалов. Классификация композиционных материалов.
Требования, предъявляемые к армирующим и матричным материалам
5
Кол-во
часов
7,5
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
Изготовление изделий из металлических композиционных материалов. Волокна для армирования композиционных материалов. Материалы матриц. Способы получения полуфабрикатов и готовых изделий
Изготовление деталей из композиционных порошковых материалов.
Способы получения и технологические свойства порошков.
Краткая характеристика порошковых материалов.
Приготовление смеси и формообразование заготовок.
Спекание и окончательная обработка заготовок
Изготовление деталей из полимерных композиционных материалов.
Классификация и технологические свойства пластмасс.
Способы формообразования деталей в вязкотекучем состоянии.
Способы формообразования деталей в высокоэластичном состоянии
Получение деталей из композиционных пластиков.
Изготовление резиновых технических деталей.
Состав и свойства резиновых технических материалов.
Способы изготовления резиновых технических деталей
Технологические особенности проектирования и изготовления деталей из композиционных материалов.
Технологические требования к конструкциям изготовляемых деталей.
Технологические особенности дополнительной механической обработки заготовок.
Техника безопасности и охрана окружающей среды при изготовлении деталей из композиционных материалов
7,5
7,5
7,5
7,5
7,5
5.3. Семинары
Учебным планом не предусмотрены.
5.4. Самостоятельная работа студентов
Номер
темы
Вид
работы
Предмет самостоятельного изучения или повторения
Список литературы (с указанием разделов, глав,
страниц)
1
Конспект
Требования, предъявляемые к армирующим
и матричным материалам
2
Конспект
Способы получения полуфабрикатов и готовых изделий
3
Конспект
Спекание и окончательная обработка заготовок
Кербер М.Л., Головкин Г.С.,
Горбаткина Ю.А. и др. Полимерные композиционные
материалы // Спб.: Изд.
«Профессия». – 2008. –
460 с. (учебное пособие)
Производство изделий из
полимерных материалов //
Спб.: Изд. «Профессия». –
2008, 2-е издание. – 450 с.
(учебное пособие)
Производство изделий из
полимерных материалов //
Спб.: Изд. «Профессия». –
2008, 2-е издание. – 450 с.
(учебное пособие)
6
Объем
работы
в часах
для одного студента
9
Форма
контроля
8
Отчет
8
Отчет
Отчет
4
Конспект
Способы формообразования деталей в высокоэластичном состоянии
5
Конспект
Способы изготовления
резиновых технических
деталей
6
Конспект
Техника безопасности и
охрана окружающей
среды при изготовлении деталей из композиционных материалов
Производство изделий из
полимерных материалов //
Спб.: Изд. «Профессия». –
2008, 2-е издание. – 450 с.
(учебное пособие)
Производство изделий из
полимерных материалов //
Спб.: Изд. «Профессия». –
2008, 2-е издание. – 450 с.
(учебное пособие)
Производство изделий из
полимерных материалов //
Спб.: Изд. «Профессия». –
2008, 2-е издание. – 450 с.
(учебное пособие)
8
Отчет
8
Отчет
8
Отчет
5.5. Контроль самостоятельной работы студентов
Формы управления самостоятельной работой студента и формы контроля СРС
(например, консультации по выполнению курсового проекта)
1. Выполнение домашних заданий по конспектированию тем
2. Выполнение поисковых исследований о современных зарубежных разработках в области ПКМ технологий
3. Консультации по выполнению курсового проекта
4. Проведение зачета
Кол-во
часов
2
2
3
2
6. Образовательные технологии, используемые в учебном процессе данной дисциплины (рекомендации преподавателю)
6.1. Интерактивные формы обучения
Интерактивные формы обучения, применяемые
при проведении практических занятий, лабораторных работ и семинаров
Компьютерная симуляция
Деловая или ролевая игра
Разбор конкретных ситуаций
Тренинг
Встречи с представителями российских и зарубежных компаний, государственных и общественных организаций
Мастер-классы экспертов и специалистов
Другое (возможность ввести название)
Краткое описание и примеры использования
в темах и разделах, место проведения
ОАО Парма сервис, ООО Техмехэнергосервис,
ООО Лео г. Москва
В соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки реализация компетентностного подхода должна предусматривать широкое использование в учебном процессе активных и интерактивных форм проведения занятий в сочетании с внеаудиторной работой с целью формирования и развития профессиональных навыков обучающихся. Удельный вес занятий,
проводимых в интерактивных формах, определяется содержанием конкретных дисциплин, и в
целом в учебном процессе они должны составлять не менее ___% аудиторных занятий (определяется требованиями ФГОС с учетом специфики ООП).
7
6.2. Инновационные способы и методы, используемые в образовательном процессе
№
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Наименование
Краткое описание и примеры использования в темах
и разделах
Использование информационных ресур- Использование информационных ресурсов Интернет
сов и баз данных
и баз данных машиностроительных предприятий
Применение электронных мультимедийных учебников и учебных пособий
Ориентация содержания на лучшие отечественные аналоги образовательных
программ
Применение предпринимательских идей Использование новых методов получения заготовок
в содержании курса
в современном машиностроении
Использование проблемно- ориентиро- Использование при изучении курса каталогов матеванного междисциплинарного подхода к риалов, инструментов и приспособлений отечественизучению наук
ных и зарубежных изготовителей
Применение активных методов обучения,
«контекстного» и «на основе опыта»
Использование методов, основанных на Использование материалов преддипломной практики
изучении практики (case studies)
бакалавриата
Использование проектно-организован- Проектирование новых эффективных технологий для
ных технологий обучения работе в кодействующего производства для различных деталей
манде над комплексным решением прак- в рабочих группах с последующем сравнением ретических задач
зультатов
Другие
7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
(Возможность ввода тем: эссе, рефератов, курсовых работ и др. в зависимости от заполнения
таблицы п.4)
Примерная тематика рефератов:
1.
2.
3.
4.
5.
Ремонтные полимерные композиты и технологии работы.
Композитные пластики в авиастроении.
Технология получения деталей на экструдерах.
Полиуретановые технологии.
Нанотехнологические композиты.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Технология машиностроения: учебное пособие / В.Л. Кулыгин, В.И. Гузеев, И.А. Кулыгина.
– М.: «Издательский Дом «БАСТЕТ», 2011. – 184 с.
2. Производство изделий из полимерных материалов: учебное пособие. – Спб.: Изд. «Профессия». – 2008, 2-е издание. – 450 с.
3. Кербер, М.Л. Полимерные композиционные материалы: учебное пособие / М.Л. Кербер,
Г.С. Головкин, Ю.А. Горбаткина и др. – Спб.: Изд. «Профессия». – 2008. – 460 с.
8
б) дополнительная литература:
1. Специальные полимерные композиционные материалы [Текст]: научное издание /
Ю.А. Михайлин.– Санкт-Петербург: Научные основы и технологии, 2009. – 660 с.
2. Технология машиностроения: Т. 1. Основы технологии машиностроения: учебник для ВУЗов
/ В.М. Бурцев, А.С. Васильев, А.М. Дальский, и др.; под ред. А.М. Дальского. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 1998. – 564 с.
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины
№ ауд. Основное оборудование, стенды, макеты, компьютерная техника, наглядные пособия и другие
дидактические материалы, обеспечивающие проведение лабораторных и практических занятий,
научно-исследовательской работы студентов
Основное назначение (опытное, обучающее, контролирующее) и краткая характеристика использования при изучении явлений и процессов, выполнении
расчетов
107 ГУК Лаборатория «Автоматизация производственных Характер занятий: аналитический, распроцессов и подготовки управляющих прочетно-проектировочный. Проектироваграмм». Перечень оборудования:
ние новых эффективных технологий для
действующего производства
1. Измерительная машина I0tA – P;
2. Прибор для настройки инструмента БВ4272;
3. Проектор;
4. Мультемидийный компьютер Pentium-600 ;
5. Координатно-измерительные машины с ЧПУ –
3шт.
6. Автоматизированный стенд для измерения шероховатости.
7. АРМ инженера-метролога
8. Программно-технический лабораторный модуль «Технология машиностроения»
9. Комплекс оборудования и программ «Автоматизация машиностроения»
10. Лабораторный комплекс «Автоматизация машиностроения»
115
Лаборатория научно-образовательного центра
Характер занятий: аналитический, рас«Машиностроение и металлургия». Перечень
четно-проектировочный. Проектироваоборудования:
ние новых эффективных технологий для
действующего производства
1. Токарный станок 95ТС-1.
2. Фрезерный станок 6Р-81.
3. Плоскошлифовальный станок 3Г71
4. Токарно-винторезный станок 16К20
5. Измерительные приборы и инструменты
6. Учебные стенды
7. Токарный обрабатывающий центр EMCO ETE25
8. Фрезерный обрабатывающий центр EMCO Mill
Concept 300
9. 5-ти координатный фрезерный обрабатывающий центр Mori Seiki ТЬМ 5000
10. 4,5-координатный токарно-фрезерный обрабатывающий центр Mori Seiki NT 4200
11. 3-координатный фрезерный обрабатывающий
центр VMX 1 HURCO
9
12. Координатно-измерительная машина КИМ1000
13. Электроэрозионная проволочная установка
Sodick AQ300
209 ГУК Кабинет автоматизированного курсового и диХарактер занятий: аналитический, распломного проектирования. Перечень оборудова- четно-проектировочный. Проектирования:
ние новых эффективных технологий для
действующего производства
1. Сервер – Pentium 200/64/2,5 – 1 шт.
2. Рабочее место 486/180/1,0 и 0,260 – 2 шт.
3. Рабочее место 486/80/1,0 и 0,260 – 2 шт.
4. Рабочее место 486/40/0,169 и 0,272 – 2 шт.
5. Струйный принтер CalComp – 1шт.
10