《機械制造技術》第13課 分析階梯軸的機械加工工藝規(guī)程

PAGE8PAGE8PAGE7PAGE7

課題分析階梯軸的機械加工工藝規(guī)程——機械加工工藝規(guī)程基礎知識課時2課時（90min）教學目標知識技能目標：（1）掌握機械加工工藝規(guī)程的形式及作用（2）掌握機械加工工藝規(guī)程的設計原則及步驟（3）掌握零件工藝性的分析方法和毛坯的選擇（4）掌握機械加工定位基準的選擇思政育人目標：提高邏輯嚴謹、思維縝密的問題分析能力教學重難點教學重點：機械加工工藝規(guī)程的形式及作用，機械加工工藝規(guī)程的設計原則及步驟，零件工藝性的分析方法和毛坯的選擇教學難點：機械加工定位基準的選擇教學方法啟發(fā)式、講授法、案例分析法、討論法、總結法教學用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學設計→考勤（2min）→教學過程主要教學內容及步驟設計意圖課前任務【教師】上傳預習資料，發(fā)布預習任務，和學生負責人取得聯(lián)系，讓其提醒同學通過文旌課堂APP或其他學習軟件，完成課前任務請大家搜集不同產(chǎn)品的工藝規(guī)程文件，觀察機械加工工藝規(guī)程的形式，通過發(fā)起的線上任務，討論機械加工工藝規(guī)程的作用?！緦W生】完成課前任務通過課前任務，培養(yǎng)學生獨立收集資料的能力，對機械加工工藝規(guī)程的相關基礎知識形成，鍛煉其觀察、分析、總結的能力考勤

（2min）【教師】使用文旌課堂APP進行簽到【學生】按照老師要求簽到培養(yǎng)學生的組織紀律性，掌握學生的出勤情況互動導入

（3min）【教師】講述“任務引入”案例（詳見教材），并提出問題思考機械加工工藝規(guī)程有哪些形式，有哪些設計要求，又是怎么設計的呢？【學生】聆聽、思考、回答通過設置疑問的方式，引導學生主動思考，激發(fā)學生的學習興趣傳授新知（40min）【教師】通過學生的回答，引出本節(jié)課知識點，講解定位誤差與工件夾緊的相關內容一、機械加工工藝規(guī)程概述工藝規(guī)程是指用文字、圖表和其他載體形式，規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切與產(chǎn)品生產(chǎn)有關的人員都應嚴格執(zhí)行、認真貫徹的紀律性文件。根據(jù)產(chǎn)品或零部件制造工藝過程的不同，工藝規(guī)程有毛坯制造、機械加工、熱處理、表面處理及裝配等多種類型，不同類型的工藝規(guī)程所包括的內容不同。其中，機械加工工藝規(guī)程包括零件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。1、機械加工工藝規(guī)程的形式零部件的加工難度和生產(chǎn)類型不同，其工藝過程的復雜程度不同，機械加工工藝規(guī)程的形式也不同。通常，機械加工工藝規(guī)程的形式有機械加工工藝過程卡片、機械加工工藝卡片、機械加工工序卡片。此外，對于自動、半自動機床上完成的工序，還需要有機床調整卡片；對于檢驗工序，還需要有檢驗工序卡片等。?【教師】提問：“請思考機械加工工藝過程卡片、機械加工工藝卡片、機械加工工序卡片這幾種卡片分別起什么作用？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答1）機械加工工藝過程卡片【多媒體】展示“機械加工工藝過程卡片”的圖片（詳見教材），講解相關知識機械加工工藝過程卡片是指以工序為單位，用來簡要說明產(chǎn)品或零部件加工過程的一種工藝文件。在簡單零件的單件小批生產(chǎn)中，通常不編制其他較為詳細的工藝文件，而以這種卡片指導生產(chǎn)。2）機械加工工藝卡片【多媒體】展示“機械加工工藝卡片”的圖片（詳見教材），講解相關知識機械加工工藝卡片是指以工序為單位，詳細說明產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程的一種工藝文件。機械加工工藝卡片可用于指導工人生產(chǎn)，以及幫助管理人員和技術人員掌握整個零件加工的過程，適用于成批生產(chǎn)及復雜零件的單件小批生產(chǎn)。3）機械加工工序卡片【多媒體】展示“機械加工工序卡片”的圖片（詳見教材），講解相關知識在大批大量生產(chǎn)中，除了有較詳細的機械加工工藝卡片外，還要編制機械加工工序卡片。機械加工工序卡片是指在機械加工工藝過程卡片的基礎上，按每道工序所編制的一種工藝文件，其一般含有工藝簡圖，并詳細說明該工序每個工步的加工內容、工藝參數(shù)、操作要求以及所用設備和工藝裝備等。……詳見教材2、機械加工工藝規(guī)程的作用?【教師】提問：“生產(chǎn)中為什么要嚴格執(zhí)行、認真貫徹機械加工工藝規(guī)程？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】思考、討論、回答?【教師】總結學生的回答（1）機械加工工藝規(guī)程是指導生產(chǎn)的主要技術文件。機械加工車間生產(chǎn)的計劃和調度、工人的操作、加工質量的檢驗、生產(chǎn)成本的核算等，都是以機械加工工藝規(guī)程為依據(jù)的。處理生產(chǎn)中的問題也常以機械加工工藝規(guī)程作為共同依據(jù)，如處理質量事故，應按機械加工工藝規(guī)程來確定各有關單位、人員的責任。（2）機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備工作的基本依據(jù)。產(chǎn)品投產(chǎn)前，應根據(jù)機械加工工藝規(guī)程進行相關生產(chǎn)準備工作。例如，原材料的調配、通用工藝裝備的準備、專用工藝裝備的設計和制造、作業(yè)計劃的編排和勞動力的組織等。（3）機械加工工藝規(guī)程是新建或擴建工廠或車間的基本資料。新建或擴建工廠或車間時，應根據(jù)機械加工工藝規(guī)程來確定所需設備的品種、規(guī)格、數(shù)量及其在車間的布置，并由此確定車間的面積，輔助部門的編制，以及生產(chǎn)工人的工種、等級及數(shù)量等。3、機械加工工藝規(guī)程的設計原則（1）應保證產(chǎn)品加工質量達到設計圖樣上規(guī)定的各項技術要求，這是設計機械加工工藝規(guī)程應首先考慮的問題。（2）在保證加工質量的前提下，應盡可能提高生產(chǎn)率，減少能源和材料消耗，降低生產(chǎn)成本。（3）在充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件的基礎上，應盡可能采用國內外先進工藝技術和經(jīng)驗。（4）盡可能減輕工人的勞動強度，保證生產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好、文明的勞動條件，并避免污染環(huán)境。（5）機械加工工藝規(guī)程應做到正確、完整、統(tǒng)一和清晰，其編號以及所用術語、符號、計量單位和代號等都要符合相應標準。4、機械加工工藝規(guī)程的設計步驟（1）分析零件的工藝性。分析零件的工藝性主要包括分析和審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖，分析零件的結構工藝性等。（2）選擇毛坯。選擇毛坯是指依據(jù)零件在產(chǎn)品中的作用、零件的生產(chǎn)綱領和結構特點，確定毛坯的種類、制造方法、尺寸和精度等。（3）擬訂機械加工工藝路線。擬訂機械加工工藝路線是機械加工工藝規(guī)程設計的核心內容，它包括選擇定位基準，確定加工方法，劃分加工階段，安排加工順序以及合理組合工序等。必要時還應對不同的加工方案進行技術經(jīng)濟分析。（4）設計加工工序。設計加工工序包括確定加工余量和工序尺寸，選擇機床設備、工藝裝備和切削用量，確定時間定額等。（5）填寫工藝文件。二、零件工藝性分析和毛坯的選擇1、零件工藝性分析【多媒體】展示“一些零件機械加工結構工藝性對比實例”的表格（詳見教材），引出零件結構工藝性的相關知識點1）分析和審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖在設計機械加工工藝規(guī)程時，首先應對產(chǎn)品的零件圖和裝配圖進行分析，熟悉產(chǎn)品的用途、性能及工作條件，明確零件在產(chǎn)品中的位置和功用，找出主要的技術要求和關鍵的加工內容，以便在設計機械加工工藝規(guī)程時，采取適當?shù)拇胧┘右员ＷC。同時，還要審查圖樣的完整性和正確性，對錯誤和遺漏提出修改意見。2）分析零件的結構工藝性零件的結構工藝性是指零件在滿足設計功能和精度要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性。它體現(xiàn)在毛坯制造、熱處理、切削加工和裝配等各個生產(chǎn)制造階段，而且不同的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件對零件的結構工藝性要求不同。因此，必須根據(jù)具體的條件，對零件的結構工藝性進行全面綜合分析。在設計機械加工工藝規(guī)程時，主要從切削加工的角度分析零件的結構工藝性。……詳見教材?【教師】提問：“夾緊裝置對工件有什么影響？”，安排學生分組討論并派代表回答問題?【學生】聆聽、分組、思考、討論、回答問題?【教師】總結學生的回答夾緊裝置的結構是否合理、可靠，將直接影響工件的加工精度和生產(chǎn)率，還會影響工件的、表面粗糙度和加工時間，影響生產(chǎn)率、勞動強度等。2、毛坯的選擇毛坯是指根據(jù)零件的形狀、工藝尺寸等要求制造而成，供進一步加工用的生產(chǎn)對象。機械制造中，大部分零件都是由材料通過鑄造、鍛造、沖壓等材料成形方法制成毛坯，再經(jīng)過切削加工得到的。毛坯的選擇不但影響其本身的制造工藝和成本，還影響零件的工藝性能、使用壽命及加工成本。1）毛坯的種類鑄件：適用于形狀復雜零件的生產(chǎn)。其中，手工造型鑄件適用于單件小批生產(chǎn)或大型零件的生產(chǎn)；機器造型鑄件適用于大批大量生產(chǎn)及尺寸精度要求較高的零件的生產(chǎn)。鍛件：適用于強度要求高，形狀比較簡單的零件的生產(chǎn)。其中，自由鍛鍛件適用于單件小批生產(chǎn)及大型零件的生產(chǎn)；模鍛鍛件適用于中小型零件的大批大量生產(chǎn)。軋制件：分為熱軋件和冷拉件。其中，熱軋件適用于一般零件的生產(chǎn)；冷拉件尺寸較小，精度較高，適用于中小型零件的生產(chǎn)及采用自動線加工。焊接件：適用于大型零件的單件小批生產(chǎn)。焊接件必須經(jīng)時效處理后方可加工。其他：如冷沖壓件、工程塑料壓制件和粉末冶金件等。2）毛坯的選擇原則（1）滿足零件的力學性能要求。（2）毛坯的制造方法要與零件的結構形狀和外形尺寸相適應。（3）毛坯的制造要與零件的生產(chǎn)類型和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件相適應?！斠娊滩?）毛坯形狀和尺寸的確定毛坯的形狀和尺寸基本上取決于零件的形狀、尺寸及其技術要求。機械加工中，毛坯尺寸與零件設計尺寸之差，稱為毛坯余量。毛坯的形狀和尺寸應按照零件表面精度和表面質量的要求，在加工表面留有一定的毛坯余量，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工勞動量，降低生產(chǎn)成本的目的。隨著科技的進步，少無切削加工已成為現(xiàn)代機械制造的發(fā)展趨勢之一?！局R鏈接】教師補充知識點——少無切屑加工無屑加工是指金屬坯料經(jīng)鑄造、鍛壓或其他金屬加工方法直接得到制件，不再需要切削加工的工藝方法。少切屑加工是指無屑加工后尚需要進行少量切削加工的工藝方法。這兩種用精確成形方法制造零件的工藝合稱為少無切屑加工。……詳見教材毛坯制造時同樣會產(chǎn)生誤差，毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯形狀和尺寸的確定，除了要將一定加工余量附在零件相應的加工表面上之外，有時還要考慮毛坯的制造、機械加工及熱處理等技術因素的影響。在這種情況下，毛坯的形狀可能與零件的形狀有所不同?！斠娊滩?）毛坯圖的繪制在確定了毛坯的種類、形狀和尺寸后，還應繪制毛坯圖，作為毛坯制造單位的產(chǎn)品圖樣。毛坯圖要考慮毛坯制造、機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響，如鑄件和鍛件上的孔和法蘭等的最小鑄出或鍛出條件，鑄件和鍛件表面的起模斜度（拔模斜度）和圓角，分型面和分模面的位置等，并用雙點畫線表示出零件的表面，以區(qū)別加工表面和非加工表面。?【教師】展示“階梯軸鍛件毛坯圖”（詳見教材），提問：“圖中是怎樣表示零件的輪廓線和毛坯外形的？”，并隨機抽取學生回答問題?【學生】聆聽、思考、回答問題?【教師】總結學生的回答毛坯的外形用粗實線表示，零件的輪廓線用雙點畫線表示。毛坯的基本尺寸和公差標注在尺寸線上面，零件的尺寸標注在尺寸線下面的括號內。三、定位基準的選擇?【教師】復習并提問定位基準的定義，隨機抽取學生回答問題?【學生】聆聽、思考、回答問題?【教師】根據(jù)學生的回答引出定位基準選擇的相關知識合理選擇定位基準對保證零件的加工精度（特別是相互位置精度）有著決定性影響。在設計機械加工工藝規(guī)程時，應首先考慮選擇怎樣的精基準定位，把各個主要表面加工出來；然后再考慮選擇怎樣的粗基準定位，把作為精基準的表面加工出來。1、精基準的選擇精基準的選擇應保證零件的加工精度，特別是保證加工表面的相互位置精度，并兼顧工件裝夾方便、夾具結構簡單。因此，精基準的選擇應遵循以下原則?；鶞手睾显瓌t：盡可能選用設計基準作為精基準，以避免基準不重合誤差?；鶞式y(tǒng)一原則：加工工件時，采用同一組定位基準作為精基準，以加工出盡可能多的表面。這樣可避免基準位移誤差，還能簡化夾具的設計和制造?；榛鶞试瓌t：當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要這兩個表面互為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。自為基準原則：有些精加工或光整加工工序的加工余量小而均勻，在加工時應盡量選擇加工表面本身作為精基準，而該表面與其他表面之間的位置精度則由已完成工序保證。便于裝夾原則：有多種定位方案可供選擇時，應選擇定位準確、夾緊可靠，并可使夾具結構簡單的表面作為精基準1）分析和審查產(chǎn)品的零件圖和裝配圖2、粗基準的選擇選擇粗基準時，應保證加工表面與非加工表面之間的相互位置精度，合理分配加工余量，同時為后續(xù)工序提供精基準。因此，粗基準的選擇應遵循以下原則。保證相互位置要求原則：如果必須首先保證工件上加工表面與非加工表面之間的位置要求，則應以非加工表面作為粗基準。如果在工件上有很多不需要加工的表面，則應以其中與加工表面有較高位置精度要求的表面作為粗基準。重要表面原則：如果必須首先保證工件某重要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面作為粗基準。最小加工余量原則：當工件上有多個表面要加工時，應以加工余量最小的表面作為粗基準，以保證各加工表面有足夠的加工余量。便于裝夾原則：選作粗基準的表面應平整，無澆口、冒口或飛邊等缺陷，以使工件定位準確、夾緊可靠。不重復使用原則：如果粗基準表面精度較低且比較粗糙，在二次安裝時，其在機床上（或夾具中）的實際位置可能與第一次安裝時不一樣，從而產(chǎn)生定位誤差，導致相應的加工表面出現(xiàn)較大的位置誤差。因此，粗基準一般不重復使用?！緦W生】聆聽、理解、記憶運用多媒體課件，通過提問引導和小組討論的方式，對機械加工工藝規(guī)程等基礎知識進行講解，同時培養(yǎng)學生主動思考的習慣，激發(fā)學生的學習興趣和積極性項目實踐（40min）分析機械加工工藝規(guī)程【教師】組織學生以小組形式開展項目訓練活動，描述任務并發(fā)布任務要求如圖所示為階梯軸零件，其生產(chǎn)類型為小批生產(chǎn)。該零件的機械加工工藝過程卡片如表（詳見教材）所示。請分析討論階梯軸零件的工藝性、毛坯的選擇、定位方式和定位基準。每組推選一名代表，上臺講述分析結果。【學生】分組練習，組內分工，帶入實際工作人員角色，分析階梯軸的工藝性、毛坯的選擇、定位方式和定位基準【教師】巡堂輔導，重點強調以下問題