乌职院车工工艺与技能训练课件01机械加工的基本知识

模块一机械加工的基本知识教学目的：掌握机械加工的基本概念和知识教学重点：机械加工方法、工艺过程、基准、生产类型教学难点：基准第一节机械加工基本概念

一、机械加工方法：利用机械力作为外力进行切削加工的方法无切屑加工：加压于工件表面，使之改变尺寸和形状以制造出符合质量要求的零件。（产生塑性变形）有切屑加工（切削加工）：改变毛坯的状态切去毛坯表面金属层以到达尺寸和形状、表面质量的要求的机械加工方法。二、机械产品生产过程和机械加工工艺过程机械产品生产过程：从原材料到产品出厂的全过程（直接生产过程和辅助生产过程）机械加工工艺过程：指对工件采用各种加工方法直接改变毛坯的尺寸、形状、表面质量及物理性能使之成为机械产品中的合格零件的全部劳动过程。工艺规程知识工序：指一个（或一组）工人在一个工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。（工人、工作地、连续作业、工件）工序是工艺过程最基本的组成单位。在生产管理上是制造定额、计算劳动量、配备工人、核算生产能力、安排生产作业计划、进行质量检验和班组经济核算的基本单位。安装：指工件（或装配单元）经一次装夹后所完成的那一部分工序。工位：在加工中为了减少安装次数采用回转夹具、回转工作台或移动夹具使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工，每个位置所完成的那部分加工叫工位。（一个工序可包括一个或几个工位）多工位连续加工工步：是指在加工表面（或装配时的连续表面）、加工工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序。走刀：在一个工步内当被加工表面的切削余量较大时需要分几次切削时每进行一次切削都称为一次走刀。机械加工工艺组成

阶梯轴加工工艺过程三、生产纲领和生产类型生产纲领：包括备用品和废品在内的该产品的年产量。

N=Q*n*(1+a+b)N---零件的生产纲领件/年

Q---产品的年产量台/年

n—每台产品中该零件的数量件/台

a

—备品百分率

b

—废品百分率生产类型：指企业生产专门化程度的分类单件生产：单个的生产不同结构和不同尺寸的产品。特点：是产品的种类繁多。成批生产：一年中分批、分期地制造同一产品。特点：生产品种较多，每种品种均有一定数量，各种产品分批、分期轮番进行生产。小批生产：生产特点与单件生产基本相同。中批生产：生产特点介于小批生产和大批生产之间。大批生产：生产特点与大量生产相同。大量生产：全年中重复制造同一产品。特点：产品品种少、产量大，长期重复进行同一产品的加工。各种生产类型的规范见下表

生产类型零件的年生产纲领（件/年）重型机械中型机械小型机械

单件生产<5件<20件<100件成

批

生

产小批生产5---100件20---200件100---200件中批生产100-300件200-500件500-5000件大批生产300-1000件500-5000件5000-50000件

大量生产>1000件>5000件>50000件：各种生产类型工艺过程的主要特点见表

1.2

各种生产类型工艺过程的主要特点工艺过程特点生产类型单件生产成批生产大批量生产工件的互换性一般是配对制造，没有互换性，广泛用钳工修配大部分有互换性，少数用钳工修配全部有互换性。某些精度较高的配合件用分组选择装配法毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模手工造型；锻件用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模；部分锻件用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等。铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。机床设备通用机床。或数控机床，或加工中心。数控机床加工中心或柔性制造单元。设备条件不够时，也采用部分通用机床、部分专用机床。专用生产线、自动生产线、柔性制造生产线或数控机床。夹具多用标准附件，极少采用夹具，靠划线及试切法达到精度要求。广泛采用夹具或组合夹具，部分靠加工中心一次安装。广泛采用高生产率夹具，靠夹具及调整法达到精度要求。刀具与量具采用通用刀具和万能量具。可以采用专用刀具及专用量具或三座标测量机。广泛采用高生产率刀具和量具，或采用统计分析法保证质量。对工人的要求需要技术熟练的工人。需要一定熟练程度的工人和编程技术人员。对操作工人的技术要求较低，对生产线维护人员要求有高的素质。工艺规程有简单的工艺路线卡。有工艺规程，对关键零件有详细的工艺规程。有详细的工艺规程。

基准基准：确定零件上某一点、线、面的位置时所依据的那些点、线、面设计基准：零件图上确定某些点、线、面的位置是所依据的点、线、面。工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准。

定位基准：在加工中用作定位的基准即确定工件机床或夹具中占有正确位置所依据的基准。测量基准：测量已加工表面的尺寸或位置精度时所依据的工件的点、线、面。装配基准：装配时用来确定零部件在产品中相对位置所依据的点、线、面。定位基准的选择粗基准的选择：选择原则：精基准的选择：选择原则：四、机械加工的劳动生产率

在单位时间内制造出合格产品的数量或者是指用于制造单位合格产品所消耗的时间时间定额：是在一定生产技术条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。

T=t基+t辅+t需单件工序时间：在机械加工中完成一个工件的一道工序所需要的时间。（单件时间）调整时间：指在成批生产中为了更换工件或工序而对设备及工艺装备进行更新调整所需要的时间。计价时间：完成一件产品的一道工序规定的时间定额。（单件核算定额）提高劳动生产率的工艺途径缩减时间定额实施多台机床看管采用新工艺、新技术提高机械加工自动化

再见第二节金属切削基本知识教学目的：掌握金属切削的基本知识教学重点：切削运动、切削要素、切削力、切削温度教学难点：切削力的分解

一、金属切削的基本概念切削运动：在切削过程中刀具与工件的相对运动。主运动：将切屑切下时所必须的基本运动即形成切削速度和消耗主要动力的工作运动进给运动：使多余的金属层不断的被切去的运动需要注意的问题主运动和进给运动的个数主运动和进给运动可以有刀具和工件分别完成也可以由刀具单独完成主运动和进给运动可以同时进行也可以交替进行有些进给运动是靠刀具本身的结来实现的车削时工件上形成的表面待加工表面以加工表面切削表面（过渡表面）切削要素切削用量要素：切削速度、进给量、背吃刀量（吃刀量、切削深度）切削层横截面要素：切削宽度、切削厚度、切削面积二、切削力总切削力的构成：1．克服被加工材料对弹性变形的抗力；

2．克服被加工材料对塑性变形的抗力；

3．克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。总切削力的分解：主切削力（Fz）、进给力(Ff)、背向力(Fr)上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr（国标为F）。为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx（国标为Ff）、Fy（国标为Fp）和Fz（国标为Fc）三个分力。在车削时：

Fz——主切削力或切向力。它切于过渡表面并与基面垂直。Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。Fx——进给抗力、轴向力或走刀力。它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向相反的力即总切削力在进给方向上的正投影。一般消耗总功率的1%--5%，是设计和验算进给系统零件强度的依据。Fx是设计进给（走刀）机构，计算车刀进给功率所必需的。Fy——切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。它是处于基面内并与工件轴线垂直的力即总切削力在垂直于进给运动方向上的正投影，因为切削时在此方向上的运动速度为零所以Fy不做功。Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。它与工件在切削过程中产生的振动有关。

影响切削力的因素工件材料切削用量刀具角度是否使用切削液三、切削热和切削液切削热的产生切削热是由切削功转变而来的。如图所示，其中包括：剪切区变形功形成的热QP、切屑与前面摩擦做功形成的热Qrf、已加工表面与后刀面摩擦做功形成的热Qαf,因此，切削时共有三个发热区域，即剪切面、切屑与前刀面接触区、后刀面与已加工表面接触区，如图示，三个发热区与三个变形区相对应。所以，切削热的来源就是切屑变形功和前、后刀面的摩擦功。

切削热的传散：产生总的切削热Q，分别传入切屑Qch、刀具Qc、工件Qw和周围介质Qr。

传到刀具上的热量使刀刃温度升高，过高则降低切削部分的硬度，加速刀具磨损。传到工件上的热量使工件产生热变形影响加工质量。

影响切削温度的因素工件材料：工件材料的强度（包括硬度）和导热系数对切削温度的影响是很大，单位切削力是影响切削温度的重要因素，而工件材料的强度（包括硬度）直接决定了单位切削力，所以工件材料强度（包括硬度）增大时，产生的切削热增多，切削温度升高。工件材料的导热系数则直接影响切削热的导出，导热系数小导热性差由工件传散的热量就少切削温度就越高。切削用量：增大切削用量必然使单位时间内金属的切除量增多，消耗的能量就多切削温度就升高。切削速度对切削温度影响最大，随切削速度的提高，切削温度迅速上升。进给量对切削温度影响次之，而背吃力量ap变化时，散热面积和产生的热量亦作相应变化，故ap对切削温度的影响很小。

刀具角度：切削温度随前角γo的增大而降低。这是因为前角增大时，单位切削力下降，使产生的切削热减少的缘故。但前角大于18°～20°后，对切削温度的影响减小，这是因为楔角变小而使散热体积减小的缘故；主偏角Κr减小时，使切削宽度hD增大，切削厚度hD减小，因此，切削变形和摩擦增大，切削温度升高；但当切削宽度hD增大后，散热条件改善，故随着主偏角k减少切削温度下降；负倒棱bγ1在(0—2)f

范围内变化，刀尖圆弧半径re在0—1.5mm范围内变化，基本上不影响切削温度。因为负倒棱宽度及刀尖圆弧半径的增大，会使塑性变形区的塑性变形增大，但另一方面这两者都能使刀具的散热条件有所改善，传出的热量也有所增加，两者趋于平衡，所以对切削温度影响很小。

切削液：切削液对切削温度的影响，与切削液的导热性能、比热、流量、浇注方式以及本身的温度有很大的关系。从导热性能来看，油类切削液不如乳化液，乳化液不如水基切削液。刀具磨损的影响：

在后刀面的磨损值达到一定数值后，对切削温度的影响增大；切削速度愈高，影响就愈显著。合金钢的强度大，导热系数小，所以切削合金钢时刀具磨损对切削温度的影响，就比切碳素钢时大。

切削液切削液的作用：冷却作用：使切削热传导、对流和汽化，从而降低切削区温度。润滑作用（边界润滑原理）：切削液渗透到刀具与切屑、工件表面之间形成润滑膜，它具有物理吸附和化学吸附作用。洗涤和防锈作用：冲走细屑或磨粒；在切削液中添加防锈剂，起防锈作用。切削液的种类水溶液：切削油:乳化液：极压切削油和极压乳化液

四、切屑的类型带状切屑：它的内表面光滑，外表面毛茸。加工塑性金属材料（如碳素钢、合金钢、铜和铝合金），当切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大时，一般常得到这类切屑。它的切削过程平衡，切削力波动较小，已加工表面粗糙度较小。挤裂切屑：这类切屑与带状切屑不同之处在外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。这种切屑大多在切削黄铜或切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。单元切屑：如果在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面上，则整个单元被切离，成为梯形的单元切屑，如图c所示。切削铅或用很低的速度切削钢时可得到这类切屑。崩碎切屑：这是属于脆性材料（如铸铁、黄铜等）的切屑。这种切屑的形状是不规则的，加工表面是凸凹不平的。五、积屑瘤积屑瘤的形成：1）切屑对前刀面接触处的摩擦，使前刀面十分洁净。2）当两者的接触面达到一定温度同时压