機械制造工程課程教學大綱

機械制造工程課程教學大綱課程代碼：MEEN3015課程類別：專業(yè)選修課程授課對象：機械電子工程專業(yè)開課學期：第7學期學 分：2學分學 時：36上課學時+18實驗學時主講教師：王明娣、施學斌指定教材：黃健求機械制造技術機械工業(yè)出版社，李森林機械制造基礎化學工業(yè)出版社1. 教學目的：本課程是高等工程本科學校機械電子工程專業(yè)選修的機械制造技術課。通過本課程的學習，應使學生（1）獲得機械制造工藝過程的基本知識。（2）掌握鑄鍛焊等熱加工工藝特點和各類加工方法的選擇要素。（3）基本掌握金屬切削原理與刀具方面的基礎知識。（4）掌握金屬切削機床的基礎知識。（5）掌握各種典型表面加工方法方面的基礎知識。（6）基本掌握機械加工工藝與裝配工藝方面的基礎知識。（7）基本掌握機床夾具設計方面的基礎知識。綜合起來，本課程的任務是使學生了解機械制造過程，掌握制造技術文化的基礎知識，建立材料與工藝之間的相互關系。通過對機械工程材料的性能特點，熟悉鑄造、鍛壓、焊接的工藝基礎知識的學習，培養(yǎng)學生綜合運用材料及工藝知識進行選材與工藝分析的初步能力，為學習選擇使用工程材料、選擇毛坯、選用無切削或少切削加工方法、為機械零件制定加工工藝路線、學習其它課程和從事技術工作打好必要基礎。緒論課時：1周，共2課時教學內容：1、機械制造技術發(fā)展史2、機械制造過程的基本內容3、機械制造制造工業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用鑄造課時：1周，共4課時教學內容：1 、砂型鑄造工藝基礎 鑄造生產(chǎn)的實質、特點及應用。砂型鑄造工藝過程。手工造型基本方法、特點及應用。 2 、合金的鑄造性能 合金的流動性、收縮性及常用合金的鑄造性能。 3 、砂型鑄造工藝設計基礎 鑄造工藝圖的作用和內容。工藝設計主要內容：澆注位置、分裂面、主要工藝參數(shù)、澆注系統(tǒng)。 4 、鑄件的結構工藝性 鑄件的結構工藝性及鑄造工藝過程的影響。鑄件的結構工藝性與合金鑄造性能的關系。鑄件結構設計的基本知識。 5 、鑄造毛坯的選用 鑄件的性能特點及鑄造毛坯選用條件。 課堂討論 結合生產(chǎn)實例，正確選用鑄造毛坯。 6 、特種鑄造簡介 金屬型鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造、離心鑄造的基本原理、特點和應用。 鍛壓 課時：1周，共3課時教學內容：1 、鍛造工藝基礎 鍛造生產(chǎn)的實質、特點及應用。了解自由鍛造、錘上模鍛、胎模鍛造的基本方法。 2 、合金的鍛造性能 金屬的塑性變形及實質。金屬的可鍛性及其影響因素。常用合金的鍛造性能。 3 、鍛造工藝設計基礎 鍛件圖繪制（確定余量、公差和余塊），計算其坯料的質量和尺寸，確定其變形工序等。 4 、鍛件的結構工藝性 自由鍛造零件、胎模鍛造零件、模鍛零件的結構工藝性。 5 、鍛造毛坯的選用 鍛件的性能特點、鍛造毛坯的選用條件。 課堂討論 結合生產(chǎn)實例，正確選用鍛造毛坯。 6 、板料冷沖壓 沖壓的基本工序。冷沖壓模的結構和材料。冷沖壓件的結構工藝性。典型冷沖壓件生產(chǎn)舉例。 7 、特種鍛造簡介 輥鍛、精密模鍛、軋制、擠壓、冷拔的基本原理、特點及應用。 焊接與膠接 課時：1周，共3課時教學內容：1 、熔化焊工藝基礎 熔化焊的實質、特點及應用。手工電弧焊、埋弧自動焊、氣體保護焊基本原理、特點及應用。 2 、焊接接頭及金屬焊接性能 焊縫及熱影響區(qū)的組織和性能。金屬的可焊性。碳鋼、合金鋼、鑄鐵的焊接性能。 3 、焊接應力與焊件的結構工藝性 焊接應力與變形：應力產(chǎn)生的原因，變形形式和防止變形的措施。焊接件的結構工藝性。 4 、熔化焊工藝設計基礎 確定焊縫位置和焊接方法。確定焊接接頭及坡口的形式和尺寸。合理選用焊條。簡單焊接件工藝設計。 5 、焊接件選用 焊接件的性能特點、焊接件的選用條件。 課堂討論 結合生產(chǎn)實例，正確選用焊接件。 6 、其他焊接方法簡介 氣焊、接觸焊、電渣焊基本原理、特點及應用。 7 、膠接技術 膠接的基本原理：機械作用、擴散作用、吸附作用。膠接劑的組成和分類。膠接工藝及膠接接頭設計。金屬切削加工基本知識課時：1周，共3課時第一節(jié) 金屬切削加工中的基本定義一、切削運動及切削用量1、切削運動 2、切削用量的基本要素二、刀具幾何角度1、刀具切削部分的刀面和刀刃 2、確定刀具幾何角度的參考平面及參考系 3、刀具的標注角度與工作角度第二節(jié) 切屑形成過程及加工表面質量一、切削形成過程1、材料變形區(qū)的概念 2、材料變形對已加工表面質量的影響二、切屑類型 1、切屑類型及控制 2、磨削與砂輪選擇第三節(jié) 切削力與切削熱的基本概念一、切削力1、切削力的形成 2、切削力的分解 3、磨削力二、切削熱與切削溫度1、切削熱與切削溫度 2、磨削熱和磨削溫度 3、刀具磨損和刀具耐用度第四節(jié) 影響切削加工效率及表面質量的主要因素 一、工件材料的切削加工性二、刀具材料的合理選擇 1、刀具材料應具備的切削性能 2、刀具材料的種類 性能及選擇 3、刀具幾何參數(shù)的選三、切削液1、切削液的種類 2、切削液的選用四、切削用量選擇1切削用量選擇原則 2、切削用量的選擇思考題：（見教材）金屬切削機床與刀具課時：3周，共9課時第一節(jié) 金屬切削機床概述一、工件表面成形方法1、工件表面形狀與成形方法 2、機床運動分析二、機床的分類 1、機床的分類方法 2、 機床的型號編制第二節(jié) 車床一、車床的種類1、普通車床 2、數(shù)控車床 3、其它車床 4、車床的主要加工范圍二、車刀1、車刀的種類 2、車刀的材料第三節(jié) 孔加工機床與刀具一、鉆床1、鉆床的種類 2、鉆床的主要加工范圍二、鏜床1、鏜床的種類 2、鏜床的主要加工范圍三、孔加工刀具1、孔的粗加工刀具 2、孔的半精加工與精加工刀具 3、孔加工刀具的材料第四節(jié) 銑床與銑刀一、銑床的種類1、普通銑床 2、數(shù)控銑床 3、其它銑床 4、銑床的主要加工范圍二、銑刀1、銑刀的種類 2、銑刀的材料第五節(jié) 刨床與插床一、刨床1、刨床的種類 2、刨床的主要加工范圍 二、插床1、插床的種類 2、插床的主要加工范圍 第六節(jié) 磨床與砂輪一、磨床的種類1、萬能外圓磨床 2、其它磨床 3、磨床的主要加工范圍二、砂輪1、砂輪的組織結構 2、砂輪的選用第七節(jié) 齒輪加工機床與齒輪刀具一、齒形面的加工原理與方法 1、展成法 2、成形法二、滾齒機與滾刀三、插齒機與插齒刀四、磨齒機第八節(jié) 其它機床簡介一、組合機床二、加工中心思考題：（見教材）機械加工工藝規(guī)程的制訂課時：2周，共6課時第一節(jié) 機械加工工藝過程的基本概念一、機械加工工藝過程的組成 1、安裝 2、工位 3、工步 4、走刀二、生產(chǎn)類型與機械加工工藝規(guī)程第二節(jié) 制訂機械加工工藝規(guī)程的原則與步驟一、制訂機械加工工藝規(guī)程的原則二、制訂機械加工工藝規(guī)程的步驟第三節(jié) 工件在加工時的定位與基準一、基準的概念與分類1、設計基準 2、工藝基準二、定位基準的選擇1、粗基準的選擇 2、精基準的選擇第四節(jié) 加工工藝路線的制定一、加工經(jīng)濟精度與加工方法的選擇 1、加工經(jīng)濟精度的概念 2、典型表面的加工方法與工藝路線（外圓柱面、孔與平面）二、加工順序的安排與加工階段的劃分1、加工順序的安排 2、加工階段的劃分第五節(jié) 加工余量、工序尺寸及公差的確定 一、加工余量與工序尺寸的確定 二、工序公差的確定第六節(jié) 提高勞動生產(chǎn)率的工藝措施一、縮短基本時間二、縮短輔助時間或輔助時間與基本時間重合三、縮短準備與終結時間思考題：（見教材）機床夾具設計原理 課時：2周，共6課時第一節(jié) 機床夾具概述 一、機床夾具的分類二、夾具的作用和組成 1、夾具的作用 2、夾具的組成元件第二節(jié) 工件的定位原理與定位方法及元件一、定位原理二、定位方法及元件1、工件以平面定位 2、工件以圓孔定位 3、工件以外圓柱面定位 4、工件以一面兩孔定位 5、 其他定位方式第三節(jié) 工件夾緊裝置的設計一、夾緊裝置的組成及設計要求二、正確施加夾緊力 三、常用夾緊機構 1、斜楔夾緊機構 2、螺旋夾緊機構 3、偏心輪夾緊機構 4、鉸鏈夾緊機構 5、復合夾緊機構 6、定心夾緊機構第四節(jié) 典型機床夾具一、車床夾具1、車床夾具的工作特點 2、車床夾具與機床的聯(lián)接 3、車床夾具設計要點二、銑床夾具1、銑床夾具的工作特點 2、銑床夾具與機床的聯(lián)接 3、銑床夾具上工件與刀具相對位置的確定 4、銑床夾具設計要點三、鉆床與鏜床夾具1、鉆床與鏜床夾具的工作特點 2、鉆床與鏜床夾具與機床的聯(lián)接 3、鉆床與鏜床夾具上工件與刀具相對位置的確定 4、鉆床與鏜床夾具設計要點四、柔性夾具簡介 1、組合夾具 2、成組可調整夾具 3、其它柔性夾具思考題：（見教材）實驗教學課時：6周，共18課時實驗一 車刀幾何角度測量1、實驗目的要求(1)了解車刀量角臺的構造與工作原理。(2)掌握車刀幾何角度測量的基本方法。(3)加深對車刀各幾何角度、各參考平面及其相互關系的理解。2、實驗儀器及刀具儀器：回轉工作臺式量角臺車刀：直頭外圓車刀3、實驗內容及要求(1)利用車刀量角臺分別測量直頭外圓車刀的幾何角度：要求學生測量r、r、s、o、o 等共5個基本角度。(2)在平面內繪出這5個基本角的視圖。實驗二 機床幾何精度檢驗1、實驗目的：（1）了解常用的機床幾何精度檢驗項目、允許標準和檢驗方法（2）了解機床幾何精度檢驗項目常用的檢驗工具和儀器（3）學習正確使用工具儀器進行測量操作的技能及測量數(shù)據(jù)的處理方法2、實驗對象、實驗內容及所有的工具儀器：（1）實驗對象：CA6140A/4001000（2）實驗內容：檢驗以下項目G1縱向：溜板移動時導軌在垂直平面內的直線度G1橫向：溜板移動時導軌的傾斜度G2：溜板移動在水平面內的直線度G6：主軸錐孔中心線的徑向跳動G7：溜板移動對主軸中心線的平行度（3）實驗用的工具和儀器水平儀 0.02/1000一 錐柄檢驗棒 4#莫氏圓柱部分長500CM 一根 千分表 0.001/格 二只 圓柱檢驗棒 L=600CM 一根 磁性表架 二臺 鋼尺 L=300MM 一把3、實驗條件與實驗程序內容和要求：（1）實驗條件：機床的幾何精度檢驗應在正常使用狀態(tài)下進行對初次安裝或遷移后重新安裝的機床，應安裝調試經(jīng)試運轉狀態(tài)穩(wěn)定后進行。（2）實驗程序內容：多個檢驗項目應按一定次序逐個進行。本實驗中個項目檢驗作業(yè)次序為G1、G2、G6、G7（3）實驗要求：認真測得各檢驗項目的數(shù)據(jù)，進行必要的數(shù)據(jù)處理，得到結論數(shù)據(jù)根據(jù)GB/T4020-1997確定相應項目的允許值，對所測機床的各項精度作出合格與否的結論。實驗三、車銑復合加工中心實驗一、實驗目的1.了解車銑復合加工中心編程軟件的特點，掌握使用車銑復合加工中心編程的方法。2.了解車銑復合加工中心各軸的運動特點及機床的特性。3.了解車銑復合加工中心自動加工的整體過程 二、實驗原理 加工中心，簡稱cnc，是由機械設備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工復雜形狀工件的高效率自動化機床。加工中心備有刀庫，具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數(shù)控機床。加工中心是高度機電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、自動改變主軸轉速、進給量等，可連續(xù)完成車、銑、鉆、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾、測量和機床調整等輔助工序時間，對加工形狀比較復雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟效果。三、實驗設備 馬扎克INTEGREX200 車銑復合中心一臺以及氣源等輔助設備。四、注意事項1.操作者應先仔細閱讀加工中心及雕銑機操作規(guī)程，并按其要求認真熟悉機床操作。2.必須熟悉所使用的自動編程軟件，然后再上機操作。3.程序模擬加工完畢后，應請指導人員檢查。4.操作過程中，如遇問題，應及時請教指導教師，禁止魯莽操作。5.實驗過程中，不準離開機床。五、實驗內容1.實驗前仔細閱讀本實驗指示書的內容；2.觀看學習利用計算機演示數(shù)控機床CAD/CAM軟件的使用方法；3.使用數(shù)控機床CAD/CAM軟件對指定零件進行設計和編程；4.模擬運行程序，觀察仿真加工過程并確保程序無誤；5.熟悉機床系統(tǒng)的界面和操作面板以及相關的功能按鍵；6.進行零件加工程序的傳輸；7.裝卡毛坯，建立工件坐標系；8.啟動機床，完成零件加工；9.檢驗零件的尺寸精度等。六、實驗步驟（一）零件的工藝分析（二）零件的程序編制本次實驗使用Mazatrol編程軟件進行數(shù)控自動編程。（三）機床操作1.了解熟悉控制面板分布及數(shù)控系統(tǒng)面板操作2.導入程序2.建立工件坐標系4.加工運行及檢測5.緊急停止七、數(shù)控自動加工實驗自動編程銑削圖形見現(xiàn)場實驗四 機床傳動系統(tǒng)的分析實驗一、實驗目的 通過實驗過程的各個實踐環(huán)節(jié)，讓學生直接接觸機床傳動系統(tǒng)實物，增進學生對機械部件的感性認識、提高學習興趣。通過觀察實驗機床的機械傳動結構、零部件形狀特征，及相關實驗內容使學生能熟悉機床傳動系統(tǒng)中的齒輪傳動副、帶輪傳動副、離合器、傳動絲杠螺母副、主軸、花鍵軸、傳動軸結構、軸系支承等各類典型傳動零部件結構。 二、實驗要求： 觀察實驗機床的機械傳動系統(tǒng)工作過程、結構、零部件特征，結合所學知識完成下列諸項實驗內容 1. 結合課程內容，對CA4160車床總體結構、工作原理進行分析。 2. 結合課程內容，對CA4160車床傳動系統(tǒng)結構進行分析； 3. 根據(jù)學習所得認識與知識，完成實驗題三、實驗內容1、CA6140普通臥式車床的組成及各部分功能2、CA6140各機械系統(tǒng)及其功用參考書目1 鄧文英主編金屬工藝學（下冊）高教出版社 2 鞠魯粵主編機械制造基礎上海交大出版社3 盧秉恒主編機械制造技術基礎 機械工業(yè)出版社4 王先逵主編機械制造工藝學 機械工業(yè)出版社5 蔡安江主編機械工程生產(chǎn)實習，機械工業(yè)出版社