机械制造技术基础A

1、机械制造技术基础,A1,复习,金属切削加工的基础知识,第一节,切削加工的运动的分析,与切削要素,一,切削运动,二、切削加工过程中的工件表面,三、切削要素,第二节,金属切削刀具,一,刀具的构成,二、刀具切削部分的基本定义,三、刀具角度,四、刀具工作角度,五、刀具材料,1,刀具材料的基本要求,2,常用刀具材料,第三节,切削过程中的物,理现象,一、金属切削层的切削变形,二、影响切削变形的主要因,素,三、切削力和切削功率,四、切削热和切削温度,五、刀具磨损及刀具寿命,第四节,工件材料的切削,加工性,第五节,切削液,一,切削运动,1,主运动,2,进给运动,3,合成切削运动,主运动,切削运动,金属切削时，

2、刀具和工件之间的相对运动，即,切削运动,分,主,运动,和,进给运动,是金属加工的主要运动，是从金属表层切下金属所必需的运动,其特征是运动速度高，消耗机床的功率大。在一个切削加工中主运,动只有一个，它可以由工件完成，也可以由刀具完成,如车削时工件的旋转、铣削时铣刀的旋转、钻孔时钻头的旋转等,主运动示意图,进给运动,使主运动能够连续不断地切除工件上多余的金属而形成,新的加工表面所需的运动,进给运动可以是一个，也可以是两个或两个以上，既可,以是连续运动又可以是间断的运动,如车削加工中可以只有纵向进给，或只有横向进给，也,可以两个进给运动同时进行；在刨削加工中工件的进给运,动是间断的,合成切削运动,当

3、主运动和进,给运动,同时,进行,时，切削刃上某,一点相对于工件,的运动为合成切,削运动,零件加工表,面实际上是由合,成切削运动形成,的,v,v,v,e,f,c,为,合成切削,运动,为进给运动,为,主,运动,图,中,1,刀具切削部分的组成,以外圆车刀为例，它由,三个刀,面,两条切削刃,和,一个刀尖,组成,三面两刃一点,1,三个刀面,前刀面刀具上切屑,流过的表面,主后刀面刀具上与,切削表面相对的面,副后刀面与已加工,表面相对的面,2,两个刀刃,副切削刃,前刀面与副后刀面,相交形成的切削刃,它完成部分的切削,工作，并最终形成,己加工表面,主切削刃,前刀面与主后刀面相交形成的交线,称为主切削刃，它完成

4、主要的切削工作,大多数刀具在刀尖处磨成一小段,直线刃,或,圆弧刃,也有少部分刀具主、副切削刃直接相交，形成刀尖,见右上图示,3,一个刀尖,指主、副切削刃的连接部位,刀具角度的参考坐标系,刀具几何角度参考坐标系有两类,刀具标注角度参考系,和,刀具,工作角度参考系,刀具标注角度参考系,在,设计,制造,刃磨,和,测量,刀具时，用于确定刀具各几何参数,所依赖的坐标系。有正交平面参考系、法平面参考系和假定工作,平面参考系等,车刀切削部分的主要角度,坐标系建立条件,刀尖和工件中线等高；刀杆对称面垂直于工,件轴线；没有进给运动；工件已加工表面的形状是圆柱形,用于确定刀具在工作状态时各个面、刃等的方位所依赖的

5、坐标,系。在此基准下定义的刀具角度称刀具工作角度。它同样有正交平,面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系,刀具工作角度参考系,建立条件,以实际工作状态为基准，按照对辅助面的相关要求,建立,基面,p,r,各类坐标系中，常用辅助平面有,主切削平面,p,s,正交平面,p,o,基面,p,r,主切削平面,p,s,正交平面,p,o,基面,p,r,过切削刃选定点，垂直于该点假定运,动方向的平面,主切削平面,p,s,过主切削刃某选定点,与主切削刃,相切,并垂直于基面的平面,基面,p,r,主切削平面,p,s,正交平面,p,o,基面,p,r,主切削平面,p,s,正交平面,p,o,正交平面,p,o,过切削刃某选

6、定点并,同时,垂直于,基面,和,切削平面,的平面,前角,0,基面投影线,前刀面投影线,在正交平面内测量：前刀,面与基面之间的夹角,1,前角,0,9.16,切削平面投影线,主后刀面投影线,后角,0,在正交平面内测量,主后刀面与切削平面,之间的夹角,2,后角,0,3,主偏角,r,主切削平面,与,进给运动方向,假定工作平面,之间的夹角,主偏角,r,主偏角,r,减小，主切削刃参加切削的长度增加，刀具,磨损减慢，但作用于工件的径向力会增加,切削细长轴时,常用,90,0,的主偏角,常用刀具的主偏角,r,有,45,0,60,0,75,0,90,0,4,副偏角,r,副切削平面,与,进给运动方向,假定工作平面,

7、之间的夹,角,副偏角,r,基面投影线,主切削刃,刃倾角,s,刀尖为切削刃上最高点时刃倾角为正值，反之为负值,刃倾角一般,5,0,5,0,5,刃倾角,s,主切削刃,与,基面,的夹角。在,切削平面,中测量,刃倾角的大小可控制切屑流出方向和刀头强度,刃倾角对切屑流向的影响,刀,具,角,度,的,标,注,刀具材料的种类很多，常用的有,高速钢,和,硬质合金两种,积屑瘤的形成及对切削过程的影响,例题,砂轮的特性主要由：磨料,粒度,结合剂,硬度,组织,形状尺寸,等因素决定,切削液的作用主要有,冷却,润滑,清洗,和,防锈,切削用量三要素对切削温度的影响的顺序是,切削速度,进给量,背吃刀量,金属切削机床及各种加工

8、方法,第一节,金属切削机床的基本知识,一,金属切削机床的分类和型号编制,二、工件表面形成和机床的运动,三、机床的传动联系和传动原理图,四、机床的运动调整,第二节,车削加工,一,车床的用途、分类及其组成,二,CA6140,型卧式车床传动系统,三、主要结构,第三节,铣削、刨削和拉床拉削加工,第四节,钻削与镗床削加工,第五节,磨削加工,一,磨床磨削特点及应用,二、外圆磨床,三、平面磨床,第六节,数控机床与加工中心,第七节,组合机床,重点掌握各,种加工方法,的,加工特点,及其,适用范,围,机床夹具设计原理,一概述,二工件在夹具中的定位,三工件在夹具中的夹紧,四典型夹具介绍,机械加工工艺规程的制订,一,

9、基本概念,二、毛坯确定,三、零件结构工艺性,四、定位基准选择,五、工艺路线的拟定,六、工序设计,七、工艺尺寸链,八、机械加工的工艺性和经济性,机械加工工艺过程的组成,机械加工工艺过程的组成,一般由一个,或若干个,工序,组成,工序的分类,安装、工位、工步和进给,走刀,机械加工工艺过程,工艺过程中，采用,机械加工的方法直接改变生产对象的形状、尺,寸及表面质量，使其成为合格零件的过程,定义,一个或一组工人，在,同一工作地点,如一台设备上,对,一个或同时对几个相同工件所,连续完成,的那部分工艺过程,工,序,安,装,要对工件进行加工，就必须使工件在机床或夹具上占据一个正确位,置并予以夹紧（即装夹,在加工

10、过程中应尽量减少安装次数，以减少,安装误差,和,节约辅助时间,如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则,每次装夹下所完成的那,部分工序内容,成为一个,安装,工,位,为减少工件的安装次数，在大批量生产时常将采用各种回转工作,台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中能处于多个不同的,加工位置。称,工件在每一个位置上的加工内容为一个工位,工,步,同一工序中，在,加工表面,切削工具,和,切削用量中的转,速与进给量均,不变时所完成的那部分工艺内容，称为一个,工步,一道工序可以有一个，也可以有几个工步,复合工步,在一个工步中，为提高效率，有时用几把刀具同时,对工件的同一个表面或同时对几个表面进行加工，

11、则该工步称为,复,合工步,工艺文件中视复合工步为一个工步,复合工步图例,安装,1,工位,1,工步,1,进给,1,工序,进给,2,工步,2,进给,1,工位,2,安装,2,进给,2,工序的层次图,设计基准,工艺基准,基准,基准分类,工序基准,定位基准,测量基准,装配基准,工序图上的基准,加工中工件定位用基准,加工中、后，测量时所用基准,装配时所用的基准,在设计图样上所采用的基准,定位方式,按照限制工件自由度数目的不同，工件的,定位可分为,完全定位,不完全定位,欠定位,和,过定位,等,工件的,6,个自由度均被限制，称为,完全定位,在满足加,工要求的情况下，工件,6,个自由度中有,1,个或几个自由度未

12、,被限制，称为,不完全定位,完全定位与不完全定位,完全定位在加工中允许，不完全定位在加工中不允许,工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定,位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的,欠定位示例,X,Z,Y,a,b,B,B,欠定位,过定位,工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两,个以上）约束点约束，称为过定位,过定位,常用的定位元件有支承钉、支承板等,一个支承钉只限制一个自由度,支承本身可随工件定位基准面的变化而自动适应,自位支承只限制一个自由度,即一点定位,提高工件的装夹刚度和稳定性,但不起定位作用,在工件定位、夹紧之后才进行,定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位

13、,不准确而引起的加工误差,以,d,表示,左图中,A,工序基准,B,定位基准,图中，工序基准,A,在加工,尺寸方向（竖直方向,上的最大变动量,0.28,mm,即,d =0.28mm,实例,定位基准与工序基准不重合以及定位基准的位移误差造成,如按逐件试切法加工，则根本不存在定位误差,仅有加工误差等,实例,是指工件的,定位基准,相对于定位元件在,加工尺,寸方向上的最大变动量,以,Y,表示,它由工件定位面和夹具定位元件的,制造误差,以,及,两者之间的间隙,所引起,工件以平面定位时，总有,工件以内孔定位时，分下面两种情况,此种情况下，基准位移误差的方向是任意的,Xmax,定位副最大配合间隙,D,工件定位

14、基准孔的直径公差,d,圆柱定位销或圆柱心轴的直径,公差,Xmin,定位副所需最小间隙,由设,计时确定,减小定位副配合间隙，即可减小,Y,值，提高定位精度,式中,如图示，其基准位移误差为,属固定单边接触,孔最小，销最大时，工件向下移位半个最小间隙,2,m,in,X,对所有工件均至少应有该移动量，故在加工前调刀时可予消除,定位销尺寸为,工件内孔尺寸为,0,d,d,D,D,0,min,2,1,1,X,oo,d,D,2,min,2,X,oo,2,1,2,1,2,1,d,D,Y,oo,oo,o,o,由图知,故,工件以外圆定位,定位元件可以是,定位套,也可以,是,V,型块,1,OO,Y,2,sin,2,D

15、,在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。它又可进,一步分为,使用未经机械加工表面作为定位基准，称为粗基准,在零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位,基准。如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零,件定位的工艺孔或工艺凸台等,粗基准,使用经过机械加工表面作为定位基准，称为精基准,精基准,附加基准,粗基准的选择原则,1,以不加工表面作粗基准,2,合理分配加工余量,若所有表面都需要加工，应选择加工余量和公差最小的表面作,为粗基准,如果首先要求保证工件某重要表面加工余量均匀时，应选择该,重要表面表面的毛坯面作为粗基准,3,粗基准应避免重复使用,精基准的选择,所谓基准重合是指,以工序基准作为定位基

16、准,以避免产生基准不,重合误差，这一原则称为基准重合原则,基准重合”原则对于保证表面间的相互位置精度（如平行度,垂直度，同轴度等）亦完全适用,当工件上有许多表面需要进行多道工序的加工时，应尽可能多的,在工序中采用同一组基准定位，此即“基准统一原则,有些精加工工序为了保证加工质量，要求加工余量小而均匀，采,用加工表面本身作为定位基准，就是“自为基准”原则,例如：磨削床身的导轨面时，就是以导轨面本身作定位基准。此,外，用浮动铰刀铰孔，浮动镗刀镗孔，圆拉刀拉孔，无心磨床磨外,圆表面等，均是以加工表面本身作定位基准的实例,导轨磨削基准选择,为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度,可采

17、用加工面间互为基准反复加工,例,精加工主轴零件时，一般先以先以两支承轴径定位磨削两,锥孔，再以两锥孔定位磨削两轴径，以此来保证其较高的同轴度,轴径,轴径,主轴零件精基准选择,除此，高精度齿轮的加工也如此,零件的结构工艺性分析,所谓零件的结构工艺性是指零件在满足使用要求的前提下,制造该零件的可行性和经济性,所谓结构工艺性好，是指在现有工艺条件下，既能方便制,造又有较低的制造成本,毛坯的种类很多，同一种毛坯又有多种制造方法，机械制造中,常用的毛坯有以下几种,铸件,锻件,型材,焊接件,等,机械加工中常用的毛坯种类,加工阶段的划分,划分方法,零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段,一般划分,为粗加

18、工、半精加工和精加工三个阶段,如果零件要求的精度,特别高，表面粗糙度很细时，还应増加,光整加工,和,超精密加工,阶段,粗加工阶段,主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加,工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。因此，应采取,措施尽可能提高生产率。同时要为半精加工阶段提供精基准,并留有充分均匀的加工余量，为后续工序创造有利条件,半精加工阶段,达到一定的精度要求，并保证留有一定的加,工余量，为主要表面的精加工作准备。同时完成一些次要表面,的加工（如紧固孔的钻削，攻螺纹，铣键槽等,各加工阶段的主要任务是,精加工阶段,主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的,技术要求,光整加工阶段,对精度要求很

19、高,IT6,以上），表面粗糙度,很小（小于,Ra0.2,的零件，需安排光整加工阶段。其主要,任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度,m,工序的划分（即组合,有两种不同的原则，即,工序集中,和,工序分散,1,工序集中,就是零件的加工集中在少数工序内完成，而每一,道工序的加工内容却比较多。其特点是,有利于采用高生产率的专用设备和工艺装备，如采用多刀多,刃、多轴机床、数控机床和加工中心等，从而大大提高生产率,减少了工序数目，缩短了工艺路线，从而简化了生产计划和,生产组织工作,减少了设备数量，相应地减少了操作工人和生产面积,减少了工件安装次数，不仅缩短了辅助时间，而且在一次安,装下能加工较

20、多的表面,也易于保证这些表面的相对位置精度,专用设备和工艺装置复杂，生产准备工作和投资都比较大,尤其是转换新产品比较困难,2,工序分散,是整个工艺过程中工序数量多，而每一道工序的,加工内容则比较少。其特点是,设备和工艺装备结构都比较简单，调整方便，对工人的技术,水平要求低,可采用最有利的切削用量，减少机动时间,容易适应生产产品的变换,设备数量多，操作工人多，占用生产面积大,工序集中和工序分散各有特点：一般情况下，单件小批生产时,多将工序集中；大批量生产时，既可采用多刀、多轴等高效率机床,将工序集中，也可将工序分散后组织流水线生产,工序顺序的安排,机械加工工序的安排,基准先行,零件加工一般多从,

21、精基准的加工,开始，再以精基,准定位加工其它表面。因此，选作精基准的表面应安排在工艺过程,起始工序先进行加工，以便为后续工序提供精基准,例如：轴类零件先加工两端中心孔，然后再以中心孔作为精基准,粗、精加工所有外圆表面；齿轮加工则先加工内孔及基准端面，再,以内孔及端面作为精基准，粗、精加工齿形表面,该原则还有另外一层含义：指精加工前应先修一下精基准。这对,不少工艺路线较长的零件，经常出现,目前的发展趋势是倾向于工序集中,先粗后精,指零件的加工要分阶段进行。在,精基准加工好,以,后，整个零件的加工，应按粗加工半精加工精加工光整加工,进行,先主后次,根据零件的功用和技术要求，先将零件的,主要表,面,

22、和,次要表面,分开，然后,先安排主要表面的加工，再把次要表面的,加工工序插入其中,次要表面一般指键槽、螺孔、销孔等表面,这,些表面一般都与主要表面有一定的相对位置要求，应以主要表面作,为基准进行次要表面加工。所以，次要表面的加工一般放在主要表,面的半精加工以后，精加工之前，以防止碰伤已加工好的主要表面,在对重要表面精加工之前，有时需,对精基准进行修整,以利于保,证重要表面的加工精度，如主轴的高精度磨削时，精磨和超精磨削,前都须研磨中心孔；精密齿轮磨齿前，也要对内孔进行磨削加工,其实，这也符合了基准先行的原则,先面后孔,对于箱体、底座、支架等类零件，平面的轮廓尺,寸较大，用它作为精基准加工孔，比

23、较稳定可靠，也容易加工，有,利于保证孔的精度。如果先加工孔，再以孔为基准加工平面，则比,较困难，加工质量也受影响,热处理工序的安排,一般掌握,正火、退火,常安排在毛坯制造之后，粗加工之前,淬火,淬火工序一般安排在半精加工与精加工之间进行,调质,常安排在粗加工之后，半精加工之前进行,时效处理,常安排在粗加工之后进行,渗氮处理,常安排在精加工之间进行,渗碳淬火,渗碳淬火工序一般安排在半精加工与精加工之间,检验工序一般安排在粗加工后，精加工前；送往外车间前后；重,要工序和工时长的工序前后；零件加工结束后，入库前,3,检验工序的安排,有所了解,表面处理工序,如发蓝、电镀等一般安排在工艺过程的最后,4,

24、其它工序的安排,有所了解,表面强化工序,如滚压、喷丸处理等，一般安排在工艺过程,的最后,探伤工序,如,X,射线检查、超声波探伤等多用于零件内部质,量的检查,一般安排在工艺过程的开始,磁力探伤、荧光检验等主,要用于零件表面质量的检验，通常安排在该表面加工结束以后,平衡工序,包括动、静平衡，一般安排在精加工以后,加工余量的概念及其影响因素,加工余量：总加工余量（毛坯余量）、工序加工余量等,工序加工余量：又有单边余量和双边余量,工序尺寸的公差带，一般按,单向入体原则,分布。即对包,容面（轴类或越加工越小的尺寸），基本尺寸取公差带上限，下,偏差取负值，工序尺寸为最大极限尺寸；对于被包容面（孔类或,越加工越大的尺寸，如沟槽），基本尺寸为公差带下限，上偏差,取正值，工序尺寸为最小尺寸,孔中心距,及,毛坯尺寸,仍取双向对称布置,影响加工余量的因素有,前工序的尺寸公差,Ta,前工序加工后各表面之间的形、位误差,a,上工序的表面粗糙度,Ra,和缺陷层,Da,本工序加工时的安装误差,b,确定加工余量的方法,生产中常用,工艺尺寸链的概念,工艺尺寸链由若干,增环,和