02-1 机械制造过程基础知识.ppt

1 第2章机械制造过程基础知识 机械制造工艺过程 零件机械加工方法 基准与装夹 工件材料切削加工性 刀具材料与刀具几何角度 机床与夹具 2 机械制造技术基础 第2章机械制造过程基础知识FundamentalofMechanicalManufacturingProcess 2 1机械制造工艺过程MechanicalManufacturingProcess 3 2 1 1机械加工工艺过程及其组成 工序 是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地 对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程 劳动者 一个或一组工人 工作地 机械设备 加工对象 一个或几个工件 工序是工艺过程的最基本单元 划分主要依据 工作地是否改变或加工是否连续完成 4 工作地是否改变 铣床1 铣床2 5 铣床1 铣床2 同一铣床 I II连续一个工序同一铣床 I II不连续两个工序 加工是否连续 6 2 1 1机械加工工艺过程及其组成 工序 是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地 对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程 7 8 9 2 1 1机械加工工艺过程及其组成 工序 是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地 对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程 安装 在一道工序中 工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装 10 2 1 1机械加工工艺过程及其组成 工位 工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位 11 12 2 1 1机械加工工艺过程及其组成 工步 指在加工表面不变 切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序 13 2 1 1机械加工工艺过程及其组成 工步 指在加工表面不变 切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序 在一个工步内 若有几把刀具同时加工几个不同表面 称此工步为复合工步 走刀 同一加工表面加工余量较大 可以分作几次工作进给 每次工作进给所完成的工步称为一次走刀 a 立轴转塔车床的一个复合工步b 钻孔 扩孔复合工步图2 5复合工步 14 2 1 2机械装配工艺过程 机械装配工艺过程将组成机器的零 部件按一定的精度要求和技术条件连接与固定在一起 构成合格机械产品的过程机械装配工作包括 组装 部装 总装 调试 检验 试车 涂装与包装等装配工序 工步和操作 装配工序 在一个工作地点 由一个或一组工人所连续完成的那一部分装配工作 装配工步 装配工序的组成部分 在装配工步中 装配对象 装配工具和装配方法均不改变 15 16 2 1 3生产类型及其工艺特点 生产纲领N Qn 1 2 1 单件小批生产 批量生产 大批大量生产 式中Q 产品年产量 件 年 n 每台产品中该零件数量 件 台 备品率 废品率 生产类型 17 18 19 不同生产类型机械加工的工艺特征 20 机械制造技术基础 2 2零件机械加工方法MechanicalMachiningMethodforParts 21 2 2 1零件表面形成方法 轨迹法成形法相切法展成法 22 23 24 25 26 主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动 可以由刀具来完成 也可以由工件来完成 可以是直线运动 用T表示 也可以是回转运动 用R表示 正是由于上述不同运动形式和不同运动执行元件的多种组合 产生了不同的加工方法 2 2 2切削加工的成形运动 27 外圆表面加工方法 2 2 3典型表面加工方法 内圆表面加工方法 平面表面加工方法 螺纹表面加工方法 齿形表面加工方法 28 1车削加工的主要范围 内外圆柱面 内外圆锥面 内外螺纹 端面 沟槽 回转型成形面以及滚花 盘绕弹簧等 还可以进行钻孔 铰孔和镗孔等操作 29 外圆车削 30 端面车削 31 b 小刀架转位法车锥面 a 宽刀法车锥面 锥体车削 32 台阶面车削 33 车沟槽 34 车断 35 2铣削的加工范围 铣刀的种类很多 铣削的加工范围很广 铣平面的方法有周铣法和端铣法两种 在卧式铣床或立式铣床上均可进行 铣削的基本工作示例 铣削的基本工作示例 38 逆铣和顺铣 周铣和端铣比较 1 端铣加工质量高 端铣时同时参加工作的刀齿多 切削力变化小 因此 端铣的切削过程比周铣时平稳 周铣和端铣比较 2 端铣生产率比周铣高 端铣刀具系统刚性好 端铣刀镶装硬质合金刀片 圆柱铣刀多用高速钢制造 端铣时可以采用高速铣削 提高了生产率 周铣和端铣比较 3 周铣适应性强 周铣便于使用各种结构形式的铣刀铣削斜面 成形表面 台阶面 各种沟槽和切断等 1 钻孔 尺寸公差等级IT13 IT11 表面粗糙度Ra值25 12 5 m 3钻削 43 立式钻床 摇臂钻床 容易产生 引偏 麻花钻刚性差导向作用差横刃的不利影响两个主切削刃不对称 2 钻孔的工艺特点 解决办法 预钻定心坑用钻套导向两个主切削刃刃磨均匀 排屑困难 切削热不易传散 尺寸公差等级IT10 IT9 表面粗糙度Ra值6 3 3 2 m 2 扩孔 扩孔与钻孔相比的特点 1 刚性较好2 导向性好3 切削条件好4 不能更正孔的位置偏差 尺寸公差等级IT8 IT6 表面粗糙度Ra值1 6 0 4 m 3 铰孔 铰孔的工艺特点 1 铰刀是定径精加工工具 易保证孔的尺 形状精度 生产率高 但适应性较差 2 铰刀不能校正孔的位置误差 3 孔的精度和表面粗糙度主要取决于铰刀的精度和装夹方式以及加工余量 切削用量和切削液等 51 4镗削 卧式铣镗床因其工艺范围广泛而得到普遍应用 尤其适合大型 复杂的箱体类零件的孔加工 当零件孔的精度 孔间距精度 孔的轴心线之间的同轴度 垂直度 平行度等都有严格要求时 如在钻床上加工难以保证精度 卧式铣镗床除镗孔以外 还可车端面 铣平面 车外圆 车螺纹等 因此 一般情况下 零件可在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序 图所示为卧式铣镗床的外形 52 后支架2 后立柱3 工作台4 镗轴5 平旋盘6 径向刀具溜板7 前立柱8 主轴箱9 后尾筒10 床身11 下滑座12 上滑座 53 卧式镗床的主要加工方法 54 拉削加工就是用各种不同的拉刀在相应的拉床上切削出各种内 外几何表面的一种加工方式 拉削可以加工各种形状的通孔 平面及成形表面等 但拉削只能加工贯通的等截面表面 特别是适用于成形内表面的加工 拉削生产率较高 被加工表面在一次走刀中成形 拉削的加工精度可达IT8 IT7 表面粗糙度值可达Ra3 2 0 4 m 拉削主要应用于成批 大量生产的场合 5拉削 1 拉削加工 55 拉刀是多齿刀具 后一刀齿比前一刀齿高 其齿形与工件的加工表面形状吻合 进给运动靠后一刀齿的齿升量 前后刀齿高度差 来实现 56 拉削的典型表面形状 57 卧式内拉床 2 拉床及拉刀 58 立式外拉床 59 连续式拉床 60 头部 柄部 拉刀的夹持部分 用于传递拉力 颈部 直径相对较小 是打标记的地方 过渡锥 用于引导拉刀逐渐进入工件孔中 前导部 用于引导拉刀正确地进入孔中 防止拉刀歪斜 切削部 由粗切齿 过渡齿和精切齿三部分组成 校准部 起修光和校准作用 并可作为精切齿的后备齿 各齿形状及尺寸完全一致 用以提高加工精度和减小表面粗糙度值 后导部 用于保持拉刀最后的正确位置 防止拉刀的刀齿在切离后因下垂而损坏已加工表面或刀齿 尾部 支托部 用于长又重的拉刀 支承并防止拉刀下垂 61 根据加工表面位置可分为内拉刀与外拉刀 62 63 机床 普通磨床加工范围 外圆 内圆 锥面 平面按照砂轮粒度号和切削用量的不同 普通磨削可分为粗磨和精磨 6磨削 粗磨的尺寸公差等级为IT8 IT7 表面粗糙度Ra值为0 8 0 4 m 精磨的尺寸公差等级为IT6 IT5 表面粗糙度Ra值为0 4 0 2 m 1 普通磨削 64 床身 横向进给手柄 脚踏操作板 尾座 横向进给机构 砂轮架 内圆磨具 工作台 头架 机床 普通外圆磨床 万能外圆磨床 磨外圆 65 万能外圆磨床典型加工示意图 66 67 机床 内圆磨床 万能外圆磨床 磨内圆 68 由于磨内圆砂轮受孔径限制 切削速度难以达到磨外圆的速度 砂轮轴直径小 悬伸长 刚度差 易弯曲变形和振动 且只能采用较小的背吃刀量 砂轮与工件成内切圆接触 接触面积大 磨削热多 散热条件差 表面易烧伤 磨内圆比磨外圆生产率低 加工精度和表面质量难以控制 特点 69 机床 平面磨床周磨法 加工精度高 表面粗糙度Ra值小 但生产率较低 多用于单件小批生产中 端磨法 生产率较高 但加工质量略差于周磨法 多用于大批大量生产中磨削精度要求不太高的平面 磨平面 70 2 无心外圆磨削 71 生产率高 易实现自动化 加工精度高 其中尺寸精度可达IT5 IT6 形状精度也比较好 表面粗糙度Ra1 25 0 16 m 不能加工断续表面 如花键 单键槽表面 无心外圆磨削方法特点 72 大轮为工作砂轮 起切削作用 小轮为导轮 无切削能力 两轮与托板构成V形定位面托住工件 无心纵磨法 73 导轮的轴线与砂轮轴线平行 工件不作轴向移动 无心横磨法主要用于磨削带台肩而又较短的外圆 锥面和成形面等 无心横磨法 74 75 7圆柱齿轮齿形加工方案 76 1 成形法加工齿轮 铣齿原理 在卧式铣床上 将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖中 对刀并调好铣削深度后开始铣第一个槽 铣完一齿退出进行分度 依次逐个完成齿数的铣削 铣齿 77 铣齿加工特点用普通的铣床设备 且刀具成本低 生产效率低 每切完一齿要进行分度 占用较多的辅助时间 齿轮精度低 齿形精度只达11 9级 主要原因是每号铣刀的刀齿轮廓只与该范围最少齿槽相吻合 而此号齿轮铣刀加工同组的其它齿数的齿轮齿形都有一定的误差 拉齿 拉齿加工 78 2 展成法加工齿轮 滚齿 齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具 在齿轮制造中应用很广泛 可以用来加工外啮合的直齿轮 斜齿轮 标准齿轮和变位齿轮 用齿轮滚刀加工齿轮的过程 相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程 滚齿加工适于加工直齿 斜齿圆柱齿轮 齿轮加工精度为8 7级 齿面粗糙度Ra值为1 6 m 79 滚刀 80 用齿轮滚刀加工齿轮的情况 81 滚切直齿圆柱齿轮时有以下运动 1 主运动滚刀的旋转运动 2 展成运动是保证滚齿刀和被切齿轮的转速必须符合所模拟的一对齿轮的啮合运动关系 即滚刀转一转 工件转K Z转 其中 K是滚刀的头数 Z为齿轮齿数 3 垂直进给运动要切出齿轮的全齿宽 滚刀须沿工件轴向作垂直进给运动 82 83 插齿原理 插齿 84 插齿有以下切削运动 1 主运动插齿刀的上下往复运动 2 展成运动确保插齿刀与齿坯的啮合关系的运动 3 圆周进给运动插齿刀的转动 其控制着每次插齿刀的切削量 4 径向进给量插齿刀须作径向逐渐切入运动 以便切出全齿深 5 让刀运动插齿刀回程向上时 为避免与工件摩擦而使插齿刀让开一定距离的运动 85 86 插齿加工质量分析 传动准确性齿坯安装时的几何偏心使工件产生径向位移使得齿圈径向跳动 工作台分度蜗轮的运动偏心使工件产生切向位移 造成公法线长度变动 插齿刀的制造齿距累积误差和安装误差 也会造成插齿的公法线变动 传动平稳性插齿刀设计时没有近似误差 所以插齿的齿形误差比滚齿小 87 载荷均匀性机床刀架刀轨对工作台回转中心的平行度造成工件产生齿向误差 插齿刀的上下往复频繁运动使刀轨磨损 加上刀具刚性差 因此插齿的齿向误差比滚齿大 表面粗糙度插齿后的表面粗糙度比滚齿小 这是因为插齿过程中包络齿面的切削刃数较多 88 剃齿工作原理 盘形剃齿刀外型很像齿轮 加工时剃齿刀和齿轮轴交错成一角度 作螺旋齿轮啮合 剃齿 89 90 原理 91 珩齿 1 珩齿原理及特点 珩齿所用刀具 珩磨轮 是含有磨料 环氧树脂等原料混合后在铁心上浇铸而成的塑料齿轮 切削是在珩轮与被加工齿轮的 自由啮合 过程中 靠齿面间的压力和相对滑动来进行的 珩齿是热处理后的一种光整加工方法 珩齿的运动关系与剃齿相似 珩轮与工件是一对斜齿轮副无侧隙的自由紧密啮合 92 93 94 2 珩齿的特点 3 珩齿方法 珩齿后表面质量较好珩齿后的表面粗糙度值减少珩齿修正误差能力低 95 磨齿 磨齿多用于对淬硬的齿轮进行齿廓的精加工 磨齿有两大类即用成形砂轮磨齿和用展成法磨齿 1 成形砂轮磨齿原理 96 2 展成法磨齿的原理 1 连续磨齿2 分度磨齿 97 3 磨齿方法 双片碟形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿蜗杆砂轮磨齿 98 99 2 2 3典型表面加工方法 100 2 2 3典型表面加工方法 101 2 2 3典型表面加工方法 102 2 2 3典型表面加工方法 103