机械制造复习材料.doc

1.切削运动：在金属切削加工时，为了切除工件上多余的材料，形成工件要求的合格表面，刀具和工件间须完成一定的相对运动，即切削运动。切削运动按其所起的作用不同，可分为主运动和进给运动。2.切削要素：已加工表面、代加工表面、加工表面。3.切削用量：切削速度、进给量、背吃刀量。4.切削层几何参数：切削宽度、切削厚度、切削面积.5.刀具切削部分的构成：前面（前刀面）r：刀具上切屑流出的表面；后面（后刀面）A：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；副后面（副后刀面）A：刀具上与工件新形成的过渡表面相对的刀面；主切削刃：前面与后面形成的交线，在切削中承担主要的切削任务；副切削刃：前面与副后面形成的交线，它参与部分的切削任务；刀尖：刀尖可以是主切削刃与副切削刃汇交的交点；也可以是把主切削刃与副切削刃连接起来的一小段切削刃。刀具角度参考系正交平面参考系：由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po构成的空间三面投影体系称为正交平面参考系。法平面参考系：由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn构成的空间三面投影体系称为法平面参考系。刀具的标注角度前角：在正交平面内测量的前面与基面之间的夹角。前角表示前面的倾斜程度。后角：在正交平面内测量的主后面与切削平面之间的夹角，后角表示主后面的倾斜程度。主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。切屑形成过程及变形区的划分切屑是被切材料受到刀具前刀面的推挤，沿着某一斜面剪切滑移形成的。 第一变形区：塑性变形区。第二变形区：摩擦变形区。第三变形区：加工表面变形区。积屑瘤的形成及其对切削过程的影响在切削塑性材料时，如果前刀面上的摩擦系数较大，切削速度不高又能形成带状切屑的情况下，常常会在切削刃上粘附一个硬度很高的鼻型或楔型硬块，称为积屑瘤。积屑瘤包围着刃口，将前刀面与切屑隔开，其硬度是工件材料的23倍，可以代替刀刃进行切削，起到增大刀具前角和保护切削刃的作用。但是积屑瘤是不稳定的，增大到一定程度后会破裂，这样容易嵌入在已加工表面内，增大了工件表面的表面粗糙度值。影响切削变形的因素 工件材料 :工件材料的强度和硬度越高，摩擦系数越小，变形越小。因为材料的强度和硬度增大时，前刀面上的法向应力增大，摩擦系数减小，使剪切角增大，变形减小。 刀具前角 :刀具前角越大，切削刃越锋利，前刀面对切削层的挤压作用越小，则切削变形越小。 切削速度 :在切削塑性材料时，切削速度对切削变形的影响比较复杂。在有积屑瘤的切削范围内（vC400m/min），切削速度通过积屑瘤来影响切屑变形。在积屑瘤增长阶段，切削速度增大，积屑瘤高度增大，实际前角增大，从而使切削变形减少；在积屑瘤消退阶段中，切削速度增大，积屑瘤高度减小，实际前角减小，切削变形随之增大。积屑瘤最大时切削变形达最小值，积屑瘤消失时切削变形达最大值。 进给量:进给量对切削速度的影响是通过摩擦系数影响的。进给量增加，作用在前刀面上的法向力增大，摩擦系数减小，从而使摩擦角减小，剪切角增大，因此切削变形减小。切屑的类型及其分类 带状切削：一般情况下，当加工塑性材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时，往往会得到此类屑型。此类屑型底层表面光华，上层表面毛茸；切削过程较平稳，已加工表面粗糙度值较小。 节状切屑：切屑底层表面有裂纹，上层表面呈锯齿形。大多在加工塑性材料，切削速度较低，切削厚度较大，刀具前角较小时，容易得到此类屑型。 粒状切屑：当切削塑性材料，剪切面上剪切应力超过工件材料破裂强度时，挤裂切屑便被切离成粒状切屑。切削时采用较小的前角或负前角、切削速度较低、进给量较大，易产生此类屑型。 崩碎切屑：在加工铸铁等脆性材料时，由于材料抗拉强度较低，刀具切入后，切削层金属只经受较小的塑性变形就被挤裂，或在拉应力状态下脆断，形成不规则的碎块状切削。工件材料越脆、切削厚度越大、刀具前角于小，越容易产生这种切屑。影响切削力的因素(1) 工件材料:(2) 切削用量:(3) 刀具几何参数切削热的产生和传导在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能，即切削热。切削热通过切屑、刀具、工件和周围介质（空气或切削液）向外传散，同时使切削区域的温度升高。切削区域的温度称为切削温度。影响热传散的主要因素是工件和刀具材料的热导率、加工方式和周围介质的状况。影响切削温度的主要因素切削用量、工件材料、刀具几何参数刀具磨损的形态 正常磨损 : 随着切削时间的增加，磨损逐渐扩大的磨损。 非正常磨损: 亦称破坏。常见形式有脆性破坏（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破坏等）和塑性破坏（如塑性流动等）。其原因主要是由于刀具材料选择不合理，刀具结构、制造工艺不合理，刀具几何参数不合理、切削用量选择不当，刃磨和操作不当等原因造成。刀具磨损的原因 磨粒磨损 : 在工件材料中含有氧化物、碳化物和氮化物等硬质点，在铸、锻工件表面存在着硬夹杂物，在切屑和工件表面粘附着硬的积屑瘤残片，这些硬质点在切削时似同“磨粒”对刀具表面摩擦和刻划，致使刀具表面磨损。 粘结磨损: 粘结磨损亦称冷焊磨损。切削塑性材料时，在很大压力和强烈摩擦作用下，切屑、工件与前、后刀面间的吸附膜被挤破，形成新的表面紧密接触，因而发生粘结现象。刀具表面局部强度较低的微粒被切屑和工件带走，这样形成的磨损称为粘结磨损。粘结磨损一般在中等偏低的切削速度下较严重。 扩散磨损: 在高温作用下，工件与刀具材料中合金元素相互扩散，改变了原来刀具材料中化学成分的比值，使其性能下降，加快了刀具的磨损。因此，切削加工中选用的刀具材料，应具有高的化学稳定性。 化学磨损 : 化学磨损亦称氧化磨损。在一定温度下，戴具材料与周围介质起化学作用，在刀具表面形成一层硬度较低的化合物而被切屑带走；或因刀具材料被某种介质腐蚀，造成刀具的化学磨损。刀具磨损过程 初期磨损阶段（OA段） 正常磨损阶段（AB段） 急剧磨损阶段（BC段）刀具的磨钝标准刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准。国际标准ISO规定以1/2背吃刀量处后刀面上测定的磨损带宽度VB值作为刀具的磨钝标准。刀具寿命刀具寿命是指一把新刀从开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止总的切削时间，或者说是刀具两次刃磨之间总的切削时间，用 T 表示，单位为min。刀具总寿命应等于刀具耐用度乘以重磨次数。 8.刀具材料应具备的性能：高的硬度：刀具材料的硬度必须高于工件的硬度，以便切入工件，在常温下，刀具材料的硬度一般应该在60HRC以上。高的耐磨性：即抵抗磨损的能力。一般情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。高的耐热性：指刀具在高温下仍能保持硬度、强度、韧性和耐磨性的能力。足够的强度和韧度：只有具备足够的强度和韧度，刀具才能承受切削力和切削时产生的振动，以防脆性断裂和崩刃。良好的工艺性和经济性：为便于刀具本身的制造，刀具材料还应具有一定的工艺性能，如切削性能、磨削性能、焊接性能及热处理性能等。良好的热物理性能和耐热冲击性能：要求刀具的导热性要好，不会因受到大的热冲击，产生刀具内部裂纹而导致刀具断裂。刀具种类车削与车刀、孔加工刀具、磨削与磨轮 、铣削与铣刀、拉削及拉刀、刨削及刨刀、插削及插刀机床夹具（分类、组成部分）按夹具的通用特性分类通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等按使用的机床分类车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具以及其它机床夹具等。按夹紧的动力源分类手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电动夹具、电磁夹具、真空夹具、离心力夹具等。机床夹具的组成1. 定位元件2. 夹紧装置3. 夹具体4. 对刀或导向装置5. 连接元件6.其它装置或元件完全定位：工件的六个支承点全部被限制，工件在空间占有完全确定的惟一位置，称完全定位。 不完全定位： 有些工件，根据加工要求，并不需要限制其全部自由度。 欠定位：工件的实际定位所限制的自由度数少于按其加工要求所必须限制的自由度数目。欠定位的结果将会导致工件应该被限制的自由度不被限制的不合理现象，在夹具中的位置不能满足加工要求。 过定位（重复定位）：是指定位时几个定位支承点重复限制工件的同一个自由度。工艺过程的组成机械加工工艺过程（以下简称为工艺过程）是由一个或若干个顺序排列的工序所组成，毛坯依次通过这些工序变为成品。工艺过程（工序、安装、工位、工步、走刀）生产纲领和生产类型生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划，因计划期常常定为1年，所以也称为年产量。生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般分为单件生产、成批生产和大量生产三种类型。工艺规程的设计原则工艺规程应保证在一定的生产条件下，以最高的生产率、最低的成本、可靠地生产出符合要求的产品。为此，应尽量做到技术上先进，经济上合理，并且有良好的劳动条件。另外，还应该做到正确、统一、完整和清晰，所用的术语、符号、计量单位、编号等都要符合有关的标准。工艺规程的内容工艺规程是指规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实践的基础上，依据科学理论和必要的工艺实验并考虑具体的生产条件而制定的工艺规程的步聚：分析研究产品的装配图和零件图。确定生产类型。确定毛坯的种类和尺寸。选择定位基准和主要表面加工方法、拟定零件加工工艺路线。确定工序尺寸及公差。选择机床、工艺装备及确定时间定额。填写工艺文件。基准的概念:基准是零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。定位基准的选择原则1. 精基准的选择:(1)基准重合原则(2)基准统一原则(3)自为基准原则(4)互为基准原则 2. 粗基准的选择(1)以不加工表面作粗基准(2)以重要表面、余量较小的表面作粗基准。(3)粗基准应尽量避免重复使用(4)以质量较好的毛坯作粗基准。工艺路线的拟定工艺路线的拟定是工艺规程制定过程中的关键阶段，其主要工作是选择零件表面的加工方法和安排各表面的加工顺序。设计时一般应提出几种方案，通过分析对比，从中选择最佳方案。加工阶段的划分当加工零件的质量要求比较高时，往往不可能在一两个工序中完成全部的加工工作，而必须分几个阶段来进行加工。一般说来，整个加工过程可分为粗加工、半精加工、精加工等几个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可以增设光整加工和超精加工阶段。加工过程中将粗、精加工分开进行，由粗到精使工件逐步到达所要求的精度水平。粗加工阶段 半精加工阶段精加工阶段 光整加工阶段工序的划分:工序集中与工序分散工序顺序的安排: 复杂零件的机械加工顺序包括切削加工、热处理和辅助工序，因此在拟定工艺路线时要将三者加以考虑。加工余量的问题（概念、确定）概念：在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一道工序所切除的金属层厚度称为工序间加工余量。确定：计算法、经验估计法、查表法。时间定额的组成：基本时间+辅助时间+工作地点服务时间+休息和自然需要时间提高生产率的工艺途径1.缩短单件时间定额(1)缩短基本时间(2)缩短辅助时间(3)缩短布置工作地时间(4)缩短装备终结时间 2.采用先进工艺方法生产成本的概念：制造一个零件或一台产品所必须的一切费用的总和。机械加工精度和加工误差概念；机械加工精度：零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状和位置）与图样规定的理想零件的几何参数符合的程度。加工误差：由于加工中的种种原因，实际上不可能把零件做得精确并同理想的完全相符，总会产生一些偏离，这种偏离就是所谓的加工误差。机械加工精度的内容尺寸精度：指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。形状精度：指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。位置精度：指加工后零件有关表面之间的实际位置与理想位置相符合程度。保证加工精度的方法（尺寸精度和形状精度分方法）1.获得尺寸精度的方法(1) 试切法 (2) 调整法 (3) 定尺寸法 (4) 自动控制法 2. 获得形状精度的方法1）轨迹法 （2）成形法（3）展成法 3. 获得位置精度的方法（1）根据工件加工过的表面进行找正的方法；（2）工件的位置精度由夹具来保证。机械加工后的表面质量 主要内容：1表面层的几何形状特性 （1）表面粗糙度 它是指加工表面的微观几何形状误差。 表面粗糙度通常是由机械加工中切削刀具的运动轨迹所形成。 （2）表面波度 它是介于宏观几何形状误差与微观几何形状误差之间的周期性几何形状误差。 2表面层物理机械性能 （1）表面层冷作硬化表面冷作硬化是由于机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用，产生强烈的塑性变形，使金属的晶格被拉长、扭曲，甚至破坏而引起的。 （2）表面层金相组织的变化 磨削时约80%的热量将传给工件，所以磨削是一种典型的容易产生加工表面金相组织变化（磨削烧伤）的加工方法。 （3）表面层残余应力 表面层残余应力是指工件经机械加工后，由于表面层组织发生形状或组织变化导致在表面层与基体材料的交界处产生互相平衡的内部应力。 机械加工后的表面粗糙度 1 切削加工中影响表面粗糙度的因素（1）几何因素（2）物理因素：积屑瘤、刀具表面对工件表面的挤压与摩擦、工件材料性质2 磨削加工中影响表面粗糙度的因素 （1）砂轮速度。磨削用量砂轮速度对表面粗糙度的影响较大，提高有利于降低表面粗糙度。磨削深度与进给速度增大时，将使工件表面塑性变形加剧，因而使表面粗糙度值增大。 （2）砂轮。砂轮的粒度愈细，使加工表面刻痕细密，则表面粗糙度值愈小。但粒度过细，容易堵塞砂轮而使工件表面塑性变形增加，影响表面粗糙度。 砂轮硬度应适宜，使磨粒在磨钝后及时脱落，露出新的磨粒来继续切削，即具有良好的“自砺性”，工件就能获得较细的表面粗糙度。 （3）工件材料 。工件材料的硬度、塑性、韧性和导热性能等对表面粗糙度有显著影响，工件材料太硬时，磨粒易钝化；太软时上易堵塞；韧性大和导热性差的材料，使磨粒早期崩落而破坏了微刃的等高性，因此均使表面粗糙度值增大。 （4）冷却润滑液。磨削冷却润滑液对减少磨削力、温度及砂轮磨损等都有良好的效果。正确选用冷却液有利于减小表面粗糙度值。机械加工后的表面层物理机械性能 影响表面层冷作硬化的因素（1）切削用量 切削速度： 随着切削速度的增大，被加工金属塑性变形减小，同时由于切削温度上升使回复作用加强，因此冷硬程度下降。 进给量： 进给量增大使切削厚度增大，切削力增大，工件表面层金属的塑性变化增大，故冷硬程度增加。（2）刀具 刀具刃口圆弧半径 增大，表面层金属的塑性变形加剧，冷硬程度增大。 刀具后刀面磨损宽度VB 增大，刀具后刀面与工作表面摩擦加剧，塑性变形增大，导致表面层冷硬程度增大。 前角增大，可减小加工表面的变形，故冷硬程度减小。刀具后角、主偏角、副偏角及刀尖圆角半径等对表面层冷硬程度影响不大。（3）工件材料 工件材料的塑性越大，加工表面层的冷硬程度越严重，碳钢中含碳量越高，强度越高，其冷硬程度越小。2 影响加工表面的金相组织变化的因素（