金属工艺学-5.ppt

1、,-5,主讲：朱明 高级技师、经济师、工程师 高级技能专业技术教师 汽车维修高级考评员,第五章 毛坯选用,毛坯的选用在工厂是一个很实际的问题，选错毛坯真的是一个“初级错误”，经典的有选错材料，拿了不能淬火的钢材去作调质、也有选错型号造成机械性能不足、更有选了不宜进行焊接的材料去焊接等，操作者知识上的不足造成了企业的经济损失。 一、机械零件毛坯选择的原则 1.适用性原则；2.经济性原则；3.可行性原则；4.环保性原则。 上述四项原则是互相联系的，考虑是应在保证第一项原则的前提下，力求做到质量好、成本低、制造周期短和环保的原则。,二、常用机械零件的毛坯种类和选择 （一）毛坯的种类：1.铸件、2.型

2、材件、3.焊接件。 （二）毛坯选择应考虑的因素 1.生产批量生产量大，采用和生产率高的加工方法；生产量小，采用和生产率低的加工方法。 2.零件对材料组织和性能以及材料得了工艺性能的要求材料为铸铁时，只能选铸件；重要的受力复杂的钢质零件不宜用型材而应选用铸钢。 3.结构、形状与尺寸轴类零件各段台阶直径相差不大可用型材，否则宜用锻件；大型零件只能采用自由锻件、砂型铸件或焊接件。 4.生产条件应考虑加工方法 实际工艺水平以及外协加工的可能性与经济性。,（三）典型机械零件与结构件毛坯的选择 1.轴杆类零件 常见的有实心轴、空心轴、直轴、曲轴和杆件零件等。根据承载条件的不同，轴又可分为：转轴、传动轴和心

3、轴三大类。 中等载荷或一般的轴，主要选用中碳调质钢；重载、冲击及耐磨的轴，主要选合金结构钢，还要采用锻造成形加工方法；异性断面或弯曲凸轮轴、曲轴等，材料采用球墨铸铁，其毛坯选用铸造，如排气阀，则可将合金耐热钢胆囊阀帽与普通碳素钢的阀杆焊成一体；超大的零件还可以采用先铸造后焊接的拼装的工艺来成形，如大型水压机的立柱。,2.盆套类零件 常见的有齿轮、飞轮、法兰、套环、垫圈等。例如：齿轮，根据齿轮的齿面和齿根以及齿轮本体的受力要求不同，一般中小型齿轮应选用中碳结构钢，重要的齿轮应选用合金渗碳钢；结构复杂的大型齿轮可用铸钢、球铁为材料，可以焊接甚至拼接的工艺来生产；至于低速运转受力不大的可用灰铁甚至尼

4、龙为材料。,3.箱座、支架类零件 常见的有各种机械的机身、机架、机座、工作台以及齿轮箱、轴承座、阀体、泵体等。考虑到这类零件的工作条件相差很大，更有压应力、拉应力、弯曲应力、冲击载荷的复合作用以及要求耐磨密封等使用条件，最好采用铸造工艺，极端情况下，也可以采用焊接工艺。,按力学性能选材的基本步骤,机械零件选材的一般步骤：,表7-1 几种常见零件工作条件、失效形式及要求的力学性能,零件失效形式分类,导致零件失效的主要原因示意图,第六章 金属切削加工的基础知识,金属切削加工是利用切削刀具从毛坯上切除多余的金属，以获得要求的形状、尺寸和表面粗糙度的零件的加工方法。它包括车、钻、刨、銑、磨以及齿轮加工

5、等。 本章主要介绍金属切削的基本概念、刀具材料、切削变形、刀具磨损，以及刀具耐用度、工件材料切削加工性、切削液、切削用量的选择、刀具几何参数的选择等内容。 按机床的加工性质和所用刀具来分类，分成为12大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。每一类机床，又可按其结构、性能和工艺特点的不同细分为若干组。,一、金属切削的基本概念 （一）切削运动： 1.主运动对切削起主要作用的工作运动，消耗机床的主要功率。机床主运动只有1个。 主要形式： 工件或刀具作回转运动，用转速（r.p.m）表示；工件或刀具作直线运动，用速度（m/s）或行程次数

6、（dst/min）表示； 复合运动。 2.进给运动使工件不断投入切削的运动。机床的进给运动可以有一个或几个。 A.两种形式：连续进给和间歇进给。 B.表示方法：mm/s，mm/r，mm/dst。,主运动旋转运动和进给运动：,（二）切削要素 1.工件的加工表面 待加工表面工件上将要被切去的表面； 已加工表面刀具切削后形成的新表面； 切削表面刀刃正在切削的表面。它总是处在待加工表面与已加工表面之间，所以也叫“过渡表面”。,2.切削用量 切削用量是切削速度、进给量和切削深度三个切削要素的总称。 .当主运动为旋转运动时（如车削） 切削速度v： vdn(100060) 式中：d完成主运动的刀具或工件的最

7、大直径； n工件或刀具主运动的转速。 当主运动为往复直线运动（如刨削） 切削速度v： v2Lnr(100060) 式中：L往复直线运动的行程长度； nr主运动每分钟的往复次数。,进给量f是指主运动一个循环内，刀具或工件沿着进给方向移动的距离，习惯上也称“走刀量”。 如车削时用mm/r表示；刨削时用mm/dst表示。 切削深度是指待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，也称“背吃刀量”。 如车削外圆时： d待d已2 式中： d待工件待加工表面的直径； d已工件已加工表面的直径。,3.切削层几何参数 刀刃在一次走刀中，从工件待加工表面切下的金属层， 称为“切削层”。切削层的截面尺寸称为切削层参数。

8、它决定了刀具切削部分所承受的负荷和切屑尺寸的大小。,切削宽度,切削厚度,切削面积切削宽度切削厚度,4.金属切除率ZW 金属切除率是指单位时间切下工件材料的体积。 ZW1000切削速度进给量切削深度,二、金属切削刀具,（一）金属切削的刀具的几何参数 1.车刀的组成示意图：,所谓的“三面、两刃、一尖”：,2.刀具静止参考系 刀具的基面、切削平面和主剖面（正交平面）的示意图：,3.刀具几何角度定义： 前角o；后角o；主偏角r；副偏角r； 刃倾角s；楔角o； 刀尖角r。,前角,后角,副偏角,主偏角,刃倾角,楔角,刀尖角,前角的作用,后角的作用,主偏角对切屑的形状和刀具寿命的影响 主偏角小：切屑宽且薄，

9、（散热好，刀具寿命提高）； 主偏角大：切屑窄且厚。,副偏角对表面粗糙度的影响：,刃倾角对排屑方向的影响：,4.刀具的工作角度 刀具在实际工作过程中会改变“刀尖与工件回转轴线等高、刀杆与进给方向垂直”的标准条件，这时刀具的角度称为“工作角度”。 车刀安装高度对前角和后角的影响：,车刀安装偏斜对主、副偏角的影响：,（二）切削刀具材料 1.刀具材料应具备的基本性能： 高的硬度； 高的耐磨性； 足够的强度与冲击韧度； 高的耐热性（红硬性）； 良好的工艺性和经济性。,2.常用刀具材料的性能和用途 碳素工具钢 含碳量0.71.2，淬火后的硬度可达HRC6165，且价格低。但它的耐热性不好，在200250后

10、它的硬度急剧下降。切削速度不超过8mmin，且在淬火时容易变形和裂纹。用于锉刀、锯条和刮刀的牌号为T10、T10A、T12、T12A等。,高速钢 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。特点：1）强度高，抗弯强度为硬质合金的23倍；2）韧性高，比硬质合金高几十倍；3）硬度HRc63以上，且有较好的耐热性；4）可加工性好，热处理变形较小。应用：常用于制造各种复杂刀具（如钻头、丝锥、拉刀、成型刀具、齿轮刀具等）。,索尼,各种生产类型的工艺特征,第七章 车、钻、镗加工,车床及常用夹具,立式钻床和摇臂钻床示意图：,立式钻床,摇臂钻床,卧式镗床,第八章 銑、刨、插、拉加工,万能卧

11、式升降台铣床及常用夹具： （1底座 2床身 3悬梁 4主轴 5支架 6工作台 7回转盘 8床鞍 9升降台）,万向平口钳,回转工作台,分度头,(一)、桑塔纳轿车的主减速器,主动锥齿轮,从动锥齿轮,差速器齿轮,行星齿轮轴,行星齿轮,差速器壳,圆锥轴承,双曲面锥齿轮,螺旋锥齿轮,双曲面锥齿轮的啮合齿面的相对滑动速度大， 齿面压力大，齿面油膜易被破坏。应采用含极压剂的专用双曲面齿轮油。,双曲面锥齿轮的主从动锥齿轮轴线不相交，轴线低于或高于从动锥齿轮。同时啮合齿数多，传动平稳，承载强度大。,第九章 磨削及光整加工,第十章 典型表面的加工,第十一章 零件结构的工艺性,常见的特种加工方法有： 电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工、电子束加工、离子束加工、电磁加工、爆炸成型、水力切削等等。 特点： 1.属于非接触式加工，能以柔克刚，刀具硬度可低于工件的硬度。加工时不存在显著的机械力。 2.不是依靠机械力和机械能，而是利用电能、电化学能、光能、热能等切除材料，能量密度高。