机械制造技术基础课程教学大纲

《机械制造技术基础》课程教学大纲

课程名称：机械制造技术基础

课程代码：INDE3010 英文名称：Foundation of Mechanical Manufacturing Technology 课程性质：专业必修课程

学分/学时：3学分/54学时 开课学期：第5学期

适用专业：材料成型与控制工程

先修课程：机械制图、金工实习、材料科学基础 后续课程：材料成型工艺与设备、材料成型原理 开课单位：机电工程学院 大纲执笔人：陈再良

课程负责人：陈再良 大纲审核人：杨宏兵

一、教学目的

通过本课程学习，要求学生能对制造活动有一个总体的、全貌的了解和把握，能掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，具备制订工业规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工业问题的能力，了解当今先进制造技术的发展概况，初步具备对制造单元及制造系统选择决策的能力。

二、课程教学内容及学时分配

第一章 机械加工方法（6课时）

第一节 零件的成形方法

一、Δm＜0的制造工程

原材料或毛坯制造成零件后质量变化Δm＜0的制造过程

二、Δm＝0的制造过程

原材料或毛坯制造成零件后质量变化Δm＝0的制造过程。

三、Δm＞的制造过程

原材料或毛坯制造成零件后质量变化Δm＞0的制造过程

第二节 机械加工方法

一、车削

车削方法的特点和车床加工的典型工序

二、铣削

铣削加工的方法和特点

三、刨削

刨削加工的特点和方法

四、钻削与镗削 钻削与镗削的方法与的、特点

五、齿面加工

成形法和展成法的特点

六、复杂曲面加工

复杂曲面加工的方法

七、磨削

磨削加工的方法与特点

八、特种加工

电火花加工、电解加工、激光加工和超声波加工各自的方法和特点

思考题：

1、简述电解加工、电火花加工、激光加工和超声波加工的表面成形原理和应用范围

2、镗削与车削有哪些不同？

3、车削加工能形成哪些表面？

第二章 金属切削原理与刀具（12课时）

第一节 刀具的结构

一、切削运动与切削要素

切削运动定义、削运动的主运动和进给运动、切削用量、切削几何参数

二、刀具角度

刀具切削部分的组成、刀具角度的参考平面、刀具的标注角度、刀具的工作角度

三、刀具种类

刀具分类、常用刀具简介

第二节 刀具材料

一、刀具材料应具备的性能

刀具材料应满足的基本要求

二、常用的刀具材料

常用的刀具材料及其各自的特性

三、新型刀具材料

新型刀具材料及其优点

第三节 金属切削过程及其物理现象

一、切削过程及切削种类

切削的形成过程、切削的类型及其控制、积屑瘤现象

第四节 切削力与切削功率

一、切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率

二、切削力的测量

目前采用的切削力测量手段

三、切削力的经验公式与切削力估算

计算切削力的指数公式、按单位切削力计算切削力和切削功率

第五节 切削热和切削温度

一、切削热的产生和传导

切削热的定义及产生

二、切削温度的测量

三、影响切削温度的主要因素

切削用量、工件材料、刀具角度、刀具磨损、切削液

四、切削液

三类切削液

五、切削温度对工件、刀具和切削过程的影响

第六节 刀具磨损与刀具寿命

一、刀具磨损的形态及其原因

刀具磨损的三种形式

二、具磨损过程及磨钝标准

刀具磨损过程的三个阶段

三、刀具寿命的经验公式

刀具寿命的定义、刀具寿命公式

第七节 切削用量的选择及工件材料加工性

一、切削用量的选择

对加工质量、基本工艺时间、刀具寿命和辅助时间的影响

二、工件材料的切削加工性

工件材料切削加工性的概念、改善工件材料切削加工性的途径

思考题：

1、金属切削过程有和特征？用什么参数来表示和比较？

2、车刀的角度如何定义？表注角度与工作角度有什么不同？

3、刀具的正常磨损过程可以分成几个阶段？各个阶段的特点是什么？

4、简述车刀、铣刀、钻头的特点。

5、刀具材料具备哪些性能？常用刀具材料有哪些？

第三章 金属切削机床（9课时） 第一节 概述

一、机床的基本组成

二、机床的运动

表面形成运动和辅助运动

三、机床技术性能指标

机床的工艺范围、机床的技术参数

四、机床精度与刚度

机床精度的分类及各自定义

五、机床的型号编制

通用机床型号的编制方法、机床的特性代号、主参数、第二主参数和设计序号

第二节 金属切削机床部件

一、传动系统 主传动系统及其按特征分类、进给传动系统

二、主轴部件

主轴部件的组成结构、主轴部件满足的基本要求、主轴部件的传动方式

三、机床支承件

机床支承件的组成结构、满足的基本要求及其材料

四、机床导轨

导轨应满足的主要技术要求、截面形状和组合形式、导轨的结构类型及特点

五、机床刀架和自动换刀装置

机床刀架自动换刀装置的类型、应满足的要求

第三节 常见的金属切削机床

一、机床

二、磨床

三、钻床

四、铣床

五、加工中心

思考题：

1、机床常用的技术性能有哪些？

2、试说明如何区分机床的主运动和进给运动？

3、主轴部件、导轨、支承件及刀架应满足的基本技术要求有哪些？

第四章 机床夹具原理与设计（9课时） 第一节 机床夹具概述

一、工件的装夹方法

工件在机床上的两种装夹方法

二、机床夹具的工作原理和在机械加工过程中的作用

夹具的主要工作原理、夹具的作用

三、夹具的分类与组成

第二节 工件在夹具中的定位

一、基准的概念

基准的定义及分类

二、六点定位原理

六点定位原理的概念、注意事项、具体设计和定位分析中常遇到的问题

三、常见的定位方式与定位元件

定位元件设计应满足的要求、各种典型表面的定位方法和定位元件

第三节 定位误差分析

一、定位误差及其产生原因

二、定位误差的计算

三、保证精度加工的条件

第四节 工件在夹具中的夹紧

一、夹紧装置的组成及基本要求

二、夹紧力的确定

夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力的大小

三、典型夹紧机构

几种利用机械摩擦实现夹紧

四、夹紧动力原装置

气动夹紧、液压加紧、气-液压组合夹紧

第五节 各类机床夹具

一、车床夹具

二、铣床夹具

三、钻床夹具

第六节 现代机床夹具

一、自动线夹具

二、组合夹具

三、通用可调夹具和成组夹具

四、数控机床夹具

第七节 机床夹具设计的基本步骤

思考题：

1、机床夹具由哪几部分组成？各部分起什么作用？

2、工件在机床上的装夹方法有哪些？其原理有哪些？

3、什么是“六点原理”？

4、定位误差产生的误差有哪些？其实质是什么？

5、夹紧装置的基本组成及基本要求是什么？

第五章 机械制造质量分析与控制（6课时） 第一节 机械加工精度

一、概述

加工精度与加工误差、加工经济精度、原始误差、误差敏感方向的概念、研究机械加工精度的方法

二、工艺系统几何误差

机床的几何误差、刀具的几何误差、夹具的几何误差

三、调整误差

调整误差方式

四、工业系统受力变形引起的误差

基本概念、工件刚度、刀具刚度、机床部件刚度、工艺系统刚度及其对加工精度的影响

五、工业系统受热变形引起的误差

工艺系统的热源、工艺热变形对加工精度的影响、刀具热变形对加工精度的影响、机床热变形对加工精度的影响、减小工艺系统热变形的途径

六、内应力重新分布引起的误差 基本概念、内应力的产生、减小内应力变形误差的途径

七、提高加工精度的途径

减小原始误差、转移原始误差、均分原始误差、均化原始误差、补偿误差

第二节 工艺工程过程的统计分析

一、误差统计性质的分类

二、工艺工程的分布图分析

正态分布的基本概念及特点、机械制造中常见的误差分布规律、工艺过程的分布图分

三、工艺过程的点图分析

工艺过程的稳定性、点图的基本形式、点图的正常波动与异常波动

第三节 机械加工表面质量

一、机械加工表面质量对机器使用性能的影响

表面质量对耐磨性的影响、表面质量对疲劳强度的影响、表面质量对耐腐蚀性的影响、表面质量对配合质量的影响

二、影响表面粗糙的因素

切削加工影响表面粗糙的因素、磨削加工影响表面粗糙的因素

三、影响加工表面层物理力学性能的因素

表面层冷作硬化、表面层材料金相组织变化、表面层残余应力

第四节 机械加工过程中的振动

一、机械加工过程中的强迫振动

二、机械加工过程中的自激振动

思考题：

1、什么叫主轴回转误差？它包括哪些方面？为什么磨床头架主轴采用死顶尖，而车床主轴采用活顶尖？

2、什么是误差复映？误差复映的大小与哪些因素有关？

3、什么样性质的误差服从偏态分布？什么样性质的误差服从正态分布？

4、试简述机械加工中产生自激振动的条件。

第六章 工艺规程设计（6课时） 第一节 概述

一、生产过程与工艺过程

二、机械加工工艺过程的组成

工序、工步和工作行程、装夹和工位

三、零件获得加工精度的方法

形状精度的获得方法、位置精度的获得方法、尺寸精度的获得方法

四、机械加工工艺与生产类型

生产类型、生产类型与组织方式

五、工艺规程的设计原则及原始资料

第二节

机械加工工艺规程设计

一、机械加工工艺规程设计的内容及步骤

二、工艺路线的制定

定位基准的选择、表面加工方法的选择、加工阶段的划分、工序的集中与分散、工序顺序的安排、机床设备与工艺装备的选择

第三节 加工余量与工序尺寸

一、加工余量及其影响因素

加工余量的定义、影响加工余量的因素

二、工序尺寸及其公差的确定

基准重合时的情况、基准面在加工时经过转换的情况、孔系坐标尺寸的计算

第四节 工艺尺寸链

一、尺寸链及其尺寸计算公式

尺寸链的定义、分类、计算，极植法解尺寸链的计算公式、统计法解直线尺寸链基本计算公式

二、工艺尺寸链分析与计算的实例

第五节 机械加工工艺的技术经济性分析

一、时间定额

时间定额的概念、组成

二、工艺成本

工艺成本的组成计算、工艺方案的经济评比

三、编制工艺规程文件

机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片

第六节 机器装配工艺规程设计

一、概述

机械装配与装配工艺系统图、装配精度与装配尺寸链

二、保证装配精度的四种装配方法

互换装配法、分组装配法、修配装配法、调整装配法

三、装备工艺规程设计

第七节 机械产品设计的工艺性评价

一、概述

二、机械产品设计的机械加工工艺性评价

三、机械产品设计的装配工艺性评价

思考题：

1、什么是生产过程、工艺过程和工艺规程？

2、什么是加工余量、工序余量和总余量？

3、试分析比较用极值法解算尺寸链与用统计法解算尺寸链的本质区别。

第七章 先进制造技术（6课时） 第一节 快速成形制造技术

一、简介 快速成形技术的优点

二、快速成形的基本原理

三、快速成形的工艺方法

四、基于快速成形的快速模具技术

快速模具按模具制造的分类

第二节 高速切削

一、高速切削技术的概念与特点

二、高速切削的机理

切削立、切削热、刀具磨损

三、高速切削的关键技术

高速切削的机床机构、高速切削的刀具系统

第三节 微机械及其微细加工技术

一、引言

二、微细加工技术

三、典型微电子机械系统装置

思考题：

1、基于快速成形的常见快速模具工艺方法有哪些？

2、总结高速切削工艺的特点。

3、简述常见的各种微细加工方法的工艺特点。

三、考核及成绩评定方式

考核方式：闭卷笔试，平时测验及作业

成绩评定方式：笔试成绩50%，平时成绩50%（含期中考试）

四、教材及参考书目

教材：《机械制造技术基础》，王健求，机械工业出版社，2011 参考书目：

1 卢秉恒主编.机械制造技术基础（第三版）.北京：机械工业出版社，2010 2 张世昌主编.机械制造技术基础.北京：高等教育出版社，2014 3 刘英等.机械制造技术基础.北京：机械工业出版社，2008 4 刘旺玉等.机床夹具设计.北京：华中科技大学出版社，2013

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