《机械制造工艺》教案第3课初识机械加工工艺规程（三）.docx

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1、课题初识机械加工工艺规程(二)课时2课时(90min)教学目标知识技能目标：(1)掌握加工余量及工序尺寸的确定方法(2)掌握工艺尺寸链的计算方法素质目标：(1)养成好学上进、拼搏创新、科学严谨的工作作风(2)践行服从纪律、团结协作的团队精神教学重睢点教学重点：加工余量及工序尺寸的确定方法，工艺尺寸链的计算方法教学睚点：工序尺寸及其公差的确定，工艺尺寸链的计算方法教学方法情景模拟法、i并授法、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，提醒同学通过APP或其他学习软件，收集编制机械加工工艺规程的相关资料，并进行

2、了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用APP进行签到【学生】按照老师要求签到问题导入【教师】提出问题：什么是加工余量？【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，讲解加工余量及工序尺寸的确定方法，以及工艺尺寸链的计算方法等知识(五)确定加工余量及工序尺寸【教师】提出问题：如何确定加工余量及工序尺寸？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并进行i井解机械加工工艺路线拟订完成之后，就需要安排各个工序的具体加工内容，即设计加工工序。这其中很重要的一项内容就是确定加工余量和工序尺寸。1.加工余量概述机械加工中，为保证零件的尺寸和精度，从某

3、一表面上所切除的金属层厚度称为加工余量。加工余量可分为加工总余量和工序余量。1)加工总余量和工序余量加工总余量是指零件从毛坯加工为成品时从某一表面所切除的金属层总厚度，它是毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也称毛坯余量；工序余量是指某一表面在某道工序中被切除的金属层厚度。加工总余量和工序余量的关系为Z=fz,(1-2)r-l2)单边余量和双边余量工序余量还可定义为相邻两工序基本尺寸之差。按照这一定义，工序余量可分为单边余量和双边余量。(1)单边余虽。【教师】通过多媒体展示“单边余量”图片，并进行讲解对于平面等非对称表面，工序余量一般为单边余量，它等于实际切除的金属层厚度。对于外表面，有Zb=a-b(

4、1-3)式中：Zb本道工序的工序余量；a上道工序的基本尺寸；b本道工序的基本尺寸。对于内表面，有Zb=b-a(1-4)(2)双边余量。【教师】通过多媒体展示“双边余量”图片，并进行讲解对于圆和孔等对称表面，工序余量为双边余量，即以直径方向计算，实际切除的金属层厚度为工序余量的一半.对于外圆面，有2z=-db(1-5)式中：2Zb本道工序的工序余量;上道工序的基本尺寸；人本道工序的基本尺寸。对于内圆面，有24=4-4(1-6)3)基本余量、最大余量、最小余量和余量公差由于工序尺寸存在公差，因此加工余量是在某一公差范围内变化的。因此，工序余量也可分为基本余量（又称公称余量）、最大余量和最小余量。工

5、序余量的变动范围称为余量公差00基本余量是指上道工序的基本尺寸与本道工序的基本尺寸之差，其计算公式如式（1-3）至式（1-6）所示。最大余量Znm的计算公式为IZmaX=。皿X-bmin（被包容面）（我）IZmaX=%-in（包容面）最小余量ZnW的计算公式为/2而=4亩一人（被包容面）Zmin=n（包容面）Iminmmmax,式中：限、min上道工序的最大、最银限尺寸；心、in本道工序的最大、最小极限尺寸。余量公差是最大余量Znm与最小余量Zr之差，也等于上道工序的尺寸公差与本道工序的尺寸公差之和，其计算公式为7Z=ZnjaX-Zmin=（+4（1$）式中：Ti上道工序的尺寸公差；Tb本道工

6、序的尺寸公差。2.加工余量的确定【教师】提出问题：影响加工余量的因素有哪些？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知1 ）影响加工余量的因素影响加工余量的因素主要包括上道工序的表面粗糙度Ra和表面缺陷层深度、上道工序的尺寸公差、上道工序的几何误差和本道工序的装夹误差。（I）Ra和“一本道工序必须把上道工序的Ra和全部切除，即在本道工序加工余量中必须包含Ra和。（2）7；。本道工序的基本余量中必须包含7；。（3） ra当上道工序留下了一些不由控制的，且这些误差又必须在本道工序加工中纠正时，本道工序的加工余量必须包含这些误差。属于这一类误差的主要有直线度误差、同轴度误差和平行度误

7、差等。（4） eb,由于装夹时的定位误差和夹紧误差会直接影响加工表面与刀具的相对位置，因此本道工序的加工余量必须包含这些误差。是空间误差，是有方向的，因此计算加工余量时，应取矢量合成的绝对值。综上所述，本道工序的加工余量必须满足下式。对于单边余量，有Z.Rci+Ha+（+1r+qI（1-10）对于双边余量，有Z.2(+Wa)+2i+(1-11)2)确定加工余量的方法【教师】提出问题：生产中要如何确定加工余量？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并讲解新知生产中，确定加工余量的方法有分析计算法、查表修正法和经验估计法三种。(1)分析计算法。分析计算法是指根据一定的试验资料和计算公式，

8、对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量的方法。这种方法最为经济合理，但需要全面、可靠的试验资料，计算也较为复杂。分析计算法很少采用，仅偶尔用在某些大批大量生产的重要工序中。(2)查表修正法。查表修正法是指根据有关工艺手册和资料查表，并结合具体情况加以修正来确定加工余量的方法。这是工厂广泛采用的方法，适用于各类零件的成批生产。(3)经验估计法。经验估计法是指根据积累的经验确定加工余量的方法.为了防止因余量不足而产生废品，通常所取的加工余量都偏大。这种方法适用于单件小批生产。3.工序尺寸及其公差的确定【教师】提出问题：什么是工序尺寸？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答

9、，并讲解新知工序尺寸是指加工过程中各工序应保证的加工尺寸，通常为加工表面至定位基准面之间的尺寸。工序尺寸允许的变动量即为工序尺寸公差。正确地确定工序尺寸及其公差，是编制机械加工工艺规程的重要工作之一。工序尺寸及其公差往往不能直接采用零件的设计尺寸和公差，而需要另行计算。1)基准重合情况下工序尺寸及其公差的计算当工艺基准和设计基准重合、加工表面多次加工时，工序尺寸及其公差的计算是比较容易的。例如，对于轴、孑丽某些平面的加工，计算时只需要考虑各道工序的加工余量和所能达到的精度，计算顺序为从最后一道工序向前推算，其计算步骤如下。(1)确定加工总余量和各工序的工序余量。(2)确定各工序的加工经济精度和

10、表面粗糙度。最后一道工序尺寸公差等于设计尺寸公差，其余工序尺寸公差按加工经济精度确定。(3)确定各工序尺寸。从最后一道工序开始，即从设计尺寸开始，逐一向前给每道工序加上道工序余量，直到毛坯尺寸。在此过程中，可得到各工序的基本尺寸。除最后一道工序外，其余各工序尺寸公差根据各工序的加工经济精度确定，并按入体原则确定上、下极限偏差。【教师】提出问题：什么是入体原则？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答入体原则是指标注工序尺寸公差时应向材料实体方向单向标注，即在数值上：对于被包容面(如轴类)，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上极限偏差为零，下极限偏差为负值；对于包容面(如孔类)，其最小加工尺寸就

11、是基本尺寸，下极限偏差为零，上极限偏差为正值。2)基准不重合情况下工序尺寸及其公差的计算工艺基准与设计基准不重合的情况下，工序尺寸及其公差需要借助工艺尺寸链的基本知识和计算方法来确定，具体内容将在工艺尺寸链的计算中介绍.【教师】通过讲解例题，帮助学生掌握基准不重合情况下工序尺寸公差的计算【例1-1某光轴直径为，长度为200mm,尺寸精度为IT5,表面粗糙度Ra为0.04m,要求高频淬火，毛坯为锻件。其机械加工工艺路线为粗车一半精车一粗磨一精磨一精研.试确定各工序尺寸.【解】(】)确定加工总余量和工序余量。用查表修正法确定加工总余量和工序余量。由工艺手册可查得如下结果：光轴的加工总余量为8mm,

12、精研余量为0.01mm,精磨余量为0.1mm,粗磨余量为0.4mm,半精车余量为1.0mm粗车余量为。(2)确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。精研为最终加工方法，其加工经济精度和表面粗糙度与光轴的设计要求相一致。因此，精研的尺寸精度为IT5,表面粗糙度Ra为().04m精磨的加工经济精度为IT6,表面粗糙度Ra为0.16m；粗磨的加工经济精度为1T8,表面粗糙度Ra为1.25m；半精车的加工经济精度为ITlI,表面粗糙度Ra为2.5m；粗车的加工经济精度为ITl3,表面粗糙度Ra为16m(3)确定各工序尺寸。【教师】通过多媒体展示“工序尺寸及其公差的计算”表格，并迸行讲解工序尺寸及其公差的

13、计算工序名称工序余量mm加工经济精度表面粗糙度Ram工序基本尺寸/mm工序尺寸mm精研0.01IT5(二加)0.0450f5011精磨0.1IT6(加)0.1650+0.01=50.01f50.01Ji016粗磨0.4IT8(工沙)1.2550.01+0.1=50.11f50.1半精车1.0ITU(A)2.550.11+0.4=50.51f50.51，粗车6.49IT13(%)165O.5I1.O=51.51f51.51选择基孔制，根据各工序的加工余量确定各工序的基本尺寸，然后根据基本尺寸及IT值，查公差表,确定各工序尺寸公差，并按入体原则标注。上述工序尺寸确定后，由粗车余量6.49mm可得毛

14、坯的基本尺寸为(mm).根据实际经验，毛坯的尺寸精度可为3mm,因此毛坯尺寸为mm。(六)计算工艺尺寸链1 .工艺尺寸链的定义【教师】通过多媒体展示“工艺尺寸链示例”图片，并提出问题：什么是工艺尺寸链？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并迸行讲解在机器装配或零件加工过程中，互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。其中，由单个零件在加工过程中各有关尺寸所组成的尺寸链，称为工艺尺寸链。2 .工艺尺寸链的特征工艺尺寸链具有以下特征。(1)封闭性。工艺尺寸链中各个尺寸的排列首尾相接，形成了封闭的尺寸组。(2)关联性。工艺尺寸链中任可一个直接保证的尺寸变化，必将使间接保证的尺寸

15、随之变化。3.工艺尺寸链的组成组成工艺尺寸链的每一个尺寸称为尺寸链的环，环可分为封闭环和组成环。1）封闭环封闭环是指在加工过程中最后形成的一环，它是间接获得、最终保证的尺寸。封闭环用环字母加下标0表示，每个工艺尺寸链只能有一个封闭环。2）组成环组成环是指工艺尺寸链中除封闭环以外的其他环。组成环用环字母加阿拉伯数字下标表示,数字表示各组成环的序号。组财的尺寸是直接保证的，任一组成环的变动必然引起封闭环的变动。按对封闭环的影响不同，组成环可分为增环和减环。（1）增环。当其他组成环不变时,若某环的增加（或减小）会引起封闭环的增加（或成小），即发生同向变化，则该环为增环。（2）减环。当其他组成环不变时

16、,若某环的减小（或增加）会引起封闭环的增加（或减小），即发生反向变化，则该环为减环。4 .工艺尺寸链的建立利用工艺尺寸链进行工序尺寸及其公差的计算，关键在于建立工艺尺寸链，具体步骤如下。1）绘制尺寸链线图根据零件的机械加工工艺过程，从第一个工艺尺寸出发，逐个绘出各环，将各环按照首尾相接的顺序依次连成一个封闭的链状图形，即尺寸链线图。尺寸链线图不必按固定比例绘制，只要与实际尺寸相协调即可。2）确定封闭环确定封闭环是建立工艺尺寸链最关键的一步。确定封闭环时，要基于零件的加工过程和加工方法，通过封闭环的特征来判别：封闭环一定是机械加工工艺过程中间接保证的尺寸，是加工过程中最后自然形成的一环；封闭环承

17、担各组成环的累积误差，其公差值等于各组成环公差之和，故封闭环的公差值最大。3）判别增减环【教师】通过多媒体展示“增减环的判别”图片，并进行讲解对于环数较少的工艺尺寸链，可在尺寸链线图中直接用增环和减环的定义判别各组成环的增减性质。但对于环数较多的工艺尺寸链，可在尺寸链线图的基础上采用回路法进行判别，其方法如下。首先给封闭环任选一个方向，在封闭环字母上画一单向箭头；然后再按此方向沿各组频转一圈形成回路,并按回路方向在各环字母上方画单向箭头，其中与封闭环箭头方向相反的为增环，与封闭环箭头方向相同的为减环。5 .工艺尺寸链的计算方法【教师】提出问题：工艺尺寸链的计算方法有哪些？计算工艺尺寸链时怎样选

18、择计算方法？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答，并进行讲解计算工艺尺寸链时，主要计算封闭环与组成环的基本尺寸、公差和极限偏差.工艺尺寸链的计算方法主要有极值法和概率法两种。（1）极值法是指在各组成环均处于极值的条件下来求解封闭环与组成环关系的方法。（2）概率法是指以概率论为基础来求解封闭环与组频关系的方法.计算工艺尺寸链时，一般选择极值法，只有在大批大量生产中，所计算的工序尺寸公差过于严格而不经济时，才选用概率法。6 .工艺尺寸链的计算公式1）封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于所有增环的基本尺寸之和减去所有减环的基本尺寸之和，即-!4=A-Aj(1-12)=y=m+式中：4一封闭

19、环的基本尺寸；Ai增环的基本尺寸；4减环的基本尺寸；m增环数；一尺寸链总环数.2)封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和，即4max=Anux-AJmin(I-13)Z=I7=i+I封闭环的最小极限尺寸等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和，即m一I4min=ZAmin-ZAjmaX(1-14)I=Ij=m+l3)封闭环的上、下极限偏差封闭环的上极限偏差等于所有增环的上极限偏差之和减去所有减环的下极限偏差之和，即m/1-1ESQ=EESi-EIj(1-15)f=ij=m+1封闭环的下极限偏差等于所有增环的下极限偏差

20、之和减去所有减环的上极限偏差之和，即mnTEk=EEILZES.(1-16)1-1产rd式中：ESo、Elo封闭环的上、下极限偏差；ES,、EIi增环的上、下极限偏差；ESj、Elj减环的上、下极限偏差.4)封闭环的公差封闭环的公差等于其上极限偏差减去下极限偏差,也是所有组成环的公差之和，即-iTii=ESii-Elfi=XTi(1-17)/=1式中：八封闭环的公差；Ti组成环的公差.【学生】自主阅读“封闭环的公差”相关知识点7 .工艺尺寸链的应用1)测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算机械加工中,常常会遇到一些加工表面的设计尺寸不便直接测量的情况。为此，需要在工件上另选一个容易测量的表面

21、作为测量基准，以间接保证设计尺寸。【教师】通过讲解例题，帮助学生掌握测量基准与设计基准不重合时工序尺寸的计苴方法【例1-2如图(a)所示，加工零件时要求保证尺寸60.1mm,但该尺寸不便测量,只好通过工序尺寸X来间接保证，试求工序尺寸X及其上、下极限偏差。测量基准与设计基准不重合时工序尺寸示意图【解】如图(b)所示为尺寸链线图。尺寸60.1mm是间接得到的，为封闭环；尺寸X和尺寸26O.O5mm为增环；尺寸3605mm为减环。川?一!X的基本尺寸由式Aq=YjAi-XAj计算可得/=IJ=m+l6=X+26-36X=16(mm)m-1X的上极限偏差由式ESo=eSZEIj计算可得/=I=jwI

22、OA=ES(X)+0.05-(-0.05)ES(X)=OX的下极限偏差由式EIO=ZESj计算可得1-1)-“rd-0.1=EZ(X)+(-0.05)-OE(X)=-0.05(mm)综上所述，工序尺寸X=16*05mm2)定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算加工工件时,若所选定位基准与设计基准不重合，则工件加工表面的尺寸不能由加工直接得到，因而需要进行工序尺寸换算，并标出工序尺寸。【教师】通过讲解例题，帮助学生掌握定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算方法【例1-3】如图(a)所示，若A)为25,产mm,A为60,12mmo尺寸A1已保证，现以表面1为定位基准精铳表面3,试标出工序尺寸A

23、2。【解】如图(b)所示为尺寸链线图。4是通过A和A?间接保证的，为封闭环；A为增环；A2为减乐/n-1A2的基本尺寸由式A0=Ai-XAj计算可得J=Ijm+l25=604A2=35(mm)m-1A2的上极限偏差由式Ek=EEL-2ESj计算可得=l三ml0=-0.12-E5(42)ES（八）=-0.12(mm)rn-1A2的下极限偏差由式ESO=EESLZEIj计算可得/-Inl0.22=0-日(A2)E（八）=-0.22(mm)综上所述，工序尺寸A2=35Hmm3)在尚需要继续加工的表面上标注的工序尺寸计算在加工过程中，有些加工表面的测量基准面或定位基准面是一些尚需要继续加工的表面。当加

24、工这些基准面时，不仅要保证本道工序对这些基准面的精度要求，而且还要保证原加工表面的要求，即一次加工后要同时保证多个尺寸的要求。【教师】通过讲解例题，帮助学生掌握在尚需要继续加工的表面上标注的工序尺寸计算方法【例1-4如图(a)所示为齿轮内孔的局部简图，设计要求如下：孔径为f40twmm,键槽深度为43.6mm其加工顺序如下：键内孔至f396,mm;插键槽至尺寸/；淬火处理；磨内孔，同时保证内孔直径f4O705mm和键槽深度43.6mm两个设计尺寸的要求。试确定插键槽的工序尺寸4内孔及键槽加工的尺寸示意图【解】如图(b)所示为尺寸链线图。需要说明的是，因为直径尺寸的基准在圆心，所以一般应将直径尺

25、寸折算成半径尺寸来画尺寸链线图。最后工序中尺寸43.634mm是间接保证的，为封闭环；尺寸4和尺寸2O+025mm为增环；尺寸19.邕05mm为减环。mn-A的基本尺寸由式4=2A-4计算可得=ljm+l43.6=A+2O-I9.8A=43.4(mm)m-IESo=EESXEI.力的上极限偏差由式4=1H计算可得0.34=ES（八）+0.025-05(A)=+0.315(mm)工的下极限偏差由式EI0 = XEIi- Z ESj7=m+,计算可得O=EZ（八）+0-0.05EI（八）=+0.05(mm)a_Zlaz+0.315aQa-M).265综上所述，工序尺寸A=4S.A。mm.按“入体原

26、则”，工序尺寸A可标注为434。mm另外，尺寸链线图也可制成图(C)所示的两种形式，引进半径余量Z2其中，左图中Z/2为封闭环；右图中Z/2则认为已经获得，而尺寸436t“mm为封闭环。其结果与图(b)所示尺寸链线图相同。4)保证渗层深度的工序尺寸计算对渗层类表面，渗层后还要进行加工，其设计要求的渗层深度为封闭环，加工前的渗层深度为组成环。【学生】聆听、思考、理解、记忆【教师】利用媒体随机展示例题，并组织学生以小组为单位进行解题【例1-5如图所示为圆轴工件渗碳处理的工序尺寸，其加工过程如下：车外圆f20.6mm,渗碳淬火，渗碳层深度为L,然后磨外圆至f20JJ02mm试计算保证磨削加:D渗碳层深度为0.71.0mm时，渗碳工序的渗碳层深度L9课堂练习梃0猛0.7 1.00.7 1.0(b)圆轴工件沿碳处理的工序尺寸【学生】观看、思考、解题，先完成的学生帮助本组其他学生进行解题【教师】公布正确答案，并讲解解题过程【学生】对比答案和解题过程，提高自己的解题技巧【教师】简要总结本节课的要点课堂小结(1)确定加工余量及工序尺寸(2)计算工艺尺寸链【学生】总结回顾知识点作业布置【教师】布置课后作业【学生】完成课后任务教学反思