《机械制造工艺》教案第12课编制箱体类零件机械加工工艺规程（一）.docx

课题编制箱体类零件机械加工H艺规程(一)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)了解箱体类零件的功用、结构特点和技术要求(2)掌握箱体类零件的材料、毛坯和热处理方法(3)掌握箱体类零件的加工方法素质目标：(1)养成坚持不懈、刻苦钻研、精益求精的工作作风(2)践行互帮互助、同甘共苦的团队精神教学重难点教学重点：箱体类零件的功用、结构特点和技术要求，箱体类零件的材料、毛坯和热处理方法，箱体类零件的加工方法教学难点：掌握箱体类零件的加工方法教学方法情景模拟法、讲授法、问答法、讨论法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载”项目工单一编制箱体类零件的机械加工工艺规程”，并根据任务工单迸行组内分工，同时提醒同学通过APP或其他学习软件，收集箱体类零件基础知识和加工方法的相关资料，并进行了解【学生】提前上网观看相关责料，熟悉教材考勤【教师】APP进行签到【学生】按照老师要求签到情景导入【教师】讲述“小张编制变速箱机械加工工艺规程”案例，并提出问题：箱体类零件的结构特点是什么？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解箱体类零件的功用、结构特点和技术要求，箱体类零件的材料、毛还和热处理方法，以及箱体类零件的加工方法等知识一、箱体类零件的基础知识(一)箱体类零件的功用及结构特点1.箱体类零件的功用箱体类零件是机器或部件的重要基础件，其功用是把有关零件连接成一个整体，使它们之间保持正确的相对位置，并按照一定的传动关系协调地工作。2.箱体类零件的结构特点箱体类零件的结构一般较为复杂。不同功用箱体类零件的结构差异很大，但它们仍有一些共同特点：内部呈型腔、形状复杂、壁薄且厚度不均匀、加工部位多、加工量大；壁上有很多不同功用、不同精度要求的加工平面和孔（孔系），如各种定位基面、支承面、轴承孔、紧固孔等。其中，定位基面和轴承孔的加工精度要求较高。【教师】通过多媒体展示“常见箱体类零件”图片，井进行讲解常见箱体类零件有主轴箱、进给箱、变速箱、泵壳、减速箱等。根据结构形式的不同，箱体类零件可分为整体式箱体和分离式箱体两类.前者是整体铸造、加工而成的，加工较困难，但装酉痢度高；后者各组成部分可分别制造，便于加工和装配，但增加了装配工作量。（二）箱体类零件的技术要求【教师】通过多媒体展示“某车床主轴箱”图片，并进行讲解箱体类零件中，机床主轴箱的技术要求最高。现以某车床主轴箱为例，可把箱体类零件的技术要求归纳为孔的尺寸精度和形状精度、孔与孔的位置精度、孔与平面的位置精度、主要平面的精度和表面粗糙度五项。1 .孔的尺寸精度和形状精度主轴箱上轴承孔的尺寸误差和形状误差会影响轴与孔的配合以及轴的回转。一般机床主轴箱轴承孔的尺寸精度为IT6,其余孔的尺寸精度为IT6-7;孔的形状精度除特殊规定外，一般控制在尺寸公差范围内即可。2 .孔与孔的位置精度主轴箱同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，会使轴和轴承装配到箱体上之后产生歪斜，致使主轴产生径向跳动和轴向窜动，从而加剧轴承的磨损。因此，同一轴线上各孑序同轴度公差一般约为最小尺寸公差的一半，孔端面对轴线的垂直度公差一般约为00150.02mm0孔系之间的平行度误差会影响齿轮的啮合质量，也应规定相应的精度要求.3 .孔与平面的位置精度主轴箱上各轴承孑L装酉谨面间的平行度决定了主轴与床身导轨的相互位置关系。这项位置精度是在装配过程中通过刮研达到的。为了确定刮研工作量，一般都要规定轴承孔对装配基面的平行度公差。4 .主要平面的精度主轴箱底面与装配基面的平面度会影响主轴箱与床身连接时的接触刚度，若加工过程中装配基面还作为定位基面，则会影响主要孑L的加工精度。因此，规定底面和装配基面必须平直，且相互垂直，其平面度和垂直度公差等级为55 .表面粗糙度主轴箱上的重要孑厢主要表面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质和接触刚度，一般要求轴承孔的表面粗糙度Ra为0.4m,其他各纵向孔的表面粗糙度Ra为1.6m,孔端面的表面粗糙度Ra为3.2m,装配基面和定位基面的表面粗糙度Ra为0.632.5m,其他平面的表面粗糙度Ra为2.510m.（三）箱体类零件的材料、毛坯及热处理1 .箱体类零件的材料箱体类零件一般采用铸铁，其牌号可根据需要选用HT200HT400,其中最常用的是HT200此外，还可采用铝合金、铸钢、钢板或其他材料。2 .箱体类零件的毛坯箱体类零件的毛坯一般采用铸件和焊接件两种.对于金属切削机床的箱体类零件，由于形状较为复杂，一般选择铸铁件作为毛坯；对于动力机械的箱体类零件，要求结构紧凑、体积小、质量轻，可选择铝合金压铸件作为毛坯；对于承受重翔口冲击的工程机械、锻压机床等的箱体类零件，可选择铸钢件或钢板焊接件作为毛坯；对于一些简单箱体类零件，常选择钢板焊接件作为毛坯。3 .箱体类零件的热处理热处理是箱体类零件加工过程中十分重要的工序。由于箱体类零件结构复杂，壁厚也不均匀，因此在铸造时会产生较大的残余应力。为了消除残余应力，减小加工后的变形和保证精度的稳定，在铸造之后必须安排人工时效处理.对于普通精度的箱体类零件，铸造之后安排一次人工时效处理；对于高精度或形状复杂的箱体类零件，粗加工时还要再进行一次人工时效处理;对于精度要求不高的箱体类零件，可不进行人工时效处理，可利用加工间隙进行自然时效处理。二、箱体类零件的加工方法箱体类零件的加工主要是一些平面和孔系的加工。【教师】提出问题：箱体类零件常用的加工方法有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知(一)平面加工方法平面加工方法有很多，如刨削、铳削、磨削、拉削、刮研、研磨、超精加工、抛光等，常用的有刨削、铳削和磨削三种。具体采用哪种加工方法取决于箱体类零件的形状、尺寸、材料、技术要求、生产类型及企业现有设备等。1 .刨削【教师】通过多媒体展示“刨削的应用范围”图片，并进行讲解刨削是指用刨刀对工件做水平相对直线往复运动的机械加工方法.刨削不仅可用来加工水平面、垂直面、台阶面和斜面等，还可用来加工直槽、T形槽、燕尾槽和成形槽等。刨削的尺寸精度一般为IT7IT9,表面粗糙度Ra为1.66.3m0刨削所用机床和刀具的结构比较简单，制造安装方便，调整容易且通用性强。但每个直线往复运动回程中不进行切削，加工过程不连续且冲击较重。刨削常用单刃刨刀切削，刨削量较少，因此加工效率较低。刨削通常用于单件小批生产中加工狭长平面。【教师】提出问题：什么是插削？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答插削与刨削类似，但插削主要是用插刀对工件做垂直相对直线往复运动。插削主要用于加工工件的内表面，如孔内单键槽、花键孔、方孔、五边形孔等。2 .铳削【教师】扫码播放“铳削的方式”视频，并提出问题：什么是铳削？【学生】观看、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知铳削是指铳刀旋转做主运动，工件或铳刀做进给运动的机械加工方法。铳削除了主要用于加工平面外，还适用于加工键槽、沟槽、台阶面、成形表面(如齿轮表面、曲面)等。【教师】通过多媒体展示“铳削的应用范围”图片，并迸行讲解铳削的尺寸精度一般为78,表面粗糙度Ra为1.66.3m铳削时，铳刀的每个刀齿做周期性断续切削运动，利于铳刀的散热和切屑的排出，因此铳削可以采用较大的切削用量，是一种较为高效的机械加工方法。但由于每个刀齿的切削厚度和切削力大小是不断变化的，因此工件和刀齿会受到周期性的冲击和振动.这不仅会影响工件的表面质量，还会降低铳刀的寿命，所以铳削常用于工件的粗加工和半精加工。【教师】通过多媒体展示“组合铳削”图片，并进行讲解对于尺寸较大的箱体类零件，可采用多轴龙门铳床进行组合铳削。3 .平面磨削对于精度要求高的平面和淬火零件的平面，需要采用平面磨削方法来加工。平面磨削主要在平面磨床上进行。磨削平面时，一般以一个平面为定位基准,磨削另一个平面。两个平面如果都要求磨削，则可互为定位基准来反复磨削。【教师】通过多媒体展示“组合磨削”图片，并进行讲解箱体类零件的生产批量较大时，常用平面磨削来精加工。平面磨削的尺寸精度一般为46,表面粗糙度Ra为0.321.25m0为提高生产率和保证平面间的位置精度，还常采用组合磨削来精加工。根据砂轮工作面的不同，平面磨削可分为周磨和端磨两类。1）周磨【教师】通过多媒体展示“周磨”图片，并讲解周磨的概念及适用范围周磨是指用砂轮的圆周面来磨削平面的方法。采用周磨加工工件时，砂轮与工件的接触面小，发热量小，磨削区散热与排屑条件好，砂轮磨损较为均匀，因而加工表面的加工精度和表面质量较高。但这一磨削方式中,磨削力易使砂轮主轴弯曲变形，因而要求砂轮主轴具有较高的刚度.周磨适用于成批生产中加工对精度要求较高的平面。2）端磨【教师】通过多媒体展示“端磨”图片，并讲解端磨的概念及适用范围端磨是指用砂轮的端面来磨削平面的方法。采用端磨加工工件时，磨头轴伸出长度短，刚度好，磨头主要承受轴向力，弯曲变形小，因而可选用较大的磨削用量。砂轮与工件的接触面大，同时参加磨削的磨粒多，生产率高。但砂轮端面沿径向各点圆周速度不等会造成磨损不均匀，散热与冷却条件差，因此加工表面的加工精度和表面质量较低。端磨适用于大批生产中加工对精度要求不太高的平面。（二）孔系加工方法【教师】提出问即：什么是孔系？孔系有哪些类型？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知箱体类零件上一系列有位置精度要求的孔称为孔系。它可分为平行孔系、同轴孔系和交叉孔系。孔系加工是箱体类零件加工的关键。生产类型和孔系精度要求不同，孔系加工方法也不相同。1.平行孔系的加工平行孔系是指轴线互相平行且孔距有精度要求的一系列孔。生产中，保证平行孔系孔距精度的方法主要有找正法、道模法和坐标法三种。1）找正法找正法是指在通用机床（铳床、镶床）上利用辅助工具找到要加工孔正确位置的加工方法。这种方法具有较彳氐的加工效率，一般只适用于单件小批生产。根据找正方法的不同，找正法又可分为以下几种.（1）划线找正法。加工前按图样要求，在毛坯上划出各孔加工位置线，然后按划线一找正。这种方法的划线和找正时间较长，生产率低，加工出来的孔距精度也低，一般在±0.05mm左右。为提高划线找正精度，往往要结合试切法进行，即先按划线找正并控出一个孔，再按划线将主轴调至第二个孔的中心，试键出一个比图样小的孔。若不符合图样要求，则根据测量结果重新调整主轴的位置，再进行试键、测量、调整，如此反复几次，直至达到图样要求的孔距尺寸要求。这种方法虽比单纯的划线找正所得到的孔距精度高，但孔距精度仍然较低，且操作的难度较大。【教师】通过多媒体展示“心轴和量块找正法”图片，并进彳五并解（2）心轴和量块找IE去。键第一个孑曲将心轴插入键床主轴中，然后根据孑丽定位基准的距离组合一定尺寸的量块来校正主轴位置，校正时用塞尺测定量块与心轴的间隙，以免量块与心轴直接接触而发生损伤。链第二个孔时，分别在键床主轴和已力QI孑冲插入心轴，采用同样的方法来校正主轴位置，以保证孑通度。这种方法获得的孔距精度可达±03mm。【教师】通过多媒体展示“样板找正法”图片，并进行讲解（3）样树迎丸利用精圜曲的样板确®跑QI位置用1020mm厚的钢板制成样板,并将其装在垂直于各孔的端面上（或固定于机床工作台上）样板上孔距精度比箱体类零件上孔系的孔距精度高。样板上的孔径比工件上的孔径大，以使镶杆能顺利通过。将样板准确地安装到工件上后，再在机床主轴上装一个百分表,按样板找正机床主轴，找正结束后就换上键刀加工。这种方法具有孔距精度高、成本低的优点，适用于单件小批生产的大型箱体类零件。【教师】通过多媒体展示“定心套找正法”图片，并进行讲解（4）定心套找正法。先划线并加工好螺钉孔，然后装上形状精度高且光洁的定心套。定心套与螺钉间有较大调整间隙，按图样要求的孔距尺寸公差的1/51/3调整全部定心套的位置，并拧紧螺钉。复杳后即可装上机床，按定心套找正锋床主轴位置，卸下定心套，悭出一孔。每加工一个孔就找正一次，直至孔系加工完毕.这种方法具有工艺装备简单、可重复使用的优点，特别适用于单件生产的大型箱体类零件。2 ）徨模法【教师】通过多媒体展示“馍模法”图片，井讲解膛模法的概念及适用范围控模法是指用键模加工孔系的方法。链模是一种用在链床上的精密夹具。工件被装夹在链模上，键杆被支承在键模中，由道模引导链杆在工件的正确位置上键孔。孔系加工精度几乎不受键床精度的影响，主要取决于模模，因此可以在精度较低的链床上加工出精度较高的孔系。另外，用雌劫QI孔系，既可在通用机床上,也可在专用机床或组合机床上。用键模法加工孔系可大大提高工艺系统的刚度和抗振性。链模定位夹紧迅速,可节省调整、找正的辅助时间，还可用带有几把镶刀的长镖杆同时加工几个孔。因此，链模法具有较高的生产率，是成批、大量生产中广泛采用的加工方法。但由于健模自身存在制造误差,与镯杆存在间隙与磨损,因此孔距精度一般可为±005mm。同轴度和平行度从一端加工时为0.020.03mm,从两端加工时为0.040.05mm加工孔的公差等级为IT7,表面粗糙度的为51.25m03 ）坐标法坐标法是指在坐标键床上加工孔系的方法。隹孔时，先将被加工孔系间的孔距尺寸换算为两个相互垂直的坐标尺寸，并按此坐标尺寸在坐标键床上借助测量装置，调整坐标傕床主轴与工件在水平和垂直方向的相对位置，来保证孔距精度。孔距精度取决于坐标的移动精度。坐标法不需要专用夹具，具有良好的通用性，适用于各种孔系加工。2.同轴孔系的加工【教师】扫码播放“同轴孔系的加工方法对箱体加工质量的影响”视频，并进行讲解同轴孔系是指同一轴线上一系列有同轴度要求的孔。成批生产中，箱体类零件上同轴孔系的同轴度几乎都由键模来保证；单件小批生产中，其同轴度常采用下列方法来保证。1）利用已加工孔作支承导向【教师】通过多媒体展示“利用已加工孔作支承导向”图片，并进行讲解加工好箱体类零件前壁上的孔以后，在孔内装一导向套，用导向套支承和引导键杆加工后壁上的孔，这样就能保证两孔的同轴度要求.这种方法适用于加工箱壁较近的同轴孔。2）利用镶床后立柱上的导向套支承镶杆利用镇床后立柱上的导向套支承控杆，链杆是两端支承，刚度好，但此法调整麻烦，且需要较长的键杆，故只适用于大型箱体类零件同轴孔系的加工。3）采用调头键【教师】通过多媒体展示“采用调头镇”图片，井进行讲解当箱体类零件箱壁相距较远时，同轴孔系的加工可采用调头键。键孔前,若箱体类零件上有一与所傕孔轴线有平行度要求的较长平面，则应先用装在键杆上的百分表对该平面进行校正，使其与键杆轴线平行，校正后加工孔A所示。然后再使工作台回转180°,并用百分表重新校正，最后再加工孔B,这样就能保证孔A、B同轴。采用调头键的前提是确保工作台能精确地回转180°,否则两端所镶出孑曲轴线不平行；同时还要保证镇杆与已加工孔的轴线位置重合，这样才能达到两端孔轴线的同轴度要求。3.交叉孔系的加工【教师】通过多媒体展示“用找正法加工交叉孔系”图片，井讲解交叉孔系的概念及适用范围交叉孔系是指一系列轴线相互垂直或呈一定角度的孔。在普通键床上要完成交叉孔系的加工，主要还是依靠工作台90°对准装置(即挡块)来保证孔的垂直度要求。由于结构简单，定位精度低，因此实际中常用找正法加工交叉孔系，即在加工好的孔中插入心轴，使工作台回转90。，摇动工作台,用百分表找正.【学生】聆听、思考、理解、记忆课堂抢答【教师】随机展示不同箱体类零件的图片，组织学生进行抢答，说出各零件适合使用的加工方法【学生】观看、思考、进行抢答【教师】根据学生表现，进行评价课堂小结【教师】简要总结本节课的要点(1)箱体类零件的基础知识(2)箱体类零件的加工方法【学生】总结回师知识点作业布置【教师】布置课后作业【学生】完成课后任务教学反思