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1、机械制造基础教案烟台职业学院模具教研室王建新一、项目1、传动轴（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；2、齿轮（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；3、活塞（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；4、曲轴（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；5、圆盘（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；6、钻模板（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；7、连杆（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）；8、箱体（零件图纸及其机械加工工艺过程卡片见学生所作）。二、教学目的通过设计1个加工难度不同、加工特点不同的典型零件的工艺过程，学习机械加工工艺理论、典
2、型零件加工方法、产品的装配工艺、金属切削加工基本知识、机床夹具设计的方法，使学生具有编制工艺、设计简单夹具的能力。培养学生独立自主的能力、分析问题和解决问题的能力、计划决策的能力以及查阅资料、质量检测、自主学习、团结协作等能力，使学生达到以下要求：1、较好地掌握机械加工工艺的基本理论知识。如工艺规程设计，尺寸链理论及其在加工和装配中的应用，机械加工精度和表面质量的理论基础以及工艺过程生产率和经济性分析。2、了解金属切削加工基本知识，会选择切削用量和刀具几何角度；3、比较熟悉机床夹具设计的理论，了解几种机床专用夹具及其设计方法。4、熟悉典型零件的加工方法和加工工艺，了解一些适用的先进工艺技术，了
3、解特种加工工艺和现代制造技术。5、具有编制中等复杂程度零件机械加工工艺规程的基本能力及组织指导工艺实施的能力，具有编制中等复杂程度装配体装配工艺规程的能力。6、具有分析和解决生产中一般工艺技术问题的初步能力。三、教学过程（一）资讯（50学时）教学步骤：1、 根据班级人数，学生分成6-8组；2、 要求学生收集与本项目有关的图书与资料；利用多媒体课件或现场教学等手段，了解金属材料与钢的热处理；了解极限配合与技术测量；讲解金属切削加工基本知识，学会选择切削用量和刀具的几何参数；讲解机械加工工艺理论，学会定位基准选择，熟悉工件的定位方法；了解影响机械加工精度和表面质量的因素。3、 案例分析细长轴加工。
4、4、 分析零件图及图表，查阅有关技术资料和专业工具书；5、 了解选定零件图，分析零件图，拟定初步的工艺方案。教学内容：一、金属材料与钢的热处理1、金属材料及其性能（1）黑色金属1）铸铁白口铸铁灰铸铁 HT200 铸造性、耐磨性、抗振性、切削加工性好。球墨铸铁 QT 力学性能好一些可锻铸铁 KTH 、KTZ 强度比灰铸铁高，铸造性比灰铸铁差2）碳素钢普通碳素结构钢Q235AQ优质碳素结构钢 45、08F、10A、65Mn碳素工具钢 含碳0、7%以上，作刃具、量具、模具 T10A铸钢 ZG200-4003）合金钢合金结构钢又可以分为低合金钢、合金渗碳钢、合金调质钢、合金弹簧钢、滚动轴承钢等合金工具
5、钢 刃具钢：低合金刃具钢（常用9SiCr、9Cr2），主要用作形状较复杂的低速切削（如丝锥、板牙、绞刀等）；高速钢，又称风钢、锋钢、白钢，红硬性好，足够的强度、韧性和刃磨性，是制造钻头、铰刀、铣刀、螺纹刀具和齿轮刀具等复杂形状刀具的主要材料，常用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V等。 量具钢：高的硬度和耐磨性 模具钢：热作模具钢和冷作模具钢特殊性能合金钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢 软磁钢（硅钢片）（2）有色金属1）铜与铜合金纯铜 又称紫铜，力学性能较差，导电，耐腐蚀 例无氧杆黄铜 Cu与Zn合金，可以铸造，可以锻造,耐腐蚀，耐磨，H62青铜 又分为锡青铜、无锡青铜，减摩与耐
6、腐蚀2）铝与铝合金纯铝 导电，耐腐蚀铝合金 又分为变形铝合金和铸造铝合金3）轴承合金 制造滑动轴承，要求摩擦系数小、耐磨性好、抗压强度高、导热性好等，分为锡基轴承合金（锡基巴氏合金）和铝基轴承合金（铝基巴氏合金）2、钢的热处理定义：钢的热处理是将固态钢，通过不同方式的加热、保温和冷却，来改变钢的内部组织结构，从而改善钢的性能的一种工艺方法。分类：整体热处理（普通热处理） 如退火、正火、淬火、回火等； 表面热处理 如火焰加热表面淬火、感应加热表面淬火、其它表面热处理； 化学热处理 渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰化）、其它化学热处理（1）退火 硬度下降1）完全退火 又称重结晶退火，加热到临界温度（临界温
7、度是指固态金属开始发生相变的温度），细化晶粒，消除内应力2）球化退火 加热至临界温度下某一温度，高碳钢3）去应力退火 又称低温退火，焊接与冷校直（2）正火正火加热温度比退火高，冷却速度比退火快。钢件正火后的强度、硬度比退火后的高。（3）淬火目的提高钢件的硬度和耐磨性，淬火后一般需要及时回火。（4）回火目的稳定组织和尺寸，降低脆性，消除内应力，调整硬度，提高韧性，获得优良的力学性能。分低温回火、中温回火、高温回火（5）表面淬火分为感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火电接触加热表面淬火等。感应加热表面淬火又分为高频、中频和工频淬火，常用高频。（6）化学热处理渗碳、渗氮、碳氮共渗（氰化）、渗金属（如渗
8、铬、渗铝）和多元共渗等。（7）热处理表示方法二、极限配合与技术测量了解，用到有关内容再介绍。三、金属切削加工基本知识1、切削加工基本定义（1）切削运动和切削用量1）切削运动使用金属切削刀具从工件上切除多余（或预留）的金属（使之成为切屑），从而获得形状精度、尺寸精度、位置精度及表面质量都合乎技术要求的零件的一种加工方法，称为金属切削加工。 主运动： Vc 工件的回转运动 进给运动：Vf刀具沿工件轴线方向的直线运动（不断投入切削） 合成切削运动：Ve=Vc+Vf 图6-32）工件上的加工表面 待加工表面 已加工表面 过渡表面3）切削用量 定义 ：是指切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称，这三者又称
9、切削用量三要素。 切削速度Vc： 在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。 Vc= dn / 1000 ( m / min ) 式中d - 完成主运动的刀具或工件的最大直径（mm）n - 主运动的转速（r / min） 进给量f：工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量。 vf = n * f=n z fz （mm / min） z-刀齿数 背吃刀量ap：等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距。 对于外圆车削 ap = （dw - dm) / 2 (mm) 对于钻孔 ap = dm / 2 (mm)式中 dw - 工件加工前直径(mm)；dm - 工件
10、加工后直径(mm)。 （2）刀具角度参考系和刀具角度图10-4图10-51）刀具静止角度参考系及其坐标平面刀具静止角度参考系假定运动条件假定安装条件：例如车刀，规定刀尖安装在工件中心高度上，刀杆中心垂直于进给方向等。刀具静止角度参考系的坐标平面常用的刃剖面：正交平面（也称主剖面）法平面（也称法剖面）假定工作平面（也称进给剖面）背平面（也称切深平面）刀具静止角度的标注正交平面参考系（Pr-Ps-Po）副后角o及楔角o、刀尖角r其它：法平面参考系、假定工作平面参考系2）刀具工作角度参考系和刀具工作角度刀具工作角度参考系工作基面Pre工作切削平面Pse刀具工作角度的计算（3）切削层公称横截面要素和切
11、削公式1）切削层公称横截面要素图6-15切削层公称厚度hD（简称切削厚度，曾记为ac） hDf sinr mm切削层公称宽度bD（简称切削宽度，曾记为aw） bDap/sinr mm切削层公称横截面积AD（简称切削面积，曾记为 Ac） ADhD bDf ap mm2 2）金属切除率Zw = ADVc = f apVc3）切削方式自由切削与非自由切削只有一条切削刃参加切削工作的的切削称自由切削,宽刃刨刀的刨削就是一例（图6-16）。此时切削刃上各点切屑的流出方向大致相同，切削层金属的变形基本在二维平面内发生，即为平面变形。反之，像外圆车削、切槽（切断）、车螺纹等，副切削刃也参加已加工表面形成过程
12、的切削称非自由切削。曲线切削刃或数条切削刃参加工作的切削多属非自由切削。此时，切削层金属的变形很复杂，变形发生在三维空间内。直角切削与斜角切削切削刃上选定点的切线垂直于该点切削速度的切削称直角切削或正交切削（图6-16a），否则称斜角切削或斜切削。生产中大多属斜角切削（图6-16b)。直角切削时切屑是沿切削刃的法向流出的，但只将工件斜置、而vc方向不变的切削仍属直角切削。 图6-16 2、金属切削中的物理现象及影响因素（1）切削变形及其主要影响因素1）切屑的形成过程及切屑形态切屑的形成切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的Mo刀具切屑的形态带状屑 一般当切削塑性材料、进
13、给量较小、切削速度较高、刀具前角较大时，往往会生成此类切屑。带状屑的特点是：切屑底层表面光滑、上层表面毛茸。此时的切削过程较平稳，已加工表面粗糙度值较小。节状屑 节状屑多在切削塑性材料、切削速度较低、进给量（切削厚度）较大时产生。节状屑的特点是：切屑底层表面有时有裂纹、上层表面呈锯齿形。粒状切屑（单元屑） 当切削塑性材料、前角较小（或为负前角）、切削速度较低、进给量较大时易产生单元屑。单元屑的特点是：剪切面上的剪切应力超过工件材料破裂强度时，则整个单元被切离成梯形单元。以上三种切屑均是切削塑性材料时得到的，只要改变切削条件，三种切屑形态是可以相互转化的。崩碎屑 这是切削脆性材料经常得到的切屑形态。因为工件材料的塑性很小，抗拉强度也很低，切削时未经塑性变形就在拉应力作用下脆断了。崩碎屑的特点是：切屑呈不规则的碎块状。此时的已加工表面凸凹不平。工件材料越硬、越脆，进给量越大，越易产生此类切屑。一般情况下，可从切屑形态和颜色来判断切削过程是否正常。从切屑处理角度分类从切屑处理角度可将切屑分为：带状屑、C形屑、崩碎屑、螺卷屑、长紧卷屑、发条状卷屑、宝塔状卷屑等（图8-22）。带状屑 高速切削塑性材料时，如不采取断屑措施，极易产生此屑。此形屑连绵不断，常缠绕于刀具或工件表面上，易打刀、拉伤工件表面，也易伤人，
