模具零件普通机加工教案.doc
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1、模具零件普通机加工教案学习情境1 减速器轴加工训练项目11 减速器轴零件图分析11.1了解机加工的作用、现状、发展,了解机加工的学习内容及要求1、机械制造业在国民经济中的作用美国财富的68%来自制造业,我国财政收入三分之一来自制造业;我国机械制造业的整体技术水平和国际竞争能力与西方发达国家差距较大。2、机械制造技术的现状与发展制造大国发展方向:极端化,集成化,数字化,高效化,自动化,柔性化,智能化,小型化,模块化,网络化,个性化,人性化,绿色环保化2、机加工的学习内容及要求(1)学习内容1、系统掌握机械加工工艺的基本理论知识,如工艺规程设计,尺寸链理论及其在加工和装配中的应用,机械加工精度和表
2、面质量的理论基础以及工艺过程生产率和经济性分析。2、较好地掌握切削用量和刀具几何角度的选用,了解金属切削的基本知识,了解金属切削过程的基本规律,了解各种刀具及刀具材料。3、较好地掌握零件加工时如何选用机床,了解机床的基本知识,了解机床如CA6140卧式车床的结构,了解车床、磨床、钻床、铣床、刨床等机床。4、知道机床夹具设计的理论,了解几种机床专用夹具及其设计方法。5、掌握典型零件加工的常规工艺,理解工序尺寸的解算,了解一些适用的先进工艺技术,了解特种加工工艺和现代制造技术。(2)要求1、具有编制中等复杂程度零件机械加工工艺规程的基本能力及组织指导工艺实施的能力,具有一定编制中等复杂程度装配体装
3、配工艺规程的能力,具备一些设计工艺过程中某一工序的专用夹具的能力。2、具有分析和解决生产中一般工艺技术问题的初步能力。3、培养自学能力、工具应用(如资料检索等)能力、技术文件写作表达能力、沟通与团队协作能力等方法能力与社会能力,具有较强的工作能力和可持续发展能力。11.2零件图分析主要内容:图样上规定的各项技术条件是否合理;零件的结构工艺性是否良好;图样上是否缺少必要的尺寸、视图或技术条件。过高的精度、过低的表面粗糙度值和其它过高的技术条件会使工艺过程复杂,加工困难;同时,应尽可能减少加工量,达到容易制造的目的。案例 螺纹连接零件主次表面的区分和主要表面的保证主要表面就是重要的表面,主要表面的
4、加工质量对零件工作的可靠性与寿命有很大的影响,要保证主要表面的加工要求。例:IT6、Ra0.8um的工件。外圆,车、磨;内孔,大孔,镗、磨,小孔,钻、铰、研磨。重要技术条件分析技术条件一般是指表面形状精度和表面之间的相互位置关系精度,静平衡、动平衡要求,热处理、表面处理、检测要求和气密性试验等。影响很大零件图上表面位置尺寸的标注工序的加工顺序与工序尺寸和相互位置关系的标注方式有直接关系。分析图71小结:对零件图进行工艺分析应从结构形状、技术要求、材料各方面进行分析,尤其是对主要表面、重要技术条件和重要的位置尺寸的标注应作重点研究,从而掌握零件在加工过程中的工艺关键,以及次要工序的大致内容、数目
5、与顺序,为具体地编制工艺规程奠定基础。零件图分析实例图72要点:零件上重要表面的加工方法选则,零件上主要技术条件的保证,热处理要求的影响。1.1.3零件结构分析回转体类零件回转体类零件的分类回转体类零件的技术要求和加工工艺特点尺寸精度形状精度位置精度表面粗糙度平衡箱体类零件的结构和工艺特点箱体类零件是箱体部件装配时的基准件,由它将轴、套、齿轮、轴承、离合器等零件和组件装配到一起,使其保持正确的相互位置,彼此能按照一定的传动关系运动。箱体零件可以分为整体式箱体和分离式箱体,还可以分为箱体类零件主要结构特点:属于非回体零件箱体的主要表面是平面和轴承孔箱体类零件主要工艺特点:加工表面比较多,工艺路线
6、较长,加工成本高;主要加工表面是平面与孔。11.4工件的工艺性1、工件的工艺性分析工艺性分析是在产品技术设计阶段,工艺人员对产品结构工艺性进行分析和评价的过程。2、工件的工艺性审查工艺性审查是在产品设计阶段,工艺人员对产品和零件结构工艺性进行全面审查并提出意见和建议。(1)工件的工艺性审查应遵循的原则: 保证提高材料利用率 尽可能减少机械加工量,提高生产率 提高生产效率,保证产品质量 减少装夹次数,缩短辅助时间 结构应适应刀具要求 保证装配的方便和可拆性(2)工件工艺性审查的主要内容: 所选用的材料及毛坯形式是否适宜 选用的加工顺序和加工方法是否合理 零件的几何形状、尺寸、公差和表面粗糙度是否
7、合适 尺寸标注是否正确 检查零件的刚度和强度,以保证加工时的振动和变形不超过允许范围,保证运行时的可靠性 加工、装配、检查时基准选择是否合理,是否经济可行1.1.5工件的结构工艺性1、工件结构工艺性的概念工件的结构设计一般应考虑以下几方面的问题: 结构设计必须满足使用要求 结构工艺性必须综合考虑,分清主次 结构设计必须考虑生产条件 图51 结构工艺性要与时俱进 图522、影响结构工艺性的因素生产类型、制造条件、工艺技术3、工件结构工艺性的基本要求零件结构工艺性服从整机的工艺性零件造型简单,加工面积小,尽量采用标准件、通用件和外购件,增加相同元素和相同形状符合经济性要求,尽量降低技术要求,便于制
8、造合理选择零件材料,成本尽量低无污染、省能源,便于回收再利用4、工件结构工艺性举例尽量采用标准化参数例51例52便于在机床和夹具上安装保证装夹方便可靠例53例54减少装夹次数例55例56便于加工,提高切削效率例57例58例59例510便于度量例511例5121.1.6分析减速器轴零件图学习情境1 减速器轴加工训练项目12减速器轴加工工艺编制1.21机械制造工艺概念1、机械制造企业的生产过程企业产品形成过程产品分为有形的产品和无形的产品(服务)产品研发:产品的设计过程三阶段包括方案设计(初步设计)、技术设计、施工设计(工作图设计)产品制造产品销售2、机械制造企业是个变换器机械产品制造时,将原材料
9、转变为产品的所有劳动过程称为生产过程。 对于机器的制造而言,生产过程包括: 生产技术准备过程 毛坯的制造过程 零件的机械加工、热处理和其它表面处理 产品的装配、调试、检验和油漆原材料和成品的运输与保管3、机械制造工艺机械制造工艺的含义企业工艺工作范围工艺方案与工艺路线1.22工艺过程及其组成工艺过程:在生产过程中,改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质,使其成为半成品或成品的过程,亦即生产过程中由毛坯制造起到油漆为止的过程,其它过程则称为辅助过程。工艺过程又分为:铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配等。工艺过程的组成:工艺过程由一个或若干个顺序排列的工序组成。1、工序:一个(或一组
10、)工人,在一个工作地点(或一台机床上),对同一个零件(或一组零件)进行加工所连续完成的那部分工艺过程。 划分工序的主要依据是:工作地点(或机床)是否改变加工是否连续 案例:或书上图13 工序的分类:工艺工序、检验工序、运输工序 2、安装:加工前,使工件在机床上(或夹具中)定位后(即占据正确位置)然后夹紧的过程 3、工位:工件在机床上所占据的每一个待加工位置 4、工步:在一道工序中,当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程工序划分不同,工步可能相同,也可能不同 对于一次安装中连续进行的若干相同多工位加工的工步,通常算作一个工步用几把不同刀具或复
11、合刀具同时加工一个零件的几个表面的工步,也看作一个工步,称为复合工步 5、走刀:切削刀具在工件表面上每切削去一层金属所完成的那部分工艺过程 一个工步可以包括一次或几次走刀1.2.3生产纲领与生产类型1、生产纲领:企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划,即一年中制造产品的数量。零件的生产纲领还应包括备品和废品,可按下式计算:N = Qk(1+i1)(1+i2)2、生产类型:企业生产专业化程度的分类 单件生产:单个生产不同结构和尺寸的产品,很少重复甚至不重复 特点是:品种多;产量小;工作地点的加工对象经常改变 大量生产:同一产品生产数量很大,大多数工作地点按一定节奏重复进行某一零件的某道工序的
12、加工 特点是:产量大;工作地点的加工对象较少改变;加工过程重复 批量生产:一年中分批轮流制造几种不同的产品,每种产品均有一定的数量,工作地点的加工对象周期性重复。分大批、中批、小批。 特点是:有一定的生产数量;加工对象周期性改变;加工过程周期性重复。 组合:单件小批生产、大批大量生产。(表1-2、1-3、1-4)1.2.4机械制造方法 去除加工,又称分离加工、分离成形,它是从工件表面去除(分离)部分材料而成形。包括切削加工、特种加工(电火花加工、电子束加工、离子束加工、等离子加工、激光加工、超声加工、电解加工、化学铣削、电解磨削、加热机械切割、振动切削、超声研磨、超声电火花加工、高压水切割、爆
13、炸索切割等),见表14。 结合加工,是利用物理和化学方法,像做“加法”一样累加成形,将相同材料或不同材料结合在一起的累加成形制造方法。如焊接、铆接、胶接(粘结)、快速成形制造等;电镀、电铸、喷镀、涂装、搪瓷等,见表15。 变形加工,是利用力、热、分子运动等手段,使工件材料产生变形,改变其形状、尺寸和性能。包括聚焦成形和转移成形。 改性加工,是工件外形不变,工件体积不变,但其力学、物理或化学特性(形态、化学成分、组织结构、应力状态等)发生改变的加工方法。分整体改性加工和表面改性加工。有热处理、化学转化膜、表面强化等。 技术检验 包括工序检验、成品检验、全部检验、抽样检验、入厂检验、出厂检验等。
14、产品试验 包括先行试验、定型试验、性能试验、可靠性试验、寿命试验、型式试验、出厂试验等。1.2.5机械制造工艺系统图16,目标工艺系统:机床、工具(刀具)、夹具、工件案例:图18,表16,图1912.6机械加工工序卡片表71机械加工工艺过程卡片与表72机械加工工序卡片1.2.7轴类零件加工工艺(参见1.7.2减速器轴工艺路线拟定)学习情境1 减速器轴加工训练项目13轴类零件毛坯选择1.3.1毛坯种类1、铸件 适用于做形状复杂的零件毛坯。2、锻件 适用于要求强度较高、形状比较简单的零件。3、型材 热轧型材的尺寸较大,精度低,多用作一般零件的毛坯;冷拉型材尺寸较小,精度较高,多用于制造毛坯精度较高
15、的中小型零件,适于自动机加工。4、焊接件5、冷冲压件 适用于形状复杂的板料零件,多用于中小尺寸零件的大批、大量生产。1.3.2毛坯选择的依据1、毛坯选择的重要性毛坯的不同种类及制造方法对零件工艺过程影响很大2、毛坯选择原则经济合理性原则功能适应性原则资源最佳利用原则 一是节省原材料消耗,二是充分利用现有设备资源能量消耗最少原则环境保护原则 ?安全宜人原则3、毛坯发展趋势(1)毛坯制造工艺向精密成形工艺方向发展,即毛坯成形的形状、尺寸精度正从近净成形(Near Net Shape Forming)向净成形(Net Shape Forming)即近无余量成形方向发展。将来“毛坯”与“零件”的界限可
16、能越来越小,有的毛坯可能已接近或达到零件的最终形状和尺寸,磨削后即可装配。(2)绿色毛坯。生产绿色产品的绿色制造过程将成为未来工业制造过程的规范。我国至今仍然沿用着粗放型经营的传统工业模式,能耗高、效益低、环境污染严重。因此从理论和方法上开展系统的清洁化生产研究,促进我国绿色产品的迅速发展,适应国际市场的需求,迎接未来挑战,意义重大。 4、选择毛坯时应考虑的因素: 零件的材料及机械性能要求 零件的结构形状与尺寸 生产纲领及生产类型 现有生产条件 充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能性1.3.3减速器轴毛坯的选择134项目设计指导书(布置任务)一、设计的目的学生在设计中,要综合运用所学的机械
17、知识,针对一个零件编制一份工艺规程文件。通过本次设计,学生将在下述几方面得到锻炼:1、能熟练运用课程中的基本理论,正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线合理安排等问题,提高综合应用所学知识,分析解决实际问题的能力;2、达到设计一般零件工艺规程的能力;3、学会使用手册及图表资料。掌握与设计有关的各种资料的名称出处,能够做到手到拿来,熟练运用。二、设计的要求1、设计题目一律定为:制订*零件的机械加工工艺。生产纲领为中批或大批量生产。题目由学生和指导教师共同选定。2、设计的要求包括以下几个部分:1)绘制毛坯图:一张;2)机械加工工艺过程卡片(包括一张工艺过程卡片和数张工序卡片):一份;3
18、)绘制一张夹具示意图4)设计说明书:一份。三、设计内容、步骤及注意事项1、对零件进行工艺分析,画零件图;2、制订零件的机械加工工艺路线:1)选择加工方法;2)制订工艺路线;3)选择工艺基准;4)选择机床及工、夹、量、辅、刃具;5)加工余量及工序间尺寸与公差的确定;6)切削用量的确定及基本工时的估算;7)画毛坯图;8)绘制零件的机械加工工艺卡片。将前述各项内容以及各工序加工简图,一并填入规定的工序卡片上。对工序简图的要求:画工序简图,其位置应符合工件加工时的状态,这样表示比较直观。简图可按比例缩小,并尽量用较少的投影绘出。简图中要标出定位、夹紧、加工面。加工表面用粗实线表示。对定位、夹紧表面应以
19、规定的符号标明。最后应标明各加工表面加工后的尺寸、公差及表面粗糙度。工序简图中的定位、夹紧表面采用的符号参见教材。3、针对一个工序,设计一个夹具,并绘制一张夹具示意图。4、编写设计说明书。学生在完成上述全部工作内容后,应将前述全部工作依先后顺序编写成设计说明书一份。编写设计说明书是培养学生总结、归纳设计技术问题的表达能力。因此说明书要求:字迹工整、语言简练、文字通顺。篇幅要求1015页。说明书的格式应以16开纸书写,四周留有边框,在右边划出25mm的备注栏,并装订成册。说明书内容应当有工艺设计方案的简要分析,比较详细的设计过程以及必要的设计计算。说明书最后应对自己的设计提出评价和改进意见。四、
20、设计的几点要求1、严格遵守学校规章制度,服从指挥。2、查阅资料、互相讨论、独立思考相结合。3、综合运用所学过的专业知识解决实际问题,力争通过设计使自己的能力得到提高。五、设计成绩的评定1、按设计时表现30%和设计效果70%计算成绩。2、学生自己先评定自己,再由有关教师进行评定。3、参加答辩,才能获得优秀成绩。4、学生成绩按四级(优秀、良好、及格和不及格)记分。六、设计指导教师安排学习情境1 减速器轴加工训练项目14加工方法选择14.1加工方法的选择1. 选择加工方法的影响因素(1)工件的加工精度、表面粗糙度和其他技术要求 (2)工件材料的性质 (3)工件的形状和尺寸 (4)生产类型、生产率和经
21、济性 (5)工厂设备、人员情况 2. 加工方法选择(1)查表或经验确定。(2)首先选定主要表面的最后加工方法,然后选定最后加工前一系列准备工序的加工方法,接着再选次要表面的加工方法。(3)要综合考虑各方面工艺因素的影响。表75至表77表7-5 外圆表面加工方法及适用范围表7-6 内圆表面加工方法及适用范围表7-7 平面加工方法及适用范围1.4.2加工阶段的划分1加工阶段划分(1)粗加工阶段 切除大部分的加工余量,使各加工表面尽可能接近图纸尺寸,并加工出精基准,因此主要问题是如何获得高的生产率。(2)半精加工阶段 使主要表面消除粗加工留下来的误差,为精加工作好准备(达到一定的加工精度,保证一定的
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