单元项目一 精密与特种加工初步认识

关联项目：

项目内容：精密，特种加工，特点，分类，发展趋势

实施方法：案例教学法

课内学时：2课时

实践场所：课堂

任务一：精密与特种加工初步认识

1.      任务描述：精密与特种加工种类繁多，其性能、用途各异。本课通过对生产中常用零件加工的分析，研究各种精密与特种加工技术的结构及组成原理，以达到掌握相应基础知识以及运用机械的目的。

2.      任务分析：社会的发展越来越快，随着航空航天航海领域的日新月异的发展，对零件本身的精度以及结构有着更高的要求，对机械加工方法要求也越来越严格。本任务要求结合实际，正确认识更多的先进加工设备，区分实际生产和生活中的机密加工技术有哪些共同特征，同时区别各种加工技术可以达到加工精度等级之间的差异。

3.      知识链接：

(1)知识目标：熟悉精密与特种加工技术的概念；

(2)能力目标：能正确精密与特种加工设备的特点，分类及发展趋势；

(3)方法目标：掌握各种精密与特种加工技术的特点及应用。

4.      任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

项目成果：掌握精密与特种加工技术的概念、特点及应用

考核方式：作业

单元项目二 工艺功能设计方法

关联项目：

项目内容：工艺，物-场分析法，三要素，设计

实施方法：案例教学法

课内学时：2课时

实践场所：课堂

任务一：工艺功能设计方法

1.      任务描述：介绍了工艺功能设计方法，作为精密与特种加工技术工艺分析的方法基础。

2.      任务分析：通过对精密、超精密加工以及特种加工工艺功能相关定义学习，掌握物-场分析法及工艺系统三要素工艺功能的设计思路

3.      知识链接

(1)知识目标：熟悉精密与特种加工技术的相关定义；

(2)能力目标：要求学生了解物-场分析法、工艺系统三要素及设计思路；

4.      任务实施 任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

项目成果：掌握相应的知识点

考核方式：作业

单元项目三 机械强力加工方法

关联项目：

项目内容：去除，变形，精密，超精密，特种

实施方法：案例教学法

课内学时：8课时

实践场所：课堂

任务一：去除加工方法

1.任务描述：利用精密、超精密及特种加工方法去除零件表面材料，使其达到较高的精度等级。

2.任务分析：利用机械强力进行精密与特种加工的工艺方法，包括金刚石具精密切削加工，精密与超精密磨料加工，挤压珩磨加工，磨料喷射加工，磁性磨料研磨加工，车铣加工，超声波加工，去除表面材料。本项目通过对工程项目中的零件分析及设计，讲授高精度去除加工方法的异同及注意事项。

3.知识链接：

(1)知识目标：理解金刚石刀具的性能特点及晶体结构，单晶金刚石刀具的破损机理；

(2)能力目标：精密磨削机理，精密磨削与超硬磨料砂轮的修整，超精密磨削，超声加工机理及其特点；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

任务二：变形加工方法

1.任务描述：利用精密、超精密及特种加工方法使零件表面发生变化，使其达到加工的目的。

2.任务分析：利用机械强力进行精密与特种加工的工艺方法，包括金刚石具精密切削加工，旋压、辊挤、摆碾、楔横轧、累积叠轧、等通道角挤压、高压扭转加工。本项目通过对工程项目中的零件分析及设计，讲授各种变形加工方法的异同及注意事项。

3.知识链接：

(1)知识目标：理解各种变形加工方法的机理和特点；

(2)能力目标：了解各种变形加工方法的优缺点，根据不同要求选择相应的加工方法；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

项目成果：掌握相应的知识点

考核方式：作业

单元项目四 电腐蚀加工

关联项目：

项目内容：电火花加工、电火花线切割、电化学加工

实施方法：案例教学法

课内学时：8课时

实践场所：课堂

任务一：电火花加工

1.任务描述：电火花加工是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。

2.任务分析：电火花加工适用于宇航、电子、电机电器、精密机械、汽车拖拉机、仪器仪表、轻工等各个机械制造行业，特别是在模具制造业中已成为不可缺少的一种加工方法，当脉冲电压加到工具电极和工件电极之间，某一间隙最小处或绝缘强度最弱处击穿介质，局部产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面局部熔化，甚至气化蒸发而电蚀掉一小部分金属的现象。

3.知识链接：

(1)知识目标：了解电火花加工的操作条件以及放电机理；

(2)能力目标：掌握电火花加工的原理，操作条件以及加工精度；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

任务二：电火花线切割加工

1.任务描述：利用移动的细金属导线（φ0.08～φ0.2mm钼丝或铜丝φ0.12～0.3mm）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成型。

2.任务分析：用连续移动的钼丝（或铜丝）作工具阴极，工件为阳极。机床工作台带动工件在水平面内作两个方向移动，可切割出二维图形。同时，丝架可作小角度摆动，可切割出斜面，使工件达到要求。

3.知识链接：

(1)知识目标：掌握电火花线切割加工与穿孔成形加工的异同点

(2)能力目标：了解电火花线切割加工特点及影响线切割工艺指标的因素

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

任务三：电化学加工

1.任务描述：电解加工又称电化学加工，是应用较广的一种新工艺，应用于枪、炮、导弹、喷气发动机等国防工业部门。在模具制造中也得到了广泛的应用。

2.任务分析：电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解” 来将工件加工成形的。电解加工原理 ：工件接阳极，工具接阴极，两极间加直流电压10～24V,极间保持0.1～1mm间隙。在间隙处通以0.5 ～ 2MPa （5～50m/s高速流动）的电解液，形成极间导电通路，工件表面材料不断溶解，其溶解物及时被电解液冲走。工具阴极不断进给，保持极间间隙。电解加工时电极间的反应是相当复杂的，这主要是一般工件材料不是纯金属，而是多种金属元素的合金，其金相组织也不完全一致。所用的电解液往往也不是该金属盐的纯溶液，而且还可能含有多种成分。电解液的浓度、温度、压力及流速等对电解过程也有影响。

3.知识链接：

(1)知识目标：掌握电化学加工的原理以及电解加工的特点；

(2)能力目标：根据电解加工的基本规律针对不同要求的零件进行加工。

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

项目成果：掌握相应的知识点

考核方式：作业

单元项目五 局部聚能加工方法

关联项目：

项目内容：激光、电子束、离子束、水射流

实施方法：案例教学法

课内学时：6课时

实践场所：课堂

任务一：激光加工

1.任务描述：激光技术是上世纪60年代初发展起来的一门新兴科学，在材料加工方面，已逐步形成一种崭新的加工方法—激光加工。由于激光加工不需要加工工具，而且加工速度快、表面变形小，可以加工各种材料，已经在生产实践中愈来愈多地显示了它的优越性，所以很受人们的重视。

2.任务分析：物质利用受激辐射产生激光，激光经一套光学系统成为激光束。激光束照射到工件表面上时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处局部区域温度迅速升高、熔化、气化而形成小坑，由于热扩散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸，熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工表面上打出一个上大下小的孔，激光加工可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理，以及激光存贮等各个领域。

3.知识链接：

(1)知识目标：熟练掌握激光加工的基本原理以及的特点；

(2)能力目标：掌握激光加工的应用领域，理解激光是如何产生的；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

任务二：电子束、离子束、等离子体加工

1.任务描述：电子束、离子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间(几分之一微秒)内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和气化，被真空系统抽走。

2.任务分析：电子束加工按其功率密度和能量注入时间的不同，可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等；离子束加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。具有一定动能的离子斜射到工件材料(靶材)表面时，可以将表面的原子撞击出来，这就是离子的撞击效应和溅射效应。如果将工件直接作为离子轰击的靶材，工件表面就会受到离子刻蚀(也称离子铣削)。如果将工件放置在靶材附近，靶材原子就会溅射到工件表面进行溅射沉积吸附，使工件表面镀上一层薄膜。如果离子能量足够大并垂直工件表面撞击时，离子就会钻进靶材表面，这就是离子的注入效应。

3.知识链接：

(1)知识目标：熟练掌握电子束、离子束加工的基本原理以及的特点；

(2)能力目标：掌握电子束、离子束加工的应用领域；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

任务三：超高压水射流切割加工

1.任务描述：高压水射流基本原理归之为:运用液体增压原理，通过特定的装置(增压口或高压泵),将动力源(电动机)的机械能转换成压力能，具有巨大压力能的水在通过小孔喷嘴(又一换能装置)，再将压力能转变成动能，从而形成高速射流(WJ)。因而又常叫高速水射流。

2.任务分析：高压水射流切割作为一项高新特技术在某种意义上讲是切割领域的一次革命，有着十分广阔的应用前景，随着技术的成熟及某些局限的克服，对其它切割工艺是一种完美补充。本任务主要学习利用水射流加工较难加工的材料方面:如陶瓷、硬质合金、高速钢、模具钢、淬火钢、白口铸铁、钨钼钴合金、耐热合金、钛合金、耐蚀合金、复合材料(FRM、FRP等)、锻烧陶瓷、高速钢(HRC30以下)、不锈钢、高锰钢、模具钢和马氏体钢(HRC<30)、高硅铸铁、可锻铸铁等一般工程材料，高压水射流除切割外，稍降低压力或增大靶距和流量还可以用于清洗、破碎、表面毛化和强化处理。

3.知识链接：

(1)知识目标：熟练掌握水射流加工的基本原理以及的特点；

(2)能力目标：掌握水射流加工的应用领域，理解激光是如何产生的；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

项目成果：掌握相应的知识点

考核方式：作业

单元项目六 纳米加工方法

关联项目：

项目内容：纳米、精度、应用

实施方法：案例教学法

课内学时：6课时

实践场所：课堂

任务一：纳米加工

1.任务描述：纳米加工技术是一门新兴的综合性加工技术。它集成了现代机械学、光学、电子、计算机、测量及材料等先进技术成就，使得加工的精度从20世纪60年代初的微米级提高到目前的10nm级，在短短几十年内使产品的加工精度提高了1-2个数量级，极大的改善了产品的性能和可靠性。

2.任务分析：通过学习纳米级加工技术，即机械加工、化学腐蚀、能量束加工、复合加工、隧道扫描显微技术加工等多种方法。通过对纳米加工的物理实质及应用现状的认识以及可以达到的精度来学习掌握典型的纳米加工方法。

3.知识链接：

(1)知识目标：熟练掌握纳米加工的基本原理以及的特点；

(2)能力目标：掌握纳米加工的应用领域级加工精度以及加工方法；

4.任务实施：任务提出-制定方案-方案实施-讨论总结。

项目成果：掌握相应的知识点

考核方式：作业