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机械制造基础 复习课教学课件 1 名词解释 20分 填空题 20分 是非题 20分 简答题 40分 考试题型 2 第1章切削原理和刀具 1 掌握的概念问题切削用量三要素和切削层三要素 P2 切削用量三要素 切削速度 进给量 切削深度 切削层三要素 切削厚度 切削宽度 切削面积 车刀的前角 后角 主偏角 副偏角 P16 前角 前刀面与基面的夹角 后角 后刀面与切削平面的夹角 主偏角 主切削刃与进给方向在基面上投影间所夹的角度 3 副偏角 副切削刃与进给方向在基面上投影间所夹的角度 切削力 切削热和切削温度 P38 P43 切削力 刀具切削工件而产生的工件和刀具之间的相互作用力 切削热 用刀具切削工件而产生的热 产生的根本原因 切削变形和前后刀面的摩擦 切削温度 指切屑 工件和刀具接触区的平均温度 4 车外圆的切削要素 切削用量三要素1 切削速度 2 进给量3 切削深度ap 切削层三要素1 切削厚度ac2 切削宽度aw3 切削面积A 5 分析上图中各个参数1 主运动2 已加工表面3 加工表面4 待加工表面5 后角6 前角7 副偏角8 主偏角9 进给深度10 进给方向 车端面的切削要素 6 刀具耐用度和刀具寿命 p58 刀具耐用度 T 刀具用刃磨后开始切削一直到磨损量达到磨钝标志的总切削时间 刀具寿命 刀具寿命是指刀具从开始切削至达到报废为止 经过多次刃磨后所使用的切削总时间刀具磨损形式及过程 P53 磨损形式 前刀面磨损 月牙洼磨损 后刀面磨损 前刀面和后刀面同时磨损过程 初期磨损阶段 正常磨损阶段 剧烈磨损阶段切屑种类 P23 带状切屑 挤裂切屑 单元切屑 崩碎切屑 7 2 简答分析高速钢和硬质合金材料的比较 P5 10 耐热性 高速钢具有较高的热稳定性 在切削温度高达到500 650 时 尚能进行切削 硬质合金耐热性很高 在800 1000 时尚能进行切削 切削速度 硬质合金切削性能比高速钢高得多 切削速度可提高4 10倍 高速钢提高切削1 3倍 车刀横向进给对工作角度的影响 P20 8 分析上图横向进给对工作角度的影响切削刃越趋近工件中心 工作角度越大 常用进给量下切削刃距离工件中心1mm时 工作角度不到2 再靠近中心 角度剧增 后角变为负值 切断工件被挤断 9 外圆车刀的工作角度 P22 10 积屑瘤的形成条件和原因 以及对切削加工的影响 P35 积屑瘤 在切削塑性金属材料时 在一定切削速度范围内形成带状切屑情形下 切屑底层金属粘在前刀面上经过加工硬化并参与切削形成的 其存在的条件 一是切屑与前刀面有足够的冷焊面积 二是积屑瘤有足够的加工硬化强度 足以代替刀具进行切削 对切削加工的影响 两方面不利方面 1 当积屑瘤突出于切削刃之外时 会造成一定的过切量 从而使切削力增大 在工件表面划出沟纹并影响到零件加工的尺寸精度 11 2 由于积屑瘤局部不稳定 易使切削力产生波动而引起振动 3 积屑瘤形状不规则 使切削刃形状发生畸变 直接影响加工精度 4 积屑瘤被撕裂后 若被切屑带走 会划伤刀面 加快刀具磨损 若留在已加工表面上 会形成毛刺 影响工件表面质量 有利的方面有 1 积屑瘤包覆在切削刃上 代替刀具进行切削 对切削刃起到一定的保护作用 2 形成积屑瘤时 增大了实际工件前角 可使切削力减小 其中形成楔形积屑瘤时前角增大较多 形成鼻形积屑瘤时使刀 屑实际接触长度减小 也可使切削力减小 12 车床型号的含义 P84 86 通用机床型号 第2章机床 类型代号特性代号组别系别代号主参数第二参数重大改进顺序号其他特征代号 符号意义 为大写的汉语拼音字母 为阿拉伯数字 无内容时可不表示 若有内容 则不带括号 为大写的汉语拼音字母 或阿拉伯数字 或两者兼而有之 13 CA6140 思考 CA6140与C6140一样么 14 P87 常用的传动副 传动比和传动链 对C6132传动运动分析 要求 1 写出系统的传动结构式 2 输出轴 的转速级数 3 轴 的极限转速传动副 带传动 齿轮传动 蜗轮蜗杆传动 齿轮齿条蠢动 丝杆螺母传动 传动链 将若干传动副依次组合起来 成为一个传动系统 即传动链 传动比 从动轮转速与主动轮转速之比 15 具体分析各个传动副的传动比 带传动 从动轮转速与主动轮转速之比 齿轮传动 从动齿轮转速与主动齿轮转速之比蜗轮蜗杆传动 蜗轮转速与蜗杆转速之比 只能蜗杆带动蜗轮转动 不可逆 齿轮齿条传动 可逆的传动 齿轮 齿条都可以做主动件 齿轮做主动件 将旋转运动转化为直线运动 齿条做主动件 将直线运动转化为旋转运动 若齿条固定 则齿轮在齿条上滚动 如车床上刀架的纵向进给丝杆螺母传动 将旋转运动转化为直线运动 16 C6132 P94 17 C6132传动框图 18 主运动传动结构式 主轴最高转速 主轴最低转速 19 进给运动传动结构式 20 第3章金属切削加工 1 掌握的概念问题砂轮的硬度和砂轮的自锐性 P130 131 砂轮的硬度砂轮上磨粒在磨削作用下从砂轮上脱落下来的难易程度 砂轮自锐性指砂轮自行推陈出新以保持自身锋锐的性能 两种方式 1 表面磨钝的磨粒自动脱落 露出新鲜锋利的磨粒 2 表面磨粒在切削力的作用下挤破 挤碎后成新的磨粒 21 2 各种加工方法及其应用分析车削 车床 如 外圆面切削 主运动工件旋转进给运动刀具直线运动主要应用 车削常用于车外圆 车端面 车槽 切断及孔加工 还可用于车螺纹 车锥面及回转体成形面等 22 切削运动和加工表面a 车削b 铣削c 刨削d 钻削e 磨削1 主运动2 进给运动3 待加工表面4 过渡表面5 已加工表面 23 24 车削一般用来加工单一轴线的零件 如直线和一般盘 套零件等 若改变工件的安装位置或将车床适当改装 还可以加工多轴线的零件 如曲轴 偏心轮等 或盘形凸轮 图为车削曲轴和偏心轮工件安装的示意图 P112 25 铣削 铣床主运动铣刀高速旋转进给运动工件直线连续进给铣削分类 P115 1 周铣法 1 顺铣 铣刀旋转方向与工件进给方向一致 2 逆铣 铣刀旋转方向与工件进给方向相反 26 比较 1 逆铣刀齿的切削厚度是从零增大 在刀齿接触工件的初期 在工件表面上挤压 滑行 加速刀具磨损 同时也使表面质量下降 2 顺铣刀齿的切削厚度是由最大减小 从而避免了上述缺点 27 3 逆铣时 铣削力上抬工件 而顺铣时 铣削力将工件压向工作台 减少了工件振动的可能性 尤其铣削薄而长的工件时 更为有利 4 顺铣时忽大忽小的水平分力FH与工件的进给方向是相同的 工作台进给丝杠与固定螺母之间一般都存在间隙 间隙在进给方向的前方 由于FH的作用 就会使工件连同工作台和丝杠一起 向前窜动 造成进给量突然增大 甚至引起打刀 而逆铣时 水平分为FH与进给方向相反 铣削过程中工作台丝杠始终压向螺母 不致因为间隙的存在而引起工件窜动 目前 一般铣床尚没有消除工件台丝杠与螺母之间间隙的机构 所以 在生产中仍多采用逆铣法 28 铣削分类2 端铣法用端铣刀的端面刀齿加工平面 称为端铣法 根据铣刀与工件相对位置的不同 端铣法可以分为对称铣削法和不对称铣削法 图3 16 端铣法可通过调整铣刀和工件的相对位置 调节刀齿切入和切出时的切削厚度 从而达到改善铣削过程的目的 29 铣削应用 P117 铣削加工范围较广 主要用来加工平面 包括水平面 垂直面和斜面 沟槽 成形面和切断等 加工精度一般可达IT8 IT7 表面粗糙度Ra值为1 6 6 3 m 单件 小批生产中 加工小 中型工件 多用升降台式铣床 卧式和立式两种 加工中 大型工件时 可以用工作台不升降式铣床 龙门铣床的结构与龙门刨床相似 在立柱和横梁上装有3 4个铣头 适于加工大型工件或同时加工多个中小型工件 由于它的生产率较高 广泛应用于成批和大量生产中 30 铣削各种沟槽的示意图 31 钻削 钻床 工件固定不动 主运动钻头旋转进给运动钻头向下作轴线移动完成进给常用钻床种类台式钻床 最大直径13mm 立式钻床 50mm 和摇臂钻床 80mm 等思考 为什么钻孔 扩孔 铰孔加工孔的质量依次提高 32 钻孔在实体材料上加工孔工艺特点 1 引偏 原因 1 麻花钻呈细长状 刚性较差 两条较深的旋槽 致使钻心变细 进一步削弱了钻头的刚性 33 2 为减少导向部分与已加孔壁的摩擦 钻头仅有两条很窄的棱边与孔壁接触 接触刚度和导向作用也很差 3 钻头横刃处的前角具有很大的负值 切削条件极差 实际上不是在切削 而是挤刮金属 加工由钻头横刃产生的轴向力很大 稍有偏斜 将产生较大的附加力矩 使钻头弯曲 4 钻头的两个主切削刃 很难磨得完全对称 加上工件材料的不均匀性 钻孔时的径向力不可能完全抵消 减少引偏方法 预钻锥形定心坑 用钻套为钻头导向 刃磨时 尽量把钻头的两个主切削刃磨得对称一致 34 钻孔工艺特点 2 排屑困难 3 切削热不易传散钻削应用钻孔属于孔的粗加工 加工在精度IT10以下 1 精度和表面质量要求不高的孔 如螺栓联接孔等 2 精度和表面质量要求较高的孔 或内表面形状特殊 如锥形 有沟槽等 孔 需用钻孔作为预加工工序 3 内螺纹攻螺纹前所需底孔 35 扩孔使已加工孔 铸孔或锻孔直径扩大1 刚性较好 吃刀量小 切屑少 容屑槽可做得浅而窄 使钻芯比较粗大 增加刚性 2 导向性较好 由于容屑槽浅而窄 可在刀体上做出多个刀齿 增加了刀齿的棱边数 从而增强了扩孔时刀具的导向及修光作用 切削比较平稳 3 切削条件较好 扩孔钻的切削刃不必自外缘延续到中心 避免了横刃和由横刃引起的不良影响 轴向力较小 可采用较大的进给量 生产率较高 此外 切屑少 排屑顺利 不易刮伤已加工表面 在一定程度上可校正原孔轴线的偏斜 扩孔常作为铰孔前的预加工 对于质量要求不太高的孔 扩孔也可作终加工 因此 扩孔比钻孔的精度高 36 铰孔铰孔是在扩孔或半精镗的基础上进行的 是应用较普遍的孔的精加工方法之一 1 铰孔余量小粗铰为0 15 0 35mm 精铰为0 05 0 15mm 2 切削速度低比钻孔和扩孔的切削速度低得多 以避免积屑瘤的产生和减少切削热 3 适应性差铰刀属定尺寸刀具 一把铰刀只能加工一定尺寸和公差等级的孔 不宜铰削梯形 短孔 不通孔和断续表面的孔 如花键孔 4 需施加切削液为减少摩擦 利于排屑 散热 以保证加工质量 就加注切削液 37 镗孔 车床 镗床 直径大于80mm的孔 主运动 车床 工件的回转运动进给运动 车床 车刀的移动主运动 镗床 镗刀刀杆随主轴一起旋转进给运动 镗床 工作台带动工件纵向移动或由主轴带动镗刀刀杆轴向移动 38 39 镗床应用镗床镗孔除适宜加工孔内环槽 大直径外 特别适于箱体类零件的孔系 指若干个彼此有平行度或垂直度要求的孔 加工 此外 装不同的刀具 在卧式镗床上还可以完成钻孔 车端面 铣端面 车螺纹等多项工作 40 刨削 刨床主运动刀具的往复直线运动进给运动刨刀往复一次 工件进给一定余量应用刨削主要用在单件 小批生产在维修车间应用较多 刨削主要用来加工平面 包括水平面 垂直面和斜面 也广泛地用于加工直槽 如直角槽 燕尾槽和T型槽等 适当的调整和增加某些附件 还可用来加工齿条 齿轮 花键和母线为直线的成形面等 41 42 拉削 拉床 一次性完成所有加工 主运动拉床只有一个主运动 即拉刀的直线运动进给运动靠拉刀的后一个刀齿高出前一个刀齿来实现应用拉削不但可以加工平面和没有障碍的外表面 还可以加工各种形状的通孔 43 磨削 磨床 如 外圆面的磨削 主运动纵磨 砂轮旋转横磨 工件旋转进给运动纵磨 工件旋转同时直线进给横磨 砂轮旋转进给另外还有综合磨 先横后纵 深磨 锥面粗磨 柱面精磨 无心外圆磨削 要求工件的中心线高于砂轮 导轮的中心线 工件的外圆面在圆周上必须连续 44 应用可以加工各种外圆面 内孔 平面和成形面 如齿轮 螺纹等 此外还用于各种切削刀具的刃磨 45 应用外圆磨削 外圆车削后的精加工工序 常在外圆磨床和万能外圆磨床上进行 轴类工件常用顶尖装夹 46 应用内圆磨削 磨孔是孔的精加工方法 孔的磨削可以在内圆磨床上进行 也可以在万能外圆磨床上进行 分为纵磨和横磨 纵磨圆柱孔时 工件安装在磨圆柱孔卡盘上 在其旋转的同时 沿轴向作往复直线运动 即纵向进给运动 装在砂轮架上的砂轮高速旋转 并在工件往复行程终了时 作周期性的横向进给 若磨圆锥孔 只需将磨床的头架在水平方向偏转半个锥角即可 47 应用平面磨削 作为车 铣 刨削平面之后的精加工 也可代替铣削和刨削 分为端磨和周磨 48 比较铣削和刨削加工的生产效率 从刀具方面分析 刨削是单刃切削 铣削是多刃切削 从加工方式方面分析 刨削主运动是直线往复运动 进给是间歇的 回程是空返 切入切出产生冲击 限制了加工速度 铣削是连续加工 切削加工余量大而生产效率高 所以多数情况下可以以铣代刨 但是在加工窄长平面或者窄长槽时 刨削的加工效率比较高 49 成形表面的加工方法利用成形刀具加工利用刀具和工件的特定相对运动加工螺纹加工方法车床加工螺纹时一定要保证工件转一圈车刀准确移动一个螺距 插齿加工和滚齿加工的运动分析插齿加工 第4章典型表面加工分析 50 插齿加工 展成法 用啮合的高速钢圆柱齿轮刀具 P155 主运动 插齿刀上下往复直线运动分齿运动 插齿刀和工件之间强制啮合关系的旋转运动进给运动 插齿刀的圆周进给和径向进给 被切齿轮的圆周进给让刀运动 被切齿轮让刀运动 51 滚齿加工 展成法 用啮合的高速钢螺旋齿轮刀具 P156 主运动 滚刀的高速旋转分齿运动 滚刀与齿轮之间强制按速比保持一对螺旋齿轮啮合关系的运动垂直进给运动 滚齿刀沿工件轴向进给 52 1 掌握的概念问题工序和安装 P163 工序 机械加工工艺过程中 一个或一组工人在一个工作地点 对一个或一组工件连续完成的那部分工艺过程 连续定点 划分工序的主要依据是 工作地点 或机床 是否改变加工是否连续安装 工件经过一次装夹后所完成的那部分工序的内容 第5章机械加工工艺规程设计 53 生产类型 单件生产 成批成产 大量成产 车床上加工外圓时 有三爪卡盘 四爪卡盘 花盘和前后顶尖等安装方法 工序集中和工序分散 P184 工序集中 一种零件的加工只集中在少数几道工序里完成 即将若干个工步集中在一个工序中 减少工件装夹次数 保证相互位置精度 工艺路线比较短 每道加工工序所包含的内容很多 工序分散 一种零件的加工分很细 工序尽可能多 工艺路线长 每道工序加工的工步尽可能少 54 6点定位原理的应用 几种定位方式 会分析各定位元件约束的自由度 具体零件在加工时必须约束的自由度 55 几种定位方式完全定位 必须限制6个自由度不完全定位 由于工件结构特点或者加工精度要求等没必要限制6个自由度 56 欠定位 必须限制的自由度未被限制 不允许 过定位 工件的某个或某几个自由度被两个或两个以上的约束限制 1 工件经过机加工 形状 位置精度都比较高 过定位允许 2 工件为毛坯或者加工后精度不高 过定位不允许 57 基准的分类设计基准 零件图上用以确定其它点 线 面位置的基准工艺基准 零件加工 测量 装配过程中采用的基准定位基准 加工时用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准工序基准 用以标定被加工表面位置 或者说确定某加工精度 的基准 58 测量基准 用以测量已加工表面尺寸和位置的基准装配基准 装配时用以确定零件在机器中位置的基准说明 基准是依据 因此必然客观存在 但不一定具体存在 有的是轮廓要素 可直接接触 有的是中心要素 不可触摸 常由某些具体存在的基面来体现 59 定位基准的选择通常先选择精基准 后选择粗基准 精基准的选择 减少误差 提高定位精度 基准重合原则 即选择工序基准或者设计基准作为定位基准基准统一原则 即采用同一基准加工尽可能多的表面 60 自为基准原则 即精加工某些余量小而均匀的重要表面时 以其自身作为基准互为基准原则 即加工位置精度要求高的两表面时 以二表面互相作为基准 反复进行加工准确可靠原则 即保证定位准确 夹紧可靠 设计简单 操作方便 61 粗基准的选择 保证加工余量 保证非加工面符合要求 选有技术要求 加工余量小的重要非加工表面作为粗基准保证相互位置要求原则 加工表面与非加工表面间有位置要求时 应选非加工表面作为粗基准选尺寸 位置可靠 平整光洁 有一定面积 方便夹紧的表面作基准粗基准不重复使用原则选择粗 精基准时 如上述原则互相矛盾 应具体情况具体分析 权衡利弊 保证主要要求 62 制订工艺规程的步骤分析零件图和产品装配图 选择毛坯 拟定工艺路线 选择定位基准 确定各工序的设备 工装确定各工序的加工余量 计算工序尺寸和公差 确定各主要工序的技术要求及检验方法 确定切削用量和工时定额 进行经济分析 选择最佳方案 填写工艺文件 63 加工阶段的划分工艺过程的四个加工阶段 粗加工阶段 切除各表面大部分余量 考虑劳动效率半精加工阶段 完成次要表面的加工 为精加工作准备精加工阶段 保证达到图纸要求 光整阶段 提高尺寸精度 降低粗糙度 64 加工工序的安排复杂工件的机械加工工艺路线通常要经过切削加工 热处理和辅助工序切削加工安排顺序四原则 基准先行 便于定位 先粗后精 防止变形 先主后次 避免浪费 先面后孔 保证孔的位置精度 65 热处理工序的安排预热处理 退火 正火 调质 时效处理去应力处理 人工时效 自然时效 退火 冰冷处理 0 80 1 2小时 最终热处理 淬火 回火 渗碳淬火 渗氮 正火 调质 辅助工序的安排 包括 检验 去毛刺 倒棱 清洗 防锈 表面强化 退磁 平衡等 66 检验工序的安排检验是主要的辅助工序 一般安排在 粗加工之后 精加工之前重要工序前后零件转换车间前特殊性能检验前 如磁力探伤 零件全部加工完毕 入库之前 67 阶梯轴工序 P164 P197 轴类零件一般工艺过程备料 或锻造 预备热处理 正火或退火 车端面 中心孔 粗车 调质 修整中心孔 半精车 精车 键槽 螺纹加工 热处理 淬火或局部淬火 研磨中心孔 磨削 检验 68 阶梯轴工序 P164 P197 方案1的工序1 四次安装工序4 热处理 工序5 对于长轴需校验中心孔 加工要求高的需磨削 工序6 检验方案2的工序2 1次安装 69 是非判断1 有色金属零件外圓表面的精加工通常在车床上加工 2 主