课题：绪论 教学目的和要求：
课时：1 课次编号：1 1．了解金属加工的作用与地位、现状与发展趋势 2．熟悉金属加工的安全生产规范
3．了解金属加工的主要工种分类与特点
4．明确课程任务、性质、基本要求、学习目的、学习方法
重点、难点：
1．金属加工的安全生产规范 2．课程的基本要求和学习方法
教学环节与内容：
[导入新课] [新授内容]
绪 论
一、金属加工在国民经济中的作用与地位、现状与发展趋势 金属加工是对金属材料进行成形生产的全过程。
成形工艺是人们把原材料或半成品加工制造成为所需形状和尺寸产品的过程。 金属加工历史悠久、内容丰富。（简要介绍明朝宋应星所著的《天工开物》）
现代金属加工技术的发展趋势。主要表现在两个方向上：一是精密工程技术；二是金属加工的高度自动化。
制造加工业的发展方向可用“三化”来概括，即全球化、虚拟化和绿色化。 二、金属加工的主要工种分类与特点
根据金属加工工艺流程，可以把金属加工工种分为热加工、冷加工和其他工种三大类。 1.热加工
（1）铸造工 （2）锻压工 （3）焊工 （4）热处理工 2.冷加工
（1）钳工 （2）车工 （3）铣工 （4）刨工 （5）磨工 3.其他工种
三、金属加工的安全生产规范 1.工人安全职责 2.车间管理安全规则 3.设备操作安全规则
四、本课程的性质、任务和教学目标 1．本课程的性质和任务
本课程是中等职业学校机械类专业及工程技术类相关专业的一门基础课程。 主要任务是：
（1）使学生掌握必备的金属材料、热处理、金属加工工艺知识和技能。 （2）培养学生分析问题和解决问题的能力，具备继续学习专业技术的能力。 （3）培养其在机械类专业领域的基本从业能力。
（4）贯穿职业道德和职业意识的培养，形成严谨、敬业的工作作风。 2．本课程的教学目标 （1）实践能力目标 （2）学习能力目标 （3）社会能力目标 3．学习方法
（1）注意各章节的联系、学习、复习、巩固、应用、总结。 （2）要理解、要提问题、不能累计问题。
（3）抓住主要内容：金属材料及热处理基本知识，铸造、锻造、焊接、切削加工基本常识。 （4）为了弥补实践方面的不足，采用录像教学以及到工厂参观和实习，通过师生的相互努力来学好这门功课。
[课堂小结]
1．金属加工与成形工艺
2．金属加工的主要工种分类与特点 3．金属加工的安全生产规范 4．本课程的主要任务及学习方法
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：技术测量及常用器具 教学目的和要求：
1.掌握长度单位的换算关系、角度单位的换算关系 2.掌握游标卡尺的读数及使用方法
课时：1 课次编号：2 重点、难点：
1．长度单位、角度单位的换算关系 2．游标卡尺的读数及使用方法
教学环节与内容：
[导入新课] [新授内容]
第1章 技术测量及常用器具
1.1 技术测量的基本知识
1.1.1 技术测量的含义
测量是以确定被测对象的量值而进行的实验过程。 1.1.2 测量四要素
测量过程四要素指被测对象、计量单位、测量方法和测量精度。 1.1.3计量单位
长度的国际单位是米（m）。
机械制造中常采用的长度计量单位为毫米（mm），1mm=10-3m。 在精密测量中，长度计量单位采用微米（μm），1μm=10-3mm。 在超精密测量中，长度计量单位采用纳米（nm）,1nm=10-3μm。 英寸（in）与法定长度单位（mm）的换算关系是1in=25.4mm。 角度单位为弧度（rad）、微弧度μrad和度(º)、分(')、秒(\")。 1 rad =10-6μrad， 1 º=0.rad。
度(º)、分(')、秒(\")的关系采用60进位制，即1º=60'，1'=60\"。
1.2 常用测量器具
1.2.1长度量具
1.钢直尺
钢直尺是一种不可卷的钢质板状量尺，亦可作为划直线的导向工具。 使用方法：（示范讲解） 2．卡钳
卡钳根据用途可分为外卡钳和内卡钳两种，前者用于测量外尺寸，后者用于测量内尺寸。 3．游标卡尺
游标卡尺可以直接测量出工件的内径、外径、中心距、宽度、长度和深度等。 游标卡尺的测量精度有0.1mm、0.05mm和0.02mm 三种。 测量范围有0～125mm、0～200mm、0～500mm等。
(1)游标卡尺的刻线原理
游标卡尺的结构：游标卡尺是由尺身、游标、尺框所组成，如图1-3所示。
游标卡尺的刻线原理：以0.02mm游标卡尺为例。游标卡尺的尺身每格刻线宽度1mm，使尺身上49格刻线的宽度与游标上50格刻线的宽度相等，则游标的每格刻线宽度为49mm／50=0.98mm，尺身和游标的刻线间距之差为1.00mm-0.98mm=0.02mm。这个差值就是0.02mm游标卡尺的读数值。0.02mm游标卡尺的刻线原理如图1-4所示。
0 1 2 3 4 5 尺身 游标
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
图1-4 游标卡尺刻线原理
(2)游标卡尺的读数方法 使用游标卡尺测量工件时，读数可分为下面3个步骤(以0.02mm游标卡尺为例)：
1)读整数。读出游标零线左边最近的尺身刻度值，该数值就是被测件的整数值。
2)读小数。找出游标刻线对准尺身刻线的位置，将其顺序数乘以游标读数值0.02mm所得的积，即为被测件的小数值。
3)整个读数。把上面1)和2)两次读数值相加，就是被测工件的整个读数值。读数示例如图1-5所示，读数：23mm+10×0.02mm=23.20mm。
(3)游标卡尺的正确使用（示范讲解）
[课堂小结]
1．长度单位的换算关系。 2．角度单位的换算关系。 3．直尺与卡尺的使用方法。
4．游标卡尺的刻线原理、读数方法与正确使用。 [课外作业]
完成作业（1）相关练习
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：技术测量及常用器具（续） 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：3 1. 熟悉千分尺、百分表、万能角度尺等常用测量器具的构造及使用场合 2．掌握千分尺、百分表、万能角度尺等的读数方法及使用方法。
重点、难点：
1．千分尺的读数及使用方法 2．百分表的读数及使用方法
3．万能角度尺的读数及使用方法
教学环节与内容：
[复习提问]
1．长度单位英寸（in）与毫米(mm)之间的换算关系？ 2．弧度（rad）与度 (º) 的换算关系？ 3. 说明游标卡尺的读数方法及正解使用方法。 [导入新课] [新授内容] 4．千分尺
（1）千分尺是用微分筒读数的，读数值为0.01mm的量尺。 （2）千分尺的分类、结构与规格
图1-7
（3）千分尺的刻线原理 （4）千分尺的读数方法
用千分尺进行测量时，其读数也可分为以下3个步骤：
1)读整数。读出活动套筒锥面的端面左边在固定套筒露出来的刻线数值，即被测件的mm整数或0.5mm数。
2)读小数。找出与基准线对准的活动套筒上的刻线数值，如果此时整数部分的读数值为mm整数，那么该刻线数值就是被测件的小数值；如果此时整数部分的读数值为0.5mm数，则该刻线数值还要加上0.5mm后才是被测件的小数值。
3)整个读数。将上面两次读数值相加，就是被测件的整个读数值。千分尺的读数如图
图1-8
1-8所示。
(3)千分尺的正确使用（示范讲解） 5．百分表
(l)百分表的结构（图1-10） (2)百分表的刻线原理
图1-10 百分表的结构
l-触头；2-测量杆；3-小齿轮；4、7-大齿轮；5-中间小齿轮；
6-长指针；8-短指针；9-刻度盘；10-表圈 11-拉簧
(3)百分表的读数方法 百分表测量时大小指针所示读数之和即为尺寸变化量。也就是说先读小指针转过的刻度值(即mm的整数)，再读大指针转过的刻度数(即小数部分)，并乘以0.01，然后两者相加，即可得到所测量的数值。
（4）百分表的正确使用 6．刀口形直尺（示范讲解）
刀口形直尺是用光隙法检验直线度或平面度的直尺，其形状如图1-12所示。 7．塞尺（示范讲解）
塞尺是用来检查两贴合面之间间隙的薄片量尺，如图1-13所示。
图1-12 刀口形直尺及其使用 图1-13 塞尺
1.2.2 角度量具
《金属加工与实训》基础篇 教案
1. 90º角尺
90º角尺是检验直角用非刻线量尺，用于检查工件的垂直度。 2．游标万能角度尺
游标万能角度尺是用游标读数，可测任意角度的量尺。一般用来测量零件的内外角度。它的构造如图1-15所示。
游标万能角度尺的读数机构是根据游标原理制成的。（示范讲解）
图1-14 图1-15
1.2.3 量具的保养
1)使用前必须用绒布将其擦拭干净。
2)不能用精密量具去测量毛坯或运动着的工件。
3)测量时不能用力过猛、过大，也不能测量温度过高的工件。 4)不能把量具乱扔、乱放，更不能将其当工具使用。 5)不能用污油清洗量具，更不能注入污油。
6)量具使用完后，应将其擦洗干净后涂油并放入专用的量具盒内
[课堂小结]
1．千分尺、百分表、游标角度尺的读数方法及使用方法 2．量具的保养方法 [课外作业]
完成作业（1）相关练习
课题：金属材料的性能 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：4 1.掌握金属材料的力学性能——强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等基本概念。 2.理解各力学性能指标的物理意义，了解其测定方法。 3.熟悉金属材料的工艺性能。
重点、难点：
1．金属材料的力学性能
2．各性能指标的物理意义和测定方法
教学环节与内容：
[复习提问]
1．说明千分尺的读数方法及其使用方法。 2．如何保养好量具？ [导入新课] [新授内容]
第2章 金属材料的性能及常用工程材料
2．1 金属材料的性能
2．1．1 金属材料的力学性能
1．强度指标
（1）强度：材料在外力作用，抵抗塑性变形和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度(ReL)和抗拉强度(Rm)等；
(a)
(b)
低碳钢力-伸长曲线 圆形拉伸试样
(a)拉断前 (b)拉断后
（2）强度衡量指标：屈服强度ReL、抗拉强度Rm 1） 屈服点：
定义：发生屈服现象时的应力。
《金属加工与实训》基础篇 教案
公式：ReL＝FeL/So （MPa）
FeL－材料发生屈服现象时的力，So－材料的原始横截面面积。 对于塑性差的材料，无明显屈服点，则用Rr0.2来代替ReL。 2）抗拉强度：
定义：最大应力值。 公式：Rm＝Fm/So
Fm－最大的载荷，So－材料的原始截面面积。 2． 塑性指标
塑性：材料在外力作用下产生永久变形而不破坏的性能。表示材料的塑性指标是：伸长率A和断面收缩率Z。
1）使材料具有良好的成形性； 2）受到外力变形时，有强化作用。 衡量塑性指标：伸长率、断面收缩率。 （1）伸长率：A
定义：
公式：A＝（Lu－L0）/L0 ×100％
Lu－拉断后的长度。 L0－原来的试样长度。
注意：长、短试样测出的A值不相等（比较大小，要同样的试样）。
δ5>5% －塑性材料，δ5<5％－脆性材料。
（2）断面收缩率：
定义：
公式：Z＝（S0－Su）/ S0×100％
S0－原截面面积。 Su－断口处断面面积。 Z值越大，塑性越好。
总结：A、Z越大，塑性越好，越易变形但不会断裂。 3．硬度指标
硬度：材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度（HB)和洛氏硬度 (HRA-C)。布氏硬度和洛氏硬度试验原理和使用范围均不相同；
硬度衡量：布氏硬度、洛氏硬度等。 （1）布氏硬度：HB
1）应用范围：铸铁、有色金属、非金属材料。
2）优缺点： 精确、方便、材料限制、非成品检验和薄片。
3）标注示例：350HBW5/750 表示用直径5mm的硬质合金球在7.355kN试验力下保持10s-15s 测定的布氏硬度值为350。
（2）洛氏硬度：HR、（HRA、HRB、HRC） 1）应用范围：钢及合金钢。
2）优缺点：测成品、薄的工件，无材料限制，但不精确。
3）标注示例：45HRC表示用C标尺测定的洛氏硬度值为45。
注：数值越大，硬度越高。但相互之间不能比较，必须查表为同单位才行。 4．韧性指标
冲击韧度：金属材料抵抗冲击载荷的作用而不破坏的能力。常用的指标有冲击韧度(Ak)。 5．疲劳的概念
在交变应力作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。
金属材料的力学性能是在外力作用下表现出的力学性能，在实际生产中应用相当广泛。 2.1.2 金属的工艺性能
工艺性能是指金属材料在加工过程中是否易于加工成形的能力，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。
1.铸造性能
金属及合金在铸造工艺中获得优良铸件的能力称为铸造性能。衡量铸造性能的主要指标有流动性、收缩性和偏析倾向等。金属材料中，以灰铸铁和青铜的铸造性能较好。
2. 锻造性能
用锻压成形方法获得优良锻件的难易程度称为锻造性能。塑性越好，变形抗力越小，金属的锻造性能越好。例如黄铜和铝合金在室温状态下就有良好的锻造性能；碳钢在加热状态下锻造性能较好；铸铁、铸铝、青铜则几乎不能锻压。
3. 焊接性能
焊接性能是指金属材料对焊接加工的适应性，也就是在一定的焊接工艺条件下，获得优质焊接接头的难易程度。对碳钢和低合金钢，焊接性主要同金属材料的化学成分有关（其中碳的质量分数的影响最大）。如低碳钢具有良好的焊接性，高碳钢、不锈钢、铸铁的焊接性较差。
4. 切削加工性能
金属材料的切削加工性能是指金属材料在切削加工时的难易程度。影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、组织状态、硬度、塑性、导热性和形变强化等。一般认为金属材料具有适当硬度（170～230 HBW）和足够的脆性时较易切削。
[课堂小结]
1．金属材料的力学性能：强度，塑性，硬度，韧性，疲劳破坏 2．金属材料的工艺性能 [课外作业] 完成作业（2）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：常用工程材料简介（钢、铸铁） 教学目的和要求：
1. 了解常用工程材料的分类方法
2．熟悉钢和铸铁的分类、牌号、性能和用途。
课时：2 课次编号：5 重点、难点：
1．钢的分类及牌号 2．铸铁的分类及牌号
教学环节与内容：
[复习提问]
1．金属材料的力学性能指标有哪些？各自的符号和单位是什么？ 2．金属的工艺性能指哪几个方面？ [导入新课] [新授内容]
2.2 常用工程材料简介
常见工程材料的分类如下：
钢
钢铁材料
铸铁
金属材料 铝、镁、铜、铅及合金等 非铁金属 稀有金属及稀土等 粉末冶金材料 工 塑料 程 高分子材料 合成橡胶 材 合成纤维
非金属材料 料 硅酸盐材料玻璃、水泥、陶瓷、耐火材料（传统陶瓷）
陶瓷材料
除SiO2之外的其他氧化物、碳化物、氮化物材料（新型陶瓷）
层叠型复合材料 复合材料 纤维增强复合材料 细粒复合材料
2.2.1工业用钢
1. 钢的分类(GB／T13304-2008)
钢的分类方法分为“按化学成分分类”、“按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类”两部分。
（1）按化学成分分类 根据钢的化学成分可分为非合金钢（碳素钢）、低合金钢、合金钢。 （2）按主要质量等级和主要性能或使用特性的分类 1）按主要质量等级分类 分为普通质量、优质和特殊质量 2）按钢的主要性能或使用特性分类 2．钢的牌号、性能与用途
（1）非合金钢的牌号、性能与用途（表2-1，表2-3）
1） 碳素结构钢：
Q235A（F、b、Z）、σs≥235MPa。
通常用于制造型材、螺钉、铁钉、铁丝、建筑材料等。 2）优质碳素结构钢：
普通含锰量钢：0.25～0.8％Mn。 较高含锰量钢：0.70～1.20％Mn。
[举例] 45： 0.45％C左右、 0.50～0.80％Mn左右。 45Mn： 0.45％C左右、 0.70～1.00％Mn左右。
常用于齿轮、主轴、连杆→45。 弹簧、板簧、发条→65、65Mn。 3）碳素工具钢：
优质碳素工具钢：T＋数字。 高级优质碳素工具钢：T＋数字＋A。
[举例] T7、T8、T9、……T14。含义：含碳0.7％、0.80％、0.9％……1.4％。 T7A、T8A、T9A、……T14A。主要用于剪刀、斧头、锯子、锉刀等。 4）铸造碳素钢：
ZG200－400、 ZG230－450、 ZG270－500、ZG310－570、ZG340－640 （2）合金钢的牌号、性能与用途（见表2-2，见表2-4） 1）合金结构钢：两位数字、元素符号和数字 如，20CrMnTi、25Cr2Ni4WA等。
2）合金工具钢：与合金结构钢相似。区别是当钢中Wc＜1%时，用一位数字表示，如，9Mn2V；
当Wc≥1%时，不用数字，如CrWMn。
3）高速工具钢：与合金工具钢相同。如，W18Cr4V。
4）轴承钢：G、合金元素符号Cr和数字，如，GCr15。注：Cr后的数字表示钢中含Cr量为
千分之几。
5）不锈、耐蚀钢与耐热钢。如12Cr13，06Cr18Ni10，022Cr17Ni12。注：Cr前的数字含义见表2-2。
2.2.2 工程铸铁
铸铁是碳的质量分数大于2.11%的铁碳合金总称。
铸铁的特点：具有较低的熔点和优良的铸造性能，良好的耐磨性、吸振性、切削加工性等。 按石墨形态不同，铸铁可分为灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁等。 1．灰铸铁
牌号：用“HT”及数字组成。如HT200表示灰铸铁，最低抗拉强度值为200 MPa。 用途：灰铸铁广泛用作承受压力载荷的零件，如机座、床身、轴承座等。 2．球墨铸铁
牌号：用符号“QT”及其后面两组数字表示。如QT400-15表示抗拉强度大于400 MPa，断后伸长率大于15%。
《金属加工与实训》基础篇 教案
用途：广泛应用于机械制造业中受磨损和受冲击的零件，如曲轴、齿轮、气缸套、中低压阀门、轴承座等。
3．可锻铸铁
牌号：由三个字母及两组数字组成。如KTH300-06抗拉强度大于400 MPa，断后伸长率大于6%。
用途：适于制造形状复杂、工作时承受冲出、振动、扭转等载荷的薄壁零件，如汽车、拖拉机后桥壳，转向器壳和管子接头等。
4．蠕墨铸铁
牌号：用“RuT”符号及其后面数字表示。如RuT340表示Rm≥340MPa，A≥1.0%的蠕墨铸铁。 用途：主要用于制造排气管、变速箱体、活塞环、汽缸套、汽车底盘零件等。 5．合金铸铁
合金铸铁是指常规元素高于规定含量或含有其他合金元素，具有较高力学性能或明显具有某种特殊性能的铸铁。如耐磨、耐热、耐蚀铸铁等。
部分铸铁的牌号、性能及应用见表2-5。
[课堂小结]
1．钢的分类方法
2．常用非合金钢（碳素钢）种类、牌号及用途 3．常用合金钢的种类、牌号及用途
4、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁性能与牌号
[课外作业] 完成作业（3）
课题：常用工程材料简介（非铁金属、非金属及复合材料） 教学目的和要求：
1．掌握纯铝和纯铜的性能和特点。
2．了解常用铝合金和铜合金牌号、性能和用途。 3．了解硬质合金材料的种类、牌号与性能特点。
课时：2 课次编号：6 4．了解工程中常见的非金属材料及复合材料的特点、用途及发展趋势。
重点、难点：
1．纯铝和纯铜的性能和特点；
2．铝合金、铜合金轴承合金的牌号、性能和用途。
教学环节与内容：
[复习提问]
1．什么是钢？什么是铸铁？它们的主要区别是什么？
2．说明材料牌号的含义：Q235-A•F、45、T12A、65Mn、GCr15、06Cr18Ni9、HT250、QT400-18 [导入新课] [新授内容] 2.2.3 非铁金属 1．铝及铝合金 （1）纯铝
纯铝的性能与用途：密度低（2.7g/cm3），塑性好，强度低，耐腐蚀能力强，表面易形成Al2O3，主要用于制造电线、电缆、配制合金。
Rm＝80MPa、A＝50％、Z＝80％。 （2）铝合金
1）变形铝合金 变形铝合金的塑性好，常制成板材、管材等型材，用于制造蒙皮、油箱、铆钉和飞机构件等。按主要性能特点和用途，变形铝合金又可分为防锈铝合金（如5A02、3A21）、硬铝合金（如2A12）、超硬铝合金（如7A03、7A04）和锻铝（如2A50、2A70）。
2）铸造铝合金 铸造铝合金力学性能虽然不如变形铝合金，但具有良好的铸造性和抗蚀性，如ZL102等，可进行各种铸造成形，生产形状复杂零件毛坯。一般用于制造复杂及有一定力学性能要求的零件，如仪表壳体、内燃机汽缸、活塞、泵体等。
2．铜及铜合金 （1）纯铜
纯铜的性能与用途：比重大，塑性好，强度低，Rm＝200～250MPa、A＝45～50％，耐蚀性强，有良好的导电性、导热性, 具有抗磁性等特点，主要用于制造电线、电缆、配置铜合金。
（2）铜合金
1）黄铜 黄铜是以锌为主加合金元素的铜合金。加入适量的锌，能提高铜的强度、塑性和耐蚀性。按其含合金元素种类，又分为普通黄铜、特殊黄铜两种。
只加锌的铜合金称为普通黄铜（如H62、H70等）。普通黄铜的耐蚀性较好，尤其对大气、海
《金属加工与实训》基础篇 教案
水具有一定的抗蚀能力。若在普通黄铜中加入铅、铝、锰、锡、铁、镍、硅等合金元素所组成的多元合金称为特殊黄铜（如HPb59-1 、HMn58-2等），能进一步提高其力学性能、耐蚀性、耐磨性，改善切削加工性等。
2）青铜 铜和锡往往伴生而成矿，因此铜锡合金是人类历史上最早使用的合金，因其外观成青黑色，所以称之为青铜。根据主加元素如锡、铝、铍、铅、硅等，分别称为锡青铜（如QSn4-3）、铝青铜(如QAl5)、铍青铜（如QBe2）及用于铸造的铸造青铜（如ZCuSn10Pb1）等。
青铜的耐磨减摩性好、耐蚀性好，主要用于制造轴瓦、蜗轮及要求减摩、耐蚀的零件等。 3．硬质合金
硬质合金是将一种或多种难熔金属的碳化物和起黏合作用的金属钴粉末，用粉末冶金方法制成的金属材料。
（1）硬质合金的性能特点
硬质合金的硬度高，常温下可达86～93 HRA（69～81 HRC）；热硬性好，在900 ℃～1000 ℃温度下仍然有较高的硬度；抗压强度高。但抗弯强度低，韧性差。
（2）常用的硬质合金 1）钨钴类硬质合金
主要成分为碳化钨（WC）及钴（Co）。其牌号用“YG”（“硬”、“钴”两字的汉语拼音字母字头）加数字表示，数字表示含钴量的百分数。例如：YG8，表示钨估类硬质合金，含估量为8%。
常用YG3进行精加工，YG6进行半精加工，YG8进行粗加工。 2）钨钴钛类硬质合金
主要成分为碳化钨WC、碳化钛TiC及钴Co。其牌号用“YT”（“硬”“钛”两字的汉语拼音字母字头）加数字表示，数字表示碳化钛的质量分数（%）。例如：YT5，表示钨钴类硬质合金，碳化钛的质量分数为5%。
硬质合金中，碳化物质量分数越多，钴的质量分数越少，则合金的硬度、热硬性及耐磨性越高，合金的强度和韧性越低，反之则相反。
钨钴钛类合金主要用来切削加工韧性材料，如各种钢。常用YT5进行粗加工，YT15进行半精加工，YT30进行精加工。
3）钨钴钽（铌）类硬质合金
这类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。其牌号用“YW”（“硬”“万”两字汉语拼音字母字头）加顺序号表示，如YW1，YW2等。
通用硬质合金既可切削脆性材料，又可切削韧性材料，特别对于不锈钢、耐热钢、高锰钢等难加工的钢材，切削加工效果更好。
硬质合金中含钴量越高，其韧性越好，越适合于粗加工；反之，则适合于精加工。 2.2.4 非金属材料 1．高分子材料 （1）塑料
塑料是一种高分子物质合成材料。它以树脂为基础，再加入添加剂(如增塑剂、稳定剂、填充剂、固化剂、染料等) 在一定压力和温度下制成。塑料具有密度低、耐蚀性好、电绝缘性好、减摩
耐磨性好、成形方便等优点。塑性的缺点是强度低、耐热性差。
常用工程塑料的主要特性和应用见教材表2-6。 （2）橡胶
橡胶是在室温下处于高弹态的高分子材料。工业上使用的橡胶是在生胶(天然或合成的)中加入各种配合剂经硫化后制成的。
橡胶最大特点是弹性好，具有良好的吸振性、电绝缘性、耐磨性和化学稳定性。 2．工业陶瓷
工业陶瓷是一种无机非金属材料，主要包括普通陶瓷(传统陶瓷)和特种陶瓷两类。
陶瓷的共同特点是：硬度高、抗压强度大、耐高温、耐磨损、耐腐蚀及抗氧化性能好。但是，陶瓷性脆，没有延展性，经不起碰撞和急冷急热。
目前，陶瓷材料已广泛用于制造零件、工具和工程构件等。 3．复合材料
复合材料是将两种或两种以上不同化学性质或不同组织结构的材料，以微观或宏观的形式组合在一起而形成的新材料。复合材料与其他材料相比具有抗疲劳强度高、减震性好、耐高温能力强、断裂安全性好、化学稳定性、减磨性和电绝缘性良好等优点。钢筋混凝土、玻璃钢等都是典型的复合材料。
按复合材料增强剂的种类和结构形式的不同，复合材料可分为层叠型复合材料、纤维增强复合材料和细粒复合材料三类。
[课堂小结]
1．纯铝的特点及铝合金分类、牌号和应用。 2．纯铜的特点及铜合金分类、牌号和应用。
3．钨钴类、钨钛钴类硬质合金的牌号、化学成分、性能及用途。 4．常见非金属工程材料。 [课后作业] 完成作业（4）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：钢的热处理概念、目的、分类 钢的整体热处理 教学目的和要求：
1．了解钢的热处理概念、目的、分类。
课时：2 课次编号：7 2．熟悉钢的退火、正火、淬火、回火、调质、时效处理的方法及其应用。
重点、难点：
1．正火和退火的应用；
2．淬火和回火的目的、方法及其应用。
教学环节与内容：
[复习提问]
1．铸造铝合金一般用于什么场合？
2．青铜有什么特点？一般用于制造什么零件？ 3．常用硬质合金分为哪几类，各有什么特点？ [导入新课] [新授内容]
第3章 钢的热处理
3. 1 钢热处理的概念、目的、分类
钢的热处理就是在固态下采用适当的方式进行加热、保温和冷却，改变其组织，从而获得预期的组织和性能的工艺。
热处理方法很多，其共同点是：只改变内部组织结构，不改变表面形状与尺寸，而且都由加热、保温、冷却三阶段组成，如图3-1。
图3-1 热处理工艺曲线示意图
热处理对钢的力学性能的影响（以45钢为例，见表3-1）
热处理的目的：除了消除毛坯缺陷，改善工艺性能，以利于进行冷热加工外，更重要的是充分发挥材料潜力，显著提高力学性能，提高产品质量，延长使用寿命。
热处理分类：
(1) 整体热处理 主要包括正火、退火、淬火、回火、调质和时效等。 (2) 表面热处理 主要包括表面淬火和表面回火。 (3) 化学热处理 常用的有渗碳、渗氮、碳氮共渗等
3.2 钢的整体热处理
3.2.1 退火
退火：是将钢件加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。
目的：降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能；细化晶粒，消除组织缺陷，改善钢的性能，并为最终热处理做好组织准备；消除内应力，稳定工件尺寸，减小变形，防止开裂。
应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热处理。 退火可分为完全退火、球化退火、去应力退火等。 3.2.2 正火
正火：是将钢件加热到一定温度，保温适当的时间后，在空气中冷却的热处理工艺。
目的：细化晶粒、调整硬度；消除网状碳化物，为后续加工及球化退火、淬火等做好组织准备。 正火与退火相比，所得室温组织相同，但正火的冷却速度比退火要快。具有操作简便、生产周期短、生产效率较高、成本低等特点。
3.2.3 淬火
淬火：是将钢件加热到某一温度，保温一定时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。
目的：为了得到高硬度的组织，然后与适当的回火相配合，使工件获得所需的使用性能。 常用的淬火冷却方法：
（1）单液淬火法：常见碳钢在水中淬火、合金钢在油中淬火。 （2）双液淬火法：适用于高碳钢零件和较大的合金钢零件 （3）分级淬火法：适用于尺寸较小的工件
（4）等温淬火法：形状复杂、尺寸要求精确，且硬度与韧性要求高的重要零件 3.2.4 回火
回火：是将钢件淬硬后，再加热到某一不太高的温度（150～600℃），保温一定时间后，冷却至室温的热处理工艺。回火是紧接淬火后进行的一种热处理操作，也是生产中应用最广泛的热处理工艺。
目的：稳定组织，使工件形状、尺寸稳定；减小或消除淬火内应力，降低脆性，获得工件所要求的力学性能。
按回火温度范围不同，钢的回火可分为低温回火、中温回火及高温回火三种。
（1）低温回火（150～250℃），目的是降低淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度（56～64HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。
（2）中温回火（350～500℃），目的是使钢获得高弹性，并保持较高硬度（35～50HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻模等。
（3）高温回火（调质处理）（500～650℃），硬度20～35HRC，强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。
3.2.5 调质处理
在热处理生产中，通常将淬火加高温回火的复合热处理工艺称为调质处理，简称调质。主要用于各种重要的结构零件，特别是交变载荷下工作的连杆、螺栓、螺帽、曲轴和齿轮等。
《金属加工与实训》基础篇 教案
3.2.6 时效处理
常在低温回火后精加工前，把工件重新加热到100～150℃，保持5～20小时，这种为稳定精密制件质量的处理，称为时效处理。可以消除钢材构件残余应力，稳定钢材组织和尺寸。
[课堂小结]
1．钢的热处理概念、目的、分类 2．钢的整体热处理方法 [课外作业] 完成作业（5）
课题：表面热处理、热处理新技术及热处理工艺的应用 教学目的和要求：
1．熟悉钢的表面淬火。
2. 了解渗碳、氮化、碳氮共渗及热处理新技术 3．了解热处理工艺安排的一般原则及应用
课时：2 课次编号：8 重点、难点：
1．钢的表面淬火
2．热处理工艺安排的一般原则及应用
教学环节与内容：
[复习提问]
1．热处理经过哪几个阶段？常见的整体热处理方法有哪些？ 2．退火与正火有何区别？淬火后再回火有何好处？ [导入新课] [新授内容]
3.3 钢的表面热处理
3.3.1 钢的表面淬火
表面淬火：仅对工件表层进行淬火的工艺称为表面淬火。
表面淬火可使工件表层获得高硬度组织，具有高硬度、高耐磨性，内部仍保持淬火前的组织，具有足够的强度和韧性。
1. 感应加热表面淬火（需经正火、调质处理）
感应淬火因加热速度极快，加热时间短，基本无氧化、脱碳，变形小；淬硬层深度容易控制；能耗低，生产效率高，易实现机械化和自动化。分为：
（1）高频（10～500KHz） 淬硬层深度：0.5～2mm；
（2）感应器 中频（500～10000Hz）淬硬层深度：2～8mm； （3）工频（50Hz） 淬硬层深度：10～15mm。
感应淬火多用于中碳钢和中碳低合金钢制造的中小型工件的成批生产。 2. 火焰加热表面淬火
火焰加热表面淬火是应用氧—乙炔或其它可燃气体的火焰对零件表面进行加热，随之快速冷却的工艺，淬硬层深度一般为2～6 mm。
优点是方法简单，不需特殊设备。故适用于单件或小批量零件的表面淬火。如大模数齿轮、小孔、顶尖、凿子等。
3.3.2 钢的化学热处理 化学热处理：
1.渗碳：气体渗碳、固体渗碳：
多用于动负荷条件下表面受摩擦的零件，如轴、齿轮等。 2.渗氮：气体渗氮：
《金属加工与实训》基础篇 教案
广泛用于齿轮、枪炮管、活塞销、气门、曲轴、汽缸套等零件。 3.碳氮二元共渗：气体、固体、液体共渗。
常用于处理低碳及中碳结构钢零件，如汽车和机床上的各类齿轮等。
3.4 热处理新技术简介
3.4.1 形变热处理 1. 低温形变热处理 2. 高温形变热处理
3.4.2 真空热处理与可控气氛热处理
真空热处理具有无氧化、无脱碳、无污染和少变形的“三无一少”的优越性，是当代热处理的先进技术之一。
3.4.3 激光表面热处理与电子束表面淬火
3.5 热处理工艺的应用
3.5.1 热处理工序确定的一般规律
热处理分为预备热处理和最终热处理两大类。
预备热处理(正火、退火、调质等)工序一般安排在毛坯生产之后，切削加工之前，或粗加工之后，精加工之前。
最终热处理(淬火、回火、化学热处理等)后硬度较高，除可以磨削加工外，一般不适宜其他切削加工，故其工序位置一般均安排在半精加工之后，磨削加工(精加工)之前。
3.5.2 确定热处理工序位置的实例 1. 车床主轴的热处理 （1）主轴制造工艺路线：
锻造→正火→切削加工(粗) →调质→切削加工(半精) →高频感应加热淬火→低温回火→磨削 （2）主轴热处理各工序的作用 2.手用丝锥
（1）手用丝锥的工艺路线
下料→球化退火→机械加工→淬火、低温回火→柄部处理→清洗→发兰处理→检验。 （2）热处理各工序的作用
[课堂小结]
1．钢的表面淬火的特点和应用 2．确定热处理的一般原则 [课外作业] 完成作业（6）
课题：砂型铸造 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：9 1、掌握砂型造型、模样、芯盒、造型材料、熔炼、浇铸等基本概念。 2、理解砂型造型的生产工艺过程。 3、掌握常用手工造型的特点及应用。 4、了解机器造型。
5、掌握造型材料的组成及性能要求。 6、了解熔炼与浇铸的方法。
重点、难点：
1、砂型造型、模样、芯盒、造型材料、熔炼、浇铸等基本概念。 2、砂型造型的生产工艺过程。 3、常用手工造型的特点及应用。 4、型砂、芯砂的组成和性能要求。
教学环节与内容：
[复习提问]
1．钢的表面淬火有什么作用？有哪些方法？ 2．钢的表面化学热处理有哪些方法？ 3．钢的热处理工工的一般原则是什么？ [导入新课] [新授内容]
第4章 铸造
4.1 铸造基础知识
1．基本概念：
将熔融的金属液浇注入铸型内，待冷却凝固后获得所需形状和性能的毛坯或零件的工艺过程称为铸造。
用铸造方法制成的毛坯或零件称为铸件。 2．铸造工艺过程
主要包括：金属熔炼、铸型制造、浇注凝固和落砂清理等。铸件的材质有碳素钢、合金钢、铸铁、有色合金等。
3．特点
与其它金属加工方法相比，铸造具有如下优点： （1）原材料来源广。 （2）生产成本低。
（3）铸件形状与零件接近，尺寸不受限制。
因此，铸造在机器制造业中应用极其广泛。
但铸造生产目前还存在着若干问题，如铸件内部组织粗大，常有缩松、气孔等铸造缺陷，导致铸件力学性能不如锻件高。铸造工序多，而且一些工艺过程还难以精确控制，使得铸件质量不够稳定，废品率高。
《金属加工与实训》基础篇 教案
4.2 砂型铸造
1．砂型铸造
砂型铸造指铸型由砂型和砂芯组成，而砂型和砂芯是用砂子和粘结剂为基本材料制成的。
2．生产过程： 3．造型
用型砂及模样等工艺设备制造铸型的过程叫造型。 （1）模样
模样用来形成铸件外部轮廓，模样的外形尺寸与铸件外形相适应。 （2）造型材料
制造铸型或型芯用的材料，称为造型材料。型砂和芯砂应具备以下基本性能：
可塑性、强度、耐火性、透气性、退让性
（3）造型方法
造型就是用型砂和模样制造铸型的过程。造型方法分手工造型和机器造型两大类。一般单件和小批量生产都用手工造型。在大量生产时，主要采用机器造型。
1) 手工造型
全部用手工或或手动工具完成的造型工序称为手工造型。
特点：操作灵活，无论铸件大小、结构复杂程度如何，都能适应，模样成本低，生产准备简单。但劳动强度大，生产效率低。
常用的造型方法：
① 整模造型，②分模造型，③ 挖砂造型，④ 假箱造型 ⑤ 刮板造型，⑥ 活块造型，⑦ 三箱造型
几种常用的手工造型方法的特点和适用范围见教材表4-1。 2） 机器造型
机器造型用机器全部地完成或至少完成紧砂操作的造型工序。 实质：用机器代替手工紧砂和起模。
特点：与手工造型相比，改善了劳动条件，提高了生产率，铸件尺寸精度高，表面质量好。适用于成批大量生产。
机器造型两个主要工序是紧砂和起模。
① 紧砂方法 常用的紧砂方法有：振实、压实、振压、抛砂、射压等几种型式，其中以振压式应用最广。
②起模方法 常用的起模方法有顶箱、漏模、翻转三种。 5． 造芯
制造型芯的过程称为造芯，型芯用来形成铸件内部轮廓，制造型芯采用芯盒，用芯盒的内腔形状应与铸件内腔形状相适应制造型芯，用芯盒制造型芯的工艺同造型过程相似。
6．典型浇注系统
为填充型腔和冒口而开设在铸型中的一系列通道，称为浇注系统。
（1）浇注系统组成
通常浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道组成。
（2）冒口 对于易产生缩孔的铸件，还需开设冒口。它是铸型内储存供补缩铸件用的熔融金属的空腔。它有时还起排气、集渣等作用。冒口一般开设在铸件容易产生缩孔部位的上方。
7．熔炼
8．合型、浇注、落砂、清理
（1）合型：将铸型的各个组元，如上型、下型、型芯、浇口杯等组合成一个完整铸型的操作过程。
（2）浇注：将金属液从浇包注入铸型的操作，称为浇注。
（3）落砂：用手工或机械使铸件和型砂(芯砂)、砂箱分开的操作过程。
（4）清理：落砂后，从铸件上清除表面粘砂、型砂(芯砂)、多余金属等操作称为清理。
[课堂小结]
1．铸造的基本概念、工艺过程 2．砂型铸造工艺过程、造型材料 3．手工造型方法和浇注系统 4、熔炼、浇铸及清理落砂概念。 [课外作业] 完成作业（7）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：特种铸造 铸造新技术、新工艺 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：10 1．了解金属型铸造、压力铸造、熔模铸造、离心铸造的铸造工艺。 2．知道各铸造方法的特点和适用范围。 3．了解铸造新技术、新工艺。
重点、难点：
特种铸造工艺、各铸造方法的特点和适用范围。
教学环节与内容：
[复习提问]
1．什么是砂型铸造？包括哪些工艺过程？
2．砂型铸造造型材料有何要求？造型方法有哪些？有何特点？ 3．浇注系统由哪几部分组成？各有何作用？ [导入新课] [新授内容]
4.3 特种铸造
1．金属型铸造
方法：在重力作用下将熔融金属浇入金属型获得铸件的方法。 特点：（1）实现了一型多铸（2）铸件的力学性能高（3）铸件的精度高 应用：主要用于制造有色合金铸件，如铝活塞、汽缸体、缸盖等。 2、压力铸造
方法：将熔融金属在高压下高速充型，并在压力下凝固而获得铸件的方法。 特点：（1）铸件尺寸精度高（2）铸件的强度和表面硬度高（3）可压铸形状复杂的薄壁铸件，可嵌铸其他材料（4）生产效率高（5）设备投资大，压型制造成本高（6）铸件内部有大量气孔（7）压铸件不能大余量加工和热处理
应用：主要用于熔点较低的锌、铝、镁及铜合金铸件的生产。 3、离心铸造
方法：将液态金属浇入高速旋转的铸型中，使金属液在离心力的作用下填充铸型并凝固成型的铸造方法。
特点：（1）工艺过程简单（2）铸件力学性能高（3）便于铸造双金属铸件（4）铸件内表面质量差，孔的尺寸不易控制。
应用：目前主要用于制造铁管、缸套和滑动轴承。 4．熔模铸造
方法：模铸造又称失蜡铸造，它是在蜡模表面包以造型材料，待其硬化后，再将其中的蜡模熔去，从而获得无分型面铸型的铸造方法。
蜡模铸造工艺过程：
（1）母模:钢或黄铜制成的标准铸件，用来制造压型。
（2）压型：易熔合金压型，利用母模作模样，由易熔合金（Sn、Pb、Bi等的合金）直接浇注制成的。
（3）蜡模的制作 （4）铸型的制造 特点：（1）铸件精度高，表面光洁；（2）能够铸造各种合金铸件；（3）铸件形状可以比较复
杂；（4）铸件质量不宜太大；（5）生产工艺复杂。
用途：熔模铸造主要用于制造形状复杂、精度要求较高的小型零件，如涡轮机叶片和叶轮、高速钢刀具等。
4.4 铸造新技术、新工艺
1．造型技术的新进展 （1）气体冲压造型 （2）静压造型
（3）真空密封造型(V法造型) 2．快速成形技术(RPT)
目前正在应用与开发的快速成形技术(RPT)有：
SLA(激光立体光刻成形技术)、SLS(激光粉末选区烧结成形技术)、FDM(熔丝沉积成形工艺)、LOM(分层叠纸制造成形工艺)和DSPC(直接制壳生产铸件的工艺)等。 3.计算机在铸造中的应用
与传统的铸造工艺设计方法相比，用计算机设计铸造工艺有如下特点： 1）计算准确、迅速，消除了人为的计算误差。
2）可同时对几个系统利用铸造方案进行工艺设计和比较，从而找出较好的方案。 3）能够储存并系统利用铸造工作者的经验，方便设计。 4）计算结果能自动打印记录，并能绘制铸造工艺图等技术文件。
[课堂小结]
1．特种铸造的特点
2．金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造的方法、特点和用途 3．铸造新技术、新工艺 [课外作业] 完成作业（8）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：锻压基础知识 自由锻造 模锻 教学目的和要求：
1. 了解锻造的工艺过程、特点、应用及安全技术。
课时：2 课次编号：11 2. 了解锻压生产所用设备（空气锤、冲床）和工具的构造、工作原理等。 3. 熟悉自由锻造、模锻的基本工序及应用。
重点、难点：
锻压成形的分类、特点及应用；自由锻 设备、基本工序及其操作；
教学环节与内容：
[复习提问]
1．特种铸造的特点有哪些？
2．金属型铸造、压力铸造、离心铸造、熔模铸造的方法、特点和用途？ [导入新课] [新授内容]
第5章 锻 压
5.1 锻压基础知识
锻压是指对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变形状、尺寸，改善性能，获得型材、棒材、板材、线材或锻压件等的加工方法。
1．锻压的特点
（1）改善金属内部组织，提高力学性能 （2）生产率较高 （3）节省金属材料
锻压加工的不足是锻件（锻造毛坯）尺寸精度不高，难以直接锻制外形和内形复杂的零件且设备费用较高。
2．锻压的分类及应用 自由锻造 锻造 模型锻造 锻压 胎模锻造 板料冲压
应用：在机械、交通、电力、电子、国防等工业中得到广泛的应用。
3．锻压的安全技术 （1）锻造安全技术
（2）冲压安全技术 冲压操作貌似简单，但危险性很大，稍一疏忽，就会发生人身事故。
锻压生产示意图
5.2 自由锻造
只用简单的通用性工具，或在锻造设备的上、下砧件直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的方法称为自由锻。
1．自由锻设备（1）空气锤（2）蒸汽－空气锤（3）水压机 2．自由锻的基本工序
(1) 镦粗 使毛坯高度减小，横断面积增大的锻造工序称为镦粗。 (2) 拔长 拔长是指使毛坯横断面积减小、长度增加的锻造工序。 (3) 冲孔 冲孔是指在坯料上冲出透孔或不透孔的锻造工序。 （4）切割 切割是指将坯料分成几部分或切除锻件余量的锻造工序。 （5）弯曲 弯曲是将坯料弯成所规定的外形的锻造工序。
（6）锻接 锻接是将两件坯料在炉内加热至高温后用锤快击，使两者在固态结合的锻造工序。 （7）错移 错移是指将坯料的一部分相对另一部分平行错开一段距离的锻造工序，常用于锻造曲轴类零件。
（8）扭转 扭转是将坯料的一部分相对于另一部分绕其轴线旋转一定角度的锻造工序。
5.3 模 锻
模型锻造是指利用模具使坯料变形而获得锻件的锻造方法，简称模锻。 优点：
（1）锻件形状和精度由模膛保证，对工人的技术要求不高，所以生产率高。 （2）锻件尺寸精确、表面光洁，因而加工面的加工余量可以减少。 （3）可锻出形状复杂的锻件，而且敷料少。 缺点：
（1）所用锻模价格较高。 （2）需要能力较大的专用设备。 1．锤上模锻
锤上模锻就是将模具固定在模锻锤上，使毛坯变形获得锻件的锻造方法。所使用的设备有蒸汽一空气模锻锤、无砧座锤、高速锤等，其中蒸汽一空气模锻锤应用最广泛。
（1）锻模 根据锻件的复杂程度不同，锻模分为单膛锻模和多膛锻模。
（2）锤上模锻工艺规程的制定 模锻生产工艺过程一般为：切断毛坯→加热坯料→模锻→切除飞边→校正锻件→锻件热处理→表面清理→检验→成堆存放。
2．胎模锻
在自由锻设备上使用可移动模具生产模锻件的一种锻造方法，称为胎模锻。 常用胎模有摔模、扣模、垫模、套模、合模、弯曲模、跳模等。
[课堂小结]
1.自由锻造的基本工序，2. 锤上模锻和胎模锻的特点及生产工艺 [课外作业] 完成作业（9）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：板料冲压 锻压新技术新工艺 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：12 1．熟悉板料冲压的特点和基本工序：即分离工序和变形工序。 2．了解先进压力加工方法及发展趋势。
重点、难点：
板料冲压的特点、基本工序
教学环节与内容：
[复习提问]
1．自由锻造有哪些基本操作工序？各有何用途？ 2．胎模锻与自由锻有何不同？常用胎模有哪几种？ [导入新课] [新授内容]
5.4 板料冲压
1．板料冲压的特点
板料冲压是利用冲模使板料产生分离或变形的加工方法。 特点：
（1）可以冲出形状复杂的零件，且废料较少。
（2）产品具有较高的精度和较低的表面粗糙度，冲压件的互换性较好。 （3）能获得重量轻、材料消耗少、强度和刚度都较高的零件。 （4）冲压操作简单，工艺过程便于机械化。 2．冲压设备
冲压设备主要是剪床和冲床。 3．冲压的基本工序
冲压的基本工序可分为分离和成形两大类。
（1）分离工序 分离工序是指使板料的一部分与另一部分相互分离的工序，如剪切、落料、冲孔等。
1) 剪切：指将材料沿不封闭轮廓分离的工序。通常都是在剪板机上进行的。
2) 冲裁 ：指利用冲模将板料以封闭的轮廓与坯料分离的一种冲压方法。冲模是指通过加压将金属、非金属板料分离、成形而得到制件的工艺装备。
落料和冲孔都属于冲裁工序。
（2）成形工序 成形工序是指将板料的一部分相对于另一部分产生位移而不破裂的工序，如弯曲、拉深等。
1) 弯曲：将板料、型材或管材在弯矩作用下弯成具有一定曲率和角度的成形方法。
2) 拉深：指变形区在拉、压应力作用下，使板料(或浅的空心坯)成形为空心件(或深的空心件)的加工方法。
此外，成形工序还包括翻边、胀形、缩口及扩口等工序。
5.5锻压新技术、新工艺
1. 精密模锻
精密模锻是在一般模锻设备上锻造形状复杂、尺寸精度要求高的锻件的一种先进模锻工艺方法。如精密模锻锥齿轮、叶片等。
工艺特点是：使用普通的模锻设备进行锻造。一般采用预锻和终锻两套锻模，对形状简单的锻件也可用一套锻模。
2. 高速锤锻造
高速锤锻造是利用高压气体(压力为14 MPa的空气或氮气)在极短时间内突然膨胀释放高能量，推动锤头和框架系统作高速相对运动，对坯料进行悬空对击的工艺方法。
高速锤可进行精密模锻、热挤压，如螺旋锥齿轮和发动机支架的精锻、叶片的挤压等。 3. 轧制
金属坯料在旋转轧辊的压力作用下，产生连续塑性变形，获得要求的截面形状并改变其性能的方法，称为轧制。
轧制零件常用的方法有辊锻、辗环和斜轧等。 4. 挤压
坯料在三向不均匀压应力作用下，从模具孔口或缝隙挤出，使横截面积减小，长度增加，成为所需制品的加工方法，称为挤压。
5．拉拔
坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，产生塑性变形而得到截面缩小、长度增加的制品的加工方法，称为拉拔。 6．超塑性成形
所谓超塑性是指金属在特定的组织、温度条件和变形速度下变形时，塑性比常态提高几倍到几百倍，而变形抗力降低到常态的几分之一甚至几十分之一的异乎寻常的性质。如钢超过500％，纯钛超过300％，锌铝合金超过1000％等。
超塑性成形的工艺特点是：金属在拉伸过程中，不产生缩颈现象；锻件晶粒组织均匀细小，整体力学性能均匀一致；金属填充模膛性能好，锻件尺寸精度高，可少用或不用切削加工，降低了金属材料的消耗。
7. 液态模锻
液态模锻是将定量的液态金属直接浇入金属模内，然后在一定时间内以一定的压力作用在金属液(或半液态)上，经结晶、塑性流动使之成形的加工工艺。
液态模锻的一般工艺流程为原材料配制→熔炼→浇注→加压成形→脱模→灰坑冷却→热处理→检验→入库。
[课堂小结]
1．板料冲压的特点和基本工序：即分离工序和变形工序。
2．精密模锻、高速锤锻造、轧制、挤压、拉拔等加工方法 [课外作业] 完成作业（10）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：焊接基本知识 焊条电弧焊 教学目的和要求：
1. 熟悉焊接的特点、分类、应用及焊接安全知识。 2．了解焊条电弧焊常用设备及操作，电焊条的组成及作用 3．熟悉焊条电孤焊接头型式、坡口和焊接工艺规范的选择
课时：2 课次编号：13 重点、难点：
焊接的特点、分类及其应用；焊条电弧焊工艺规范。
教学环节与内容：
[复习提问]
1．冲压的主要特点是什么？冲压的基本工序有哪些？ 2．锻压新技术、新工艺有哪些？ [导入新课] [新授内容]
第6章 焊 接
6.1 焊接基础知识
1．焊接的特点及应用
（1）焊接：是通过加热或加压，或者两者并用，并且用或不用填充材料，使焊接件达到原子结合的一种方法。
（2）焊接的主要特点是：
1）节省材料，减轻质量；
2）简化复杂零件和大型零件的制造； 3）适应性好；可实现特殊结构的生产；
4）满足特殊连接要求；可实现不同材料间的连接成型； 5）降低劳动强度，改善劳动条件。 （3）焊接方法的应用：
1）制造金属结构件； 2）制造机器零件和工具； 3）修复。 2．焊接方法分类：
熔化焊、压力焊、钎焊等。 3．焊条电弧焊的安全技术 （1）防止触电
（2）防止弧光伤害和烫伤 （3）保证设备安全
6.2焊条电弧焊
1．手工电弧焊的焊接过程
利用焊条与焊件之间产生的电弧，将焊件接头和焊条熔化而进行焊接的工艺方法。
2．焊接电弧
电弧是指两电极之间强烈而持久的气体放电现象。 电弧的三个区：
阴极区、阳极区和弧柱区 焊接电弧的温度 º C和热量分布
温度 º C 热量分布 阳极区： 2600 43％ 弧柱区： 6000～8000 21％ 阴极区 ： 2400 36％
由于电弧产生的热量在阳极和阴极上有一定的差异，在使用直流电焊机焊接时，有两种接线方法：
直流正接：焊件接正极，焊条接负极（厚板、酸性焊条）
直流负接：焊件接负极，焊条接正极（薄板、碱性低氢焊条、低合金钢和铝合金） 3．焊条
（1）焊条的组成及作用
1）组成：焊芯和药皮 2）作用：
①焊芯——填充金属
②药皮——稳弧、造气、造渣、脱氧、合金、粘结等。 药皮必须含有造气剂和造渣剂。
药皮中还应含有稳弧剂和合金化剂，以及脱氧剂、脱硫剂和去氢剂等。
《金属加工与实训》基础篇 教案
（2）焊条的种类和编号
种类：结构钢焊条、钼及铬钼耐热钢焊条、不锈钢焊条、堆焊焊条、低温钢焊条、铸铁焊条、钛及钛合金焊条、铝及铝合金焊条、铜及铜合金焊条、特殊用途焊条。
编号：以结构钢焊条为例：J422 其中：Ｊ —— 结构钢焊条
42 —— 焊缝金属抗拉强度大于等于420ＭＰa 2 —— 药皮类型（钛钙型）和电源种类（交直流） （3）电焊条的选用原则
等强度原则：低碳钢和普通低合金钢构件，一般都要求焊缝金属与母材等强度， 因此可根据钢材强度等级来选用相应的焊条。
同一强度等级的酸性焊条和碱性焊条的选用。主要应考虑：焊接件的结构形状、钢板厚度、载荷性质和抗裂性能而定。
低碳钢与低合金结构钢焊接，可按某一种钢接头中强度较低的钢材来选用相应的焊条。 焊接不锈钢或耐热钢等有特殊性能要求的钢材，应选用相应的专用焊条。 4．电弧焊设备
手工电弧焊设备包括电焊机、连接电缆、电焊钳、尖头锤及钢丝刷和面罩、手套等安全防护用具。其中电焊机是主要的设备，它为焊接电弧提供电源。常用的电焊机分为直流和交流两大类。
5．手工电弧焊工艺 （1）焊前准备
包括焊接接头形式的选择、开坡口、清理焊件表面氧化皮和油垢及焊件装备固定等。 常用焊接接头的形式有：对接接头、角接接头、T字接头、和搭接接头。 （2）焊缝的空间位置
平焊、立焊、横焊、仰焊四种。 （3）焊接规范
焊接规范主要是选择焊条直径、焊接电流、焊接速度和电弧长度等。
焊接工艺参数的选择，应在保证焊接质量的条件下，尽量采用较大直径焊条和较大电流进行焊接，以提高劳动生产率。
[课堂小结]
1．焊接的特点、分类及应用
2．焊条电孤焊焊接原理、焊接电孤的产生和构造、接头型式、坡口和焊接规范的选择 3．焊条的构造、分类、牌号及选用 [课外作业] 完成作业（11）
课题：其他焊接方法 焊接新技术、新工艺简介 教学目的和要求：
1. 熟悉气焊、氩弧焊的焊接过程、特点和应用 2．了解焊接新技术、新工艺
课时：2 课次编号：14 重点、难点：
气焊、氩弧焊的焊接过程、工工艺特点和应用
教学环节与内容：
[复习提问]
1．焊接电弧的构造及及温度分布如何？何谓正接？何谓反接？ 2．焊芯与药皮各起什么作用？ 3．常见的焊接规范主要包括哪些内容？
4．常见的焊接接头型式有哪些？坡口的作用是什么？ [导入新课] [新授内容]
6.3 其他焊接方法
1．气焊
利用气体火焰作热源的焊接法。 （1）特点：
1）加热过程比较稳定，加热速度缓慢。 2）火焰温度低，热量不够集中，故生产率低。 3）热影响区大，易使焊件产生较大的变形。 （2）氧乙炔焰的构造及性质
1）氧和乙炔混合燃烧的火焰称为氧乙炔焰。 氧气：不能自然，但能助燃 乙炔：可燃性气体 2）组成：焰心、内焰和外焰。
焰心：火焰内部，火焰中最明亮的部分
内焰：火焰中间部分，呈蓝色，温度最高。气焊时一般都在此区域内进行。 外焰：火焰的最外层，呈桔红色。
3）根据氧气和乙炔的比例不同，气焊火焰可分为中性焰、氧化焰和碳化焰三种。 中性焰：按氧气和乙炔气体的体积比为1.1~1.2时，燃烧后的气体既无过剩的氧，又无游离
碳，故无碳化作用，是应用最广泛的一种，如低碳钢、中碳钢、纯铜及低合金的焊接。
氧化焰：体积比大于1.2 时供氧较多，氧化反应剧烈，整个火焰缩短，具有氧化性，影响
焊缝质量，较少采用。
碳化焰：体积比小于1时，乙炔过剩，燃烧不完全，整个火焰长并失去明显的轮廓，过剩
的乙炔，分解为氢气和碳，焊接时，焊缝金属增碳，改变金属的力学性能，硬度提高，塑性降低。
《金属加工与实训》基础篇 教案
（3）气焊设备
氧气瓶、乙炔瓶、减压器、焊炬 （4）气焊工艺 1）接头形式
焊缝的空间位置：平、立、横、仰
接头：对接接头，小于5mm 可不开坡口，只留1~4mm间隙；大于5mm须开坡口。 2）操作方法
右向焊法：焊炬火焰指向已焊部分。特点：热量集中，焊速快，熔深大，效率高，同时火焰遮盖到整个熔池防止焊缝金属的氧化，并使焊缝缓慢冷却，提高焊缝质量。适用于5mm以上的焊件。
左向焊法：焊炬的火焰指向焊件未焊部分，热量散失大，焊缝易氧化，冷却较快，热量利用
率低。适用于5mm以下的薄板和低熔点金属。
2．氩弧焊
使用氩气作为保护气体的气体保护焊称为氩弧焊。
氩气是惰性气体，可保护电极和熔化金属不受空气的有害作用。 氩弧焊按所用电极的不同分为熔化极氩弧焊和非熔化极氩弧焊两种。 氩弧焊的特点
（1）由于氩气的保护，它适于各类合金钢、易氧化的有色金属，以及锆、钽、钼等稀有金属的焊接。
（2）氩弧焊电弧稳定，飞溅小，焊缝致密，表面没有熔渣，成形美观，焊接变形小。 （3）明弧可见，便于操作，容易实现全位置自动焊接。
（4）钨极脉冲氩弧焊接可焊接0.8mm以下的薄板及某些异种金属。
氩弧焊所用的设备及控制系统比较复杂，维修困难，氩气价格较贵，焊接成本高，但应用广泛。 此外，还有埋弧焊、CO2气体保护焊、电阻焊、电渣焊、钎焊等多种焊接方法。
6.4 焊接新技术、新工艺简介
1．新型焊条，如铁粉焊条、重力焊条、躺焊焊条等； 2．焊接自动化方面：自动送丝装置和焊缝跟踪装置；
3．能源利用方面：大力发展高能束焊接，即等离子束焊接、电子束焊接、激光束焊接等。 4．计算机技术在焊接中的广泛应用：焊接技术人员通过采用焊接计算机控制系统、模糊控制等控制方式，实现了焊接过程(包括备料、切割、装配、焊接、检验)全过程自动化，从而提高了焊接机械化、自动化水平。
5．焊接机器人在我国也已经进入了实用阶段。
[课堂小结]
1．气焊的特点，氧乙炔焰的组成及分类，气焊的操作方法 2．氩弧焊的特点、种类及应用 [课外作业] 完成作业（12）
课题：金属切削运动与切削用量要素 刀具的基本知识 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：15 1.了解切削加工的实质和分类及在工业生产的地位和特点。 2.了解金属切削运动与切削要素。
3.熟悉车刀主要角度、了解刀具角度与切削加工的关系。
重点、难点：
1．切削用量 2．刀具角度
教学环节与内容：
[复习提问]
1．气焊有哪些优点？说明其主要用途。 2．气焊火焰有哪几种？如何区别？ [导入新课] [新授内容]
第7章 金属切削加工基础知识
1．切削加工的实质和分类
金属切削加工是使用高于工件硬度的刀具，从工件上切除多余材料，以获得几何形状、尺寸精度和表面质量等都符合要求的零件或半成品的加工方法。
分为机械加工和钳工加工两种。习惯上是指机械加工。 2．切削加工在工业生产中的地位和特点
切削加工所担负的加工量约占机器制造总工作量的40％～60％。 优点：（1）可获得相当高的尺寸精度和较小的表面粗糙度值。
（2）几乎不受零件的材料、尺寸和质量限制。
7.1 金属切削运动与切削用量要素
7.1.1 切削运动
机床为实现切削加工所必需具有的加工工件与工件间的相对运动。它包括主运动和进给运动。 主运动：是指在切削加工中形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动。 进给运动：是指在切削加工中，使工件的多余材料不断被去除的工作运动。
各种切削加工，都具有特定的切削运动。一般主运动只有一个，进给运动可以有一个或几个。 7.1.2 切削表面
在切削加工中，工件上产生三个不断变化的表面，如图所示。
（1)待加工表面 加工时即将切除的工件表面。 （2)已加工表面 已被切去多余金属而形成的工件新表面。
《金属加工与实训》基础篇 教案
（3)过渡表面 工件上切削刃正在切削的表面，并且是切削过程中不断变化着的表面。 7.1.3切削用量要素
切削速度vC：指在单位时间内工件和刀具沿主运动方向的相对位移
切削深度ap：待加工表面到已加工表面间的垂直距离
进 给 量f：指在主运动一个循环内，刀具与工件在进给方向上的相对位移
7.2 刀具的基本知识
7.2.1 刀具切削部分的组成
如图所示为普通外圆车刀，由刀体和刀柄两部分。刀体用于切削，刀柄用于装夹。刀具切削部分一般由三个面、两个切削刃和一个刀尖组成。
1.三个表面
前面（前刀面）Aγ:刀具上切屑流过的表面称为刀具的前面。
后面（主后刀面）Aα:刀具上与过渡表面相对的表面称为刀具的后面。
副后面（副后刀面）A´α:刀具上与已加工表面相对的表面称为刀具的副后面。
2.两个切削刃
主切削刃S:前面和后面的交线为主切削刃。 副切削刃S´:前面和副后面的交线为副切削刃。
3.刀尖:主切削刃和副切削刃的交点。刀尖实际上是一段短直线或圆弧。 不同类型的刀具，其刀面、切削刃的数量不完全相同。 7.2.2 刀具静止参考系
（1)基面pr 过主切削刃选定点平行或垂直于刀具上的安装面（轴线）的平面，车刀的基面可理解为平行刀具底面的平面。
（2)切削平面ps 过主切削刃选定点与主切削刃相切并垂直于基面的平面。
（3)正交平面po 过主切削刃选定点同时垂直于基面与切削平面的平面。
上述三个平面在空间是相互垂直的。 7.2.3 车刀的几何角度
1. 在正交平面po内测量的角度 (1）前角γo 前面与基面在正交平面内测
车刀的组成
量的夹角。
(2）后角αo 后面与切削平面在正交平面内的投影之间的夹角。 (3）楔角βo 前刀面与后面在正交平面内的投影之间的夹角。 2.在基面内测量的角度
(1）主偏角kr 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般为正值。
(2）副偏角k′r 副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。
(3）刀尖角εr 主、副切削刃在基面内的投影之间的夹角。
3.在切削平面内测量的角度
刃倾角λs: 在切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。
[课堂小结]
1．刀具的切削运动分为主运动和进给运动
2．切削用量三要素：切削速度vC，背吃刀量（切削深度）ap，进给量f 3．刀具的组成及刀具的切削部分（三面、两刃、一刀尖） 4．刀具的几何角度 [课后作业] 完成作业（13）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：刀具的基本知识（续） 金属切削过程中的物理现象 课时：2 课次编号：16 教学目的和要求：
1． 熟悉熟悉刀具材料的性能和种类 2．了解金属切屑的形成过程
3．了解积屑瘤对切削加工的影响及如何控制 4．了解切削力、切削热对切削过程的影响 5．了解刀具磨损的形式及刀具耐用度、刀具寿命
重点、难点：
1．刀具材料的性能和种类
2．切屑的形成过程、切削力、刀具磨损
教学环节与内容：
[复习提问]
1．切削运动三要素指的是什么？ 2．刀具切削部分由哪些要素构成？ 3．在切削平面内可以测量什么角度？ [导入新课] [新授内容] 7.2.4 刀具材料
1.刀具材料应具备的性能
(1)高的硬度 (2)足够的强度和韧性 (3)高的耐磨性 (4)高的耐热性 (5)良好的工艺性能 2. 常用刀具材料的种类
(1)高速钢 又称锋钢、白钢，硬度可达62～67HRC，在550～600℃时仍能保持常温下的硬度和耐磨性，有较高的抗弯强度和冲击韧度，并易磨出锋利的切削刃。因此，特别适宜制造形状复杂的切削刀具，如钻头、丝锥、铣刀、拉刀、齿轮滚刀等刀具，其允许切削速度一般为vc <30m／min。
(2)硬质合金 硬质合金具有高耐磨性和高耐热性，硬度可达74～82HRC，能耐850～1000℃的高温，允许使用的切削速度可达100～300m／min，因此得到广泛的应用。但硬质合金抗弯强度低，冲击韧性差，一般制成各种形状的刀片焊接或夹固在刀体上，使用中很少制成整体刀具。
用于制作切削刀具的材料还有陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼、稀土硬质合金。
7.3 金属切削过程中的物理现象
7.3.1切屑的形成及切屑类型
1.切屑的形成
切削时，在刀具切削刃的切割和前刀面的推挤作用下，使被切削的金属层产生变形、剪切滑移的过程称为切削过程，也是切屑形成的过程。
2.切屑的类型
（1）带状切屑 （2）挤裂切屑（3）单元切屑（4）崩碎切屑
7.3.2 积屑瘤
用中等切削速度切削钢料或其他塑性金属时，有时在车刀前刀面的近切削刃处，牢固地粘着一小块金属，这就是积屑瘤。
1.积屑瘤的形成 2.积屑瘤对加工的影响 (1) 保护刀具 (2) 增大实际前角
(3) 影响工件表面质量和尺寸精度 3.切削速度对积屑瘤产生的影响 7.3.3 切削力
1. 总切削力的分解
(1) 主切削力FC 是切削合力沿主运动方向的分力，垂直于基面，又称切向力。
(2) 进给力Ff 是切削合力沿进给运动方向上的分力，在基面内，与进给方向即工件轴线方向平行，故又称进给抗力或轴向力。
(3) 背向力FP 是切削合力沿工作平面垂直方向上的分力，在基面内，与进给方向垂直，即通过工件直径方向，故又称径向力或吃刀抗力。
2. 影响切削力的因素
(1) 工件材料是影响切削力的主要因素 (2) 刀具角度 (3) 切削用量 7.3.4切削热
1.切削热的来源和传散
在切削过程中，由于金属的弹性、塑性变形以及摩擦产生的热，称为切削热。 切削热通过切屑、工件、刀具和周围介质传散。一般情况下切屑带走的热量最多。 2.影响切削热的主要因素
凡是能增大切削力的因素，都使切削热增多；凡是能减小切削力的因素，都使切削热减少。另外，材料的导热性好，有利于降低切削温度。 7.3.5刀具磨损
1.刀具磨损的形式
《金属加工与实训》基础篇 教案
(1) 前面磨损
(2) 后面磨损 (3) 前、后面磨损 2. 刀具耐用度与寿命
刀具两次刃磨之间实际进行切削的总时间，称为刀具耐用度，用符号T表示，单位是min。 刀具寿命是指一把新刀从投入切削起，到报废为止实际切削总时间，其中包括该刀具的多次重磨。
影响刀具耐用度的关键因素是切削用量中的切削速度。
[课堂小结]
1．刀具材料应具备的性能，常用的刀具材料种类 2．切屑的形成及切屑类型，积屑瘤形成及对加工的影响 3．影响切削力的因素
4．切削热的来源和传散及影响切削热的主要因素 5．刀具磨损的形式及刀具的使用寿命 [课后作业] 完成作业（14）
课题：提高切削效益的途径 教学目的和要求：
熟悉提高切削效率的几种途径
课时：2 课次编号：17 重点、难点：
1．刀具角度的合理选择 2．切削用量的选择原则
教学环节与内容：
[复习提问]
1．刀具材料应具备的哪些性能？常用的刀具材料种类有哪些？ 2．积屑瘤形成及对加工的有何影响？ 3．影响切削力的因素有哪些？ [导入新课] [新授内容]
7.4 提高切削效益的途径
7.4.1提高工艺系统的刚度
工艺系统
工艺系统必须有足够的刚度。
[举例]车削轴类零件时用的中心架、跟刀架；机床上粗而短的主轴；粗而短的外圆车刀刀杆等。 7.4.2合理选用刀具角度
1.前角γo的选择
选用前角的原则是在满足强度要求的前提下选用较大前角。例如，切削正火状态的45钢，前角一般选γo=15º～2Oº；切削经淬火的45钢，硬度大大提高，要求足够的刃口强度，常选前角γo=-5º～-15º。
2.后角αo的选择
粗加工时，刀具所承受的切削力较大并伴有冲击，为保证刃口强度，后角应选小一些。精加工时，切削力较小，切削过程平稳，为减少摩擦，后角应稍大一些。例如，45钢工件粗车时，后角选αo=4º～6º；精车时后角选αo=6º～8º。
3.主偏角kr的选择
主偏角的大小影响刀尖的强度、散热条件、背向力的大小等。当工艺系统刚度好时，应选用较小的主偏角。当工艺系统刚度差时，应选用较大的主偏角。
4.副偏角k′r的选择
副偏角的主要作用是减小副切削刃与已加工表面的摩擦。外圆车刀的副偏角常取k′r=6º～10º。粗加工时，可取得大一些；精加工时可取得小一些。
5.刃倾角λs的选择
刃倾角影响刀尖强度，并控制切屑流动的方向。负的刃倾角使切屑流向已加工表面，正的刃倾角使切屑流向待加工表面，刃倾角为零时切屑沿垂直切削刃的方向流出。粗车一般钢料和灰铸铁时，
《金属加工与实训》基础篇 教案
常取λs=0º～-5º，以提高刀尖强度；精车时常取λs=0º～+5º，以防止切屑划伤已加工表面。 7.4.3 合理选用切削用量
基本原则：
1)根据工件加工余量和粗、精加工要求，选定背吃刀量。
2)根据加工工艺系统允许的切削力，其中包括机床进给系统、工件刚度及精加工时表面粗糙度要求，确定进给量。
3)根据刀具耐用度，确定切削速度。
4)所选定的切削用量应该是机床功率允许的。 7.4.4使用切削液
切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈的作用。常用切削液有如下三种：
（1）水溶液 主要成分是水，并加入防腐剂等添加剂，冷却性能好，润滑性能差。
（2）乳化液 用乳化剂稀释而成，具有良好的流动性和冷却作用，也有一定的润滑作用，应用广泛。
低浓度乳化液用于粗车和磨削；高浓度乳化液用于精车、钻孔和铣削。
（3）切削油 主要是矿物油，少量采用动、植物油或混合油，它的润滑性能好，但冷却性能差。其主要作用是减少刀具磨损和降低工件表面粗糙度值。主要用于齿轮加工、铣削加工和攻螺纹。 7.4.5 改善工件材料的加工性
1.工件材料的切削加工性
工件材料的切削加工性，是指在一定的生产条件下材料被加工的难易程度。切削加工性是一个综合评定指标，很难用一个简单的物理量来表示。
2.改善工件材料切削加工性的方法 金属材料的硬度为170～230HBW时，切削加工性较好。因此常通过热处理工艺调整材料的硬度，以改善其切削加工性。
例如，对低碳钢进行正火处理，对高碳钢进行球化退火，对铸铁件中局部白口组织进行石墨化退火等。
[课堂小结]
1．提高切削效益的途径 2．刀具角度对切削效益的影响 3．切削用量对切削效益的影响 4．润滑液对切削效益的影响 [课后作业] 完成作业（15）
课题：金属切削机床的分类及型号 教学目的和要求：
课时：1 课次编号：18 了解金属切削机床的分类及型号编制方法，熟悉常用机床的型号。
重点、难点：
机床的分类及型号编制方法
教学环节与内容：
[复习提问]
1．提高切削效益的途径有哪些？ 2．选择切削用量的基本原则是什么？ [导入新课] [新授内容]
第8章 切削加工设备及应用
8.1 金属切削机床的分类及型号
8.1.1 机床的分类
金属切削机床的品种和规格繁多，为了便于区别、使用和管理，按其工作原理划分为11类，见表8-1。
表8-1 机床的分类及代号
类别 车床 钻床 镗床 代号 读音 C 车 Z 钻 T 镗 M 磨 床 2M 3M 齿轮加螺纹加工机床 工机床 Y 牙 S 丝 铣床 刨插床 拉床 锯床 X 铣 B 刨 L 拉 G 割 其他机床 Q 其 磨 二磨 三磨 在同一类机床中，
按加工精度的不同分为普通机床、精密机床、高精度机床； 按使用范围，分为通用机床和专用机床；
按自动化程度，分为手动机床、机动机床、半自动机床和自动机床； 按机床质量，分为仪表机床、中型机床、大型机床和重型机床。 8.1.2 机床的型号的编制方法（GB/T15375-2008）
金属切削机床型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，读作“之”。前者统一管理，后者纳入型号与否由企业自定，型号表示方法如下：
(△) ○ (○) △ △ △ (×△) (○) / ( ) 其他特性代号 重大改进顺序号 主轴数或第二主参数 主参数或设计顺序号 系代号 组代号
通用特性、结构特性代号 类代号
分类代号
《金属加工与实训》基础篇 教案
有“（ ）”的代号或数字，当无内容时，则不表示，若有内容则不带括号； 有“○”符号的，为大写汉语拼音字母； 有“△”符号的，为阿拉伯数字；
有“ ”符号的，为大写的汉语拼音字母，或阿拉伯数字，或阿拉伯数字，或两者兼有之。 当某类型机床，除有普通型式外，还具有表8-2所列的通用特性时，则在类代号之后加通用特性代号予以区分。
表8-2 机床通用特性代号
通用特性 代号 读音 高精度 精密 自动 半自动 数控 G 高 M 密 Z 自 B 半 K 控 加工中心 (自动换刀) H 换 仿型 轻型 加重型 F 仿 Q 轻 C 重 柔性加 工单元 R 柔 数显 高速 X 显 S 速 例如：
C M 61 32
主参数代号（床身上最大回转直径的1/10） 组、系代号（卧式车床） 通用特性代号（精密） 类代号（车床类）
当机床的结构、性能有重大改进和提高时，按其设计改进的次序分别用汉语拼音“A、B、C、D……”表示，附在机床型号的末尾，以示区别。如C6140A是C6140型车床经过第一次重大改进的车床。
[课堂小结]
1．金属切削机床的分类与代号 2．机床的型号的编制方法 [课外作业] 完成作业（16）
课题：钻床及其应用 教学目的和要求：
1．了解钻削加工的工艺特点及应用 2．常见钻床的基本结构 3．掌握麻花钻的结构
课时：2 课次编号：19 重点、难点：
1．钻削加工的工艺特点及应用 2．钻床的基本结构 3．麻花钻的结构
教学环节与内容：
[复习提问]
解释机床型C6140A的含义？ [导入新课] [新授内容]
8.2 钻床及其应用
8.2.1 钻削的应用范围及特点
钻削加工是用钻头、扩孔钻等刀具在工件上加工孔的方法。在钻床上加工孔的过程中，工件固定不动，刀具的旋转是主运动，同时沿其轴向的移动是进给运动。钻孔时钻头运动如图8-1所示。
1. 钻削加工的工艺范围
钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和锪平面等，
2．钻削加工的工艺特点
1)钻削加工时，钻头在半封闭的状态下进行工作，钻头转速高，切削量大，排屑困难。
2)钻削过程中，刀具与工件摩擦严重，产生热量多，散热困难。 3)钻削过程中，切削温度高，致使钻头磨损严重。
4)刀具与工件挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。 5)孔加工刀具细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。 8.2.2 钻床
1. 台式钻床
台式钻床简称台钻，是一种小型钻床，适用于加工小型工件，加工孔径一般小于12mm。 2. 立式钻床
立式钻床分为圆柱立式钻床、方柱立式钻床和可调多轴立式钻床3个系列。 3. 摇臂钻床
摇臂钻床结构完善，操纵方便，主轴转速和进给量范围大，因而广泛用于单件或在中、小批生
图8-1 钻孔时钻头的运动
《金属加工与实训》基础篇 教案
产中加工大、中型零件，可用于钻孔、扩孔、锪孔、镗孔、攻螺纹等各种工作。 8.2.3 钻孔、扩孔和铰孔
1.钻孔
用钻头在工件上加工出孔的方法称为钻孔。常用的钻头有扁钻、麻花钻、深孔钻和中心钻等。
扩孔的加工质量：尺寸精度为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5μm。
麻花钻的结构：由柄部、导向部分、切削部分构成。切削部分有两个对称的主刀刃，相当两把内孔车刀的组合。两刃之间的夹角称为顶角,其值为2φ=116º～118º。钻头顶部有横刃，钻孔时轴向力很大。导向部分有两个刃带和螺旋槽。刃
带起引导钻头的作用；螺旋槽起到排屑和输进切削液的作用。
2．扩孔
用扩孔钻对铸出、锻出或钻出的孔进行扩大孔径的加工方法称为扩孔。它可以校正孔轴线偏差、提高孔的质量，属半精加工方法。
扩孔的加工质量：尺寸精度一般为IT10～IT9，表面精糙度为Ra值为3.2μm～12.5μm 扩孔钻的结构：有3～4个刀刃，没有横刃，刚性好，对中性好，导向性好，切削平稳。 3.铰孔
铰孔是用铰刀从孔壁上切除微量金属层，以提高其尺寸精度和表面质量的加工方法。 铰孔的加工质量：铰孔的尺寸公差等级可高达IT7～IT6级，表面粗糙度Ra为0.8μm，加工余量很小（粗铰0.15~0.5mm，精铰0.05~0.25mm）。
铰刀的结构：铰刀是多刃切削刀具，有6～12个切削刃，铰孔时其导向性好。由于刀齿的齿槽很浅，铰刀的横截面大，因此铰刀的刚性好。
[课堂小结]
1．钻削加工的工艺范围及工艺特点 2．钻削加工机床的特点及应用
3．钻、扩、铰的刀具结构差异与加工质量对比 [课外作业] 完成作业（17）
（b） （a）
麻花钻头的构造
a)直柄 b)锥柄
课题：车床及其应用 教学目的和要求：
1．了解车削加工的特点及应用
2．熟悉卧式车床的基本结构及车刀的种类 3．了解车床附件的特点和用途
课时：2 课次编号：20 重点、难点：
1．车削加工的工艺特点及应用 2．卧式车床的基本结构及车刀的种类
教学环节与内容：
[复习提问]
解释机床型号C6140A的含义？ [导入新课] [新授内容]
8.3 车床及其应用
8.3.1 车削加工的应用范围及特点
1. 车削加工的范围
车削加工：在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动，进行切削加工的方法。 工件的旋转运动为主运动，刀具的移动为进给运动。
主要用于加工各种回转面，如内、外圆柱面、内孔面、圆锥表面、成形回转表面、端面、内（外）沟槽及内（外）螺纹。
2. 车削加工的特点 （1）工艺范围广 （2）生产率高 （3）公差等级范围大
1）荒车。荒车精度一般为IT18～IT15，表面粗糙度Ra值大于80μm。 2）粗车。粗车后的尺寸精度为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为30～12.5μm。 3）半精车。半精车后的尺寸精度为IT10～IT8，表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm。 4）精车。精车后工件尺寸精度可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm。 （4）生产成本低 车刀结构简单，制造、刃磨和安装都比较方便。 8.3.2 车床
1．车床的种类
按其用途和结构不同，可分为：卧式车床、落地车床、回转车床、转塔车床、立式车床、仿形车床、多刀车床、单轴及多轴自动车床、半自动车床、数控车床等。其中卧式车床应用最普遍。
2．CA6140型卧式车床的主要部件 CA6140型卧式车床主要部件及作用。
（1）床身 起支承其它部件作用，并保证各部件之间具有正确的相对位置和相对运动。
《金属加工与实训》基础篇 教案
（2）主轴箱 功用是支承主轴，并把动力经变速传动机构传递给主轴，使主轴通过卡盘等夹具带动工件转动，以实现主运动。
（3）进给箱 用于改变机动进给量的大小及加工螺纹的导程大小。 （4）溜板箱 功用是把进给箱的运动传至刀架，实现机动进给或车削螺纹。
（5）刀架 主要用于装夹刀具，并在床鞍带动下在导轨上移动，实现纵、横向移动。 （6）尾座 主要是安装顶尖支承工件，或安装刀具进行钻孔、扩孔、铰孔等孔加工。 8.3.3 车刀的种类
车刀是车削加工使用的工具，结构简单，应用最广。
车刀的种类很多，按它的用途，可分为外圆车刀、左偏刀、右偏刀、车孔刀、切断刀、螺纹车刀、样板刀等；
按结构来分，有整体式、焊接式车刀、机夹重磨式车刀。 8.3.4 车床附件
车床附件主要有卡盘、拨盘、顶尖、花盘、中心架、跟刀架等。 1. 三爪自定心卡盘
三爪自定心卡盘装夹工件可自动定心，不需找正，特别适合夹持横截面为圆形、正三角形、正六边形等工件。但是，三爪自定心卡盘夹持力小，传递扭矩不大，只适于装夹中小型工件。
2. 四爪单动卡盘
四爪单动卡盘不但能够夹持横截面为圆形的工件，还能够夹持横截面为矩形、椭圆形及其他不规则形状的工件。
四爪单动卡盘对工件的夹紧力较大。因其不能自动定心，装夹工件时必须进行仔细找正，因此，对工人的技术水平要求较高，在单件、小批量生产及大件生产中应用较多。
3. 花盘
4. 顶尖、卡箍、拨盘 5. 心轴
6. 中心架和跟刀架
[课堂小结]
1．车削加工的应用范围及特点 2．CA6140车床的结构 3．车床的种类 4．常用车床附件 [课外作业] 完成作业（18）
课题：铣床及其应用 教学目的和要求：
1．了解铣削加工的特点及应用 2．熟悉铣床的基本结构及铣刀的种类
课时：2 课次编号：21 3．了解端铣与周铣的特点和应用、熟悉周铣中的顺铣与逆铣的特点和应用 4．了解铣床附件的特点和用途
重点、难点：
1．铣削加工的工艺特点及应用 2．铣床的基本结构及铣刀的种类 3．顺铣、逆铣
教学环节与内容：
[复习提问]
1．车削加工有何特点？ 2．车刀有哪些种类？
3．车床的组成部分主要由哪些？
4．三爪卡盘与四爪卡盘有何区别，各适用什么场合？ [导入新课] [新授内容]
8.4 铣床及其应用
8.4.1 铣削加工的应用范围及特点
铣削是在铣床上利用铣刀的旋转运动和工件相对于铣刀的移动（或转动）来加工工件的，是平面及沟槽加工的主要方法之一。
铣床上的主运动是铣刀作旋转运动，进给运动是工作台在垂直于铣刀轴线方向的运动。 1. 铣削加工的应用范围
铣削的主要工作有铣平面、铣台阶、铣直槽、铣键槽、铣螺旋槽等 2. 铣削加工的特点 （1）生产率较高 （2）适应性好 （3）加工质量中等 （4）容屑和排屑 （5）铣削方法灵活 8.4.2 铣床
1．铣床的种类
铣床的种类很多，其中升降台式铣床和龙门铣床为基本铣床。此外还有许多品种的铣床，如摇臂及滑枕铣床、工具铣床、仿形铣床等。
《金属加工与实训》基础篇 教案
2．X6132铣床的组成及运动
(1)床身 床身是铣床的主体，用来安装和连接铣床的其它部件。 (2)悬梁 悬梁可以沿床身上部的水平导轨前后移动，并被锁紧。
(3)升降台 升降台是工作台的支座，它上面安装着工作台、床鞍和回转盘。 (4)床鞍 床鞍安装在升降台的横向水平导轨上，使工作台作横向进给运动。
(5)工作台 工作台安装在回转盘的水平导轨上，可沿垂直于主轴轴线的方向移动，使工作台作纵向进给运动。工作台的台面上有三条T形槽，用以固定夹具或工件。
(6)回转盘 回转盘可以带动工作台绕床鞍的圆形导轨中心在水平面内转动±45º，以便铣削螺旋槽等特殊表面。 8.4.3 常用铣削刀具
1.按铣刀切削部分的材料分
(1) 高速钢铣刀 应用广泛，尤其适用于制造形状复杂的铣刀。 (2) 硬质合金铣刀 可用于高速切削或加工硬材料，多用作端铣刀。 2.按铣刀的用途分
有加工平面用的铣刀、加工沟槽或台阶的铣刀及加工成型表面用的铣刀等。 3.按齿背形式分
分为尖齿铣刀和铲齿铣刀两大类。 8.4.4 铣削方式
铣削方式分为端铣和周铣。 1. 端铣及应用
利用铣刀端部刀齿切削的铣削方式叫做端铣。
端铣的表面粗糙度Ｒa值比周铣小，能获得较光洁的表面。 端铣的生产率高于周铣。
端铣的适应性较差，一般仅用于铣削平面，尤其是大平面。 2.周铣及应用
利用铣刀圆周刀齿切削的方式叫周铣。 周铣的表面粗糙度Ra值比端铣大，
周铣刀多用高速钢制成，切削用量受到一定的限制，切削速度小于30 m/min。 周铣的适应性强，能铣削平面、沟槽、齿轮和成形面等。 3.周铣时的顺铣和逆铣
(1) 顺铣 周铣时，铣刀接触工件时的旋转方向和工件的进给方向相同的铣削方式叫顺铣。 顺铣时，每齿的切削厚度由最大到零，刀齿和工件之间没有相对滑动。 (2) 逆铣 铣刀接触工件时的旋转方向与进给方向相反的铣削方式叫逆铣。 逆铣时，每齿切削厚度由零到最大。
顺铣 逆铣
8.4.5 常用铣床附件 1．回转工作台
回转工作台（也称圆转台）是铣床常用附件之一。它的主要功用是分度及铣圆弧曲线外形工作。回转工作台分手动进给和机动进给两种。
2．万能分度头
万能分度头是铣床的主要附件，许多机械零件，如花键、离合器、齿轮等在铣削时，需要利用分度头进行圆周等分，才能铣出等分齿槽。 3．立铣头
立铣头装在卧式铣床上，可以使卧式铣床起到立式铣床的作用，扩大其加工范围 4．万能铣头
万能铣头也是装在卧式铣床上使用的，它可以在相互垂直的两个垂直平面内都回转360º。
[课堂小结]
1．铣削加工的应用范围及特点 2．X6132铣床的结构 3．铣削方式及特点 4．常用铣床附件 [课外作业] 完成作业（19）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：刨床、镗床、磨床及其应用 教学目的和要求：
1．了解刨、镗削加工的特点及应用
2．了解刨床、镗床的基本结构及相应的切削刀具
课时：2 课次编号：22 重点、难点：
1．刨、镗削加工的特点及应用 2．刨床、镗床的基本结构及刀具特点
教学环节与内容：
[复习提问]
1．铣削加工有何特点？ 2．铣刀有哪些种类？
3．何谓顺铣、逆铣？各适用于什么场合？ [导入新课] [新授内容]
8.5 刨床、镗床、磨床及其应用
8.5.1 刨床及其应用
1. 刨削加工的应用范围及特点
（1）刨削加工的应用范围 刨削能加工各类平面（例如水平面、垂直面和斜面）、沟槽（如Ｔ形槽、Ｖ形槽和燕尾槽）和用于加工直线成形面。
（2） 刨削加工特点
１）加工质量中等。刨削加工的精度为IT9～IT7，表面粗糙度Ra3.2～1.6μm，能满足一般零件表面的质量要求。
2）生产效率低。刨削加工的直线往复主运动限制了刨削速度，而且有空行程，影响了生产率。 3）加工成本低。由于刨床与刨刀的结构简单，刨床的调整和刨刀的刃磨比较方便，因此刨削加工成本低，广泛用于单件小批量生产及修配工件中。
2．刨床
刨床类机床主要有牛头刨床、龙门刨床和插床三种类型。 3．刨刀
按加工表面的形状和用途分类，刨刀一般可分为平面刨刀、偏刀、角度刀、切刀、弯切刀和样板刀等。
按刀具的形状和结构，刨刀一般可分为左刨刀和右刨刀、直头刨刀和弯头刨刀、整体刨刀和组合刨刀等。
8.5.2 镗床及其应用
1．镗削加工的应用范围及特点
（1）镗削的应用 镗削是利用镗刀对已有孔的加工。镗削加工以镗刀旋转作主运动，工件或镗刀作进给运动的切削加工方法。
镗削是在镗床进行的，可以加工单孔和孔系，锪、铣平面，镗盲孔及端面孔，钻孔、扩孔、铰
孔以及用多种刀具对平面、外圆面、沟槽和螺纹进行加工。 （2）镗削的特点
1) 镗削加工灵活性大，适应性强。 2) 镗削加工操作技术要求高。 3) 镗刀结构简单，刃磨方便，成本低。
4) 镗孔可修正上一工序所产生的孔的轴线位置误差，保证孔的位置精度。
5) 镗孔时，其尺寸精度为IT7～IT6级，孔距精度可达0．015 mm，表面粗糙度Ra值为1.6～0.8μm。
2．镗床
镗床可分为卧式镗床、坐标镗床、金刚镗床和立式镗床等。其中卧式镗床是应用最广泛的一种，如TP619型卧式镗床。
3．镗刀
（1）单刃镗刀 单刃镗刀结构简单，制造方便，通常把焊有硬质合金的刀片或高速钢整体式镗刀头用螺钉紧固在镗杆上，夹固方式有多种形式。
（2）双刃镗刀 双刃镗刀又称浮动镗刀，有两个对称的切削刃，是一种定尺寸刀具。
[课堂小结]
1．刨、镗削加工的特点及应用 2．刨床、镗床的基本结构 3．刨、镗削加工使用的刀具 [课外作业] 完成作业（20）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：刨床、镗床、磨床及其应用（续） 教学目的和要求：
1．了解磨削加工的特点及应用 2．了解磨床的基本结构及砂轮的特点
课时：1 课次编号：23 重点、难点：
1．磨削加工的特点及应用 2．磨床的基本结构及砂轮的特点
教学环节与内容：
[复习提问]
1．刨削加工有何特点？应用于什么场合？ 2．镗削加工有何特点？应用于什么场合？ [导入新课] [新授内容]
8.5.3 磨床及其应用
1．磨削加工的应用范围及特点
（1）磨削加工的应用范围 磨削加工是指用砂轮以较高的线速度对工件进行加工的方法，磨削加工属于精加工。
磨削加工的主要工作：磨内圆、外圆、平面、曲面、圆锥面、成形面、螺纹、花键、齿轮等。 （2）磨削加工的特点
1）切削刃不规则。切削时有很大的负前角和小后角。
2）背吃刀量小、加工质量高。磨削加工精度为IT5～IT6，表面粗糙度值Ra为0.8～0.2μm。 3）磨削速度高、切削温度高。 4）适应性强。 5）砂轮具有自锐性。 2．磨床
（1）磨床的种类 磨床的种类很多，按磨削表面的特征和磨削方式分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、无心磨床、螺纹磨床、齿轮磨床等，其中外圆磨床应用最广。
（2）M1432万能外圆磨床的组成
1）床身，2）头架，3）工作台，4）内圆磨具，5）砂轮架，6）尾架 3．砂轮
砂轮是磨削工具，它是在颗粒状的磨料中加入结合剂，经挤压、干燥、焙烧而成的特殊切削工具。
(1)磨料 砂轮中的硬质颗粒，有刚玉类(Al2O3)和碳化物类(SiC或BC)。 (2)粒度 指磨料颗粒的大小，以粒度号(4#～240#)表示。 (3)硬度 磨粒从砂轮上脱落的难易程度，硬砂轮磨粒不易脱落。 (4)结合剂 起粘接磨粒的作用，常用的有陶瓷、树脂、橡胶和金属。
(5)组织 磨料、结合剂和孔隙三者之间的体积比例，也表示砂轮中磨粒排列的紧密程度。 常见的砂轮形状见教材表8-3。
[课堂小结]
1．磨削加工的特点及应用 2．磨床的基本结构 3．砂轮的组成及特性 [课外作业] 完成作业（21）
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：数控机床及其应用 教学目的和要求：
1．了解数控机床的组成和工作原理 2．了解数控机床的分类 3．熟悉典型数控机床用途 4．了解数控机床的发展趋势
课时：2 课次编号：24 重点、难点：
1．数控机床的组成和工作原理 2．典型数控机床用途
教学环节与内容：
[复习提问]
1．磨削加工有何特点？应用于什么场合？ 2．M1432A型万能外圆磨床由哪些主要部件组成？ 3．砂轮的特性取决于哪些因素？ [导入新课] [新授内容]
8.6 数控机床及其应用
8.6.1 数控机床的组成和工作原理
1．数控机床的组成
数控机床主要由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置(CNC)、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。
2．数控机床的工作原理
数控机床的工作原理是将零件加工信息用代码化的数字信息记录在程序载体上，然后送入数控系统，经过译码、运算控制机床的刀具与工件的相对运动，从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的数控加工过程。
3．数控机床的加工特点
(1) 精度高，质量稳定 (2) 能实现复杂的运动(3) 生产效率高 (4) 适应性强 (5) 有利于生产管理的现代化。 8.6.2 数控机床的分类
1．按加工工艺方法分类 （1）金属切削类数控机床 1）普通数控机床，2）加工中心 （2）特种加工类数控机床 （3）板材加工类数控机床 2．按控制运动轨迹分类
(1) 点位控制系统 如数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控弯管机等。 (2) 点位直线控制系统 如数控车床、数控磨床和数控铣床等。
(3) 轮廓控制系统 如数控车床、数控铣床、数控齿轮加工机床和加工中心等。 8.6.3 典型数控机床
1．数控车床
（1）数控车床的用途 主要应用在加工轴类、盘类回转体零件的内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹面，并能进行切槽、钻、扩、铰等工作。
（2）数控车床的分类
1）按数控系统的功能分可分为全功能型数控车床、经济型数控车床。 2）按主轴的配置形式分可分为卧式数控车床、立式数控车床。
3）按数控系统控制的轴数分可分为两轴联动的数控车床、四轴联动的数控车床。 2．数控铣床
（1）数控铣床的用途 数控铣床主要用于加工平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，模具的内、外型腔，以及箱体、泵体、壳体等零件。
（2）数控铣床的分类
1）按主轴的位置分：数控立式铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床。
2）按数控铣床的构造分：工作台升降式数控铣床、主轴头升降式数控铣床、龙门式数控铣床。 3．加工中心
（1）加工中心的用途 对于加工复杂、工序多(需多种普通机床、刀具及夹具)、要求较高、需经多次装夹、调整才能完成加工的零件，则适合在加工中心上加工。如箱体类零件、复杂曲面、异形件及盘、套、板类零件。
（2）加工中心的分类
1）按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心、卧式加工中心、复合加工中心。
2）按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分：有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。
3）按工作台的数量和功能分：有单工作台加工中心、双工作台加工中心和多工作台加工中心。 4）按加工精度分：有普通加工中心和高精度加工中心。 8.6.4 数控机床的发展趋势
(1)高速化 主轴转速为40000 r／min，最大进给速度120m/min，最大加速度3m/s。 (2)高精度 主轴径跳和坐标定位精度，每8年提高一倍，正在向亚微米进军。 (3)工序集约化 车铣复合、完整加工，在一台机床能够加工完毕一个复杂零件。 (4)机床的智能化 机床配置各种微型传感器，具有监控和误差自动补偿功能。
(5)自主管理和通信 例如加工程序仿真、作业排序、数据采集、刀具寿命管理和网络通信等。 (6)机床的微型化 可进行各种微加工；制造微型机械的桌面工厂已经出现。 [课堂小结]
1．数控机床的组成和工作原理，数控机床的分类 2．典型数控机床用途，数控机床的发展趋势 [课外作业] 完成作业（22）
2
《金属加工与实训》基础篇 教案
课题：特种加工简介 教学目的和要求：
了解特种加工的工作原理、特点和应用
课时：2 课次编号：25 重点、难点：
电火花加工
教学环节与内容：
[复习提问]
1．数控机床由哪几部分组成？其工作原理及特点如何？ 2．典型数控机床指的是哪几种？ [导入新课] [新授内容]
8.7 特种加工简介
特种加工：
指直接利用电能、声能、光能、电化学能、热能以及特殊机械级能对材料进行加工。 特点：
（1）在加工过程中工具与工件之间没有显著的切削力； （2）加工用的工具材料硬度可以低于被加工材料的硬度； （3）能用简单的运动加工出复杂的型面。 特种加工方法主要有：
电火花加工、电解加工、超声加工、激光加工、电子束加工、 离子束加工、化学加工、液力加工等。
8.7.1 电火花加工
1. 电火花加工的原理
电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时放电所产生的高温来熔蚀工件表面的材料，也称为放电加工或电蚀加工。
2. 电火花加工的特点
1) 电火花可以加工任何硬、脆、软和高熔点的导电材料，如淬火钢、硬质合金等。 2）加工时无切削力，有利于小孔、薄壁、窄槽以及各种复杂截面的型孔和型腔加工，也适用于精密、细微加工。
3）脉冲参数可以任意调整，可以在同一台机床上连续进行粗加工、半精加工和精加工。 4）工具电极可用较软的纯铜、石墨等容易加工的材料制造。 5) 脉冲放电持续时间短（每秒几万次），工件几乎不受热影响。 6）直接用电加工，便于实现自动控制和加工自动化。 3．电火花加工的应用
电火花加工的应用范围较广，它可以进行孔加工和线电极切割等。
（1）穿孔加工 电火花穿孔加工可用于加工各种型孔（圆孔、方孔、多边孔、异形孔）、小孔
（D=0.1～１mm）和微孔（D<0.1mm）等，例如冲压的落料或冲孔凹模以及拉丝模和喷丝孔等。
（2）型腔加工 电火花型腔加工主要用于锻模、挤压模、压铸模等的加工。
（3）线电极切割 线电极电火花切割简称线切割。其加工原理是用移动着的电极丝，以数控的加工方法，按预定的轨迹进行线切割加工。
线切割适用于切割加工形状复杂、精密的模具和其它零件，加工精度可控制在0.01mm左右，表面粗糙度Ra≤2.5μm。
8.7.2 电解加工
1．电解加工的原理
电解加工是利用金属在电解液中的“阳极溶解”将工件加工成形的。 2．电解加工的特点和应用
1)加工范围广。既不受金属材料本身硬度和强度的限制，可加工硬质合金，淬火钢、耐热合金等高硬度、高强度及韧性金属材料，也可加工各种复杂型面工件，如叶片、模具等。
2)生产效率高，约为电火花加工的5～10倍。
3）可以达到较小的表面粗糙度（Ra1.25～0.2μm）和0.2mm左右的平均加工精度，且不产生毛刺。
4)加工中无热作用及机械切削力的作用，加工面不产生应力、变形及变质层。 5)加工中阴极工具在理论上不会损耗，可长期使用。
8.7.3 超声加工
1. 超声加工的工作原理
超声加工也称为超声波加工。超声波是指频率f >16000Hz的声波。
超声加工工作原理：超声波加工是利用工具端面的超声频振动，通过工作液中悬浮的磨料对工件表面冲击琢磨，使工件成形。
2. 超声加工的特点及应用
1)适合于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料。 2)超声加工机床的结构比较简单，操作、维修方便。
3)工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热很小，不会引起变形及烧伤，表面粗糙度也较小（Ra1～0.1μm），加工精度可达0.01～0.02mm，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度零件。
8.7.4 激光加工
1．激光加工的工作原理
工作原理：通过光学系统把激光束聚焦成一个极小的光斑，在工件上产生高达万度的高温，从而能在极短的时间内使材料熔化和汽化，达到去除材料的目的。
激光加工的基本设备包括电源、激光器、光学系统及机械系统等四部分。 2．激光加工的特点及应用
1）不需要加工工具，所以不存在工具损耗问题，适宜自动化生产系统。
《金属加工与实训》基础篇 教案
2）由于激光的功率密度高，几乎能加工所有的材料。 3）激光加工适用于微细加工，如加工深而小的微孔和窄缝。 4）通用性好，同一台激光加工装置，可作多种加工用 8.7.5 电子束加工与离子束加工
电子束加工和离子束加工是利用高能粒子束进行精密微细加工的先进技术，尤其在微电子学领域内已成为半导体（特别是超大规模集成电路制作）加工的重要工艺手段。
电子束加工主要用于打孔、切槽、焊接及电子束光刻；
离子束加工则主要用于离子刻蚀、离子抛光、离子镀膜、离子注入等。
目前进行的纳米加工技术的研究，实现原子、分子为加工单位的超微细加工，采用的就是这种高能粒子束加工技术。
[课堂小结]
1．特种加工的特点和主要方法 2．电火花加工的工作原理及应用 [课外作业] 完成作业（23）
课题：生产过程的基本概念 教学目的和要求：
1.了解生产过程和工艺过程的概念； 2.了解机械加工艺过程卡及工序卡； 3.初步掌握定位基准的选择原则。
课时：2 课次编号：26 重点、难点：
1.机械加工工艺过的组成； 2.六定位基准的选择原则。
教学环节与内容：
[复习提问]
1．何谓特种加工？有何特点？ 2．有哪些特种加工方法？ [导入新课] [新授内容]
第9章 零件生产过程的基础知识
9.1 生产过程的基本概念
1．生产纲领与生产类型 （1）生产纲领
生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 （2）生产类型
一般分为单件生产、批量生产及大量生产三种生产类型。 2．生产过程和加工工艺过程 （1）生产过程
将原材料转变为成品的全过程，称为生产过程。
生产过程大致可分为三个阶段，即毛坯制造、零件加工和产品装配。 （2） 加工工艺过程
加工工艺过程是指生产过程中由零部件毛坯准备开始，到零部件的成品为止的过程。
机械加工工艺过程是利用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其转变为成品的过程。简称为工艺过程。
3．工艺过程的组成 （1）工序
一个（或一组）工人，在一个工作地点（或一台机床上），对一个（或一组）零件连续加工所完成的那部分工艺过程，称为工序。
（2）安装
使工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为定位。工件定位后将其固定不动的过程称为夹紧。将工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程称为安装。
（3）工位
工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。 （4）工步
在一个工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程称为工步。一个工序可以只包括一个工步，也可以包括几个工步。
《金属加工与实训》基础篇 教案
（5）走刀
走刀是工步的一部分，它是指若加工余量较大，可分为几次切削，刀具每切削一次，在工件表层上去除一层金属称为一次走刀。
4．机械加工工艺规程
机械加工工艺规程是指规定零件的机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。 （1）机械加工工艺过程卡片
机械加工工艺过程卡片是以工序为单位，简要说明零件加工过程的工艺文件，格式见教材表9-3。
（2）机械加工工序卡片
机械加工工序卡片是针对机械加工工艺过程卡中的某一道工序制订的，见教材表9-4。 在表中要画出工序简图，注明该工序每一道工步的内容、工艺参数、操作要求以及工艺装备等，一般在大量生产和成批生产中应用，主要用来指导工人进行生产。
5．工艺设备和工艺装备
工艺设备是完成工艺过程的主要生产装置，如各种机床、加热炉等。工艺设备简称设备。 工艺装备是指产品在制造过程中所用的各种工具的总称，如刀具、量具等。工艺装备简称工装。 6．定位基准的选择
在加工时，用以确定零件在机床上或夹具中的正确位置所采用的基准，称为定位基准。 零件加工的第一道工序只能用毛坯的表面来定位，这种定位基准称为粗基准 在以后的工序中，用已加工的表面来定位，称为精基准。 （1）粗基准的选择原则
1） 以工件上某些要求余量小而均匀的重要表面为粗基准。 2） 选择不需加工的表面为粗基准。
3）对于有较多加工表面，一般选择毛坯上余量最小的表面作粗基准，以避免余量不足造成工件报废。
4）作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位准确、夹紧可靠。 5）粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。 （2）精基准的选择的原则
1）基准重合的原则：即选用设计基准作为定位基准。
2）基准统一原则：精基准应选择同一个（或一组）定位基准来加工尽可能多的表面，以便保证各加工面的相互位置精度。
3）互为基准原则：
4）自为基准原则：对于零件上的重要表面的精加工，必须选加工表面本身作为基准。
[课堂小结]
1．工艺过程的组成
2．机械加工工艺规程（机械加工艺过程卡及工序卡） 3．定位基准（粗基准、精基准）的选择原则 [课外作业] 完成作业（24）
课题：典型表面的加工方法 典型零件的加工工艺 教学目的和要求：
课时：2 课次编号：27 1. 熟悉典型表面的加工方法
2. 了解典型零件的加工艺，能编制简单的典型零件的工艺过程。
重点、难点：
1. 典型表面的加工方法 2. 典型零件的加工艺
教学环节与内容：
[复习提问]
1．工艺过程的组成有哪些内容？
2．机械加工工艺过程卡与机械加工工序卡有何区别与联系？ 3．如何选择定位基准？ [导入新课] [新授内容]
9.2 典型表面的加工方法
1．外圆面表面加工
外圆表面是轴、盘套类零件的主要表面之一，其技术要求一般包括表面粗糙度、尺寸公差以及相应的圆度、圆柱度等形状公差。主要的加工方法是车削和磨削等。各种精度的外圆的加工方案教材见表9-5。
2．内孔表面加工
孔也是组成零件的基本表面之一，其技术要求与外圆表面基本相同。零件上各种作用的孔很多，其加工方法有钻、扩、铰、镗、拉、磨、研磨和珩磨等。各种精度孔的加工方案见教材表9-6。
3．平面加工
平面是零件上常见的表面之一，平面本身没有尺寸精度要求，只有表面粗糙度、平面度要求，要根据不同的技术要求及所在零件的结构特点，可分别选用车、铣、刨、磨等加工方法，见教材表9-7。
9.3 典型零件的加工工艺
9.3.1轴类零件的加工 1. 工艺路线
一般轴类零件的加工工艺路线如下图所示： 调 下 车端面钻中心孔 粗 车 1.车端面，钻中1.粗车一端各 心孔 台阶 2.调头车另一2.调头，粗车另 质 料 端面，钻中心孔 一端各台阶
划 铣 淬 修 研
键
线 槽 火 中心孔
轴类零件的基本工艺过程
修研中心孔 磨 削 检 验 半精车 1.半精车一端各台阶，车槽，倒角 2.调头，半精车另一端各台阶，车槽，倒角 3.车螺纹 《金属加工与实训》基础篇 教案
2. 轴类零件加工工艺编制实例分析
9.3.2 盘套类零件的加工 1. 工艺路线
盘套类零件的基本工艺路线如下图所示。 调 下 粗 车 精 车 正 锻 1.粗车小端端面，1.精车小端端面，小外圆、 造 小外圆、台阶端面 台阶端面，倒内、外角 毛 2.调头粗车大端端2.调头精车大端端面，大外 火 坯 质 料 面，大外圆、内孔 圆、内孔，倒内、外角 磨 齿 划线 插 插 齿面 磨 磨 检 小 端 加工 键 高频 内 端 倒 键槽 槽 齿 淬火 孔 齿 验 面 圆 盘套类零件工艺过程
2. 套类零件加工工艺编制实例分析
9.3.3支架箱体类零件的加工 1. 加工工艺路线
支架箱体类零件拟订加工工艺路线时一般应遵循的原则： (1) 先孔后面。
(2) 粗、精加工分开。 (3) 工序尽可能集中。
根据以上原则，在单件小批生产中，支架箱体类零件的主要加工工艺过程如下图所示。至于次要表面的加工，可根据具体情况穿插进行。
铸 时 划 划 粗加工粗加工 精加工精加工 检
造 主要 主要
毛 平面 轴承孔 平面 轴承孔 验 坯 效 线 线
图9-16 支架箱体类零件加工工艺过程
2. 方箱体的加工工艺编制实例分析
[课堂小结]
1．典型表面的加工方法
2．轴类、盘套类、支架箱体类零件的加工工艺路线 [课外作业] 完成作业（25）
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