机械加工技术高教版全套教案.docx
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机械加工技术高教版全套教案
授课教案
SHOUKEJIAOAN
课程名称机械加工技术
教材机械加工技术
授授课时间:
第一周星期三5~6
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
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
教学方法:
讲授与师生互动相结合
教具:
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:
二、机械制造工艺学的研究对象
1、机械制造工艺学的研究对象:
机械制造中的工艺问题。
机械制造工艺学的课程性质:
应用性技术学科。
2、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。
3、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。
4、机械制造工艺学的形成:
5、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
6、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)。
常见设备的选择
工艺规程的制订与实施
(2)、学会分析、解决工艺问题的初步能力工装的选择与设计
(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:
(1)实践性强
(2)涉及面广
(3)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、学习作风授授课时间:
第二周星期一1~2
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
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。
教学方法:
讲授与师生互动相结合
教具:
教学过程:
第一章机械加工的概念
机械加工工艺规程的制订是机械加工技术的基本内容之一,具备制订机械加工工艺规程的能力是本课程的主要任务,本章阐述制订工艺规程的方法与步骤及与此相关的基本概念。
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
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:
所谓工艺过程:
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:
铸造工艺
1).毛坯制造工艺锻造工艺——→改变形状为主
焊接工艺
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:
工艺过程:
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。
1、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。
电加工工艺
激光加工工艺
冷冲压工艺
二、.机械制造工艺过程的组成
1.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“三同一,一连续”,其划分依据是加工地点是否变化、加工是否连续。
人:
一个人或一组人
地点:
一个工作地或同一台机床
对象:
同一个零件
连续完成
举例1:
固定轴工序的划分,比较表1—1,表1—2的异同。
2 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。
定位
工件在机床或夹具上装夹
夹紧
一个工序可以有一次安装、多次安装
3、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。
4、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。
一次
一个工步
多次走刀
5、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。
三、生产纲领与生产类型
(一).生产纲领
1、生产纲领的概念:
生产纲领:
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
单件生产单件小批
小批
生产类型批量生产中批成批
大批
大量生产大批大量
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
授授课时间:
第二周星期三5~6
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
基准
教学目的:
熟悉基准的概念及分类,零件各工艺基准
教学重点:
基准的概念与分类、定位基准的选择原则
教学方法:
讲授与师生互动相结合
教具:
教学过程:
第二节基准
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:
基准:
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
定位基准
基准工序基准
工艺基准测量基准
装配基准
(1)设计基准:
设计图样上所采用的基准。
(2)工艺基准:
工艺过程中采用的基准
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
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:
测量时所采用的基准
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。
二、定位基准的选择
精基准:
利用已加工过的表面作定位基准
定位基准:
粗基准:
在加工初始时用毛坯未加工的表面作定位基准即毛基准
1、精基准的选择,→加工精度
安装方便
(1).基准重合:
不重合误差的说明
(2).基准统一:
同一组基准加工尽可能多的表面减少基准变换,减少夹具、设计制造成本。
(3).自为基准:
(导轨磨、无心磨、浮动镗)
(4).互为基准:
相互提高
(5).其它:
定位准确、装夹方便可靠。
2、粗基准的选择:
保证足够余量尽快获得精基准
(1).保证重要表面的余量要求
(2).要求保证加工面与非加工面间有位置要求,以非加工面为基准
1)若工件上有几个非加工面,则应选与加工表要求较高的表面。
2)工件上只有一个非加工面,则选取其为粗基准
(3)若工件上全都是加工面,则选余量小的表面为基准。
(4)选表面平滑,面积较大的表面。
(5)在同一尺寸方向只使用一次(不是绝对的)
三、辅助基准的应用
图1-36
辅助基准是指为满足工艺需要,在工件上专门设计的定位面。
如图车床溜板的加工,由于定位面A面积太小,工件受力后很容易变形,为此在悬臂部分增加一个工艺凸台,则凸台上用来定,它本身并不是零件上的工作表面,。
另外,零件上的某些次要表面,其本身并无太高的精度要求,若因加工定位需要,而人为地提高其加工精度和表面质量,这种表面也属辅助基准。
如丝杆的外圆表面,对螺旋副传动来说属次要表面,但作为螺旋加工的定位基面,其圆度和圆柱度均需相应提高,并降低其表面粗糙度。
此时,丝杆外圆表面即为辅助基面。
授授课时间:
第三周星期一1~2
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
机加工生产率和技术经济分析
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。
了解机床、工艺装备和切削用量的选择原则。
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:
讲授与师生互动相结合
教具:
教学过程:
第三节机械加工生产率和工艺经济分析
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(产量定额)
劳动生产率
消耗的劳动时间(工时)/单件产品(时间定额)
(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。
以外圆为例:
(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(T操作) :
Tp=Tb+Ta
(3)工作点服务时间(T服务):
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。
TS=α%·Tp,α%=2%~7%
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(T休息):
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。
Tr=β%.Tp,β%=2%~4%
单件时间(T单件)Tc=Tp+Tr+Ts=(1+α%+β%)tp
(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
单件时间定额Tc=Tp+te/n
(二)提高机械加工生产率的工艺措施
工艺技术
提高劳动生产率的途径:
产品设计
生产组织与管理
这里主要从工艺技术上采取缩短时间定额的方法来提高劳动生产率。
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
二、工艺过程的技术经济分析
满足质量的前提下,工艺规程的经济性。
多个方案比较、最低成本、从技术上生产成本方面比较
(一)生产成本与工艺成本
1、成本的组成:
第一类费用——工艺成本
生产成本
第二类费用——管理成本
生产成本:
制造一个零件(或产品)所耗费的费用总和。
工艺成本:
是与工艺过程直接有关的费用
管理成本:
是与工艺过程没有直接关系的费用
工艺成本:
工艺成本占70~75%
2、工艺成本的计算
E=V·N+S………………………
(1)
单件成本,Ed=V+S/N…………
(2)
授授课时间:
第三周星期三5~6
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
金属切削基础知识
教学目的:
熟悉切削运动的概念及分类,掌握切削用量三要素。
教学重点:
切削用量、切削层参数。
教学难点:
切削层参数
教学方法:
讲授与师生互动相结合
教具:
教学过程:
第二章金属切削基础知识
第一节切削运动与切削要素
一、切削运动
1.切削运动的基本概念
指切削加工时,刀具与工件间的相对运动。
分为主运动与进给运动。
2.主运动和进给运动
(1)主运动:
a.由机床或者人力提供的主要运动,是完成切削加工所必需的最基本的运动。
B通常,它是速度最高、消耗功率最多的。
c一台机床只有一个主运动。
(2)进给运动:
是除主运动以外的,用于连续切下切屑的运动,一般它的速度较低、消耗的功率较小。
一台机床可以有多个进给运动。
二、切削用量和切削层参数
1.切削过程中工件上的表面
待加工表面:
即将切除的工件表面
已加工表面:
已被切去多余金属而形成的工件新表面
过渡表面:
正在切除的表面
2.切削用量
(1)切削速度Vc
a指切削刃选定点相对与工件主运动的瞬时速度.
b主运动为旋转运动时的切削速度:
Vc=3.14dn/1000(m/min)
(2)进给量f
指刀具或者工件在进给运动方向上相对与工件或者刀具移动的距离.
车削时:
f为每转移到量(mm/r)
钻削时:
f为每转移动量(mm/r)
铣削时:
f可为每齿进给量、每转进给量、进给速度
Vf=fn=fzZn
(3)背吃刀量ap
指工件上以加工表面与被加工表面间的垂直距离。
3.切削层要素
(1)切削层公称宽度Bd
(2)切削层公称厚度Hd
(3)切削层公称面积Ad
Ad=Bd×Hd=ap×
三、作业与思考
1.车床、铣床、磨床、钻床有哪些运动,其中,哪个是主运动?
进给运动是哪些?
2.切削运动三要素是什么?
各自的单位如何?
授授课时间:
第四周星期一1~2
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
刀具切削部分的基本定义
教学目的:
理解刀具的组成、辅助平面,掌握车刀的主要角度,理解车刀的工作角度。
教学重点:
车刀的几何角度和工作角度
教学难点:
车刀的工作角度
教学方法:
讲授与师生互动相结合
教具:
教学过程:
第二节刀具切削部分的基本定义
一、刀具切削部分的组成
1.三面:
1)前面刀具上切屑流过的表面
2)后面刀具上与过渡表面相对的表面
3)副后面刀具上与以加工表面相对的表面
2.两刃:
1)主刃前面与后面相交形成的刀刃
2)副刃后面与副后面相交形成的刀刃
3.一刀尖:
主刃与副刃的交点
二、刀具几何角度的辅助平面
1.理想条件:
1)刀尖与工件回转轴线等高,刀杆平行或垂直于参考系平面
2)假设f=0
2.辅助平面:
1)基面过刀刃选定点垂直主运动方向的平面Pr.
2)切削平面Ps指过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。
3)正交平面Po指过切削刃选定点并同时垂直于基面和切削平面的平面。
三.车刀的几何角度
1.在正交平面Po内测定的角度
(1)前角γo前面与基面在正交平面内的投影之间的夹角。
(2)后脚αo主后面与切削平面在正交平面内的投影之间的夹角。
(3)契交βo前面与主后面在正交平面内的投影之间的夹角。
注:
γo+αo+βo=90°
2.在基面Pr内测量的角度
(1)主偏角Kr主切削刃在基面内的投影与进给运动方向之间的夹角.
(2)副偏角Kr′副切削刃在基面内的投影与进给运动反方向之间的夹角.
(3)刀尖角εr主、副刃在基面内的投影之间的夹角。
注:
εr+Kr+Kr′=180°
3.在切削平面内测量的角度
刃倾交λs主切削刃和基面在切削平面内的投影之间的夹角。
当刀尖为主切削刃的最低点时刃倾角为负;当刀尖为最高点时刃倾角为正;当主切削刃为水平时刃倾角为零。
四.车刀的工作角度
1.车刀的工作角度
车刀工作时,由于工作条件与理想条件不符,其实际角度不等于标注角度,这种变化了的角度称为实际工作角度。
2.车刀安装情况对工作角度的影响
(1)安装高度对工作角度的影响:
a.刀尖高与工件轴线:
工作前角γoe增大,工作后角αoe减小。
b.刀尖低与工件轴线:
工作前角γoe减小,工作后角αoe增大.
(2)刀柄偏斜对工作角度的影响:
a.刀柄右偏:
主偏角Kr增大,副偏角Kr′减小。
B.刀柄左偏:
主偏角Kr减小,副偏角Kr′增大。
授授课时间:
第四周星期三5~6
授课班级:
12秋机1
课时:
2
课题:
切削过程及其物理现象
教学目的:
掌握切屑的种类及控制,掌握积屑瘤对加工的影响及控制;理解切削力,熟悉影响切削力的因素;
理解切削热及影响因素,熟悉切削热对切削加工的影响。
教学重点:
切屑的种类及控制,影响积屑瘤的因素、影响切削力的因素、影响切削热的因素、切削热对加工的影响。
教学难点:
切屑的形成、积屑瘤的形成。
教学方法:
讲授与师生互动相结合
教具:
教学过程:
第三节切削过程及其物理现象
一.切屑的形成及切屑类型
1.切屑的形成
金属的切削过程就是切屑的形成过程。
金属材料与刀具之间不断发生挤压、摩擦,使被切金属产生滑移现象,造成切削层金属与母材的分离从而形成切屑。
见图2—11.
2.切屑的类型
(1)带状切屑:
a.图2-12a)
b.形成条件:
较大的前角、较小的进给量和被吃刀量、材料硬度较低的塑性材料。
C.切削过程比较平稳,切削力波动较小,加工表面较光洁,精度好。
(2)节状切屑
a.见图2—12b)
b.形成条件:
较小的前角、较低的切削速度、中等硬度的塑性材料。
c.切屑变形较大,切削力大,有波动,工件平面较粗糙。
(3)单元状切屑
a.见图2—12c)
b.形成条件:
切削塑性很大的材料。
(4)崩碎切屑
a.见图2—12d)
b.加工脆性材料时产生,且工件越是硬脆越容易产生。
C.刀尖容易磨损,产生振动,影响平面粗糙度。
3.积屑瘤
(1)积屑瘤的形成:
见图2——13
(2)积屑瘤对切削加工的影响:
对粗加工,积屑瘤可起到保护刀尖的作用,对精加工,会影响平面加工质量。
(3)影响积屑瘤产生的因素:
a.工件材料:
材料塑性越好,越容易产生,脆性材料加工时一般不会产生。
b.切削速度:
切削速度低(<5m/min)时,因温度低,不会产生;切削速度在5~50m/min时,切削温度高,最容易产生;切削速度超过100m/min时因切削速度很高,切屑层底部呈微熔状态,不会产生。
C.其它因素:
增大前角,以减小切屑变形,用油石打磨前刀面以减小摩擦,选用合适的切削液以降低切削温度和减小摩擦等都有利于防止积屑瘤的产生。
二.切削力
切削力的产生:
切削层金属的变形抗力、
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