机械制造工艺学教案56周.docx
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机械制造工艺学教案56周
珠海市技师学院理论课教案（首页）NO9
课程
机械制造工艺学
课题
任务1了解机械加工工艺规程基本知识
使用教材
机械制造工艺学
任课教师
肖煜
班级
13机械1班
所属专业
机械设备维修
实施地点
临4-104
实施日期
第5周周2第3/4节
总课时
40
周课时
4
教材处理
教材作为学生的参考资料，在讲解中对照学习，并重点完成习题册的题目。
教学目标
（包含知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个目标）
1、使学生了解机械加工工艺规程基本知识；
2、使学生认识生产纲领和生产过程；
3、掌握机械加工工艺过程及其组成；
4、使学生提高与人交流的能力。
教学重点
教学难点
重点及突出策略：
机械加工工艺规程基本知识
通过实例的引入来学习。
难点及解决方法：
机械加工工艺过程及其组成
通过案例分析使学生有一定的了解。
学情分析
该班学生已经进行了三年的机械基础知识学习，对各种机床和加工方法都有了感性认识，在制作机械手的过程中也学习了一些工艺的知识，但是不够全面与系统。
教学方法
课堂讲授，PPT演示，动画演示、提问。
教具准备
电脑，投影设备
教学反思
正常
编号：
ZHGJ/QR/JW/037B/0
教学实施（次页）
教学环节
教学内容
学生活动
教师活动
用时
备注
在机械制造企业中，常常用各种机械加工方法将毛坯加工成零件，再将零件装配成机械。
加工过程中为了确保零件的设计性能、质量、经济性要求，应首先制定零件的机械加工工艺规程，然后依此对零件进行加工。
机械加工工艺过程基本概念：
一、生产过程和工艺过程
1、生产过程：
从原材料或半成品到成品制造出来的各有关劳动过程的总和称为生产过程。
机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、运输、保管，生产技术准备，毛坯制造（铸造、锻压、焊接），零件加工（含热处理），产品装配，检验，试车以及油漆、包装等。
相关的过程：
产品的设计，包括产品的研究、开发、设计；
生产准备工作：
如编制工艺文件，专用工装及设备的设计与制造等；
原材料（或设备、工装、标准件等）的购置、运输、检验、保管；
毛坯制造；
零件的机械加工及热处理；
产品装配与调试、性能试验以及产品的包装、发运等工作。
[提示]生产过程往往由许多工厂或工厂的许多车间联合完成，这有利于专业化生产，提高生产率、保证产品质量、降低生产成本。
2、工艺过程：
把生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、表面质量、性质、相对位置，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。
用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程，又称工艺路线或工艺流程。
将零件装配成部件或产品的过程，称为装配工艺过程。
工艺过程可根据其具体工作内容分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、表面处理、装配等不同的工艺过程。
包括电加工、超声波等特种加工。
机械加工工艺过程及其组成：
工艺过程是由一个或若干个依次排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序就变成了成品或半成品。
它一般由工序、安装、工位、工步、走刀等不同层次的单元所组成。
1、工序：
一个或一组工人在一台机床或一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。
它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元。
工序的安排的组成与零件的生产批量有关（单件小批、大批大量）。
工作地、工人、工件与连续作业构成了工序的四个要素。
2、安装与工位
（1）安装
工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装。
安装是工序的一部分。
在同一工序中，安装次数应尽量少，既可以提高生产效率，又可以减少由于多次安装带来的加工误差。
（2）工位
为减少工序中的装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，使工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位。
3、工步与走刀：
（1）工步
工步是工序的组成单位。
在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步。
当其中有一个因素变化时，则为另一个工步。
当同时对一个零件的几个表面进行加工时，则为复合工步。
划分工步的目的，是便于分析和描述比较复杂的工序，更好地组织生产和计算工时。
在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那部分工艺过程，称为一个工步。
有时为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加工，这可看作为一个工步，并称为复合工步。
（2）走刀
被加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。
在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。
生产纲领与生产类型：
1、生产纲领：
产品的年生产纲领就是产品的年生产量。
2、生产类型的划分：
根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型：
①单件生产单个地生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复。
产品品种多，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。
例如，重型机械、专用设备或新产品试制都属于单件生产。
②成批生产一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性。
每批制造的相同产品的数量称为批量。
成批生产又可分为：
小批生产、中批生产和大批生产。
在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。
小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。
因此生产类型可分为：
单件小批生产，大批大量生产，中批生产。
③大量生产产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。
产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。
如汽车、轴承、自行车等的制造多属此种生产类型。
各种生产方式特点：
可填教学设计意图及阶段小结及反思等
珠海市技师学院理论课教案（首页）NO10
课程
机械制造工艺学
课题
任务2编制机械加工工艺工程卡
使用教材
机械制造工艺学
任课教师
肖煜
班级
13机械1班
所属专业
机械设备维修
实施地点
临4-104
实施日期
第5周周5第3/4节
总课时
40
周课时
4
教材处理
教材作为学生的参考资料，在讲解中对照学习，并重点完成习题册的题目。
教学目标
（包含知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个目标）
1、使学生了解零件加工工艺规程；
2、使学生掌握机械加工工艺工程卡的编制；
3、提高学生的与人交流的能力；
4、使学生掌握加工工艺规程的主要步骤和主要内容。
教学重点
教学难点
重点及突出策略：
机械加工工艺工程卡的编制
选择实例，通过模仿学习。
难点及解决方法：
机械加工工艺工程卡的编制
通过一些实例的讲解使学生有一定的了解。
学情分析
该班学生已经进行了三年的机械基础知识学习，对各种机床和加工方法都有了感性认识，在制作机械手的过程中也学习了一些工艺的知识，但是不够全面与系统。
教学方法
课堂讲授，PPT演示，动画演示、提问。
教具准备
电脑，投影设备
教学反思
正常
编号：
ZHGJ/QR/JW/037B/0
教学实施（次页）
教学环节
教学内容
学生活动
教师活动
用时
备注
工艺文件是指指导工人操作和用于生产、工艺管理等各种技术文件。
用规定某个零件机械加工工艺的过程和操作方法等的工艺文件称之为机械加工工艺规程。
1、机械加工工艺规程的内容：
各工序加工内容及要求、所用机床和工艺设备、工件的检验项目及方法、切削用量及工时定额；
加工工艺路线
工艺装备（工装）：
刀具、夹具、模具、量具、检验工具等。
2、加工工艺规程的格式
（1）机械加工工艺过程卡
它是以工序为单位说明一个零件全部加工过程的工艺卡片。
这种卡片包括零件各个工序的名称、工序内容，经过的车间、工段、所用的机床、刀具、夹具、量具，工时定额等。
主要用于单件小批生产以及生产管理中。
（2）机械加工工艺卡
它是以工序为单位，详细说明零件的机械加工工艺过程，其内容介于工艺过程卡片和工序卡片之间。
它用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件，广泛用于成批生产和单件小批生产中比较重要的零件或工序。
（3）机械加工工序卡
它是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体指导操作工人进行生产的一种工艺文件。
多用于大批大量生产或成批生产中比较重要的零件。
该卡片中附有工序简图，并详细记载了该工序加工所需的资料，如定位基准选择、工序尺寸及公差以及机床、刀具、夹具、量具、切削用量和工时定额等。
3、加工工艺规程的作用
技术性文件之一，主要有：
（1）指导加工车间生产。
（2）技术准备和生产准备工作的依据。
（3）新建、改建工程或车间的人技术依据。
新建和扩建机械制造厂（或车间）须根据工艺规程确定机床和其他辅助设备的种类、型号规格和数量，厂房面积，设备布置，生产工人的工种、等级及数量等。
此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进制造技术的作用。
典型工艺规程可以缩短工厂摸索和试制的过程。
制定机械加工工艺规程的要求与步骤：
一、机械加工工艺规程的基本要求
保证全部加工质量，可靠地达到产品图纸所提出的全部技术要求；
要有合理的生产率，需要节约原材料，减少工时消耗，降低成本。
另外还要满足减轻工人劳动强度，保证安全及良好的工作条件。
二、工艺规程设计所需的原始资料
（1）产品装配图、零件图；
（2）产品验收质量标准；
（3）产品的生产纲领及生产批量；
（4）毛坯材料与毛坯生产条件；
（5）制造厂的生产条件，包括机床设备、工艺装备的规格性能及使用状况，工人技术水平以及自制工艺装备能力、能源状况等资料；
（6）工艺规程、工艺装备设计所用设计手册和有关标准；
（7）国内外先进制造技术资料等。
三、制定加工工艺规程的主要步骤和主要内容
具体步骤：
审图
确定生产类型
选择和确定毛坯形式
拟定工艺方案（定位基准、夹紧方式、各个表面加工方法、工序集中分散、加工顺序）
选择设备
各工序检验方法、加工余量、工序尺寸及公差、工时定额、最佳工艺路线、填写工艺卡。
零件加工工艺性分析与毛坯选择：
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足要求的前题下，制造的可行性和经济性。
良好的结构工艺性是指在现有工艺条件下既能方便制造，又有较低的制造成本。
一、分析零件的技术要求及合理性
加工表面本身要求：
选择加工方法、加工顺序表面积案的质量要求及镀层要求：
涉及热处理及选材表面之间的相对位置精度：
基准有关，其他要求：
配重、平衡、探伤等。
二、零件的结构工艺性审查
在毛坯制造方面：
铸件：
璧厚均匀、便于造型；锻件：
形状简单、便于出模。
在加工方面：
合理标注零件的技术要求，便于安装、加工、有利于提高加工质量，和提高生产效率。
在装配方面：
便于装配，减少修配量。
1、合理标注尺寸：
重要尺寸要直接标注，尺寸连最短原则。
按加工顺序标注尺寸，尽量减少尺寸换算，并能方便准确地进行测量。
从实际存在的和易测量的表面标注尺寸，且在加工时应尽量使工艺基准与设计基准重合。
零件各非加工面的位置尺寸应直接标注，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺寸。
2、零件结构有利于加工、有利于达到要求的质量
①设计结构要能够加工。
如有足够的加工空间，刀具能够接近加工部位，留必要的退刀刀和越程槽等。
②便于保证加工质量。
如孔端表面最好与钻头钻入钻出方向垂直，精加工孔表面大圆周方向上要连续无间断，加工部位刚性要好等。
③尽量减少加工面积。
如尽量使用形状简单的表面，对大的安装平面或长孔加空刀，通过合并或分拆零件减少加工面积等。
④要能提高生产效率。
如结构中的几个加工面尽量安排在同一平面上或位于同一轴线，轴上作用相同的结构要素尺寸要尽量一致（如空刀槽）或加工方向要一致（如键槽），要便于多刀、多件加工零件结构要便于安装夹紧等。
⑤零件结构要便于安装夹紧。
3、有利于减少加工和装配劳动量
遵循零件结构设计的标准化
1、尽量采用标准化参数
零件的孔径、锥度、螺纹孔径和螺距、齿轮模数和压力角、圆弧半径、沟槽等参数尽量选用有关标准推荐的数值，这样可使用标准的刀、夹、量具，减少专用工装的设计、制造周期和费用。
2、尽量采用标准件
诸如螺钉、螺母、轴承、垫圈、弹簧、密封圈等零件，一般由标准件厂生产，根据需要选用即可，不仅可缩短设计制造周期，使用维修方便，而且较经济。
3、尽量采用标准型材
只要能满足使用要求，零件毛坯尽量采用标准型材，不仅可减少毛坯制造的工作量，而且由于型材的性能好，可减少切削加工的工时及节省材料。
零件结构要便于加工
1、零件结构要便于安装，定位准确，加工稳定可靠。
2、尽量减小毛坯余量和选用切削加工性好的材料。
3、各要素的形状应尽量简单，加工面积要尽量小，规格应尽量统一。
4、尽量采用标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。
5、加工面和加工面之间、加工面和不加工面之间均应明显分开，加工时应使刀具有良好的切削条件，以减少刀具磨损和保证加工质量。
可填教学设计意图及阶段小结及反思等
珠海市技师学院理论课教案（首页）NO11
课程
机械制造工艺学
课题
任务3编制机械加工工序卡
使用教材
机械制造工艺学
任课教师
肖煜
班级
13机械1班
所属专业
机械设备维修
实施地点
临4-104
实施日期
第6周周2第3/4节
总课时
40
周课时
4
教材处理
教材作为学生的参考资料，在讲解中对照学习，并重点完成习题册的题目。
教学目标
（包含知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个目标）
1、使学生了解零件加工工艺；
2、使学生掌握机械加工工序卡的编制；
3、提高学生的与人交流的能力；
4、使学生掌握编制加工工序卡的主要步骤和主要内容。
教学重点
教学难点
重点及突出策略：
机械加工工序卡的编制
选择实例，通过模仿学习。
难点及解决方法：
机械加工工序卡的编制
通过一些实例的讲解使学生有一定的了解。
学情分析
该班学生已经进行了三年的机械基础知识学习，对各种机床和加工方法都有了感性认识，在制作机械手的过程中也学习了一些工艺的知识，但是不够全面与系统。
教学方法
课堂讲授，PPT演示，动画演示、提问。
教具准备
电脑，投影设备
教学反思
正常
编号：
ZHGJ/QR/JW/037B/0
教学实施（次页）
教学环节
教学内容
学生活动
教师活动
用时
备注
零件结构工艺性
1、便于安装：
准确定位、可靠夹
左图所示的大平板工件在加工中不便装夹，为此，增设夹紧的工艺凸缘或工艺孔，以便用螺钉、压板夹紧，且吊装、搬运方便。
刨削较大工件时，往往把工件直接安装在工作台上，为了保证加工时加工面水平、便于安装找正，可以在零件上增加工艺凸台。
必要时可在精加工后切除。
工件在三爪卡盘上安装时，工件与卡爪是点接触，不能将工件夹牢。
通过增加一段圆柱面，使工件与卡爪的接触面积增大，安装较容易。
2、应尽量减小加工面积
支座地面设计为中凹可减少加工量，以减少刀具及材料的消耗量，还可以保证装配时零件间的很好配合。
2、尽量减少安装次数，降低安装误差和减少辅助工时，提高切削效率，保证精度。
一次安装可同时加工几个表面。
只需一次安装即可磨削两个表面。
改进后可在一次安装中加工出来
轴上的键槽不在同一方向，铣削时需重复安装和对刀。
改进后键槽布置在同一方向上可减少安装、调整次数，也易于保证位置精度。
相同的锥度，一次调整
4、孔的轴线应与进口和出口的端面垂直，避免在曲面或斜壁上钻孔
孔的轴线不垂直于孔的进口或出口的端面，钻头容易产生偏斜或弯曲，甚至折断。
应尽量避免在曲面或斜壁上钻孔，提高生产率，保证精度。
5、退刀槽、过度圆弧、锥面、键槽等同类要素在同一个阶梯轴上要尽量统一
左图轴上的退刀槽宽度不一致，车削时需准备、更换不同宽度的车槽刀，增加了换刀和对刀的次数。
改进后，减少了刀具种类和换刀次数，节省了辅助时间。
轴上的过度圆角尽量一致，便于加工。
使用同一把刀具可加工所有键槽。
6、槽的底面不应与其它加工面重合
将左图结构改为右图后，便于加工，也可避免损伤其它加工表面。
7、凸缘上的孔要留有足够的加工空间
左图的孔与零件立壁相距太近，造成钻夹头与立壁干涉，只能采用非标准加长钻头，刀具刚性差。
改进后，可以采用标准刀具，从而可保证加工精度。
8、刀具应有足够的操作空间：
退刀槽（车螺纹、滚齿、铣齿）、空刀槽（插齿）、越程槽（刨削、磨削）。
加工内螺纹或外螺纹时，螺纹根部应有退刀槽，这样才可以车出完整的螺纹，避免刀具、机床的损伤，使加工安全。
9、尽量减少走刀次数
当加工左图这种具有不同高度的凸台面时，需逐一将工作台升高或降低。
将凸台设计成等高，则能在一次走刀中加工所有凸台面。
提高生产率，易保证精度。
可填教学设计意图及阶段小结及反思等
珠海市技师学院理论课教案（首页）NO12
课程
机械制造工艺学
课题
任务4工艺尺寸链计算
（1）
使用教材
机械制造工艺学
任课教师
肖煜
班级
13机械1班
所属专业
机械设备维修
实施地点
临4-104
实施日期
第6周周5第3/4节
总课时
40
周课时
4
教材处理
教材作为学生的参考资料，在讲解中对照学习，并重点完成习题册的题目。
教学目标
（包含知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等三个目标）
1、使学生掌握工艺尺寸链计算方法；
2、使学生了解尺寸链的概念；
3、提高学生的与人交流的能力；
4、使学生确立尺寸链的概念。
教学重点
教学难点
重点及突出策略：
工艺尺寸链计算方法
选择实例，通过练习学习。
难点及解决方法：
工艺尺寸链计算方法
选择实例，通过练习学习。
学情分析
该班学生已经进行了三年的机械基础知识学习，对各种机床和加工方法都有了感性认识，在制作机械手的过程中也学习了一些工艺的知识，但是不够全面与系统。
教学方法
课堂讲授，PPT演示，动画演示、提问。
教具准备
电脑，投影设备
教学反思
正常
编号：
ZHGJ/QR/JW/037B/0
教学实施（次页）
教学环节
教学内容
学生活动
教师活动
用时
备注
一、尺寸链的定义、组成
1、定义：
尺寸链就是在零件加工或机器装配过程中，由相互联系且按一定顺序连接的封闭尺寸组合。
（1）在加工中形成的尺寸链——工艺尺寸链
（2）在装配中形成的尺寸链——装配尺寸链
图示工件如先以A面定位加工C面，得尺寸A1然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸A0；A1、A2和A0这三个尺寸构成了一个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。
2、特征：
1、封闭性，2、关联性。
3、组成：
环——尺寸链中的每一个尺寸。
它可以是长度或角度。
封闭环——在零件加工或装配过程中间接获得或最后形成的环。
组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环。
组成环又可分为增环和减环。
增环——若该环的变动引起封闭环的同向变动，则该环为增环．
减环——若该环的变动引起封闭环的反向变动。
则该环为减环。
4、增、减环判别方法：
在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。
二、尺寸链的分类
1）工艺尺寸链——全部组成环为同一零件工艺尺寸所形成的尺寸链。
2）装配尺寸链——全部组成环为不同零件设计尺寸所形成的尺寸链。
3）零件尺寸链——全部组成环为同一零件设计尺寸所形成的尺寸链。
4）设计尺寸链——装配尺寸链与零件尺寸链，统称为设计尺寸链。
2、按几何特征及空间位置分类：
1）长度尺寸链—全部环为长度的尺寸链
2）角度尺寸链—全部环为角度的尺寸链
3）直线尺寸链——全部组成环平行于封闭环的尺寸链。
4）平面尺寸链——全部组成环位于一个或几个平行平面内，但某些组成环不平行于封闭环的尺寸链。
5）空间尺寸链——组成环位于几个不平行平面内的尺寸链。
三、尺寸链的建立
1、确定封闭环
关键：
1、加工顺序或装配顺序确定后才能确定封闭环。
2、封闭环的基本属性为“派生”，表现为尺寸间接获得。
要领：
1、设计尺寸往往是封闭环。
2、加工余量往往是封闭环（靠火花磨除外）。
2、组成环确定：
1、封闭环确定后才能确定。
2、直接获得。
3、对封闭环有影响。
四、尺寸链计算的基本公式：
1.极值法
（1）极值法各环基本尺寸之间的关系
封闭环的基本尺寸A0等于增环的基本尺寸之和减去减环的基本尺寸之和，即：
（2）各环极限尺寸之间的关系
封闭环的最大极限尺寸A0max等于增环的最大极限尺寸之和减去减环的最小极限尺寸之和，即：
封闭环的最小极限尺寸A0min等于增环的最小极限尺寸之和减去减环的最大极限尺寸之和，即：
（3） 各环上、下偏差之间的关系
封闭环的上偏差ES（A0）等于增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和，即：
封闭环的下偏差EI（A0）等于增环下偏差之和减去减环的上偏差之和，即：
（4）各环公差之间的关系
封闭环的公差T（A0）等于各组成环的公差T（Ai）之和，即：
可填教学设计意图及阶段小结及反思等
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