机械制造工艺学教案34周.docx
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机械制造工艺学教案34周.docx
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机械制造工艺学教案34周
珠海市技师学院理论课教案(首页)NO5
课程
机械制造工艺学
课题
任务4选择成型表面的加工方法与加工设备
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3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、使学生选择成型表面的加工方法;
2、使学生认识成型表面的加工设备;
3、掌握齿形加工典型案例;
4、使学生确立工艺流程的概念。
教学重点
教学难点
重点及突出策略:
成型表面的加工方法
通过对比学习。
难点及解决方法:
成型表面的加工设备
通过齿轮的加工过程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
普通成形表面的加工方法有手动控制法、成形刀具法、靠模法和数控加工法等。
一、成形表面的技术要求
1.尺寸精度:
指零件上成形表面各部位的尺寸要求。
2.形状精度:
指成形表面的轮廓度,包括面轮廓和线轮廓。
3.位置精度:
指成形表面与其他表面间的平行度、垂直度、同轴度和对称度。
4.表面粗糙度:
成形表面一般都需要抛光加工,以提高其表面质量。
二、普通成形表面的加工方法
普通成形表面的加工一般采用车削、刨削、铣削、磨削。
1.手动控制法:
手动控制法是由手工操作机床,刀具相对工件作成形运动而加工出成形面的一种方法。
2.成形刀具法:
成形刀具法是采用切削刃形状与工件轮廓形状相符合的刀具,直接加工出成形表面。
可以采用车、刨、铣等方法。
a)成形车刀加工成形表面b)成形刨刀加工成形表面c)成形铣刀加工成形表面
(4)磨削成形表面
3.靠模法:
靠模法是刀具由传动机构带动,跟随靠模轮廓线移动而加工出与该靠模轮廓线相符的成形表面。
1-小滑板2-工件3-连接板4-靠模板5-滚柱6-床鞍7-车刀8-中滑板
4.数控加工法:
数控加工法是利用数控机床加工成形面的一种方法。
加工时,操作人员应先将零件成形面按图样要求编出加工程序,数控机床按给定程序自动进行加工。
三、齿形表面的加工方法
1.成形法:
成形法是采用与被切齿轮齿槽形状相符合的成形刀具切出齿形的方法。
a)盘状齿轮铣刀铣齿b)指状齿轮铣刀铣c)铣齿时工件的安装1-齿轮铣刀2-齿轮坯3-心轴
2.展成法:
展成法是利用齿轮刀具与被切齿轮之间的啮合运动而切出齿轮齿形的方法。
常用的方法有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿等。
(1)滚齿:
滚齿是采用齿轮滚刀滚切加工圆柱齿轮齿形,其实质是按一对交错轴螺旋齿轮啮合的原理来加工齿形。
滚齿可直接加工8~9级精度的齿轮,也可用作7级以上齿轮的粗加工及半精加工。
(2)插齿:
齿面的插削是利用一对平行轴齿轮啮合的原理来实现齿形加工的。
a)插齿运动b)齿面形成原理
(3)剃齿:
剃齿是用剃齿刀对齿轮的齿面进行精加工的一种方法。
a)剃齿运动b)剃齿原理
(4)磨齿:
磨齿是用砂轮在磨齿机上加工高精度齿形的一种方法。
四、齿形表面加工设备
1.滚齿机:
滚齿机的加工范围较广,是齿轮加工的基本设备。
它可以加工直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、蜗轮,一般滚齿机的加工精度为9~8。
2.插齿机:
插齿机也是齿轮加工的基本设备。
它可加工内外啮合直齿轮、多联齿轮、扇形齿轮、齿条、斜齿轮(配专用装置)。
案例分析:
分析直齿圆柱齿轮的加工方法:
图a齿面加工方案:
铣齿—磨齿(单件生产)或滚齿—剃齿(大批量生产)
图b齿面加工方案:
铣齿(单件或小批量生产)或滚齿(大批量生产)
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)NO6
课程
机械制造工艺学
课题
任务5选择螺纹表面的加工方法与加工设备
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3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、使学生了解螺表纹面技术要求;
2、使学生掌握螺纹表面加工方法和设备;
3、提高学生的与人交流的能力;
4、使学生掌握螺纹表加工典型案例。
教学重点
教学难点
重点及突出策略:
螺纹表面加工方法和设备
选择实例,通过对比学习。
难点及解决方法:
螺纹表加工典型案例
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
螺纹的加工方法也很多,常用的方法有攻螺纹、套螺纹、车削螺纹、铣削螺纹、磨削螺纹和滚压螺纹等方法。
一、螺纹的技术要求及种类
1.螺纹表面的技术要求:
尺寸精度、形位精度和表面质量要求。
2.螺纹的种类:
(1)连接螺纹,
(2)传动螺纹
二、螺纹表面的加工方法
1.攻螺纹和套螺纹
(1)攻螺纹:
攻螺纹是指用丝锥在内表面上加工出螺纹的加工方法。
主要加工内螺纹,分为手攻和机攻。
丝锥一般分为手用丝锥和机用丝锥,常采用高速钢制成。
a)手用丝锥b)机用丝锥
(2)套螺纹:
套螺纹是用板牙在圆柱表面上加工出外螺纹的加工方法,分为手工套螺纹和机器套螺纹。
圆板牙大多用合金工具钢制成,板牙两端的锥角是切削部分,正反都可使用。
a)封闭式b)开槽式
2.车削螺纹:
车削螺纹是在车床上采用螺纹车刀加工螺纹的一种方法。
车削螺纹的精度可达IT6,表面粗糙度Ra值可达1.6μm。
车削螺纹适用于加工尺寸较大的螺纹。
3.铣削螺纹:
铣削螺纹是在专用的螺纹铣床上采用螺纹铣刀加工螺纹的一种方法,多用于直径和螺距较大的螺纹加工。
(1)用盘形螺纹铣刀铣螺纹用梳形螺纹铣刀铣螺纹
3.磨削螺纹:
对于精度较高的螺纹,可在该螺纹经车削或铣削的粗加工和半精加工后,选择磨削螺纹的方法完成精加工。
磨削螺纹的加工精度可达IT5~IT4,表面粗糙度Ra值可达0.4~0.1μm。
5.滚压螺纹:
滚压螺纹是一种使材料在常温条件下产生塑性变形而形成螺纹的无屑加工方法。
三、螺纹表面的加工方案
螺纹表面可以在车床、铣床、钻床和磨床上进行加工,也可在钳台上手工操作。
各种螺纹加工方法、加工精度和适用范围:
案例:
分析图示的圆头螺钉的加工方法:
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)NO7
课程
机械制造工艺学
课题
任务1认识机械加工精度
任务2典型表面常见的加工误差与控制
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4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、使学生认识机械加工精度;
2、使学生理解典型表面常见的加工误差与控制;
3、提高学生的与人交流的能力;
4、使学生确立工艺流程的概念。
教学重点
教学难点
重点及突出策略:
典型表面常见的加工误差与控制
通过对比学习。
难点及解决方法:
典型表面常见的加工误差与控制
通过实例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
优质、高产、低消耗是企业发展的必由之路。
优质就是高的产品质量。
高产就是生产效率高。
低消耗就是成本低。
产品的质量与零件的加工质量、产品的装配质量密切相关,而零件的加工质量是保证产品质量的基础。
它包括零件的加工精度和表面质量两方面。
零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和相互位置精度。
1.加工精度:
加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状及各表面相互位置等参数)与理想几何参数的符合程度。
符合程度越高,加工精度就越高。
反之,越低。
理想几何参数:
表面——绝对平面、圆柱面等;位置——绝对平行、垂直、同轴等;尺寸——位于公差带中心。
2.加工误差:
加工误差是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,所以,加工误差的大小反映了加工精度的高低。
实际加工时不可能也没有必要把零件做得与理想零件完全一致,而总会有一定的偏差,即加工误差。
只要这些误差在规定的范围内,即能满足机器使用性能的要求。
二、尺寸、形状和位置精度间的关系
独立原则是处理形位公差和尺寸公差关系的基本原则,即尺寸精度和形位精度按照使用要求分别满足;在一般情况下,尺寸精度高,其形状和位置精度也高;通常,零件的形状误差约占相应尺寸公差的30%~50%;位置误差约为尺寸公差的65%~85%。
三、获得加工精度的方法:
1.获得尺寸精度的方法:
试切法,定尺寸刀具法,调整法,自动控制法。
2.获得形状精度的方法:
刀尖轨迹法,成形刀具法,展成法。
3.获得位置精度的方法:
直接找正,划线找正,夹具定位。
四、原始误差:
由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统的误差是工件产生加工误差的根源。
我们把工艺系统的各种误差称之为原始误差。
原始误差的种类:
工艺系统的几何误差,工艺系统受力变形引起的误差,工艺系统热变形引起的误差,工件的残余应力引起的误差,伺服进给系统位移误差等。
原始误差产生加工误差的根源,它包括:
四、研究机械加工精度的方法:
分析计算法:
是在掌握各种原始误差对加工精度影响规律的基础上,分析工件加工中所出现的误差可能是哪一种或哪几种主要原始误差所引起的,并找出原始误差与加工误差之间的影响关系,通过估算来确定工件加工误差的大小,再通过试验测试来加以验证。
统计分析法:
是对具体加工条件下得到的几何参数进行实际测量,然后运用数理统计学方法对这些测试数据进行分析处理,找出工件加工误差的规律和性质,进而控制加工质量。
工艺系统的几何误差
一、原理误差是指由于采用了近似的加工方法、近似的成形运动或近似的刀具轮廓而产生的误差。
例如滚齿用的齿轮滚刀,就有两种误差,一是为了制造方便,采用阿基米德蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差;二是由于滚刀切削刃数有限,切削是不连续的,因而滚切出的齿轮齿形不是光滑的渐开线,而是折线。
成形车刀、成形铣刀也采用了近似的刀具轮廓。
采用近似的成形运动和刀具刃形,不但可以简化机床或刀具的结构,而且能提高生产效率和加工的经济效益。
二、机床几何误差
机床几何误差的来源:
机床制造,磨损,安装。
机床几何误差的组成:
①主轴回转误差,②导轨误差,③传动链误差。
机床的几何误差组成:
1、机床导轨误差:
机床导轨是机床中确定某些主要部件相对位置的基准,也是某些主要部件的运动基准。
机床导轨误差的基本形式:
水平面内的直线度,垂直面内的直线度,前后导轨的平行度(扭曲)。
现以卧式车床为例,说明导轨误差是怎样影响工件的加工精度的。
原始误差引起工件相对于刀具产生相对位移,若产生在加工表面法向方向(误差敏感方向),对加工精度有直接影响;产生在加工表面切向方向(误差非敏感方向),可忽略不计。
对平面磨床,龙门刨床及铣床等,导轨在垂直面内的直线度误差会引起工件相对于砂轮(刀具)产生法向位移,其误差将直接反映到被加工工件上,造成形状误差,对于车床,床身前后导轨有平行度误差(扭曲)时,会使车床溜板在沿床身移动时发生偏斜,从而使刀尖相对工件产生偏移,使工件产生形状误差(鼓形、鞍形、锥度)。
2、机床主轴回转误差:
主轴的实际回转轴线对其理想回转轴线(一般用平均回转轴线来代替)产生的偏移量。
主轴回转误差的基本形式:
轴向窜动,纯径向跳动,纯角度摆动。
实际上主轴回转误差是上述三种形式误差的合成。
由于主轴实际回转轴线在空间的位置是在不断变化的,由上述三种运动所产生的位移(即误差)是一个瞬时值。
①主轴回转误差对加工精度的影响:
工件回转类:
误差敏感方向不变,如车床;
刀具回转类:
加工时误差敏感方向和切削力方向随主轴回转而不断变化,如镗床。
②轴向窜动对车、镗削加工精度的影响:
主轴的轴向窜动对内、外圆的加工精度没有影响,但加工端面时,会使加工的端面与内外圆轴线产生垂直度误差。
主轴每转一周,要沿轴向窜动一次,使得切出的端面产生平面度误差。
当加工螺纹时,会产生螺距误差。
③角度摆动对车、镗削加工精度的影响:
主轴纯角度摆动对加工精度的影响,取决于不同的加工内容。
车削加工时工件每一横截面内的圆度误差很小,但轴平面有圆柱度误差(锥度)。
车外圆:
得到圆形工件,但产生圆柱度误差(锥体)
车端面:
产生平面度误差
镗孔时,由于主轴的纯角度摆动 使得主轴回转轴线与工作台导轨不平行,使镗出的孔呈椭圆形。
(3)提高主轴回转精度的措施
1)提高主轴的轴承精度。
2)减少机床主轴回转误差对加工精度的影响。
3)对滚动轴承进行预紧,以消除间隙。
4)提高主轴箱体支承孔、主轴轴颈和与轴承相配合的零件有关表面的加工精度。
案例:
镗床上镗孔时,工作台进给,即工件直线进给运动,镗杆旋转运动。
导轨在水平面、垂直面内的直线度误差对加工精度有何影响?
答:
孔径没有误差,有圆柱度误差。
轴线不直。
因为误差敏感方向不断变化。
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)NO8
课程
机械制造工艺学
课题
任务4保证机械加工精度的方法
任务5表面质量的控制
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4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、使学生掌握保证机械加工精度的方法;
2、使学生了解表面质量的控制;
3、提高学生的与人交流的能力;
4、使学生确立工艺流程的概念。
教学重点
教学难点
重点及突出策略:
表面质量的控制
选择实例,通过对比学习。
难点及解决方法:
表面质量的控制
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
工艺系统其它外力作用引起的加工误差:
切削过程中受力方向变化引起的加工误差
1)由于传动力引起的误差:
在车床或磨床类机床上加工轴类零件时,常用单爪拨盘带动工件旋转,在单爪拨盘传动下车削出来的工件是一个正园柱,并不产生加工误差。
2)由于惯性力引起的误差:
在高速切削时,如果工艺系统中有不平衡的高速旋转的构件存在,就会产生离心力。
它和传动力一样,在工件的每一转中不断变更方向,引起工件几何轴线作上述相同形式的摆角运动,故理论上讲也不会造成工件园度误差。
但是要注意的是当不平衡质量的离心力大于切削力时,车床主轴轴颈和轴承内孔表面的接触点就会不断地变化,轴承孔地园度误差将传给工件地回转轴心。
因此可采用配重平衡的方法来消除这种影响,必要时亦可适当降低主轴转速,以减小离心力的影响。
工艺系统其它外力作用引起的加工误差:
1)由于机床部件或工件本身重量以及它们在移动中位置变化而引起的加工误差
2)由于夹紧力引起的加工误差
减小工艺系统受力变形的措施
工艺系统热变形引起的加工误差
工艺系统在各种热源作用下,会产生相应的热变形,从而破坏工件与刀具间正确的相对位置,造成加工误差。
据统计,由于热变形引起的加工误差约占总加工误差的40%~70%。
工艺系统的热变形不仅严重地影响加工精度,而且还影响加工效率的提高。
实现数控加工后,加工误差不能再由人工进行补偿,全靠机床自动控制,因此热变形的影响就显得特别重要。
工艺系统热变形的问题已成为机械加工技术发展的一个重大研究课题。
1.工艺系统的热源
机床在开始工作的一段时间内,其温度场处于不稳定状态,其精度也是很不稳定的,工作一定时间后,温度才逐渐趋于稳定,其精度也比较稳定。
因此,精密加工应在热平衡状态下进行。
2.机床热变形对加工精度的影响:
机床热变形会使机床的静态几何精度发生变化而影响加工精度,其中主轴部件、床身、导轨、立柱、工作台等部件的热变形,对加工精度影响最大。
工件残余应力引起的加工误差
残余应力:
残余应力是指在没有外部载荷的情况下,存在于工件内部的应力,又称内应力。
内应力的产生及其对加工精度的影响:
产生:
残余应力是由金属内部的相邻宏观或微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的,促使这种变化的因素主要来自热加工或冷加工。
对零件的影响:
存在残余应力的零件,始终处于一种不稳定状态,其内部组织有要恢复到一种新的稳定的没有内应力状态的倾向。
在内应力变化的过程中,零件产生相应的变形,原有的加工精度受到破坏。
用这些零件装配成机器,在机器使用中也会逐渐产生变形,从而影响整台机器的质量。
1、毛坯制造中产生的残余应力:
在铸造、锻造、焊接及热处理过程中,由于工件各部分冷却收缩不均匀以及金相组织转变时的体积变化,在毛坯内部就会产生残余应力。
毛坯的结构越复杂,各部分壁厚越不均匀以及散热条件相差越大,毛坯内部产生的残余应力就越大。
具有残余应力的毛坯,其内部应力暂时处于相对平衡状态,虽在短期内看不出有什么变化,但当加工时切去某些表面部分后,这种平衡就被打破,内应力重新分布,并建立一种新的平衡状态,工件明显地出现变形。
2、冷校直引起的残余应力:
冷校直工艺方法是在一些长棒料或细长零件弯曲的反方向施加外力F以达到校直目的。
2、切削加工中引起的残余应力:
工件在切削加工时,其表面层在切削力和切削热的作用下,会产生不同程度的塑性变形,引起体积改变,从而产生残余应力。
这种残余应力的分布情况由加工时的工艺因素决定。
内部有残余应力的工件在切去表面的一层金属后,残余应力要重新分布,从而引起工件的变形。
在拟定工艺规程时,要将加工划分为粗、精等不同阶段进行,以使粗加工后内应力重新分布所产生的变形在精加工阶段去除。
对质量和体积均很大的笨重零件,即使在同一台重型机床进行粗精加工也应该在粗加工后将被夹紧的工作松开,使之有充足时间重新分布内应力,在使其充分变形后,然后重新夹紧进行精加工。
七、提高加工精度的工艺措施:
一、减少误差法:
查明产生加工误差的主要因素后,设法对其直接进行消除或减弱,如细长轴加工用跟刀架会导致工件弯曲变形,现采用反拉法切削工件受拉不受压不会因偏心压缩而产生弯曲变形。
二、误差补偿法:
误差补偿法是人为地造出一种新的原始误差,去抵消原来工艺系统中存在的原始误差,尽量使两者大小相等、方向相反而达到使误差抵消得尽可能彻底的目的。
三、误差分组法:
误差分组法是把毛坯或上工序加工的工件尺寸经测量按大小分为n组,每组尺寸误差就缩减为原来的1/n。
然后按各组的误差范围分别调整刀具位置,使整批工件的尺寸分散范围大大缩小。
四、误差转移法:
误差转移法就是把原始误差从误差敏感方向转移到误差的非敏感方向。
例如,转塔车床的转位刀架采用“立刀”安装法;利用镗模进行镗孔,主轴与镗杆浮动联接。
五、就地加工法:
全部零件按经济精度制造,然后装配成部件或产品,且各零部件之间具有工作时要求的相对位置,最后以一个表面为基准加工另一个有位置精度要求的表面,实现最终精加工,这就是“就地加工”法,也称自身加工修配法。
六、误差均分法:
误差均分法就是利用有密切联系的表面之间的相互比较和相互修正或者利用互为基准进行加工,以达到很高的加工精度。
可填教学设计意图及阶段小结及反思等
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- 机械制造 工艺学 教案 34