机械制造技术基础课程教案

1“机械制造技术基础”课程教案第1章绪论1.1制造与制造技术1.1.1生产（制造）的三种类型1.1.2广义制造与狭义制造1.1.3制造技术与机械制造技术1.制造技术概念2.制造技术发展的三个阶段3.机械制造技术1.2机械制造业的发展及在国民经济中的地位1.2.1机械制造业的发展1.2.2机械制造业在国民经济中的地位1.2.3我国的机械制造业1.3课程内容体系与特点1.3.1课程内容体系1.3.2课程特点第2章机械制造过程的基础知识2.1机械制造过程的基本概念2.1.1机械制造的工艺方法1.材料成形法2.材料去除法3.材料累加法2.1.2生产纲领与生产类型1.生产纲领2.生产类型2.1.3机械加工工艺过程1.概念2.组成(1).工序(2).安装(3).工位(4).工步(5).走刀2.1.4基准1.设计基准2.工艺基准（1）.工序基准（2）.定位基准（3）.测量基准（4）.装配基准2.1.5装配工艺过程2.2机械加工的最基本方法—切削加工方法2.2.1工件表面形状及其成形方法1.工件表面形状（1）.旋转表面（2）.纵向表面（3）.特征表面2.表面的成形方法(1).轨迹法(2).成形法(3).相切法(4).展成法2.2.2成形运动与切削用量1.成形运动(1).主运动(2).进给运动(3).合成运动(4).其他辅助运动2.工件上的表面3.切削用量(1).车削用量(2).钻削用量(3).铣削用量2.2.3各种加工方法的工件表面与切削运动分析—车、铣、钻、刨、磨削2.2.4典型表面的加工方法1.外圆表面加工22.内圆表面加工3.平面加工4.槽与台阶及成形曲面加工5.螺纹加工6.齿形加工2.3机床的基本概念机械加工工艺系统组成：机床、刀具、夹具与工件2.3.1机床分类与型号表示法1.分类2.机床型号表示方法2.3.2机床的基本组成2.3.3机床的技术性能指标2.4刀具的基本概念2.4.1刀具切削部分组成1.车刀2.钻头3.铣刀2.4.2刀具几何角度1.车刀的几何角度(1).刀具角度的坐标平面与坐标平面参考系①.基面②.切削平面③.主剖（正交平）面④.法（平）剖面⑤.切深（进给）剖（平）面(2).刀具的标注角度（主剖面参考系）①.基面内②.切削平面内③.测量平面内(3).刀具的工作角度①.横车时②.刀尖高低时2.钻头的几何角度(1).坐标平面(2).钻头的几何角度3.铣刀的几何角度(1).圆柱铣刀(2).端铣刀2.4.3切削层参数1.外圆车削(1).概念(2).切削层厚度(3).切削层宽度(4).切削层面积2.钻削(1).切削厚度(2).切削宽度(3).切削面积3.铣削(1).切削厚度(2).切削宽度(3).切削面积2.4.4切削方式1.直角切削与斜角切削2.自由切削与非自由切削3.逆铣与顺铣(1).周铣(2).端铣2.4.5刀具材料1.概述(1).应具备的性能(2).种类2.工具钢3.高速钢(1).普通高速钢(2).高性能高速钢(3).高速钢的表面处理4.硬质合金(1).概念(2).WC基硬质合金(3).新型硬质合金5.其它刀具材料(1).陶瓷①.氧化物系②.氮化硅系③.Sialon(2).超硬材料①.金刚石②.立方氮化硼(CBN)2.5夹具的基本概念2.5.1夹具的组成与分类1.组成32.分类(1).按使用范围分(2).按使用机床分(3).按动力源分2.5.2工件的装夹1.概念2.装夹方式(1).直接找正装夹(2).划线找正装夹(3).夹具装夹2.5.3工件的定位1.工件的六点定位原理2.定位元件及其定位分析3.定位的几种情况分析（1）.完全定位与不完全定位（2）.欠定位与过定位2.5.4.定位误差1.概述2.典型表面定位时的定位误差分析计算（1）.平面定位（支承定位）(2).内孔定位（定心定位）①.孔销过盈配合，销水平或垂直放置②.孔销间隙配合，销水平放置③.孔销间隙配合，销垂直放置④.在锥度心轴上定位(3).外圆定位3.计算举例第3章切削原理任务1.研究切削过程产生的各种物理现象任务2.研究提高生产效率和质量的措施3.1金属切削过程3.1.1切屑的形成过程3.1.2切削过程中的3个变形区3.1.3切削变形的表示方法1.剪切滑移量ε（剪应变）2.变形系数Λh3.ε与Λh的关系4.剪切角φ3.1.4剪切角(1).M.E.Merchanto214(2).LeeandShaffero43.1.5前刀面上的摩擦与积屑瘤1.前刀面的摩擦（内摩擦）2.积屑瘤(1).概念(2).成因(3).形成过程(4).特点(5).对切削过程的影响(6).抑制措施3.1.6影响切削变形的因素avs,1tg,o4,oohsincosctgΛ1.工件材料2.刀具几何角度3.切削用量(1).切削速度vc（塑性与脆性材料）(2).进给量f(3).切削深度ap3.1.7切屑类型及其控制1.切屑类型(1)按机理分类①.带状②.节状（挤裂）③.单元④.崩碎(2)按切屑处理分类2.切屑控制3.2切削力3.2.1切削力的概念41.切削力的产生2.切削合力与分力3.切削功率4.单位切削力3.2.2切削力公式1.车削力(1).理论公式(2).经验公式2.钻削力(1).钻削力的产生与分解(2).钻削力经验公式(3).钻削功率3.铣削力(1).铣削分力(2).逆铣与顺铣时的垂直进给力与水平进给力(3).经验公式（高速钢、硬质合金）3.2.3切削力的影响因素1.工件材料2.切削用量(1).vc(塑性与脆性材料)(2).f(3).ap3.刀具几何参数(1).前角(2).主偏角(3).刃倾角(4).刀尖圆弧半径(5).负倒棱4.其他因素（刀具材料、VB、刃磨质量、切削液）3.3切削热与切削温度3.3.1切削热的产生与传出3.3.2切削温度及其测量方法1.自然热电偶法2.人工热电偶法3.切削温度分布特点(1).最高处(2).温度梯度3.3.3切削温度的影响因素1.切削用量2.刀具几何参数(1).前角(2).主偏角(3).负倒棱和刀尖圆弧半径3.工件材料(1).强度(硬度)(2).导热系数(3).脆性与塑性4.其他因素(1).刀具磨损(2).切削液3.4刀具磨损与破损及使用寿命3.4.1刀具磨损形态（部位）1.正常磨损(1).前刀面磨损(2).后刀面磨损(3).边界磨损2.刀具破损3.4.2刀具磨损原因1.硬质点磨损2.粘结磨损3.扩散磨损4.氧化（化学）磨损3.4.3刀具的磨损过程及磨钝标准1.磨损过程(1).初期磨损阶段(2).正常磨损阶段(3).急剧磨损阶段2.磨钝标准3.4.4刀具使用寿命及与切削用量关系1.刀具使用寿命(1).概念(2).与总寿命关系2.与切削用量关系(1).F.W.Taylor公式(2).与f及ap的关系3.4.5刀具合理使用寿命的选择51.概念2.最高生产效率使用寿命Tp3.最低成本使用寿命Tc4.刀具使用寿命T的选择3.5改善工件材料的切削加工性3.5.1工件材料切削加工性1.概念（相对性）2.衡量指标(1).刀具使用寿命T(2).切削速度vc（相对加工性）(3).切削力F(切削温度θ℃)(4).表面质量(5).断屑性能3.影响因素(1).物理力学性能（硬度、强度、塑性与韧性、导热系数）(2).化学成分（钢与铸铁）(3).金相组织3.5.2改善加工性的途径1.调整化学成分2.改变金相组织3.6合理选用切削液3.6.1切削液应具备的基本性能3.6.2切削液的种类3.6.3切削液的合理选用3.6.4切削液的使用方法3.7刀具合理几何参数选择3.7.1概述1.概念2.选择的一般原则3.7.2刀具合理几何角度及其选择1.前角(1).功用（变形、强度与散热、切屑形态与断屑、表面质量）(2).选择原则（刀具材料、工件材料、加工条件）2.后角(1).功用(2).选择原则（精粗加工、工件材料、系统刚度、定尺寸刀具）3.主偏角(1).功用（RY、切削层尺寸、分力比值）(2).选择原则（系统刚度、工件材料、工件形状）4.刃倾角(1).斜角切削概念及特点（切与割作用、工作前角、实际钝圆半径）(2).功用（流屑方向、刀尖强度与冲击位置、切削刃锋利程度、分力比值、切削刃工作长度）(3).选择原则（加工性质、系统刚度、刀具材料、工件材料）3.8合理切削用量选择3.8.1概念3.8.2选择的基本原则1.粗加工时选择的基本原则2.精加工时选择的基本原则3.8.3选择方法1.选ap2.选f3.确定vc3.9磨削3.9.1砂轮特性五要素及选择1.磨料（种类、特点及使用范围）2.粒度（磨粒与微粉、概念及选用原则）3.结合剂（种类、特点及使用范围）64.硬度（概念与选用原则）5.组织（概念、特性与选用）6.砂轮要素的表示法举例3.9.2磨削类型与运动参数1.磨削类型（外圆、内圆、平面、成形、无心）2.运动参数（主运动vs、径向进给fr、轴向进给fa、工作台进给vw）3.术语（纵磨、横磨、周磨与端磨、顺磨与逆磨）3.9.3磨削过程1.磨削特点（速度高、冷硬程度与能量消耗大、单颗磨粒切削厚度hDg小、Fp大、随机分布、自砺性）2.磨削过程(1).单颗磨粒磨削(2).单颗磨粒切削厚度3.9.4磨削的其他概念1.磨削温度（点、区、工件）2.砂轮使用寿命与磨削（耗）比3.磨削表面质量（烧伤、裂纹）3.9.5先进磨削方法简介1.高效磨削（高速磨削、缓进给大切深磨削、砂带磨削）2.高精度小粗糙度磨削第4章机械加工质量的影响因素及控制4.1概述4.1.1机械加工质量的含义4.1.2机械加工精度及获得方法1.机械加工精度与加工误差2.机械加工精度的获得方法(1).尺寸精度获得方法(2).形状精度获得方法(3).位置精度获得方法4.1.3机械加工表面质量及其对零件使用性能的影响1.机械加工表面质量的含义2.机械加工表面质量对使用性能的影响4.2机械加工精度的影响因素及控制措施4.2.1机械加工工艺系统原有误差的影响1.概述(1).概念(2).误差敏感方向2.原有误差的影响(1).原理误差(2).量具与测量误差(3).机床误差①.机床回转精度②.机床直线运动精度③.成形运动精度ⅰ.成形运动的位置关系ⅱ.成形运动的速度关系4.2.2加工过程因素的影响1.力变形的影响及控制(1).刚度(2).切削力变化(3).提高工艺系统刚度的措施（工件刚度、刀具刚度、机床与夹具刚度）2.热变形的影响及控制(1).热源(2).热变形的影响（工件、刀具、机床热变形的影响）(3).控制措施4.3加工误差的统计分析4.3.1加工误差的统计性质（系统误差、随机误差）4.3.2加工误差的分布规律（正态分布、偏态分布、平顶分布、双峰分布）4.3.3加工误差的统计分析法（分布图法、点图法）4.4机械加工表面质量的影响因素及控制措施74.4.1切削加工表面的形成过程4.4.2加工表面粗糙度1.概述2.产生的原因及控制(1).切削加工表面粗糙度的成因（理论粗糙度、积屑瘤的影响、鳞刺的影响、切削机理变化、颤振、切削刃损坏）(2).切削加工表面粗糙度的控制（刀具、工件、切削条件）(3).磨削表面粗糙度4.4.3加工变质层1.加工硬化2.残余应力3.磨削烧伤与裂纹及控制措施4.5机械加工过程中的振动及控制4.5.1概述4.5.2强迫振动及控制措施1.成因2.特点3.消除与控制措施4.5.3自激振动及控制措施1.概述2.特点3.激振机理(1).再生激振机理(2).振型耦合激振机理(3).控制措施（消除产生条件、提高系统动特性、采用减振装置）第5章机械加工工艺规程制订5.1概述5.1.1概念5.1.2作用5.1.3制订的原则5.1.4需要的原始资料5.1.5制订的步骤5.2零件的结构工艺性分析5.2.1概述5.2.2零件结构的机械加工工艺性5.2.3零件结构的装配与维修工艺性5.3定位基准的选择5.3.1精基准的选择5.3.2粗基准的选择5.4机械加工工艺路线的拟定5.4.1加工方法的选择5.4.2加工阶段的划分5.4.3加工顺序的安排5.4.4工序的集中与分散5.5加工余量与工序尺寸