机械制造学习资料

简答题6题，每题5分填空20题，每题1分定位分析2题，22分计算分析计算28分切削运动可分为主运动和进给运动切削速度、进给量和背吃刀量统称为切削用量，又称为切削用量三要素。（一道计算题）车刀的主要标注角度硬质合金的概念和分类（自己看）周铣法：用铣刀圆周上的切削刃来铣削工件表面。端铣法是利用铣刀端面的刀齿来铣削工件的加工表面。粗加工用逆铣，精加工用顺铣机床的型号编制CA6140的涵义（c是类代号车床类，a是结构不同，6表示落地及卧式车床组，1表示卧式车床系，40表示最大工件回转直径400mm）滚齿机作业原理：滚齿是按展成法原理加工轮齿的。用滚刀加工齿轮相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程，将其中一个齿轮齿数减少到一个或几个，采用较大螺旋倾角，开槽铲背，磨出角度形成滚刀。当机床使滚刀和工件严格地按一对螺旋齿轮的传动关系作相对旋转运动，并沿工件轴线作轴向进给运动时，就可在工件上连续不断地切出全长齿轮。定位：机械加工前，确定工件在机床或夹具中相对切削刀具占有某一正确位置的操作过程夹紧：对定位后的工件进行紧固的过程。以克服加工过程中的切削力、重力、惯性力的影响，保持工件的定位位置不变。铣刀加工工件所用的夹具必须用对刀装置夹具分类：通用夹具，专用夹具，可调夹具和成组夹具，组合夹具，随行夹具。夹具组成：定位元件，夹紧装置，导向装置，夹具体基准是用来确定工件几何要素间的几何关系所依据的哪些点、线、面。根据基准的功用不同分为设计基准和工艺基准。设计基准是设计图样上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置公差的起点。工艺基准是在工艺过程设计中所采用的基准，按工艺基准的用途不同分为定位基准、测量基准、工序基准。六点定位原理是在夹具中设置六个支承点，分别限制工件的六个自由度，使工件在机床上得到确定的位置的方法。完全定位：根据被加工面的尺寸和形状要求，工件的六个自由度完全被限制的定位。不完全定位：按加工要求，允许有一个或几个自由度不被限制的定位。在生产中，工件被限制的自由度数一般不少于三个。欠定位：按加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位。过定位工件的同一自由度被两个或两个以上的支承点重复限制的定位。消除过定位一般有两种：改变定位元件的结构。提高工件定位基面之间及夹具定位元件工作表面之间的位置精度，以减小或消除过定位引起的误差。夹紧力作用点应能保持工件定位稳固，作用点应位于工件刚性较好的部位，作用点尽量靠近工件被加工表面，防止振动或弯曲变形方向：夹紧力应保证定位准确可靠，不破坏定位精度，夹紧力的方向应有利于减小夹紧力第一变形区：从OA线开始发生塑性变形，到OM线晶粒的剪切滑移基本完成所围区域。金属切削层沿滑移线的剪切滑移变形，以及随之产生的加工硬化。第二变形区：切屑排出时受到前刀面的挤压和摩擦，靠近前刀面处的金属纤维化，其方向基本上与前刀面平行区域。第三变形区：已加工表面受到刀刃钝圆部分和后刀面的挤压、摩擦与回弹，造成纤维化与加工硬化的部分。剪切角Ф是第一变形的剪切面和切削速度方向的夹角。剪切角Ф的变化与切削变形、切削力有着密切的关系，代表了变形的程度。因为Ф减小，切屑变厚、变短，变形系数ξ增大，切削费力。切削层塑变后，厚度增加，长度缩小，宽度基本不变。即切屑厚度ach大于切削厚度ac，切屑长度lch小于切削长度lc。切削层的厚度变形系数ξc、长度变形系数ξl分别为：得出Ф与ξ的关系为普通摩擦区的摩擦系数为常数。粘结摩擦区的摩擦系数为变量。利用切削变形理论的三个重要公式：计算式中可知，切屑变形的程度主要决定于剪切角φ和摩擦系数μ的大小。改变加工条件，促使φ增大、μ减小，就能减小切屑的变形。带状切屑：切屑的内表面是光滑的，外表面是毛茸状的，每个层片很薄，肉眼看起来大体上平整。带状切屑一般在加工塑性金属材料，切削厚度较小，切削速度较高，刀具前角较大时得到。切削特点：带状切屑的切削过程比较平稳，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。节状切屑：其外弧表面呈锯齿形，内弧表面有时有裂纹。节状切屑大都在加工塑性材料，且切削速度较低、切屑厚度较大的情况下产生。粒状切屑：其形状为相似的梯形粒状。粒状切屑是在剪切面上的剪应力超过材料的破裂强度，整个单元被切离而形成。崩碎切屑是指不规则的碎块状切屑。切削中，切削层靠近切削刃和前刀面的局部金属，未经明显的塑性变形就在张应力状态下脆断，形成不规则的碎块切屑。同时使工件加工表面凹凸不平。工件材料越是硬脆，切削厚度越大，越容易产生崩碎切屑。在中低速切削情况下，常出现切屑和金属切削层冷焊（粘接）在刀具前刀面上，形成硬度很高的楔块。能够代替切削刃进行切削。这种硬楔块称为积屑瘤。积屑瘤对切削过程的影响：（1）保护刀具（2）增大前角，积屑瘤构成300左右的前角，因此，减少了切屑的变形，降低了切削力。（3）增大切削厚度（4）增大已加工表面粗糙度。因积屑瘤能使切削力减小而降低能量耗损，故积屑瘤对粗加工有利。影响切屑变形的因素：1.工件材料强度：硬度越大，切削变形就减小。原因：强度、硬度越大→切削力增大→增大→减小（β减小）→φ增大→减小。2.前角的影响：前角γo↑，直接使剪切角Ф↑，变形系数ξ↓；前角γo↑，切削力↓，法应力σ↓，摩擦系数μ↑，Ф↓，但γo的影响大于μ的影响。3.切削速度的影响：①当v<22m/min时，v↑，因积屑瘤使γb↑，故ξ↓，切屑变形↓②当22<v<84时，v↑，积屑瘤消逝使γb↓，故ξ↑，切屑变形↑。③当v>84时，v↑，温度θ↑，切屑底层金属τs↓,故ξ↓，切屑变形↓4.切削厚度的影响：切削厚度ac↑，剪切角Ф↑，摩擦系数μ↓，故变形系数ξ↓，切削变形↓为便于测量和应用，将合力F分解为三个相互垂直的分力Fx，Fy，Fz影响切削力的因素：1.工件材料的影响2.切削用量（ap、f、v）的影响①背吃刀量ap↑，或进给量f↑，均使切削力Fz↑；②ap↑，Fz成正比例↑；f↑，Fz是68%~86%↑；刀具耐用度指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间结论：切削速度v对刀具耐用度T的影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap最小。切削液的分类：1.水溶液2.乳化液3.切削油。切削液的作用机理：1.切削液的冷却作用：一般水溶液的冷却性能最好，油类最差，乳化液介于两者之间而接近于水。2.切削液的润滑作用3.切削液的清洗作用4.切削液的防锈作用切削用量的选用原则：1）首先选择尽可能大的ap；2）其次根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要求，选择尽可能大的f；3）最后利用设计手册或计算公式确定v工艺系统刚度的计算：工艺系统刚度对加工精度的影响：1.机床的变形其中kzx、kwz、kdj为主轴箱、尾座、刀架的刚度。工艺系统的刚度随着切削力作用点位置变化而变化。工艺系统的变形也随着切削力作用点的位置变化而变化加工时：变形大的地方，切除的金属层薄；变形小的地方，切除的金属层厚。结论：因机床受力变形，加工后的工件呈两端粗，中间细的马鞍形。2.工件的变形：用两顶尖车削细长轴时，不考虑机床和刀具的变形，工件在切削点处的变形量yB为：当x=0或x=L，yB=0；当x=L/2时，工件刚度最小，变形最大。结论：加工后的工件呈中间粗的腰鼓形。3.工艺系统的总变形：若同时考虑机床和工件的变形，忽略车刀变形，则工艺系统的总变形为二者的叠加“误差复映”在加工有圆度误差的毛坯时，由于工艺系统的受力变形的变化，工件也产生相似的圆度误差称为误差复映。ε称为误差系数当C（f、aP）↓或k↑，都能使ε↓，且k↑，能在保证加工精度前提下，提高生产率。多次走刀可减少误差复映，提高加工精度，但生产率降低。切削中原始误差的方向不同，对加工精度的影响程度不同。当误差的方向与尺寸方向一致时，对加工精度影响最大。误差的敏感方向是指对加工精度影响最大的方向。也是通过切削刃的加工表面的法线方向。机床误差由机床的制造误差、安装误差和使用中的磨损误差所引起。对加工精度影响较大的误差是：主轴回转误差、导轨导向误差、传动链的传动误差。零件结构工艺性是指在满足使用要求的前提下，在现有技术水平和资源约束下，制造该零件的可靠性和经济性。衡量机械产品的结构工艺性应考虑的因素：1）零件的总数及通用性零件的数量；2）机械零件的平均精度；3）材料的种类及需求量：4）机械零件各种制造方法的比例。定位基准是指确定工件相对刀具正确位置的工件表面。粗基准：加工第一道工序时，以毛坯上未加工的表面为定位基准，此基准称为粗基准。精基准：以已加工的表面为加