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1、课题初识机械加工工艺规程(一)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)掌握零件结构工艺性分析(2)掌握毛坯和定位基准的选择方法(3)掌握机械加工工艺路线的拟定方法素质目标：(1)养成好学上进、拼搏创新、科学严谨的工作作风(2)践行服从纪律、团结协作的团队精神教学重难点教学重点：零件结构工艺性分析，毛坯、定位基准的选择方法，机械加工工艺路线的拟定方法教学难点：机械加工工艺路线的拟定方法教学方法情景模拟法、讲授法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，提醒同学通过APP或其他学习软件，收集分析零
2、件结构工艺性，选择毛坯和定位基准和拟定机械加工工艺路线的相关知识，并进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出问题：编制零件的机械加工工艺规程的步骤是怎样的？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，弓I入新的知识点，讲解零件结构工艺性分析，毛坯和定位基准的选择方法，以及机械加工工艺路线的拟定方法等知识二、机械加工工艺规程的编制工艺技术人员在编制零件的机械加工工艺规程时，可按如下步骤进行：分析零件结构工艺性；选择毛坯：选择定位基准：拟订机械加工工艺路线：确定加工余量及工序尺寸：计算工艺尺寸链：选择
3、机床设备、工艺装备及切削用量；进行机械加工工艺过程的技术经济分析;填写工艺文件。【教师】提出问题：机械加工工艺规程的编制原则是什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答(1)应保证产品加工质量达到设计图样上规定的各项技术要求，这是编制机械加工工艺规程应首先考虑的问题。(2)在保证加工质量的蒯1下，应尽可能提高生产率，减少能源和材料消耗，解牲产成本。(3)在充分利用现有生产条件的基础上，应尽可能采用国内夕晚进工艺技术和经验。(4)尽可能减轻工人的劳动强度，保证生产安全,创造良好、文明的劳动翱牛，并避免污染环境。(5)机械加工工艺规程应正确、完整、统一和清晰，其编号及所用术语、符号、计量
4、单位和代号等都要符合相应标准。(一)分析零件结构工艺性【教师】提出问题：什么是零件结构工艺性？分析零件结构工艺性的目的是什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并进行讲解零件结构工艺性是指零件在满足设计功能和精度要求的前提下,其制造的可行性和经济性.它体现在毛坯制造、热处理、切削加工和装配等各个生产制造阶段，而且不同的生产类型和生产条件对零件结构工艺性的要求不同。因此，必须根据具体的情况，对零件结构工艺性进行全面综合分析。为了改善零件机械加工的工艺性，在结构设计时应注意以下问题。(1)尽量采用标准化参数。对于孔径、锥度、螺距、模数等参数，应尽量选用有关标准推荐的数值，这样可使用标
5、准刀具和量具,以减少专用刀具和量具的设计与制造。零件的结构要素应尽可能统一，以减少刀具和量具的种类，减少换刀次数。(2)要保证加工的可行性和方便性，加工表面应有利于刀具的进入和退出。(3)加工表面形状尽量简单，便于加工，并尽可能将其布置在同一表面或同一轴线上，以减少工件装夹、刀具调整及走刀次数，有利于提高加工效率。(4)零件的结构应便于工件装夹，并有利于增加工件或刀具的刚度。(5)有位置精度要求的有关表面，需要尽可能地在一次装夹中加工完，因此要求有合适的定位基准面。(6)尽可能减轻零件质量，减少加工表面面积，并尽量减少内表面加工。(7)零件的幡尽可能有利于提高切率。(8)合理地采用零件组合，以
6、便于零件的加工。(9)在满足零件使用性能的条件下，对零件的尺寸、形状、位置精度与表面粗糙度的要求应经济合理。(10)零件尺寸的标注应考虑最短尺寸链原则，并且符合基准重合原则，使加工、测量、装配更加方便。（三）零件的结构应与先进的加工工艺方法相适应。【教师】通过多媒体展示“零件结构工艺性对比实例”表格，并进行讲解分析零件结构H艺性时，应及时发现零件结构的不合理之处，以便及时修改。如表所不，表中列出了在常规工艺条件下一些零件结构工艺性对比实例.零件结构工艺性对比实例序号工艺性内容不合理的结构合理的结构说明1加工表面面积尽量小W减少加工量减少刀具及材料的消耗钻孔的入端2 和出端应避免出现斜面3槽宽应
7、一致减少换刀次数提高生产率键槽应布置 在同一方向减少调整次数保证位置精度避免钻头折断提高生产率保证加工精度孔的位置不 能距离壁太近可以采用标准刀具保证加工精度槽的底面不应与其他加工表面重合螺纹根部应有退刀槽彳/,/7/)L77凸台表面应位于同一平轴上两相接精加工表面间应设刀具蝇槽便于加工避免损伤加工表面避免损伤刀具提高生产率提高生产率保证加工精度提高生产率保证加工精度(二)选择毛坯【教师】扫码播放“常用毛坯的特点和毛坯的选择原则”视频，并提出问题：机械加工常用的毛坯有哪些？选择毛坯时应考虑哪些因素？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并进行讲解毛坯的选择是否合适，对零件质量、材料消
8、耗及加工工时都有很大的影响。高精度的毛坯虽然可以减少机械加工的工作量和材料消耗，解氐加工成本，但是毛坯的生产成本被提高了。因此应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的成本来选择毛坯，以得到最佳经济效益。1.影响毛坯选择的因素机械加工常用的毛坯有铸件、锻件和型材等，选择时应考虑以下因素。(1)零件的材料及力学性能要求。毛坯的制造方法由材料的工艺特性决定。材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如，材料为铸铁和非铁金属时，只能选择困牛；为使重要的钢质零件获得良好的力学性能，应选择锻件；形状简单及力学性能要求不太高时，可选择型材。(2)零件的结构与大小。大型且结构简单的零件毛坯应选择砂型
9、铸造、自由锻造或焊接；结构复杂的零件毛坯应选择铸造；小型零件毛坯应选择模锻或压力铸造。(3)生产纲领的大小。当大批大量生产时，应选择精度和生产率较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型机器造型铸造和精密铸造等；当单件小批生产时，应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法，如木模手工铸造、自由锻造等.(4)现有生产条件。选择毛坯时，必须考虑具体的生产条件，如现有毛坯制造水平、外协的可能性等。(5)新工艺、新材料。为节约材料和能源、提高生产率，应充分考虑精铸、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材和工程材料等在机械加工中的应用，这样可大大减少机械加工量甚至不需要加工，大大提高经济效益。2 .毛坯的形状与尺寸毛
10、坯的形状与尺寸基本上取决于零件的形状、尺寸及技术要求。毛坯的形状与尺寸应尽量与零件接近，从而实现少无切削加工。由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及机电产品性能对零件加工精度和表面质量的要求越来越高，因此毛坯的某些表面需要留有一定的加工余量，以便通过机械加工使零件达到技术要求.【教师】提出问题：什么是少无切削加工？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答无切削加工是指金属坯料经铸造、锻压或其他金属加工方法直接得到制件，不再需要切削加工的工艺方法。少切削加工是指通过无切削加工尚需要进行少量切削加工的工艺方法。这两种用精确成形方法制造零件的工艺方法合称为少无切削加工(也称少无切屑加工)o少无
11、切削加工包括精密锻造、冲压、精密铸造、粉末冶金、工程塑料的压塑和注塑等。型材改制有时也被归入少无切削加工。少无切削加工能实现多种冷热工艺综合交叉、多种材料复合选用，把材料与工艺有机地结合起来，节约了材料、设备和人力，具有显著的经济效益，是目前机械制造工业的发展方向之一。3 .毛坯图的绘制【教师】通过多媒体展示“齿轮锻件的毛坯图”图片，并进行i井解在确定了毛坯的形状和尺寸后，还应绘制毛坯图,使其作为毛坯制造单位的产品图样。绘制毛坯图时应考虑毛坯制造、机械加工和热处理等多方面工艺因素的影响，如铸件和锻件上的孔和法兰等的最小铸出或锻出条件，铸件和锻件表面的起模斜度(拔模斜度)和圆角，以及分型面和分模
12、面的位置等，并用双点画线表示出零件的表面，以区别加工表面和非加工表面。绘制毛坯图的步骤如下。(1)用双点画线绘制零件的主要外形。(2)用粗实线绘制毛坯的外形。(3)标注毛坯的尺寸及公差，同时标注零件的尺寸(加圆括号)。(4)标由口工部(5)标注技术要求。(三)选择定位基准【教师】扫码播放“工件定位”视频，并讲解选择定位基准的方法在零件的制造过程中，用来确定生产对象上某些点、线、面的位置时所依据的那些点、线、面就是基准。用来确定工件在机床上或夹具中正确位置的基准称为定位基准。定位基准可分为粗基准和精基准：粗基准是三用毛坯上未加工过的表面作的定位基准；精基准是指用已经加工过的表面作的定位基准。合理
13、选择定位基准对零件的加工精度(特别是位置精度)有着决定性影响.在编制机械加工工艺规程时，应首先考虑选择怎样的精基准，然后再考虑选择怎样的粗基准，并把作为精基准的表面加工出来。1 .精基准的选择选择精基准时应保证零件的加工精度，特别是保证加工表面的位置精度，还应兼顾工件装夹和夹具结构。因此，精基准的选择应遵循以下原则。（1）基准重合原则.（2）基准统一原则。（3）互为基准原则。（4）自为基准原则。（5）便于装夹原则。【教师】通过多媒体展示“钻套”图片，并进行讲解设计基准是指在零件图上用来确定其他点、线、面的基准。钻套中轴心线0-0是各外圆和内孑妙设计基准，端面A是端面B、C的设计基准。2 .粗基
14、准的选择选择粗基准时，应保证加工表面与非加工表面之间的位置精度，合理分配加工余量，并注意要尽快获得精基准。因此，粗基准的选择应遵循以下原则。（1）保证相互位置要求原则。（2）重要表面原则。（3）最小加工余量原则。（4）便于装夹原则。（5）不重复使用原则。实际上,无论是精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时甚至互相矛盾。因此，在选择时应根据具体情况进行分析，权衡利弊，保证主要要求。（四）拟定机械加工工艺路线拟订机械加工工艺路线是编制机械加工工艺规程的关键步骤，拟订得是否合理直接影响机械加工工艺规程的合理性、科学性和经济性。拟订的主要任务包括加工方法的选择、加工阶段的划分、工序的安
15、排和工序内容的组合。1.加工方法的选择拟订零件的机械加工工艺路线时，首先要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求，选定加工方法；然后选定各工序、各工步的加工方法，使零件由粗到精逐步达到加工要求。选择加工方法时应遵循以下原则。【教师】通过多媒体展示“外圆加工方法”“孔加工方法”和“平面加工方法”表格，并进行讲解（1）所选加工方法的加工经济精度要与零仰各个加工表面的加工精度和表面粗糙度要求相适应。加工经济精度是指在正常加工条件（指设备、工艺装备、工人技术等都无特殊要求）下所能保证的加工精度。外圆加工方法加工方法加工经济精度衣面粗糙度Ram加工方法加工经济精度表面粗糙度Rm车粗车IT12-IT13108
16、0外磨精密磨IT57T60.08-0.32半精车ITIo-ITII2.510镜面磨IT50.008-0.08精车IT7-IT81.255抛光一一0.008-1.25金刚石车IT5-IT60.0051.25研磨粗研IT5-T60.160.63铳粗铳IT12-IT131080精研IT50.040.32半精铳IT11-IT122.510精密研IT50.008-0.08精铳IT8IT91.25-5超细加工精IT50.08-0.32车槽一次行程ITIIm21020精密IT50.010.16二次行程IT10-IT112.510砂带磨精磨5rre0.020.16外磨粗磨IT87T91.2510精密磨IT50
17、.008-0.04半精磨IT7IT80.632.5滚压IT6-IT70.16-1.25精磨IT6-IT70.16-0.25孔加工方法加工方法加工经济精度表面粗糙度Rm加工方法加工经济精度表面粗糙度Rm钻f15mm以下IT11-IT13580镇粗镂IT12-IT135-20f15mm以上IT10-IT1220-80精神（浮动镇）117IT90.635扩粗扩IT12IT13520一次扩孔（铸孔或冲孔）ITll-ITBIo40金刚镣IT5IT70.16-1.25内磨粗磨IT9-ITll1.25-10精扩IT9-IT111.25-10半精磨IT9IT100.32-1.25较半精校IT8IT91.251
18、0精磨IT7-IT80.08-0.63精技IT61170.322.5精密磨（精修整砂轮）IT6-IT70.04-0.16手较IT50.08-1.25拉粗拉9mo1.255衍粗一IT5IT60.161.25一次拉孔（铸孔或冲孔）IT1O-IT110.322.5精第IT50.04-0.32一研磨粗研IT5IT60.16-0.63精拉IT7-IT90.16-0.63精研IT50.04-0.32推半精推IT6IT80.32-1.25精密研IT50.008-0.08精推IT60.080.32滚压IT6-IT80.011.25平面加工方法加工方法加工经济精度表面粗糙度Ram加工方法加工经济精度表面粗糙度R
19、m周铳粗铳ITll-ITB5-20平磨粗磨IT8-ITlO1.2510半精铳nr8m2.510半精磨IT8-IT90.632.5精铳rre80.635精磨IT6IT80.16-1.25端铳粗铳IT11-IT13520精密磨IT60.04-0.32半精铳8m2.510刮(2525)mm2内点数IT8-ITlO0.631.25精铳IT6-IT80.63-5ITlO-IT130.32-0.63车半精车8m2.510IT13IT160.16-0.32精车IT6IT81.255IT16-IT200.080.16细车（金刚石车）IT6-IT70.0081.25IT20-IT250.04-0.08刨粗刨IT
20、ll-IT135-20研磨粗研IT60.16-0.63半精刨8m2.5-10精研IT50.04-0.32精刨IT6IT80.008-5精密研IT50.008-0.08宽刀精刨IT60.16-1.25砂带磨精磨IT51160.04-0.32插2.520精密磨IT50.008-0.04拉粗拉（铸造或冲压表面）IT10-IT115-20滚压IT7-ITlO0.162.5精拉IT6IT90.322.5抛光0.0081.25（2）加工方法要与零件材料的切削加工性相适应。例如，淬火钢的硬度较高，应采用磨削加工；有色金属材料的硬度较低，采用磨削进行精加工容易使砂轮堵塞，应采用精车或精链加工。（3）加工方法要
21、与零件的生产类型相适应。例如，大批大量生产时，应采用高效的机床设备和先进的加工方法；单件小批生产时，应采用通用机床和常规的加工方法。（4）加工方法要与企业现有生产条件相适应。所选加工方法要尽量符合本企业现有的设备状况和工艺手段。此外，应注意不断对原有设备进行改造，重视新技术，提高工艺水平。2.加工阶段的划分零件的机械加工工艺过程通常可划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段及光整加工和超精密加工阶段。对于一般精度零件，其机械加工工艺过程可划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段；对于精度要求较高的零件，还需要安排光整加工和超精密加工阶段。1)各加工阶段的主要任务(1)粗加工阶段。尽快切除各加工
22、表面的大部分加工余量，使各加工表面尽可能接近图样尺寸。此阶段的关键问题是如何提高生产率。(2)半精加工阶段。消除粗加工阶段留下的误差，使加工表面达到一定的精度，为主要表面的精加工做好准备，并完成一些次要表面的加工(如钻孔、攻螺纹和铳键槽等)。(3)精加工阶段。完成各主要加工表面的最终加工，使零件加工质量达到图样规定的要求.此阶段的主要问题是如何保证加工质量。(4)光整加工和超精密加工阶段。该阶段可进一步降f氐表面粗糙度，提高加工表面的尺寸精度和形状精度,但一般不用以纠正位置精度。2)加工阶段的划分原因【教师】提出问题：为什么要划分加工阶段？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并进行
23、讲解之所以划分加工阶段，主要是出于以下几方面原因。(1)易于保证加工质量。粗加工的加工余量和切削变形很大，工件会出现较大的加工误差，通过半精加工和精加工，加工误差可逐步减小，以保证加工质量。(2)便于及时发现毛坯缺陷。粗加工切除了工件表面的大部分余量，可及时发现毛坯的缺陷(如砂眼、气孔等)，及早采取补救措施或决定报废，避免盲目加工而浪费工时。(3)便于合理安排热处理工序，使冷、热工序更好地配合，避免工件变形。(4)可以合理地配置人力和物力资源。根据粗、精加工阶段不同的特点和要求，对设备、工艺装备和操作工人等进行合理配置，使其充分发挥各自特长，且利于保持机床的精度和延长机床的使用寿命。3.工序的
24、安排【教师】提出问题：按工序性质不同，零件的加工过程可分为哪些阶段？各阶段的任务是什么？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并迸行讲解零件的工序包括机械加工工序、热处理工序和辅助工序。在拟订机械加工工艺路线时必须将三者统筹考虑，合理安排。1 )机械加工工序的安排安排机械加工工序时，一般应遵循以下原则。(1)先粗后精原则。零件分阶段进行加工时一般应遵循“先粗后精的加工顺序，即先进行粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。(2)先主后次原则。零件加工时先安排设计基准面和主要表面的加工，后安排螺纹孔、键槽等次要表面的加工。次要表面和主要表面之间通常有相互位置的要求，因此一般要
25、在主要表面达到一定精度后，再以主要表面定位来加工次要表面。(3)基准先行原则。确定为精基准的表面应安排在起始工序进行加工，以便尽快为后面工序的加工提供定位基准。(4)先面后孔原则。对于箱体类零件，其主要表面是孑麻口平面,一般先以主要孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，以满足平面和孔的位置精度要求。2)热处理工序的安排热处理可以提高工件材料的力学性能，改善其切削加工性及消除残余应力.在拟订机械加工工艺路线时，应根据零件的技术要求和材料的性质合理安排热处理工序。热处理一般可分为预备热处理、最终热处理、时效处理和表面处理。(1)预备热处理。预备热处理的主要目的在于改善切削性能，消除内应力。预
26、备热处理常被安排在机械加工前，常用方法有退火、正火和调质等。(2)最终热处理。根据零件设计要求安排最终热处理，以达到指定的热处理效果(主要是为了获得材料的高强度和高硬度)。常用方法有淬火和渗氮等。(3)时效处理。时效处理可分为自然时效处理、人工时效处理和振动时效处理三类。时效处理的目的是消除残余应力，减小工件变形。(4)表面处理。表面处理的主要目的是提高零件的抗腐蚀性和耐磨性，并使其美观。表面处理通常被安排在机械加工后，常用方法有镀层和发蓝等。3)辅助工序的安排辅助工序包括检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁和平衡等。其中，检验是最主要的辅助工序，它对保证零件加工质量有着重要的作用。除了每名操作工人
27、在操作过程中和操作结束后必须安排检验工序外,在送往外车间加工前后，一般也要安排检验工序。4.工序内容的组合【教师】提出问题：工序内容的组合应该遵循什么原则？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并进行讲解在选定了零件上各个表面的加工方法和工序后，就要安排每道工序的加工内容并确定工序数目，即对工序内容进行组合。同一个工件，同样的加工内容，可遵循两种不同的工序组合原则：一种是工序集中原则；另一种是工序分散原则。1 )工序集中原则工序集中原则是指每道工序的加工内容尽可能多，整个机械加工工艺过程的工序数较少的原则。工序集中原则具有以下特点。(1)有利于采用高效的生产设备和工艺装备，提高生产率
28、。(2)工物少,工艺流程短,设备数量少，可相应减少操作工人数量和生产所需面积.(3)一次装夹中可加工出多个表面，减少装夹次数，且易于保证加工表面之间的位置精度。(4)所用生产设备和工艺装备结构复杂,调整和维护困难,生产准备工作量大。2)工序分散原则工序分散原则是指每道工序的加工内容尽可能少，整个机械加工工艺过程的工序数较多的原则。工序分散原则具有以下特点。(1)所用生产设备和工艺装备结构简单，易于调整和维护，且对操作工人的技术水平要求不高。(2)有利于选择合理的切削用量。(3)工序数多，所需设备及操作工人数量多，生产周期长，生产所需面积大。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】展示几种简单零件，组织学生以小组为单位，选择一个零件，拟定其机械加工工艺路线【学生】聆听、思考、小组讨论、选择零件、拟定机械加工工艺路线，由小组代表上台发表拟定好的机械加工工艺路线【教师】与学生一起评价各组的表现，并迸行总结课堂小结【教师】简要总结本节课的要点(1)分析零件结构工艺性(2)选择毛坯和定位基准(3)拟定机械加工工艺路线【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业【学生】完成课后任务教学反思
