作品名稱：精密機(jī)械加工
學(xué)校名稱：西京學(xué)院
參賽隊伍：11
參賽老師：李京澤
單元項目一 精密與特種加工初步認(rèn)識
關(guān)聯(lián)項目：
項目內(nèi)容：精密，特種加工，特點，分類，發(fā)展趨勢
實施方法：案例教學(xué)法
課內(nèi)學(xué)時：2課時
實踐場所：課堂
任務(wù)一：精密與特種加工初步認(rèn)識
1. 任務(wù)描述：精密與特種加工種類繁多，其性能、用途各異。本課通過對生產(chǎn)中常用零件加工的分析，研究各種精密與特種加工技術(shù)的結(jié)構(gòu)及組成原理，以達(dá)到掌握相應(yīng)基礎(chǔ)知識以及運用機(jī)械的目的。
2. 任務(wù)分析：社會的發(fā)展越來越快，隨著航空航天航海領(lǐng)域的日新月異的發(fā)展，對零件本身的精度以及結(jié)構(gòu)有著更高的要求，對機(jī)械加工方法要求也越來越嚴(yán)格。本任務(wù)要求結(jié)合實際，正確認(rèn)識更多的先進(jìn)加工設(shè)備，區(qū)分實際生產(chǎn)和生活中的機(jī)密加工技術(shù)有哪些共同特征，同時區(qū)別各種加工技術(shù)可以達(dá)到加工精度等級之間的差異。
3. 知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：熟悉精密與特種加工技術(shù)的概念；
(2)能力目標(biāo)：能正確精密與特種加工設(shè)備的特點，分類及發(fā)展趨勢；
(3)方法目標(biāo)：掌握各種精密與特種加工技術(shù)的特點及應(yīng)用。
4. 任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
項目成果：掌握精密與特種加工技術(shù)的概念、特點及應(yīng)用
考核方式：作業(yè)
單元項目二 工藝功能設(shè)計方法
關(guān)聯(lián)項目：
項目內(nèi)容：工藝，物-場分析法，三要素，設(shè)計
實施方法：案例教學(xué)法
課內(nèi)學(xué)時：2課時
實踐場所：課堂
任務(wù)一：工藝功能設(shè)計方法
1. 任務(wù)描述：介紹了工藝功能設(shè)計方法，作為精密與特種加工技術(shù)工藝分析的方法基礎(chǔ)。
2. 任務(wù)分析：通過對精密、超精密加工以及特種加工工藝功能相關(guān)定義學(xué)習(xí)，掌握物-場分析法及工藝系統(tǒng)三要素工藝功能的設(shè)計思路
3. 知識鏈接
(1)知識目標(biāo)：熟悉精密與特種加工技術(shù)的相關(guān)定義；
(2)能力目標(biāo)：要求學(xué)生了解物-場分析法、工藝系統(tǒng)三要素及設(shè)計思路；
4. 任務(wù)實施 任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
項目成果：掌握相應(yīng)的知識點
考核方式：作業(yè)
單元項目三 機(jī)械強(qiáng)力加工方法
關(guān)聯(lián)項目：
項目內(nèi)容：去除，變形，精密，超精密，特種
實施方法：案例教學(xué)法
課內(nèi)學(xué)時：8課時
實踐場所：課堂
任務(wù)一：去除加工方法
1.任務(wù)描述：利用精密、超精密及特種加工方法去除零件表面材料，使其達(dá)到較高的精度等級。
2.任務(wù)分析：利用機(jī)械強(qiáng)力進(jìn)行精密與特種加工的工藝方法，包括金剛石具精密切削加工，精密與超精密磨料加工，擠壓珩磨加工，磨料噴射加工，磁性磨料研磨加工，車銑加工，超聲波加工，去除表面材料。本項目通過對工程項目中的零件分析及設(shè)計，講授高精度去除加工方法的異同及注意事項。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：理解金剛石刀具的性能特點及晶體結(jié)構(gòu)，單晶金剛石刀具的破損機(jī)理；
(2)能力目標(biāo)：精密磨削機(jī)理，精密磨削與超硬磨料砂輪的修整，超精密磨削，超聲加工機(jī)理及其特點；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
任務(wù)二：變形加工方法
1.任務(wù)描述：利用精密、超精密及特種加工方法使零件表面發(fā)生變化，使其達(dá)到加工的目的。
2.任務(wù)分析：利用機(jī)械強(qiáng)力進(jìn)行精密與特種加工的工藝方法，包括金剛石具精密切削加工，旋壓、輥擠、擺碾、楔橫軋、累積疊軋、等通道角擠壓、高壓扭轉(zhuǎn)加工。本項目通過對工程項目中的零件分析及設(shè)計，講授各種變形加工方法的異同及注意事項。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：理解各種變形加工方法的機(jī)理和特點；
(2)能力目標(biāo)：了解各種變形加工方法的優(yōu)缺點，根據(jù)不同要求選擇相應(yīng)的加工方法；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
項目成果：掌握相應(yīng)的知識點
考核方式：作業(yè)
單元項目四 電腐蝕加工
關(guān)聯(lián)項目：
項目內(nèi)容：電火花加工、電火花線切割、電化學(xué)加工
實施方法：案例教學(xué)法
課內(nèi)學(xué)時：8課時
實踐場所：課堂
任務(wù)一：電火花加工
1.任務(wù)描述：電火花加工是在一定的介質(zhì)中通過工具電極和工件電極之間的脈沖放電的電蝕作用，對工件進(jìn)行加工的方法。
2.任務(wù)分析：電火花加工適用于宇航、電子、電機(jī)電器、精密機(jī)械、汽車拖拉機(jī)、儀器儀表、輕工等各個機(jī)械制造行業(yè)，特別是在模具制造業(yè)中已成為不可缺少的一種加工方法，當(dāng)脈沖電壓加到工具電極和工件電極之間，某一間隙最小處或絕緣強(qiáng)度最弱處擊穿介質(zhì)，局部產(chǎn)生火花放電，瞬時高溫使工具和工件表面局部熔化，甚至氣化蒸發(fā)而電蝕掉一小部分金屬的現(xiàn)象。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：了解電火花加工的操作條件以及放電機(jī)理；
(2)能力目標(biāo)：掌握電火花加工的原理，操作條件以及加工精度；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
任務(wù)二：電火花線切割加工
1.任務(wù)描述：利用移動的細(xì)金屬導(dǎo)線（φ0.08～φ0.2mm鉬絲或銅絲φ0.12～0.3mm）作電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電，切割成型。
2.任務(wù)分析：用連續(xù)移動的鉬絲（或銅絲）作工具陰極，工件為陽極。機(jī)床工作臺帶動工件在水平面內(nèi)作兩個方向移動，可切割出二維圖形。同時，絲架可作小角度擺動，可切割出斜面，使工件達(dá)到要求。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：掌握電火花線切割加工與穿孔成形加工的異同點
(2)能力目標(biāo)：了解電火花線切割加工特點及影響線切割工藝指標(biāo)的因素
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
任務(wù)三：電化學(xué)加工
1.任務(wù)描述：電解加工又稱電化學(xué)加工，是應(yīng)用較廣的一種新工藝，應(yīng)用于槍、炮、導(dǎo)彈、噴氣發(fā)動機(jī)等國防工業(yè)部門。在模具制造中也得到了廣泛的應(yīng)用。
2.任務(wù)分析：電解加工是利用金屬在電解液中的“電化學(xué)陽極溶解” 來將工件加工成形的。電解加工原理 ：工件接陽極，工具接陰極，兩極間加直流電壓10～24V,極間保持0.1～1mm間隙。在間隙處通以0.5 ～ 2MPa （5～50m/s高速流動）的電解液，形成極間導(dǎo)電通路，工件表面材料不斷溶解，其溶解物及時被電解液沖走。工具陰極不斷進(jìn)給，保持極間間隙。電解加工時電極間的反應(yīng)是相當(dāng)復(fù)雜的，這主要是一般工件材料不是純金屬，而是多種金屬元素的合金，其金相組織也不完全一致。所用的電解液往往也不是該金屬鹽的純?nèi)芤海疫€可能含有多種成分。電解液的濃度、溫度、壓力及流速等對電解過程也有影響。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：掌握電化學(xué)加工的原理以及電解加工的特點；
(2)能力目標(biāo)：根據(jù)電解加工的基本規(guī)律針對不同要求的零件進(jìn)行加工。
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
項目成果：掌握相應(yīng)的知識點
考核方式：作業(yè)
單元項目五 局部聚能加工方法
關(guān)聯(lián)項目：
項目內(nèi)容：激光、電子束、離子束、水射流
實施方法：案例教學(xué)法
課內(nèi)學(xué)時：6課時
實踐場所：課堂
任務(wù)一：激光加工
1.任務(wù)描述：激光技術(shù)是上世紀(jì)60年代初發(fā)展起來的一門新興科學(xué)，在材料加工方面，已逐步形成一種嶄新的加工方法—激光加工。由于激光加工不需要加工工具，而且加工速度快、表面變形小，可以加工各種材料，已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中愈來愈多地顯示了它的優(yōu)越性，所以很受人們的重視。
2.任務(wù)分析：物質(zhì)利用受激輻射產(chǎn)生激光，激光經(jīng)一套光學(xué)系統(tǒng)成為激光束。激光束照射到工件表面上時，光能被吸收，轉(zhuǎn)化成熱能，使照射斑點處局部區(qū)域溫度迅速升高、熔化、氣化而形成小坑，由于熱擴(kuò)散，使斑點周圍金屬熔化，小坑內(nèi)金屬蒸氣迅速膨脹，產(chǎn)生微型爆炸，熔融物高速噴出并產(chǎn)生一個方向性很強(qiáng)的反沖擊波，于是在被加工表面上打出一個上大下小的孔，激光加工可以用于打孔、切割、電子器件的微調(diào)、焊接、熱處理，以及激光存貯等各個領(lǐng)域。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：熟練掌握激光加工的基本原理以及的特點；
(2)能力目標(biāo)：掌握激光加工的應(yīng)用領(lǐng)域，理解激光是如何產(chǎn)生的；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
任務(wù)二：電子束、離子束、等離子體加工
1.任務(wù)描述：電子束、離子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高，以極高的速度沖擊到工件表面極小面積上，在極短的時間(幾分之一微秒)內(nèi)，其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽贡粵_擊部分的工件材料達(dá)到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局部熔化和氣化，被真空系統(tǒng)抽走。
2.任務(wù)分析：電子束加工按其功率密度和能量注入時間的不同，可用于打孔、切割、蝕刻、焊接、熱處理和光刻加工等；離子束加工的物理基礎(chǔ)是離子束射到材料表面時所發(fā)生的撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。具有一定動能的離子斜射到工件材料(靶材)表面時，可以將表面的原子撞擊出來，這就是離子的撞擊效應(yīng)和濺射效應(yīng)。如果將工件直接作為離子轟擊的靶材，工件表面就會受到離子刻蝕(也稱離子銑削)。如果將工件放置在靶材附近，靶材原子就會濺射到工件表面進(jìn)行濺射沉積吸附，使工件表面鍍上一層薄膜。如果離子能量足夠大并垂直工件表面撞擊時，離子就會鉆進(jìn)靶材表面，這就是離子的注入效應(yīng)。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：熟練掌握電子束、離子束加工的基本原理以及的特點；
(2)能力目標(biāo)：掌握電子束、離子束加工的應(yīng)用領(lǐng)域；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
任務(wù)三：超高壓水射流切割加工
1.任務(wù)描述：高壓水射流基本原理歸之為:運用液體增壓原理，通過特定的裝置(增壓口或高壓泵),將動力源(電動機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，具有巨大壓力能的水在通過小孔噴嘴(又一換能裝置)，再將壓力能轉(zhuǎn)變成動能，從而形成高速射流(WJ)。因而又常叫高速水射流。
2.任務(wù)分析：高壓水射流切割作為一項高新特技術(shù)在某種意義上講是切割領(lǐng)域的一次革命，有著十分廣闊的應(yīng)用前景，隨著技術(shù)的成熟及某些局限的克服，對其它切割工藝是一種完美補(bǔ)充。本任務(wù)主要學(xué)習(xí)利用水射流加工較難加工的材料方面:如陶瓷、硬質(zhì)合金、高速鋼、模具鋼、淬火鋼、白口鑄鐵、鎢鉬鈷合金、耐熱合金、鈦合金、耐蝕合金、復(fù)合材料(FRM、FRP等)、鍛燒陶瓷、高速鋼(HRC30以下)、不銹鋼、高錳鋼、模具鋼和馬氏體鋼(HRC<30)、高硅鑄鐵、可鍛鑄鐵等一般工程材料，高壓水射流除切割外，稍降低壓力或增大靶距和流量還可以用于清洗、破碎、表面毛化和強(qiáng)化處理。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：熟練掌握水射流加工的基本原理以及的特點；
(2)能力目標(biāo)：掌握水射流加工的應(yīng)用領(lǐng)域，理解激光是如何產(chǎn)生的；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
項目成果：掌握相應(yīng)的知識點
考核方式：作業(yè)
單元項目六 納米加工方法
關(guān)聯(lián)項目：
項目內(nèi)容：納米、精度、應(yīng)用
實施方法：案例教學(xué)法
課內(nèi)學(xué)時：6課時
實踐場所：課堂
任務(wù)一：納米加工
1.任務(wù)描述：納米加工技術(shù)是一門新興的綜合性加工技術(shù)。它集成了現(xiàn)代機(jī)械學(xué)、光學(xué)、電子、計算機(jī)、測量及材料等先進(jìn)技術(shù)成就，使得加工的精度從20世紀(jì)60年代初的微米級提高到目前的10nm級，在短短幾十年內(nèi)使產(chǎn)品的加工精度提高了1-2個數(shù)量級，極大的改善了產(chǎn)品的性能和可靠性。
2.任務(wù)分析：通過學(xué)習(xí)納米級加工技術(shù)，即機(jī)械加工、化學(xué)腐蝕、能量束加工、復(fù)合加工、隧道掃描顯微技術(shù)加工等多種方法。通過對納米加工的物理實質(zhì)及應(yīng)用現(xiàn)狀的認(rèn)識以及可以達(dá)到的精度來學(xué)習(xí)掌握典型的納米加工方法。
3.知識鏈接：
(1)知識目標(biāo)：熟練掌握納米加工的基本原理以及的特點；
(2)能力目標(biāo)：掌握納米加工的應(yīng)用領(lǐng)域級加工精度以及加工方法；
4.任務(wù)實施：任務(wù)提出-制定方案-方案實施-討論總結(jié)。
項目成果：掌握相應(yīng)的知識點
考核方式：作業(yè)
