娄底工贸职业中专学校.docx

娄底工贸职业中专学校.docx

《娄底工贸职业中专学校.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《娄底工贸职业中专学校.docx（154页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

娄底工贸职业中专学校

娄底市工贸职业中专学校

机械加工技术教案

授课教师：

吴名苏

授课时间：

2011年下学期

第１、２课时绪论

教学内容：

绪言

教学目的：

了解课程的特点，掌握机械制造工艺学的研究对象。

掌握生产过程和工艺过程的概念

教学重点：

生产过程和工艺过程的概念

教学难点：

生产过程和工艺过程的概念

教学方法：

分析法、讲授法、归纳法

教学过程：

绪论

一、我国机械制造工业的现状和今后的任务：

1.机械制造工业在国民经济中的地位：

机械制造工业是国民经济的支柱产业；机械制造工业是社会财富的创造者

举例：

2.我国机械工业的成就和差距：

我国机械工业的主要成就有：

（1）增强了提供重大技术装备的能力。

例：

60万kw火力和30万kw水力发电设备，1000万t露天煤矿成套设备，300万t钢铁的成套设备，6000m石油钻机及采油设备等。

（2）积极开发高水平的新产品。

大部分产品赶上或超过国际80年代水平，有的已达到国际先进水平。

例：

20-10FP500NC超重型数控龙门铣床、PJ-1喷漆机器人、SX041大规模集成电路光栅数显仪、可编程控制器等都达到国际先进水平。

（3）增强了提高国防建设新装备的能力。

例：

我国机械工业虽然取得了很大的成绩，但与发达的工业国家相比，在生产能力、技术水平、管理水平和劳动生产率等方面还有很大的差距。

3.今后我国机械工业的发展趋势：

（略）

二、机械加工工艺学的研究对象

1.机械制造工艺学的研究对象：

机械制造中的工艺问题。

2.机械制造工艺学的课程性质：

应用性技术学科。

3.什么是机械制造工艺？

机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。

4.什么是应用性技术学科：

深入了解实践的基础上，利用各种基础理论，解决面临的实际工艺问题。

5.机械制造工艺学的形成：

6.机械制造工艺学解决的问题：

（1）如何保证和提高产品的质量。

举例：

从精度要求出发说明，Nm技术的应用。

（2）提高劳动生产率的措施：

①利用新材料、新装备、新方法。

举例：

特种刀具材料、新型加工方法、综合专用设备（NC、MC、FMS、CIMS）

②新工艺、新材料：

举例：

无屑加工方法，新型材料（复合材料、纳米材料）

③管理机制。

（3）降低经济成本，提高经济效益的措施

7.机械制造工艺学的内容：

（1）毛坯的制造—→取决于材料与形状。

冷加工金属工艺学—→方法

（2）机械加工

热加工机械制造工艺学—→应用

（3）热处理—→金属工艺学及热处理材料及热处理

（4）装配

三、学习课程的目的与要求

1.要求：

（1）掌握基本术语及涉及的内涵（如工艺规程的内容、制订）。

（2）学会分析、解决工艺问题的初步能力工装的选择与设计，工艺规程的制订与实施

（3）具有进一步学习的能力

2、目的：

初步具有分析和解决工艺问题的能力

四、课程的特点和学习方法

1课程的特点：

实践性强；涉及面广；灵活性大。

2学习方法：

（1）多想办法、多下工厂、多加分析

（2）善于运用综合知识

（3）实事求是的工作、学习作风

第一章机械加工的概念（1课时）

机械加工工艺规程的制订是机械制造工艺学的基本内容之一，具备制订机械加工工艺规程的能力是本课程的主要任务，本章阐述机械加工过程的方法与步骤及解决的主要问题。

第一节基本概念

一、生产过程与工艺过程

（一）生产过程

1.生产过程的概念：

一系列劳动过程

原材料———————————————→成品

举例说明：

日常烧菜烧饭饼干加工

生产过程可以是指整台机器的制造过程，也可以指某一部件或整件的制造过程.一个工厂将进厂的原材料制成该厂的产品的过程即为该厂的生产过程，它又可分为若干个车间的生产过程.某个车间的成品可能是另一个车间的原材料。

如毛坯车间的成品是金工车间的原材料，而金工车间的成品又成装配车间的原材料。

2.生产过程的内容：

制造任何一种产品（机器或零件）都有各自的生产过程，对于机器而言,生产过程包括：

（1）技术准备；

（2）毛坯制造过程；

（3）零件的机加工,热处理,其它表面处理；

（4）产品的装配,调试,检验的油漆,包装等；

（5）原材料的成品的运输与保管。

专业化/分工

生产过程的类型全能化/综合

（二）工艺过程

1.工艺过程的概念：

（1）工艺过程的内容：

就是制造产品的方法,工艺过程是生产过程的主要部分,指的是生产过程中由毛坯制造起到油漆的过程。

包括：

①毛坯制造工艺——→改变形状为主

②热处理工艺——→改变性质

③机械加工工艺——→改变尺寸

④装配工艺———→改变位置、改变外观

（2）工艺过程的定义：

是改变生产对象的形状.尺寸.位置.性质及外观等.使成为成品或半成品的过程。

2.机械加工工艺过程：

（1）机械加工工艺过程的概念：

机械加工艺过程：

是利用机械加工方法，直接改变毛坯的形状,尺寸和表面质量，使其成为成品、“合格零件”的过程。

（2）机械加工工艺过程的内容，简言之，包括：

车工工艺

钳工工艺

铣工工艺

磨工工艺等综合,简称工艺过程

电加工艺

七、教学后记：

利用报刊杂志最新材料、向同学们宣传机械制造工业国民经济中的地位与作用、结合新的国际、国内形势、激发学生的专业热情和学习积极性。

八、习题：

Ｐ11：

1—1、1—2、1--3

第３、４课时

第一节基本概念

教学目的：

掌握机械制工艺过程的概念及其组成。

掌握生产纲领和生产类型的概念，了解不同生产类型的工艺特征

教学重点：

工艺过程的概念及其组成,生产类型的分类

教学难点：

工序的划分

教学方法：

分析法、讲授法、归纳法

教学时数：

2学时

教学过程：

机械制造工艺过程的组成（1课时）

一、工序：

指一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对同一个零件（或一组零件）进行加工所连续完成的那部分工艺过程，它是工艺过程的基本组成单元。

划分工序的依据“三同一连续”

1.人：

一个人或一组人

2.地点：

一个工作地或同一台机床

3.对象：

同一个零件

4.连续完成（或连续作业）：

是指工序内的工作需连续完成，不能插入其它工作内容或者阶段性加工。

举例1：

固定轴工序的划分，表1—1小批生产工艺

顺序

工序内容

工作地

工人

1

车外圆及螺纹

车床

车工

2

划线（划2—M8中线

钳工台

钳工

3

铣扁平26

成能铣床

铣工

4

钻2—M8螺孔

钻床

钻床

5

攻2—M8

钳工虎钳

钳工

6

热处理

7

磨外圆Φ34—0.05

磨床

磨工

表1—2大批生产工艺

顺序

工艺内容

工作地

工人

1

车端外圆

车床

车工

2

车另一端外圆.切槽

车床

车工

3

车螺纹

车床

车工

4

钻.攻2—M8螺孔

组合机床

钻工

5

热处理

热处理

热处理

6

磨外圆

磨床

磨工

二、安装：

工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一正确位置（定位），然后再予以夹紧的过程。

表1-1工序1的分析

安装A：

1）粗车φ34外圆，2）精车φ34外圆,3）车端面；

安装B，用加工好的外圆表面装夹在三爪卡盘上。

4）粗车M22的外圆；5）精车M22的外圆；6）车宽3mm的沟槽7）车M22的端面；8）倒棱；9）车M22的螺纹。

三、工步：

指在一个工序中，当加工表面（或装配时的联接表面）不变，加工（或装配）工具不变，切削用量中切削速度和进给量不变的情况下所连续完成的那部分工艺过程，简称“三不变一连续”。

加工表面不变

一个工序中加工刀具不变

切削用量中V，F不变

但是：

多个相同加工要素，相同孔槽

复合工步复合刀具（一把刀具）

不同刀具，同时加工（多把刀具，组合加工）

如：

铣扁平26时，作两把铣刀铣时即为复合工步。

四、走刀：

一个工步内，若被加工的表面需要切去的余量层很厚，余量一次切不完，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。

上述零件在加工M22螺纹的外圆时，由于切深太大，分二次加工。

一次走刀

一个工步

多次走刀

五、工位：

为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件（或装配单元）与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置。

若铣扁平26用单把铣刀，则在一次安装下，先铣一边后，将表面转180度加工另一边，即有两个工位，同样钻两个M8螺孔的底孔时，也是在一次安装下分别在两个工位上完成。

回转夹具

常见的形式：

回转工作台

移动多工位夹具。

生产纲领与生产类型（1课时）

（一）生产纲领

1．生产纲领的概念：

指企业在计划期内（通常为一年），根据市场需求和自身生产能力应当生产的产品数量和生产进度计划。

通常又称年产量，也包括生产计划。

2．生产纲领的计算：

（二）生产类型

1．生产类型的概念：

生产类型：

指企业（车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。

一般可分为单件生产、成批生产和大量生产。

（1）单件生产：

指生产的产品品种多，每种产品仅制造一个或少数几个，而且很少再重复生产。

（2）成批生产：

指分批地生产相同的零件，生产成周期性重复。

其中一次投入或产出同一产品的数量称批量。

（3）大量生产：

指产品的产量大、品种少，大多数工作地长期重复地进行某一零件的某一工序的加工。

2．生产类型的划分：

按生产纲领、产品的大小和工艺特点划分如下：

表1-４生产类型的划分方法

生产类型

工作地点每月担负的工序数

产品年产量

重型零件

重量>2000kg

中型零件

重量

=100～2000kg

轻型零件

重量<100kg

单件生产

小批生产

中批生产

大批生产

大量生产

不用规定

>20～40

>10～20

>1～10

1

<5

5～100

100～300

300～1000

>1000

<20

20～200

200～500

500～5000

>5000

<100

100～500

500～5000

5000～50000

>50000

3．各种生产类型的工艺特点：

各种生产类型的工艺特点如表所示：

（见教材）

（三）、生产组织形式：

自动线生产——→大批大量生产

生产组织形式流水线生产——→成批生产

机群式生产——→单件小批生产 

实例分析：

在成批生产条件下，加工如图所示的齿轮，毛坯为45钢模锻件，其加工内容如表1-3所述，试分析其工艺过程的组成。

齿轮加工工艺组成

工序号

工步号

加工内容

安装

次数

工位

在立钻上钻Ф19.2孔（Ф20处）

在同一立钻上A面

在同一立钻上倒角2×45°

调头，在同一立钻上倒角2×45°

在拉床上拉φ20

在插床上插一键槽

在插床上插另一键槽（夹具同转120°）

在多刀车床上粗车外圆、台肩、端面B

在普通车床上精在Ф84°-0.14

在同一车床上精在端面B

在滚齿机上滚齿

（1）V=25m/minap=4.5mmf=1.0mm/r

（2）v=35m/minap=2.2mmf=0.5mm/r

钳工台去毛刺

检验

教学后记：

生产过程、工艺过程、机械制造工艺过程之间的区别与联系是这堂课的关键，在教学中必须把三者的概念讲清楚。

工艺过程的组成是教学的难点，由于学生缺少经验，对工序、工步、工位等的划分感到抽象。

习题：

Ｐ12：

1—4、1—5

第５课时

课题：

工件定位基准

教学目的：

掌握基准的概念，掌握基准的类型。

教学重点：

基准的概念。

教学难点：

基准的类型

教学方法：

分析法、讲授法、归纳法

教学时数：

1学时。

教学过程：

第三节工件定位基准（1课时）

在制订零件加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证加工表面的尺寸精度和相互位置精度的要求以及合理安排加顺序都有重要的影响。

一、基准的概念与分类

1．基准的概念：

就是零件上用以确定其它点、线、面，的位置所依据的点、线、面。

2．分类：

设计基准：

设计图样（零件图）上所采用的基准

定位基准

基准工艺基准

（1）工序基准：

在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准

（2）定位基准：

加工中用作定位的基准，分为定位粗基准和定位精基准、

（3）测量基准：

测量已加工表面时所依据的基准。

（4）装配基准：

装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。

教学后记：

掌握基准的概念，掌握基准的类型

习题：

Ｐ11：

1--7

第６、７课时

课题：

第三节机械加工的劳动生产率

教学目的：

掌握时间定额的概念，了解提高加工生产率的工艺措施，学会工艺过程的经济分析方法。

教学重点：

时间定额、工艺成本

教学难点：

工艺经济分析

教学方法：

分析法、讲授法、归纳法

教学时数：

2学时。

教学过程：

第三节机械加工的劳动生产率

一、机械加工生产率分析

劳动生产率是指工人在单位时间内制造的合格品数量，或者指制造单件产品所消耗的劳动时间。

劳动生产率一般通过时间定额来衡量。

合格产品数量/单位时间

劳动生产率

消耗的劳动时间（工时）/单件产品

（一）、时间定额

1．时间定额定义：

时间定额是在一定的生产条件下制订出来的完成单件产品（如一个零件）或某项工作（如一个工序）所必须消耗的时间。

2．制订时间定额的意义与作用

（1）作用：

劳动生产率的衡量指标；安排生产计划、计算生产成本的依据；扩建或新建厂的计算设备和工人数的依据

（2）意义：

调动工人的劳动积极性，奖优罚赖，促进技术提高。

鼓励一部分、促进大部分、惩罚少部分

3．制定方法：

计算法或类比法；实际测定和分析法；参考手册+修订法

4．时间定额的组成：

（1）基本时间T基本：

指直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置与表面质量等所耗费的时间。

对机械加工来说，则为切除金属层所耗费的时间（包括刀具的切人和切出时间）又称机动时间，机加工时间。

（2）辅助时间（T辅助）:

指在每个工序中，为保证完成基本工艺工作所用于辅助动作而耗费的时间。

主要有：

装卸工件；开停机床；改变v、f、,ap；试切与测量

操作时间

（3）工作点服务时间：

指工人在工作时为照管工作地点及保持正常工作状态所耗费的时间。

主要有：

调整：

加工过程中的调整；更换和刃磨刀具；润滑和擦拭机床；清除切屑等

（4）休息和生理需要时间：

指工人在工作时间内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间。

（5）准备终结时间（T准终）:

指当加工一批工件的开始和终了时，所做的准备工作和结束工作而耗费的时间。

准备终结时间包括：

熟悉工艺文件、领料和领取工装

调整机床：

拆卸和归还工装送交成品等

（二）提高机械加工生产率的工艺措施

工艺技术

1．提高劳动生产率的途径：

产品设计

生产组织与管理

2．缩短时间定额Tc↓，主要是Tp,Ts,Te。

（1）缩短Tp

1）  n,f,ap↑→F↑Q↑-Y↑-Δ↑，在保证质量的前提下采用

2）L↓:

多刀加工

3）多件加工

顺序

多件加工平行

平行顺序

（2）缩短Ta：

缩减辅助时间的方法主要是要实现机械化和自动化，或使辅助时间与基本时间重合。

具体措施有：

l）采用先进高效夹具，减少装卸工件的时间；

2）采用多工位连续加工

3）采用主动检验或数字显示自动测量装置；

4）采用两个相同夹具交替工作的方法

（3）缩减工作地点服务时间

（4）缩减准备终结时间

2、采用先进工艺方法

（1）先进毛坯制造方法：

粉末冶金、蜡铸、压铸、压铸、精密锻等；

（2）少、无屑新工艺：

滚、挤、扎；

（3）特种加工

（4）改进加工方法：

拉孔代替镗孔，精磨代替刮研。

教学后记：

掌握时间定额的概念，了解提高加工生产率的工艺措施，学会工艺过程的经济分析方法。

习题：

Ｐ14：

1—8、1—9、1—10、1--11

第8、9课时

课题：

第二章金属切削的基本知识

教学目的：

 在本章学习过程中，重点对这些现象进行研究，揭示其内在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。

教学重点：

了解切削运动的概念与分类情况；掌握切削用量的三要素及其选择问题；了解切削层横截面的要素

教学难点：

掌握切削用量的三要素及其选择问题

教学方法：

分析法、讲授法、归纳法

教学时数：

2学时。

教学过程：

第一节切削运动和切削要素（1课时）

    在机床上用金属切削刀具切除工件上多余的金属,从而使工件的形状、尺寸精度及表面质量都符合预定要求的加工,称为金属切削加工。

在金属切削过程中，刀具与工件必须有相对的运动，即切削运动,它是由金属切削机床来完成的。

1．切削运动：

车削时，工件旋转，它是切除金属的基本运动；车刀作平行于工件轴线的直线运动，保证了切削连续进行，在上述两个运动组成的切削运动的作用下形成了工件的外圆柱表面。

按运动在切削中所起作用不同分为：

主运动和进给运动两种。

（1）主运动

使刀具与工件作相对运动并切入工件材料，将被切削层转变为切屑，是进行切削的最基本的运动。

它的速度最高，消耗功率也最大。

主运动可以由刀具完成也可以由工件完成，形式通常为旋转运动或直线运动，车削时的主运动是工件的旋转运动

（2）进给运动

使新的金属层不断投入切削，以便切除工件表面上全部余量的运动。

进给运动也由刀具或工件完成，其形式一般有直线、旋转或两者的合成运动,它可以是连续的或断续的，消耗功率比主运动要小得多。

车削外圆时的进给运动是刀具的连续纵向直线运动

（3）合成运动

合成切削运动是主运动和进给运动的合成。

刀具切削刃上选定点相对于工件的瞬时合成运动方向，称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度。

2.加工表面

在切削过程中,工件上有三个不断变化着的表面待加工表面：

工件上有待切除的表面。

已加工表面：

工件上经刀具切削后产生的表面。

加工表面：

工件上由切削刃正在形成的那部分表面,它是待加工表面和己加工表面之间的过渡表面

3.切削用量

切削用量是指切削过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称

（1）切削速度

切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。

计算公式如下：

式中

—切削速度（m/min或m/s）；

—待加工表面直径（mm）；

—主运动件的旋转速度（r/min或r/s）。

计算时，应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度高，磨损快。

（2）进给量

    工件或刀具每转一转或刀具往复一次,刀具相对工件在进给运动方向上的位移量，用mm/r（行程）表示。

对于铣刀、绞刀、拉刀等多齿刀具，还规定每个刀齿的进给量

即每转或每行程中每齿相对工件在进给运动方向上的位移，单位是mm/z。

若用进给速度

，即单位时间内的进给量表示，则

或

    式中z—齿数。

、

（3）背吃刀量

    一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离,车外圆时：

    式中dm---己加工表面直径。

注意：

选择切削用量的原则：

首先尽量选择较大的背吃刀量；其次在工艺装备和技术条件允许的情况下选择较大的进给量；最后再根据刀具耐用度确定合理的切削速度。

4.切削层横截面要素

包括切削宽度（aw）、切削厚度（ac）、切削面积（AC）三个要素。

教学后记：

在本章学习过程中，重点对这些现象进行研究，揭示其内在的机理，探索和掌握金属切削过程的基本规律，从而主动地加以有效的控制，对保证加工精度和表面质量，提高切削效率，降低生产成本和劳动强度具有十分重大的意义。

习题：

Ｐ24：

２－1、２－3、２－5

第10、11课时

课题：

第二节切削对加工表面的影响

教学目的：

掌握加工表面质量对零件使用性能的影响，掌握影响零件加工表面质量的主要工艺措施与途径。

教学重点：

分析影响加工表面质量的因素及其提高和改善措施。

教学难点：

表面粗糙度、表面物理力学特性的影响因素；表面残余应力的产生原因、冷作硬化的概念及其影响因素、表面金相组织变化和磨削烧伤的概念

教学方法：

分析法、讲授法、归纳法

教学时数：

2学时。

教学过程：

第二节 切削对加工表面的影响（1课时）

一、零件加工后的表面层状态或完整性的表征。

具体地说：

包含两个方面的内容，一是表面的微观几何特征，二是表面的物理力学特性。

1.微观几何特征：

（1）表面粗糙度：

指已加工表面的微观几何形状误差。

表面轮廓的算术平均偏差Ra

表面粗糙度的三种形式：

微观不平均高度Rz

轮廓最大高度Ry

（2）波度：

介于宏观几何形状误差与表面粗糙度的之间的周期性几何形状误差。

（3）加工纹理

（4）划伤、人为破坏

2．表面物理力学特性

（1）冷作硬化：

指工件经机械加工后表面层的强度、硬度有提高的现象，也称为冷硬或强化。

（2）表面层的金相组织变化：

（3）加工表面层的残余应力

二、影响表面粗糙度的物理因素

1．残余面积

切削加工过程中，刀具相对于工件进给运动时，在被加工表面上残留的面积愈大，所获得表面将愈粗糙。

单刃刀切削时，残留面积只与进给量f、刀尖圆弧半径r0及刀具的主偏角Kr、副偏角Kr′有关。

2．积屑瘤

    在一定切削速度（中等）范围内，加工钢料、有色金属等塑性材料时，在切削刃附近的前刀面上会出现一块高硬度的金属，它包围着切削刃，且覆盖着部分前刀面。

这块硬度很高的金属称作积屑瘤。

积屑瘤的化学成分与工件材料相同，它的硬度约是工件材料的2～3.5倍，与刀具前刀面粘结牢固，能担负实际切削工作，时生时灭、时大时小。

（1）积屑瘤的产生与成长：

切削产生的切屑在沿前刀面流出的过程中，又进一步受到靠近刃口处前刀面的挤压和摩擦，切屑与前刀面间的温度和压力增加，摩擦力也增加，于是使切屑底层流速减慢，这种现象称为滞流。

产生积屑瘤的决定因素是切削温度。

加工硬化和粘结是形成积屑瘤的必要条件。

（2）积屑瘤的脱落与消失随着切削速度的增高，切削温度达到或超过500～600℃时，由于温度高，加工硬化消失，金属软化，材料强度降低，刀刃附近刀面上的硬块被切屑带走或粘附在加工表面上，这样积屑瘤便脱落和消失。

因而引起积屑瘤脱落和消失的主要原因也是切削温度。

积屑瘤的产生、长大和脱落是周期性的动态过程。

（3）积屑瘤的作用

积屑瘤对切削加工有利的一面是保护刀刃刃口，增大实际工作前角。

不利的一面是造成过切，加剧了前刀面的磨损，造成切削力的波动,影响加工精度和表面粗糙度。

因此可以认为，积屑瘤对粗加工是有利的，对于精加工则相反