金属材料成形基础 第五篇.ppt

金属材料成形基础,主讲 徐晓峰,一、切削加工,用刀具从金属材料（毛坯）上切去多余的金属层，获得几何形状、尺寸精度和表面质量都符合要求的零件的生产方法。,二、切削加工的分类,1. 钳工,第八章 切削加工基础知识,2. 机械加工,工人手持工具，对工件进行各种加工的方法。如划线、打样、冲眼、锯削、錾削、锉削、刮研攻丝等。,工人操作机床，对工件进行各种加工的方法。如车削、刨削、铣削、钻削、磨削、齿轮加工等。,1 切削运动与切削要素,一、零件表面的形成,平面、外圆面、内圆面（孔）、锥面、曲面（成形面）,二、切削运动,为了形成零件表面形状，刀具与工件之间的相对运动。,1. 主运动：,切下切屑最主要的运动。,特点：,在整个运动系统中 速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。,2. 进给运动：,使金属层不断投入切削，加工出完整表面所需的运动。,特点：,速度低、消耗的功率小。有一个或多个。,3. 零件上的三个表面,已加工表面,加工表面,待加工表面,n,f,三、切削要素,1. 切削用量三要素,1）切削速度（vc）,m/s,在单位时间内，工件或刀具沿主运动方向的相对位移。,dw,dm,旋转运动：,（m/s）,往复直线运动：,（m/s）,2）进给量（f） （mm）,在单位时间内（主运动的一个循环内），刀具或工件沿进给运动方向的相对位移。,单位时间的进给量 进给速度（vf）,（mm/s）,3）背吃刀量（ap）,（mm）,（mm）,2. 切削层几何参数,切削层 指工件上正在被切削刃切削的那一层金属。,近似为两个相邻加工表面之间的那一层金属。,1,2,f,ap,Kr,f,ap,Kr,1)切削层公称宽度（bD） （mm）,两相邻加工表面之间的垂直距离。,hD,（mm）,2)切削层公称厚度（hD） （mm）,沿主刀刃度量的切削层的长度。,bD,（mm）,3)切削层公称面积（AD） （mm2）,（mm2）,2 金属切削刀具,一、刀具的组成,切削部分（刀头）,夹持部分（刀体）,前刀面：,主后刀面：,副后刀面：,主刀刃,副刀刃,刀尖,切屑流出所经过的表面。,刀具上与工件的加工表面相对的表面。,刀具上与工件的已加工表面相对的表面。,夹持部分（刀体）,切削部分（刀头）,前刀面,主后刀面,副后刀面,主刀刃,副刀刃,刀尖,二、刀具材料,1. 对刀具材料的基本要求, 较高的硬度。,一般要求在 HRC 60以上。, 有足够的强度和韧性。, 有较好的耐磨性。, 较高的耐热性。, 有较好的工艺性。,2. 常用刀具材料, 碳素工具钢,C= 0.71.4%；T8、T10、T10A、T12等,HRC6165,特点,a. 淬火后硬度高；,HRC6165,b. 价格低；,.耐热温度低；,.淬火后应力、变形大。,250300,应用：速度低、形状简单的手动工具。如锉刀、锯条等。, 合金工具钢,Me5% ； 9SiCr、CrWMn等。,HRC6168,耐热温度 350400,应用：速度低、形状复杂的工具。如绞刀、板牙、丝锥等。, 高速钢,高合金钢。,W=620%；Cr=3.84.4%；V=1.04%,HRC6269,耐热温度 600,V=4060（m/min）,应用：各种形状复杂的刀具。 如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其他成形刀具。, 硬质合金,碳化物+粘结剂粉末冶金,碳化物：WC、TiC、TaC、NbC,粘结剂：Co,HRC7684,耐热温度 1000,允许的切削速度是高速钢的410倍。,依照不同的被加工工件材料，切削加工材料分为六大组,P组：适于加工钢，除不锈钢外的所有钢和铸钢； M组：适合加工不锈钢； K组：适合加工铸铁； N组：适合加工非铁金属，如铝合金、铜合金、非金属材料； S组：适合加工超级合金和钛，如耐热合金、镍、钛、钛合金等； H组：适合加工硬材料，硬化钢、冷硬铸铁等。, 陶瓷材料,主要成分是Al2O3,HRC9394,耐热温度 12001450,主要用于加工半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等材料。,人造金刚石、立方氮化硼、涂层刀具等刀具材料,三、刀具几何形状,1. 三个辅助平面, 基面Pr,过主刀刃上一点，与该点切削速度方向相垂直的平面。, 切削平面PS,过主刀刃上一点，与该点加工表面相切与基面垂直的平面。,切削平面, 正交平面P0,正交平面,过主刀刃上一点，与主刀刃在基面上的投影相垂直的平面。,2. 刀具的主要标注角度,1) 前角（0）,前刀面和基面之间的夹角。,在主剖面内度量。,0,2）后角（0）,主后刀面和切削平面之间的夹角。,在主剖面内度量。,0,3）主偏角（kr）,4）副偏角（kr）,kr,Kr,5）刃倾角（S）,主切削刃与基面之间的夹角。,在切削平面内度量,3. 刀具的工作角度,4. 刀具的结构形式,1）焊接式车刀,2）机加重磨式车刀,3）机加可转位式车刀,四、刀具角度对加工过程的影响,1. 前角（0）,作用, 减小切屑的变形；, 减小前刀面与切屑之间的摩擦力；,所以,a .减小切削力和切削热；,b .减小刀具的磨损；,c .提高工件的加工精度和表面质量。,0, 抑制积屑瘤。,选择：,前角（0）可正、可负、也可以为零。,高速钢车削碳钢： 0=200300,硬质合金车削碳钢： 0=100200,2. 后角（ 0）,作用：,减小工件加工表面与主后刀面之间的摩擦力。,所以,a .减小切削力和切削热；,b .减小刀具的磨损；,c .提高工件的加工精度和表面质量。,0,选择：,后角（ 0）只能是正的。,精加工： 0= 80120,粗加工： 0= 4080,3 . 主偏角（kr）,改善切削条件，提高刀具寿命。,作用：,选择,系统刚性好：取较小的kr。100300、450。,系统刚性差：取较大的kr。600、750、900。,4 . 副偏角（kr）,最终形成已加工表面。,作用：,选择：在不产生振动的前提下，取小值。,Kr：使已加工表面残留密集的高度减小，降低工件的表面粗糙度。,5 . 刃倾角（ S ）,作用, 影响切削刃的锋利程度；,影响切屑流出方向；,影响刀头强度和散热条件；,影响切削力的大小和方向。,选择：,粗加工：可取零或负（ S =0、- S ）,精加工：取 正（+S ）,3 金属切削加工过程,金属材料在刀具的作用下变形、分离的过程。,一、切屑的形成过程及切屑的种类,1. 切屑的形成过程与切屑变形,F,450,O,M,A,B,F,O,M,A,B,Lc,hD,Lcb,hD b,切屑的变形程度用变形系数表示。, = Lc/Lch=hD b/hD1,影响切屑变形的因素：, 刀具角度：, 切削速度：, 材料塑性：, 刀具与切屑之间的摩擦系数 ， 。,2. 切屑的种类,1) 带状切屑,特征：内表面光滑，外表面呈毛茸状。,形成条件：塑性材料、速度中等、较大的0 、较小的f 和ap。,2) 节状切屑,特征：内表面有时有裂纹，外表面呈锯齿状。,形成条件：中等硬度的塑性材料、速度较低、较小的0 、较大的f 和ap。,3) 崩碎状切屑,特征：不规则的碎块状。,形成条件：脆性材料。,二、积屑瘤,在一定的切削速度下切削塑性材料时，常发现在刀具前刀面 上靠近刀刃的部位粘附着一小块很硬的金属称为积屑瘤。,1. 积屑瘤的形成,1) 积屑瘤的形成过程,2) 积屑瘤的形成条件, 工件材料：塑性材料；, 切削速度：中等（1050m/min），温度约300；, 刀具角度： 0 偏小；, 冷却条件：不加切削液。,2. 积屑瘤对加工过程的影响,有利, 使 0 增大，使切削过程变得轻快。, 可代替主刀刃和前刀面进行切削，保护刀具。,所以：粗加工时可以利用。,3. 积屑瘤的抑制,不利, 积屑瘤不稳定，易引起振动，使 Ra 增大。, 会引起ap的变化，使加工精度降低。,所以：精加工时应尽量避免。, 利用切削液；, 控制切削速度；, 加大刀具前度 0 ；, 对工件进行正火、调质处理，降低 、ak。,三、切削力和切削功率,1. 切削力,1) 切削力的构成, 材料的弹性变形和塑性抗力；, 切屑、工件表面与刀具的摩擦力。,2) 切削力的分解,刀具切削工件时作用在刀具或工件上的力。,将Fr沿速度方向、轴向和径向三个相互垂直的发现分解为Fz、Fx、Fy。,F弹、塑,F摩1,F摩2,Fr, 主切削力（切向分力）Fz,Fz,是Fr在切削速度方向上的分力。,主切削力占总切削力的80%90%，消耗的功率占总功率的95%以上。是计算机床动力及主要传动零件强度和刚度的依据。, 进给抗力（轴向分力）Fx,Fx,是Fr在进给方向上的分力。,消耗的功率仅占总功率的15%。是设计和计算进给机构零件强度和刚度的依据。, 切深抗力（径向分力）Fy,是Fr在切削深度方向上的分力。,Fy,FX、Y,3) 影响切削力的因素,工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性韧性越好，Fr越大。, 切削用量：ap 、f 增大， Fr越大。, 刀具角度： 增大 0 ，Fr 减小；增大kr ，Fy减小、Fx增大。, 冷却条件：加切削液，Fr 减小。,4) 切削力的估算,生产中常用单位切削力p 估算切削力的大小。,单位切削力切削单位面积所需要的切削力。,单位：N/MM2,（N）,2. 切削功率（Pm）,（W）,（W）,四、切削热和切削温度,1. 切削热的来源与传散,1) 切削热的来源,a . 切屑变形所产生的热；,b . 切屑与前刀面之间的摩擦；,c . 工件与后刀面之间的摩擦。,切屑：,介质：,工件：,刀具：,5080%,1%,4010%,93%,2) 切削热的传散,2. 切削温度及其影响因素,切削温度 切削区的平均温度。,切削区 切屑、工件、刀具相接触的区域。,影响切削温度的因素：, 工件材料：材料的强度、硬度越高，塑性、韧性越好， 切削温度越高；材料的导热性愈好，切削温度愈低。, 刀具, 冷却条件：加切削液，切削温度降低。,刀具角度： 增大 0 ，切削温度降低；减小kr 、kr，切削温度降低。,刀具材料：导热性愈好，切削温度愈低。, 切削用量： 、 、 愈大，切削温度愈高。但 的影响 最大 、 次之、 最小。,3. 切削液,在切削过程中，正确的选择和使用切削液。对降低切削温度、减小刀具磨损，提高生产率和加工质量有着重要的意义。,1) 切削液的作用,a . 冷却作用：,b . 润滑作用：,c . 洗涤与排屑作用：,d . 防锈作用：,2) 切削液的种类, 乳化液：乳化油+水；呈乳白色。应用最广泛。, 切削油：矿物油；润滑作用。, 水溶液：水+防锈剂等；呈透明状。,3) 切削液的选用,粗加工：以冷却为主。,如水溶液、低浓度的乳化液等。,精加工：以润滑为主。,高浓度的乳化液、切削油等。,五、刀具磨损和刀具寿命,1. 刀具磨损的形式及过程,1) 刀具磨损形式, 后刀面磨损：,VB,这种磨损一般发生在切削脆性材料或以较小的切 削厚度（hD0.1mm）切削塑性材料的条件下。, 前刀面磨损：,KT,这种磨损一般发生在以较大的切削厚度（hD0.5mm）切削塑性材料的条件下。, 前后刀面同时磨损：,这种磨损一般发生在以中等切削厚（hD=0.10.5mm）切削塑性材料的条件下。,由于多数情况下，后刀面都有磨损，它的磨损对加工质量的影响较大，而且测量相对方便，所以一般都用后刀面的磨损高度VB来表示刀具的磨损程度。,2) 刀具的磨损过程,VB,t,O,A,B,C, 初期磨损阶段(OA) :,磨合阶段, 正常磨损阶段(AB) :, 急剧磨损阶段(BC) :,所以：应在刀具正常磨损阶段后期，急剧磨损阶段之前刃磨刀具。,判断刀具钝化的方法：, 观察法：, 测定（限定）刀具后刀面的磨损高度VB：,精加工：VB = 0.10.3mm,粗加工,粗车中碳钢：VB = 0.60.8mm,粗车合金钢：VB = 0.40.5mm,但VB的测量,a.须经验丰富；,b.影响生产率。,所以：在数控机车、加工中心得到广泛应用。, 规定刀具使用时间：, 刀具耐用度。,2. 刀具寿命（耐用度）T,指刀具由开始切削到磨钝为止的实际切削总时间。,刀具在两次刃磨之间的实际切削总时间。,如粗加工：,硬质合金车刀：T = 60min,高速钢钻头：T = 60120min,3.影响刀具磨损与刀具耐用度的因素, 切削用量： 、 、 愈大， 刀具磨损加剧。但 的影 响最大 、 次之、 最小。, 工件材料：材料的强度、硬度越高，温度越高；材料的 导热性愈差，刀具磨损愈快，降低刀具耐用度。, 刀具, 冷却条件：合理使用切削液，可降低切削温度降低、减小 摩擦，提高刀具耐用度。,刀具角度： 增大 0 、0，可减小切屑变形、减 小摩擦，从而减小刀具磨损，提高刀具耐用度。,b.刀具材料：耐磨性、耐热性愈好，刀具耐用度愈高。,4 材料的切削加工性,材料的切削加工性是指材料被切削加工的难易程度。,一、衡量材料切削加工性的指标,2.相对加工性 kr,1.一定刀具寿命下的切削速度,当刀具的耐用度为T时，切削某种材料所允许的切削速度。,材料的切削加工性越好。,若T = 60min，则,若把45钢的 作为基准，写为,材料具有良好的切削加工性。,材料的切削加工性较差。,常用材料的切削加工性分为八级,P27，表1-11,3.已加工表面质量,5.切削力,4.切屑的控制或断屑的难易,凡较容易获得好的表面质量的材料，其切削加工性较好； 反之则较差。精加工时，常以此为衡量指标。,凡切屑较容易控制或易于断屑的材料，其切削加工性较好； 反之则较差。在自动机床或自动线上加工时，常以此为衡 量指标。,在相同切削条件下，凡切削力较小的材料，其切削 加工性较好；反之则较差。在粗加工中，当机床刚 性或动力不足时，常以此为衡量指标。,二、影响材料切削加工性的因素,1.物理性能,2.材料的力学性能,材料的导热性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈 高，材料的切削加工性愈好。,材料的强度、硬度愈高，切削力愈大，切削温度愈高， 刀具磨损加剧， 切削加工性愈差。,材料的塑性、韧性愈高，切削时切屑的变形加大，摩擦 力提高，切削力愈大，切削温度愈高，刀具磨损加 剧， 切削加工性愈差。,二、改善材料切削加工性的途径,1.调整材料的化学成分,2.热处理,在钢中加入 S、Pb 等元素，可有效的改善材料的切削 加工性。“易切削钢”。,高碳钢 退火,低碳钢 正火,第九章 零件表面的切削加工方法,1-1 车削加工,车削 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=1.66.3um,主运动 ,工件的旋转运动。,进给运动 ,刀具的直线运动。,所以：车削加工适宜各种回转体表面的加工。,第一节 切削加工方法,普通车床 适于各种中、小型轴、盘、套类零件的单件、小批量生产。,转塔式六角车床 适于加工零件尺寸较小、形状较复杂的中、小型轴、盘、套类零件。,立式车床 适于直径较大、长度较短的重型零件。（L/D=0.30.8）,数控车床 适于多品种、小批量生产复杂形状的零件。,一、工件装夹的方法,1.卡盘装夹,适用于L/D 4的工件。,2.顶尖装夹,适用于L/D = 410的工件。,3.心轴装夹,适用于盘、套类零件的精加工。,4.其它附件,跟刀架、中心架、花盘等。,二、车削加工的应用,1.车外圆面,2.车内园面（车床上镗孔）,3.车端面、切槽、切断,粗车：,精车：, 实体零件：,钻孔,车（镗）,扩、铰, 已铸出、锻出孔：,镗孔,4.车锥面,1) 转动小刀架法,2) 成形刀法,3) 偏移尾架法,4) 靠模尺法,可加工内外圆锥面，且不受工件锥角大小的限制。,适于加工锥面较短的内外圆锥面，且不受工件锥角大小的限制。,可加工较长的锥面，但不能加工锥孔及锥角较大的锥面。,适用于大批量生产，可加工内外锥面。,5.车成形面,1) 双手控制法,2) 成形刀法,3) 靠模尺法(轨迹法）,6.车螺纹,7. 滚花,二、车削的工艺特点,1. 易于保证各表面的位置精度。,2. 加工过程平稳。,3. 适合有色零件的精加工。,4. 刀具简单。,1-2 钻、扩、铰、镗削加工,一、钻削加工,钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法。,加工精度：IT13IT11，表面粗糙度：Ra=2512.5um,刀具 钻头；,设备 钻床（车床、镗床、铣床）,钻床,台式钻床,立式钻床,摇臂钻床,1. 钻头,柄部（尾部） 夹持,颈部 连接（过渡）作用,工作部分,导向部分 导向作用,切削部分 担负主要的切削工作,2. 钻削用量,背吃刀量 ：,进给量 ：,钻削速度 ：,（m/s）,颈部,3. 钻削工艺特点,1) 钻孔时钻头易产生“引偏”,“引偏”方式, 轴线引偏 刀具旋转 钻床上钻孔, 孔径扩大 工件旋转 车床上钻孔,“引偏”原因, 横刃的存在, 钻头的刚性和导向性差,防止“引偏”的措施：, 预钻锥形定心坑；, 采用钻套导向钻孔；, 刃磨时，应尽量使两个主刀刃对称一致。,2) 排屑困难,3) 散热条件差, 使工件表面质量降低；, 卡死、甚至折断钻头。,钻削产生的热量大部分集中在工件和钻头中，而且不易传散出去。使刀具磨损加剧。,4. 钻削的应用,钻孔主要用于粗加工。如螺钉孔、油孔、内螺纹底孔等。,单件、小批生产中、小型工件上的小孔（D13mm）， 常用台式钻床加工。,中、小型工件上较大的孔（D100mm），常用立式钻床加工。,大型工件上的孔，则采用摇臂钻床加工。,回转体工件上的孔，多在车床上加工。,二、扩孔和铰孔,1. 扩孔,2. 铰孔,用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工。,加工精度：IT10IT9，表面粗糙度：Ra=3.21.6um,用绞刀对工件上已有的孔进行精加工。,加工精度：IT9IT7，表面粗糙度：Ra=1.60.4um,钻扩铰 是非常典型的工艺。,钻、扩、铰只能保证孔本身的精度，不易保证孔与孔之间的尺寸精度和位置精度。,三、镗削加工,用镗刀对已有的孔进行再加工。,一般镗孔加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=1.60.8um,精细镗加工精度：IT7IT6，表面粗糙度：Ra=0.80.2um,回转体零件上的孔在车床上加工；,箱体类零件上的孔或孔系在镗床上加工。,在镗床上除可加工孔或孔系外，还可加工平面、沟槽、钻、扩铰孔等。,1-3 刨、拉削加工,一、刨削加工,刨削是平面加工的主要方法之一。,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=6.31.6um,刨床,牛头刨床：适于加工中、小型零件。,龙门刨床：适于加工大型零件。,插床：主要加工工件内表面，如键槽、花键等。,1. 刨削的工艺特点,1) 生产率较低；,2) 通用性好。,2. 刨削的应用,主要用于加工平面，也广泛用于加工各种沟槽、成形面等。,二、拉削加工,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=0.40.8um,用拉刀在拉床加工工件的工艺方法。,拉削的特点：, 生产率高；, 加工范围广；, 加工精度高，表面粗糙度低；, 拉床结构简单；, 拉刀寿命长。,1-4 铣削加工,一、铣削加工设备,铣床,龙门铣床,升降台式铣床,立式铣床,卧式铣床,二、铣削方式,周铣,端铣, 用圆柱铣刀铣平面。, 用端铣刀铣平面。,铣削是平面加工的主要方法之一。,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=6.31.6um,顺铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相同。,逆铣：在切削部位铣刀的旋转方向与工件的进给方向相反。,1. 周铣,顺铣,逆铣,刀具寿命长；,工件表面质量高；,有利于工件的加紧。,工件表面质量低。,刀具磨损严重；,不利于工件的加紧。,2. 端铣,对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线重合。,不对称铣：铣刀轴线与工件铣削宽度的对称中心线不重合。,二、铣削工艺特点及应用,1. 铣削特点,2. 铣削的应用,1）生产率高（多齿刀具、速度高）；,2）散热条件好；,3）容易产生振动。,主要加工平面。同时可加工沟槽、成形面、切断等。,1-5 磨削加工,用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方法之一。,加工精度：IT7IT6，表面粗糙度：Ra=0.80.2um,高精度磨削：表面粗糙度：Ra=0.10.008um,一、磨削过程,指砂轮表面的磨粒从工件表 面切除细微金属层的过程。,凸起、锋利的磨粒：起切削作用。切削厚度较大。,凸起较小、较钝的磨粒：起刻滑、挤压作用。,凹下、更钝的磨粒：起滑擦作用。,磨削 切削、刻滑、滑擦三个作用的综合。,二、磨削工艺特点,三、磨削的应用,1. 精度高、表面粗糙度低；,2. 磨削温度高；8001000；,3. 砂轮具有自锐性；,4. 径向分力Fy较大。,可加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料，也能加工高硬度的淬硬钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等难切削材料，但不适宜塑性较大的有色金属。,磨削加工表面：外圆面、内圆面、平面、各种成形面。,1. 外圆磨削,1) 纵磨法,2) 横磨法,3) 深磨法,4) 无心外圆磨,2. 内圆磨削,内圆磨与外圆磨相比较：, 表面粗糙度大；, 生产率低。,内圆磨与铰孔和拉孔相比较：, 可以加工淬硬工件的孔；, 不仅能保证孔本身的尺寸精度和表面质量，还可以提高孔的位置精度和形状精度。, 生产率低比铰孔低，比拉孔更低。,磨孔一般仅用于淬硬工件孔的精加工。,3. 平面磨削,周磨：,端磨：,多用于加工质量要求较高的工件。,多用于加工质量要求不高的工件，或代替铣削作为精磨前的预加工。,4. 成形面磨削,5. 磨削发展简介,1）高精度、小粗糙度磨削,2）高效磨削,精密磨削（Ra=0.040.1um）,超精磨削（Ra=0.0120.025um）,镜面磨削（Ra=0.040.1um）,高速磨削：,强力磨削：以大的磨削深度、小的磨削速度进行磨削。,砂带磨削：以砂带代替砂轮进行磨削。,1-6 精整加工,1. 研磨,表面粗糙度：Ra=0.025um,加工精度：IT6IT5，表面粗糙度：Ra=0.20.012um,2. 珩磨,4. 抛光,3. 超级光磨,第二节 零件表面加工方法的选择,2-1 外圆面的加工,加工方法：,车、磨、研磨,外圆面的技术要求：,尺寸精度：本身的尺寸精度（直径、长度等）；,形状精度：圆度、圆柱度等；,位置精度：同轴度、垂直度等；,表面质量：,粗车,粗车半精车,粗车半精车精车,粗车半精车磨削,粗车半精车粗磨精磨,粗车半精车粗磨精磨研磨,粗车半精车精车精细车研磨,2-2 内圆面（孔）的加工,加工方法：,钻、扩、铰、车、镗、拉、铣、磨、珩磨。,内圆面的技术要求：,尺寸精度：本身的尺寸精度（直径、长度等）；,形状精度：圆度、圆柱度等；,位置精度：同轴度、垂直度等；,表面质量：, 在实体材料上加工孔：钻, 零件上已铸出、锻出孔：直接扩孔、镗孔； 直径大于100mm的孔镗孔,钻,2-3 平面的加工,加工方法：,铣、刨、拉、车（端面）、磨、研磨、刮研等。,平面的技术要求：,形状精度：平面度、直线度等；,位置精度：平行度、垂直度等；,表面质量：,端面,粗车半精车精车 粗车半精车磨削,粗铣（刨）,粗铣（刨）精铣（刨）,粗铣（刨）精铣（刨）刮研（宽刀细刨、高速铣削）,粗铣（刨）精铣（刨）粗磨精磨,粗铣（刨）精铣（刨）粗磨精磨研磨,粗拉精拉,2-4 成形面的加工,加工方法：,车、铣、刨、拉、磨、研磨等。,成形面的技术要求：,尺寸精度：本身的尺寸精度；,形状精度：圆度、圆柱度等；,位置精度：同轴度、垂直度等；,表面质量：,成形刀具加工；,轨迹法（靠模尺法、范成法）。,仿形车、仿形铣、数控机床加工。,第十章 切削加工零件的结构工艺性,1 零件结构设计的基本原则,零件结构工艺性是指这种结构的零件被加工制造的难易 程度。是评价零件结构有劣的重要技术指标。,工艺性与零件的生产批量及具体生产条件相关。,2. 加工表面的几何形状应尽可能简单；,3. 便于安装、定位准确、夹紧可靠；,4. 便于加工、易于测量；,1. 零件的加工精度、表面粗糙度值选择应合理；,5. 提高标准化程度。,注意：,2 切削加工对零件结构工艺性的要求,一、工件要便于安装,1. 便于装夹,D工艺凸台,2. 减少安装次数,二、减小切削面积、简化加工面形状,三、便于加工和测量,1. 便于进刀和退刀(要有退刀槽或越程槽）,2. 便于采用标准刀具加工,钻孔,3. 钻孔时,1) 孔与壁应离开一定的距离,2) 避免在斜面上钻孔,3) 避免弯曲孔,4. 镗孔时,四、有利于提高生产率,尺寸差别不太大时，零件上的槽宽、圆角半径、孔、 螺纹等尺寸应尽可能一致。,2. 应尽可能减少机床的调整和走刀次数。,3. 便于多件一起加工。,第十一章 机械加工工艺过程的基础知识,1 机械加工工艺过程的基本概念,一、生产过程和工艺过程,工艺是指制造产品的技巧、方法和程序。机械制造过程中，凡是直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为成品或半成品的过程，称为机械制造工艺过程。它通常包括零件的制造与机器的装配两部分。,1. 生产过程,由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。,包括：原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。,2. 工艺过程,在生产过程中，直接改变原材料的（毛坯）的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程。,工艺过程具体可分为：,铸造、压力加工、焊接、机械加工、热处理、特种加工、电镀、涂覆、装配等工艺过程。,二. 机械加工工艺过程及其组成,1) 工序,一个（一组）工人，在同一工作地点（同一机床），对一个（一组）零件所连续完成的那部分工艺过程。,用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。,2) 安装,3) 工步,工件在一次装夹中所完成的那部分工艺过程。,加工表面、刀具、进给量、转速不变的条件下，所连续完成的那部分工艺过程。,单件、小批量生产：,大批量生产：,三、生产纲领和生产类型,1. 生产纲领,2. 生产类型,生产纲领 产品的年产量。,1) 单件生产,2) 成批生产,3) 大量生产,单个的制造某一种零件，很少重复、甚至不重复生产。,如：大型机械、试制品、修配件等。,成批的制造某一相同的零件，每隔一定时间又重复生产。,小批生产：,中批生产：,大批生产：,在大多数工作地点，经常重复地进行一种零件某一工序的生产。,生产类型的划分：,各种生产类型的特征和要求：,2 工件的安装与夹具,定位,夹紧,= 安装,+,一、工件的安装,1. 直接安装法,工件直接安装在机床工作台或通用夹具上。,找正比较费时，定位精度的高低主要取决于所有工具或仪表的精度，以及工人的技术水平。,所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小批量生产。,2. 利用专用夹具安装法,工件安装在为其加工专门设 计和制造的夹具上中。,所以：定位精度高，生产率高， 适用于大批量生产。,二、工件定位的基本原理,1) 工件的六点定位原理,注意：, 定位支承点限制工件自由度时，必须使支承点与工件定位基准面始终紧密贴紧。, 一个支承点只限制工件的一个自由度，工件的同一自由度只能有一个支承点限制。, 夹紧 定位,2）定位现象分析, 完全定位,工件在夹具中六个自由度都被限制，工件具有唯一确定的位置。, 不完全定位,工件在夹具中被限制的自由度数少于六个，仍能保证加工质量。, 欠定位, 过定位,只限制：,夹具中用两个或两个以上 的支承点重复限制工件的某一个自由度。,三、夹具简介,夹具是加工工件时，为完成某道工序，用来正确迅速安装工件的装置。,所以：定位精度不易保证，生产率低，仅适用于单件小 批量生产。,2) 专用夹具,为某一特定零件的特定工序专门设计和制造的夹具。,所以：定位精度高，生产率高，适用于大批量生产。,3) 其它夹具,可调夹具；组合夹具；随行夹具等。,1) 通用夹具,已标准化的夹具。,如：三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳等。,1. 夹具的种类,2. 夹具的组成,1) 定位元件及装置,夹具上用来确定工件正确位置的元件及装置。,2) 夹紧机构及装置,3) 导向及对刀元件,5) 其它元件及装置,4) 联接元件,6) 夹具体,夹具上工件定位后，将其夹紧以承受切削力等作用的机构或装置。,夹具上用来对刀和引导刀具进入正确加工位置的元件。,分度机构、导向键、平衡块等。,夹具上用来确定夹具和机床正确位置的元件。,是夹具的基准零件。,3 工艺规程的制定,为了保证产品质量、提高生产效率和经济效益，须根据具体生产条件拟定合理的工艺过程，用图表（或 文字）的形式写成文件 工艺规程。,一、对加工零件进行工艺分析,1. 检查零件的图纸是否完整正确；,2. 审查零件材料的选择是否恰当；,3. 审查零件的结构工艺性；,4. 分析零件的技术要求；,二、选择毛坯,三、确定加工余量,1. 确定毛坯的种类；,毛坯 锻件、铸件、型材、焊接件等。,2. 确定毛坯的形状；,加工余量：为了得到一个合格的零件，必须从毛坯上切去 的那层金属。,毛坯尺寸与零件图的相应设计尺寸之差 加工总余量,相邻两道工序的工序尺寸之差 工序余量,总余量 =工序余量之和,余量的大小, 与生产类型有关, 与生产方法有关, 与零件的形状和尺寸有关, 与工序有关,加工外圆面：,粗车：35mm,精车：11.6mm,磨削,粗磨：0.30.5mm,精磨：0.1mm以下,目的：为了切除上一道工序所留下来的加工误差和表面缺陷， 从而提高工件的加工精度、减小表面粗糙度。,确定加工余量的方法：,1) 估算法,2) 查表法,3) 计算法,仅适用单件、小批量生产。,适用一般的加工生产。应用最广泛。,适用大批量生产和自动机床及数控机床加工。,四、定位基准的选择,1. 基准的概念及分类；,1) 基准,在产品的设计、制造和装配过程中，在零件图、工艺图和装配图上作为依据的点、线、面。,2) 基准的分类, 设计基准：,在零件图上（设计图样上）所使用的基准。, 工艺基准：,在工艺过程中所依据的基准。,定位基准：,装配基准：,测量基准：,装配时，用来确定零件、部件在产品中的相对位置所依据的基准。,在加工过程中，用作工件定位的基准。,测量工件被加工表面尺寸和相互位置所依据的基准。,2. 定位基准的选择,1）粗基准的选择,粗基准 没有经过切削加工就被用作定位基准的表面。, 保证各重要加工表面都有足够的加工余量, 保证加工表面与非加工表面之间的相互位置精度, 选取非加工表面为粗基准；,若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀， 则应选择该表面为粗基准。,选取与加工表面相互位置精度高的表面为粗基准；, 在同一尺寸方向上，粗基准只允许使用一次。,2） 精基准的选择,精基准 经过切削加工才用作定位基准的表面。, “基准”重合原则；,尽可能选用设计基准为定位基准。可以避免由于基准不重合而引起的定位误差。, 选作粗基准的表面应尽量平整、光洁，不应有飞边、 浇口、冒口及其它缺陷，以便定