《机械制造技术》第17课 编制液压缸的机械加工工艺过程

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课题编制液压缸的机械加工工艺过程——套类零件的加工工艺课时2课时（90min）教学目标知识技能目标：（1）掌握套类零件的主要加工工艺（2）了解液压缸的机械加工工艺过程思政育人目标：养成严肃认真、一丝不苟的职业精神教学重难点教学重点：套类零件的结构特点，套类零件的技术要求，套类零件的主要加工工艺教学难点：套类零件的主要加工工艺教学方法启发式、讲授法、案例分析法、讨论法、总结法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学设计→考勤（2min）→教学过程主要教学内容及步骤设计意图课前任务【教师】上传预习资料，发布预习任务，和学生负责人取得联系，让其提醒同学通过文旌课堂APP或其他学习软件，完成课前任务查找套类零件的相关资料和加工视频，思考套类零件与轴类零件在工艺特点上的区别，通过发起的线上任务，分析讨论套类零件机械加工工艺过程的编制。【学生】完成课前任务通过课前任务，培养学生独立收集资料的能力，加深学生对套类零件加工工艺的理解，锻炼其观察、分析、总结的能力考勤

（2min）【教师】使用文旌课堂APP进行签到【学生】按照老师要求签到培养学生的组织纪律性，掌握学生的出勤情况互动导入（3min）【教师】讲述“任务引入”案例（详见教材），并提出问题虽然套类零件的结构看起来很简单，但它的加工却比套类零件要困难不少。它的工艺特点有哪些，加工中又要注意什么呢？【学生】聆听、思考、回答通过设置疑问的方式，引导学生主动思考，激发学生的学习兴趣传授新知（35min）【教师】通过学生的回答，引出本节课知识点，讲解套类零件的加工工艺一、套类零件的工艺特点和毛坯分析1、套类零件的结构特点【多媒体】展示“套类零件实例”的图片（详见教材），引出套类零件的结构特点不同功用套类零件的结构和尺寸虽然有很大不同，但却有着一些相同的特点：①零件的主要表面是同轴度要求较高的内、外回转表面；②零件的壁厚较薄，且容易变形；③零件的长度一般大于直径。2、套类零件的技术要求☞【教师】提问：“从机械设计精度的角度，分析套类零件的技术要求”，安排学生分组讨论并派代表回答问题☞【学生】聆听、分组、思考、讨论、回答问题☞【教师】总结学生的回答，引出套类零件的技术要求机械设计精度包含尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度四个方面的内容，套类零件在分析时要同时对内孔和外圆表面两个部分提出技术要求，除此之外还应该考虑孔与外圆的同轴度要求以及孔与端面的垂直度要求。1）孔的技术要求孔是套类零件起支撑和导向作用的最主要表面，通常与运动的轴、钻头或活塞等相配合。套类零件中孔的尺寸精度一般为IT7级，精密轴承套中孔的尺寸精度为IT6级，气缸和液压缸因其配合活塞上有密封圈，孔的尺寸精度要求较低，通常为IT9级。孔的形状精度应控制在孔径公差以内，精密套筒的形状精度应控制在孔径公差的1/3～1/2。孔的表面粗糙度Ra一般为0.16～2.5μm，精密套筒等的表面粗糙度Ra可达0.04μm。2）外圆表面的技术要求外圆表面是套类零件的支撑面，常通过过盈配合或过渡配合与箱体或机器上的孔连接。它的尺寸精度通常取IT6～IT7级，形状精度在尺寸公差以内，表面粗糙度Ra一般为0.63～5μm。3）孔与外圆的同轴度要求若孔的最终加工在套类零件装入箱体或机体之后进行，则孔与外圆的同轴度要求较低；若孔的最终加工在装配之前完成，则孔与外圆的同轴度要求较高，一般为0.01～0.05μm。4）孔与端面的垂直度要求若套类零件的端面（包括凸缘端面）在工作中承受载荷，或在装配和加工时作为定位基准，则孔与端面的垂直度要求较高，一般为0.01～0.05μm。3、套类零件的材料和毛坯套类零件一般选用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料，有些滑动轴承采用双金属结构，即用离心铸造法在钢或铸铁内壁上浇筑巴氏合金等合金材料，这样既可以提高轴承寿命，又能节省贵重有色金属的用量。选择套类零件的毛坯时，应从零件的材料、结构、尺寸及生产类型等几方面考虑。其中，孔径较小（一般小于20mm）的套类零件，通常选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；孔径较大（一般大于20mm）的套类零件，通常选择无缝钢管或带孔的铸件、锻件；生产批量较小时，可选择砂型铸件、轧制件或自由锻件；生产批量较大时，则应选择冷冲压件或粉末冶金件等，以提高生产率。二、套类零件的主要加工工艺套类零件的主要加工工艺包括选择零件的装夹方法、拟订孔的加工路线以及保证零件的加工精度等。1、套类零件的装夹方法套类零件的装夹方法主要有两种，一种是用外圆或外圆与端面定位装夹，另一种是用已加工内孔定位装夹。1）用外圆或外圆与端面定位装夹套类零件的加工用外圆或外圆与端面定位装夹时，通常采用三爪卡盘或四爪卡盘等夹具。当工件为毛坯时，仅以外圆为粗基准定位装夹；当工件外圆和端面加工后，再以外圆或外圆与端面定位装夹。2）用已加工内孔定位装夹为保证套类零件内圆与外圆的同轴度，常在内孔精加工后，用内孔定位装夹工件，精加工外圆或外圆及端面。☞【教师】展示“用已加工内孔定位装夹时的夹具”的图片（详见教材），提问：“试分析图中零件的装夹方法”，并随机抽取学生回答问题☞【学生】聆听、思考、回答问题☞【教师】总结学生的答案，详细讲解用已加工内孔定位装夹的相关知识若套类零件内圆和外圆之间同轴度要求不高，可采用圆柱形芯轴或可胀式弹性芯轴定位装夹工件；若套类零件内圆和外圆之间同轴度要求较高，可采用锥芯轴或液性塑料芯轴定位装夹工件。……详见教材2、孔的加工路线☞【教师】提问：“轴类零件外圆表面的加工路线主要有哪几条？”，并随机抽取学生回答问题☞【学生】聆听、思考、回答问题☞【教师】简单复习轴类零件外圆表面的加工路线相关知识，并引出套类零件孔的加工路线相关知识1）钻—扩—铰2）钻或粗镗—半精镗—精镗3）钻或粗镗—半精镗—磨削4）钻—粗拉—精拉……详见教材3、保证零件加工精度的措施如何保证表面相互位置精度和防止工件变形，是套类零件在机械加工中需要解决的主要问题。1）保证表面相互位置精度的主要措施套类零件表面相互位置精度主要包括零件内、外圆表面的同轴度和端面对内孔轴线的垂直度，可采取以下几方面措施来保证。（1）在一次装夹中完成内、外表面和端面的加工。在短小套类零件的单件小批生产中，可采用在一次装夹中完成内、外表面和端面加工的方法（俗称“一刀落”）。这种方法可避免工件因多次装夹而产生定位误差，可保证内、外圆表面的同轴度和端面对内孔轴线的垂直度。……详见教材【经验传承】当机床精度较高时，采用“一刀落”的加工方法可获得较高的几何精度，但由于在加工中要经常改变切削用量、转换刀架和装卸刀具，工件的尺寸精度控制难度较大，因此对工人的技术水平要求较高。（2）先精加工孔，再以孔为定位基准加工外圆表面。当大批量加工中、小型套类零件时，为了提高生产率，通常分数次装夹来加工各表面。采用这种方法时，可先用三爪或四爪卡盘装夹，粗车内孔、外圆，后精车内孔；然后以内孔为定位精基准，把工件装夹在芯轴上精车外圆，以保证较高的位置精度。（3）先精加工外圆，再以外圆为定位基准加工孔。当加工的套类零件外圆较大、内孔较小、长度较短时，通常以外圆为定位精基准来保证孔的加工精度。采用这种方法时，使用精度较高的定心夹具，如弹簧膜片卡盘、液性塑料夹具、经过修磨的三爪卡盘和软爪等，可保证较高的位置精度，且工件的装夹较为迅速可靠。2）防止工件变形的主要措施☞【教师】提问：“套类零件由于壁薄，加工中常受夹紧力、切削力、残余应力和切削热等因素的影响而产生变形，导致加工精度降低。讨论应该如何防止工件变形？”，安排学生小组讨论并派代表回答问题☞【学生】聆听、分组、思考、讨论、回答问题☞【教师】总结学生的回答，详细讲解防止工件变形的主要措施（1）减小夹紧力对工件变形的影响。这方面可采取的措施有：①改变夹紧力的方向，即把径向夹紧改为轴向夹紧，使夹紧力作用在工件刚性较强的部位；②当需要径向夹紧时，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，可在加工中使用过渡套、弹性套或扇形爪来达到这一目的；③在工件上制出工艺凸边，以提高其径向刚度。（2）减小切削力对工件变形的影响。这方面可采取的措施有：①通过增大刀具主偏角等来减小径向切削分力；②同时加工内、外圆表面，使径向切削分力相互抵消。（3）减小残余应力对工件变形的影响。这方面可采取的措施有：①对工件进行热处理来消除残余应力；②将热处理工序放在粗、精加工之间进行，以便将热处理引起的变形在精加工中进行纠正。（4）减小切削热对工件变形的影响。这方面可采取的措施有：①在加工时注入足够的切削液进行冷却；②在粗、精加工之间留出充足的冷却时间。【学生】聆听、理解、记忆以套类零件加工工艺过程的编制为典型案例，结合多媒体课件，进一步加强学生对机械加工工艺规程的理解，开展课堂活动，加强学生的学习兴趣和积极性，训练学生的逻辑性思维能力项目实践（45min）编制套类零件的机械加工工艺过程【教师】组织学生以小组形式开展项目训练活动，描述任务并发布任务要求如图所示为液压缸零件简图，该零件的毛坯为无缝钢管，生产类型为小批生产。试分析、编制液压缸零件的机械加工工艺过程。【学生】分组练习，组内分工，带入实际工作人员角色，编制机械加工工艺卡片【教师】巡堂辅导，重点强调以下问题1.注意套类零件的结构特点2.注意套类零件装夹方式的确定3.注意加工方法的选择和加工阶段的划分4.注意采取防止工件变形的措施【教师】项目训练活动结束后，对各小组进行点评，从技能操作、参与程度与合作意识等多个方面综合评价各组的实践情况【学生】互相评价，并结合评价结果及教师评价进行自我总结引入实际的套类零件加工工艺过程编制案例，引导学生运用理论知识解决实际问题，培养学生的综合实践能力，实现知识学习与技能训练目标通过学生的实时反馈进行针对性指导，引导学生查漏补缺，夯实基础课堂小结

（3min）【教师】简要总结本节课的要点本节课以典型零件中的套类零件为例，示范了机械加工工艺过程的编制方法和步骤，包括零件工艺特点和毛坯分析、装夹方法、加工路线、加工方法等内容，强调了防止套类零件变形的主要措施，希望同学们课后能及时复习巩固这些知识，并提前预习下节课内