机械基础教案

1、教案（首页）2016 2017 学年 第 1 学期 第 1 周 课程名称机械基础学分总学时理论： 学时实验： 学时课程性质必修课（ ） 选修课（ ）基础课（ ） 专业课（ ）任课教师郎长江职称授课对象 机电 专业 2016 年级 机电 2 班教材分析 主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。教学目的和要求 让同学们对钳工与机械加工有所了解教学重点和难点各种机床的认识教学方法和手段PPT主要参考资料教学进程第一章切削加工的基础知识钳工：通过工人手持工具进行切削加工。机械加工：采用不同的机床（如车床、铣

2、 、 床、刨床、磨床、钻床等）对工件进行切削加工。零件表面质量的概念零件几何参数： 1. 宏观几何参数： 包括：尺寸、形状、位置等要素。 2. 微观几何参数： 指：微观表面粗糙程度。加 工 精 度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：a. 尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。b.形状精度：零件形状与理想形状接近程度。c.位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。国家标准规定：常用的精度等级分为20级，分别用IT01、IT0、IT1、IT2IT18表示。数字越大，精度越低。其中IT5-IT13常用。高

3、 精 度：IT5、IT6 通常由磨削加工获得。中等精度：IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得。低 精 度：IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。2.1.1 尺 寸 精 度 零件尺寸要素的误差大小。 问：精度的高低与哪两个因素有关？ 答案：基本尺寸和公差大小。教学进程2.1.2 形 状 精 度25 轴加工后可能产生的形状误差 指零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度；国家标准规定了六类形状公差（见下表） 形状精度的标注：框格分为2格，箭头指向待表达的表面，数字表示允许误差的大小，单位为毫米 2.1.3 位 置 精 度指零件的实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的

4、准确度。教学进程圆圈中的英文字母表示基准，框格分3格，箭头指向待表达的表面 零件精度等级及其相应的加工方法精度等级尺寸精度范围Ra值范围（m）相应的加工方法低精度IT13IT112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等中等精度IT10IT96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等IT8IT71.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗铰等高精度IT7IT60.80.2精磨、精铰等特别精密精度IT5IT2Ra0.2研磨、珩磨、超精加工、抛光等 2.2 表 面 粗 糙 度表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。产生的原因： 1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和

5、工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。教案填写说明：教材和主要参考资料要求表明教材或参考文献的名称、作者、出版社和出版时间。教学方法、手段指使用直观教具、挂图、板图、多媒体教学及双语教学等方法。教学进程内容包括课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计和作业布置等。 板书设计可在教学进程中直接用横线、浪线等标示出来。教后感是对本次教学过程中自我感觉成功的地方以及存在的不足和学生反馈的信息情况进行总结。 6、 教后感：教案（首页）2011 2011 学年 第 学期 第 2 周 课程名称机械基础学分总学时理论： 学时实

6、验： 学时课程性质必修课（ ） 选修课（ ）基础课（ ） 专业课（ ）任课教师郎长江职称授课对象 机电 专业 2016 年级 机电 2 班教材分析 主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。教学目的和要求了解 表面粗糙度对零件质量的影响 教学重点和难点表面粗糙度的计算教学方法和手段PPT主要参考资料教学进程表面粗糙度对零件质量的影响： 零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面： 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；

7、 2) 表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀； 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差Ra教学进程国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级，分别用 表示，数字越大，表面越粗糙。表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米（m）。表面粗糙度符号的意义及应用2.3 常见加工方法的Ra表面特征教学进程2.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系提问 ： 零件的

8、加工精度与表面粗糙度的关系如何？ 精度：宏观几何参数的误差 表面粗糙度：微观几何参数的误差 加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。 实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。3.切削运动与切削用量机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得3.1 切削运动要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和

9、进给运动主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有一个进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个教学进程机床的切削运动3.2切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,用V表示，单位为m/s 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用f表示，车、钻和铣削时单位 为mm/r背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用ap表示，单位为mm，如下图：3.2.1车削切削速度、背吃刀量的计算教学进程3.3 切削用量的合理选择问题(1)粗加工按apfv的顺序选择 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多 余

10、金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择ap b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在ap确定后，选取大 的f，减少走刀时间 c、ap和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提 下选择v(2)精加工按v f ap的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，然后选择达到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定ap 4.切 削 刀 具 刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能主要取决于两个因素：即刀具材料和刀具的几何角度4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性：1.高硬度：HRC60 以上;2.高的强度与韧性：保证能

11、够承受切削力的作用而不破坏；3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，热硬性用热硬温度表示；4.良好的耐磨性；5.良好的工艺性和经济性；4.1.1 常用的刀具材料 碳素工具钢：如T7、T8、T9T13等。适合于制造简单的手工工具，如锉刀、锯条等； 合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的钨、铬、锰、硅等元素，耐热性较低，如9SiCr等，适合于制造低速成型刀具，如丝锥； 高速钢：含较多的钨、铬、钒等合金元素、常用的有：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V等。适合于制造中速精加工刀具； 硬质合金：成分由WC、TiC和Co组成，采用烧结方法获得教学进程常用的硬质合金有： 钨钴钛类（牌号YT）硬质合

12、金：适合于加工钢等塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗加工用YT5, 精加工用YT30; 钨钴类（牌号YG）硬质合金：适合于加工铸铁、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用YG8，精加工用YG3。4.1.2其它刀具材料 陶瓷：常用的刀具陶瓷有两种： Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷。陶瓷刀具的最大特点是具有很高的硬度、很高的耐磨性和耐热性，其主要缺点是抗弯强度低，冲击韧性很差，不能承受较大的冲击载荷。 金刚石：它分三种 天然单晶金刚石刀具 整体人造聚晶金刚石刀具 金刚石复合刀片 立方氧化硼：由软的立方氧化硼在高温高压下加入催化剂转变而成常用的刀具材料4.2

13、刀具的几何角度 (车刀的基本形状) 为了研究刀具的几何角度，建立三个辅助平面：基面：通过主切削刃上的某一点，与该点切削速度方向垂直的平面。切削平面：通过主切削刃上的某一点，与该点加工表面相切的平面。正交平面：通过主切削刃上的某一点，与主切削刃在基面上的投影垂直的平面 各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把车刀。 车刀分为切削部分和夹持部分，切削部分由三个刀面组成：前刀面、主后刀面、副后刀面。前刀面和主后刀面的交线叫主切削刃前刀面和副后刀面的交线叫副切削刃两条切削刃的交点叫刀尖，但刀尖并非绝对尖锐教学进程 前角。 ：在正交平面中，前刀面与基面之间的夹角； 后角。：在正交平面中，主

14、后刀面与切削平面之间的夹角； 主偏角Kr ： 在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。 副偏角Kr ：在基面上，副切削刃的投影与进给反方向的夹角。 刃倾角s 4.2.2 前角的正与负 一般加工韧性材料，应取较大的前角；加工脆性材料，应取较小的前角；前角的取值范围常在 -5 +25之间。4.2.3 刃倾角s刃倾角s：在切削平面中，主切削刃与基面 之间的夹角。教学进程它主要影响刀头的强度和 排屑方向。一般取s = 10 +10 , 粗加工时常取负值，增加刀头强度；精加工时常取正值，避免切屑擦伤已加工表面。4.2.4 刃倾角s的正与负当刀尖在主切削刃上最高点时，s为正值，反之为负值。4.3 刀具角

15、度的合理选择问题 原 则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为了保证零件质量因此刀具较锋利。 粗加工：前角、后角均小，强度高 精加工：前角、后角均大，刀具锋利 主偏角：车台阶轴：取90度 既车外圆又车端面，取45度 副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为： 5-15度 刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值教案填写说明：教材和主要参考资料要求表明教材或参考文献的名称、作者、出版社和出版时间。教学方法、手段指使用直观教具、挂图、板图、多媒体教学及双语教学等方法。教学进程内容包括课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计和作业布置等。

16、 板书设计可在教学进程中直接用横线、浪线等标示出来。教后感是对本次教学过程中自我感觉成功的地方以及存在的不足和学生反馈的信息情况进行总结。 7、 教后感：教案（首页）2016 2017 学年 第 1 学期 第 3 周 课程名称机械基础学分总学时理论： 学时实验： 学时课程性质必修课（ ） 选修课（ ）基础课（ ） 专业课（ ）任课教师郎长江职称授课对象 机电 专业 2016 年级 机电 2 班教材分析 主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。教学目的和要求 1.了解麻花钻的基本形状、砂轮的材料及形状

17、教学重点和难点1.常用的磨料的特性及用途2.砂轮的形状、代号及用途教学方法和手段PPT主要参考资料教学进程4.4 麻花钻的基本形状麻花钻由工作部分、颈部和柄部组成，工作部分又包括导向部分和切削部分教学进程4.4.1 麻花钻的主要几何角度螺旋角：刃带切线与钻头轴线的夹角,一般=18-30度；前角：。 后角：f 顶角2： 两个主切削刃在垂直钻头轴线平面上投影的夹角，通常2 =116-120度之间；横刃斜角 ： 它是横刃与主切削刃在钻头垂直轴线平面上投影的夹角。通常为47-55度；4.5 砂轮的材料及形状 砂轮：是磨削加工的刀具，它是由磨料和结合剂烧结而成的。 磨料：磨料是砂轮的主要组成因素，担负切

18、削作用，所以磨料有很高的硬度。 粒度：是指磨料颗粒的大小。 结合剂：结合剂起粘结磨粒的作用。 硬度：指砂轮上的磨粒脱落的难以程度。教学进程4.5.1 常用的磨料的特性及用途4.5.2 砂轮的形状、代号及用途5.刀具磨损和刀具耐用度 刀具经过一定时间的使用后，由于摩擦和切削热的作用，使刀具变钝，切削温度上升，影响加工精度和表面质量，因此必须及时刃磨。 刀具耐用度是刀具从开始切削至达到磨损限度为止的切削时间。例：硬质合金焊接刀具的耐用度规定为60分钟。教学进程5.1 刀具的使用过程6. 金属的切削过程金属切削过程是指从工件表面切除一层多余的金属，从而形成切屑的过程： 1.金属在刀具前刀面的作用下，

19、受到挤压产生弹性变形。 2.应力逐渐变大，产生塑性变形滑移。 3.应力达到强度极限，剪切滑移被挤裂形成切屑。 4.切离。教学进程6.2 积 屑 瘤积屑瘤：当切屑沿前刀面流出时，与前刀面接触的切屑底层受到摩擦阻力，速度变慢，形成滞流层，于是，金属粘附在切削刃附近，形成了积屑瘤。积屑瘤的影响：1、保护切削刃，粗加工时，希望产生积屑瘤2、本身不断形成和脱落，会引起振动，影响工件表面粗糙度，精加工不希望产生积屑瘤。6.3 切削力1、切向力（切削力）Fz ：总切削力在主运动方向上的正投影，其大小约占总切削力的9599%,是三个分力中最大的。消耗功率最多的分力，它是机床动力、重要零件的强度和刚度设计和校核

20、的主要依据；2、轴向力（进给力）Fx : 总切削力在进给方向上的正投影，其大小约占总切削力的15%, 它是设计和验算机床进给机构必须的参数；3、径向力（背向力）Fy: 总切削力在垂直工作平面上的分力，它作用在工件刚性较差的方向，容易使工件变形，同时引起振动，影响加工精度。所以加工刚性较差的工件（如细长轴）时，应该力求减少切削力。6.3 切削力教学进程6.3 切削力主偏角影响径向力的分配：6.4 切削热切削热产生原因： 1.切屑变形； 2.工件与刀具的摩擦； 切削热传出途径： a.由切屑带走，带走越多越有利； b.由周围空气和冷却介质带走，同样带走越多越有利； c.传入工件，使工件温度升高 ，引

21、起工件变形，产生误差； d. 传入刀具，使刀具温度升高。刀具硬度降低，磨损加快。6.5 降低切削温度的措施1.减少切削热的产生：包括选择合理的刀具几何角度和切削用量，比如适当增大刀具的前角以减少切屑变形，选用大的背吃刀量和小的进给量。2.改善散热条件：包括使用冷却液等各种冷却措施； 冷却液一般有： 水溶液：比热大，导热性好，但不能起润滑作用，如苏打水，苏打用于防锈。用于粗磨。 切削油：如矿物油；比热小，但有润滑作用。 乳化液：具有良好的流动性和导热性，它由乳化油加水稀释而成，应用最广泛。复习思考题1、试说明下列加工方法的主运动和进给运动： （1）车端面； （2）在车床上钻孔； （3）在钻床上钻

22、孔； （4）在铣床上铣平面；教学进程（5）在平面磨床上磨平面； （6）在外圆磨床上磨孔。2、试说明车削的切削用量（包括名称、定义、代号和单位），简述切削用量选择的原则。3、对刀具材料的性能有那些要求？4、高速钢和硬质合金在性能上的主要区别是 什么？各适合做什么刀具？5、积屑瘤是如何形成的？它对切削加工有何 影响？6、试分析车外圆时各切削分力的作用和影 响。7、切削热对切削加工有什么影响？8、简述车刀前角、后角、主偏角、副偏角和 刃倾角的作用及选择原则。 9、切削液的主要作用是什么？常根据哪些主要因素选用切削液？10、已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部分的示意图： （1）外圆车刀：o=10

23、 o=8 =60 =10 s =4 (2) 切断刀：o=10 o=6 =90 =2 s =011、车削外圆时，工件转速n360 r/min ，切削速 度v =150 m/min , 试求工件直径d 。12、为什么不宜用碳素工具钢制造铣刀、钻花等复杂刀具？为什么目前常采用高速钢制造这类刀具？而较少采用硬质合金？教案填写说明：教材和主要参考资料要求表明教材或参考文献的名称、作者、出版社和出版时间。教学方法、手段指使用直观教具、挂图、板图、多媒体教学及双语教学等方法。教学进程内容包括课堂教学内容、教学方法、辅助手段、师生互动、时间分配、板书设计和作业布置等。 板书设计可在教学进程中直接用横线、浪线等

24、标示出来。教后感是对本次教学过程中自我感觉成功的地方以及存在的不足和学生反馈的信息情况进行总结。 8、 教后感：2016 2017 学年 第 1 学期 第 4 周 课程名称机械基础学分总学时理论： 学时实验： 学时课程性质必修课（ ） 选修课（ ）基础课（ ） 专业课（ ）任课教师郎长江职称授课对象 机电 专业 2016 年级 机电 2 班教材分析 主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。教学目的和要求1、 了解机床的类型2、 机床的基本结构教学重点和难点1.掌握机床的传动教学方法和手段PPT主要参

25、考资料教学进程第二章 金属切削机床金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。 按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类； 按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种； 按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。 机床的型号：如：C6136表示1、机床的类型金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。 按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类；教学进程金属切削机床是用来对工件进行加工的机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。 钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类

26、； 按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种； 按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机床。 机床的型号：如：C6136表示2、机床的基本结构1.主传动部件： 用来实现机床主运动；2 .进给传动部件：主要用来实现机床进给运动； 3 .工件安装装置：用来安装工件； 4 .刀具安装装置 ：用来安装刀具； 5 .支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件；6 .机床动力部件：为机床提供动力。3、 机床的传动机床的传动有机械、液压、气动、电气等多种形势，最常见的是机械传动和液压传动。 机械传动包括皮带传动、齿轮传动、涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母传动3.1 皮带传动皮带传动是靠胶

27、带与带轮之间的磨擦作用，将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮上去的。 皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大，结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。如果考虑皮带与皮带轮之间的滑动，其传动比为： i = ( d1 / d2) = (n2 / n1) 式中： d1 主动皮带轮的直径 d2 被动皮带轮的直径 n1 主动皮带轮的转速 n2 被动皮带轮的转速 滑动系数，约为0.98教学进程3.2 齿轮传动齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式，这种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮传动等，最常见的是直齿圆柱齿

28、轮。 设 ：z1和n1分别为主动轮的齿数和转速 z2和n2分别为被动轮的齿数和转速 传动比 i = ( z1 / z2) = (n2 / n1) 3.3 涡轮、蜗杆传动3.4 齿轮、齿条传动齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运动（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋转运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前者居多。 齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时，传动的平稳性和准确性较差。教学进程3.5 丝杆、螺母传动丝杆、螺母传动可使旋转运动变成直线运动，例如在车床上车螺纹时，丝杆旋转，合上开合螺母后，刀架便作纵向运动。 其传动的优点是工作平稳，无噪音，其缺点是传动效率较低。 4、

29、机床的变速机构在一般的通用机床上通过变速机构实现接近理想值的切削速度。 变换机床转速的主要装置是机床的齿轮箱，齿轮箱变速机构的形式多样，最常见的为滑动齿轮变速机构和离合器式齿轮变速机构 4.1 滑动齿轮变速机构带长键的从动轴上装有滑动齿轮z2, z4, z6 , 通过手柄上的拨叉可使它们分别与固定在主动轴上的齿轮z1, z3, z5 相啮合，其传动比 i 1= z1 / z2 i 2= z3 / z4 i 3= z5 / z6 轴的转速分别为：n2= i 1n1 或n2= i 2n1或 n2= i 3n1 （式中n1为轴的转速, n2为轴的转速）教学进程4.2 离合器式齿轮变速机构从动轴两端空套有齿轮z2和z4，它们分别与固定在主动轴上的齿轮z1和z3啮合。轴中部带有键3，并装有压嵌式离合器4。当手柄左移或右移离合器时，离合器的爪1与齿轮z2啮合或爪2与齿轮z4啮合，这样轴可得到两种不同的转速，其传动比是： i1= z1 / z2 i 2= z3 / z4 5、 车床的基本结构教学进程5.1车床的主传动车削的进给量如果工件的转速加快，进给量是否会变化？答：所谓进给量，是指主轴转一圈（一个工作循环）、刀架沿进给方向移动的距离，只要进给箱的挂轮手柄没有调整，主轴到进给箱的传动比没有变化，进给