2019-2020年整理机械设计教材汇编

1、机械加工工艺过程工艺是指产品的制造方法各手段。工艺过程是指按一定的次序改变生产对象的 形状、尺寸、相对位置和机械性能等，使其成为成品的过程，机械加工工艺过 程。机械加工工艺过程是指通过机械加工的方法，逐次改变毛坯的尺寸、形状、 相互位置和表面质量等，使之成为合格零件的过程。一个零件的机械加工工艺 过程往往是比较复杂的。为了便于组织管理生产，以保证零件质量，生产中常 常把机械加工工艺过程分为若干工序，而工序又可分为工位、工步和走刀等。工序工序是指一个或一组工人，在一个工作地点对同一个工件所连续完成的那一部分工艺过程，划分工艺的主要依据是工作地点是否变动和连续。 安装工件经一次装夹所完成的那一部分

2、工序，称为安装。在一道工序中，工件可能 被装夹多次才完成，即一道工序中可能包含几次安装。工件地加工中，应尽可 能减少装夹次数，这是因为多一次安装夹，就会增加装夹时间，还会带来误差。 工位工位是指为了完成一定的工序部分，在一次装夹下，工件与夹具或设备的可动 部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。工步工步是指在零件的加工表面和加工刀具不变的条件下所连续完成的那部分工 序。为简化工艺文件，对于那些连续进行的若干个相同的工步通常都看作一个 工步。生产中，用几把刀具同时加工几个表面，也看成一个工步，称为复合工 步。走刀在一个工步内，若工件被加工表面需除去的金属很厚，可以分几次切削，则每 切

3、削一次即为一次走刀。根据零件的尺寸和技术要求，其主要加工工艺过程为：切一端面，打一端中心 孔，切另一端面中心孔。根据加工条件和生产的规模不同，可以采用不同的加工方案来完成该工件的加 工，表2-4和表2-5分别表示在单件小批量生产及大批量生产时的工序划分所用 的机床设备。在表2-4中，工序10包含两次安装，四个工步，工序20包含两次 安装，七个工步。在表2-5中，工序10由于采用了两端同时加工的方法，所以 只有两个工步，而工序20-60都是小批量生产中工序20和30的加工内容，显然, 其每一工序内的工步数目减少很多。图2-2所示为多工位机床上加工六级精度孔的例子，在该工序中，工件在一次装夹下，利

4、用回转工作台使每个工件在六个工位顺次完成装卸工件，钻，扩，铰 孔等项工作。生产中常把有切削加工用的动力装置称为切削头，这里的孔加工 机床就叫做五头六工位机床。2.3金属切削机床及金属切削过程的概念2.3.1金属切削机床的分类目前，我国的机床的加工方式和所用刀具及用途，把机床分为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，其他机床。除上述分类方法外，机床还可按其他特征进行 分类。按照机床工艺范围很宽窄，可 分为通用机床、专门机床和专用机床 3类。通用 机床的工艺范围很宽很宽，可以加工一定范围内的各型零件和完成多种多样的 工序，如普通车床

5、、万能外圆磨床、摇臂钻床等，这类机床的通用程度较高， 结构较复杂，主要用于单件、小批量生产。专用机床的工艺范围最窄，通常只 能完成某一特定零件的特定工序，如机床主轴箱专用镗床等。这类机床是根据 特定的工艺要求专门设计制造的，因此生产率高，结构简单，适用于大批量生 产。汽车、拖拉机制造中大量使用的各种组合机床亦属于此类。其是以通用部 件为基础，配以少量专用部件组合而成的特殊专用机床。专门化机床的工艺范 围介于通用机床和专用机床之间，用于加工一定尺寸的某一类零件的革一种特 定工序，如凸轮轴车床、轧辊车床等。按照机床的重量和尺寸不同，可分为仪表机床、中型机床、大型机床、重型机 床和超重型机床。按照机

6、床的自动化程度不同，可分为手动、机动、半自动和全自动机床。、此外，机床 还可按照加工精度不同、是否是由数字程序控制的、主要工作器数 目等进行分类，而且随着机床的不断发展，其分类方法也将不断发展。2.3.4表面成形运动分析要了解金属切削机床的各种运动及其相互联系，首先应根据在机床上加工的各 种表面和使用的刀具类型，分析这些表面形成的方法和所需的运动。然后在此 基础上，分析为了实现这些运动机床所需具备的传动联系，以及实现这些传动 的机构以及机床运动 的调整方法。2.3.4.1被加工工件的表面形成方法在切削加工过程中，装在机床上的刀具和工件按一定的规律相对运动，通过刀具的刀刃对工件毛坯的切削作用，把

7、毛坯上多余的金属切掉，从而得到 所要求的表面形状。机械零件的形状多种多样，但构成其内、外轮廓的却不外乎几种基本形 状的表面，即平面、圆柱面、圆锥面以及各种成形面。这些基本形状的表面属 于线性表面，既可经济的地在机床上加工，又较易获得所需精度。从几何的观点看，任何一种线性表面，都是由一根母线形成的。平面是 由一根母线沿着另一根直线运动而形成的；圆柱面和圆锥面是由一根直线沿着 一个圆运动而形成的；普通螺纹的螺旋面是由“ ”形线沿螺旋线运动而形成的； 直齿圆柱齿轮的渐开线齿廓表面 是渐开线沿直线运动而形成的；等等。形成表 面的母线和导线统称为发生线。有些表面的母线和导线可以互换，如平面、圆柱面、和直

8、齿圆柱齿轮的 渐开线齿廓表面；而另一些表面的母线和导线不可互换，如圆锥面、螺旋面等， 称之为不可逆表面。一般来说，可逆表面米用的加工方法多于不可逆表面。2.3.4.2发生线的形成方法及所需运动发生线是由刀具的切削刃与工件的相对运动而得到的。根据使用的刀具切削刃形状和采用的加工方法不同，形成发生线的方法可归为以下4种轨迹法切削刃的形状为一切削点，如用尖头车刀、刨刀等刀具加工时，刀刃与 被成形表面接触的长度实际上很短，可以看作点接触，为了获得所需发生线， 切削刃必须作轨迹法运动。如图，车刀的刀尖1作轨迹运动3形成所需发生线2。 显然，采用轨迹法形成发生线，需要一个独立的成形运动。成形法切削刃的形状

9、是一条切削线，它与要成形的发生线的形状完全吻合，如采用成形车刀、盘形齿轮铣刀等各种成形刀具加工时，切削刃是与此时所需形 成的发生线完全吻合的切削线，因此加工时不需要专门的成形运动，便可获得 所需发生线相切法切削刃的形状为一切削点，该点是旋转刀具上的点。如采用铣刀、砂轮 等旋转刀具加工时，刀具既作旋转运动，又作直线运动或曲线运动，在垂直于 刀具旋转轴的截面内，切削刃也可看作是点。加工时，该切削点绕着刀具轴线 作旋转运动，同时刀具轴线沿着一定的规律作轨迹运动，切削点运动轨迹的包 络线，便是所需的发生线，所以，采用相切法形成发生线，需要刀具旋转和刀 具轴线与工件之间的相对移动两个彼此独立的成形运动。

10、范成法切削刃的形状地一条切削线，但它与需要成形的发生线的形状不吻合。 切削加工时，刀具切削刃与被成形的表面相切，可看成为点接触，切削刃相对 工件滚动。这类刀具有插齿刀、齿轮滚齿刀和花键滚刀等。切削加工时，刀具与工件按确定的运动关系作相对运动，切削刃与被加工表面相切，切削刃各瞬 间位置的包络线，便是所需的发生线。例如，图2-4所示为用齿条形插齿刀加工齿轮，插齿刀沿A方向作直线运动，形成了直线形母线，而工件的旋转运动B和沿C方向的直线运动，使插齿刀能不断地对轨迹进行切削，其直线形切削刃 的一系列瞬时位置的包络线，便是所需的渐开线形导线。用范成法形成发生线 时，刀具和工件之间的相对运动通常由两个运动

11、组合而成，这两个运动之间必 须保持严格的运动关系，彼此不能独立，它们共同组成一个复合的成形运动， 这个运动称为范成运动。2.3.5金属切削过的基本定义金属切削过程是工件和刀具相互作用的过程，在这一过程中，金属切削 刀具要从工件毛坯上切除多余金属，使工件得到符合要求的形状、尺寸精度和 表面质量。为了实现这一过程，必须具备以下三个条件工件与刀具之间要有相对运动即切削运动刀具材料必须具有一定的切削性能刀具必须有适当的几何形状，即切削角度等不同的相对运动和刀具切削刃形状可以产生不同的工件表面形状。2.3.5.1切削运动主运动主运动是使得工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本。主运动速 度最高，消耗功

12、率最大，如外圆车削时工件的回转运动和平面刨削时刀具的直 线往复运动。进给运动进给运动是连续不断的把切削层投入切削，以便切除工件上全部余量， 如外圆车削时车刀的纵向连续直线运动和平面刨削时的间歇运动。主运动可以由工件完成，也可以由刀具完成。进给运动也同样可以由工 件完成或刀具完成。在各类型的切削过程加工中，主运动只能有一个，而进给运动可以有一 个或两个以上。还有的切削，只有主运动，而没有进给运动。主运动与进给运动合成车削时主运动和进给运动同时进行，刀具上切削刃某一点相对于工件的合成运动称为合成切削量。等加工表面一一即将被切去的金属层的表面。切削表面一一切削刃正在切削的表面已加工表面一一已经切去多

13、余金属面而形成的新表面。2.3.5.2切削用量切削用量是切削速度、进给量和切削深度三者的总称。上述三者通常称 为切削用量三要素。切削速度切削速度是刀刃上选定点相对于工件的主运动的速度。刀刃上各点的切 削速度可能是不同的。当主运动是回转运动时，切削速度由下式确定进给速度与进给量进给速度是刀刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，单位为mm/s。进给量是工件或刀具的主运动每转一行和时，工件和刀具在进给运动方向上的 位移量。例如外圆车削时的单位为 mm/s平面刨削时为mm/双行程。切削深度对外圆车削而言，切削深度是工件上待加工表面和已加工表面间的垂直 距离。2.3.5.4切削层参数切削过程中，刀具的切削刃在一次走刀中从