阶梯轴教案.docx
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阶梯轴教案
专业及班级:
数控专业 班 教师:
陈卫红黄名域 授课时间:
2011年10月7日
教学内容
阶梯轴的车削加工
学时
4(分两次课进行)
目的要求
1.阶梯轴工艺信息分析方法。
2.阶梯轴加工顺序确定方法。
3.阶梯轴刀具、夹具的选择及使用。
4.阶梯轴工件坐标原点、走刀路线的确定方法。
5.编制阶梯轴数控车床加工程序的方法。
6.阶梯轴虚拟及实际操作加工方法。
7.使用游标卡尺对阶梯轴进行质量检测的方法。
8.阶梯轴加工质量评价及超差原因分析的基本方法。
重点难点
加工工艺的制定、手动程序编制、零件加工和检测
教学方法
引导文教学法、项目教学法、任务驱动法
教学资源
多媒体教学平台(教学视频、仿真软件)
计算机中心(数控编程与仿真加工)
数控加工实训中心实训基地(CK6136S数控车床)、
教学内容
时间分配(地点)
一:
制定工艺方案
1.1分析零件图工艺信息(10分钟)
1.2确定加工顺序(5分钟)
1.3选择刀具(5分钟)
1.4选择切削用量(5分钟)
1.5确定工件零点,绘制走刀路线图(10分钟)
1.6数学处理(10分钟)
45分钟
(多媒体教室)
二:
编程、仿真加工
2.1编制程序清单(35分钟)
2.2仿真操作加工(10分钟)
45分钟
(计算机中心)
三:
实际操作加工
3.1毛坯、刀具、工具、量具准备(15分钟)
3.2程序输入与编辑(15分钟)
3.3零件的数控车削加工(15分钟)
45分钟
(数控实训中心)
四:
零件检测
4.1学生对加工完的零件进行自检(5分钟)
4.2教师与学生共同填写零件质量检测结果报告单
(10分钟)
4.3小组互相检查、点评(10分钟)
4.4教师填写考核结果报告单(课后完成)
45分钟
(教室)
五:
学习评价
5.1加工质量分析报告(5分钟)
5.2个人工作过程总结(5分钟)
5.3小组总结报告(10分钟)
指导教师
陈卫红黄名域
编制时间
2011.10.6
阶梯轴的车削加工
§1 工作任务描述
1.加工零件项目工作任务名称:
阶梯轴的车削加工。
2.零件类型描述:
该零件属于较简单的阶梯轴类零件,是使用数控车床加工的基本零件轮廓形状。
是数控车削加工中难度较低的基本零件之一。
3.任务内容描述:
已知毛坯材料为LY12,毛坯尺寸为Ф40mm×70mm的棒料。
制定零件加工工艺,编写零件加工程序,并在仿真软件上进行虚拟操作加工,最后在数控车床上进行实际操作加工,并
对加工后的零件进行检测、评价。
§2 学习情境教学设计
任务:
阶梯轴的车削加工
课时
4
学情分析
设备设施
数控专业二年级上学期,班级人数50人,男生35人,已进行过两周金工实习,学生具备基本看图能力,了解零件和机构的基础知识和金属材料知识。
学生被平均分为10个学习小组。
1、多媒体教室有电脑、投影仪、黑板等设备;
2、计算机中心有50台以上计算机,并装有编程和仿真系统;
3、数控车间有10台以上广数系统数控车床。
4、有10套以上游标卡尺等测量设备。
学习目标
学习内容
1.掌握阶梯轴零件加工工艺制定方案。
2.掌握阶梯轴零件编程方法并能在仿真软件上进行虚拟操作加工。
3.能将零件正确安装在三爪卡盘上。
4.能将外圆车刀正确安装在刀架上。
5.正确摆放操作加工所需工具、量具。
6.能按操作规范合理使用数控车床,并完成阶梯轴零件的加工。
7.能正确使用游标卡尺阶梯轴零件进行检测。
8.能对所完成的零件进行评价及超差原因分析。
1.根据零件图纸进行零件工艺信息分析,确定加工顺序,并填入相应的卡片中。
2.合理选择适合该零件加工的刀具,并完成相应卡片的填写。
3.合理选择适合该零件加工的切削用量,并完成相应卡片的填写。
4.合理选择该零件工件坐标原点,确定走刀路线,并完成相应卡片的填写。
5.根据该零件编程要求计算基点坐标,完成相关的尺寸链计算。
6.根据该零件的加工要求编制程序清单,进行虚拟及实际操作加工。
7.正确选择并使用游标卡尺对该零件进行检测,并完成相应卡片的填写。
8.学习零件加工质量评价及超差原因分析的方法。
学习环节设计
教学方法
1.制定工艺方案
2.编制程序、仿真操作加工
3.实际操作加工
4.零件检测
5.学习评价
宏观教学方法
微观教学方法
引导文教学法
项目教学法
任务驱动法
演示法、讨论法、仿真法、讲解法、范例法
§3 教学内容与教学设计
学习方法设计:
1.教师采用引导文教学法引导学生进入学习情境;教师布置工作任务,提出问题,进行资讯;教师当学生,分组讨论,学生决策;教师讲述、演示、解惑
2.学生根据零件图完成学习环境的实施;学生对加工后的零件进行自检互评
3.由教、学、做逐渐过渡为做、学、教,做中学,学中做,边学、边做、边修正
§3.1制定工艺方案
引导文设计:
1.选择合适的毛坯应注意哪些事项?
。
2.从保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求出发,选择备选加工方法。
3.分析轴类零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证?
4.有无引起矛盾的多余尺寸或缺尺寸?
3.1.1分析零件图工艺信息:
教师布置工作任务,学生资讯,教师解惑,学生填写零件图工艺信息分析卡片,见表1-1。
表1-1零件图工艺信息分析卡片
单位
名称
爱尔福特手工业协会
班级学号
姓名
成绩
零件图号
001
零件名称
阶梯轴
分析内容
分析理由
形状
尺寸大小
该零件的加工面由端面、外圆柱面、倒角面、台阶面组成。
形状比较简单,是较典型的短轴类零件。
因此,可选择现有设备ck6136s卧式数控车床,刀具可选1~2把外圆车刀即可完成。
结构工艺性
该零件的结构工艺性好,便于装夹、加工。
因此,可选用标准刀具进行加工。
几何要素
尺寸标注
该零件轮廓几何要素定义完整,尺寸标注符合数控加工要求,有统一的设计基准,且便于加工、测量。
精度
表面粗糙度
该零件外圆柱面φ25h7尺寸精度要求较高,其中外圆柱面尺寸公差等级为IT7级,图中未注尺寸公差按IT12级处理。
该零件表面质量要求最高为Ra3.2,其余为Ra6.3。
由于该零件精度和表面质量要求不太高。
因此,可考虑采用以下加工方案:
粗车—半精车。
材料及热处理
该零件所用材料LY12为高合金硬铝,硬度为105HB,加工性能等级代号为2,属易切削金属材料。
因此,选硬质合金或涂层刀具材料均可,在加工时不宜选择过大的切削用量,切削过程中可不加冷却液。
其它技术要求
该零件要求锐角倒钝,故编程时在锐角处安排1×450的倒角,未注倒角
0.5×450。
生产类型
定位基准
该零件生产类型为单件生产,因此,要按单件小批生产类型制定工艺规程。
由于该零件生为单件生产,因此,定位基准可选在外圆表面。
3.1.2确定加工顺序:
小组讨论,听取学生的决策意见,学生填写卡片,见表1-2。
表1-2加工顺序卡片
单位
名称
爱尔福特手工业协会
班级学号
姓名
成绩
零件图号
零件名称
使用设备
场地
001
阶梯轴
CK6136S
数控车床
数控加工实训中心
程序
编号
零件材料
LY12
数控系统
HNC-21T
工步
序号
工步内容
确定理由
量具选用
备注
名称
量程
1
车端面
车平端面,建立长度基准,保证工件长度要求。
车削完的端面在后续加工中不需再加工。
0.02mm游标卡尺
0-150mm
手动
2
粗车各外圆表面
较短时间内去除毛坯大部分余量,满足精车余量均匀性要求。
0.02mm游标卡尺
0-150mm
自动
3
精车各外圆表面
保证零件加工精度,按图纸尺寸,一刀连续车出零件轮廓。
0.02mm游标卡尺
0-150mm
自动
3.1.3选择刀具:
教师提出问题,学生查阅资料,听取学生的决策意见,学生填写刀具卡片,见表1-3。
数控车床一般均使用机夹可转位车刀。
本零件为铝材,对刀片材料无特殊要求,刀片均选用常用的涂层硬质合金刀片。
对于本例由于有凹圆的加工,需考虑刀具副偏角与已加工表面的干涉,所以重点在于刀具刀片形状的选择。
机夹可转位车刀所使用的刀片为标准角度,选择下图所示菱形刀片适合加工本工件,刀尖角选择35°。
粗车外圆主偏角93°,所选刀片刀尖圆弧半径为0.4mm。
因本工件的表面质量要求不高,故粗精加工使用一把刀具即可。
表1-3刀具卡片
单位
名称
爱尔福特手工业协会
班级学号
姓名
成绩
零件图号
C05-01
零件名称
阶梯轴
工
步
号
刀
具
号
刀具名称
刀具参数
刀片
材料
偏
置
号
刀柄型号
刀尖半径
刀片型号
1
T01
93°外圆车刀
0.4
DCMT11T304-HF
涂层硬质合金
SDJCR2020K11
(20X20)
2
T01
93°外圆车刀
0.4
DCMT11T304-HF
涂层硬质合金
01
SDJCR2020K11
(20X20)
3
T01
93°外圆车刀
0.4
DCMT11T304-HF
涂层硬质合金
01
SDJCR2020K11
(20X20)
1
T01
93°外圆车刀
0.4
DCMT11T304-HF
涂层硬质合金
SDJCR2020K11
(20X20)
3.1.4选择切削用量:
小组讨论,学生查阅资料,听取学生的决策意见,学生填写切削用量卡片,见表1-4。
粗加工:
首先取ap=3.0mm;其次取f=0.2mm/r;最后取Vc=120m/min。
然后根据公式
计算出主轴转速
=1000r/min,根据公式
=
计算出进给速度
=200mm/min,填入表1-4中。
精加工:
首先取ap=0.3mm;其次取f=0.08mm/r;最后取Vc=200m/min。
然后根据公式
计算出主轴转速
=1500r/min,根据公式
=
计算出进给速度
=100mm/min,填入表1-4中。
表1-4切削用量卡片
单位
名称
宜昌市机电
工程学校
班级学号
姓名
成绩
零件图号
C04-03
零件名称
阶梯轴
工
步
号
刀
具
号
切削速度
Vc(m/min)
主轴转速
(r/min)
进给量
f(mm/r)
进给速度
vf(mm/min)
背吃刀量
ap(mm)
1
T01
120
1000
0.2
200
3.0
2
T01
200
1500
0.08
120
0.3
3
§3.2编制数控加工程序、仿真操作加工
引导文设计:
1.编程时如何确定零件工件坐标系原点?
如何确定走刀线路?
2.有还未学过的编程指令吗?
3.根据加工工艺编程,分组编写零件加工程序。
4.程序和工艺有不合理之处吗?
5.怎样修改、优化程序及工艺
6.在仿真软件上进行虚拟操作加工,最后在数控车床上进行实际操作加工,讨论加工主要注意事项。
3.2.1编制程序清单
确定工件零点,绘制走刀路线图:
学生绘制数控加工走刀路线图卡片,见图。
编制程序清单,并填入表1-5。
表1-5数控加工程序清单
爱尔福特手工业协会
数控加工程序清单
零件图号
零件名称
班级学号
姓名
成绩
001
阶梯轴
程序名
O0001
子程序名
%1111
N5T0101
N15M03S1000
N20G00X100Z100
N25X50Z5M08
N30G71P35Q65U3R0.5X0.3Z0.05F200
N35G00X13Z0.5S1500
N40G01X15Z-0.5F120
N45Z-10
N50X25C1
N55Z-35
N60X35C0.5
N65Z-65
N70G01Z-64.5
N75X33Z-65
N80G00X100Z100M09
N85M05
N90M30
%
工步及刀具
说明
刀具T0101
粗车循环
精车N35-N75
加工前先设置相应刀具参数。
加工结束后进行尺寸修调。
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