机械工艺基础电子教案.doc

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电子教案《机械加工》部分

一、教学进度

教学学时

主要教学内容

说明

1～2

1.切削加工概述；2.零件表面构成及成形方法；3.机床切削运动及切削要素；4.金属切削刀具（车刀的组成，刀具静止参考系）

授课

3～4

1.金属切削刀具（刀具标注角度）；2.刀具切削过程及磨削机理

授课

5～6

1.工件装夹及夹具；2.金属切削机床

授课

7～8

1.常用加工方法简述

授课

9～10

1.特种加工；2.特型表面加工；3.先进制造技术

授课+录像

11～12

1.常见表面加工方案

授课

13～14

1.根据“选择表面加工方案依据”讨论零件表面的加工方案

授课+讨论

15～16

1.机械加工工艺过程基础知识；2.制定加工工艺过程内容及原则（一部分）

授课

17～18

1.制定加工工艺过程内容及原则（另一部分）2.零件加工工艺过程分析

授课

19～20

1.总结制定零件加工工艺过程的方法，讨论几种典型零件加工工艺过程

授课+讨论

21～22

1.切削加工零件结构工艺性

授课

23～24

1.科技文献综述报告答辩；2.课程总结

答辩会

二、教材及主要参考资料

教材：

祁家騄等.《机械制造工艺基础》哈尔滨工程大学出版社，2004.7

参考资料：

1.傅水根等.《机械制造工艺基础》清华大学出版社，1998

2．刘友和等.《金工工艺设计》.广州：

华南理工大学出版社，1991

三、教学方法和现代化手段应用

教师讲授+课堂讨论+课外自学+撰写专题读书报告；

在课堂教学中，综合运用录像片、CAI课件。

《机械制造工艺基础》教学

课程总学时

24学时

主要教学模式

讲授+自学+讨论+课外阅读

Ⅰ.教学内容（22学时）

1.切削加工基础知识（6学时）

2.常用加工方法综述及加工方案选择（6学时）

3.机械加工工艺过程（6学时）

4.切削加工零件结构工艺性（2学时）

5.先进制造技术（1学时）

6.特种加工（1学时）

Ⅱ.学生课外阅读—讨论（2学时）

课外英语文献阅读及翻译。

Ⅲ.学习目的

了解切削加工的实质和工艺特点，以及它在机械制造中的作用。

现代机器中，绝大多数零件的精度和表面质量是靠切削加工来保证的。

这就可以看出，“切削加工”在机械制造中目前还占着重要的地位，它与整个国家工业的发展密切联系着。

对机械制造专业来说，切削加工是入门课，今后可能要从事这方面的工作，必须要有一个良好的开端。

而对于材料成型和机械设计专业来说，对于金属切削加工的知识，只有通过本课程学到。

这种知识在将来工作中，是必不可少的。

有许多毕业生反映，在工作岗位上，常感到金属切削加工知识不足，所以初学时，应首先明确学习目的，从而激发学习的兴趣和自觉性。

Ⅳ.学习方法

目前工厂中的机床虽是各种各样的，但它们都是由几种最主要的机床演变而来。

切削加工着重叙述这几种主要机床的加工方法，学习时，不但单一工种要搞清楚，还要进行综合地分析比较，目的是要把它们学活，并初步会用。

如，零件上常见表面用那些切削加工方法加工，加工工艺如何安排等。

本课程还初步把工艺方法与零件设计联系起来。

如第四章，就是讲使用某种加工方法时零件的结构应如何设计，才便于加工。

这里仅仅是初步引导，举了一些简单的例子，作为示范。

因为在实际加工中常常在这方面发生问题，所以不可忽视。

在学习本课程之前，应通过工程训练等环节，观察、了解几种主要机床（如车、铣、刨、钻和磨床等）的结构，所能完成的工作和应用范围，所使用的刀具、夹具、量具以及加工方法等，用这些感性知识作为学习的基础。

这门课，是由基础课到专业课的过渡，所以只要求学懂教材中所讲的机械加工的基本工艺和基本原理及基本知识即可，不需要推导公式，运用公式算题，也不需要深究加工理论，彻底搞清加工细节，进行方案比较等。

学习时不要死记硬背，而要把它们学活。

如果能几个人共同讨论，或争论一番则更好。

第1章学时

6学时

主要教学模式

讲授+自学

第1章切削加工基础知识

Ⅰ.教学内容

本章教学内容：

切削加工概述；零件表面的构成及成形方法；机床切削运动及切削要素；金属切削刀具；刀具切削过程和磨削机理；提高切削加工质量和经济性途径；材料的切削加工性和改善途径；切削液的选择；工件的装夹及夹具；金属切削机床。

Ⅱ.讲授内容

1.切削加工概述（内容：

分类、特点、作用及发展方向）；2.零件表面的构成及成形方法；3.机床切削运动及切削要素（内容：

切削运动、切削用量三要素）；4.金属切削刀具（内容：

刀具角度）；5.刀具切削过程和磨削机理（内容：

切屑形成过程及切削变形、切削力及其分解；切削热及切削温度；磨削过程）；6.工件的装夹及夹具（内容：

概述、夹具简介、基准及其分类、工件在夹具中的定位）；7.金属切削机床（内容：

机床型号）。

Ⅲ.学生自学内容

1.金属切削刀具（内容：

刀具的材料、刀具的合理几何参数）；2.刀具切削过程和磨削机理（内容：

表面变形强化和残余应力）；3.提高切削加工质量和劳动生产率的途径（内容：

加工质量、提高劳动生产率、切削用量选择）；4.材料的切削加工性标志方法和改善途径（内容：

切削加工性的概念和标志方法）；5.切削液的选择（内容：

切削液的作用、分类及选用）；6.金属切削机床（内容：

机床的组成、运动、类型及选择）。

Ⅳ.重点

1.零件表面的成形方法；

2.切削三要素的判断；

3.刀具的五个基本角度；

4.刀具切削过程及切削力、切削热、积屑瘤；

5.磨削过程实质及其特点；

6.切削液的作用；

7.夹具分类及组成、基准分类、工件在夹具中的定位；

8.机床基本类型和基本运动环节。

Ⅴ。

难点

1.刀具静止参考系及角度标注；

2.刀具切削过程和磨削机理；

3.六点定位原理和工件的定位方式；

Ⅵ。

学习要求

研究金属切削过程中的机床、刀具、工件等一些问题，对于保证质量、降低成本、提高生产率，都有着很重要的意义。

这些问题在实际中经常遇到，不过，有些问题我们没有仔细观察，有些也不易观察到。

教材只概略地介绍了一些最基本的知识。

学习时，应搞清各节所讲的内容，而不必深追理论，或死扣严格的定义等。

因为我们是学技术基础课，这些知识仅是为了帮助我们理解今后各章的内容，而不是在学专业课。

我们的目的是学以致用，让这些知识为我们以后学习和今后的工作打下一定的基础。

课时

1~2

主要教学模式

讲授+自学

Ⅰ.前言：

①学习方法：

讲授、讨论、自学、预习、答辩等。

②考核方法：

理论考试、课堂小考、平时表现、考勤等。

③课程用途、脉络：

产品——零件类型——加工分类——切削加工、特种加工——机床、刀具、夹具——零件的加工原理及过程——零件结构工艺性等。

④课程流程、讲课进度：

教学进度。

Ⅱ.授课内容：

1切削加工基础知识

1.1切削加工概述

1.1.1分类

1.机械加工（简称机工）2.钳工加工（简称钳工）

1.1.2特点

1.加工的精度和粗糙度范围广泛；

2.加工零件材料、形状、尺寸和重量范围较大；

3.加工生产率较高；

4.刀具材料的硬度大于工件材料的硬度。

1.1.3作用

占重要地位（40%~60%）

1.1.4发展方向

1.加工设备向数控技术、精密和超精密、高速和超高速方向发展。

2.加工刀具向超硬刀具材料方向发展

3.生产规模向多品种变批量方向发展

1.2零件表面构成及成形方法

1.2.1零件表面构成（三种基本表面）

1.回转面（圆柱面、圆锥面、回转成形面等）；

2.平面（大平面、端面、环面等）；

3.成形表面（渐开面、螺旋面等）。

1.2.2零件表面的形成方法

1.成形法2.包络法

1.3机床的切削运动及切削要素

1.3.1机床的切削运动

1.主运动2.进给运动

1.3.2切削用量三要素

1.切削速度2.进给量3.背吃刀量

1.4金属切削刀具

1.4.1刀具材料（学生自学）

1.对刀具材料基本要求2.普通刀具材料3.超硬刀具材料

1.4.2刀具角度

1.车刀的组成：

刀体（刀头）组成：

前刀面（Aγ）；主后刀面（Aα）；副后刀面（Aα′）α′；主切削刃（S）；

副切削刃（S′）；刀尖。

2.刀具静止参考系

主要坐标平面：

①基面Pr②切削平面Ps③正交平面Po④假定工作平面Pf⑤背平面Pp

思考题及习题

1.分析、判断在车削、钻削、铣削、刨削等的加工过程中，机床的主运动和进给运动以及切削用量三要素。

2.车刀的刀体（刀头）由哪些部分组成，怎样判断确定？

课时

3~4

主要教学模式

讲授+自学

3.刀具标注角度

前角（γo）；背前角（γp）（学生自学）；后角（αo）；背后角（αp）（学生自学）；主偏角（Kr）；副偏角（Kr/）；刃倾角（λs）。

1.4.4刀具的合理几何参数（学生自学）

了解刀具基本角度几何参数的主要功能及其合理选择。

1.5刀具切削过程及磨削机理

1.5.1切屑形成过程及切削变形

塑性金属的切削过程是一个挤压变形切离过程，经历了弹性变形、塑性变形、剪切滑移和切离过程四个阶段。

切削塑性金属的三个变形区，第一变形区，第二变形区，第三变形区。

1.5.2切削力及其分解

1.总切削力

2.几何分力

①切削力Fc②进给力Ff③背向力Fp

1.5.3切削热及切削温度

1.切削热2.切削温度3.积屑瘤

1.5.4表面变形强化和残余应力（学生自学）

1.表面变形强化2.残余应力

1.5.5磨削过程

1.磨削过程的实质

2.磨削过程的特点

①精度高、表面粗糙度小②背向磨削力Fp较大③磨削温度高④表面变形强化和残余应力严重

1.6提高切削加工质量和经济性途径（学生自学）

1.6.1加工质量

1.6.2提高劳动生产率

1.提高劳动生产率基本途径

2.提高机械加工劳动生产率

1）缩短基本工艺时间2）减少辅助时间3）减少服务时间4）自然需要时间

1.6.4切削用量选择

1.切削用量选择的一般原则

1）生产效率2）刀具寿命3）机床功率4）加工表面粗糙度

1.7材料的切削加工性及改善途径（学生自学）

1.7.1切削加工性的概念和标志方法

1.8切削液的选择（学生自学）

1.8.1切削液的作用

1.冷却作用2.润滑作用3.清洗作用4.防锈作用

1.8.2切削液的分类及选用

1.切削液的分类2.切削液的选用

思考题及习题

1.分析、判断车刀的五个基本角度，并了解这几个角度的作用。

2.分析刀具在切削塑性金属时，切削变形过程，切削力的来源、几何分力，切削热产生、传散。

3.教材P74（第5题）

课时

5~6

主要教学模式

讲授+自学

1.9工件的装夹及夹具

1.9.1概述

1.9.2夹具简介

1.夹具分类

1）通用夹具2）专用夹具3）组合夹具4）通用可调夹具和成组夹具

2.夹具的组成

1）定位元件2）夹紧元件3）对刀、导引元件或装置4）连接元件5）其他装置或元件6）夹具体

1.9.3基准及其分类

1.设计基准

2.工艺基准

1）定位基准2）测量基准3）装配基准4）工序基准

1.9.4工件在夹具中的定位

1.六点定位原理

2.完全定位和不完全定位

3.欠定位与过定位

1）改变定位元件结构

2）撤消重复限制自由度的定位元件

3）提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度

4.常见的定位方式及定位元件（学生自学）

1.10金属切削机床

1.10.1机床的型号

1.10.2机床的组成（学生自学）

1.10.3机床上的运动（学生自学）

1.切削运动2.辅助运动

1.10.4机床类型及选择（学生自学）

1.普通机床的类型及运动环节

思考题及习题

1.机床夹具可分为几类，各应用于何种生产中？

2.机床夹具基本组成部分有哪些，其作用是什么？

3.工艺基准可分为哪几类，其作用是什么？

4.工件的六点定位原理是什么？

加工工件时，是否必须限制工件的六个自由度？

5.教材P74（第19题的前一问，第20题）

第2章学时

6学时

主要教学模式

讲授+自学+专题讨论

2常用加工方法综述及加工方案选择

Ⅰ.教学内容

本章教学内容：

常用加工方法简述；常见表面的加工方案；选择表面加工方案的依据。

Ⅱ.讲授内容

常用加工方法简述（车、钻、镗、铣、刨、拉、磨等）；常见表面的加工方案（外圆、内圆、平面、特殊成形面等）。

Ⅲ.学生自学内容

选择表面加工方案的依据。

Ⅳ.专题讨论

各种零件表面在不同条件下的加工方案。

Ⅴ.重点

本章的重点是分析和综合车削、钻削、刨削、铣削和磨削等常见加工方法的工艺特点，并了解它们的应用范围。

以便根据具体的加工条件和要求，比较合理地选择加工方法。

Ⅵ.难点

这部分内容是机械加工中的基本知识，没有太难理解的地方。

但是，对学生的实践知识有一定的要求，如果学生没有一定的感性知识，对各种加工方法不甚了解，接受和掌握本章内容就有一定的困难。

再就是学生由于经验不足，实际生产情况又比较复杂，理解了的东西，不一定在实际中应用得好。

所以，难就难在合理地、灵活地对所学知识的综合运用上。

这就要求学生在遇到向题时，多动脑筋，多考虑一些问题。

有可能的话，对同一零件表面的加工，进行几个不同方案的比较，从中选择一种最好的方案。

Ⅶ.学习要求

学习本章之前，应对常见的机械加工方法—车、钻（扩、铰）、镗、刨、拉、铣和磨等，有较多的感性认识。

要能结合每种切削加工所用的机床设备，切削运动和切削用量，切削层截面尺寸的变化，工件的装夹形式与受力情况等，对各种加工方法的工艺特点及其应用范围进行初步的分析。

分析各种加工方法的应用时，要注意这种加工方法适合于加工哪些形状的零件，一般情况下所能达到的精度与粗糙度，生产效率和适用的生产类型，以及经济性等。

为合理地选择零件上各表面的加工方法与拟订工艺过程打下一定的基础。

还要了解各种加工方法中，为保证零件精度和粗糙度，提高生产效率以及降低成本所采用的一些措施和具体办法等。

课时

7~8

主要教学模式

讲授+自学

2常用加工方法综述及加工方案选择

2.1常用加工方法简述

2.1.1车削加工

1.使用设备2.应用3.常用的刀具4.车削加工特点

2.1.2钻削加工

1.使用设备2.应用3.常用刀具4.钻削加工特点。

2.1.3镗削加工

1.使用设备2.应用3.刀具4.镗削加工特点

2.1.4铣削加工

1.使用设备2.应用3.常见刀具4.铣削加工特点5.铣削方式（学生自学）

2.1.5刨削加工

1.使用设备2.应用3.插削加工4.刨削加工特点

2.1.6拉削加工

1.使用设备2.应用3.刀具4.拉削加工特点

2.1.7磨削加工

1.特点2.磨削应用3.磨削方式

2.1.8研磨

1.研磨的特点2.研磨的应用

2.1.9抛光

1.抛光的特点2.抛光的应用

2.1.10珩磨

1.珩磨的特点2.珩磨的应用

2.1.11超级光磨

1.超级光磨的特点2.超级光磨的应用

思考题及习题

1.车、钻、镗、铣、刨、磨加工方法的特点及应用。

课时

11~12

主要教学模式

讲授+自学

2.2常见表面加工方案选择

2.2.1外圆面加工

1.外圆面常用的技术要求

1）本身精度2）位置精度3）表面质量

2.外圆表面的加工方法

1）粗车2）半精车3）精车4）粗磨5）精磨6）光整加工

2.2.2内圆表面加工

1.内圆表面加工的技术要求与外圆基本相同

2.特点

3.孔的加工方法

1）钻孔2）扩孔3）铰孔4）镗孔5）拉孔

孔的加工方案按其主干可归纳成五类

①车（镗）类②车（镗）磨类③钻扩铰类④拉削类⑤特种加工类

2.2.3平面加工

1.平面的技术要求及分类

1）平面的技术要求

（1）形状精度

（2）位置精度（3）表面质量

2）平面分类

（1）非结合面

（2）结合面和重要结合面（3）导向平面（4）精密测量工具的工作面等

2.平面的加工方法

1）平面的车削加工

2）平面的刨削加工和拉削加工

3）平面的铣削加工

4）平面的磨削加工

5）平面的光整加工

3.平面加工方案的选择

平面加工方案按主干可归纳成六类

①铣（刨）类②铣（刨）磨类③车削类④拉削类⑤平板导轨类⑥特种加工类

2.2.4特殊成形面加工（CAI教学）

一、螺纹加工

1.螺纹加工

1）螺纹的技术要求及分类

（1）螺纹的分类

①连接螺纹②传动螺纹

（2）螺纹的技术要求

2）螺纹的加工方法

二、齿形加工

2.3选择表面加工方案的依据（学生自学）

2.3.1根据表面的尺寸精度和表面粗糙度Ra值选择

2.3.2根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择

2.3.3根据零件热处理状况选择

2.3.4根据零件材料的性能选择

2.3.5根据零件的批量选择

课后预习内容

做出外圆面、内圆表面、平面、齿形面、螺纹面的加工方案（给出加工图纸）。

课时

13~14

主要教学模式

讲授+讨论

专题讨论内容：

结合第二章、第五章、第七章学习的内容，针对第二章第三节中的例题，着重讨论各种零件表面在不同条件下的加工方案。

零件表面加工方案的依据如下：

零件上每一种表面的加工方案，常随零件的结构形状、材料、精度、批量和具体生产条件等因素而异，选择合理的加工方案一般依照下列主要依据进行。

1.根据表面的尺寸精度和表面粗糙度Ra值选择

表面的加工方案在很大程度上取决于表面本身的尺寸精度和粗糙度Ra值。

因为对于精度较高、Ra值较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分几个加工阶段逐步进行，以消除或减小粗加工时因切削力和切削热等因素所引起的变形，从而保证零件的加工精度。

2.根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择

零件的结构形状和尺寸大小对表面加工方案的选择有很大的影响。

这是因为有些加工方法的采用，常常受到零件某些结构形状和尺寸大小的限制，有时甚至需要选用不同类型的机床和装夹方法。

3.根据零件热处理状况选择

零件是否热处理及热处理的方法，对表面加工方案的选择有一定影响，特别是钢件淬火后硬度较高，用刀具切削较为困难，淬火后大都采用磨料切削加工。

而且对绝大多数零件来说，热处理一般不能作为工艺过程的最后工序，其后还应安排相应的加工，以便去除热处理带来的变形和氧化皮，从而提高精度和减小表面粗糙度值。

4.根据零件材料的性能选择

零件材料的性能，尤其是材料的韧性、脆性、导电等性能，对切削加工，特别是对特种加工方法的选择有较大的影响。

5.根据零件的批量选择

加工同一种表面，常因零件批量不同而需选用不同的加工方案。

这是因为在单件小批生产中一般采用普通机床的加工方法；在大批大量生产中应尽量采用高效率（专用机床或生产线）的加工方法。

思考题及习题

1.教材P108（第3、6、7、9题）

第5章学时

1学时

主要教学模式

讲授+自学

5先进制造技术

Ⅰ.教学内容

本章教学内容：

先进制造技术及其特点；先进制造技术的发展；机械制造系统的自动化；成组技术及计算机辅助工艺过程设计简介（成组技术）。

Ⅱ.讲授内容

机械制造系统的自动化。

Ⅲ.学生自学内容

先进制造技术及其特点；先进制造技术的发展；成组技术及计算机辅助工艺过程设计简介（成组技术）。

Ⅳ.重点

数控机床特点及应用。

第7章学时

1学时

主要教学模式

讲授+自学

7特种加工

Ⅰ.教学内容

本章教学内容：

电火花加工；电解加工；超声波加工；激光加工。

Ⅱ.讲授内容

电火花加工；超声波加工；激光加工。

Ⅲ.学生自学内容

电解加工。

Ⅳ.重点

1.电火花加工的特点和应用；

2.超声波加工的特点和应用；

3.激光加工的特点和应用。

课时

9~10

主要教学模式

讲授+自学

5先进制造技术

5.1先进制造技术及其特点（学生自学）

5.2先进制造技术的发展（学生自学）

5.3机械制造系统的自动化

5.3.1大批量生产机械制造系统自动化

1.单机自动化

1）通用自动机床或半自动机床

2）采用组合机床实现单机自动化

3）采用专用机床实现单机自动化

4）采用通用机床进行自动化改装，实现单机自动化

2.机械加工自动生产线

1）机械加工自动生产线的基本概念

2）机械加工自动线的结构与组成

3）机械加工自动线的类型（学生自学）

（1）按所用的工艺设备类型分类

（2）按自动线中有无储料装置分类

（3）根据加工对象为单一产品或多品种分类

3.综合自动化系统

5.3.2多品种中小批量生产机械制造系统自动化

1.数控机床

1）概述

（1）数控机床的定义

（2）数控机床的组成

（3）数控机床的分类（学生自学）

①按运动控制方式分类

②按伺服系统的类型分类

③按数控装置类型分类

④按工艺用途分类

（4）数控机床的特点及应用

①数控机床的特点

②数控机床的应用

2）传统的数控机床（学生阅读了解）

3）计算机数控机床（学生阅读了解）

4）加工中心

5）DNC系统（学生阅读了解）

2.柔性制造单元（学生阅读了解）

3.柔性制造系统（学生阅读了解）

5.7成组技术及计算机辅助工艺过程设计简介（学生自学）

5.7.1成组技术

增加内容

特殊成形面加工

1.齿形加工：

滚齿、插齿、磨齿等；

2.螺纹加工：

车、铣、滚、搓、攻、套螺纹等。

7　特种加工

7.１电火花加工

7.1.1电火花加工的原理（看录像了解）

7.1.2电火花加工的设备（看录像了解）

7.1.3电火花加工的特点

１.加工特点２.加工质量

7.1.4电火花加工的应用

7.1.5电火花线切割加工（看录像了解）

７.２　电解加工（自学了解）

7.2.1电解加工的原理

7.2.2电解加工的特点

7.2.3电解加工的应用

７.３超声波加工

7.3.1超声波加工的原理（看录像了解）

7.3.2超声波加工的装置（看录像了解）

7.3.3超声波加工的特点

7.3.4超声波加工的应