车工工艺学教案.docx
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车工工艺学教案
车工工艺教案
机电科赵辉
课题：
绪论2课时
教学目的、要求：
了解何为车工、何为工艺
教学重点、难点：
对学生来讲是个全新的课目，理解有难度
授课方法：
新授
绪论
复杂的机器有很多零件装配而成。
不同的零件要有不同工种的工人加工而成。
有精密铸造或冷挤压（无屑加工），但绝大多数零件离不开金属切削加工，车削加工就是其中一种。
车削加工
就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。
内容：
课题：
车削和切削用量的基本概念4课时
教学目的、要求：
掌握基本概念
教学重点、难点：
各概念的理解
授课方法：
新授
第一章车削的基本知识
第二章
§1.1车削和切削用量的基本概念
一、车削的基本概念
1.工作运动主运动——机床的主要运动，消耗主动力。
车削时的旋转运动。
进给运动——去除多余材料的运动，刀具的运动。
2.工件上形成的表面
（1）已加工表面工件上刀具切削后产生的表面
（2）过渡表面工件上由切削刃形成的那部分表面
（3）待加工表面工件上有待去除的表面
二、切削用量的基本概念
1.切削深度（αp）
工件上已加工表面与待加工表面的垂直距离，也就是车刀进给时切入工件的深度（单位：
mm）
公式：
ap=dw-dm/2
dw待加工表面直径
dm已加工表面直径
（单位：
mm）
2.进给量（ƒ）
工件旋转一周，车刀沿进给方向移动的距离。
他是衡量进给运动大小的参数。
（单位：
mm/r）
纵向进给——沿车床床身导轨方向
横向进给——垂直于车床床身导轨方向
3.切削速度（vc）
在进行切削加工时，刀具切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，（车刀在一分钟内车削工件表面的理论展开直线长度。
）假设切屑没变形或收缩
公式：
vc=πdn/1000
或vc=dn/318
d——工件直径,mm
n——主轴转速，r/mm
vc——切削速度，m/min
例：
车削直径d=60mm的工件外圆，车床主轴转速n=600r/min.求切削速度vc。
（113m/min）注：
应取符合机床铭牌上
课题：
车刀4课时
教学目的、要求：
车刀的用途
教学重点、难点：
车刀的角度及评定
授课方法：
新授
§1.2车刀
一、常用车刀的种类和用途
1.车刀的种类
2.车刀的用途（见绪论图）
（1）90˚车刀（偏刀）车外圆、阶台和端面
（2）45˚车刀（弯头车刀）车外圆、端面和到角
（3）切断刀用来切断工件或在工件上切槽
（4）内孔车刀用来车削工件的内孔
（5）圆头刀用来车削圆弧面或成形面
（6）螺纹车刀用来车削螺纹
4.硬质合金可转位（不重磨车刀）
近年来在国内外大力发展和广泛应用的先进刀具之一。
刀片用机械夹固方式装夹在刀杆上。
当一个刀刃磨钝后，只需将刀片转过一个角度，即可继续切削，从而大大缩短了换刀和磨刀的时间，并提高了刀杆的利用率。
（形状多样）
二、车刀的角度及其初步选择
1.车刀的组成
（1）前刀面刀具上切屑流过的表面。
（2）后刀面分主后刀面和副后刀面。
与过渡表面相对的刀面称主后刀面；与已加工表面相对的刀面叫副后刀面
（3）主切削刃前刀面和主后刀面的相交部位，担负主要切削工作。
（4）副切削刃前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。
（5）刀尖主切削刃和副切削刃的联结部位。
为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。
一般硬质合金刀尖圆弧半径rε=0.5~1mm。
（6）修光刃副切削刃近刀尖处一小段平直的切削刃。
须与进给方向平行，且大于进给量。
2.确定车刀角度的辅助平面
（1）切削平面通过切削刃上某选定点，切于工件过渡表面的平面。
（2）基面通过切削刃上某选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。
（3）截面通过切削刃上某选定点，同时垂直于切削平面和基面的平面
3.车刀的角度的主要作用
车刀切削部分共有6个角度：
前角（γо）、主后角（αо）、副后角（αо′）、主偏角（κr）、副偏角（κr′）和刃倾角（λs）。
以及两个派生角度：
契角（βo）和刀尖角（εr）。
在截面内测量的角度：
（1）前角（γо）前刀面和基面的夹角。
影响刃口的锋利和强度，切削变形和切削力。
大，锋利、减少切削变形、切削省力，切屑顺利排出。
负（小），增加切削刃强度，耐冲击。
（2）后角（αо）后刀面和切削平面的夹角。
在主截面内的是主后角（αо），在副截面内的是副后角（αо′）。
主要减少车刀后刀面与工件的摩擦。
规定：
与相应的平面夹角小于90度时为正，反之为负
在基面内测量的角度有：
（3）主偏角（κr）主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。
改变主切削刃和刀头的受力和散热。
（4）副偏角（κr′）副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。
减少副切削刃与工件已加工表面的摩擦。
在切削平面内测量的角度：
（5）刃倾角（λs）主切削刃与基面的夹角。
控制排屑方向，负值时，增加刀头强度和保护刀尖。
派生角：
（6）契角（βo）在主截面内前刀面和后刀面的夹角。
βo=90˚-（γо+αо）
（7）刀尖角（εr）主切削刃和副切削刃在基面的投影间的夹角。
εr=180˚-（κr+κr′）
4.车刀角度的初步选择
（1）前角（γо）
A.工件材料软，塑性材料，前角大；工件材料硬，脆性材料，前角小。
B.粗加工，前角小；精加工，前角大。
C.车刀材料的强度、韧性较差，前角小；反之，前角大。
（2）后角（αо）
A.粗加工，前角小；精加工，前角大。
B.工件材料软，前角大；工件材料硬，前角小。
副后角与主后角一般情况下相等。
（3）主偏角（κr）
加工阶台轴时，等于或大于90度；中间切入时45度到60度
（4）副偏角（κr′）
一般采用6到8度，中间切入时取45度到60度。
（5）刃倾角（λs）
一般车削时为0度；粗车时为负；精车时为正。
三、常用车刀的材料
1.必须具备的基本性能：
（1）硬度
（2）耐磨性
（3）强度和韧性
（4）耐热性
（5）工艺性
2.常用材料
（1）高速钢w18cr4v（18-4-1）w6mo5cr4v2（6-5-4-2）
（2）硬质合金：
K类（钨钴类）碳化钨（wc）和钴
YG3，YG8，YG6
P类（钨钛钴类）碳化钨（wc）、碳化钛（TiC）和钴
YT5，YT15，YT30
M类[钨钛钽（铌）钴类]P类加TaC或NbC而成。
课题：
切削液、长度单位4课时
教学目的、要求：
切削液的用途
教学重点、难点：
切削液的选择
§1.3切削液
一、作用
1.冷却
2.润滑
3.清洗
二、分类
1.乳化液乳化油加15-20倍水稀释而成
2.切削油矿物油，少数采用植物油和动物油
三、选用
1.根据加工性质
（1）粗加工，乳化液。
（2）精加工，极压切削油或高浓度的极压乳化液。
（3）孔加工，黏度小的极压乳化液和极压切削油。
2.根据工件材料
（1）钢件粗加工，乳化液。
精加工，极压切削油。
（2）脆性金属，可用黏度小的煤油7%—10%的乳化液，一般不加。
（3）有色金属，煤油和黏度小的切削油，镁合金用压缩空气
3.根据刀具材料
（1）高速钢粗加工，极压乳化液。
精加工，极压乳化液和极压切削油。
（2）硬质合金一般不加，也可用切削液（乳化液）
注意点：
（1）油状乳化油必须稀释后才能使用
（2）必须浇注在切削区域
（3）硬质合金必须一开始就连续充分地浇注，否则刀头要产生裂纹。
§1.4长度单位
我国的法定长度单位为米（m），但机械制图中规定为毫米（mm）。
还有英制单位：
1in=25.4mm
课题：
车轴类零件的车刀10课时
教学目的、要求：
轴类零件的车削
教学重点、难点：
轴类零件的车刀选择
授课方法：
实操
第二章车轴类工件
§2.1车轴类工件使用的车刀
一、对车刀的要求
1.粗车刀
（1）前角和后角小些，增加强度，但过小会增加切削力
（2）主偏角不宜过小，否则会振动。
（3）刃倾角取0-3度
（4）主切削刃上磨倒棱br1=（0.5-0.8）ƒ。
（5）刀尖处磨直线型过渡刃，偏角=1/2κr，长度=0.5-2mm
（6）应磨有断屑槽。
2.精车刀
（1）前角和后角大些，锋利，减少摩擦。
（2）副偏角较小，可磨修光刃，长度=（1.2-1.5）ƒ。
（3）刃倾角去正，一般=3-8度
（4）应磨有断屑槽。
二、车外圆、平面和台阶的车刀
1.90度车刀及其使用
又称偏刀，有右偏刀和左偏刀两种
右偏刀一般用来车削外圆、端面和右向台阶。
左偏刀车削左向台阶和外圆，或又大又短工件的端面。
2.45度车刀及其使用
45度车刀的刀尖角=90度，所以强度和散热比90度车刀好，常用于工件的端面车削和45度倒角。
3.75度车刀及其使用
75度车刀刀尖角比90度车刀大，适合强力车削。
三、切断刀和车槽刀
1.切断刀
（1）高速钢切断刀
A．前角0-30度。
B．后角6-8度。
C．副后角两个对称1-2度
D．主偏角90度。
E．副偏角两个对称1-1.5度。
F．主切削刃宽度a=（0.5-0.6）d
G．刀头长度L=h+（2-3）mm
（2）硬质合金切断刀
（3）弹性切断刀
（4）反切刀
2．车槽刀
与切断刀几何形状基本相同，但刀头宽度应小于槽宽，刀尖长度略大于槽深即可。
课题：
轴类零件的装夹4课时
教学目的、要求：
夹具的使用
教学重点、难点：
夹具的选择
§2.2轴类工件的装夹
一、单动（俗称四爪）卡盘装夹
二、用自定心（三爪）卡盘装夹
三、用两顶尖装夹
1.中心孔的形状和作用
A型圆锥孔和圆柱孔组成，锥角为60度
B型在A型上加一个120度护锥。
C型在B型上加一个螺孔。
R型A型相似，把圆锥面改成60度圆弧面。
2.中心孔折断的原因和预防
（1）轴线与旋转中心不一致。
（2）工件端面不平。
（3）切削用量选用不合适
（4）中心钻磨钝
（5）没有充分浇注切削液或排屑不及时。
3.用两顶针装夹的注意事项
（1）轴线要一至。
（2）尾座套筒尽量缩短
（3）中心孔形状要正确，粗糙度小
（4）用死顶尖时要用黄油润滑。
（5）配合松紧合适。
（6）四、用一夹一顶装夹
课题：
轴类工件的测量4课时
教学目的、要求：
轴类工件的测量方法
教学重点、难点：
各种量具的使用
授课方法：
实操
§2.3轴类工件的测量
一、游标卡尺
二、千分尺
课题：
钻孔8课时
教学目的、要求：
孔加工
教学重点、难点：
刀具的选择和角度
第三章车套类工件
圆柱孔的加工比轴类工件加工要困难，因为；
（1）加工孔再内部进行，观察比较困难。
（2）刀杆受孔径限制，刚性差。
（3）排屑和冷却比较困难。
（4）测量比较困难。
§3.1钻孔
用钻头在实体材料上加工孔的方法叫钻孔
一、麻花钻的几何形状
1．麻花钻的组成
（1）柄部传递扭距和定心
（2）颈部标注
（3）工作部分切削和导向
2．工作部分几何形状
（1）螺旋槽
（2）前刀面
（3）主后刀面
（4）顶角（118度）
（5）前角
（6）后角
（7）横刃
（8）横刃斜角
（9）棱边
二、刃磨要求
（1）主切削刃对称，长度相等
（2）横刃斜角为55度
§3.2扩孔和锪孔
用扩孔工具扩大孔径的加工方法叫扩孔
一、用麻花钻扩孔
二、用扩孔钻扩孔
三、锪孔
用锪削方法加工平底孔的方法
§3.3车孔
一、内孔车刀
可分为通孔和盲孔车刀两种
1．通孔车刀
几何形状与外圆刀相似，主偏角60-75度，副偏角15-30度，磨有两个后角。
2．盲孔车刀
几何形状与外圆刀相似，主偏角90-93度，
通孔车刀
盲孔车刀
二、车孔的关键技术
1．尽量增加刀杆截面积
2．刀杆的伸出长度尽可能缩短
3．解决排屑问题，控制切屑流向
课题：
车平面槽和内槽和绞孔8课时
教学目的、要求：
教学重点、难点：
授课方法：
实操
§3.4车平面槽和内槽
一、槽的种类
1．轴肩槽
2．平面槽
二、车槽刀
与切断刀相似，车平面槽时一个刀尖相当于在车孔。
课题：
铰孔
§3.5铰孔
是精加工孔的方法之一，在工厂中被广泛应用。
一、铰孔
1．铰刀的几何形状
铰刀由柄部、颈部和工作部分组成。
2．铰刀的种类
按用途可分机用铰刀和手用铰刀
按材料可分高速钢和硬质合金两种
二、铰孔余量的确定
高速钢铰刀为0.08-0.12；硬质合金为0.15-0.20
三、铰孔时的注意事项
1．铰刀的选择和保管
2．调整尾座轴线和使用浮动套筒
3．选择合理的铰削用量
4．合理选择切削液（干切削和非水溶性孔大；水溶性孔小）
5．铰孔前对孔的要求
§3.6孔加工时的切削用量
一、切削深度
二、切削速度
三、进给量
一般12-25mm时，进给量0.15-0.35，钻铸件时可略大
§3.7保证套类工件技术要求的方法
一、在一次装夹中完成
二、以内孔为基准保证位置精度（实体心轴、胀力心轴）
三、用外圆为基准保证位置精度
§3.8套类工件的测量
一、孔径的测量
1．内卡钳
2．塞规
3．内径千分尺
4．内测千分尺
二、形状和位置精度的测量
1．百分表
2．内径百分表（或千分表）
百分表测圆跳动
课题：
圆锥的术语、定义和计算10课时
教学目的、要求：
教学重点、难点：
授课方法：
新授
第四章车圆锥
§4.1圆锥的术语、定义和计算
一、术语及定义
1．圆锥表面
与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的一条直线段（母线），围绕轴线旋转形成的表面。
2．圆锥
由圆锥表面与一定尺寸所限定的几何体。
3．圆锥的基本参数
（1）圆锥角a
（2）大端直径D
（3）小端直径d
（4）圆锥长度L
（5）锥度C
C=D-d/L
二、圆锥的各部分尺寸计算
1．圆锥半角a/2
tan（a/2）=D-d/2L
例：
P58
2.锥度C
C=D-d/L
例：
P59
§4.2工具圆锥
一、莫氏圆锥
0、1、2、3、4、5、6、从大到小
二、米制圆锥
4、6、80、100、120、160、200指大端直径C=1：
20
§4.3车圆锥的方法
主要有以下五种方法
1．转动小滑板法
2．偏移尾座法
3．仿形法（靠模法）
4．宽刃刀车削法
5．铰内圆锥法
一、转动小滑板法
二、偏移尾座法
三、仿形法（靠模法）
四、五、略P65
§4.4圆锥的检验
一、角度和锥度的检验
1．用万能角度尺
2．用角度样板
3．用圆锥量规
二、圆锥的检验
圆锥的大、小端直径可用圆锥界限量规来测量。
课题：
车成形面的方法4课时
授课方法：
实操
第五章车成形面和研磨
§5.1车成形面的方法
一、双手控制法
数量少或单件时，可采用。
（小滑板+中滑板或中滑板+大拖板）
单球手柄L=1/2（D+D²-d²）
二、成形法
用成形刀对工件进行加工的方法
1．成形刀的种类
（1）普通成形刀与普通车刀相似，可用手磨，精度低
（2）棱形成形刀由刀头和刀杆组成，精度高
（3）圆形成形刀圆轮形开一缺口
三、仿形法
刀具按照仿形装置进给对工件加工的方法，比较先进。
1．尾座靠模仿形
2．靠板仿形
四、用专用工具车成形面
方法较多，在此只介绍用蜗轮蜗杆实现的车刀回旋运动P75
§5.2研磨
一、研磨的方法和工具
研磨外圆时用铸铁套，研磨内孔时用研棒P75
二、研磨工具的材料
1．灰铸铁较理想的材料，用于淬火钢
2．软钢很少用，小于M8的螺纹及小孔
3．铸造铝合金研磨铜料
4．硬木材研磨软金属
5．轴承合金（巴氏合金）软金属的精研磨
三、研磨剂
1．磨料
（1）金刚石粉末（C）
（2）碳化硼（B4C）
（3）氧化铬（Cr2O3）
（4）碳化硅（SiC）
（5）氧化铝（Al2O3）
2．研磨液
磨料不能单独用于研磨，须配合研磨液和辅助材料。
常用的研磨液有10号机油，煤油和锭子油。
作用：
（1）使微粉能均匀分布在研具表面
（2）冷却和润滑作用
3．辅助材料
是一种粘度较大和氧化作用较强的混合脂。
常用的有硬脂酸、油酸、脂肪酸和工业甘油。
作用：
使工件表面形成氧化薄膜，加速研磨过程。
课题：
螺纹的分类及术语实操14课时
第六章车螺纹和蜗杆
§6.1螺纹的分类及术语
一、螺旋线的形成
直角三角形围绕圆柱旋转一周，斜边在圆柱表面上所形成的曲线，就是螺旋线
二、螺纹的分类
按用途和牙形分
螺纹
联接用传动用
矩形螺纹梯形螺纹锯齿形螺纹
三角形螺纹管螺纹圆形螺纹
按螺旋方向分：
右旋和左旋
按螺旋线数分：
单线和多线
按母体分：
圆柱螺纹和圆锥螺纹
三、螺纹术语
1．螺纹
在圆柱表面上，沿着螺旋线所形成的，具有相同剖面的连续凸起和沟槽
2．螺纹牙型、牙型角和牙型高度
螺纹牙型是通过轴线剖面上，螺纹的轮廓形状。
牙型角是螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角
牙型高度是螺纹牙型上，牙顶到牙底之间，垂直与轴线的距离。
3．螺纹直径
公称直径代表螺纹尺寸的直径，指螺纹大径的基本尺寸。
外螺纹大径（d）亦称外螺纹顶径。
外螺纹小径（d1）亦称外螺纹底径。
内螺纹大径（D）亦称外螺纹底径。
内螺纹小径（D1）亦称外螺纹孔径。
中径（D2，d2）是一个假象圆柱的直径，母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
4.螺距（P）
相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
5．螺纹升角（ψ）
在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角。
计算公式：
tanψ=P/πd2
§6.2三角螺纹的种类和尺寸计算
因其规格和用途不同，可分为普通螺纹、英制螺纹、管螺纹
一、普通螺纹的尺寸计算
牙型角为60度用（Mxx）表示
（1）螺纹大径D=d
（2）中径d2=D2=d-0.6495P
（3）牙型高度h1=0.5413P
（4）螺纹小径d1=D1=d-1.0825P
二、英制螺纹
在我国应用很少，牙型角为55度
螺距与公制换算公式：
P=1in/n=25.4/n（mm）
P为螺距n为牙数
三、管螺纹
分为非螺纹密封管螺纹（圆柱）和螺纹密封管螺纹（圆锥），
均为55度，用（Gx/x）表示
§6.3矩形螺纹尺寸计算（略）
§6.4梯形螺纹的尺寸计算
国家标准规定为30度；英制为29度，较少采用
外螺纹
大径d
公称直径
中径d2
d-0.5P
小径d3
d-2h3
牙高h3
0.5P+ac
内螺纹
大径D
D+2ac
中径D
d2
小径D
d-P
牙高H
h3
牙顶宽
ƒ、ƒ´
0.366P
牙底宽
W、W´
0.366P-0.536ac
牙顶间隙
P
1.5-5
6-12
14-44
ac
0.25
0.5
1
§6.5螺纹车刀
一、螺纹车刀材料的选择
有高速钢（低速）和硬质合金（高速）两类
二、螺纹升角对车刀工作角度的影响
1．车刀两侧后角的变化
一般取3-5度
右螺纹：
左侧=3-5度+ψ
右侧=3-5度-ψ
左螺纹：
左侧=3-5度-ψ
右侧=3-5度+ψ
2．车刀两侧前角的变化
由于基面发生了变化，工作前角与刃磨前角不一样。
三、车刀纵向前角对螺纹牙型角的影响
车刀刀尖角的大小决定了螺纹牙型角
螺纹车刀纵向前角不等于0度时，两侧切削刃不通过工件轴线，车出的牙侧不是直线而是曲线。
纵向前角越大，牙型角的影响越大
四、三角形螺纹车刀（P89）
五、矩形螺纹车刀（P90）
六、梯形螺纹车刀（P91）
§6.6车螺纹的方法
一、低速车削螺纹
三角螺纹：
（1）直进法
（2）左右切削法
（3）斜进法
矩形螺纹
1．直进法
2．左右切削法
梯形螺纹
1．左右切削法
2．车直槽法
3．车阶梯槽法
二、高速车削螺纹
用硬质合金车刀，不宜采用左右切削法
§6.7车蜗杆
一、蜗杆的齿形
轴向直廓蜗杆和法向直廓蜗杆
二、蜗杆的主要参数
轴向模数mx
齿形角a=20度
齿距p
πmx
齿顶宽（sa）
轴向
0.843mx
导程Pz
Z1XP=Z1πmx
法向
0.843mx*cosγ
全齿高h
2.2mx
齿根宽（ef）
轴向
0.697mx
齿顶高ha
mx
法向
0.697mx*cosγ
齿根高hf
1.2mx
分度圆d1
da-2mx
齿厚（s）
轴向
P/2
齿顶圆da
d1+2mx
法向
P/2*cosγ
齿根圆df
d1-2.4mx
三、车蜗杆时的装刀方法
1．水平装刀法（轴向直廓蜗杆）
2．垂直装刀法（法向直廓蜗杆）
§6.8车多线螺纹和蜗杆
一、多线螺纹和蜗杆
沿两条或两条以上、在轴向等距分布的螺旋线所形成的，称为多线螺纹和多线蜗杆
二、车多线螺纹和蜗杆的分线方法
1．轴向分线法
（1）小滑板刻度分线法
（2）用百分表和量块分线法
2．圆周分线法
（1）交换齿轮分线法
（2）用卡盘卡爪分线法
（3）分度盘分线法
三、注意事项
1．先粗车再精车。
2．各条螺旋槽切入深度相等。
3．用左右切削法时，左右移动量应该相等。
§6.10乱牙及预防
一、产生乱牙的原因
当丝杆转一转时，工件未转过整数转，就会产生乱牙。
n丝/n工=P工/P丝
二、预防乱扣的方法
常用的预防是开倒顺车，不提起开合螺母。
§6.11梯形螺纹公差
见书本表6.3、6.4、6.5、6.6、6.7、6.8、6.9、6.10
§6.12螺纹及蜗杆的测量
一、螺纹的测量
1．单项测量法
（1）螺距的测量
（2）大、小径的测量
（3）中径的测量
A．用螺纹千分尺测量
B．用三针测量M=d2+4.864dD-1.866P
C．用单针测量
2．综合测量法
用螺纹量规测量
二、蜗杆的测量
1．分度圆直径的测量
与螺纹相
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