МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"МАТИ" - РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени
______________________________________________________________________
Кафедра " Технология переработки неметаллических материалов "
"УТВЕРЖДАЮ"
Проректор по учебной работе
________________
" " __________ 20___ г.
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
"Конструирование деталей из полимерных и композиционных материалов”
(наименование дисциплины (модуля)
Направление подготовки (специальность) 150100.68 Материаловедение и технологии материалов
Программа подготовки практико-ориентированная (прикладная) "Конструирование и производство изделий из композиционных материалов"
Квалификация (степень) выпускника ___ магистр_________________________________
(бакалавр, магистр, специалист)
Форма обучения ____очная______________________________________________________
(очная, очно-заочная)
Выпускающая кафедра: "Технология переработки неметаллических материалов"
Цикл дисциплин: ___профессиональный_____________
Трудоемкость дисциплины (з. е.): __ 3 (114) __
Распределение трудоемкости дисциплины по семестрам и видам учебной работы
Вид учебной работы | Семестр | |
1 (17 нед.) | ||
час./нед. | час./сем. | |
Аудиторные занятия (АЗ) (всего), в том числе: | 1,42 | 24 |
Лекции (ЛК) | 0,24 | 4 |
% лекционных часов от АЗ по дисциплине | 17% | 17% |
Лабораторные работы (ЛР) | - | - |
Практические занятия: (ПЗ) | 0,94 | 16 |
Семинарские занятия (СЗ) | - | - |
Контроль самостоятельной работы (тестирование, коллоквиум, контрольные работы и др.) (КСР) | 0,24 | 4 |
% интерактивных форм обучения от АЗ по дисциплине | ||
Самостоятельная работа (СР) (всего), в том числе: час./количество | ||
Курсовой проект: (КП) | - | - |
Курсовая работа: (КР) | - | - |
Расчетно-графические работы (РГР) | 1,1 | 18/1 |
Реферат: (Р) | - | - |
Другие виды самостоятельной работы | 2,1 | 36 |
2,1 | экз. (36) | |
Всего СР | 5,3 | 90 |
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины (модуля) является приобретение знаний, умений и навыков конструирования изделий из полимерных (ПМ) и композиционных материалов (ПКМ) для обеспечения технологической рациональности изготовления этих изделий, обусловливающей снижение их трудоемкости и себестоимости при неуклонном росте качества продукции.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО:
Дисциплина "Конструирование деталей из полимерных и композиционных материалов" представляет собой дисциплину вариативной части цикла профессиональных дисциплин (М2). Дисциплина базируется на знаниях, умениях, владениях, полученных при освоении направления подготовки бакалавра 150100.62 "Материаловедение и технологии материалов" по профилю подготовки 03 - Материаловедение и технология новых материалов и Конструирование и производство изделий из композиционных материалов.
Студенты, обучающиеся по данной дисциплине должны знать основы математики, экономики, неорганической и органической химии, физической химии, общей физики и физики конденсированного состояния, основы механики материалов и конструирования, основы теорий упругости, пластичности и разрушения материалов, основы информатики и информационно - коммуникационных технологий.
Дисциплина " Конструирование деталей из полимерных и композиционных материалов " базируется на курсах цикла М1 и М2 направления подготовки магистра 150100.68 "Материаловедение и технологии материалов" по программе подготовки Конструирование и производство изделий из композиционных материалов: Современные и перспективные материалы, Методология науки и научных исследований, Прогрессивные технологии полимерных и композиционных материалов, Управление качеством, Технологическое оборудование и оснастка в производстве деталей и изделий из полимерных и композиционных материалов.
3. Требования к результатам освоения дисциплины:
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих общекультурных компетенций:
1. Владение культурой мышления, способности к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей её достижения;
2. Готовность к профессиональному росту, самостоятельно пополнять свои знания, совершенствовать умения и навыки, самостоятельно приобретать и применять новые знания, развивать компетенции;
3. Умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применению методов математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;
Изучение дисциплины направлено на формирование следующих профессиональных компетенций:
1. Владение основами методов исследования, анализа, диагностики, моделирования и конструирования полимерных объектов производства, регулирования физических и химических свойств этих объектов материаловедческими и технологическими способами, обработки и модификации материалов, использования для этого исследовательских и расчетных методик.
2. Умение выбирать рациональные направления для создания полимерных конструкций с необходимым комплексом эксплуатационных и технологических свойств, владеть навыками решения задач на всех этапах их конструирования, обеспечивая требования технологичности, экономичности, надежности и эргономичности объектов конструирования.
3.Развитие навыков конструирования деталей, узлов и агрегатов из ПМ и ПКМ, составления технических требований и технологических условий на изготовление разработанных конструкций.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: основные типы и характеристики современных ПМ и ПКМ, тенденции их развития и применения для создания прогрессивной техники, а также технологии их изготовления, закономерности взаимосвязи эксплуатационных характеристик полимерных материалов с их составом, состоянием, технологическими режимами, условиями эксплуатации.
Уметь: выбирать типовые ПМ и ПКМ, а также разрабатывать конструкции этих материалов в соответствии с оригинальными техническими требованиями при создании новой техники; использовать наиболее эффективные материаловедческие, технологические и конструкционные способы достижения заданных свойств изделий; осуществлять все необходимые виды моделирования конструкций и процессов изготовления объектов производства; анализировать данные испытаний этих объектов; самостоятельно принимать профессиональные решения на базе имеющейся информации об их свойствах, структуре армирования и конструктивных решениях.
Владеть: методологией конструирования изделий из всех видов полимерных материалов, в том числе основами САПР; методами оценки технологических и эксплуатационных свойств полимерных материалов и их основных компонентов; принципами, методами и методологией рационального выбора или разработки оригинальных ПМ и ПКМ для конструирования изделий с учетом требований Заказчика (ТЗ).
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
4.1. Лекции:
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Содержание раздела | Трудоемкость, часы |
1. | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Понятия «конструирование», «конструкция изделия», «конструкционный материал». Определение технических требований к изделиям из ПМ. Создание предварительного эскиза конфигурации изделия. Предварительный выбор вида ПМ. Определение рационального способа изготовления изделия. Окончательный выбор ПМ по составу и комплексу свойств. Доработка конструкции изделия на технологическую рациональность. | 2 |
2. | Методология «конструирования» АП и конструкционные способы обеспечения заданных технических требований к свойствам деталей из АП. | Основные направления «конструирования» АП. Выбор армирующего волокнистого наполнителя по ТТ. Влияние формы сечения армирующих волокон (АВ) и их размеров на свойства АП. Выбор полимерной матрицы по свойствам и объемному соотношению с АВ. Оптимизация межфазного взаимодействия компонентов АП. Разработка структуры армирования согласно схеме нагружения конструируемого изделия. Технологическое обеспечение ТТ. Конструирование формы деталей с учетом повышенного ТКЛР и низкой теплопроводности АП. Изменение конфигурации металлического прототипа детали для компенсации недостающей жесткости АП. | 2 |
Итого: | 4 |
4.2Лабораторный практикум
Данный вид занятий учебным планом не предусмотрен.
4.3. Практические занятия:
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Наименование практических (семинарских) занятий | Трудоемкость, часы |
1 | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Эскизное проектирование детали из ПМ по заданному металлическому прототипу. | 2 |
2 | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Эскизное проектирование детали из ПМ по заданному металлическому прототипу. | 2 |
3 | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Выбор базового ПМ и способа формования детали | 2 |
4 | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Отработка конструкции детали на технологическую рациональность. | 2 |
5 | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Оформление рабочего чертежа детали из ПМ | 2 |
6 | Методология «конструирования» АП и конструкционные способы обеспечения заданных технических требований к свойствам деталей из АП. | Выбор армирующего волокнистого наполнителя по техническим требованиям (ТТ) к изделию | 2 |
7 | Методология «конструирования» АП и конструкционные способы обеспечения заданных технических требований к свойствам деталей из АП. | Расчетно-аналитическое определение вида матричного полимера. | 2 |
8 | Методология «конструирования» АП и конструкционные способы обеспечения заданных технических требований к свойствам деталей из АП. | «Конструирование» АП для обеспечения ТТ к изделию. Оформление рабочего чертежа детали из ПМ с учетом конструкционного обеспечения ТТ к изделию. | 2 |
Итого: | 16 |
4.4. Контроль самостоятельной работы:
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Форма контроля (тестирование, коллоквиум, контрольные работы и др.) | Трудоемкость, часы |
1. | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Тестирование | 2 |
2. | Методология «конструирования» АП и конструкционные способы обеспечения заданных технических требований к свойствам деталей из АП. | Тестирование | 2 |
Итого: | 4 |
5 Самостоятельная работа
№ п/п | Наименование раздела дисциплины (модуля) | Вид работы (курсовой проект, курсовая работа, реферат, расчетно-графическая работа, др.) | Трудоемкость, часы |
1. | Основные понятия, определения, классификации. Конструирование деталей из пластмасс (ПМ). | Подготовка к тестированию | 2 |
2. | Методология «конструирования» АП и конструкционные способы обеспечения заданных технических требований к свойствам деталей из АП. | Подготовка к тестированию | 2 |
3 | Практические занятия (см. 4.2.) | Подготовка к практическим занятиям | 32 |
4 | Конструирование деталей из полимерных композиционных материалов | Выполнение расчетно-графической работы | 18 |
5 | Подготовка к экзамену | 36 | |
Итого: | 90 |
6. Образовательные технологии
Лекционные занятия по дисциплине проводятся в специализированной аудитории, оснащенной персональным компьютером и проектором для демонстрации тематического учебного материала.
В процессе выполнения практических занятий: обучающиеся совместно с преподавателем разбирают конкретные ситуации, возникающие при решении задач по теме задания. Для анализа ситуаций в ходе ролевых игр, в которых обучающиеся разбиваются на группы выдаются конкретные конструкционные задания с вариабельными условиями.
В рамках проведения практических занятий проводится показ учебных фильмов по темам разделов дисциплины с их последующим обсуждением. Целью показа учебных фильмов является не только наглядная демонстрация учебного материала, обеспечивающая более глубокое его освоение, но и развитие у студентов осознания социальной значимости своей будущей профессии и высокой мотивации к выполнению своей профессиональной деятельности.
В рамках изучения данной дисциплины предусмотрены встречи с представителями российских и зарубежных компаний, занимающихся разработкой элементов техники различного назначения из ПМ и ПКМ. Практические занятия и встречи с представителями компаний сочетаются с самостоятельной внеаудиторной (расчетно-графической) работой студентов, целью которой является анализ ТТ и разработка заданных объектов производства (деталей и сборочных единиц), аргументированный выбор наиболее рационального пластика и способа его переработки, доработка конструкции изделия с учетом недостающих свойств конструкционного пластика.
7. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
В качестве форм текущей аттестации студентов используются тестовый опрос по разделам дисциплины, собеседования и консультации, защиты результатов практических занятий. По итогам обучения проводится экзамен.
Примеры вопросов по тестированию:
1. Каковы основные признаки конструкционных материалов?
Варианты ответов:
- основными признаками конструкционного материала является способность воспроизводить заданные конфигурации изделий;
- конструкционный материал должен обладать комплексом прочности и жесткости, достаточным для восприятия заданных эксплуатационных нагрузок на изделие;
-основные признаки конструкционных материалов проявляются в их эксплуатационной надежности при условиях эксплуатации, заданных техническими требованиями (ТТ).
Пояснение: Правильным является 2-й вариант ответа, принятый в учебной литературе как наиболее полно соответствующий определению понятия «конструкционный материал».
2. В чем смысл доработки конструкции изделия на технологическую рациональность?
Варианты ответов:
- Смысл такой доработки в том, чтобы конструкция изделия наиболее полно соответствовала возможностям изготовления выбранным способом;
- Смысл технологической рационализации конструкции изделия в том, чтобы увеличить коэффициент использования конструкционного материала;
- Смысл заключается в возможности снижения трудоемкости и себестоимости изготовления изделия выбранным способом.
Пояснение: Правильным является 3-й вариант ответа, поскольку определяет главную цель технологической рационализации конструкций.
3. Какая длина армирующих волокон называется критической?
Варианты ответов:
- Критической называется длина волокон, при которой невозможно их разрушение в процессе переработки АП в изделия выбранным способом формования;
- Критической называется та длина волокон, больше которой при механических испытаниях образцов АП прекращается вырыв волокон из матрицы и начинается их разрыв.
- Критической является та длина армирующих волокон, при которой АП имеет наименьшие показатели механических свойств.
Пояснение: Правильным является 2-й вариант ответа, поскольку соответствует общепринятому определению.
4. Какие факторы определяют «конструкцию» армированного пластика (АП)?
Варианты ответов:
- «Конструкция» АП определяется его составом и схемой армирования;
- Факторами, определяющими «конструкцию» АП являются направления анизотропии свойств, заданных техническими требованиями;
- «Конструкцию» АП определяет степень соответствия направлений укладки армирующих волокон и векторов эксплуатационных сил, воздействующих на изделие.
Пояснение: Правильным является 1-й вариант ответа, который несет в себе наиболее полный объем информации.
5. В чем суть конструкционных способов обеспечения заданных технических требований (ТТ) к свойствам полимерных изделий?
Варианты ответов:
- Конструкционные способы – это комплекс решений, принимаемых на каждом этапе конструирования заданного изделия;
- Суть конструкционных способов состоит в создании «конструкции» пластика, свойства которого максимально приближаются к заданным ТТ;
- Суть конструкционных способов обеспечения заданных ТТ состоит в компенсации недостающих характеристик выбранного пластика конструктивным путем, прежде всего, изменением конфигурации изделия.
Пояснение: Правильным является 3-й вариант ответа.
Примеры вопросов к экзамену:
- Каково место ПКМ в номенклатуре современных конструкционных материалов? Охарактеризуйте основные этапы конструирования изделий из ПКМ. Как увеличить жесткость (формоустойчивость) стенок пластмассовых изделий? В чем преимущества конструкционных возможностей армированных пластиков (АП) по сравнению с пластмассами? Как согласуются процессы конструирования изделия и АП? Каковы возможности технологического обеспечения заданных технических требований к изделиям из ПКМ? Можно ли компенсировать недостающие свойства ПКМ конструктивным путем?
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля):
8.1. Основная литература:
8.1.1. Мэллой пластмассовых изделий для литья под давлением / Пер. с англ.- СПб.: Профессия, 2006. – 512 с.
8.1.2. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология: Учеб. пособие / , , и др. / Под ред. .- СПб.: Профессия, 200с.
8.1.3. Головкин регулирование механических свойств ПКМ: Учеб. пособие /Под ред. .- М.: МАТИ, 200с.
8.2. Рекомендуемая литература:
8.2.1. , Благов деталей из пластмасс. Справочник – М.: Машиностроение, 197с.
8.2.2. Армированные пластики. Справочное пособие / , Г. С., , Машинская и др.; Под ред. , . М.: МАИ, 1997. – 404 с.
8.2.3. Михайлин полимерные композиционные материалы.- СПб.: НОТ, 201с.
8.2.4. Технологичность конструкции изделия: Справочник / Под общ. ред. .- М.: Машиностроение, 1990. – 768 с.
8.2.5. Справочное руководство по испытаниям пластмасс и анализу причин их разрушения / Пер. с англ. под ред. - СПб.: НОТ, 200с.
8.3. Интернет-ресурсы
Интернет доступ на кафедре www. mati. *****
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Конструирование деталей из полимерных и композиционных материалов»:
9.1 Лекционные занятия
9.1.1. Комплект электронных презентаций/слайдов.
9.1.2. Компьютерный класс А427, оснащенный презентационной техникой (проектор, экран, компьютер).
9.1.3. Демонстрационный набор образцов промышленных ПМ и типовых изделий.
9.1.4. Библиотеки кафедры и университета.
9.1.5. Учебные фильмы.
9.2 Практические занятия
9.2.1. Компьютерные программы с типовыми методиками проектирования ТП.
9.2.2. Компьютерный класс с расчетно-вычислительной техникой.
9.2.3. Наглядные пособия по тематике практических занятий.
Рабочая учебная программа по дисциплине "Конструирование деталей из полимерных и композиционных материалов” составлена в соответствии с требованиями Федерального Государственного образовательного стандарта ВПО с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению 150100.68 "Материаловедение и технологии материалов" и учебного плана по программе подготовки Конструирование и производство изделий из композиционных материалов
Автор(ы) проф., д. т.н. ___________________ ()
Рецензент(ы) проф., д. т.н. __________________ ( )
Рабочая учебная программа рассмотрена на заседании учебно-методического совета университета (протокол № ____ от “ “ ________ 20___ г.) и признана соответствующей требованиям Федерального Государственного образовательного стандарта и учебного плана по направлению 150100.68 "Материаловедение и технологии материалов"
Председатель УМС ______________
Рабочая учебная программа рассмотрена методическим Советом факультета №4 и признана соответствующей требованиям Федерального Государственного образовательного стандарта и учебного плана по направлению 150100.68 "Материаловедение и технологии материалов"
Декан факультета № ____ __________________ ()
Председатель методического Совета факультета № ___ __________ ( )
Программа согласована с УМУ университета ______________
