机械制造工艺学5-文档资料
机械制造工艺学第五版教学设计
机械制造工艺学第五版教学设计一、教学目标1.掌握机械制造行业的基本工艺流程、常用机床的结构和操作技能；2.深入理解加工工艺的基本原理和机理，熟悉机床操作过程中的注意事项；3.能够独立编制加工过程方案，解决加工中遇到的常见问题；4.培养学生的创新思维、团队协作与沟通能力。
二、教学内容1.机械加工工艺基础–工程图基础–材料与其加工性能–切削液的种类及应用–切削参数的计算与设置2.常用机床操作–车床的结构和操作–铣床的结构和操作–钻床的结构和操作–磨床的结构和操作–加工中心的结构和操作3.加工工艺设计–选择合适加工方式–制定加工方案和加工过程卡–进行加工过程分析及质量控制4.数控机床应用基础–数控机床的基本概念和组成部分–G代码和M代码的使用–数控加工程序的编制和Debug–数控加工后的质量检测三、教学方法1.讲授–通过多媒体演示让学生了解机械加工的工艺流程及机床结构和操作技能；–解释和阐述基本切削参数的计算与设置方法；–通过案例分析让学生熟悉加工过程中出现的常见问题和解决方法。
2.案例分析–针对实际生产中的加工过程，让学生通过讨论、分析和实践，综合运用所学知识解决加工问题；–培养学生思维能力，加强其对机械加工知识的理解。
3.实践训练–通过机床操作的实践训练，让学生掌握加工操作技能；–实现机械加工知识的应用和实践，培养学生解决实际机械加工问题的能力；–通过让学生合作完成实践任务，培养其团队协作和沟通能力。
四、教材选用《机械制造工艺学》第五版，《机械制造工艺学基础》第二版，中国机械工业出版社出版。
教材内涵丰富，内容全面，适合本课程教学内容。
五、教学评估1.期中评估：以在线测试的形式进行，主要测试学生基本的机械加工原理及其应用；2.期末考试：以笔试的形式进行，主要测试学生对机床结构和加工操作技能的掌握程度和加工过程设计、方案编制和加工质量控制能力；3.平时成绩：平时成绩分为课堂表现和实践任务表现评估，主要评估学生学习态度和学习能力，还有实践任务完成情况和成果。
《机械制造工艺学》教学教案(全)
章节名称：绪论教学目标：1. 使学生了解机械制造工艺学的概念、内容及其在机械工程领域的重要性。
2. 使学生了解机械制造工艺学的发展历程和趋势。
3. 使学生掌握机械制造工艺学的基本研究方法。
教学内容：1. 机械制造工艺学的概念及其内涵。
2. 机械制造工艺学的发展历程和趋势。
3. 机械制造工艺学的研究方法。
教学过程：1. 导入：通过提问方式引导学生思考机械制造工艺学的概念及其重要性。
2. 讲解：详细讲解机械制造工艺学的概念、内容及其在机械工程领域的重要性。
3. 讨论：组织学生讨论机械制造工艺学的发展历程和趋势。
4. 总结：总结机械制造工艺学的研究方法，强调其在机械制造领域的应用。
教学资源：1. 教材：《机械制造工艺学》。
2. 课件：机械制造工艺学的概念、发展历程和趋势、研究方法等。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对机械制造工艺学概念的理解。
2. 课后作业：布置相关课后作业，检查学生对机械制造工艺学的发展历程和趋势、研究方法的掌握。
章节名称：机械制造过程及其分类教学目标：1. 使学生了解机械制造过程的定义、组成及其分类。
2. 使学生掌握各种机械制造过程的特点和应用。
教学内容：1. 机械制造过程的定义、组成。
2. 机械制造过程的分类：铸造、锻造、焊接、热处理、表面处理等。
3. 各种机械制造过程的特点和应用。
教学过程：1. 导入：通过提问方式引导学生思考机械制造过程的定义和组成。
2. 讲解：详细讲解机械制造过程的定义、组成及其分类。
3. 讨论：组织学生讨论各种机械制造过程的特点和应用。
4. 总结：总结各种机械制造过程在实际生产中的应用和重要性。
教学资源：1. 教材：《机械制造工艺学》。
2. 课件：机械制造过程的定义、组成、分类及其特点等。
教学评估：1. 课堂问答：检查学生对机械制造过程的定义和组成的理解。
2. 课后作业：布置相关课后作业，检查学生对各种机械制造过程的特点和应用的掌握。
《机械制造工艺学》教学教案(三)章节名称：机械制造工艺过程规划与管理教学目标：1. 使学生了解机械制造工艺过程规划与管理的概念及其重要性。
机械制造工艺学课件
二、制定装配工艺规程的步骤
➢3．划分装配单元，确定装配顺序 无论那一级装配单元，都要选定某一零件或比它低一级 的装配单元作为装配基准件。
装配基准件通常应是产品的基体或主干零、部件。 基准件应有较大的体积和重量，有足够的支承面，以满 足陆续装入零、部件时的作业要求和稳定要求。
例如：床身零件是床身组件的装配基准零件；床身组件 是床身部件的装配基准组件；床身部件是机床产品的装配 基准部件。在划分装配单元，确定装配基准零件以后，即 可安排装配顺序，并以装配系统图的形式表示出来。具体 来说一般是先难后易、先内后外、先下后上，预处理工序 在前。图 5－7 表示卧式车床床身装配简图，图 5－8 表 示床身部件装配系统图。
零 件
机器
部部 件件
组套 件件
图5-2 机器装配系统示意图
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一、机器装配的基本概念
套件与组件
❖在一个基准零件上，装上一个或若干个零件就构成了一个 套件，它是最小的装配单元。每个套件只有一个基准零件， 它的作用是联接相关零件和确定各零件的相对位置。为形成 套件而进行的装配工作称为套装。 ❖套件可以是若干个零件永久性联接（焊接或铆接等）或是 连接在一个"基准零件"上少数零件的组合。套件组合后，可 能还要需要加工。为形成套件而进行的装配工作称为套装。
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二、制定装配工艺规程的步骤
➢4．编制装配工艺文件 单件小批生产时，通常只绘制装配系统图。装配时，按 产品装配图及装配系统图工作。 成批生产时，通常还制定部件、总装的装配工艺卡，写 明工序次序，简要工序内容，设备名称，工夹具名称与编 号，工人技术等级和时间定额等项。 在大批大量生产中，不仅要制定装配工艺卡，而且要制 定装配工序卡，以直接指导工人进行产品装配。 此外，还应按产品图样要求，制定装配检验及试验卡片。
机械制造工艺学
机械制造工艺学第一篇：机械制造工艺学1..生产过程与工艺过程的区别和联系?工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的尺寸形状、位置和性能等，使其成为成品和半成品的过程称为工艺过程。
生产过程：是指将原材料转变为成品的全过程。
2.什么是工艺系统?在机械加工中，由机床、夹具、刀具与被加工工件一起构成了一个相对独立的统一体3.加工硬化的零件表面性能有何变化？4.机床几何误差包括哪几部分?轴回转运动误差、机床导轨误差和传动链误差5.镗孔的主运动与进给运动是怎样的?6.机床主轴回转误差有哪几种形式?纯轴向窜动、纯径向圆跳动和纯角度摆动第二篇：机械制造工艺学1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.40.41.42.43.44.45.4 6.47.48.49.50.51.52.53.54.55.56.57.58.59.60.61.62.生产过程：指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。
系统属性：集合性、关联性、目的性、环境适应性。
机械加工工艺系统的组成：机床、夹具、刀具、工件。
机械加工工艺过程：指采用金属切削工具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状尺寸，表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。
工序：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。
分为安装、工位、工步、走刀安装：在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那一部分工序内容称为一个安装。
工位：在工件的一次安装中通过分度（或位移）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内容称为工位。
工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容称为一个工步。
走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。
机械制造工艺学资料
第1章、零件的分析1.1、零件的生产纲领依据设计要求Q=4000件/年，结合生产实际，根据参考文献【2】公式N=Qn（1+α）（1+β其中： N 零件的年产量Q 产品的年产量n 每台产品中该零件的数量α备品率β废品率1.2、零件的工艺分析由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
连接座共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。
现分述如下：1.2.1、左端的加工表面这一组加工表面包括：左端面，Φ1250025.0-外圆，Φ100026.00+内圆，倒角，钻通孔Φ7，钻孔并攻丝。
这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，Φ100026.00+的内圆孔有25的粗糙度要求。
其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。
而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。
1.2.2、右端面的加工表面这一组加工表面包括：右端面；Φ121004.0-的外圆，粗糙度为 3.2、6.3；外径为Φ50、内径为Φ40016.00+的小凸台，粗糙度为3.2，并带有倒角；Φ32的小凹槽，粗糙度为25；钻Φ17.5的中心孔，钻Φ7通孔。
其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。
其中，Φ17.5、Φ40的孔或内圆直接在车床上做镗工就行了。
其具体过程如下表：第2章、毛坯设计2.1、毛坯的选择毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料，形状，所受载荷，生产性质以及在生产中获得可能性。
毛坯的制造方法主要有：1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
根据零件的材料，推荐用型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗，而铸件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度，冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。
该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。
机械制造工艺学培训资料(pdf 110页)
ISO 9004：2000《质量管理体系 业绩改进指南》
● 提供超出ISO 9001标准要求的指南和建议 ● 给出自我评价和持续改进过程示例
ISO 19011：2001《质量和环境管理体系审核指南》
学习本章内容，应学习和掌握综合运用力学、物理学、工程材料等 基础科学知识分析加工误差产生的物理原因，从而找出控制加工误差的 方法。同时还应学习和掌握运用统计学方法对加工误差进行统计分析， 以从加工误差的统计特征，确定出加工误差的变化规律及可能采取的控 制方法。
在影响机械加工精度的诸多误差因素中，机床的几何误差、工艺系 统的受力变形和受热变形占有突出的位置，学习者应理解这些误差因素 是如何影响加工误差的。
质量管理体系 基础和术语 质量管理体系 要求 质量管理体系 业绩改进指南 质量和环境体系审核指南 测量管理体系测量过程和测量设备的要求 质量管理 项目管理质量指南 质量管理 技术状态管理指南 质量管理体系文件指南 质量经济性管理指南 质量管理 培训指南 统计技术应用指南 质量管理原则
小册子
选择和使用指南
计原理和方法，根据被测质量指 标的统计性质，对工艺过程进行 分析和控制。
实际生产中上述两种方法常常 结合起来应用。
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4.1.5 全面质量管理（TQM）
全面质量管理概念
一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，通过让顾客满 意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。
全面质量管理基本观点
质量第一 一切为用户服务 质量形成于生产全过程 质量好坏要凭数据说话 预防为主，防检结合 以人为本 动态管理
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机械制造工艺学培训资料(pdf 页)
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1.1.1 制造的永恒性
机械制造技术的发展
机械制造技术两方面含义：
1）用机械来加工零件（或工件） 的技术； 2）制造某种机械的技术。
先进制造技术：将机械、电子、信息、材料、能源和管理等
方面技术，进行交叉、融合和集成，综合应用于产品全生命周期 的制造全过程，包括市场需求、产品设计、工艺设计、加工装配、 检测、销售、使用、维修、报废处理等，以实现优质、敏捷、高 效、低耗、清洁生产，快速响应市场的需求。
制造技术发展的三个重要里程碑： 手工业生产阶段——依靠工匠技艺，体脑结合，设计工艺 一体，生产率低下。
大工业生产阶段——18世纪～20世纪中叶，使用机器，劳 动分工，设计与工艺分开，专业技术发展，机械化与自动化 使生产率大幅度提升。
虚拟现实工业生产阶段——信息技术与制造技术融合，形 成计算机集成制造模式，设计与工艺高度结合，生产率进一 步提升，市场响应能力大大加强。
2008年美国爆发的次贷危机及其 引起的金融海啸，2011年开始的欧债 危机，从另一个角度表明制造业的重 要地位。
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1.1.2 广义制造论
狭义制造与广义制造
狭义制造——传统意义上的制造，由于设计和工艺分家，制造 被定位于制造工艺。它是指生产过程从原材料转变成成品直接起 作用的那部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、 检验、包装等具体操作（物质流）。
广义制造——狭义制造的扩展，又称为“大制造”。CIRP（国 际生产工程科学院）定义：制造包括制造企业的产品设计、材料 选择、制造生产、质量保证、管理和营销一系列有内在联系的运 作和活动。
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1.1.2 广义制造论
广义制造形成因素
制造设计一体化
机械制造工艺学
图4-9a用镗模加工孔系 典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
图4-9b在组合机床上用镗模加工孔系 典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
（二）
找正法是在通用机床(镗床、铣床)上利 用辅助工具来找正所要加工孔的正确位置 的加工方法。 （1）划线找正法
找正时根据划线用试镗的方法进行加工， 操作难度大，加工效率低，孔距的精度也 较低（±0.3mm）,一般只适于单件小批生 产。
分周铣、端铣、周铣和端铣同时进行。 周铣常用的是圆柱铣刀， 端铣常用的是端铣刀， 周铣和端铣同时进行常用立铣刀和三面刃铣刀等。
典型零件加工：箱体加工
图4-6 平面铣削方式
机械制造工艺学
• 端铣— 参加切削的刀齿数较多，精度高， 粗糙度值小；刚性好，生产率高，生产中 应用较多。
• 周铣—通用性好，适用广，单件小批生产 应用较多。
典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
• 刮研的特点：
• 用于未淬火工件，加工精度可达IT5以上，表面 粗糙度达Ra1.6～0.1µm，刮后形成油膜滑动面， 可存储润滑油。
• 粗刮为1～2点/cm2，半精刮为2～3点/ cm2，精 刮可达3～4点/ cm2 。
• 劳动强度大，生产率低；刮研力小，变形小， 发热小，精度和表面质量高，用于单件、小批 量生产。
典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
2. 铣削方式的合理选用
粗加工或加工有硬皮的毛坯时，多采用逆铣。 精加工时，加工余 量小，铣削力小， 不易引起工作台窜 动，可采用顺铣。
典型零件加工：箱体加工
逆铣与顺铣
机械制造工艺学
铣削方式
典型零件加工：箱体加工
机械制造工艺学
3、铣刀
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零件加工质量：加工精度、表面质量
本章内容： 机械加工精度 分析各种原始误差对加工精度影响的 规律
掌握控制加工误差的方法
提高加工精度的途径
3.1 概述
一、机械加工精度 定义：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状、位 置）与理想几何参数的符合程度 加工误差：实际几何参数对理想几何参数的偏离程度 加工精度、加工误差是评定零件几何参数的不同角度 精度：尺寸、形状、位置
（二）、机床导轨导向误差
1、导轨导向精度
导轨精度：机床导轨副运动件与固定件间实际 运动方向与理想运动方向的符合程度。
导轨：是机床中主要工作部件 相互位置的基准和运动基准。
直线导轨导向精度
1）在水平面内的直线度 2）在垂直面内的直线度
x
y
3）前后导轨平行度（扭曲） 4）导轨对主轴回转轴线的平行度
采用近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工 而产生的误差
加工原理误差实例
1、三坐标数控铣床加工复杂 型面零件，用球头刀采用 “行切法”加工 2、滚齿：用阿基米德蜗杆或
法向直廓蜗杆代替渐开线基 本蜗杆
原理性误差：可行性分析， 对零件性能的影响程度 简化机床结构或刀具。
二、机床的几何误差
机床的制造误差、安装误差与磨损都影响零 件的加工精度。 本小节主要介绍：
二、影响机械加工精度的因素
三、误差敏感方向
切削加工过程中，由于各种原始误差的影响， 会使刀具和工件间的正确几何关系遭到破坏， 引起加工误差。 各种原始误差的大小和方向各不相同，但加 工误差必须在工序尺寸方向度量。
不同的原始误差对加工误差的影响不同
三、误差敏感方向(续)
例：车削：
原始误差： A A
机床主轴回转精度
机床导轨导向精度
对零件加工精度的影响
传动链运动精度
(一)、机床主轴回转误差
1、基本概念
理想回转中心：主轴任一截面上在主轴回转时速度 始终为0的那一点。
理想回转中心实际上不存在->瞬时回转中心；瞬时 回转轴线 主轴回转误差：主轴瞬时回转轴线相对其平均回转 轴线（瞬时回转轴线的对称中心）在规定测量平面 内的变动量。 基本形式：径向圆跳动、端面圆跳动、角度摆动
2)滚动轴承适当预紧：消除间隙或产生微量过盈， 提高接触刚度，对滚动轴承中的内外圈滚道和滚动 体的误差有均化作用 3）高速主轴：润滑与冷却，减少热变形；动平衡主 轴及安装在主轴上的零部件； 4）隔离主轴回转误差： 普通车床：装在主轴锥孔中的前顶尖随主轴回转， 直接影响工件圆度； 磨床：将前顶尖做成固定的，主轴只传递动力，工 件圆度只与前后顶尖的精度有关。……
联系：形状公差限制在位置公差之内，位置公差限制 在尺寸公差之内
获得：工件和刀具在切削过程中保证正确的相互位置
工艺系统与原始误差
工艺系统：机床、刀具、夹具、工件构成的完整 的系统 原始误差：工艺系统的误差
研究加工精度的目的：
弄清各种原始误差的物理、力学本质，及其对加 工精度影响，分析各种原始误差对加工精度影响 的规律，掌握控制加工误差的方法，提出提高加 工精度的途径
在镗床上，误差敏感方向随刀具回转而变化导轨在 水平面及垂直面内的直线度误差，均直接影响工件 的加工精度。同时，镗床导轨的扭曲，会使所加工 的孔产生位置误差。
2、导轨导向精Leabharlann 对加工精度的影响(3) 磨床2、导轨导向精度对加工精度的影响(4)
扭曲
R H H / B
H：车床中心高
B：导轨宽度 车床：H/B=2/3 磨床：H/B=1 加工误差不能忽略
车床、刨床、外圆磨削、镗床
在分析影响机械加工精度的原始误差，可只考 虑误差敏感方向的原始误差的影响。
四、研究加工精度的方法
两种：
1、单因素分析法 2、统计分析法：实测一批工件，运用数理统 计方法处理数据，来判断误差的性质和规律。
实际中：两种方法结合使用
本章的两大内容。
2.2 工艺系统的几何误差
一、加工原理误差
2、导轨导向精度对加工精度的影响(1)
需具体分析：导向误差在不同 的加工方法和不同的加工对象， 产生不同的加工误差 （误差敏感方向）
车床：
2、导轨导向精度对加工精度的影响(2)
当车床导轨与主轴中心线在水平面内有平行度误差 时，工件会被车成圆锥体，而不是圆柱体。 车床导轨与主轴中心线在垂直面内有平行度误差时， 车出来的工件是双曲面回转体。
（一）、机床主轴回转误差(续)
基本形式：径向圆跳动、端面圆跳动、角度摆动
径向圆跳动：影响圆柱面的精度
交点位置 固定不变
端面圆跳动：影响端面形状和轴向尺寸精度；加工 螺纹时，影响螺距精度 角度摆动：影响圆柱面与端面加工精度 实际的主轴回转误差是这三种误差的综合，周期性 的合成运动。
2、主轴回转误差的影响因素
2)传感器测量：精密测量球、垂直方向两个位 移传感器偏心e:无径向跳动,李沙育圆；
有径向跳动，非圆：
4、提高主轴回转精度措施
1）提高主轴部件精度： 轴承精度、采用高精度的多油楔动压轴承、静压轴承； 轴承座孔；主轴本身（主轴轴径）加工精度； 液体静压轴承：径向和端面跳动：0.04um
空气静压轴承
4、提高主轴回转精度措施(续)
R
2、导轨导向精度对加工精度的影响(5)
在镗床上，误差敏感方向随刀具回转而变 化,导轨在水平面及垂直面内的直线度误差，均 直接影响工件的加工精度。同时，镗床导轨的 扭曲，会使所加工的孔产生位置误差。
a
ab / c o s
RRR 加工误差： 0
2 2 R R 2R 0 0 cos R 0
cos
2
2R 0
0
0
：加工表面法向，加工误差最大 ：加工表面切向，加工误差最小
900
三、误差敏感方向(续)
误差敏感方向：对加工精度影响最大的那个方 向(通过刀刃的加工表面的法向)称为误差的敏感 方向。 考虑几种不同的加工方法：
主轴误差、轴承误差、轴承间隙、轴承与孔的配合、 主轴系统的径向不等刚度、热变形（润滑、冷却）
不同类型机床，影响因素各不相同。
工件回转类：切削力方向不变，轴径圆度影响大
刀具回转类：切削力方向随旋转方向改变，支承轴 径圆度影响大。
3、主轴回转精度测量(1)
1）静态测量：千分表、芯轴等
3、主轴回转精度测量(2)