机械制造基础PPT全套完整教学课件

学习情境一金属切削机床学习单元1：机床型号学习单元2：工件表面成形方法与机床运动分析学习单元3：车床学习单元4：磨床学习单元5：齿轮加工机床学习单元6：其他机床学习重点1．掌握机械加工表面的形成机理及各种机床加工运动合成；2．了解机床型号的意义和各种典型机床的工艺范围；3．掌握各种常用机床的结构，加工原理，运动以及加工特点等。学习单元1机床型号什么是机器？（1）它是一种人为的实物体组合；（2）各部件之间具有确定的相对运动；（3）能够代替人的劳动，进行能量转换，将金属毛坯加工成具有一定尺寸、形状和精度的零件。

一、机床分类1.按机床的加工性能和结构特点分

车、钻、镗、磨、齿轮加工、螺纹加工、铣、刨和插、拉、特种加工（超声波及电加工）、锯床（切断）和其他共11大类。每一类中有若干组，每一组中有若干系。2.按机床的加工性能和结构特点分：

特种加工机床CZTXLMBYSDGQ其他机床车床钻床镗床铣床拉床磨床刨插床齿轮加工机床螺纹加工机床锯床3.按机床的通用性程度分

通用机床（万能机床）

专门化机床（又称专能机床）

专用机床

普通精度机床精密机床高精度机床（超精密级机床）4.按机床的精度分5.按机床重量不同分仪表机床；中型机床（一般机床）；大型机床（大于10吨）；重型机床（大于30吨）；超重型机床（大于100吨）。

6.按自动化程度分

手动、机动、半自动、自动。

7.按机床主要工作部件的数目分单轴的、多轴的；单刀的、多刀的机床等。二、机床型号表示

（按GB/T15375-2008《金属切削机床型号编制方法》）

机床型号是机床产品的代号，用以简明地表示机床的类型、主要技术参数、性能和结构特点等。我国机床的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律排列组成。1.通用机床和专门化机床型号用下列方式表示

：（1）类代号：用大写汉语拼音字母表示，位于型号之前。

（2）结构特性代号为了区别性能不同的机床，故采用结构特性代号，用汉语拼音字母表示。例如A、D、E,L,N,P……。如CA6140型卧式车床型号中的“A”，即在结构上区别C6140型卧式车床。（3）组、系代号

用两位阿拉伯数字表示，位于类代号后面。

每类机床划分为十个组，同一组机床的结构性能和使用范围基本相同。

每个组又划分为十个系，同一系列机床的基本结构和布局型式相同。例：C6140表示最大加工直径为400mm的型卧式车床学习单元2：工件表面成形方法与机床运动分析一、工件表面的形成过程一般来说，机械加工表面的形成过程可以抽象地看成是一条母线(直线或者曲线)沿另外一条导线(直线或者曲线)运动所形成轨迹的过程，表面的复杂程度在于导线和母线的形状，在运动过程中每条导线实质是由工件和刀具之间特定的相对运动所形成的。如图1-2所示，在加工过程中零件表面可以是平面、圆柱面、圆锥面、螺旋面等。在形成各种复杂的加工表面时，导线和母线有时会较为复杂，例如在加工螺纹时，使用刀尖角为60°或者55°的车刀，沿工件的轴向移动，同时工件以特定的速度转动，与进给速度相配，得到一条特定的螺旋线，刀具切入工件表面，于是在刀具和工件的相对运动中就形成了螺纹的表面。在这个加工过程中，组成刀具外形的线为母线，工件和刀具的相对移动产生了导线，经过这种特定的运动得到了要加工的表面。二、发生线的形成形成零件表面的导线和母线，统称发生线。发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。工件表面的成形与刀具切削刃的形状有着极其密切的关系。由于使用的刀具切削刃的形状和采取的加工方法不同，机床上形成发生线的方法与所需的运动也不同。形成发生线的方法可归纳为以下四种，如图1-3所示。三、机床运动分析因母线和导线的组合形式不同，可以实现多种复杂成形表面的加工，这一点从工件表面成形的方法中体现出来，图1-4所示为加工不同零件的典型加工方法的运动分析。只有加工方法正确，才能在加工过程中得到合格的表面形状并满足零部件加工尺寸和形状、位置精度的要求。四、机床的加工成形方法机床的加工成形方法也各有特点：①车床。主运动为工件旋转，进给运动为刀具的纵向、横向、斜向直线运动。②铣床。主运动是铣刀的旋转运动，进给运动为工件的纵向、横向、垂直或旋转运动。③牛头刨床。主运动是刨刀的往复运动，进给运动为工件的横向间歇移动、刨刀的斜向直线运动或垂直运动。④外圆磨床。主运动是砂轮高速旋转，进给运动是工件转动同时往复运动，砂轮的横向移动。⑤钻床。主运动为钻头旋转运动，进给运动是钻头轴向移动。⑥镗床。主运动为刀具的旋转运动，进给运动是刀具的轴向移动，工作台的横纵向移动。⑦平面磨床。主运动是砂轮旋转，进给运动是工件转动同时往复运动，砂轮的横向移动。学习单元3：车床一、车床概念（一）型号意义“C”为“车”字的汉语拼音的第一个字母，按国家标准GB/T15375-2008的读音规定为“车”。例：C6132主参数代号（最大车削直径的1/10，即320mm）机床型别代号（普通车床型）机床组别代号（普通车床组）机床类别代号（车床类）(二)C6132型卧式车床的组成C6132型卧式车床的组成如图1-8所示。二、车床的工艺范围三、车床加工的特点(1)加工轴孔类等回转零件为主。(2)切削过程比较平稳。车削一般为连续切削，切削过程平稳，有利于采用较大的切削用量，加工效率较高。(3)使用刀具结构简单、制造容易、刃磨与装夹较方便，在加工过程可根据加工要求，选择不同的刀具材料与刀具角度。(4)车削加工的工件材料范围较广。车削除了可以加工各种钢件、铸铁、有色金属，还可加工玻璃钢、尼龙等非金属材料。(5)车削加工的精度较高.四、数控车床(一)数控车床的工艺范围数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成形面，也可对盘类零件进行钻孔、扩孔、铰孔和镗孔等加工，还可以完成车端面、割槽、倒角等加工，其功能与普通车床的功能是相同的。(二)数控车床的工作过程数控车床的工作过程如图1-11所示。(三)数控车床的种类按数控系统功能的不同，可分为以下几种类型。1.经济型数控车床2.全功能型数控车床3.车削加工中心4.FMC车床FMC车床(四)数控车削的加工特点同普通车床相比，有以下几方面的特点。1.加工精度高，通用性好2.加工能力强，适于多品种小批量零件的加工3.具有较高的生产率和较低的加工成本4.易于建立计算机通信网络学习单元4：磨床磨床是用砂轮对工件进行磨削加工的机床。磨削的加工范围很广，如图1-13所示，磨床除能磨削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的复合型面，且效率较高。一、磨床的分类

磨床的种类繁多，按用途和采用的工艺方法不同，大致可分为以下几类。

1.外圆磨床

2.内圆磨床

3.平面磨床

4.工具磨床二、典型磨床介绍（一）典型磨床型号含义按GB／T15375—94规定，M1432B型号的含义如下：

（二）M1432B型万能升降台磨床的机构组成

（三）磨床的切削运动1.磨床的运动磨削时，磨床的成形运动分解如下。（1）主运动。它是砂轮磨外圆或磨内孔的旋转运动。（2）工件旋转运动。它是工件的圆周进给运动。

（3）工件纵向往复运动。它是磨削出工件全长所必需的纵向进给运动。

（4）砂轮横向进给运动。它是间歇的切入运动。（5）辅助运动。它包括砂轮架快速进退和尾座套筒退回(手动或液动)等。2.外圆磨床的磨削方法

在磨削的过程中，通过调整工件和砂轮的相对位置可以实现不同的加工方法，见图1-17。（四）磨削加工的工艺特点1.加工精度高及表面质量好2.径向切削分力较大4.砂轮有自锐作用5.切屑少6.加工范围广学习单元5：齿轮加工机床

齿轮是现代机器和仪器中最常用的传动件，它具有传动比准确、传动力大、效率高、结构紧凑、可靠耐用等优点，在各种工业部门中得到了广泛的应用。用来加工齿轮轮齿表面的机床，称为齿轮加工机床。在现代机电产品中，虽然电气控制和液压传动技术有很大的发展，但在高速重载条件下，齿轮应用仍很广泛。随着科学技术的发展和机电产品精度的不断提高，对齿轮的传动精度和圆周速度等方面的要求越来越高。因此，齿轮齿形加工在机械制造业中仍占重要地位。

齿轮的齿形曲线有渐开线、摆线、圆弧等，其中最常用的是渐开线。本节仅介绍渐开线齿轮齿形的加工方法。一、圆柱齿轮齿形加工方法(一)成形法

成形法加工齿轮齿形的原理是利用与被加工齿轮齿槽法向截面形状相符的成形刀具，在齿坯上直接加工出刀具齿形。成形法加工齿轮的方法有铣齿、拉齿、插齿及磨齿等，其中最常用的方法是在普通铣床上用成形铣刀铣削齿形。当齿轮模数m<8时，一般在卧式铣床上用盘状铣刀铣削，见图1-19a；当齿轮模数m≥8时，在立式铣床上用指状铣刀铣削，见图1-19b。(二)展成法展成法加工齿轮齿形是利用一对齿轮啮合的原理来实现的。即把其中一个转化为具有切削能力的齿轮刀具，另一个转化为被切工件，通过专用齿轮加工机床，强制刀具和工件作严格的啮合运动(展成运动)，在运动过程中，刀具切削刃的运动轨迹逐渐包络出工件的齿形，如图1-20所示。二、滚齿机的结构和功能(一)Y3150E型滚齿机的组成Y3150E型滚齿机是一种中型通用滚齿机，主要用于加工直齿和斜齿圆柱齿轮，也可以采用径向切入法加工蜗轮。它可以加工的工件最大直径为500mm，最大模数为8mm。图1-21所示为该机床的外形图。(二)滚齿加工的工艺特点1.加工精度高2.生产率高3.一把滚刀可加工模数和压力角与滚刀相同而齿数不同的圆柱齿轮三、插齿加工(一)插齿原理(二)插齿加工的工艺特点1.插齿加工精度较高2.插齿齿向偏差比滚齿大3.齿面粗糙度值较小4.插齿生产率比滚齿低四、齿形的其他加工方法(一)剃齿（二）磨齿（三）珩齿珩齿当工件硬度超过35HRC时，使用珩齿代替剃齿。珩齿是在珩磨机上用珩磨轮对齿轮进行精整加工的一种方法，其原理和运动与剃齿相同。珩磨轮是指用金刚砂及环氧树脂等浇注或热压而成的具有较高齿形精度的斜齿轮。它的硬度极高，其外形结构与剃齿刀相似，只是齿面上无容屑槽，是靠磨粒进行切削的。珩磨时，珩磨轮转速高(为1000～2000r/min),可同时沿齿向和渐开线方向产生滑动进行连续切削，生产率高。珩磨过程具有磨、剃、抛光等综合作用。珩齿对齿形精度改善不大，主要用于剃齿后需淬火齿轮的精加工，能去除氧化皮、毛刺，改善热处理后的轮齿表面粗糙度（Ra值为0.2～0.4μm）。珩齿也可用于非淬硬齿轮加工。学习单元6：其他机床一、铣床

铣床是用铣刀对工件进行铣削加工的机床。铣床除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的成形面，效率较高，在金属切削加工中应用广泛。铣床种类很多，主要的有升降台铣床、龙门铣床、单柱铣床和单臂铣床、仪表铣床、工具铣床等。升降台铣床有万能式、卧式和立式几种，主要用于加工中小型零件，应用最广；龙门铣床包括龙门铣镗床、龙门铣刨床和双柱铣床，均用于加工大型零件；单柱铣床的水平铣头可沿立柱导轨移动，工作台作纵向进给；单臂铣床的立铣头可沿悬臂导轨水平移动，悬臂也可沿立柱导轨调整高度。单柱铣床和单臂铣床均用于加工大型零件。仪表铣床是一种小型的升降台铣床，用于加工仪器仪表和其他小型零件；工具铣床主要用于模具和工具制造，配有立铣头、万能角度工作台和插头等多种附件，还可进行钻削、镗削和插削等加工。除此之外，还有键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床和方钢锭铣床等为加工相应的工件而制造的专用铣床。（一）铣床的运动分析铣床的主运动是铣刀的旋转运动。它实现对工件的切削。进给运动为工作台带动工件实现纵向、横向运动以及垂直运动，或者通过挂轮使工作台与主轴联动实现特殊曲面的加工。（二）典型铣床结构功能介绍1.X6132型万能升降台铣床的型号按GB／T15375—2008规定，X6132型号的含义如下：2.X6132型万能升降台铣床的组成二、刨床

在刨床上用刨刀对工件进行切削加工的过程称为刨削加工。这种加工方法通过刀具和工件之间产生相对的直线往复运动来达到刨削工件表面的目的。刨床的分类可以分为牛头刨床、单臂刨床、龙门刨床、插床，用于不同的零件加工。牛头刨床是刨削加工中最常用的机床，用于中小型零件的外表面加工；单臂刨床用于中型或重型零件的加工；龙门刨床用于大型零件的外表面的加工；插床用于中小型零件的内外表面的加工。（一）刨床的运动

刨床的主运动是刀具的直线往复运动。刨床的进给运动是由工件或刀具作垂直于主运动方向的间歇直线运动。刨削加工是单程的切削加工，回程时刀具不进行切削，为空行程。由于单程加工，所以加工的效率较低。（二）典型刨床介绍1.刨床的型号按GB／T15375—2008的规定，B6065型牛头刨床型号的含义如下：2.刨床的组成以B6065型牛头刨床为例。图1-32为其外形图。(三)刨削加工的工艺特点（1）刨床的结构简单，调整、操作方便；刨刀形状简单，制造、刃磨和安装也较方便；能加工多种平面、斜面、沟槽等表面，适应性较好；刨床的调整也比较方便，刨削特别适合于单件、小批生产的场合。（2）生产率一般较低。（3）加工精度较高。（4）刨削加工切削速度低，有一次空行程，产生的切削热少，散热条件好。三、镗床

镗床主要用于孔的加工和复杂零件上平面的加工或阶梯孔的加工，还可以加工孔内的槽或螺纹，在实际应用于中、大型箱体类零件的平面和孔系的加工。镗床按结构可分为卧式镗床、落地镗床、坐标镗床和金钢镗床等。卧式镗床加工范围较为广泛，可以进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔等孔的加工及加工端平面等，使用附件后，还可以车削圆柱表面、螺纹，再平旋盘上安装各种不同形式的铣刀可以进行平面或者平面上沟槽的铣削。（一）镗床的运动分析1.主运动镗床的主运动为主轴的旋转与平旋盘的旋转运动。2.进给运动镗床的进给运动包括：主轴在主轴箱中的移动进给；平旋盘上刀具在旋转时同时进行的径向进给；主轴箱沿立柱的升降运动，即垂直进给；工作台的横向和纵向进给(手动或机动)。3.辅助运动镗床的辅助运动包括：回转工作台的转动；主轴箱、工作台等进给运动上的快速调位移动；后立柱的纵向调位移动；尾座的垂直调位移动。（二）典型设备介绍

1.按GB／T15375—2008规定，T618型号的含义如下：2.卧式镗床的主要结构及功能

(三)镗床加工的工艺范围

镗床的主要工作范围如下。

（1）在镗床上可以对工件进行钻孔、扩孔和铰孔等一般加工。

（2）能对各种大、中型零件的孔或孔系进行镗削加工。

（3）能利用镗床主轴，安装铣刀盘或其他铣刀，对工件进行铣削加工。

（4）在卧式镗床上，还可以利用平旋盘和其他机床附件，对大孔、大端面、槽及螺纹等一些特殊部位进行加工。

(四)镗床加工的特点

（1）镗削刀具结构简单、种类多样，具有较好的通用性，易于操作。

（2）能提高加工精度，精度等级可达IT6～IT7，表面粗糙度可达到0.8～3.2μm。

（3）主要适用于加工孔系，镗孔通常是对已铸、锻、钻的孔进行加工，以扩大孔径、提高精度、降低表面粗糙度以及对孔位置进行纠偏，可以达到较高的精度要求。

（4）单刃加工较多，生产率低，在加工较简单的零件外表面时，可以使用铣刀进行加工，提高加工效率。

（5）加工细长孔时精度较低。

（6）适用于批量生产的零件加工及位置精度要求较高的孔的加工。四、钻床

按用途和结构分类，钻床可以分为立式钻床、台式钻床、多孔钻床、摇臂钻床及其他专用钻床等。在各类钻床中，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船等行业。万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。（一）典型摇臂钻床按GB／T15375—2008规定，Z3040摇臂钻床型号的含义如下。（二）摇臂钻床的主要结构及功能（三）摇臂钻床的加工范围四、组合机床

组合机床（Modularmachine）是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的专用机床。它适宜于在大批量生产中对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。这种机床既具有专用机床的结构简单、生产率和自动化程度高的特点，又具有一定的重新调整能力，以适应工件变化的需要。组合机床可以对工件进行多面、多主轴加工，一般是半自动的。思考题1．简述螺纹加工的成形方法？2．车床的工艺加工范围？3．试解释C6140的含义。4．简述车床的组成和各部分的作用。5．车削加工有何特点？6．铣削的主要工作内容有哪些？7．铣床实现切削靠那些运动来实现的？学习情境二金属切削技术学习单元1：金属切削加工的基本知识学习单元2：刀具切削部分的几何要素及参数学习单元3：刀具材料学习单元4：常用切削刀具本情境学习重点金属切削的基本概念刀具的组成及几何参数常用刀具的材料学习单元1：金属切削加工的基本知识一、切削加工概述在金属切削的过程中，由机床的执行机构来驱动刀具和工件运动，已实现对工件的切削，在加工的过程中，机床的运动完成母线和导线（导面）的形成，以保证加工零件的形状精度。切削加工时，为了获得各种形状的零件，刀具与工件必须具有一定的相对运动，即切削运动。切削运动是合成的运动。

二、切削运动（一）主运动主运动是指由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生主要的相对运动，能使刀具从工件上切除金属层。主运动的特点是速度最高，消耗功率最大。（二）进给运动进给运动是使被切金属层不断地投入切削，连续地加工出新的表面所需要的运动。进给运动的特点是速度较低，消耗的功率较少，可以由一个或几个进给运动。（三）合成切削运动在切削时，实际的切削运动是主运动和进给运动的合成切削运动。当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运动，常用合成速度向量ve来表示图2-1合成速度三、切削过程中工件表面（1）待加工表面：工件上有待切除多余金属的表面；（2）切削表面：刀具切削刃正在切除的表面。在切削加工工程中不断变化，并且始终处于。加工表面和已加工表面之间。切削表面又称加工表面或过渡表面；（3）已加工表面：工件上切去多余金属层而形成的新表面。四、切削用量（一）切削速度vc切削速度为过切削刃选定点相对工件主运动的瞬时速度，也是刀具相对于工件沿切线方向的线速度。

n——主运动转速，单位为r/min；d——工件待加工表面的直径或刀具最大直径，单位为mm。L——往复运动的行程长度，单位为mm；

nr——主运动每分钟的往复次数，单位为往复次数/min。（二）进给量f进给量为刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述。（三）背吃刀量ap背吃刀量指工件上已加工表面和代加工表面之间的垂直距离，也称作切削深度，单位为mm。当车削外圆时：

dw——待加工表面直径；dm——已加工表面直径。五、切削层参数（一）切削层公称横截面积Ad（二）切削层公称厚度hD

（三）切削层公称宽度bD

图2-4切削层参数学习案例车外圆时工件加工前直径为65mm，加工后直径为58mm，工件转速为300r／min，刀具每秒钟沿工件轴向移动2mm，工件加工长度为120mm，切入长度为3mm，求vc、f和ap。案例分析学习单元2：刀具切削部分的几何要素及参数一、刀具切削部分的组成图2-5车刀的组成二、刀具静止角度参考系（1）基面Pr：过切削刃选定点，平行或垂直刀具上的安装、定位的一个平面或轴线，一般与切削速度垂直。（2）切削平面Ps：过主切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。（3）正交平面Po：过切削刃选定点同时垂直于切削平面与基面的平面。图2-7车刀的正交平面参考系三、刀具的标注角度

普通车刀有五个主要角度：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。四、刀具的工作角度（一）刀具安装位置对工作角度的影响1．车刀刀柄中心偏斜对工作角度的影响2．刀尖安装高低对工作角度的影响图2-11车刀刀柄中心偏斜对工作角度的影响图2-11刀尖安装高低对工作角度的影响（二）进给运动对工作角度的影响1．横向进给运动对工作角度的影响2．纵向进给运动对工作角度的影响图2-13横向进给对工作角度的影响图2-14纵向进给对工作角度的影响学习案例下图为镗孔示意图，在图中标注出主偏角和副偏角，并按投影关系在正交平面内标注出基面、主切削平面、前刀面、主后刀面、前角和后角。案例分析：图2-15图2-16学习单元3：刀具材料一、刀具材料要求（一）具有高的硬度（二）具有很好的耐磨性（三）足够的强度与韧性（四）高的耐热性和化学稳定性

(五)好的导热性（六）较好的工艺性与经济性二、刀具材料（一）工具钢1．碳素工具钢2．合金工具钢3．高速钢（二）硬质合金1.钨钴类（WC+Co）2.钨钛钴类（WC+TiC+Co）3.钨钛钽（铌）类（WC+TiC+TaC（NbC）+Co）（三）其他刀具材料1．陶瓷2．金刚石刀3．立方氮化硼学习案例按以下刀具材料、工件材料、加工条件进行刀具材料的合理选择刀具材料：YG3X、YG8、YT5、YT30、W18G4V。

工件材料及切削条件：

(1)粗铣铸铁箱体平面；

(2)精镗铸铁箱体孔；

(3)齿轮加工的剃齿工序；

(4)45钢棒料的粗加工；

(5)精车40Cr工件外圆。解：

1．YG8类合金可作为粗铣铸铁箱体平面的刀具材料，YG类硬质合金适合加工铸铁等

脆性材料和有色金属；YG8为中晶粒合金，虽耐磨性比YG3X低，但韧性高于YG3X，具有很好的抗冲击性和抗振性。铣削为断续切削，冲击大，所以在YG类中选用YG8。

2．精镗铸铁箱体孔的刀具材料选用YG3X，精镗属连续加工，切削力小，为保证工件的加工精度，刀具的耐磨性要好，故应选用细晶粒合金YG3X。

3．齿轮加工剃齿工序所用的剃齿刀选用W18Cr4V为刀具材料。剃齿刀的形状比较复

杂，剃齿工序又属精加工工序，所以为能制造出刃口比较锋利、形状复杂的刀具，应选用

具有高强度和高韧性、良好的塑性和可磨性的高速钢作为刀具材料。所列刀具材料中，

W18G4V为高速钢刀具材料。

4．45钢棒料的粗加工选用YT5作为刀具的材料。加工45钢时，工件塑性变形大、摩擦剧烈、切削区温度高，所以，应选耐热性高的YT类硬质合金。YT类硬质合金的牌号数字愈小，其含TiC的量愈少，含Co量就愈高。含Co量高，其抗弯强度和冲击韧性就高，适合于粗加工。

5．精车40Cr工件外圆选用YT30作为刀具材料。40Cr属合金钢，更具有切削温度高、刀具磨损快的切削加工性，所以，仍选用具有良好的耐热性和耐磨性的YT类硬质合金。精加工切削力小，可选用强度稍低的YT30(含Co量少，含TiC高)。学习单元4：常用切削刀具一、车刀（一）车刀的分类车刀按其结构又分为：整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成形车刀等。（二）车刀的结构及应用1．90º外圆车刀

图2-2090º车刀结构2．45º外圆车刀图2-2145º车刀结构3．切断刀4．内孔车刀二、铣刀（一）铣刀的分类铣刀的种类繁多，其分类方法也较多。按用途分类，可分为圆柱铣刀、面铣刀、立铣刀、盘形铣刀、锯片铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、模具铣刀、成形铣刀；按结构不同可分为：整体式、焊接式、装配式、可转位式；按齿背形式可分为：尖齿式和铲齿式铣刀。（二）铣刀的结构及应用1．圆柱铣刀2．端铣刀3．立铣刀4．盘形铣刀5．成形铣刀6．切断刀三、孔加工刀具

（一）孔加工刀具的分类机械加工中的孔加工刀具分为两类：一类是在实体工件上加工出孔的刀具，加：麻花钻、中心钻及深孔钻等；另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，如：扩孔钻、钻、铰刀及镗刀等。（二）孔加工刀具的结构及应用1.麻花钻麻花钻一般由工作部分、柄部、颈部三部分组成。图2-25麻花钻的结构钻头的切削部分由“三面、三刃”组成。（1）前刀面：前刀面即螺旋沟表面，是切屑流经过的表面，起容屑、排屑作用，需抛光以使排屑流畅。（2）后刀面：后刀面与加工表面相对，位于钻头前端，形状由刃磨方法决定，可为螺旋面、圆锥面和平面，手工刃磨获得任意曲面。（3）副后刀面：副后刀面是与已加工表面(孔壁)相对的钻头外圆柱面上的窄校正面。（4）主切削刃：主切削刃是前刀面(螺旋沟表面)与后刀面的交线，标准麻花钻主切削刃为直线(或近似直线)。（5）副切削刃：副切削刃是前刀面(螺旋沟表面)与副后刀面(窄棱面)的交线，即棱边。（6）横刃：横刃是两个(主)后刀面的交线，位于钻头的最前端，亦称钻尖。图2-26麻花钻的切削部分2．群钻图2-27标准群钻3．中心钻中心钻是用来加工轴类工件中心孔的，用于加工重要零件时的定位孔。4．深孔钻通常把孔深与孔径之比大于5-10倍的孔称为深孔，加工所用的钻头称为深孔钻。5.扩孔钻扩孔钻用于对已有孔进行扩径加工，扩孔钻刀刃一般为3～4个刀齿，因为不需要对孔心进行加工，因此无横刃；容屑槽较浅，改善了刀具的刚度；导向性能、切削性能较好，，工作平稳，加工质量和生产效率比麻花钻高，精度可达IT11-ITl0级，表面粗糙度可达6.3μm～3.2μm。

图2-31扩孔钻6．锪钻锪钻用于加工工件上已有的沉头孔和孔口凸台、端面。7．铰刀用铰刀从被加工孔的孔壁上切除微量金属，使孔的精度和表面质量得到提高的加工方法，称为铰孔。

图2-33铰刀结构8．镗刀具有一个或两个切削部分、专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工的刀具。镗刀有多种类型，按其切削刃数量可分为单刃镗刀、双刃镗刀和多刃镗刀；按其加工表面可分为通孔镗刀、盲孔镗刀、阶梯孔镗刀和端面镗刀；按其结构可分为整体式、装配式和可调式。

四、齿轮加工刀具（一）成形齿轮刀具成形齿轮刀具是指刀具的齿形与被加工齿轮的齿槽法向截面形状相符的。常用的成形齿轮刀具有盘形齿轮铣刀和指形齿轮铣刀。

（二）范成法齿轮刀具范成法齿轮刀具的齿形或其齿形的投影均不同于所切齿轮齿槽的任意截形。切齿时除刀具作切削运动外，还与工件齿坯作相应的啮合(展成)运动，被切齿轮齿形是由刀具齿形运动轨迹包络而成。常用的范成法齿轮刀具有插齿刀、齿轮滚刀和剃齿刀等。1．插齿刀2．滚刀3．剃齿刀

图2-40剃齿刀五、砂轮

砂轮是由磨料和结合剂烧结而成的多孔体砂轮的特性包括以下五个方面：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状和尺寸等。（一）磨料磨料是砂轮的基本材料，必须有高硬度、耐热性、耐磨性和相当的韧性。常用的磨料名称、代号、特性和用途见表2-2。系别名称代号主要成分显微硬度（HV）颜色特性实用范围氧化物系棕刚玉AAl2O391～96%2200～2288棕褐色硬度高、韧性好、价格便宜磨削碳钢、合金钢、可锻铸铁、硬青铜白刚玉WAAl2O397～99%2200～2300白色磨削淬硬的碳钢、高速钢精磨淬火钢、高碳钢、高速钢及薄壁零件

碳化物系黑碳化硅CSiC>95%2840～3320黑色带光泽硬度高于刚玉、性脆而锋利，有良好的导热性和导电性磨削铸铁、黄铜、铝及非金属绿碳化硅GCSiC>97%3280～3400绿色优良的导电性磨削硬质合金、光学玻璃、宝石、玉石、陶瓷、珩磨发动机气缸套等高硬磨料立方氮化硼CBN立方氮化硼8000～9000黑色硬度仅次于金刚石，耐磨性和导电性好，发热量小磨削硬质合金、不锈钢、高合金钢等难加工材料人造金刚石MBD碳结晶体10000乳白色硬度极高，韧性很差，价格昂贵磨削硬质合金、宝石等高硬度材料表2-2常用的磨料的特点及应用（二）粒度粒度是指磨料颗粒尺寸的大小。粒度分为磨粒和微粉两类。（三）黏结剂黏结剂的作用是将磨粒黏合在一起，使砂轮具有一定的形状和强度。（四）硬度砂轮硬度表示磨粒在磨削力作用下从砂轮表面脱落的难易程度。（五）组织砂轮组织表示磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。（六）尺寸和形状砂轮的形状和尺寸是根据磨床类型、加工方法及加工要求来确定的。学习案例数控铣床上加工如图所示零件。

零件材料：HT200

毛坯尺寸：170mm×110mm×50mm。

选择加工该零件的加工刀具。

案例分析：

零件上表面加工采用面铣刀，一次完成切削，刀径比面宽20%可选φ125；

加工零件的φ60外圆柱面及其台阶面采用立铣刀，一次完成切削，可选φ63；

铣削外轮廓时，立铣刀直径的大小不受加工表面外形的限制，通常不要选得太大或太小即可，可选φ25；

选择加工孔的刀具时，刀具的直径要与所加工孔的尺寸相适应。思考题1.如何标注刀具角度？2.如何合理选用切削加工刀具？机械制造基础学习情境三

金属切削过程及其规律学习单元1金属切削过程中的基本规律

学习单元2金属切削基本规律的应用

本情境学习重点

刀具几何参数的选择合理选择切削用量学习单元1金属切削过程中

的基本规律一、切削过程（一）切屑的形成过程图3-1切削变形区1．第Ⅰ变形区图3-1中OA-OM之间的塑性变形区域称为第Ⅰ变形区，在此变形区时，金属开始塑性变形一直到剪切滑移基本完成。

2．第Ⅱ变形区第Ⅱ变形区是指与刀具前面接触的切屑底层内产生塑性变形的区域如图3-1，此变形区域为产生“纤维化”的区域。3．第Ⅲ变形区第Ⅲ变形区是指在已加工表面层内近切削刃附近的变形区域如图3-1所示，这个区域为加工硬化区。在已加工表面的层内，受到切削刃钝圆弧的挤压和摩擦作用，使变形加剧，在该层内引起晶粒伸长和晶粒纤维化、扭曲、甚至破碎，致使已加工表面层产生硬化。（二）切屑的类型1．带状切屑2．挤裂切屑3．粒状切屑4．崩碎切屑（三）积屑瘤加工塑性材料时，当切削速度不高且连续切削时，常有一些从切屑和工件上带来的金属粘附在刀具前刀面上，在靠近切削刃处形成一个呈三角状的硬块，硬度很高，通常是工件材料的2～3倍，当它处于比较稳定的状态时，能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前刀面上的金属称为积屑瘤或刀瘤。图3-3积屑瘤1.积屑瘤的形成原因切削过程中，由于切屑与前刀面之间的摩擦和挤压，使与前刀面接触的切屑底层金属较上层流动速度缓慢很多，出现滞流；当滞流层金属与前刀面之间的摩擦力超过切屑本身的分子之间的结合力时，就会有一部分金属粘结在切削刃附近形成积屑瘤。积屑瘤形成后不断长大，增大到一定程度后会破裂，被切屑带走或嵌入工件已加工表面。2.积屑瘤对切削加工的影响（1）对刀具的影响。积屑瘤粘附在切削刃及前刀面上，可代替切削刃进行切削，起到了保护前刀面，减少刀具磨损，增强切削刃的作用。（2）对切削力的影响。积屑瘤粘附在前刀面上，增大了刀具的实际前角，减小了切削力。由于积屑瘤会不断地形成、脱落，导致了切削力的波动。（3）对已加工表面的影响。由于积屑瘤会不停地形成、脱落，会造成切削厚度的波动，影响工件的尺寸精度。当积屑瘤脱落时，其碎片随机性散落，可能会粘附在工件已加工表面，从而使已加工表面变得粗糙。3．影响积屑瘤的因素（1）工件材料。（2）切削速度。（3）刀具前角。二、切削力与切削功率（一）切削力的来源切削力的来源在切削金属时，切削力来源于两个方面，其一是克服在切屑形成过程中工件材料对弹性变形和塑性变形的变形抗力，其二是克服切屑与前刀面和后刀面的摩擦阻力。图3-4切削合力及其分力1．切削力Fc（主切削力Fz）在主运动方向上的分力，它切于加工表面,并与基面垂直，一般是三个分力中最大的，消耗功率最多，占机床总功率的95%～99%。Fc用于计算刀具强度，设计机床零件,确定机床功率等。2．进给力Ff（进给抗力Fx）在进给运动方向上的分力，它处于基面内与进给方向相反。Ff用于设计机床进给机构和确定进给功率等。占机床总功率的1%～5%。3．背向力Fp（切深抗力Fy）Fp用来计算工艺系统刚度等。它也是使工件在切削过程中产生振动的力，影响工件的加工精度。（二）切削力经验公式式中各种系数和指数和修正系数都可以在切削用量手册中查到。（三）切削功率的计算在切削加工过程中，所需的切削功率Pc可以按下式计算

式中Fc－主切削力(N)；

Ff－进给力(N)；

vc

－切削速度(m/s)

vf－进给速度(mm/s)。切削功率计算式可简化为（四）单位切削力单位切削力是指单位面积上的切削力kc(N/mm2)，可用下式表示：式中FC－切削力（N）AD－切削面积（mm2）。三、影响切削力的因素（一）切削用量影响1.背吃刀量ap与进给量f背吃刀量ap与进给量f增大，切削面积增大，被切除的金属量增多，会使切削力F增大，但两者影响程度不同。ap增大时由于切削变形和摩擦相应的都增大很多，导致切削力按比例成比例增加；若进给量f增大，会减小切削层的变形，从而使切削力增加较少。2.切削速度vc切削速度对切削力的影响分为两个阶段，如图3-5所示。

图3-5切削速度对切削力的影响（二）工件材料的影响工件的材料对切削力的影响较大，工件材料的硬度和强度越高，其剪切屈服强度就越高，变形抗力越大，切削力也就越大。相同切削条件下，工件材料的塑性和韧性越高，则切削变形越大，切屑与刀具间摩擦增加，故切削力越大。切削铸铁等脆性材料时，因变形小，摩擦力小，故产生的切削力也小。（三）刀具角度的影响1.前角2.主偏角3.刃倾角图3-6主偏角对切削力的影响（四）其他因素影响1.刀尖圆弧半径2.刀具磨损3.切削液4.刀具材料四、切削热和切削温度（一）切削热的产生和传出切削区域产生的切削热，共有三个发热区域，即剪切面区、切屑与前刀面接触区、后刀面与已加工表面接触区，三个发热区与三个变形区相对应。（二）切削温度的分布图3-7切削温度分布（三）影响切削温度的主要因素1.工件材料工件材料的强度、硬度越高，切削时消耗的功就越多，产生的切削热越多,切削温度就越高。工件材料的热导率愈大，通过切屑和工件传出的热量越多，切削温度下降越快。2.刀具几何参数前角增大，切削层变形小，产生的热量少，切削温度降低；但过大的前角会减少散热体积，当前角大于20~25时，前角对切削温度的影响减少。主偏角减小，使切削宽度增大，散热面积增加，切削温度下降。3.切削用量对切削温度影响最大的切削用量是切削速度，其次是进给量，而背吃刀量的影响最小，这是因为当切削速度vc增加时，单位时间内参与变形的金属量增加而使消耗的功率增大，提高了切削温度；当f增加时，切屑变厚，由切屑带走的热量增多，故切削温度上升不甚明显；当ap增加时，产生的热量和散热面积同时增大，故对切削温度的影响也小。4.其他因素刀具后刀面磨损量增大时，加剧了刀具与工件间的摩擦，使切削温度升高，切削速度越高，刀具磨损对切削温度的影响就越显著。浇注切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果。切削液的润滑作用可以减少摩擦，减小切削热的产生。五、刀具磨损和刀具寿命

（一）刀具的磨损形式1.前刀面磨损2.后刀面磨损3.前后刀面同时磨损图3-9后刀面磨损情况（二）刀具磨损的原因刀具磨损存在着机械的、热的和化学的作用，既有工件材料硬质的刻划作用而引起的磨损，也有粘接、扩散、腐蚀等引起的磨损。1.磨料磨损2.粘结磨损3.扩散磨损4.氧化磨损（三）刀具的磨损过程及磨钝标准1．刀具的磨损过程图3-10刀具的磨损过程学习案例YT5硬质合金车刀外圆纵车硬质合金车刀外圆纵车σb

=

637

MPa的热轧的热轧45钢，车刀几何参数为γ0

=15°、kr

=

60°、

λs

=

0°，切削用量为ap

=

3mm、f

=

0.56mm/r、vc

=

106.8mm

/min。

试计算切削力Fc、Fp、Ff

及切削功率Pc。学习单元2金属切削基本规律的

应用一、工件材料的切削加工性1．刀具寿命指标材料的相对切削加工性Kr，即凡是Kr>1的材料，比45钢容易切削；凡是Kr<1的材料，比45钢难切削2．已加工表面质量指标3．切削力或切削温度指标二、控制切屑

（一）切屑形状的分类由机床或人力提供的运动，它使刀具与工件之间产生主要的相对运动，能使刀具从工件上切除金属层。主运动的特点是速度最高，消耗功率最大。切屑名称切屑形状切屑名称切屑形状带状切屑锥状螺旋切屑管状切屑弧形切屑盘旋状切屑单元切屑环形螺旋切屑针状切屑（二）切屑的流向和折断1.切屑的流向一般λs<0，使切屑流向已加工表面，λs>0，使切屑流向待加工表面；当车刀的主偏角κr=90°时，切屑流向是偏向已加工表面。2.切屑的折断在加工过程中，切屑流出后，会影响切削过程，同时当切屑流向已加工表面时，会影响零件的表面加工质量，所以应使用合适的办法将其折断。图3-12切削折断原理（三）断屑措施常用的断屑方法是在刀具前刀面上磨出断屑槽，以达到断屑的目的。

（a)折线型(b)直线圆弧型(c)全圆弧型图3-13断屑槽形式三、刀具几何参数的选择

（一）前角的选择（1）根据被加工材料选择前角。（2）根据加工要求选择。

（3）根据刀具材料选择。工件材料合理前角工件材料合理前角粗车精车粗车低碳钢20～25°25～30°灰铸铁低碳钢20～25°中碳钢10～15°15～20°铜及铜合金中碳钢10～15°合金钢10～15°15～20°铝及铝合金合金钢10～15°淬火钢-15～-5°钛合金σb≤1.177GPa10°～15°奥氏体不锈钢15～20°20～25°表3-4硬质合金车刀前角的经验参考数值（二）后角的选择1.根据加工精度选择精加工时为了减少摩擦，后角取较大值一般取8°～11°；粗加工时为提高刀具强度，后角取较小值取值为6°～8°。2.根据加工材料选择加工塑性材料、较软材料时，后角取较大值；加工脆性材料、硬材料时，后角取较小值；加工易产生硬化层的材料时，后角取大值。3.工艺系统刚度低，切削时容易出现振动应选择小的后角（三）主、副偏角的选择1.主偏角选择原则如下：（1）根据加工材料选择加工高强度、高硬度、热导率小和表面有硬化层的材料，为提高刀具强度和改善散热条件，应选取较小主偏角。（2）根据工艺系统刚性选择在工艺系统刚性不足的情况下，应选用较大主偏角，一般取60°～75°。（3）根据加工工件表面形状要求选择在车细长轴或者阶梯轴时，选主偏角为90°；车外圆、车端面和倒角时，应选择45°。2.副偏角的选择

副偏角是影响表面粗糙度的主要角度，它的大小影响刀具强度；过小的副偏角，会增加副后面与已加下表面间摩擦，引起振动。副偏角的选择原则是，在不影响摩擦和振动条件下，应选取较小副偏角。（四）刃倾角选择

1.根据加工要求选择一般精加工，为防止切屑划伤已加工表面，选择刃倾角-0°～+5°；粗车时，为提高刀具强度，选择刃倾角-0°～+5°。车削高硬度、高强度等难加工材料时，为提高刀具强度，也常取较大的负刃倾角。2.根据加工条件选择加工断续表面、加工余量不均匀表面，或在其它产生冲击振动的切削条件下，通常选取负的刃倾角。四、合理选择切削用量（一）选择背吃刀量粗加工时，在机床功率足够时，应尽可能选取较大的背吃刀量，一次切除全部的加工余量。当加工余量较大，机床功率不足时，可以分几次几次走刀将余量切完。如果分两次走刀，第一次尽量取大的背吃刀量，一般为加工余量的2/3～3/4左右。第二次背吃刀量可取加工余量的1/4～1/3左右。半精加工时，由于粗加工后形成表面的质量较为良好，应使半精加工的背吃刀尽可能一次切除余量。当零件表面要求较高时可以进行多次，但是每次的加工余量不应太小。（二）选择进给量粗加工时，增大进绐量，可提高生产效率，但进给量过大，会使切削力力急剧增加而影响机床进给系统、刀具和工件的强度和刚性，此外，也会显著加大表面粗糙度，为此，制定合理的进给量应考虑到各种因素。在精加工和半精加工时，选择最大进给量应主要考虑加工精度和表面粗糙度，还要考虑工件材料、刀具材料和切削速度等因素的影响。（三）切削速度的选择在粗加工时，背吃刀量和进给量都比较大，应选择较低的切削速度；在精加工时，切削速度的选择主要考虑加工精度和刀具的耐用度，可以选择较高的切削速度，但应避开积屑瘤的速度范围；加工材料的硬度较高，应选用较低的切削速度，反之选用较高的切削速度；刀具材料的切削性能越好，切削速度越高。

五、切削液选用（一）切削液的作用1.冷却作用2.润滑作用3.清洗作用4.防锈作用（二）切削液种类及其应用1.水溶性切削液水溶性切削液主要分为水溶液、乳化液和合成切削液三种。2.油溶性切削液油溶性切削液分为以下两种。（1）矿物油。（2）极压切削油。思考题前角、后角功用是什么？切削时怎样合理选择？切削用量如何合理选取？学习情境四机床夹具设计学习单元1机床夹具概述学习单元2工件的定位学习单元3定位误差的分析与计算学习单元4工件的夹紧学习重点工件的定位定位误差的分析与计算一、夹具的功能保证加工精度，稳定加工质量提高劳动生产率和降低成本扩大机床的工艺范围降低劳动强度学习单元1机床夹具概述二、夹具的组成定位元件夹紧装置导向元件夹具体三、机床夹具的分类通用夹具专用夹具组合夹具随行夹具按使用范围分类可调或成组夹具车床夹具铣床夹具钻床夹具镗床夹具磨床夹具齿轮机床夹具其它机床夹具按使用机床分类手动夹具气动夹具液压夹具气液增压夹具电动夹具磁力夹具真空夹具离心力夹具其他按动力源分类学习单元2工件的定位一、工件定位的基本原理物体的六个自由度六点定位简图

六点定位原理在机械加工中，要完全确定工件在夹具中的正确位置，必须用六个相应的支承点来限制工件的六个自由度，称为“六点定位原理”。

二、工件定位的几种情况

1.完全定位

连杆钻孔定位方案平面支承侧挡销短圆柱销二、工件定位的几种情况

2.不完全定位

连杆钻孔定位方案平面支承侧挡销短圆柱销二、工件定位的几种情况

3.欠定位

用专用夹具安装工件二、工件定位的几种情况

4.过定位

过定位示意二、工件定位的几种情况

4.过定位

滚、插齿时工件的过定位四、常用定位元件及选用

定位元件的结构、形状和尺寸主要取决于工件定位基面的结构、形状和大小等因素。夹具的定位元件应符合以下基本要求。(1)足够的精度。一般定位元件的尺寸公差及形位公差应当控制在被定位工件相应尺寸公差及形位公差的1/20～1/5。(2)较高的耐磨性。(3)良好的工艺性。定位元件应力求简单、合理，便于加工、装配和更换。(4)足够的强度和刚度，以免使用中变形和损坏。学习单元3定位误差的分析与计算

一、定位误差的分析定位误差——这种只与工件定位有关的加工误差，称为定位误差，用△D表示。组成——定位误差分为基准不重合误差与基准位移误差两部分。分别用△bc和△jw来表示。（一）基准不重合误差△bc含义——是由于定位基准和工序基准（通常工序基准与设计基准重合）不重合引起的工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，其大小为两个基准之间尺寸的公差。基准不重合误差的实例（二）基准位移误差△jw

定义——基准位移误差是指工件在定位时，工件定位基准本身的最大位置变动量在工序尺寸方向上造成的误差。定位误差的计算公式为

二、定位误差的计算相关概念：a)设计基准：在零件图上用来确定某一表面的尺寸、位置所依据的基准。b)工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、位置所依据的基准。c)基准不重合误差等于定位基准相对于设计基准在工序尺寸方向上的最大变动量。计算方法：当△bc＝0，△jw≠0时，定位误差是由基准不重合引起的，△d＝△jw；当△bc≠0，△jw≠0时，又分为以下两种情况：如果工序基准不在定位基面上，则如果工序基准在定位基面上，则，式中“＋”、“－”号的确定方法：首先先分析定位基面尺寸由大变小(或由小变大)时，定位基准的变动方向；其次当定位基面尺寸作同样变化时，设定位基准不动，分析工序基准的变动方向；最后若两者变动方向相同则取“十”，若两者变动方向相反则取“一”。学习单元4工件的夹紧一、夹紧装置的要求(1)在夹紧过程中应能保持工件定位时所获得的正确位置。(2)夹紧力大小适当。(3)夹紧装置应该操作方便、省力、安全。(4)夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与生产批量和生产方式相适应。结构设计应力求简单、紧凑，并尽量采用标准化元件。二、夹紧装置的组成1.动力源装置2.传力机构3.夹紧元件三、夹紧力的确定1）确定夹紧力方向的两个原则：a.夹紧力作用方向应垂直于工件的主定位面。图2-69夹紧力方向对镗孔位置精度的影响三、夹紧力的确定1）确定夹紧力方向的两个原则：b.夹紧力的方向应有利于减少所需要的夹紧力。三、夹紧力的确定1）确定夹紧力方向的两个原则：b.夹紧力的方向应有利于减少所需要的夹紧力。三、夹紧力的确定2）夹紧力作用点的选择：a.夹紧力应作用在工件刚度最大的部位。图2-70夹紧力作用部位三、夹紧力的确定2）夹紧力作用点的选择：b.夹紧力的作用点应在夹具支承点所组成的面积之内。图2-71夹紧稳定性三、夹紧力的确定2）夹紧力作用点的选择：c.夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以减少和防止加工时工件的振动。重点思考题1．什么叫装夹？为什么说定位与夹紧不是一回事？2．夹具的分类？3．夹具一般由哪些部分组成？4．何谓六点定位原理？5．什么是完全定位、不完全定位、欠定位和过定位？6．何谓定位误差？定位误差是由哪些因素引起的？7．对夹紧装置有哪些基本要求？学习情境五机械加工过程与

工艺规程

机械制造基础学习情境五：机械加工过程与工艺规程学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程学习单元2生产类型与工艺特点学习单元3零件的结构工艺性分析学习单元4毛坯的选择学习单元5定位基准的选择学习单元6工艺路线的拟定学习单元7加工余量的确定学习单元8工艺尺寸链学习单元9机械加工生产率和技术经济分析学习重点工艺过程及组成粗基准的选择精基准的选择工艺路线的拟订加工余量的确定工艺尺寸链学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程一、生产过程的概念机械产品的生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它一般包括原材料的运输、保管和准备，生产的准备工作，毛坯的制造，零件的机械加工与热处理，机器的装配、检验、测试和涂装，专用工具、夹具、量具和辅具的制造，加工设备的维修，以及动力供应等。原材料成品（机器）

二、生产过程的组成1)

原材料的运输、保管和准备；2)

生产的准备工作；3)

毛坯的制造；4)

零件的机械加工与热处理；5)

零件装配成机器；6)

机器的质量检查及运行试验；7)

机器的油漆、包装和入库。学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程例：汽车产品的生产过程铸铁废钢铝锭辅助材料┊热处理机械加工部件装配铸造铁粉碳粉┊粉末冶金烧结粉末冶金件铸件锻件钢板冲压铆、焊接装配油漆缸体曲轴变速箱壳体齿轮┊发动机变速器转向器驱动桥┊协作件、电器系统轮胎其它部件总装配试车汽车钢材锻造汽车生产过程生产过程可以分为：直接生产过程：直接改变被加工对象的尺寸、形状和性能的生产过程。例如：毛坯制造、机械加工、装配辅助生产过程：不使加工对象产生直接变化，但也非常必要。例如：工具制造、机器包装运输、动力供应零件的生产过程三、工艺过程在生产中，直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性能等使其成为成品或半成品的过程就是工艺过程。学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程（一）工序一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

四要素:工人、工作地、工件、连续完成

单元二工艺过程及组成

小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1

车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2

车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2

车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台阶梯轴讨论：

生产规模不同，工序的划分不一样。（二）安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。

学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程例：表7-1小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1

车一端面，钻中心孔*；

调头，车另一端面，钻中心孔车床I

2

车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2

车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床

5去毛刺钳工台阶梯轴两次两次一次一次一次一次一次讨论：

安装次数多好还是少好？（三）工位

为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。

学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程

在三个工位上钻、铰圆盘零件上的孔工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构例：学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程（四）工步

工步是指在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容。

学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程复合工步几把刀具同时参与切削的工步为复合工步学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程复合工步刨床复合工步（五）走刀

在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。

学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程

工序的划分及排列毛坯的种类和尺寸加工尺寸、公差及技术要求工艺装备及工艺措施切削用量及工时定额、工人等级四、加工工艺规程1定义：规定了产品或零部件机械加工过程和操作方法的工艺文件2工艺文件的内容：工艺规程一经确定，不得随意变更学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程（一）机械加工工艺规程的作用1.组织和管理生产的基本依据2.指导生产的主要技术文件3.新建和扩建工厂的原始资料4.进行技术交流、开展技术革新的基本资料学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程（二）制定机械加工工艺规程的原则(1)充分利用本企业现有的生产条件。(2)可靠地加工出符合图纸要求的零件，保证产品质量。(3)保证良好的劳动条件，提高劳动生产率。(4)在保证产品质量的前提下，尽可能降低消耗、降低成本。(5)尽可能采用国内外先进工艺技术。学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程(三)制定工艺规程的主要依据(1)产品的装配图和零件的工作图。(2)产品的生产纲领。(3)本企业现有的生产条件，包括毛坯的生产条件或协作关系、工艺装备和专用设备及其制造能力、工人的技术水平以及各种工艺资料和标准等。(4)产品验收的质量标准。(5)国内外同类产品的新技术、新工艺及其发展前景等相关信息。学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程分析零件拟定加工工艺路线确定工艺装备确定加工余量、工序尺寸和公差确定切削用量确定时间定额填写工艺文件

在加工过程中，任何人不得随意违反工艺规程确定毛坯（四）制定机械加工工艺规程的步骤学习单元1机械产品的生产过程与工艺过程学习单元2生产类型与工艺特点一、生产纲领

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。

零件在计划期一年中的生产纲领N可按下式计算：

式中

Q——产品的年生产纲领，单位：台/年；

n——每台产品中所含零件的数量，单位：件/台；

a%——备品率，对易损件应考虑一定数量的备品，以供用户修配的需要；

b%——废品率。例如：二、生产类型生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：1）大量生产2）成批生产：大批、中批、小批3）单件生产

学习单元2生产类型与工艺特点1）大量生产产品的数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。例如，汽车、拖拉机、轴承等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。学习单元2生产类型与工艺特点2）成批生产

产品数量较多，每年生产的产品结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。例如，通用机床（一般为车、铣、刨、钻、磨床）等产品制造往往属于这种生产类型。学习单元2生产类型与工艺特点3）单件生产

产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。学习单元2生产类型与工艺特点学习单元3零件的结构工艺性分析一、定义零件的结构工艺性——指所设计的零件在不同类型的具体生产条件下，零件毛坯的制造、零件的加工和产品的装配所具备的可行性和经济性。二、切削加工对零件结构的一般要求

1.加工表面的几何形状应尽量简单，尽量布置在同一平面上、同一母线上或同一轴线上，减少机床的调整次数。2.尽量减少加工表面面积，不需要加工的表面，不要设计成加工面，要求不高的面不要设计成高精度、低粗糙度的表面，以便降低加工成本。3.零件上必要的位置应设有退刀槽、越程槽、便于进刀和退刀，保证加工和装配质量。4.避免在曲面和斜面上钻孔，避免钻斜孔，避免在箱体内设计加工表面，以免造成加工困难。5.零件上的配合表面不宜过长，轴头要有导向用倒角，便于装配。6.零件上需用成形和标准刀具加工的表面，应尽可能设计成同一尺寸，减少刀具的种类。学习单元3零件的结构工艺性分析学习案例：图为某工厂生产的零件图，由于该零件的结构工艺性不好而导致生产效率低下，工艺成本高，加工精度低等一系列问题。键槽键槽学习单元3零件的结构工艺性分析学习单元4毛坯的选择一、毛坯的种类

铸件、锻件、型材、冲压件、焊接件1.铸件应用材料：铸铁、铸钢和铸造有的色金属应用场合：形状复杂、特别是具有复杂内腔的构件特点：成本低、原材料来源广、力学性能低、制造时废品率高2.锻件适用材料：铜、铝、钢等塑性较好的材料；铸铁不能锻压应用场合：用于制造形状简单、强度要求高的毛坯锻造方法：自由锻，模锻；手工锻造，机器锻造学习单元4毛坯的选择3.焊接件

适用于大型毛坯的生产例如万吨水压机远洋货轮、高架吊车、汽车车身等4.冲压件广泛应用于汽车、拖拉机、航空、电器仪表日用品等行业冲压的基本工序：落料和冲孔、弯曲、拉深学习单元4毛坯的选择5.型材6.冷挤压件7.粉末冶金件学习单元4毛坯的选择二、确定毛坯时应考虑的因素零件的材料及其力学性能零件的结构和尺寸生产类型现有生产条件充分考虑利用新技术、新工艺和新材料学习单元4毛坯的选择学习单元5定位基准的选择一、粗基准的选择选择粗基准应考虑的问题：1）加工余量的分配2）加工面与不加工面的相互位置12粗基准的选择原则：1）保证相互位置要求的原则

粗基准：不加工面

结果：保证不加工面与加工面的位置要求学习单元5定位基准的选择2）保证加工表面加工余量合理分配的原则学习单元5定位基准的选择3）便于工件装夹原则4）粗基准一般不得重复使用原则5）选余量最小的面为粗基