模具制作工教案5.docx

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模具制作工教案5

广州南华工贸技工学校

《模具制作工》教案

2015—2016学年第二学期

授课类型：

理论实训一体化

授课班级：

数模14

授课教师：

蔡文华

2016年3月14日

一体化课程教案

课程：

模具制作工班级：

数模14专业：

数控、模具

课题名称

极限与配合---选用和检测表面粗糙度

授课课时

4

课题目标

1、掌握类比法选用表面粗糙度参数值；

2、掌握比较样块及光切显微镜。

3、熟悉干涉显微镜及电动轮廓仪；

4、掌握手持式粗糙度仪。

实训课时

6

合计课时

10

授课日期

2016.3.28-4.1

教具

多媒体、实物、挂图

教学重点

合理选用表面粗糙度参数值

教学难点

运用表面粗糙度的检测仪器进行检测

教学回顾

说明

任课教师签名：

蔡文华审阅者签名：

日期：

教学过程

一、组织教学。

（3分钟）

1、点名并登记好出勤情况。

2、讲解注意事项、检查学生自身安全隐患并排除。

3、让学生合编成几个小组、以小组组长为每组负责人。

二、导入新课。

（2分钟）

经过机械加工或用其他加工方法获得的零件表面，由于加工过程中的塑性变形、机床的高频振动以及刀具在加工表面留下的切削痕迹等原因，零件的表面不可能是绝对光洁的。

在零件加工表面存在几何形状误差，其中一种是由较小间距和微小峰谷形成的微观几何形状误差，即表面粗糙度。

表面粗糙度值越小，零件表面越光洁。

三、理论新授。

（一）任务描述及分析（35分钟）

1、表面粗糙度和零件的功能

在实际工作中，由于表面粗糙度和零件的功能关系十分复杂，很难全面而精细地按零件表面功能要求来准确地确定粗糙度的参数值。

在选用时，要综合考虑使用性能和经济性能两方面的因素。

总的选用原则是：

在满足使用功能要求的前提条件下，参数值的允许值应尽可能大。

本任务将针对减速器输出轴表面粗糙度值的选用以及连杆轴颈表面粗糙度的检测来了解表面粗糙度值选用和检测。

2、表面粗糙度的选择（重点讲解）

表面粗糙度评定参数中，Ra、Rz两个幅度参数为基本参数，RSm、Rmr（c）为两个附加参数。

这些参数分别从不同角度反映了零件的表面特征，但都存在着不同程度的不完整性。

因此，在选用时要根据零件的功能要求、材料性能、结构特点及测量条件等情况适当选择一个或几个评定参数。

1）如无特殊要求，一般仅选用幅度参数。

①在Ra=0.025～6.3um范围内，优先选用Ra，因为在该范围内用轮廓仪能很方便地测出Ra的实际值。

在Ra＞6.3um和Ra＜0.025um范围内，即表面过于粗糙或太光滑时，用光切显微镜和干涉显微镜测很方便，多采用Rz。

②当表面不允许出现较深加工痕迹，防止应力过于集中，要求保证零件的抗疲劳强度和密封性时，需选Rz。

2）附加参数一般不单独使用，对有特殊要求的少数零件的重要表面（如要求喷涂均匀、涂层有较好的附着性和光泽表面），需要控制Rsm数值；对于有较高支撑刚度和耐磨性的表面，应规定Rmr（c）参数。

3、表面粗糙度评定参数值的选择

表面粗糙度评定参数值的选择，不但与零件的使用性能有关，还与零件的制造及经济性有关。

其选用的原则为：

在满足零件表面功能的前提下，评定参数的允许值尽可能大（除Rmr（c）外），以减小加工难度，降低生产成本。

（二）选择方法（80分钟）

1、计算法

根据零件的功能要求，计算所评定参数的要求值，然后按标准规定选择适当的理论值。

2、试验法（难点，通过观看多媒体方法讲解）

根据零件的功能要求及工作环境条件，选用某些表面粗糙度参数的允许值进行试验，根据试验结果，得到合理的表面粗糙度参数值。

3、类比法

选择一些经过实验证明的表面粗糙度合理的数值，经过分析，确定所设计零件表面粗糙度有关参数的允许值。

目前用计算法精确计算零件表面的参数值还比较困难，而一般零件用试验法来确定表面粗糙度参数值成本昂贵，所以，具体设计时，多采用类比法确定零件表面的评定参数值。

类比法选择的一般原则：

1）在同一零件上工作表面比非工作表面粗糙度值小。

2）摩擦表面比非摩擦表面、滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的表面粗糙度值小。

3）运动速度高、单位面积压力大、受交变载荷的零件表面，以及最易产生应力集中的部位（如沟槽、圆角、台肩等），表面粗糙度值均应小些。

4）配合要求高的表面，表面粗糙度值应小些。

具体选择可参看表5-5。

5）对防腐性能、密封性能要求高的表面，表面粗糙度值应小些。

6）配合零件表面的粗糙度与尺寸公差、形位公差应协调。

一般应符合：

尺寸公差>形位公差＞表面粗糙度。

一般情况下，尺寸公差值越小，表面粗糙度值应越小；同一公差等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的表面粗糙度值应小些。

7）还需考虑其它一些因素和要求，表5-6为应用举例，可供参考。

（三）表面粗糙度的测量（35分钟）

1、比较法

比较法是将被测零件表面与粗糙度样板直接进行比较的一种测量方法。

它可以通过视觉、触觉或借助放大镜、比较显微镜，估计出表面粗糙度的值。

这种方法多用于车间，评定一些表面粗糙度参数值较大的表面。

精度较差，只能做定性分析比较。

用于比较法检测零件的表面粗糙度。

以已知高度参数值的表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法或触觉法与被测表面进行比较，以判定被测表面是否符合规定；用样块进行比较检验时，样块和被测表面的材料，加工方法应尽可能一致；样块比较简单易行，适合生产现场使用。

缺点是评定的可靠性很大程度上取决于检验人员的经验，所以仅使用于表面粗糙度要求不高的工件。

图4-16粗糙度比较样块

2、光切法

光切法是利用光切原理，即光的反射原理测量表面粗糙度的一种方法。

常用的仪器是光切显微镜（双管显微镜），该仪器适宜测量车、铣、刨或其他类似加工方法所加工的零件平面或外圆表面。

光切法主要用来测量粗糙度参数Rz的值，其测量范围为0.8～50um。

光切显微镜（双管显微镜）是利用光切原理测量表面粗糙度的一种仪器。

从目镜观察表面粗糙度轮廓图像，用测微装置测定高度参数Rz值和Ry值，测量范围一般为Rz0.8~100um，必要时可通过测量描绘出轮廓图像，或使用其照相装置，将粗糙度轮廓图像拍照下来，再近似评定Ra值。

图4-18（a）表示被测表面为阶梯面，其阶梯高度为h。

由光源发出的光线经狭缝后形成一个光带，此光带与被测表面以夹角为45°的方向A与被测表面相截，被测表面的轮廓影像沿B向反射后可由显微镜中观察得到图4-18（b）。

其光路系统如图4-18（c）所示，光源1通过聚光镜2、狭缝3和物镜5，以45°角的方向投射到工件表面4上，形成一窄细光带。

光带边缘的形状，即光束与工件表面的交线，也就是工件在45°截面上的轮廓形状，此轮廓曲线的波峰在S1点反射，波谷在S2点反射，通过物镜5，分别成像在分划板6上的和点，其峰、谷影像高度差为h″。

由仪器的测微装置可读出此值，按定义测出评定参数Rz的数值。

3、光波干涉法

光波干涉法是利用光波的干涉原理测量表面粗糙度的方法。

常用的仪器是干涉显微镜，适宜用来测量粗糙度参数Rz，测量范围为0.05～0.8um。

干涉显微镜基本光路系统如图4-20（a）所示。

由光源1发出的光线经平面镜5反射向上，至分光镜9后分成两束。

一束向上射至被测表面18返回，另一束向左射至参考镜13返回。

此两束光线会合后形成一组干涉条纹。

干涉条纹的相对弯曲程度反映被测表面微观不平度的状况，如图4-20（b）所示。

仪器的测微装置可按定义测出相应的评定参数Rz值。

干涉显微镜是利用光波干涉原理测量表面粗糙度的一种仪器。

被测表面有一定的粗糙度就呈现出凹凸不平的峰谷状干涉条纹的数目和峰谷的弯曲程度，即可计算出表面粗糙度的Ra值。

必要时还可将干涉条纹的峰谷拍照下来评定。

干涉法适用于精密加工的表面粗糙度测量。

适合在计量室使用，测量范围一般为Rz0.032~0.8um。

4、针描法

针描法是利用仪器的触针在被测表面上轻轻划过，被测表面的微观不平度将使触针作垂直方向的位移，再通过传感器将位移量转换成电量，经信号放大后送入计算机，在显示器上显示出被测表面粗糙度的评定参数值。

也可由记录器绘制出被测表面轮廓的误差图形。

按针描法原理设计制造的表面粗糙度测量仪器通常称为轮廓仪。

根据转换原理的不同，可以有电感式轮廓仪、电容式轮廓仪、电压式轮廓仪等。

轮廓仪可测Ra、Rz、RSm及Rmr（c）等多个参数。

除上述轮廓仪外，还有光学触针轮廓仪，它适用于非接触测量，以防止划伤零件表面。

这种仪器通常直接显示Ra值，其测量范围为0.025～6.3μｍ。

四、小结（5分钟）

1、了解表面粗糙度属于什么几何形状误差。

2、对零件使用性能有哪些影响。

五、实操

（一）冲裁模的分类（20分钟）

1、按工序性质分：

落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等

2、按工序组合分：

单工序模、级进模、复合模

3、按上、下模的导向方式分：

无导向的开式模、有导向的导板模、导柱模、导筒模等

4、按凸、凹模的材料分：

硬质合金冲模、钢皮冲模、锌基合金冲模、聚氨酯冲模等

5、按凸、凹模的结构和布置方法分：

整体模、镶拼模、正装模、倒装模

6、按自动化程度分：

手工操作模、半自动模、自动模

（二）冲裁模的工作过程（20分钟）

提示：

学生要注意简单冲裁模冲裁的冲压步骤，各零件的动作及作用；落料冲裁模，其工作原理如下：

直接或间接固定在上模上的组成模具的上模,它通过模柄与冲床滑块相联结。

固定在下模上的零件组成了模具的下模,并利用压板固定在冲床的工作台上。

上模与下模通过

导向零件导向。

工作时,条料靠着挡料送进定位,当上模随滑块下降时，卸料板先压住板料,接着凸模冲落凹模上面的材料获得。

这时工件卡在凹模与顶块之间,废料也紧紧箍在凸模上。

在上模回升时，工件由顶块靠顶板借弹簧的弹；力从凹模洞口中顶出；同时箍在凸模上的废料,由卸料板靠弹簧的弹力卸掉，再取走工件：

至此完成整个落料过程。

再将条料送进一个步距，进行下一次冲裁落料过程,如此往复进行。

（三）采用师生互动启发式教学（165分钟）

1、简单冲裁模冲裁的演示过程：

（师生互动环节）

提示：

学生一定要注意观察板料送进、冲裁、卸料、顶件的工作过程，并留意哪些零件完成板料送进、哪些零件完成冲裁、哪些零件完成卸料。

[提问]：

图示哪个零件完成卸料？

哪些零件完成冲裁？

（四）冲裁模零件的类型及功用（10分钟）

1、尽管冲裁模有简单的,也有复杂的,但总是分为上模与下模。

上模固定在压力机滑块上，并随滑

块一起运动，称为冲模的活动部分；下模固定在压力机的工作台上，称为冲模的固定部分。

冲裁模

的组成零件，一般有以下几类：

按模具零件的作用不同，分为：

工艺零件和结构零件两大类。

（五）各零件的作用（10分钟）

1、工作零件----直接进行冲裁或成形制件

2、定位零件----使坯料或制件在冲模中正确定位

3、压料、卸料和顶出零件----起压料、卸料和顶料作用，并保证把卡在凸模上和

凹模孔内的制件或废料推出、顶出

4、导向零件----保证在冲裁过程中凸模和凹模之间间隙均匀

5、固定零件----连接及固定工作零件，使之成为完整的模具结构

6、紧固件及其他零件----将上述各类零件固定于一定的位置或将冲模与冲床连接

六、实操小结。

（10分钟）

本课题我们主要学习了冷冲模的基本类型和典型结构，尤其是冲裁模的结构及零件的类型和

功用。

初步了解了单工序模、级进模、复合模等典型结构，其中冷冲模的工作过程是本课题的重点，要求同学们必须掌握。

七、课后作业。

（5分钟）

1、按工艺性质分，冷冲模可分为哪几类？

2、冷冲模主要由哪些零部件组成？

3、什么是单工序模？

它的工作过程如何？

4、画出简单冲裁模的示意图，标出各零件的名称并说明其作用？

课后反思：

由于没有在工厂看到模具实物及生产加工，所以没有突出职业教育特点不能全面反映授课的内容，学生的学习有点留于表面。