金属工艺及机制基础

1、金属工艺及机制基础课程教案第一讲 铸造工艺及其对铸件结构的要求【教学目标】1. 熟悉铸造的优缺点及应用；2. 掌握铸造工艺分析及铸造工艺图的绘制；3. 掌握铸造工艺对铸件结构的要求。【教学重点】1. 绘制典型铸造工艺图的方法及步骤；2. 具有分析零件铸造结构工艺性的初步能力。【教学过程】一、浇注位置和分型面的选择1. 板书和讲解浇注位置和分型面的概念；2. 展示和讲解浇注位置和分型面的选择原则；二、铸造工艺参数的确定1. 板书和讲解铸造收缩率的确定；2. 板书和讲解加工余量的确定；3. 板书和讲解拔模斜度的确定；4. 板书和讲解最小铸出孔和槽。三、型芯设计1展示和讲解型芯头的设计；四、铸造工艺

2、图的绘制1. 板书和讲解绘制铸造工艺图的方法及步骤；2. 展示和讲解铸造工艺图绘制实例；五、铸造工艺对铸件结构的要求1. 展示和讲解铸造工艺对铸造结构的要求。第二讲 合金的铸造性能及其对铸件结构的要求【教学目标】1. 掌握合金的铸造性能及其对铸件质量的影响；2. 掌握防止缩孔和缩松的措施。【教学重点】1. 影响合金流动性和收缩性的因素；2. 防止缩孔和缩松的方法；【教学过程】一、合金的流动性1. 板书和讲解流动性的概念；2. 板书和讲解合金的流动性对铸件质量的影响；3. 展示和讲解影响合金流动性的因素。二、合金的收缩1. 板书和讲解收缩的概念；2. 板书和讲解影响收缩的因素；3. 展示和讲解缩

3、孔和缩松的形成4. 展示和讲解缩孔和缩松的防止方法；第三讲 铸造应力、铸件变形、铸件裂纹和结构工艺性分析【教学目标】1. 掌握铸造应力和变形的危害及产生原因；2. 掌握铸造性能对铸件结构的要求。【教学重点】1. 铸造热应力和机械应力的产生原因；2. 铸件的结构工艺性分析；【教学过程】二、合金的收缩5. 铸造应力(1). 展示和讲解铸造热应力和机械应力产生的原因；(2). 板书和讲解减小和消除铸造应力的方法。6. 铸件的变形(1). 展示和讲解铸件变形产生的原因及危害；(2). 板书和讲解防止铸件变形的方法。7. 铸件裂纹(1). 板书和讲解热裂和冷裂的产生原因；(2). 展示和讲解防止热裂和冷

4、裂的方法。三、合金的铸造性能对铸件结构的要求1. 展示和讲解合金铸造性能对铸件结构的要求。第四讲 特种铸造【教学目标】1. 掌握熔模铸造、金属型铸造、压力铸造和离心铸造的工艺过程、特点及应用范围。【教学重点】1. 使学生了解特种铸造方法的生产特点、铸件结构及应用。【教学过程】一、 熔模铸造1. 展示和讲解熔模铸造的工艺过程；2. 板书和讲解熔模铸件的结构特点；3. 板书和讲解熔模铸造的特点和适用范围。二、金属型铸造1. 展示和讲解金属铸型的结构；2. 板书和讲解金属型铸造的工艺特点和铸件的结构特点；3. 板书和讲解金属型铸造的特点和应用范围。三、压力铸造1. 展示和讲解压铸机和压铸工艺过程；2

5、. 板书和讲解压铸件的结构特点；3. 板书和讲解压力铸造的特点和应用范围。四、离心铸造1. 展示和讲解离心铸造机和离心铸造的工艺过程；2. 板书和讲解离心铸造的特点3. 板书和讲解离心铸造的优缺点及应用范围。第五讲 锻造比和锻造流线、金属的锻造性能【教学目标】1. 掌握锻造比的计算方法；2. 掌握锻造流线对锻造机械性能的影响；3. 掌握金属锻造性能的概念及影响因素。【教学重点】1. 合理确定锻造比；2. 金属锻造性能及影响因素。【教学过程】一、 锻造比和锻造流线1. 板书和讲解锻造比的概念和计算方法；2. 展示和讲解锻造流线及对锻件性能的影响。二、金属的锻造性能1. 展示和讲解影响金属锻造性能

6、的因素。2. 板书和讲解金属锻造性能的应用第六讲 锤上自由锻工艺规程的制定【教学目标】1. 掌握自由锻的特点及工艺过程；2. 掌握自由锻件结构的工艺性分析。【教学重点】1. 自由锻工艺规程的内容及编制步骤；2. 自由锻件结构工艺性的分析。【教学过程】一、锤上自由锻工艺规程的制定1. 展示和讲解自由锻件图的绘制和变形工步的确定；2. 展示和讲解自由锻的工序；3. 板书和讲解坯料重量和尺寸的计算；4. 板书和讲解自由锻设备的选择；5. 展示和讲解坯料的加热和锻件的冷却与热处理。二、自由锻典型工艺实例1展示和讲解自由锻典型工艺实例。三、自由锻件的结构工艺性1. 展示和讲解自由锻件的结构工艺性分析。第

7、七讲 板料冲压【教学目标】1. 掌握板料冲压的特点及应用；2. 掌握落料和冲孔的工艺过程及质量控制方法；3. 掌握弯曲和拉深的工艺过程及质量控制方法。【教学重点】1. 落料和冲孔件的断口质量控制；2. 弯曲和拉深变形时的受力分析和质量控制。【教学过程】一、 冲裁1. 展示和讲解冲裁时板料的变形和分离过程；2. 展示和讲解冲裁件的结构工艺性分析；3. 板书和讲解落料和冲孔模具尺寸设计和模具间隙的确定。4. 展示和讲解落料和冲孔件的结构工艺性二、 弯曲1. 展示和讲解弯曲变形时的受力分析；2. 板书和讲解弯曲件的质量控制。3. 板书和讲解弯曲件的结构工艺性三、 拉深1. 展示和讲解拉深的变形过程和

8、应力分布；2. 展示和讲解拉深件的质量控制措施。3. 展示和讲解拉深件的结构工艺性4. 板书和讲解拉深板料的计算第八讲 焊接过程和焊接质量【教学目标】1. 掌握焊接的概念和焊接的分类；2. 掌握电弧的产生和电弧的结构；3. 掌握熔化焊的冶金特点；4. 掌握电焊条的组成及作用；5. 掌握电焊条的种类、型号和牌号、电焊条的选用原则。【教学重点】1. 电弧的结构；2. 熔化焊的冶金特点及防护措施；3. 电焊条的型号和牌号；4. 电焊条的选用原则。【教学过程】一、概述1. 板书和讲解焊接的分类及应用；2. 展示和讲解电弧的产生和结构；二、熔化焊冶金特点1. 展示和讲解熔化焊的冶金过程及特点；2. 板书

9、和讲解为保证焊缝质量需要采取的措施；三、电焊条1. 板书和讲解电焊条的组成及作用；2. 板书和讲解电焊条的种类和特性；3. 板书和讲解电焊条的型号和牌号；4. 板书和讲解碱性电焊条和酸性电焊条的区别；5. 板书和讲解电焊条的选用原则。第九讲 焊接接头的组织和性能、焊接变形和焊接应力【教学目标】1. 掌握焊接热循环的概念;2. 掌握焊接接头的概念;3. 掌握低碳钢的焊接接头的组织性能在焊接过程中的变化；4. 掌握易淬火钢的焊接接头的组织性能在焊接过程中的变化；5. 掌握焊接变形和焊接应力的危害；6. 掌握焊接变形和焊接应力的产生原因；7. 掌握减小和消除焊接应力和焊接变形的措施。【教学重点】1.

10、 焊接接头的组织性能在焊接过程中的变化；2. 焊接应力的产生原因；3. 减小和消除焊接变形和焊接应力的措施。【教学过程】一、焊接接头的组织和性能1. 板书和讲解焊接热循环和焊接接头的概念；2. 展示和讲解焊缝和熔合区的组织和性能；3. 展示和讲解焊接热影响区的组织和性能；4. 板书和讲解影响焊接接头性能的因素。二、焊接接头和焊接应力1. 板书和讲解焊接变形和焊接残余应力的危害；2. 展示和讲解焊接变形和焊接残余应力的产生原因；3. 展示和讲解焊接变形的防止和矫正；4. 展示和讲解减小和消除焊接残余应力的措施。三、焊接缺陷1. 板书和讲解焊接缺陷的危害；2. 板书和讲解焊接热裂纹的特征及产生原因

11、；3. 板书和讲解热裂纹的防止措施；4. 展示和讲解焊接冷裂纹的形态和特征及产生原因；5. 板书和讲解防止冷裂纹产生的措施。第十讲 电阻焊和钎焊、常用金属材料的焊接性【教学目标】1. 掌握点焊、缝焊和对焊的工艺过程、特点及应用；2. 掌握钎焊的工艺过程、特点及应用；3. 掌握金属材料焊接性的概念、评价金属材料焊接性的方法；4. 掌握常用金属材料焊接特点。【教学重点】1. 点焊、缝焊和对焊的特点及应用；2. 掌握软钎焊和硬钎焊的特点及应用；3. 掌握各类金属材料焊接特点。【教学过程】一、电阻焊1. 板书和讲解电阻焊的概念、特点及应用；2. 展示和讲解点焊的过程；3. 板书和讲解点焊的特点和应用；

12、4. 展示和讲解缝焊的过程；5. 板书和讲解缝焊的特点及应用；6. 展示和讲解电阻对焊和闪光对焊的过程；7. 板书和讲解电阻对焊和闪光对焊的特点及应用。二、钎焊1. 板书和讲解钎焊的概念；2. 板书和讲解钎剂的作用；3. 板书和讲解软钎焊和硬钎焊的特点和用途；4. 板书和讲解钎焊与熔焊及压焊的区别。三、常用焊接方法的比较和选用1. 板书和讲解常用焊接方法的比较和选用。四、常用金属材料焊接（一）金属材料焊接性1. 板书和讲解金属材料焊接性的概念；2. 板书和讲解金属焊接性的间接评价方法。（二）碳素结构钢和低合金结构钢的焊接1. 板书和讲解低碳钢的焊接；2. 板书和讲解低合金结构钢的焊接；3. 板

13、书和讲解中碳钢的焊接。（三）不锈钢的焊接1. 板书和讲解不锈钢的焊接性能及焊接特点。（四）铸铁的焊补1. 板书和讲解铸铁的热焊补；2. 板书和讲解铸铁的冷焊补。第十一讲 焊接结构工艺性 机械零件毛坯的选择【教学目标】1. 掌握焊接材料的选用原则；2. 掌握焊缝布置的一般原则；3. 掌握焊接接头型式和坡口型式的设计。4. 掌握各类毛坯的特点及选择原则；5. 掌握如何选择毛坯材料和制造方法。【教学重点】1. 合理布置焊缝；2. 焊接接头型式和坡口型式的选择。3. 具有选择常用机械零件毛坯材料和制造方法的能力。【教学过程】1. 板书和讲解焊接结构材料的选择；2. 展示和讲解焊缝布置；3. 展示和讲解

14、焊接接头型式和坡口型式的设计。4. 板书和讲解毛坯制造方法选择的指导思想；5. 讲解铸造毛坯的优缺点及应用；6. 讲解锻造毛坯的优缺点及应用；7. 冲压件的优缺点及应用；8. 讲解焊接件的优缺点及应用；9. 讲解型材或板材下料件的优缺点及应用。第十二讲 切削加工概述【教学目标】1 掌握切削加工的特点；2 掌握切削用量三要素；3 掌握切削加工的阶段；4 了解切削加工的分类，发展方向，零件表面的成形方法。【教学重点】1 切削用量三要素，切削加工的阶段。【教学过程】一、切削加工的分类、特点、作用和发展方向1 分析和板书：机械加工和钳工加工；2 分析和板书：切削加工的特点；3 分析和板书：切削加工的发

15、展方向。二、零件的种类和组成1 分析和板书：零件的种类；2 分析和板书：组成零件的表面。三、机床的切削运动1 分析和板书：主运动和进给运动；2 分析和板书：切削用量三要素：切削速度，进给量，背吃刀量；.3 分析和板书：零件表面的成形方法。四、切削加工的阶段1 分析和板书：切削加工分阶段的优点，热处理工艺的安排。五、总结和结尾1 总结：切削用量三要素和切削加工分阶段是后续学习的关键。2 结尾：掌握切削用量和切削加工分阶段是切削加工方案中的热处理工艺安排提供理论基础。第十三讲 刀具与刀具切削过程（刀具角度）【教学目标】1 掌握刀具角度的静止参考系；2 掌握5个基本刀具角度；3 了解车刀的组成。【教

16、学重点】1 刀具角度静止参考系，刀具基本角度的确定。【教学过程】一、车刀的组成1 分析和板书：三面两刃一尖。二、确定刀具角度的静止参考系1 分析和板书：基面，切削平面，正交平面。三、刀具标注角度1 分析和板书：前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角。四、总结和结尾1 总结：正确确定刀具角度静止参考系，正确标注刀具基本角度是学习难点和重点。2 结尾：刀具角度的正确标注为正确选择切削加工要素提供重要依据。第十四讲 刀具与刀具切削过程（刀具角度和刀具材料）【教学目标】1 掌握刀具工作角度对加工的影响；2 掌握硬质合金刀具材料；3 了解其它刀具材料。【教学重点】1 刀具工作角度，硬质合金刀具。【教学过程】

17、一、刀具的工作角度1 分析和板书：刀尖高低对刀具工作角度的影响；2 分析和板书：刀杆中心线偏斜对刀具工作角度的影响；3 分析和板书：考虑进给运动对刀具工作角度的影响。二、刀具材料1 分析和板书：普通刀具材料；2 分析和板书：超硬刀具材料。三、总结和结尾1 总结：正确认识刀尖高低，刀杆中心线，考虑进给运动对刀具工作角度的影响，能正确选择刀具材料。2 结尾：刀具工作角度是切削加工的实际刀具角度，正确选择意义重大，正确选择刀具材料是顺利进行加工的前提条件。第十五讲 刀具与刀具切削过程（刀具切削过程）【教学目标】1 掌握切削变形区；2 掌握切削力，切削热和积屑瘤；3 了解切削加工的实质，表面变形强化和

18、残余应力。【教学重点】1 削变形区，切削力，切削热和积屑瘤。【教学过程】一、刀具切削过程的实质1 分析和板书：正确理解刀具切削过程的实质是挤压变形过程。二、切削变形区1 分析和板书：切削过程的三个变形区。三、切削力1 分析和板书：三个切削分力及来源；2 分析和板书：切削力对加工的影响。四、切削热1 分析和板书：切削热来源，传散；2 分析和板书：切削热对加工的影响。五、积屑瘤1 分析和板书：积屑瘤的产生条件；2 分析和板书：积屑瘤对加工的影响；3 分析和板书：避免积屑瘤产生的措施。六、表面变形强化和残余应力1 分析和板书：表面变形强化产生的原因；2 分析和板书：残余应力的产生。七、总结和结尾1

19、总结：正确认识切削加工的实质，切削力、切削热对加工的影响，积屑瘤产生的原因及对加工的影响。2 结尾：切削力、切削热和积屑瘤是切削过程的重要物理现象，对刀具加工过程有重要影响。第十六讲 磨具与磨削过程 普通刀具切削加工方法综述(一)【教学目标】1 掌握磨削过程的实质；2 掌握磨削的特点；3掌握车削加工、钻削加工的加工特点；4 掌握镗削加工、铣削加工、刨削加工的加工特点；5 了解磨料的种类、粒度和硬度。【教学重点】1 磨削过程及其特点；2 钻削加工特点。【教学过程】一、磨具1 分析和板书：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸，磨具标记。二、磨削过程1 分析和板书：切削过程的实质：切削、刻划和

20、摩擦抛光。2分析和板书：磨削过程的特点。三、车削加工1 分析和板书：车外圆、车孔、车平面、车锥面的方法。四、钻削加工1 分析和板书：麻花钻头的几何结构、钻孔特点及改进措施；2 分析和板书：扩孔钻的几何结构和扩孔的特点；3 分析和板书：铰刀的结构、安装方法及铰孔的特点；4 分析和板书：锪孔钻及锪孔的方法。五、镗削加工1 分析和板书：单刃镗刀镗孔的方法及特点；2 分析和板书：浮动镗刀镗孔的方法及特点；3 分析和板书：在镗床上加工外圆和端面的方法及特点。六、铣削加工1 分析和板书：用各种刀具铣削平面的加工方法；2 分析和板书：铣沟槽的方法。七、刨削加工1 分析和板书：刨削加工所用的机床及特点；2 分

21、析和板书：刨平面的方法及特点；3 分析和板书：刨沟槽的方法及特点；4 分析和板书：铣削和刨削的分析比较。三、总结和结尾1 总结：正确认识磨削过程的实质及其特点，比较普通切削加工的不同；理解各种加工方法及其特点，并加以比较分析。2 结尾：磨削过程主要是工件的精加工，正确掌握其加工特点对于保证零件的最终质量有重要作用；掌握上述各种加工方法是正确制定加工方案的基础。第十七讲 普通刀具切削加工方法综述(二) 磨削加工方法【教学目标】1 掌握插削加工和拉削加工的加工特点；2 掌握普通磨削和无心磨削的加工特点；3 了解高效磨削和沙带磨削的加工特点。【教学重点】1 插销加工和拉削加工；2 普通磨削和无心磨削

22、。【教学过程】一、插削加工1 分析和板书：插削内外表面的方法；2 分析和板书：插削键槽的方法。二、拉削加工1 分析和板书：圆孔拉刀及拉内圆的方法；2 分析和板书：键槽拉刀及拉孔内键槽的方法；3 分析和板书：平面拉刀及拉平面的方法。三、普通磨削1 分析和板书：磨外圆的方法，分析比较横磨法和纵磨法；2 分析和板书：磨内圆的方法，分析比较磨内圆和磨外圆；3 分析和板书：磨平面的方法，分析比较周磨法和端磨法。四、无心磨削1 分析和板书：无心纵磨的方法及特点；2 分析和板书：无心横磨的方法及特点。五、高效磨削和沙带磨削1 了解和自学。六、总结和结尾1 总结：掌握上述加工方法及其特点，并加以比较分析。2

23、结尾：掌握上述各种加工方法是正确制定加工方案的基础，为以后学习加工工艺奠定基础。第十八讲 精密加工方法综述 加工精度和表面质量【教学目标】1 掌握研磨、珩磨、超精加工和抛光的加工方法及特点；2 掌握加工精度及其影响因素；3 掌握表面质量及其影响因素；4 了解刮削、宽刀细刨和低粗糙度磨削的加工方法及特点。【教学重点】1 研磨、珩磨、超精加工和抛光的特点；2 加工精度和表面粗糙度的影响因素。【教学过程】一、刮削加工1 分析和板书：刮平面的削方法及特点。二、宽刀细刨1 分析和板书：宽刀细刨的加工方法、特点及加工要求。三、研磨1 分析和板书：掌握研具和研磨液；2 分析和板书：手工研磨外圆的方法；3 分

24、析和板书：手工研磨内圆的方法；4 分析和板书：手工研磨平面的方法；5 分析和板书：研磨的特点。四、珩磨1 分析和板书：珩磨头的结构和珩磨方法；2 分析和板书：珩磨的特点。五、低粗糙度磨削1 了解和自学。六、超精加工1 分析和板书：超精头的结构和超精加工过程，超精加工的特点。七、抛光1 分析和板书：抛光用具的结构和抛光过程，抛光加工的特点。八、加工精度1 分析和板书：加工精度的概念：尺寸精度、形状精度和位置精度。2 分析和板书：加工精度的五个影响因素。九、表面质量1 分析和板书：表面质量的概念：主要介绍表面粗糙度。2 分析和板书：表面粗糙度的四个影响因素。十、总结和结尾1 总结：掌握上述加工方法

25、及其特点，加工精度和表面质量。2 结尾：掌握上述各种加工方法为以后学习加工工艺奠定基础。第十九讲 特种加工工艺基础【教学目标】1 掌握各种特种加工方法及其特点；【教学重点】1 特种加工的特点及对机械制造工艺技术的影响；2 电火花加工的原理及特点。【教学过程】一、特种加工概述1 分析和板书：特种加工的产生、发展与特点；2 分析和板书：特种加工的分类和对机械制造工艺技术的影响。二、电火花加工1 分析和板书：电火花加工的原理；2 分析和板书：电火花加工的基本工艺规律；3 分析和板书：电火花加工的应用范围及各种方法。三、其他特种加工方法1 了解和自学：电解加工、超声波加工、激光加工、电子束和离子束加工

26、和复合加工。四、总结和结尾1 总结：掌握电火花加工方法、特点和应用。2 结尾：特种加工的特殊性为合理选用加工工艺问题提出了一条新途径。第二十讲 特型表面的加工【教学目标】1 掌握螺纹的基本概念和基本要素；2 掌握螺纹的滚压；3 掌握齿形加工的精度和侧隙规定；4 了解其他螺纹的加工方法及特点。5 掌握铣齿、滚齿和插齿的工艺特点及应用范围；6 了解剃齿、珩齿、磨齿和研齿的工艺特点及应用范围。【教学重点】1 螺纹的基本要素；2 滚压螺纹。3 铣齿、滚齿和剃齿。【教学过程】一、螺纹加工概述1 分析和板书：螺纹加工的种类和用途；2 分析和板书：螺纹的基本概念和基本要素；3 分析和板书：螺纹的公差等级及标

27、记。二、车螺纹1 分析和板书：车螺纹的具体方法及特点。三、铣螺纹1 分析和板书：盘状铣刀铣螺纹的方法及特点；2 分析和板书：旋风法铣螺纹的方法及特点。四、攻螺纹和套螺纹1 分析和板书：攻丝和套扣的方法、工具和应用范围。五、磨螺纹1 分析和板书：单片砂轮磨削螺纹的方法和特点；2 分析和板书：多片组合砂轮磨削螺纹的方法及特点。六、滚压螺纹1 分析和板书：搓板滚压螺纹的方法及特点；2 分析和板书：滚轮滚压螺纹的方法及特点；3 分析和板书：滚压螺纹的优点和缺点。七、电火花加工螺纹1 分析和板书：对于难加工材料采用旋转电火花加工螺纹。八、齿形加工概述1 分析和板书：常用齿轮传动形式，圆柱齿轮的主要参数；

28、2 分析和板书：齿轮传动的精度等级及其影响因素；3 分析和板书：齿侧间隙的规定及其影响因素，图样标注。九、铣齿1 分析和板书：铣削直齿圆柱齿轮的方法；2 分析和板书：了解螺旋齿轮的铣削过程；3 分析和板书：铣削齿轮的工艺特点及应用。十、插齿1 分析和板书：插齿设备及刀具简介；2 分析和板书：插齿原理和插齿运动；3 分析和板书：插齿工作范围。十一、滚齿1 分析和板书：滚齿设备及刀具简介；2 分析和板书：滚齿原理及滚齿运动；3 分析和板书：滚齿工作范围；4 分析和板书：滚齿与插齿的比较。十二、齿形精加工1 分析和板书：剃齿的设备、原理及特点；2 分析和板书：珩齿的设备、原理及特点；3 分析和板书：

29、磨齿的设备、原理及特点；4 分析和板书：研齿的设备、原理及特点；十三、成形面的加工1 分析和板书：成形刀法的分类及工艺特点；2 分析和板书：手动控制法的工艺特点；3 分析和板书：靠模法加工的方法及特点；4 分析和板书：数控加工方法及特点；5 分析和板书：特种加工的应用范围。十四、总结和结尾1 总结：正确选用常用螺纹加工的方法及特点；能够正确选用各种齿轮的加工方法。2 结尾：螺纹应用广泛，加工方法简单，选用时应考虑生产率等方面的问题。齿轮的应用广泛，质量要求较高，需正确选取加工工艺。第二十一讲 常见表面加工方案选择【教学目标】1 掌握选择加工方案的五条依据；2 掌握外圆、内圆、平面加工方案的选择；3 了解螺纹、锥面的加工方案。4 掌握齿轮加工方案的选择；【教学重点】