1.2 机械制造过程简介（教案）《金属材料与热处理》上好课（科学版·第二版）

《金属材料与热处理》教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 1.2 机械制造过程简介 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 二、设计意图 学情分析 学生前期已完成1.1节金属材料的分类及钢铁材料生产过程的学习，对金属材料的基本概念、分类体系及钢铁从矿石到钢材的完整生产过程有了较为系统的认识。学生已经了解了铁矿石经高炉炼铁得到生铁、生铁经炼钢炉炼钢得到钢水、钢水经铸锭和轧制得到各类钢材的全流程。在此基础上，学生自然会产生新的疑问：“有了钢材之后，是如何变成机器零件的？”学生对机械制造的具体工艺方法了解有限，日常生活中虽然接触过各种金属制品，但对铸造、锻压、焊接、切削加工、热处理等工艺方法的原理和特点缺乏系统认识。学生形象思维较强，对实物图片、工艺视频、流程图等直观教学手段接受度高。授课依托教材工艺方法图片、生产流程视频和实物展示，用直观教学法和对比教学法帮助学生建立各种加工工艺的清晰认知。 背景分析 本节选自科学出版社《金属材料与热处理》第二版单元一“金属材料与机械产品制造过程简介”。机械制造是将原材料制成机械零件，再由零件装配成机器的过程。本节系统介绍机械零件制造的基本工艺方法，包括铸造、锻压、焊接、切削加工、特种加工、热处理等，以及机器（零件）的基本生产工艺过程（毛坯制造→加工制造→装配调试）。本节内容是单元一的重要组成部分，是在学生了解“材料从哪里来”（1.1节）之后，进一步学习“材料如何变成零件”，为后续学习各种加工工艺的详细原理和热处理方法奠定基础，也是连接材料科学与机械制造工程的重要桥梁。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 1.感受机械制造在现代工业中的核心地位，增强对制造业的认识和尊重。 2.培养按流程顺序认知工业生产的思维习惯，树立质量意识和安全意识。 3.体会从材料到零件的转化过程，理解各工艺环节的协同配合。 1.记住机器（零件）生产过程的三个阶段（毛坯制造→加工制造→装配调试）。 2.说出铸造、锻压、焊接、切削加工、热处理等基本工艺方法的定义。 3.了解特种加工的概念及常见方法。 1.能正确区分铸造、锻压、焊接、切削加工等工艺方法。 2.能根据零件特征判断其适合采用哪种毛坯制造方法。 3.能说出机器（零件）的基本生产工艺流程。 学习任务 描述 1.通过展示各类机械零件图片和教师讲解，掌握铸造、锻压、焊接、切削加工、热处理等工艺方法的概念。 2.通过机器（零件）基本生产工艺过程图（图1.5），掌握机械制造的三阶段流程（毛坯制造→加工制造→装配调试）。 3.通过铸造、锻压、焊接的对比，掌握三种毛坯成形方法的特点和适用场合。 4.通过切削加工的各种方式展示（车、铣、刨、磨等），了解切削加工的多样性。 5.通过特种加工方法介绍，了解现代加工技术的新发展。 6.完成课堂练习：根据给定零件特征，判断其制造过程中涉及哪些工艺方法。 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 1.机器（零件）生产工艺过程的三个阶段（毛坯制造→加工制造→装配调试）。 2.铸造、锻压、焊接三种毛坯成形方法的定义及特点。 3.切削加工的概念及常见方法。 4.热处理在机械制造中的作用。 教学难点 1.铸造、锻压、焊接三种毛坯制造方法的区别及适用条件。 2.切削加工各种方式（车、铣、刨、磨等）的区分。 3.热处理在工艺流程中的位置和作用。 教学难点突破方法 1. 图示分析法 2. 类比教学法 3. 分步引导法 4. 案例诊断法 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、问答法； 学法 观察归纳法、练习巩固法、背诵记忆法。 四、教学资源 教材工具材料 《金属材料与热处理》，科学出版社组织编写。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入（2分钟） [引入主题]（2分钟） 展示一组对比图片：左图为各种钢材（钢板、钢管、工字钢等），右图为各种机械零件（齿轮、轴、支架等）。提问：“钢材是如何变成这些形状各异的零件的？从原材料到机器需要经过哪些过程？”引出机械制造过程。 展示对比图片，引导学生观察。提问“钢材是如何变成这些零件的？从原材料到机器需要经过哪些过程？”倾听回答。归纳总结，引出“机械制造过程简介”课题。板书课题：1.2 机械制造过程简介。 观察图片，思考并回答问题。听讲，明确本节学习内容。 从学生熟悉的钢材和零件入手，引发“材料如何变成零件”的思考，自然引出机械制造过程，激发学习兴趣。 探索 新知（20分钟） 一、机械制造过程概述 1.机械制造是将原材料制成机械零件，再由零件装配成机器的过程。 2.机械零件制造的基本工艺方法有铸造、锻压、焊接、切削加工、特种加工、热处理等。 3.机器（零件）的基本生产工艺过程分为三个阶段：毛坯制造→加工制造→装配调试。 4.通常是先用铸造、锻压或焊接等方法制成毛坯，再进行切削加工，然后得到所需零件。为了改善零件的某些性能，需要进行热处理。将制成的各种零件加以装配，即成为机器。 二、毛坯制造方法——铸造 1.铸造：熔炼金属，制备铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能的金属毛坯的成形方法。 2.用铸造成形方法获得的金属毛坯称为铸件。 3.铸件一般作为毛坯用，多数铸件需经切削加工后才能成为零件。 4.铸造成形方法有砂型铸造和特殊铸造。 5.常见铸件：机床床身、发动机缸体、水泵壳体、铸铁管等。 三、毛坯制造方法——锻压 1.锻造：利用金属的塑性变形能力，使金属产生塑性变形，改变其尺寸形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。 2.锻压包括锻造和冲压。 3.锻造分为自由锻和模锻。 4.冲压是利用冲模对金属板料施加压力，使其产生分离或变形，获得所需制件的工艺方法。 5.常见锻件：曲轴、连杆、齿轮毛坯、叶片等。常见冲压件：汽车覆盖件、金属外壳、垫圈等。 四、毛坯制造方法——焊接 1.焊接：将两个或几个金属部件通过加热和加压的方法连接在一起，并具有不可拆性的一种成形工艺方法。 2.常见焊接方法：焊条电弧焊、气体保护焊、氩弧焊、气焊等。 3.焊接在造船、桥梁、建筑钢结构、管道连接等方面应用广泛。 1.展示机器（零件）基本生产工艺过程图（图1.5），讲解机械制造的定义。讲解三大阶段：毛坯制造→加工制造→装配调试。用流程线串联完整过程，建立整体认知。板书三大阶段。 2. 播放铸造工艺动画或展示过程图片，讲解铸造的定义。强调三个关键步骤：熔炼金属→制备铸型→浇注凝固。讲解铸件的概念，强调多数铸件需经切削加工。展示常见铸件图片（机床床身、发动机缸体等）。板书核心概念：铸造、铸件、砂型铸造。 3.播放锻造工艺动画或展示过程图片，讲解锻造的定义，强调“塑性变形”这一核心概念。讲解锻压包括锻造和冲压。展示常见锻件和冲压件图片（曲轴、连杆、汽车覆盖件等）。板书核心概念：锻造、锻压、冲压。 4.播放焊接工艺动画或展示过程图片，讲解焊接的定义，强调“不可拆性连接”这一核心概念。展示常见焊接结构图片（船舶、桥梁、钢结构等）。简要介绍常见焊接方法（焊条电弧焊、气体保护焊等）。板书核心概念：焊接、不可拆性连接。 1.观察工艺过程图，记录机械制造的定义。记录三大阶段名称。跟随教师梳理全流程。 2. 观看动画或图片，理解铸造过程。记录铸造的定义和三个关键步骤。记录铸件的概念。观察图片，了解常见铸件。 3.观看动画或图片，理解锻造过程。记录锻造的定义，理解“塑性变形”的含义。记录锻压包括锻造和冲压。观察图片，了解常见锻件和冲压件。 4.观看动画或图片，理解焊接过程。记录焊接的定义，理解“不可拆性连接”的含义。观察图片，了解焊接的应用场合。 1.建立机械制造全流程的整体认知框架，为后续深入学习各种工艺方法做铺垫。 2. 用动画演示帮助理解铸造这一抽象过程。通过“步骤”拆解建立清晰认知。通过实物图片建立直观认识。 3.用动画演示帮助理解锻造成形过程。通过“塑性变形”这一核心概念帮助学生理解锻造原理。通过实物图片建立直观认识。 4.用动画演示帮助理解焊接连接过程。通过“不可拆性连接”突出焊接的特点。让学生了解焊接在国民经济中的广泛应用。 学 习 新 知（20分钟） 一、毛坯制造方法对比 1.铸造：熔融金属浇入铸型→适合复杂形状（机床床身、缸体） 2.锻造：塑性变形→适合高强度零件（曲轴、连杆） 3.焊接：加热/加压连接→适合大型结构（船舶、桥梁） 4.三种方法获得的均为毛坯，多数需经切削加工后才能成为零件。 二、切削加工 1.切削加工：利用刀具对工件表面切除一层或多层的金属，从而形成已加工表面的过程。 2.多数铸件、锻件需经切削加工后才能成为零件。 3.常见切削加工方法：车削加工（车床）——旋转工件，刀具进给；铣削加工（铣床）——旋转刀具；刨削加工（刨床）——直线往复运动；磨削加工（磨床）——砂轮高速旋转；钻削加工（钻床）——钻孔。 4.切削加工可获得较高的尺寸精度和表面质量。 三、特种加工与热处理 1.特种加工：将电能、磁能、化学能、光能、声能、热能或其组合施加在工件的被加工部位上，从而使材料去除、变形、改变性能或被破坏的非传统的加工方法。 2.常见特种加工方法：电解加工、超声波加工、电火花加工、激光加工、电子束加工、等离子弧加工等。 3.热处理：采用适当的方式对材料或工件进行加热、保温和冷却，以获得预期的组织结构与性能的工艺。 4.热处理是现代机械制造业中十分重要的一环。 1.用对比表格总结三种毛坯制造方法的原理、特点和典型应用。强调三者共同点：获得的均为毛坯，多数需经切削加工。提问：“哪些零件适合铸造？哪些适合锻造？哪些适合焊接？”引导思考。 2.展示各类切削加工图片或视频，讲解切削加工的定义。展示车床、铣床、刨床、磨床、钻床的图片，逐一讲解各自特点。强调切削加工的作用：获得精确尺寸和光洁表面。板书五种常见切削加工方法的名称。 3.讲解特种加工的定义，强调“非传统加工方法”和“多种能量形式”。列举常见特种加工方法，展示相关图片（激光加工、电火花加工等）。讲解热处理的基本概念，强调“加热→保温→冷却”三步骤。强调热处理在机械制造中的重要性。板书特种加工常见方法和热处理三步骤。 4.知识背诵： （1） 机械制造三阶段：毛坯制造→加工制造→装配调试。 （2） 三种毛坯制造方法：铸造（浇注）、锻造（锻压）、焊接（连接）。 （3） 五种切削加工方法：车削、铣削、刨削、磨削、钻削。 5.师生互动： （1）某大型船舶制造企业需要将多块厚钢板连接成船体，要求连接处强度高、密封性好、不可拆卸，且能适应海洋腐蚀环境。请问应选用哪种毛坯制造方法？请说明理由。 （2）某汽车零部件厂需要制造一批汽车发动机曲轴，曲轴在工作时承受较大的交变载荷和冲击载荷，要求具有很高的强度和韧性。现有铸造和锻造两种方案可供选择，请问应优先选用哪种方案？请说明理由。 （3）某机械加工车间有一批铸造完成的机床床身毛坯，表面粗糙，各配合面和导轨面尺寸精度不足，无法直接装配使用。请问：①该批毛坯需要经过什么加工方法才能成为合格零件？②请列举两种以上具体加工方式。 1. 观察对比表格，记录三种方法的特点和典型应用。回答教师提问，判断零件适合的工艺方法。 2.观看图片或视频，理解切削加工的概念。记录切削加工的定义。观察各种机床图片，记录五种切削加工方法的名称和特点。 3.记录特种加工的定义。记录常见特种加工方法名称。记录热处理的定义和“加热→保温→冷却”三步骤。 4.合书默背，同桌互背。 5. 小组讨论，代表回答，其他人补充。 1.用对比表格系统比较三种毛坯制造方法，帮助学生建立清晰的区分标准。 2.通过图片展示建立各类切削加工的形象认识。通过“加工方式→机床→特点”的对应关系，帮助学生建立清晰的知识结构。 3.拓展学生对现代加工技术的认识，了解切削加工以外的加工方法。让学生理解热处理在改善零件性能方面的重要作用 4.强化记忆。 5.帮助学生在课堂上掌握核心知识点。 课堂 总结（2分钟） 1. 机械制造三阶段：毛坯制造→加工制造→装配调试。 2. 三种毛坯制造方法：铸造（浇注成形）、锻造（塑性变形）、焊接（不可拆连接）。 3. 切削加工：车削、铣削、刨削、磨削、钻削等，获得精确尺寸和光洁表面。 4. 特种加工：利用电能、光能、化学能等非传统能量加工。 5. 热处理：加热→保温→冷却，改善性能。 布置下节课任务（1分钟） 布置下节课任务（1分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（1分钟） 1. 背诵：机械制造三阶段；三种毛坯制造方法的名称；五种切削加工方法的名称。 2. 简答：铸造、锻造、焊接三种毛坯制造方法在原理上有什么本质区别？ 板书 设计 1.2 机械制造过程简介 一、机械制造过程概述 定义：原材料→零件→机器 三阶段：毛坯制造→加工制造→装配调试 二、毛坯制造方法 铸造：熔融金属浇入铸型（形状复杂：缸体、床身） 锻造：塑性变形（高强度：曲轴、连杆） 焊接：不可拆连接（大型结构：船舶、桥梁） 三、切削加工 车削、铣削、刨削、磨削、钻削 作用：获得精确尺寸和光洁表面 四、特种加工 电能、光能、化学能等——激光加工、电火花加工、超声波加工等 五、热处理 加热→保温→冷却 作用：改善力学性能 完整流程：铸造/锻压/焊接→毛坯→切削加工→零件→热处理→装配→机器 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $