机械制造技术基础课程为机工类和机电类学科专业基础主干课程,将原来机械制造专业的五门专业课(金属切削原理,刀具设计,机床,机制工艺学,夹具设计原理)整合优化为一门“机械制造技术基础”,针对原六门课程所包含的知识内容庞杂、教学学时多的缺点,课程内容经过十年的探索与改革,已经形成了以“金属切削理论为基础,以制造工艺为主线,以产品质量、加工效率与经济性三者之间的协调发展为目标,兼顾工艺装备知识的掌握与非传统加工技术与现代制造技术等内容”为特色的知识体系。
本课程以切削理论为基础,以制造工艺为主线,以产品质量、加工效率与经济性三者之间的协调发展为目标,兼顾工艺装备知识的掌握,增加了非传统加工技术与现代制造技术等内容。各章节的重点、难点及解决办法如下:
第一章 金属切削过程的基础知识
主要内容与要求 :讲授金属切削过程的基本定义和刀具材料的性能及选用。要求学生理解刀具切削部分、切削运动的基本定义,特别是主剖面参考系中的 3 个参考平面和 6 个主要角度的基本定义;了解常用刀具材料的要求、类型和特点,特别是要掌握 YT 和 YG 类硬质合金的用途与选择;掌握外圆车刀、端面车刀和切断刀的角度标注方法。
难点 :刀具几何角度的三维空间定义与理解。 解决办法 :
( 1 )多媒体课件中设计了刀具角度的三维动画演示;
( 2 )课堂上实物展示各种刀具,让学生区分刀具前、后刀面及估计几何角度; ( 3)设计了实践性教学环节:要求学生动手测量刀具的几何角度;
第二章 金属切削过程的基本规律及其应用
主要内容与要求 :主要讲授金属切削过程中的切削变形、切削力、切削温度、刀具磨损及寿命等四大规律,以及四大规律在生产中的应用。要求学生理解金属切削过程的四大规律。包括工件材料强度和硬度、刀具前角、切削用量等因素对切削变形、切削力、切削温度和刀具寿命的影响;了解四大规律在生产中四个方面(工件材料切削加工性、切削页、切削用量和刀具几何参数)的应用,具备合理选择切削刀具几何参数、切削用量和切削液的初步能力。
难点 :切削变形、切削力与切削温度与工艺参数的关系与变化规律 解决办法 :
( 1 )课件中穿插了精心设计与制作的切削加工现场录像,客观反映切削过程的全貌,同时局部放大了金属被挤压、变形至产生切屑的过程;
( 2 )课件中应用了大量图表,精心制作了三维动画以反映切削本质; ( 3 )安排了切削变形、切削力与切削温度测量的综合性实验;
第三章 金属切削机床与刀具
主要内容与要求 :主要讲授金属切削机床的基本知识与各类机床和刀具的应用。要求学生了解金属切削机床的基本知识,包括机床的分类、型号、主要技术参数、工件成型法;了解典型机床的结构与传动,能阅读和分析典型机床的传动系统图;了解各类机床的用途,具备合理选用机床的初步能力;掌握几种常用刀具的应用特点,特别是车刀和钻头的结构与特点;了解砂轮和磨削原理,掌握根据砂轮特性选用砂轮的原则。
难点 :机床运动机构与传动链分析、常用机床的刀具结构与特点、磨削原理与砂轮结构 解决办法 :
( 1 )应用 flash 显示机床的传动路径,应用三维动画显示机床的操纵机构,应用实物图片和录像资料显示各类机床的主要结构与工作状况,然后选择典型机床的传动链进行详细分析;
( 2 )实物展示典型刀具,让学生近距离仔细观察、比较不同刀具的结构,分析其功用,然后再配合图片进行讲解与分析;
( 3 )现场参观磨削过程,观察磨削温度与砂轮速度、工件速度、磨削用量之间的关系,并观察砂轮钝化现象与砂轮的修整。课堂上进行总结与理论分析。
第四章 机械加工工艺规程的制定
主要内容与要求 :主要讲授制定机械加工工艺规程的基本概念、基本内容与基本计算。 要求学生理解工艺过程、工序、工步、工位、生产类型、生产成本等基本概念;理解工艺规程制定中的基本内容(定位基准选择、工艺路线拟定、加工阶段的划分和工序安排、加工余量的确定、机械加工技术经济分析等);工艺规程设计的主要内容, 一般原则和程 序;掌握工序尺寸链的计算方法;具备制定一般零件机械加工工艺规程的初步能力。
难点 :基准概念的理解与应用,工艺规程设计的原则,简单零件的工艺规程制订与分析 解决办法 :
(1)应用绘图、测量、手工制作等实例引入“基准的概念”,并根据实践需要扩大其外延; (2)以一个典型而简单的零件工艺规程的制订为例,讲解工艺规程制订的基本步骤与要求,并总结设计原则;
(3)提供开放型实验环节,学生既可参观、也可亲手操作通过制订的工艺规程完成零件的加工过程; (4)完成课程大作业,要求根据所学内容对指定的零件设计其工艺规程,连同第五章夹具设计原理,绘制专用夹具装配图。
第五章 机床夹具设计原理
主要内容与要求 : 主要讲授机床夹具设计的基础知识和常用夹紧机构。要求学生理解工件定位概念和六点定位原理、四种定位情况、常用定位元件及其所限制的自由度;掌握定位误差的计算与分析方法;掌握夹紧力三要素的设计原则,了解楔块、螺旋、偏心和定心夹紧装置的结构与特点;初步掌握夹具的设计方法。
难点 :六点定位原理的理解与应用,夹紧误差分析与计算,典型夹紧机构分析 解决办法 :
(1)采用三维动画表达六点定位的原理,通过刚体在空间中的运动与限制等过程引入定位元件对自由度约束的概念;
(2)以简单尺寸的测量为例,体会基准不重合误差的来历,并按误差引入的因素分层次讨论各类误差的计算与迭加方法;
(3)通过实例分析与课后作业的形式加深对夹紧误差计算的理解; (4)结合第四章的课程大作业,加深对典型夹紧机构的认识。
第六章 机械加工精度与表面质量
6.1 机械加工精度
主要内容与要求 : 主要讲授各种原始误差对加工精度的影响和控制加工误差,保证加工精度的理论与方法。要求学生理解加工精度的基本概念,包括系统误差和随机误差、刚度、误差复映等;了解影响加工精度的主要因素,包括机床误差、加工原理误差、工艺系统力和热变形误差等;能运用统计分析法进行零件加工质量和废品率分析,提出提高加工精度的措施。
难点 :分析工艺系统的原始误差对零件的几何形状与尺寸的影响规律与解决方法,根据误差统计规律进行工艺系统分析。 解决办法 :
(1)提供选修实验“机床刚度测量”与“加工误差的测量与计算机辅助分析”两个实验供学生选做,学生可通过实践环节加深对误差规律和工艺系统原始误差的理解;
(2)授课以案例分析为主,应用图表、公式与理论分析相结合的方式讲解; (3)布置课后作业,巩固和加深对概念、综合分析的理解能力。 6.2 机械加工表面质量
主要内容与要求 : 主要讲授机械加工表面质量的基本概念和机械加工表面质量对零件使用性能与寿命的影响、改善表面质量的方法。要求学生理解机械加工表面质量的含义,理解冷作硬化、残余应力、金相组织变化、磨削烧伤等因素对家写加工表面质量的影响;了解切削振动的类型、特点及基本消振方法;初步掌握分析机械加工表面质量的方法,针对性提出改善加工质量的途径。
难点 :表面质量的主要内容与加工精度的区别与联系,影响表面质量的主要因素与规律,磨削过程的表面质量。 解决办法 :
(1)布置课前预习题,要求学生收集与表面质量相关的资料,根据自身经验提出表面质量的内容; (2)教学过程中展示不同种类的加工后的金属材料微观显微照片以概述表面质量的主要内容,并讨论和概括其与加工精度所包含的主要内容的不同之处;
(3)应用案例分析并归纳影响表面质量的主要因素,通过实物展示磨削烧伤的种类。
第七章 机械装配工艺
主要内容与要求 : 搞活内地方病发表主要讲授保证机器装配精度的方法、装配尺寸链的计算原理和方法、装配工艺规程的制订。要求学生了解保证机器装配精度的四种方法(互换法、选配法、修配法和调整法);掌握几种情况下的装配尺寸链计算原理与方法;具备分析和制订装配工艺规程的初步能力。 难点 :装配尺寸链中的空间尺寸链分析
解决办法: 根据教学经验,归纳绘制空间装配尺寸链的步骤与方法,并给出判断增减环的准则。结合实例分析示范应用规则、步骤求解装配尺寸链的过程。
3 周的课程设计时间设计一个零件的工艺(含机床选择、刀具选用)与专用夹具