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机械加工技术教案.doc

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教学课程:绪论教学目的:1.了解课程的性质和内容2.了解机械制造技术的发展现状3.了解先进制造技术及其发展方向4.了解课程的目的和要求教学重点:1.了解课程的性质和内容2.了解课程的目的和要求教学过程:讲授新课:一、本课程的性质和内容本课程所讲的机械制造技术主要是指机械冷加工技术和机械装配技术。内容包括:(1)掌握金属切削过程的基本规律和机械加工的基本知识。合理选择机械加工方法与机床、刀具、夹具及切削加工参数,并初步具备制订机械加工工艺规程的能力。(2)掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识。初步具备分析和解决现场工艺问题的能力。二、机械制造技术的发展现状我国的制造业得到长足发展,但还存在阶段性的差距。1.数控机床在我国机械制造领域的普及率不高。2.国产先进数控设备的市场占有率较低。3.数控刀具、数控检测系统等数控机床的配套设备不能适应技术发展的需要。4.机械制造行业的制造精度、生产效率、整体效益等都不能满足市场经济发展的要求。三、先进制造技术的及其发展方向先进制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子、信息、材料及现代管理等方面的最新成果,将其综合应用于制造的全过程以实现优质、高效、低消耗、敏捷及无污染生产的前沿制造技术的总称。先进制造技术的主要发展趋势(1)制造技术向自动化、集成化和智能化的方向发展(CNC)机 床 、 加工中心(MC)、柔性制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(CIMS)等自动化制造设备或系统的发展适应了多品种、小批量的生产方式,它们将进一步向柔性化、对市场快速响应以及智能化的方向发展,敏捷制造设备将会问世,以机器人为基础的可重组加工或装配系统将诞生,智能制造单元也可望在生产中发挥作用。加速产品开发过程的 CAD/CAM 一体化技术、快速成形(RP)技术、并行工程(CE)和虚拟制造(VM)将会得到广泛的应用。(2)制造技术向高精度方向发展21 世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进,采用一般的精密加工也 可 以 稳 定 地 获 得 亚 微 米 级 的 精 度 。 精 密 成 形 技 术 与 磨 削 加 工 相 结合,有 可 能 覆 盖 大 部 分 零 件 的 加 工 。 以微细加工为主要手段的微型机电系统技术将广泛应用于生物医学、航空航天、军事、农业、家庭等领域,而成为下世纪最重要的先进制造技术前沿之一。(3)综合考虑社会、环境要求及节约资源的可持续发展的制造技术将越来越受到重视。绿色产品、绿色包装、绿色制造过程将在下个世纪普及。四、学习本课程的目的和要求通过本课程的学习,使学生掌握机械制造技术的基本加工技术和基本理论,再通过后续课程的学习,进一步掌握先进制造技术的有关知识,从而为将来胜任不同职业和不同岗位上的专业技术工作、掌握先进制造技术手段应用、具备突出的工程实践能力奠定良好的基础。1.掌握机械制造过程中工艺系统、表面成形和切削加工的基本 理 论 ; 掌握常用加工方法及其工艺装备的基本知识和基本理论;了解现代制造技术的知识、应用及发展。2.掌握常用加工方法的综合应用、机械加工工艺、装配工艺设计的方法,初步掌握工艺装备选用和夹具设计的方法。3.初步具备解决机械制造过程中工艺技术问题的能力和产品质量控制的能力。教学后记:激发学习兴趣,提高学习质量教学课程:机械加工的基本概念教学目的:1.了解机械加工的概念及分类2.理解机械制产品生产过程3.掌握机械加工工艺过程的组成4.理解生产纲领和生产类型教学重点:1.机械加工工艺过程的组成2.生产类型教学难点:机械加工工艺过程的组成教学过程:讲授新课:机 械 加 工 是 一 种 用 加 工 机 械 对 工 件 的 外 形 尺 寸 或 性 能 进 行 改 变 的 过 程 。 按被 加 工 的 工 件 处 于 的 温 度 状 态 ﹐ 分 为 冷 加 工 和 热 加 工 。 一 般 在 常 温 下 加 工 , 并且 不 引 起 工 件 的 化 学 或 物 相 变 化 ﹐ 称 冷 加 工 。 一 般 在 高 于 或 低 于 常 温 状 态 的 加工 ﹐ 会 引 起 工 件 的 化 学 或 物 相 变 化 ﹐ 称 热 加 工 。 冷 加 工 按 加 工 方 式 的 差 别 可分 为 切 削 加 工 和 压 力 加 工 。 热 加 工 常 见 有 热 处 理 ﹐ 煅 造 ﹐ 铸 造 和 焊 接 。一 、 机 械 产 品 生 产 过 程 和 机 械 加 工 工 艺 过 程1.机械产品生产过程生产过程是指从原材料(或半成品)制成产品的全部过程。对机器生产而言包括原材料的运输和保存,生产的准备,毛坯的制造,零件的加工和热处理,产品的装配、及调试,油漆和包装等内容。生产过程的内容十分广泛,现代企业用系统工程学的原理和方法组织生产和指导生产,将生产过程看成是一个具有输入和输出 的 生 产 系 统 。 能 使 企 业 的 管 理 科 学 化 , 使 企 业 更 具 应 变 力 和 竞 争力 。 2.机 械 加 工 工 艺 过 程在生产过程中,直接改变原材料(或毛坯)形状、尺寸和性能,使之变为成品的过程,称为工艺过程。它是生产过程的主要部分。例如 毛 坯 的 铸 造 、 锻造 和 焊 接 ; 改 变 材 料 性 能 的 热 处 理 ;零件的机械 加 工 等 , 都 属 于 工 艺 过 程 。 机械 加 工 工 艺 过 程 是 机 械 产 品 生 产 过 程 的 一 部 分 。二 、 机 械 加 工 工 艺 过 程 的 组 成零件的机械加工工艺过程由许多工序组合而成,每个工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。(1)工序 工序是机械加工工艺过程的基本单元,是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地,对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工作地、工人、工 件与连续作业构成了工序的四个要素,若其中任一要素发生变更,则构成了另一道工序。 一个工艺过程需要包括哪些工序,是由被加工零件的结构复杂程度、加工精度要求及生产类型所决定的。如图1-36所示的阶梯轴,因不同的生产批量,就有不同的工艺过程及工序,如表1-4与表1-5所列。图1-36 阶梯轴表1-4 单件生产阶梯轴的工艺过程 表1-5 大批量生产阶梯轴的工艺过程(2)安装 工件每经一次装夹后所完成的那部分工序。在一道工序中,工件在加工位置上至少要装夹一次,但有的工件也可能会装夹几次。如表1-5中的第2、3及5工序,须调头经过两次安装才能完成其工序的全部内容。应尽可能减少装夹次数,多一次装夹就多一次安装误差,又增加了装卸辅助时间。(3)工位 工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序。为减少装夹次数,常采用多工位夹具或多轴(多工位)机床,使工件在一次安装中 先后经过若干个不同位置顺次进行加工。(4)工步 工步是加工表面、切削刀具和切削用量(仅指主轴转速和进给量)都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。变化其中的一个就是另一个工步。如图1-37所示车削阶梯轴Ф85 mm外圆面为第一工步,车削Ф65 mm外圆面为第二工步。这是因为加工的表面变了。有时为了提高生产率,把几个待加工表面用几把刀具同时加工,这也可看作一个工步,称为复合工步,如图1-38所示。图1-37 车削阶梯轴 图1-38 复合工步(5)走刀 在一个工步中,如果要切掉的金属层很厚,可分几次切削,每切削一次就称为一次走刀。如图1-37所示车削阶梯轴的第二工步中,就包含了两次走刀。三、生产纲领和生产类型(1)生产纲领 生产纲领是指包括备品和废品在内的该产品的年产量。零件在计划期为一年的生产纲领 N可按下式计算 )1(Qn式中: N—零件的年产量(件/年);Q—产品的年产量(台/年);n—每台产品中该零件的数量(件/台);α 、 β —备品率(%)和废品率(%)。当零件的生产纲领确定后,还要根据车间的情况按一定期限分批投产,每批投产的数量,称为生产批量。(2)生产类型 根据生产纲领的大小和产品品种的多少,机械制造企业的生产可分为单件生产、成批生产和大量生产三种生产类型。1)单件生产:产品的种类多而同一产品的产量很小,工件地点的加工对象完全不重复或很少重复,例如重型机器、专用设备或新产品试制都属于单件生产。2)成批生产:工作地点的加工对象,周期性地进行轮换。普通机床、纺织机械等的制造等多属此种生产类型。按照批量的大小,成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产三种类型。3)大量生产:产品数量很大,大多数工作地点长期进行某一零件的某一道工序的加工。如汽车、轴承、自行车等的制造多属此种生产类型。生产类型取决于产品(零件)的年产量、尺寸大小及复杂程度。表1-6列出了各种生产类型的生产纲领及工艺特点。表1-6 各种生产类型的生产纲领及工艺特点 单位:件课后作业:1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6教学课程:工件的定位基准教学目的:1.理解基准的定义2.掌握基准的分类教学重点:基准的分类教学难点:基准的分类教学过程:复习提问:1. 何谓机械加工?它分为哪两类?2. 什么是机械产品的生产过程,它包括哪些内容?3. 何谓生产类型,分为哪几类,各有何特点?4. 什么是工序、安装、工位、工步和走刀?讲授新课:零件是由若干几何表面组成的,这些表面之间有一定的相互位置和距离尺寸的要求。因此,在加工过程中必须相应的以某个或某几个表面为依据来加工其他表面,以保证图样上所规定的要求。一、基准的定义基准是确定零件上某一个点、线、面的位置时所依据的那些点、线、面。二、基准的分类根据其作用的不同,基准可分为设计基准和工艺基准两大类,前者用于产品零件的设计图上,后者用于机械制造的工艺过程中。1.设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准,称为设计基准。2.工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准,称为工艺基准。工艺基准按用途不同又分为装配基准、测量基准及定位基准。(1)装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准,称为装配基准。(2)测量基准用以检验已加工表面的尺寸及位置的基准,称为测量基准。(3)定位基准加工时工件定位所用的基准,称为定位基准。作为定位基准的表面(或线、点) ,在第一道工序中只能选择未加工的毛坯表面,这种定位表面称粗基准.在以后的各个工序中就可采用已加工表面作为定位基准,这种定位表面称精基准。(4)工序基准工序图上用来标注本工序加工的尺寸和形位公差的基准。就其实质来说,与设计基准有相似之处,只不过是工序图的基准。工序基准大多与设计基准重合,有时为了加工方便,也有与设计基准不重合而与定位基准重合的。课后作业:1-7教 学 课 程 : 机 械 加 工 的 劳 动 生 产 率教 学 目 的 :1.了 解 劳 动 生 产 率 的 概 念2.理 解 时 间 定 额 的 分 类3.掌 握 时 间 定 额 的 组 成4.理 解 提 高 劳 动 生 产 率 的 工 艺 途 径教 学 重 点 :1.时 间 定 额 的 组 成2.提 高 劳 动 生 产 率 的 工 艺 途 径教 学 难 点 :提 高 劳 动 生 产 率 的 工 艺 途 径教 学 过 程 :复 习 提 问 :1. 什 么 是 基 准 ?2. 基 准 分 为 哪 几 类 ?讲 授 新 课 :制 度 机 械 加 工 工 艺 规 程 的 基 本 原 则 是 优 质 、 高 效 、 低 成 本 , 即 在 保 证 零 件质 量 要 求 的 前 提 下 , 尽 量 提 高 劳 动 生 产 率 和 降 低 成 本 。劳 动 生 产 率 是 指 在 单 位 时 间 内 制 造 出 的 合 格 产 品 的 数 量 , 或 者 是 指 用 于 制造 单 件 合 格 产 品 所 消 耗 的 时 间 。一 、 时 间 定 额劳 动 定 额 是 衡 量 劳 动 生 产 率 的 一 项 重 要 指 标 , 它 表 现 为 时 间 定 额 ( 计 时 )和 产 量 定 额 ( 计 件 ) 两 种 基 本 形 式 。时 间 定 额 是 在 一 定 生 产 技 术 组 织 条 件 下 , 规 定 生 产 一 件 产 品 或 完 成 一 道 工序 所 消 耗 的 时 间 。 产 量 定 额 在 一 定 生 产 技 术 组 织 条 件 下 , 规 定 在 单 位 时 间 内 生产 合 格 产 品 数 量 的 标 准 。 目 前 , 时 间 定 额 这 一 劳 动 定 额 形 式 为 多 数 企 业 所 采 用 。1.单 件 工 序 时 间 ( t0)在 机 械 加 工 中 , 完 成 一 个 工 件 的 一 道 工 序 所 需 要 的 时 间 , 称 为 单 件 工 序 时间 , 简 称 单 件 时 间 。 它 包 括 下 列 组 成 部 分 :( 1) 基 本 时 间 ( tb)基 本 时 间 是 指 直 接 改 变 生 产 对 象 的 尺 寸 、 形 状 、 性 能 或 相 对 位 置 等 工 艺 过程 所 消 耗 的 时 间 。( 2) 辅 助 时 间 ( ta)辅 助 时 间 是 指 为 保 证 完 成 基 本 工 作 而 执 行 的 各 种 辅 助 工 作 所 需 的 时 间 。 它包 括 : 装 卸 工 件 的 时 间 、 开 动 和 停 止 机 床 的 时 间 、 机 床 工 作 中 变 换 刀 具 的 时 间 、改 变 加 工 规 范 的 时 间 、 试 切 和 测 量 工 件 等 所 消 耗 的 时 间 等 。( 3) 技 术 服 务 时 间 ( tc)技 术 服 务 时 间 是 指 在 工 作 班 内 , 消 耗 在 照 看 工 作 地 而 分 摊 到 每 一 个 零 件 上所 消 耗 的 时 间 。 一 般 包 括 : 更 换 刀 具 、 润 滑 机 床 、 清 理 切 屑 、 修 磨 刀 具 、 修 整砂 轮 和 修 整 工 具 所 消 耗 的 时 间 。( 4) 组 织 服 务 时 间 ( tg)组 织 服 务 时 间 是 指 在 整 个 工 作 班 内 , 消 耗 在 照 管 工 作 地 而 分 摊 到 每 一 个 上所 消 耗 的 时 间 。 一 般 包 括 : 班 前 和 班 后 领 换 及 收 拾 工 具 、 检 查 及 试 运 转 设 备 、更 换 切 削 液 或 润 滑 剂 、 下 班 前 打 扫 工 作 场 地 、 清 理 设 备 等 消 耗 的 时 间 。( 5) 自 然 需 要 及 休 息 时 间 ( tn)自 然 需 要 及 休 息 时 间 是 指 工 人 在 工 作 班 内 为 恢 复 体 力 和 满 足 生 理 上 的 需 要而 分 摊 到 每 一 个 零 件 上 所 消 耗 的 时 间 。2.调 整 时 间 ( tj)调 整 时 间 是 指 在 成 批 生 产 中 , 为 了 更 换 工 件 或 工 序 而 对 设 备 及 工 艺 装 备 进行 重 新 调 整 所 需 要 的 时 间 。 调 整 时 间 是 消 耗 在 一 批 工 件 上 的 时 间 , 所 以 分 摊 到每 一 个 工 件 上 的 时 间 为 Tj/N(N 为 批 量 数 )。3.计 价 时 间 ( tp)计 件 时 间 是 指 完 成 一 件 产 品 的 一 道 工 序 所 规 定 的 时 间 定 额 。二 、 提 高 劳 动 生 产 率 的 工 艺 途 径机 械 加 工 生 产 率 在 很 大 程 度 上 取 决 于 所 采 用 的 加 工 工 艺 和 生 产 组 织 管 理 方式 。 采 用 各 种 行 之 有 效 的 先 进 工 艺 方 法 和 高 效 的 自 动 化 加 工 设 备 以 及 科 学 的 生产 组 织 管 理 方 式 都 可 以 显 著 地 提 高 机 械 加 工 的 生 产 率 。缩 减 时 间 定 额⒈ 缩 短 基 本 时 间 的 工 艺 措 施⑴ 提 高 切 削 用 量 增 大 切 削 速 度 、 切 削 深 度 和 进 给 量 都 可 以 缩 短 基 本 时间 , 这 是 机 械 加 工 中 广 泛 采 用 的 提 高 生 产 率 的 有 效 方 法 。近 年 来 出 现 的 聚 晶 金 刚 石 和 聚 晶 立 方 氮 化 硼 等 新 型 刀 具 材 料 , 切 削 普 通 钢材 的 切 削 速 度 可 达 900m/min。 在 加 工 60HRC 以 上 的 淬 火 钢 、 高 镍 合 金 钢 时 ,在 980℃ 仍 能 保 持 其 红 硬 性 , 切 削 速 度 可 在 900m/min 以 上 。高 速 滚 齿 机 的 切 削 速 度 可 达 65~ 75m/min。 采 用 强 力 磨 削 , 其 速 度 可 达60m/s。提 高 切 削 用 量 的 主 要 途 径 是 采 用 优 质 的 刀 具 材 料 、 合 理 的 刀 具 角 度 、 合 适的 冷 却 润 滑 液 和 完 善 的 加 工 设 备 等 。⑵ 减 少 切 削 行 程 长 度 减 少 切 削 行 程 长 度 也 可 以 缩 短 基 本 时 间 。 例 如右 图 13-1 中 采 用 三 把 刀 具 同 时 加 工 同 一 表 面 。 ⑶ 合 并 工 步 用 几 把 刀 具 对 同 一 工 件 的 几 个 不 同 表 面 、 一 把 复 合 刀 具 对同 一 表 面 同 时 进 行 加 工 , 把 原 来 单 独 的 几 个 工 步 集 中 为 一 个 复 合 工 步 。 各 工 步的 基 本 时 间 就 可 以 全 部 或 部 分 相 重 合 , 从 而 减 少 了 工 序 的 基 本 时 间 。 图 13-2( a) 为 在 六 角 车 床 上 常 见 的 合 并 工 步 , 两 把 不 同 刀 具 同 时 切 削 ; 图 13-2( b) 为 几 个 砂 轮 同 时 磨 削 导 轨 面 。⑷ 采 用 多 件 加 工 多 件 加 工 有 三 种 方 式 :顺 序 多 件 加 工 , 即 工 件 顺 着 行 程 方 向 一 个 接 着 一 个 地 装 夹 , 如 图 13-3( a) 所 示 。 这 种 方 法 减 少 了 刀 具 切 入 和 切 出 的 时 间 , 也 减 少 了 分 摊 到 每 一 个工 件 上 的 辅 助 时 间 。 平 行 多 件 加 工 , 即 在 一 次 行 程 中 同 时 加 工 n 件 平 行 的 工件 , 如 图 13-3( b) 所 示 。 平 行 顺 序 多 件 加 工 为 上 述 两 种 方 法 的 综 合 应 用 ,如 图 13-3( c) 所 示 。 这 种 方 法 适 合 于 工 件 较 小 、 批 量 较 大 是 情 况 。(a) (b) (c)图 13-3 多 件 加 工⒉ 缩 短 辅 助 时 间 的 工 艺 措 施辅 助 时 间 在 单 件 工 时 内 所 占 的 比 例 较 大 , 有 时 甚 至 超 出 基 本 时 间 数 倍 。 当采 取 一 些 措 施 将 基 本 时 间 缩 短 以 后 , 辅 助 时 间 所 占 的 比 例 就 会 变 得 更 大 。 因 此 ,通 过 缩 短 辅 助 时 间 来 提 高 劳 动 生 产 率 也 很 重 要 。 可 以 采 用 以 下 措 施 来 缩 短 辅 助时 间 :⑴ 采 用 先 进 夹 具 如 成 批 生 产 时 采 用 气 动 或 液 动 快 速 夹 紧 装 置 、 多 品 种小 批 量 生 产 时 采 用 成 组 夹 具 等 , 这 不 仅 可 以 保 证 加 工 质 量 , 而 且 能 大 大 地 节 省装 卸 和 找 正 工 件 的 时 间 。⑵ 尽 量 将 辅 助 时 间 与 基 本 时 间 重 合 采 用 可 换 夹 具 或 可 换 工 作 台 、 转 位夹 具 或 转 位 工 作 台 、 回 转 夹 具 或 回 转 工 作 台 , 可 以 实 现 在 加 工 的 同 时 装 卸 另 一个 或 另 一 组 工 件 , 使 工 件 的 装 卸 时 间 与 辅 助 时 间 重 合 。 如 图 13-4 所 示 。(a) (b)图 13-4 辅 助 时 间 与 基 本 时 间 重 合 的 示 例⑶ 提 高 机 床 操 作 的 机 械 化 与 自 动 化 水 平 , 实 现 集 中 控 制 、 自 动 调 速 与 变速 以 缩 短 开 、 停 机 床 和 改 变 切 削 用 量 的 时 间 。⑷ 采 用 先 进 的 检 测 设 备 , 实 施 在 线 主 动 检 测 。⒊ 缩 短 布 置 工 作 地 时 间 的 工 艺 措 施⑴ 采 用 快 速 换 刀 、 自 动 换 刀 及 机 外 对 刀 装 置 , 可 以 节 省 刀 具 的 装 卸 和 对刀 的 辅 助 时 间 。⑵ 采 用 机 夹 刀 具 和 硬 质 合 金 刀 具 , 以 减 少 换 刀 和 刃 磨 时 间 。⑶ 利 用 压 缩 空 气 吹 切 屑 。⒋ 缩 短 准 备 与 终 结 时 间 的 工 艺 措 施把 结 构 形 状 、 技 术 条 件 和 工 艺 过 程 相 似 的 工 件 组 织 起 来 , 采 用 成 组 工 艺和 成 组 夹 具 , 可 以 明 显 缩 短 准 备 与 终 结 时 间 。 有 条 件 时 也 可 选 用 准 备 终 结 时 间极 短 的 先 进 加 工 设 备 , 如 数 控 机 床 、 加 工 中 心 等 。( 二 ) 实 施 机 床 多 台 的 看 管多 台 机 床 看 管 是 一 种 先 进 的 劳 动 组 织 措 施 。 一 个 工 人 同 时 管 理 几 台 机 床 可以 提 高 生 产 率 是 显 而 易 见 的 , 但 应 满 足 两 个 必 要 条 件 : 一 是 若 一 人 看 管 M 台 机床 , 则 任 意 ( M–1) 台 机 床 上 的 工 人 操 作 时 间 之 和 , 应 小 于 另 一 台 机 床 的 机 动时 间 ; 二 是 每 台 机 床 都 要 有 自 动 停 车 装 置 。( 三 ) 采 用 先 进 的 工 艺 方 法1. 毛 坯 准 备 采 用 冷 挤 压 、 热 挤 压 、 粉 末 冶 金 、 精 密 锻 造 、 爆 炸 成 形 等 新 工 艺 , 可 以 大大 提 高 毛 坯 精 度 , 减 少 机 械 加 工 工 作 量 , 节 省 原 材 料 , 可 以 明 显 地 提 高 生 产 率 。2. 特 种 加 工对 特 硬 、 特 韧 、 特 脆 等 难 加 工 材 料 或 复 杂 型 面 , 采 用 特 种 加 工 方 法 能 极 大地 提 高 生 产 率 。 如 用 电 解 加 工 一 般 锻 模 , 可 以 将 加 工 时 间 从 40~ 50 小 时 减 少到 1~ 2 小 时 。3. 采 用 少 无 切 削 加 工 如 冷 挤 压 齿 轮 、 滚 压 丝 杠 等 。4. 改 进 加 工 方 法 减 少 手 工 和 低 效 率 加 工 方 法 。 如 大 批 量 生 产 中 以 拉 削 、 滚 压 代 替 铣 、 铰 、磨 削 , 以 精 刨 、 精 磨 、 金 刚 镗 代 替 刮 研 等 。( 四 ) 提 高 机 械 加 工 的 自 动 化 程 度广 义 地 讲 , 自 动 化 制 造 系 统 ( Automatic Manufacturing System —AMS)是 由 一 定 范 围 的 被 加 工 对 象 、 一 定 柔 性 和 自 动 化 水 平 的 各 种 设 备 和 高 素 质 的 人组 成 的 一 个 有 机 整 体 , 它 接 受 外 部 信 息 、 能 源 、 资 金 、 配 套 件 和 原 材 料 等 , 在人 和 计 算 机 控 制 系 统 的 共 同 作 用 下 , 实 现 一 定 程 度 的 柔 性 自 动 化 制 造 , 最 后 输出 产 品 、 文 档 资 料 、 废 料 和 对 环 境 的 污 染 。 采 用 自 动 化 制 造 系 统 可 以 有 效 改 善劳 动 条 件 , 显 著 提 高 劳 动 生 产 率 , 大 幅 度 提 高 产 品 的 质 量 , 有 效 缩 短 生 产 周 期 ,并 能 显 著 降 低 制 造 成 本 。课后作业:1-8、1-9、1-10、1-11教 学 课 程 : 切 削 运 动 和 切 削 要 素 教 学 目 的 :1.掌 握 切 削 运 动 的 概 念 、 组 成 2.掌 握 切 削 用 量 三 要 素 3.掌 握 选 择 切 削 用 量 的 基 本 原 则 4.了 解 切 削 层 横 截 面 要 素 包 括 的 内 容 教 学 重 点 : 1.切 削 运 动 的 组 成 2.切 削 用 量 三 要 素 教 学 难 点 : 切 削 用 量 三 要 素 和 切 削 横 截 面 要 素 的 计 算 教 学 过 程 : 复 习 提 问 :1.什 么 叫 金 属 切 削 加 工 ? 2.金 属 切 削 加 工 的 主 要 方 法 有 哪 些 ? 新 课 讲 授 : 一 、 切 削 运 动 定 义 : 指 在 切 削 过 程 中 刀 具 与 工 件 之 间 的 相 对 运 动 。 包 括 : 主 运 动 和 进 给 运 动 。 1. 主 运 动 定 义 : 指 由 机 床 或 人 力 提 供 的 主 要 运 动 ,它 促 使 刀 具 和 工 件 之 间 产 生 相 对运 动 ,从 而 使 刀 具 前 面 接 近 工 件 。 特 点 : 速 度 最 高 ,消 耗 的 功 率 最 大 。 2. 进 给 运 动 定 义 : 指 由 机 床 或 人 力 提 供 的 运 动 ,它 使 刀 具 与 工 件 产 生 附 加 的 相 对 运 动 ,加上 主 运 动 ,即 可 不 断 地 或 连 续 地 切 削 ,并 得 出 具 有 几 何 特 性 的 加 工 表 面 。 通 常 ,主 运 动 只 有 一 个 ,而 进 给 运 动 可 能 有 多 个 。 3. 切 削 过 程 中 工 件 上 三 个 不 断 变 化 的 表 面 ( 1) 待 加 工 表 面 工 件 上 有 待 切 除 的 表 面 。 ( 2) 已 加 工 表 面 工 件 上 经 刀 具 切 削 后 产 生 的 表 面 。 ( 3) 过 渡 表 面 工 件 上 由 切 削 刃 形 成 的 那 部 分 表 面 。 二 、 切 削 要 素 包 括 : 切 削 用 量 和 切 削 层 横 截 面 要 素 。 1. 切 削 用 量 包 括 : 切 削 速 度 、 进 给 量 和 背 吃 刀 量 三 个 要 素 ( 1) 切 削 速 度 ( ) 指 切 削 刃 上 选 定 点 相 对 于 工 件 的 主 运 动 的 瞬 时 速c度 , 单 位 m/s。当 主 运 动 是 旋 转 运 动 时 , 可 按 下 式 计 算 : (m/min)601cndw—工件或刀具每分钟转速(m/min) ;n— 工件待加工表面直径或刀具的最大直径(mm) 。wd当主运动是往复直线运动时(m/min)102cLnL—往复直线运动的行程长度(mm) ;n ——主运动每分钟的往复次数(str/min) 。( 2) 进 给 量 f 指 在 进 给 运 动 方 向 上 刀 具 相 对 工 件 的 位 移 量 , 单 位 是 mm/r 或 mm/行 程 。 ( 3) 背 吃 刀 量 指 在 通 过 切 削 刃 上 基 点 并 垂 直 于 工 作 平 面 的 方 向 上 测 量的 吃 刀 量 , 单 位 是 mm。如 车 外 圆 、 镗 孔 、 扩 孔 、 铰 孔 等 时 , 可 按 下 式 计 算 :2amwpd钻 削 加 工 时2ampd式 中 : —工 件 已 加 工 表 面 的 直 径 , mm。md选 择 切 削 用 量 的 基 本 原 则 : 首 先 尽 量 选 择 较 大 的 背 吃 刀 量 , 其 次 在 工 艺 装备 和 技 术 条 件 允 许 的 情 况 下 选 择 最 大 的 进 给 量 ; 最 后 根 据 刀 具 耐 用 度 确 定 合 适的 切 削 速 度 。 2. 切 削 层 横 截 面 要 素 定 义 : 指 刀 具 与 工 件 相 对 移 动 一 个 进 给 量 时 , 相 邻 两 个 过 渡 表 面 之 间 的 切削 层 。 包 括 : 切 削 宽 度 、 切 削 厚 度 和 切 削 面 积 ( 1) 切 削 宽 度 (aw) 指 刀 具 切 削 刃 与 工 件 的 接 触 长 度 , 单 位 是 mm 。( 2) 切 削 厚 度 (ac) 指 刀 具 或 工 件 每 移 动 一 个 进 给 量 时 , 刀 具 切 削 刃 相邻 的 两 个 位 置 之 间 的 距 离 , 单 位 是 mm 。( 3) 切 削 面 积 (Ac) 指 切 削 层 横 截 面 的 面 积 , 单 位 是 mm2 。 课 后 作 业 :2-1、 2-2、 2-3、 2-4、 2-5、 2-6教 学 课 程 : 切 削 力教 学 目 的 :1.掌 握 总 切 屑 力 的 来 源 2.理 解 总 切 削 力 的 分 解 3.理 解 影 响 总 切 削 力 的 因 素 教 学 重 点 : 1.总 切 削 力 的 分 解 2.影 响 总 切 削 力 的 因 素教 学 难 点 : 总 切 削 力 的 分 解 教 学 过 程 : 复 习 提 问 :1.什 么 叫 切 削 运 动 ? 2.切 削 用 量 包 括 哪 个 三 要 素 ?3.选 择 切 削 用 量 的 基 本 原 则 ? 新 课 讲 授 :切 削 时 将 刀 具 切 入 工 件 , 使 工 件 发 生 变 形 而 成 为 切 屑 所 需 要 的 力 , 称 为 切削 力 。 切 削 力 对 机 床 、 夹 具 和 刀 具 的 设 计 和 使 用 , 都 具 有 很 重 要 的 意 义 。一 、 总 切 削 力 的 来 源在 切 削 过 程 中 , 被 切 层 金 属 产 生 弹 性 变 形 和 塑 形 变 形 , 就 有 变 形 抗 力 作 用在 刀 具 上 , 其 方 向 分 别 与 前 面 、 后 面 垂 直 , 如 下 图 中 Ffy 和 Fna; 切 屑 与 刀 具前 面 相 摩 擦 , 已 加 工 表 面 与 刀 具 后 面 相 摩 擦 , 产 生 了 摩 擦 阻 力 , 其 方 向 与 刀 具的 相 对 运 动 方 向 相 反 , 如 图 中 Fnr 和 Ffa。 这 里 的 变 形 抗 力 和 摩 擦 阻 力 就 是 总切 削 力 的 来 源 。二、总切削力的分解将总切削力 Fr 分解为三个互相垂直的分力:1.主切削力 Fc(切向力)总切削力在主运动方向上的投影。消耗动力最多,占机床总功率的95%~99%。2.走刀抗力 Ff (轴向力/进给力)总切削力在进给方向上的投影。它一般只消耗总功率的 1%~5%。3.吃刀抗力 Fp (径向力/背向力 )总切削力在吃刀方向上的投影。因为这个方向上运动速度为零,所以不做功。但它一般作用在工件刚度较弱的方向上,容易使工件变形,引起振动,影响加工精度。各切削力的关系:三、影响总切削力的因素在切削过程中,凡对切削过程中的变形和摩擦有影响的因素,都将对总切削力产生影响,其中主要是工件材料的力学性能、刀具的几何角度、切削用量和切削液等因素。rxyrxyzxzr FFsin ;cos2221.工件材料工件材料的强度、硬度越高,切削时变形抗力越大,总切削力也越大。如果材料的强度、硬度大致相同,而塑形、韧性较大的材料,其总切削力也较大。2.刀具角度刀具角度中,对总切削力影响较大的是前角(r o)和主偏角(k r) 。前角适当增大,能减少切削变形,排屑也较顺利,使总切削力减小。3.切削用量切削用量中的进给量和背吃刀量越大,切削面积也越大,切屑又宽又厚,切削力亦随之增大。切削速度对总切削力的影响不大。4.切削液合理使用切削液可以减小材料的变形抗力和摩擦阻力,使总切削力减小。课后作业:2-10、2-11教 学 课 程 : 切 削 热教 学 目 的 :1.掌 握 切 削 热 的 产 生 2.理 解 切 削 热 的 传 散 3.了 解 切 削 温 度 教 学 重 点 : 1.切 削 热 的 产 生 2.切 削 热 的 传 散教 学 难 点 : 切 削 热 的 传 散 教 学 过 程 : 复 习 提 问 :1.总 切 削 力 的 来 源 ? 2.总 切 削 力 的 分 解 ?3.影 响 总 切 削 力 的 因 素 ? 新 课 讲 授 :切 削 热 是 指 在 切 削 过 程 中 , 由 变 形 抗 力 和 摩 擦 阻 力 所 消 耗 的 能 量 而 转 变 成的 热 量 。一 、 切 削 热 的 产 生第一变形区内被切削金属层的弹、塑性变形所消耗的功转变成的热;第二变形区内切削底层与刀具前刀面摩擦所产生的的热;第三变形区内刀具后刀面与工件已加工表面摩擦所产生的热。切屑刀具图3-19 切削热的来源与传导塑性材料:主要来源于第Ⅰ变形区内切屑的变形功。脆性材料:主要来源于第Ⅲ变形区内工件与后刀面的摩擦功。二、切削热的传散在一般干切削的情况下,大部分的切削热由切屑传散出去,其次由工件和刀具传散,而周围介质传散出去的热量很少。但各种传散热量的比例,随工件材料、刀具材料、切削用量、刀具角度及切削方式等切削条件的不同而异。切削热传散给切屑和周围介质,对切削加工没有影响,且传散得越多越好。切削热传散给刀具切削部分,使刀具磨损加快,缩短刀具的使用寿命;切削热传散给工件,影响工件的加工精度和表面质量。为了减小切削热对工件加工质量的不良影响,可采取的两方面工艺措施:一是减小工件材料的变形抗力和摩擦阻力,降低功率消耗和减少切削热;二是要加速切削热的传散,以降低切削温度。三、切削温度1.切削温度的概念切削温度是指刀具表面与切屑及工件接触处的平均温度。切削温度的高低,取决于产生热量的多少和传散热量的快慢。由于切削热分布不均匀,所以切削区各个部位的实际温度也不相同。切削塑性金属时,刀具前面靠近刀尖和主切削刃处温度最高;切削脆性金属时,靠近刀尖的后面上温度最高。切削温度可以测量得到,实际生产中可以凭经验目测切屑颜色来判断。如:银白色切屑温度最低,约为200℃;深蓝色切屑温度为600℃左右。切屑颜色越深,切削温度就越高。2.影响切削温度的因素影响切削温度的主要因素有工件材料、切削用量、刀具角度及切削液等。(1)工件材料在工件材料的各种物理及力学性能中,对切削温度影响最大的是强度、硬度和导热系数。(2)切削用量在切削用量三要素中,切削速度对切削温度的影响最大,其次是进给量,背吃刀量影响最小。(3)刀具角度在刀具几何角度中,前角和主偏角对切削温度的影响较大。适当增大前角,切削层金属变形减小,可降低切削温度;减小主偏角,切削时主切削刃工作长度增加,改善散热条件,也可降低切削温度。(4)切削液在切削过程中,合理选用并正确加注切削液可改善刀具和工件的润滑条件及散热条件,并能带走一部分热量,可以有效地降低切削温度。课后作业:2-12、2-13教 学 课 程 : 切 削 液教 学 目 的 :1.掌 握 切 削 液 的 作 用 2.了 解 切 削 液 的 种 类3.了 解 切 削 液 选 择4.理 解 切 削 液 的 加 注 方 法 教 学 重 点 : 1.切 削 液 的 作 用 2.切 削 液 的 选 择教 学 难 点 : 切 削 液 的 选 择 教 学 过 程 : 复 习 提 问 :1.切 削 热 的 来 源 ? 2.切 削 热 的 传 散 ?3.切 削 温 度 ? 新 课 讲 授 :切削液(cutting fluid, coolant)是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来冷却和润滑
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