机械制造技术基础指导大纲.docx

1、机械制造技术基础指导大纲机械制造技术基础课程教学大纲与指导参考教材：机械制造技术基础（机械工业出版社 卢秉恒主编）一、课程的性质与任务本课程是机械类专业的一门技术基础课。本课程集中了机械制造工艺学、金属切削原理与刀具、机床夹具和机床概论等基本内容，使学生对机械制造有一个全面的概括性认识，能够对制造活动有一个总体的、全貌的了解与把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力，了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况。二、课程基本要

2、求（1）以金属切削理论为基础，要求掌握金属切削的基本原理和基本知识，并有根据具体情况合理选择加工方法的初步能力。（2）掌握机械加工的基础理论和知识：如定位理论、工艺尺寸链理论、加工精度理论等。（3）了解影响加工质量的各种因素，学会分析研究加工质量的方法。（4）会制定零件机械加工工艺过程的方法，了解机械加工装配工艺。（5）掌握机床夹具设计的基本原理和方法。（6）了解现代制造技术。三、课程基本内容第1章 绪论1、教学目的和教学要求（1）了解机械制造业的作用和发展现状。（2）明确本课程的学习目的和方法。2、教学内容和重点知识解析主要讲授内容：介绍机械制造业的作用和发展现状；明确本课程的学习目的和方法

3、。重点知识解析：（1）本课程的学习目的。（2）掌握本课程的学习方法。制造：不仅局限于机械制造，也包括汽车、电子、仪器仪表、医疗器械、轻工乃至信息产业产品。广义理解：制造 = 生产制造包括制造企业的产品设计、材料选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在联系的运作和活动。狭义理解：生产过程从原材料成品直接起作用的那部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。制造业：是一个国家的立国之本，为人类创造着辉煌的物质文明。美国将机械、电子、轻工、纺织、冶金、化工等行业列为制造业。制造技术：在产品生产中，使原材料转化为产品过程所施行的各种手段的总和，称为制造技术。

4、支持着制造业的健康发展，先进的制造技术又使一个国家的制造业乃至国民经济处于有竞争力的地位。学习要求:对制造活动有一个总体的、全面的了解与把握。掌握机械加工的基本知识。能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数。掌握切削过程的基本规律。具备制订工艺规程的能力。掌握机械加工精度和表面质量的基本理论与基本知识。初步具有解决现场工艺问题的能力。了解当今先进制造技术的发展概况。第2章 机械加工方法1、教学目的和教学要求（1）掌握各种常用机械加工方法的工艺特点及应用。（2）了解复杂曲面加工和特种加工方法。（3）熟练掌握各种加工方法的选择。2、教学内容和重点知识解析第一节 零件的成形方法主要讲授内容：零件的

5、各种成形方法。重点知识解析：零件的各种成形方法。m0的制造过程：零件是逐渐生长出来的材料累加法制造（MIM）。第二节 机械加工方法主要讲授内容：各种常用机械加工方法的工艺特点及应用，复杂曲面加工和特种加工方法，各种加工方法的选择。重点知识解析：（1）各种常用机械加工方法的工艺特点及应用。（2）各种加工方法的选择。一、车 削运 动：工件的旋转（主切削运动） 刀具运动(纵向、横向、斜线、曲线) 加工范围：回转表面、端面、螺纹面、切槽、切断 刀 具：车刀、各种孔加工刀具、螺纹刀具 加工质量：一般 IT87 Ra 6.31.6m 精车 IT65 Ra 0.40.1m 工艺特点：生产率较高 切削过程平稳

6、 刀具较简单 二、铣 削运 动：铣刀的旋转（主切削运动）工件本身不动，而是装夹在机床的工作台上 完成进给运动 加工范围：平面、沟槽、分齿零件、螺旋表面、回转表面及特形表面等，还可切断工件加工质量：IT87 Ra 6.31.6m 工艺特点：生产率较高、散热条件较好、容易产生振动、切削过程不平稳 加工方式：顺铣主运动速度方向与工件进给方向相同 逆铣主运动速度方向与工件进给方向相反 3、复习题1 零件的成形方法有哪几种？2 常用的机械加工方法有哪几种？3 车削加工方法有哪些工艺特点？4 铣削加工方法有哪些工艺特点？第3章 金属切削原理与刀具1、教学目的和教学要求（1）了解刀具结构、掌握刀具标注角度参

7、考系中的刀具几何角度标注方法。（2）掌握切屑的形成过程、切屑的类型及控制，了解切削力的来源及作用、经验公式。（3）了解切削力的测量方法；了解切削热的产生和传出，了解影响切削温度的主要因素、及其影响。（4）掌握刀具磨损的形态及其原因、过程及磨钝标准、刀具寿命的经验公式及刀具寿命的分布。（5）掌握切削用量的制定步骤以及提高切削用量的途径，了解加工材料的切削加工性及切削用量选择。2、教学内容和重点知识解析第一节 刀具的结构主要讲授内容：切削运动与切削要素、刀具结构，刀具角度的参考平面，刀具标注角度参考系中的刀具几何角度标注方法。重点知识解析：（1）切削运动与切削要素。（2）刀具结构和刀具几何角度标注

8、方法。一、切削运动 刀具与工件间的相对运动称为切削运动（即表面成形运动） 主 运 动：在机床上形成切削速度并消耗大部分切削力的运动 进给运动：机床上维持切削加工过程连续不断进行运动二、切削要素 待加工表面：工件上即将被切除的表面 已加工表面：工件上已切去切削层而形成的新表面 过渡表面(加工表面)：工件上正被刀具切削着的表面，介于已加工表面和待加工表面之间 切削用量：包括切削速度、进给量、背吃刀量（切削深度） 切削层参数：在切削过程中，工件每转一转或刀具每转一齿，刀具主切削刃相邻两位置间的一层金属，称为切削层三、刀具角度的参考平面 正交平面参考系 切削平面：通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相

9、切的平面。 基面：通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。 正交平面：通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面四、刀具的标注角度 在正交平面内测量的角度 前角0：前刀面与基面之间的夹角，表示前刀面的倾斜程度，正值、负值、零 后角0：主后刀面与切削平面之间的夹角，表示后刀面的倾斜程度，一般为正值 在基面内测量的角度 主偏角r：主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，一般为正值 副偏角r：副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角，一般为正值五、刀具切削部分的组成三面两刃一尖 前(刀)面 主后(刀)面 副后(刀)面 主切削刃 副切削刃 刀尖第二节 刀具材料主要

10、讲授内容：刀具材料应具备的性能；常用的刀具材料。重点知识解析：（1）刀具材料应具备的性能。（2）常用的刀具材料。一、刀具材料应具备的性能 高硬度 常温HRC6062以上 高耐磨性 高耐热性（热稳定性） 足够的强度和韧性(抗弯强度、冲击值） 良好的工艺性能 良好的热物理性能和耐热冲击性能 二、常用的刀具材料 工具钢 碳素工具钢：T10A T12A 合金工具钢：9SiCr CrWMn 高速钢 （HSS） 钨系：W18Cr4V 钨钼系：W6Mo5Cr4V2硬质合金 钨钴(YG)： YG3 YG6 YG8 钨钴钛(YT)：YT5 YT15 YT30第三节 金属切削过程及其物理现象主要讲授内容：切屑的形

11、成过程、切屑的类型及控制。重点知识解析：（1）切屑的形成过程。（2）切屑的类型。一、切屑形成过程 切屑的形成过程就是切削层金 属的变形过程。即在前刀面的推 挤、摩擦作用下，使变形金属内部发生剪切滑移的过程。二、切屑的类型及其控制（1）带状切屑 特点：内表面比较光滑，其他自由变形的表面显得粗糙。加工塑性金属材料，当切削深度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。 （2）挤裂切屑特点：表面上有裂纹，甚至断裂成一个个屑，但切屑内部还是互相连接着。 这种切屑大多在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。(3)单元切屑特点：形状

12、类似，互相分离的屑块，切削力的波动较大。(4)崩碎切屑特点：形状各不相同的屑块。它的切削过程很不平稳，容易破坏刀具，也有损于机床，已加工表面粗糙。 三、积屑瘤现象 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的23倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替刀刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。积屑瘤对切削过程的影响：1)积屑瘤包围着切削刃，可以代替前面、后面和切削刃进行切削，从而保护了刀刃，减少了刀具的磨损。2)积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，而且，积屑瘤越高，实际工作前角越大，刀

13、具越锋利。3)积屑瘤前端伸出切削刃外，直接影响加工尺寸精度。4)积屑瘤直接影响工件加工表面的形状精度和表面粗糙度。3、复习题1 什么是主运动？什么是进给运动？2 切削用量包括哪三个参数？ 3 简述刀具切削部分的组成？4车削外圆时如图，车刀的前角为10，后角为8，主偏角为45，副偏角为30，刃倾角为6，在现有图中绘制并标注出车刀的各角度。5 切屑有哪几种类型？6 刀具损坏的形式主要有哪两种形式？7 刀具材料应具备哪些性能？常用的刀具材料有哪些？8 简述切削用量的选择顺序？9 什么是积屑瘤？积屑瘤的作用是什么？第4章 金属切削机床1、教学目的和教学要求（1）了解机床的基本结构、分类和型号编制。（2

14、）熟练掌握常见的金属切削机床。2、教学内容和重点知识解析第一节 金属切削机床概述主要讲授内容：机床的基本结构、成形运动、机床技术指标、机床精度和刚度、机床编号。重点知识解析：（1）机床技术指标和机床精度。（2）机床编号。一、机床的基本组成 动力源 传动系统 支承件 工作部件 控制系统 冷却系统 润滑系统 其它装置 二、机床的运动 机床的运动分为表面形成运动和辅助运动 表面形成运动：机床最基本的运动，亦称工作运动 主运动 进给运动 辅助运动：在加工过程中加工工具与工件除工作运动以外的其他运动。 切入运动 各种空行程运动 其他辅助运动三、机床技术性能指标 机床的技术参数 尺寸参数具体反映机床的加工

15、范围 运动参数机床执行件的运动速度 动力参数机床电动机的功率四、机床精度机床精度 加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度 几何精度 运动精度 传动精度 定位精度 工作精度 精度保持性第二节 金属切削机床部件主要讲授内容：机床的传动系统、主轴部件、机床支承件、机床导轨等部件。重点知识解析：（1）机床的传动系统。（2）主轴部件、机床导轨。一、传动系统 主传动系统 进给传动系统 二、主轴部件 主轴部件是机床重要部件之一，是机床的执行件。 作用：支承并带动工件或刀具旋转进行切削，承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成形运动。 组成：主轴及

16、其支承轴承、传动件、密封件及定位元件 三、机床支承件 机床的支承件是指床身、立柱、横梁、底座等大件，相互固定联接成机床的基础和框架。 四、机床导轨 1.导轨应满足的主要技术要求：导向精度 承载能力大，刚度好 精度保持性好 低速运动平稳2.导轨的截面形状和组合形式 截面形状：矩形 三角形 燕尾形 圆柱形组合形式：双三角形导轨 双矩形导轨 矩形和三角形导轨的组合 矩形和燕尾形导轨的组合3、复习题1 机床的有哪部分组成？2 机床主要包括哪些技术参数？3 机床应必须具备的精度有哪些？4说明机床CA6140型号的字母和数字的含义？5常见的金属切削机床有哪几种？第5章 机床夹具原理与设计1、教学目的和教学

17、要求（1）了解机床夹具的基本概念。（2）掌握工件在夹具中定位、夹紧的基本原理和基本规律。（3）掌握常见定位方式的定位误差计算方法。（4）了解常见夹紧装置，了解典型夹具的结构特点。2、教学内容和重点知识解析第一节 机床夹具概述主要讲授内容：掌握工件的装夹与夹具，夹具的分类与组成。重点知识解析：（1）工件的装夹。（2）夹具的分类与组成。夹具:在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备称为机床夹具。 1.按夹具的应用范围分类：通用夹具：成为机床的一种标准附件 专用夹具：为加工某一零件的某一工序而设计 可调夹具：通用可调整夹具和成组夹具，夹具的部分元件可以

18、更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工 随行夹具：这是一种在自动线或柔性制造系统中使用的夹具 组合夹具：由一套完全标形化的元件，根据零件的加工要求拼装而成2.按机床分类车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具3.按动力源分类手动夹具气动夹具液压夹具电动夹具磁力夹具4.夹具的作用 1）易于保证加工精度，并使一批工件的加工精度稳定；2）缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本；3）减轻工人操作强度，降低对工人的技术要求；4）扩大机床的工艺范围，实现一机多能；5）减少生产准备时间，缩短新产品试制周期。5.用夹具装夹时保证工件加工精度的条件1）工件在夹具中占据一定的位置；2）夹具在机床上保持一定的位置

19、；3）夹具相对刀具保持一定的位置。第二节 工件在夹具中的定位主要讲授内容：掌握基准概念和工件定位原理，常见的定位方式和定位元件。重点知识解析：（1）基准概念和工件定位原理。（2）定位方式和定位元件。基准的概念：零件上用来确定其它点、线、面的位置时，作为参考的其它的点、线、面。六点定位原理：一个定位支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个定位支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为工件的六点定位原理。一、工件定位中的几种情况完全定位：工件的六个自由度完全被限制的定位 不完全定位：根据加工的技术要求，并不需要限制工件的全部自由度 欠定位：根据加工的技术要求，应该被限制的

20、自由度没有被限制的定位 过定位：工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复限制的定位二、常见的定位方式和定位元件 工件以平面定位 工件以圆孔定位工件以外圆定位工件以组合表面定位第三节 定位误差分析主要讲授内容：定位误差含义和产生原因，定位误差的计算，能够分析典型表面定位误差。重点知识解析：（1）定位误差含义和产生原因。（2）典型表面定位误差计算。工件在夹具中加工时加工误差的组成：1）对定误差：与夹具相对刀具及切削成形运动的位置有关的加工误差。其中包括与夹具相对刀具位置有关的加工误差对刀误差和与夹具对成形运动的位置有关的加工误差夹具位置误差。2）安装误差：与工件在夹具中安装有关的加工误差。其中

21、包括工件在夹具中定位不准确所造成的加工误差定位误差以及工件夹紧时工件和夹具变形所造成的加工误差夹紧误差。3）过程误差：与加工过程中一些因素有关的加工误差。包括工艺系统受力变形、热变形、磨损等因素所造成的加工误差。定位误差产生的原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差，两者配合间隙及基准不重合等。定位误差在调整法加工时存在，在试切法加工时不存在。 3、复习题1 简述机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用？2 解释概念六点定位原理、完全定位、欠定位？3 夹紧装置的组成及基本要求？4 在卧式铣床上，用三面刃铣刀加工如图所示轴上的键槽。轴的直径为，本工序为最后工序，选用夹角为120的V形块定位，求

22、工序尺寸H的定位误差。5 如图所示，在一套类工件上铣一键槽，工件外圆直径为，内孔直径为，水平定位销直径为，要求保证工序尺寸为，现分析计算采用水平定位销定位时能否满足加工要求。第6章 机械加工质量分析与控制1、教学目的和教学要求（1）掌握零件加工质量、加工精度和加工误差的概念。（2）熟练掌握工艺系统中各种原始误差对工精度的影响及应采取的措施。（3）掌握加工误差的计算方法和统计分析方法。（4）了解机械加工表面质量的影响因素和采取的措施。2、教学内容和重点知识解析第一节 机械加工精度主要讲授内容：掌握机械加工精度概述、工艺系统几何误差、调整误差、工艺系统引起的误差和提高加工精度的途径。重点知识解析：

23、（1）机械加工精度概述。（2）工艺系统引起的误差。1.加工精度与加工误差 加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。加工误差指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。在生产实践中都是用加工误差的大小来反映与控制加工精度，也就是说加工精度的高低是通过加工误差的大小来衡量，误差大则精度低，反之则高。2.加工精度与加工误差三个方面的内容： 尺寸精度（误差）：尺寸精度是加工后的零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想零件尺寸之间的符合程度。理想零件尺寸是指零件图上标注尺寸的中间值 形状精度（误差）：形状精度是加工后的零件表面本身的实际形状与理想零件表面形

24、状象符合的程度。理想表面的形状是指绝对准确的表面形状 位置精度（误差 ）：位置精度是加工后零件各表面间实际位置与理想零件表面间的位置符合的程度。理想零件各表面间的位置是指各表面间绝对准确的位置。加工经济精度是指在正常加工条件下(采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间)所能保证的加工精度。第二节 工艺过程的统计分析主要讲授内容：误差统计性质的分类；工艺过程的分布图分析。重点知识解析：（1）误差统计性质的分类。（2）工艺过程的分布图分析。一、误差统计性质的分类 1.系统性误差 常值系统性误差: 在顺序加工一批工件中，其大小和方向皆不变的误差 变值系统性误差: 在顺序加

25、工一批工件中，其大小和方向按一定规律变化的误差 2.随机性误差 在顺序加工一批工件中，有些误差的大小和方向无规则变化着的。毛坯的误差复映；定位误差；夹紧误差；内应力引起的变形。对于常值系统性误差，若能掌握其大小和方向，就可以通过调整消除；对于变值系统性误差，若能掌握其大小和方向随时间变化的规律，可通过自动补偿消除；唯对随机性误差，只能缩小它们的变动范围，而不可能完全消除。由概率论与数理统计学可知，随机性误差的统计规律可用它的概率分布表示。二、工艺过程的分布图分析 实践表明：在正常生产条件下，用调整法加工一批零件，加工的零件数量又足够多时，其尺寸分布总是按正态分布的，因此在研究加工精度时，通常都

26、是用正态分布曲线（高斯曲线）来代替实际分布曲线，使加工误差的分析计算得到简化。正态分布曲线：以零件尺寸（或尺寸间隔）为横坐标，以频数（或频率，或分布密度）为纵坐标，建立坐标系。第三节 机械加工表面质量主要讲授内容：机械加工表面质量对机器使用性能的影响，影响表面粗糙度的因素，影响加工表面物理力学性能的因素。重点知识解析：（1）机械加工表面质量对机器使用性能的影响。（2）影响表面粗糙度的因素。一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响1.表面质量对耐磨性的影响 2.表面质量对疲劳强度的影响 3.表面质量对耐蚀性的影响 4.表面质量对配合质量的影响二、影响表面粗糙度的因素1.切削加工影响表面粗糙度的因

27、素2.磨削加工影响表面粗糙度的因素三、影响加工表面层物理力学性能的因素1.表面层冷作硬化2.表面层材料金相组织变化3.表面层残余应力3、复习题1 填空题（1）机械加工精度包括 、 和 三个方面，加工误差按误差性质分为 和 。（2）获得尺寸精度的方法有 、 、 和 。2选择题（1）在车床上车削外圆，由于导轨与主轴回转中心线在垂直面内不平行，则车出的外圆表面形状是（ ）。（A）圆柱表面；（B）双曲线回转体表面；（C）锥体表面；（D）腰鼓形表面（2）大批大量生产时，采用调整法获得尺寸精度，对工人的技术水平要求（ ）。（A）高 ；（B）中等 ；（C）一般（3）车床主轴的纯轴向窜动对（ ）的形状精度有影

28、响。（A）车削外圆；（B）车削端平面；（C）车内孔（4）在车床上车削细长轴，由于工艺系统刚度的影响，则车出的外圆表面形状是（ ）。（A）马鞍形表面；（B）圆柱表面；（C）锥体表面；（D）腰鼓形表面3 简要说明“冷作硬化现象”，影响表面层的冷作硬化程度的条件是什么？第7章 工艺规程设计1、教学目的和教学要求（1）掌握制定机械加工工艺规程的内容、基本原则和方法步骤。（2）熟练掌握定位基准的选择、加工余量的确定，工艺尺寸链的分析与计算。（3）掌握机器装配工艺规程设计和机械产品设计工艺性评价。2、教学内容和重点知识解析第一节 概述主要讲授内容：生产过程与工艺过程；工艺过程的组成；零件获得加工精度的方法

29、；生产类型；工艺规程设计原则；工艺规程设计所需原始资料。重点知识解析：（1）工艺过程的组成。（2）零件获得加工精度的方法。（3）工艺规程设计原则。一、生产过程与工艺过程生产过程：从原材料转变为成品的全过程。在机械制造厂制造机器，由原材料进厂到制成产品之间各个相互关联的劳动和运输过程的总和。1）原材料的运输和保存；2）生产准备工作；3）毛坯制造；4）零件的加工和热处理；5）零件装配成机器；6）机器的检验调试；7）机器的油漆和包装。工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的尺寸、形状、位置和性能，使其成为成品或半成品的过程。机械加工工艺过程：用机械加工方法直接改变毛坯形状、尺寸、表面质量，使其成为合格零件的过程。工艺规程：把合理工艺过程用特定的格式以工艺文件的形式固定下来。包括工序卡片和工艺过程综合卡片。二、机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程划分为一系列工序，每个工序又分为若干个安装、工位、工步和走刀。1 工序：一个（或一组）工人在一台机床或（一个工作地点），对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。 2 安装：使工件在机床中定位并夹紧的过程。3 工位：一次装夹后，在加工过程中工件如需作若干次位置的改变，则工件在机床上所占的每一个位置上所进行的那部分加工过程（工艺过程），称为一个工位。4 工步：同一道工序中，当加工表面不变，切削工具不变，切削用量（主要