车工实习专题课(机类)

1、 傅水根傅水根教学目的：教学目的： 在学习在学习工程制图工程制图相关标准的基础上，相关标准的基础上，从工艺角度熟悉零件加工的技术要求，希望从工艺角度熟悉零件加工的技术要求，希望从制图标准的认识转化为制造工程中的实际从制图标准的认识转化为制造工程中的实际应用。应用。教学内容：教学内容： 选择原则：选择原则：与实习过程所需要的与实习过程所需要的公共知识基公共知识基础础密切相关。密切相关。 具体内容：具体内容： 1）零件加工的技术要求）零件加工的技术要求 2）刀具材料与角度）刀具材料与角度 3）零件加工工艺）零件加工工艺 第第 一一 讲讲零零 件件 的的 技技 术术 要要 求求 有复习性质、主要不是

2、从制图有复习性质、主要不是从制图标准的角度，而是结合制造工艺，标准的角度，而是结合制造工艺，使学过的知识与工程应用找到结合使学过的知识与工程应用找到结合点，并深化对技术要求的认识。点，并深化对技术要求的认识。 切削加工的目的切削加工的目的在于加工出符在于加工出符合图纸要求的机械零件。合图纸要求的机械零件。 设计零件时，为了保证机械设计零件时，为了保证机械设备的精度和使用寿命，应根据设备的精度和使用寿命，应根据零件在机器中的的不同作用提出零件在机器中的的不同作用提出合理的要求，这些要求通称为零合理的要求，这些要求通称为零件的技术要求。件的技术要求。零零 件件 的的 技技 术术 要要 求求 一、一

3、、 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 二、二、 尺尺 寸寸 精精 度度 三、三、 形形 状状 精精 度度 四、四、 位位 置置 精精 度度 五、五、 热热 处处 理与表面处理理与表面处理一、一、 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 指零件的表面微观不平度。指零件的表面微观不平度。 在切削加工中，由于振动、刀痕以及在切削加工中，由于振动、刀痕以及刀具与工件之刀具与工件之 间的摩擦，在工件已加工表间的摩擦，在工件已加工表面上不可避免地会产生一些微小的峰谷。即面上不可避免地会产生一些微小的峰谷。即使是光滑的磨削表面，放大后也会发现高使是光滑的磨削表面，放大后也会发现高低不同的微小峰谷。低不同的微小峰谷。 表面

4、上这些微小峰谷的高低程度称为表表面上这些微小峰谷的高低程度称为表面粗糙度，也称微观不平度。面粗糙度，也称微观不平度。表面粗糙度共分？级，相对应经济表面粗糙度共分？级，相对应经济加工方法：加工方法：单位：单位：mm5050，2525，12.512.5；6.36.3，3.23.2，1.6,1.6,0.80.8；0.80.8，0.40.4，0.2,0.2,0.10.1；0.100.10，0.050.05，0.0250.025，0.0120.012；0.0080.008不加工符号：不加工符号：加工符号：加工符号：表面粗糙度符号：表面粗糙度符号：Ra 不同的加工方法可以达到不不同的加工方法可以达到不同的

5、表面粗糙度。要合理地在图同的表面粗糙度。要合理地在图纸上标注表面粗糙度，必须掌握纸上标注表面粗糙度，必须掌握各种加工方法，以及详细了解零各种加工方法，以及详细了解零件各表面在装配体中的功能。件各表面在装配体中的功能。 除了外观需要外，一般情况除了外观需要外，一般情况在满足使用要求的情况下，选用在满足使用要求的情况下，选用较低要求的表面粗糙度，以降低较低要求的表面粗糙度，以降低成本。成本。 二、二、 尺尺 寸寸 精精 度度 尺寸精度是指零件加工后的实际尺寸精度是指零件加工后的实际尺寸相对于理想尺寸的准确程度。尺寸尺寸相对于理想尺寸的准确程度。尺寸精度是用尺寸公差来控制的。尺寸公差精度是用尺寸公差

6、来控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允许的变动量。是切削加工中零件尺寸允许的变动量。在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈在基本尺寸相同的情况下，尺寸公差愈小，则尺寸精度愈高。反之亦然。小，则尺寸精度愈高。反之亦然。 尺寸精度由尺寸公差等级来确定。尺寸精度由尺寸公差等级来确定。尺寸公差等级共有尺寸公差等级共有？个等级。个等级。 尺寸公差等级为尺寸公差等级为20级，相对于经级，相对于经济加工方法：济加工方法：IT01、IT0、IT1、IT2IT3、IT4IT5、IT6IT7、IT8、IT9、IT10IT11、IT12、IT13、IT14（基本尺寸公差等级）、（基本尺寸公差等级）、IT15、IT16

7、、IT17、IT18 不同的加工方法，可以达到不同的加工方法，可以达到不同的尺寸公差等级。工程技术不同的尺寸公差等级。工程技术人员要使自己的设计合理，必须人员要使自己的设计合理，必须掌握各种加工方法，甚至为实现掌握各种加工方法，甚至为实现新的设计要求而创造新的加工方新的设计要求而创造新的加工方法。法。 在满足使用要求的前提下，在满足使用要求的前提下，一般选用较低的尺寸公差等级，一般选用较低的尺寸公差等级，以降低制造成本。以降低制造成本。复习配合种类复习配合种类尺寸精度与表面粗糙度的关系：尺寸精度与表面粗糙度的关系： 尺寸精度愈高，表面粗糙度尺寸精度愈高，表面粗糙度Ra值值愈小；愈小； 尺寸精度

8、愈低，表面粗糙度尺寸精度愈低，表面粗糙度Ra值值愈大。愈大。 然而，表面粗糙度然而，表面粗糙度Ra值愈小，并值愈小，并不意味着尺寸精度愈高。不意味着尺寸精度愈高。三、三、 形形 状状 精精 度度 形状精度是指零件上的线、面要形状精度是指零件上的线、面要 素的实际形状相对于理想形状的准确程度。素的实际形状相对于理想形状的准确程度。形状精度是用形状公差来控制的。为了适形状精度是用形状公差来控制的。为了适应各种不同的情况，国际规定了六项形状应各种不同的情况，国际规定了六项形状公差。下面简介应用最为广泛的直线度、公差。下面简介应用最为广泛的直线度、平面度、圆度、圆柱度公差的标平面度、圆度、圆柱度公差的

9、标 准及常用准及常用的误差检测方法。的误差检测方法。 为什么会对精密零件的某些为什么会对精密零件的某些精密表面会提出形状精度的问题？精密表面会提出形状精度的问题？ 1）生产中有实际需求）生产中有实际需求:非绝对；非绝对； 2）制造存在实际问题）制造存在实际问题:有误差有误差。 形形 状状 精精 度度 1. 直直 线线 度度 2. 平平 面面 度度 3. 圆圆 度度 4. 圆圆 柱柱 度度如何表述如何表述?1. 直直 线线 度度 直线度是指零件被测素线（如轴线直线度是指零件被测素线（如轴线母线、平面交线平面内直线）直与不母线、平面交线平面内直线）直与不直的程度。直的程度。光隙法、厚薄规光隙法、厚

10、薄规2. 平平 面面 度度 平面度是指零件被测平面要素平整平面度是指零件被测平面要素平整的程度。的程度。3. 圆圆 度度 圆度是指零件的回转表面（圆柱圆度是指零件的回转表面（圆柱面、圆锥面、球面等）横剖面上的实面、圆锥面、球面等）横剖面上的实际轮廓圆和理想圆相差的程度。际轮廓圆和理想圆相差的程度。 4. 圆圆 柱柱 度度 圆柱度是指零件上被测圆柱轮廓圆柱度是指零件上被测圆柱轮廓表面的实际形状对理想圆柱相差的程表面的实际形状对理想圆柱相差的程度。度。四、四、 位位 置置 精精 度度 位置精度是指零件上点、线、面位置精度是指零件上点、线、面 要素的实际位置相对于理想位置的准要素的实际位置相对于理想

11、位置的准 确程度。位置精度是用位置公差来控确程度。位置精度是用位置公差来控 制的。国际规定了八项位置公差。下制的。国际规定了八项位置公差。下面简介常用的平行度、垂直度、同轴面简介常用的平行度、垂直度、同轴度、圆跳动公差的标注及常用的误差度、圆跳动公差的标注及常用的误差检测方法。检测方法。位位 置置 精精 度度（基准概念）（基准概念） 1. 平平 行行 度度 2. 垂垂 直直 度度 3. 同同 轴轴 度度 4. 圆圆 跳跳 动动 5. 对称度对称度 1. 平平 行行 度度 平行度是指零件上被测要素（面或平行度是指零件上被测要素（面或直线）相对于基准要素（面或直线）直线）相对于基准要素（面或直线）

12、平行的程度。平行的程度。2. 垂垂 直直 度度 垂直度是指零件上被测要素（面垂直度是指零件上被测要素（面或直线）相对于基准要素（面或直或直线）相对于基准要素（面或直 线）垂直的程度。线）垂直的程度。3. 同同 轴轴 度度 同轴度是指零件上被测回转表面的同轴度是指零件上被测回转表面的轴线相对于基准轴线同轴的程度。轴线相对于基准轴线同轴的程度。4. 圆圆 跳跳 动动 圆跳动是指零件上被测回转表面圆跳动是指零件上被测回转表面相对于以基准轴线为轴线的理论回转相对于以基准轴线为轴线的理论回转面的偏离度。面的偏离度。 径向圆跳动径向圆跳动; 端面圆跳动端面圆跳动; 斜向圆跳动斜向圆跳动; 全跳动。全跳动。

13、检验方法：检验方法：正摆仪与百分表正摆仪与百分表5. 对称度对称度 对称度常用在具有对称结构的沟对称度常用在具有对称结构的沟或槽处，例如轴系传动中的轴径与轴或槽处，例如轴系传动中的轴径与轴上零件的配合。例如当齿轮、蜗轮、上零件的配合。例如当齿轮、蜗轮、皮带轮安装在轴上时，需要靠键实现皮带轮安装在轴上时，需要靠键实现连接和传递扭矩。此时轴上的键槽和连接和传递扭矩。此时轴上的键槽和轮毂孔内的键槽必须对中心线对称，轮毂孔内的键槽必须对中心线对称，否则很难装配。否则很难装配。五、热处理与表面处理简介五、热处理与表面处理简介 正火正火 退火退火 淬火淬火 回火回火 表面处理表面处理 调质调质=淬火淬火+

14、高温回火高温回火 得到良好的综合机械性能得到良好的综合机械性能 热处理需要正确地安排在工艺流程中。热处理需要正确地安排在工艺流程中。升温、保温升温、保温以不同方式冷却以不同方式冷却第第 二二 讲讲金金 属属 切切 削削 刀刀 具具 一、一、 刀刀 具具 材材 料料 二、二、 刀刀 具具 角角 度度 、刀、刀 具具 材材 料料 1 . 刀刀 具具 材材 料料 应应 具具 备备 的的 性性 能能 2. 常常 用用 刀刀 具具 材材 料料 3. 超硬刀具材料超硬刀具材料 4. 表面涂层材料表面涂层材料1. 刀具材料应具备的性能刀具材料应具备的性能 在切削过程中，刀具的切削部在切削过程中，刀具的切削部

15、分要承受很大的压力、摩擦、冲击分要承受很大的压力、摩擦、冲击和很高的温度，因此刀具切削部分和很高的温度，因此刀具切削部分的材料应具备如下性能：的材料应具备如下性能：（1）高）高 硬硬 度度 和和 高耐高耐 磨磨 性；性； （2）足）足 够够 的的 强强 度度 和和 韧韧 性；性；（3）高）高 耐耐 热热 性；性；（4）良好）良好 的的 工工 艺艺 性。性。2. 常常 用用 刀刀 具具 材材 料料 切削刀具的材料有切削刀具的材料有: 碳素工具钢、合金工具钢、高碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化、陶瓷、立方氮化硼和人造金刚石等。硼和人造金刚石等。 目前以目前以高

16、速钢和硬质合金用得最高速钢和硬质合金用得最多多常用常用。 1. 常用刀具材料常用刀具材料的主要性能、牌号和用途的主要性能、牌号和用途种种 类类红硬温度红硬温度 oC硬度硬度HRC工艺性能工艺性能常用牌号常用牌号用用 途途碳素碳素工具钢工具钢2006064可冷热加工可冷热加工成形，切削成形，切削T8AT8AT10AT10A、T12AT12A仅用于少数手动刀具，如锉刀、仅用于少数手动刀具，如锉刀、手用锯条等。手用锯条等。合金合金工具钢工具钢2503006065加工和热处加工和热处理性能好。理性能好。9CrSiCrWMn用于低速刀具，如锉刀、丝锥、用于低速刀具，如锉刀、丝锥、板牙等。板牙等。高速钢高

17、速钢5506006267W18Cr4VW6Mo5Cr4V2用于形状复杂的机动刀具，如钻用于形状复杂的机动刀具，如钻头、铰刀、铣刀、齿轮刀具等。头、铰刀、铣刀、齿轮刀具等。硬硬不能切削加不能切削加工，只能粉工，只能粉末压制烧结末压制烧结 质质 合合 金金85010007482成形，磨削成形，磨削后即可使用，后即可使用，不能热处理。不能热处理。钨钨钴钴类类YG3YG6YG8用于加工脆性用于加工脆性材料，如铸铁、材料，如铸铁、黄铜等。黄铜等。一般做成刀一般做成刀片镶嵌在刀片镶嵌在刀体上使用。体上使用。钨钨钛钛钴钴类类YT5YT15YT30用于加工塑性用于加工塑性材料，如钢件材料，如钢件等。等。如车刀

18、、刨如车刀、刨刀的刀头等。刀的刀头等。硬质合金的种类硬质合金的种类(新标准新标准): P类（类似类（类似YT类：旧标准）类：旧标准） TiC+WC+Co 应用范围：应用范围：加工具有长铁屑的塑性材加工具有长铁屑的塑性材料料(如钢如钢)。 颜色颜色: 兰色兰色 精加工精加工: P01 半精加工半精加工: P10、P201) 粗加工：粗加工： P30、P40、P50 2) M类（类似类（类似W类：旧标准）类：旧标准） TiC+TiN+Co 应用范围：应用范围： 加工塑性材料与脆性材料。加工塑性材料与脆性材料。 颜色：颜色： 黄色黄色 精加工：精加工： M10 半精加工：半精加工：M20 粗加工：粗

19、加工： M30、M403) K类类（类似（类似YG类：旧标准）类：旧标准） WC+Co 应用范围：应用范围： 加工具有短铁屑的脆性材料加工具有短铁屑的脆性材料(如铸铁如铸铁)。 颜色：颜色：红色红色 精加工：精加工： K01 半精加工：半精加工： K10、K20 粗加工：粗加工： K30、K40切屑的种类切屑的种类a）P类刀具类刀具C）k类刀具类刀具M类刀具：a）、b）、c）3. 超硬刀具材料超硬刀具材料（准备实物）（准备实物） 1）金刚石刀具）金刚石刀具：高硬度、高耐磨性高硬度、高耐磨性 天然金刚石：硬度最高、单晶、各向天然金刚石：硬度最高、单晶、各向异性；异性； 人造聚晶金刚石：多晶，各向

20、同性；人造聚晶金刚石：多晶，各向同性； 高温下转化为碳；高温下转化为碳； 与钢铁材料的化学亲和作用。与钢铁材料的化学亲和作用。 主要用于加工有色金属主要用于加工有色金属和非金属，以及精密和超精和非金属，以及精密和超精密加工。密加工。 如加工硬磁盘、磁鼓、如加工硬磁盘、磁鼓、光学玻璃等。光学玻璃等。 2）立方氮化硼刀具：）立方氮化硼刀具： 耐磨、耐高温，价格昂贵；耐磨、耐高温，价格昂贵； 主要加工高硬度的轧辊、淬火钢等。主要加工高硬度的轧辊、淬火钢等。 HRC56HRC633）陶瓷刀具：）陶瓷刀具： 类似于立方氮化硼刀具，价格较为便类似于立方氮化硼刀具，价格较为便宜。宜。 主要加工高硬度的轧辊、

21、淬火钢等。主要加工高硬度的轧辊、淬火钢等。化学沉积涂层材料化学沉积涂层材料: TiN, TiC, Al2O34. 表面涂层刀具表面涂层刀具物理沉积涂层材料：物理沉积涂层材料：TiN，TiC，TiAlNe（铌）（铌） 涂层材料性能和应用：涂层材料性能和应用： 涂层涂层 颜色颜色 优点优点 应用应用 TiN 金色金色 出色的耐磨性出色的耐磨性 低速低速 TiC 灰色灰色 优良的抗磨性优良的抗磨性 中速中速 Al2O3 光亮光亮 出色的耐高温出色的耐高温 高速高速 上化下物上化下物 TiN 金色金色 出色的耐磨性出色的耐磨性 低速低速 TIC 青铜色到灰色青铜色到灰色 优良的抗磨性优良的抗磨性 中中

22、速速 TiAlNe 暗紫色到黑色暗紫色到黑色 高速和耐高温高速和耐高温 理想的刀具材料：理想的刀具材料： 具有金刚石的硬度、高具有金刚石的硬度、高速钢的韧性和陶瓷的化学稳速钢的韧性和陶瓷的化学稳定性。定性。二二 、 刀刀 具具 角角 度度 1. 刀刀 具具 切切 削削 部部 分分 的的 组组 成；成； 2. 刀刀 具几何具几何 角角 度。度。 以车刀为典型讲解以车刀为典型讲解 （车刀虽然简单，然而是复杂刀具（车刀虽然简单，然而是复杂刀具的基础）。的基础）。1. 刀刀 具具 切切 削削 部部 分分 的的 组组 成成 切削刀具的种类很多，虽然形状切削刀具的种类很多，虽然形状 多种多样，但其切削部分

23、却基本相同，多种多样，但其切削部分却基本相同，外圆车刀是最基本、最典型的切削刀外圆车刀是最基本、最典型的切削刀具，其切削部分（即刀头）由具，其切削部分（即刀头）由“三面三面两刃一尖两刃一尖”组成，即由前刀面、后刀组成，即由前刀面、后刀 面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖组成刀尖组成。（结合车刀模型）。（结合车刀模型）前刀面前刀面切屑沿其流出的表面切屑沿其流出的表面后刀面后刀面与工件加工表面相对的表面与工件加工表面相对的表面副后刀面副后刀面与工件已加工表面相对的与工件已加工表面相对的表面表面主切削刃主切削刃前刀面与后刀面的交线前刀面与后刀面的交线 副切削刃副

24、切削刃前刀面与副后刀面的交线前刀面与副后刀面的交线刀尖刀尖主切削刃与副切削刃的交点主切削刃与副切削刃的交点 2. 刀刀 具具 角角 度度 以外圆车刀为例，介绍车以外圆车刀为例，介绍车刀五个主要角度：前角、后刀五个主要角度：前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角、主偏角、副偏角和刃倾角。角。前前 角角 o 在正交平面内测量，是前在正交平面内测量，是前刀面与基面之间的夹角刀面与基面之间的夹角后后 角角 o在正交平面内测量，是后在正交平面内测量，是后刀面与切削平面之间的夹角刀面与切削平面之间的夹角主偏角主偏角r在基面内测量，是主切削刃在基面内测量，是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的在基面上的投影与

25、进给方向之间的夹角夹角 副偏角副偏角Kr在基面内测量，是副在基面内测量，是副切削刃在基面上的投影与进给运切削刃在基面上的投影与进给运动反方向之间的夹角动反方向之间的夹角刃倾角刃倾角s主切削刃在切削平面主切削刃在切削平面上的投影与基面的夹角上的投影与基面的夹角主偏角对切削加工的影响（哪把刀寿命长？）主偏角对切削加工的影响（哪把刀寿命长？） 主偏角对切削力的影响主偏角对切削力的影响 车细长轴如何选用主偏角？车细长轴如何选用主偏角？ 副偏角对残留面积的影响副偏角对残留面积的影响 刃倾角：刃倾角：控制切屑流动方向；改善刀尖强度控制切屑流动方向；改善刀尖强度 有关刀具的理论有关刀具的理论知识不是很多，但

26、解知识不是很多，但解决生产问题中的刀具决生产问题中的刀具种类及其几何角度却种类及其几何角度却千变万化。千变万化。 一、零件加工工艺过程的制定一、零件加工工艺过程的制定零件的机械加工工艺：即零件加工的零件的机械加工工艺：即零件加工的方法和步骤。方法和步骤。 选择加工基准：选择加工基准：零件类型零件类型 选择加工方法选择加工方法: : 就是选择加工工种就是选择加工工种; ; 选择加工步骤选择加工步骤: :1.1. 就是选择各表面加工的先后顺序。就是选择各表面加工的先后顺序。2. 2. 制定零件机械加工工艺的内容制定零件机械加工工艺的内容 确定毛坯类型确定毛坯类型 根据零件形状、结构、材料及根据零件

27、形状、结构、材料及数量，来确定选择什么样的毛坯。数量，来确定选择什么样的毛坯。 排列加工顺序排列加工顺序 根据零件的加工精度、表面粗糙度、根据零件的加工精度、表面粗糙度、热处理等全部技术要求，及毛坯的类热处理等全部技术要求，及毛坯的类型选择加工方法和排列加工顺序。型选择加工方法和排列加工顺序。 选择机床、装卡方法、度量方法及选择机床、装卡方法、度量方法及确定加工余量确定加工余量 确定切削速度、进给量、背吃刀量确定切削速度、进给量、背吃刀量（切深）及工时定额（切深）及工时定额 填制工艺卡片填制工艺卡片 3. 3. 制定加工工艺的要求制定加工工艺的要求 明确几个问题明确几个问题 不同的零件不同的零

28、件 工艺不同工艺不同 同一种零件同一种零件 工艺也可能不同工艺也可能不同 客观条件一定时客观条件一定时 优选比较合理的工优选比较合理的工艺方案艺方案（求优化解的过程）（求优化解的过程） 有时需要寻求外协加工。有时需要寻求外协加工。 合理的工艺方案必须满足下列要求合理的工艺方案必须满足下列要求 保证零件的全部技术要求保证零件的全部技术要求 优质优质 生产率最高生产率最高 高产高产 生产成本最低生产成本最低 低耗低耗 有良好的劳动条件有良好的劳动条件 安全安全 二、制定加工工艺的步骤二、制定加工工艺的步骤 1. 读懂图纸及技术要求读懂图纸及技术要求 包括标题栏、包括标题栏、Ra值、尺寸精度、值、尺寸精度、形状精度、位置精度。有时还要进一形状精度、位置精度。有时还要进一步了解装配图。步了解装配图。 2. 确定毛坯类型确定毛坯类型 毛坯类型毛坯类型:铸铁件、铸钢件、锻铸铁件、铸钢件、锻件、型材。件、型材。3. 3. 进行工艺分析进行工艺分析 主要确定主要表面加工方法、加工顺主要确定主要表面加工方法、加工顺序、定位基准、合理安排适当的热处理。序、定位基准、合理安排适当的热处理。