机械类毕业论文

1、东北大学继续教育学院毕业（设计）论文论文题目： 工装夹具的制造与维护 专业：机电一体化班级：091班学生姓名：付俊学号：095297指导教师：完成日期：目录第一章 前言 1第二章 工装夹具的制造 22.1工装制造所需的机床 32.1.1 车床的性能及加工范围 42.1.2 铣床的性能及加工范围 52.1.3 刨床的性能及加工范围2.1.4 平磨、万能磨的性能及加工范围2.1.5 躺床的性能及加工范围2.1.6 摇臂钻、台钻的性能及加工范围2.1.7 锯床的性能及加工范围第三章金属切削与机床夹具及制造流程3.1 加工零件夹具、刀具、定位方法的选择3.1.1 机床夹具分类及选择3.1.2 工件在夹

2、具中的定位3.1.3 刀具的角度及常用刀具的材料3.1.4 工件材料的切削加工性3.1.5刀具参数和切削工艺参数的选择3.2 工装夹具的制造流程第四章 结论参考文献第一章 前言本次毕业设计是根据本人在沈阳金亚汽车传动轴有限公司工装夹具班工作中的经验所积累描素。本次主要介绍内容包括机床用途的分析、工装夹具的制造、刀具夹具定位方法的选择，机床、工装、夹具的维修与保养。第二章 工装夹具的制造2.1 工装夹具所需的机床工装夹具制造所需要的机床分为：普通机床、数控机床，由于数控机床的成本比较高制造一些特殊工件时还需要专用工装的帮助所以对于小中行企业来说主要采用普通式机床，大型企业会适当的购进一些数控机床

3、。普通机床包括：车床、铣床、磨床、刨床、镗床、钻床等，数控机床包括：数控车床、数控铣床、数控磨床、数控加工中心等下面主要介绍普通机床。2.1.1车床的性能及加工范围车床主要用于加工回转表面（内圆柱面、外圆柱面、圆锥面、成型回转面等）及其端面等。其主运动是主轴的回转运动，进给运动是刀架的直线移动。车床上使用的刀具主要是车刀，也使用钻头、铰刀、扩孔钻、中心转等刀具。由于具有回转体表面的零件比较多，车床的性能有比较广泛，因而车床的应用最为普通。图2-1是卧式车床所加工的典型表面。 外圆加工 外斜面加工 切槽加工 滚花加工 平端面加工 里孔加工 2-1车床按其用途和结构的不同可分为：普通车床、六角车床

4、、立式车床、塔式车床、自动和半自动车床、数控车床等。其中普通车床应用最广泛，CA6140卧式车床为目前最为常见的型号之一。CA6140卧式车床外观图2-1-1其主要组成部分包括：主轴箱、刀架、尾座、进给箱、溜板箱和床身。主轴箱的功用是支撑主轴并把动力经主轴箱内的变速传动机构传给主轴，使主轴带动工件按规定的转速旋转，以实现主运动，包括实现车床的启动、停止、变速和换向等。刀架部件的功用是装夹车刀，实现纵横向或斜向运动。尾座的功用是用后顶尖支承长工件，也可以安装钻头、中心钻等刀具进行孔类表面加工。进给箱内装有进给运动的换置机构，包括变换螺纹导程和进给量的变速机构（包括基本组和增倍组）、变换公制与英制

5、螺纹路线的移换机构、丝杠和光杠的转换机构、操纵机构以及润滑系统等。 2-1-1 CA6140卧式车床外观图进给箱上有三个操纵手柄，右边两个手柄套装在一起。全部操纵手柄及操纵机构都装在前箱盖上，以便装卸及维修用于改变机动进给的进给量或所加工螺纹的导程。溜板箱与刀架联结在一起作纵向，把进给箱传来的运动传递刀架，使刀架实现纵向和横向进给或快速移动或车削螺纹。床身用于安装车床的各个主要部件，使它们在工作时保持准确的相对位置或运动轨迹。CA6140型普通车床的主要技术性能和参数如下：几何参数床身最大工件回转直径 400mm最大工件长度 750；1000；1500；2000mm最大车削长度 650；900

6、；1400；1900mm刀架上最大工件回转直径 210mm主轴内孔直径 48mm运动参数主轴转数 正转24级 101400r/min 反转12级 141580r/min进给量 纵向进给量64级 0.0286.33mm/r 横向进给量64及 0.0143.16mm/r流板箱及刀架纵向快移速度 4m/min车削螺纹范围 公制螺纹 44种 S=1192mm 英制螺纹 20种 a=224扣/in 模制螺纹 39种 m=0.2548mm 径节螺纹 37种 DP=196牙/in动力参数主电动机功率和转速 7.5kw， 1450r/min加工精度 精车外圆的圆度 0.01mm 精车外圆的圆柱度 0.01mm

7、/100mm 精车端面的平面度 0.02mm/300mm 精车螺纹的螺距精度 0.04mm/100mm，0.06mm/300mm 精车表面粗糙度可达 Ra=1.252.5µm2.1.2 铣床的性能及加工范围铣床是用铣刀进行铣削加工的机床，适合于加工平面、沟槽、分齿零件、螺旋形表面等。铣床的主运动是铣刀的旋转运动。由于它的切削速度较高，又是多刃连续切削，所以其加工表面的效率较之刨削加工高。铣床的主要类型有：升降台式铣床、床身式（工作台不升降）铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及各类专门化铣床等。下面主要对常见的升降台式铣床作一下简要介绍。升降台式铣床包括卧式升降台式铣床、万能升降台式

8、铣床和立式升降台式铣床三大类，适用于单件、小批及成批生产中的小型零件加工。下图为立式升降台式铣床2-1-2升降台式铣床它由床身、悬梁及悬梁支架、铣刀轴（刀杆）、升降台、滑座、工作台以及底座等部件组成。铣刀的旋转为主运动，工件移动为进给运动。固定在升降台上的工件，通过工作台、滑座和升降台，可以在相互垂直的三个方向实现任一方向的调整或进给。 2-1-2 立式升降台式铣床外观图 2.1.3 刨床的性能及加工范围刨床其主运动都是直线运动，故又称为直线运动机床。刨床主要用于加工各种平面和沟槽，当工件的尺寸和质量较小时，由刀具移动实现主运动（如牛头刨床），而工件的移动完成进给运动，当工件大而重时，由工作台

9、带动工件作直线往复运动实现主运动，而刀具移动完成进给运动(如龙门刨床)。下面主要介绍牛头刨床。牛头刨床见图2-1-3底座上装有床身。滑枕带着刀架可沿床身体导轨在水平方向作往复直线运动，使刀具实现主运动，而工作台带着工件作间歇的横向进给运动。滑座可在床身上升降，以适应不同的工件高度。牛头刨床的刀具在反向运动时不加工、浪费时间。滑枕在换向的瞬间在有较大的惯量，限制了主运动速度的提高，因此切削速度较低。牛并没有蚀床通常采用单刀加工，不能多刀同时加工，所以生产率低。但是，使用刀具简单，多用于单件小批生产或机修、工具车间。2.1.4 平磨、万能磨的性能及加工范围用磨料或磨具（如砂轮、砂带、油石、研磨剂等

10、）为工具来加工工件各表面的机床称为磨床。磨削加工是对工件进行精加工的主要手段，其主要特点是加工精度高，表面粗糙度低，且能够加工淬硬工件等一般切削刀具不易加工的高硬度材料，但其允许的加工余量通常较小，且生产效率低。最近发展的一些高效磨削机床，如缓进给磨床、高效深切磨床等已可以直接将工件从毛坯加工至成品。磨床的种类分为：外圆磨床、内圆磨床、无心磨床、平面磨床、导轨磨床、砂带磨床、工具磨床。其他有珩磨机、研磨机、轴承磨床、凸轮轴磨床、中心孔磨床等。下面仅对外圆磨床作简要介绍。外圆麻磨床主要用来磨削外圆柱面、圆锥面和圆柱端面，其基本磨削方法有纵磨法和切入磨法。普通精度级外圆磨床主要用于IT6IT7级精

11、度的圆柱形或圆锥形的外表面。所获得的加工表面粗糙度一般为Ra=0.021.25µm。下面以M1432A型万能外圆磨床为例，简要说明其功用。M1432A型万能外圆磨床主要用于磨削圆柱形、圆锥形的外圆和内孔表面，也可磨削阶梯轴肩或尺寸不大的平面。该种机床适用于单位小批生产车间、工具车间或机修车间。机床的主要工作精度为：圆度0.0030.005mm；圆柱度0.005mm；表面粗糙度Ra=0.20.4µm。图2-1-4为M1432A型万能外圆磨床外观示意图。该机床主要由床身、头架（床头）、尾座、工作台、内圆砂轮轴和砂架等部件组成。在床身上装有工作台，工作台的台面上装有头架和尾座，工

12、件支承在头架和尾座顶尖上，或用夹盘夹持在头架主轴上，同头架的传动装置驱动工件主轴旋转。尾座可在工作台上左右移动，以适应装夹不同长度工件的需要。工作台通过液压系统驱动可沿床身上的纵向导轨往复运动，实现纵向进给运动，也可手动纵向进给。工作台由上下两层组成，其上工作台可相对下工作台回转一定角度（10º），以便磨削不同的圆锥面。装有砂轮主轴及传动装置的砂轮架（磨头），安装在床身顶面后部的横向导轨上。通过横向进给机构可实现周期或连续横向进给运动。内圆砂轮轴是带有砂轮或与接长杆相连的套筒式部件，用于磨削圆柱及圆锥形内表面。砂轮架和头架都可绕垂直轴线转动一定的角度，以便磨削较大的圆锥面和内孔锥面。

13、磨床的主要运动有：砂轮的旋转运动n砂（即主运动）、工件的旋转运动n工（即工件圆周进给运动）、工件的纵向往复运动1和砂轮横向间歇进给运动t。 图2-1-4 M1432A型万能外圆磨床外观示意图此外，该机床还有辅助运动，如轮架横向快速进退运动，尾座套筒轴向伸缩运动，以节省装卸工件或测量工件的时间。2.1.5 躺床的性能及加工范围镗床是指主要有镗刀在工件上加工已有预制孔的机床。通常，以镗刀旋转为主运动，镗刀移动或工件移动为进给运动。此外，镗床也可以进行钻床上的一些加工，还可以用铣刀铣削平面等。因此，镗床的工艺范围较广，尤其适用于尺寸较大的箱体类工件的孔或孔系加工，而且精度较高。镗床类机床主要包括：卧

14、式铣镗床，坐标镗床，精镗床；此外还有深孔镗床，立式镗床和汽车、施拉机修理用镗床等。下面以卧式铣镗床为例，简要介绍镗床的功用。卧式铣镗床是镗床机床中应用较广的一种通用机床，可对各种大中型工件进行钻孔、镗孔、扩孔、铰孔、锪平面等加工；若安装铣刀或其他附件，还可以进行铣平面、切制螺纹；利用旋盘径向刀架，还可镗大孔和铣大孔和铣大平面等。因此，在卧式铣镗床上，工件可在一次装夹中完成其大部分或全部的加工工序。卧式铣镗床工作的万能性较大，其主参数是镗轴直径。卧式镗床的主要加工方法，为装在镗轴上的悬伸刀杆镗孔，由镗轴移动作纵向进给运动；装在平旋盘上的悬伸刀杆镗大孔直径，由工作台移动作纵向进给运动；装在平旋盘上

15、的车刀车端面，由径向刀架的移动作进给运动。图2-1-5为卧式镗铣床外观示意图其主要组成部分有床身、前立柱、主轴箱、径向刀架、镗轴、平旋盘、上滑座、下滑座、支承架、导轨、工作台和后立柱等。 2-1-5 卧式镗铣床外观示意图 2.1.6 摇臂钻、台钻的性能及加工范围钻床主要用来加工外形较复杂，没有对称回转轴线工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔。在钻床上加工时，工件不动，刀具旋转做主运动，并沿轴向移动完成进给运动，在钻床上可完成钻孔、扩孔、铰孔、锪平面、攻螺纹等工作。钻床的主要类型有：立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床及其他钻床等。其组成由主轴箱、进给箱、主轴、工作台、立柱、底座等部件组成

16、。台式钻床简称“台钻”，实质上是加工小孔的立式钻床，钻孔直径一般小于15mm，最小可加工十分之几毫米的孔。由于加工孔径小，所以台钻的主轴转数很高，最高可达每分钟几万转。台钻结构简单、小巧灵活、使用方便，适合于加工小孔。加工时主轴在主轴套筒中旋转，同时，由进给箱传来的运动通过小齿轮和主轴套筒上的齿条，使主轴随着主轴套筒作轴向进给运动。进给箱和工作台可沿着立柱的导轨调整上下位置，以适应加工不同高度的工件。对于大而重的工件，在立式钻床上加工很不方便，这时希望工件不动而移动主轴，使主轴能在空间任意调整位置，对准被加工孔的中心，因此就产生了摇臂钻床。图2-1-6为摇臂钻床的外观图。机床主轴箱可沿摇臂的导

17、轨做横向移动调整位置，摇臂可沿外立柱的圆柱面上下移动调整位置。由于摇臂钻床结构上的这些特点，可以方便地调整主轴的位置，这时工件固定不动。摇臂钻床广泛地应用于单件和中、小批生产中加工大中型零件。 2-1-6 摇臂钻床外观图2.1.7 锯床的性能及加工范围锯床的主运动为带锯的逆时针旋转运动，锯床主要用于切割，锯床主要部件有：底坐；床身、立柱；锯梁和传动机构；导向装置；工件夹紧；张紧装置；送料架；液压传动系统；电气控制系统；润滑及冷却系统。 液压传动系统由泵、阀、油缸、油箱、管路等元辅件组成的液压回路，在电气控制下完成锯梁的升降，工件的夹紧。通过调速阀可实行进给速度的无级调速，达到对不同材质工件的锯

18、切需要。 电气控制系统由电气箱、控制箱、接线盒、行程开关、电磁铁等组成的控制回路，用来控制锯条的回转、锯梁的升降、工件的夹紧等，使之按一定的工作程序来实现正常切削循环。 润滑系统开车前必须按机床润滑部位（钢丝刷轴、蜗轮箱、主动轴承座、蜗杆轴承、升降油缸上下轴、活动虎钳滑动面夹紧丝杆）要求加油。蜗轮箱内的蜗轮、蜗杆采用号机油油浴润滑，由蜗轮箱上部的油塞孔注入，箱仙面备有油标，当锯梁位于最低位置时，油面应位于油标的上、下限之间。试用一个月后应换油，以后每隔个月换油次，蜗轮箱下部设有放油塞。第三章金属切削与机床夹具及制造流程本章主要介绍，在加工不同材料时刀具的选择，以及刀具角度的刃磨，不同机床所使用

19、的各类夹具，以及材料的加工性能和工装夹具的的制造流程。3.1 加工零件夹具、定位方法、刀具的选择在机床上加工工件时，为了保证工件被加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度等要求，必须使工件在机床上占有正确的位置，这一过程称为工件的定位；为使该正确位置在加工过程中不发生变化，就需要使用特殊的工艺方法将工件夹紧压牢，这一过程称为工件的夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。而用于装夹工件的工艺装备称为机床夹具。刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。 绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料。3.1.1 机床夹具分类及选择按照机床夹具的通用化程度

20、和使用范围，可将其分为如下几类：（1）通用夹具通用夹具一般作为通用机床的附件提供，使用时无需调整或稍加调整就能适应多种工件的装夹。如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、顶尖等；铣床上的平口虎钳、分度头、回转工作台等；平磨上的电磁吸盘等。这类夹具通用性强，因而广泛应用于单件小批生产中。（2）专用夹具专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，在产品相对稳定、批量较大的生产中使用；在生产过程中它能有效地降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度。（3）通用可调夹具与成组夹具可调夹具分为通用可调夹具和成组夹具(也称专用可调夹具)两类。它们共同的特点是，只要更换或调整个别定位、夹紧或导向元件

21、，即可用于多种零件的加工，从而使多种零件的单件小批生产变为一组零件在同一夹具上的“成批生产”。产品更新换代后，只要属于同一类型的零件，就仍能在此夹具上加工。由于可调夹具具有较强的适应性和良好的继承性，所以使用可调夹具可大量减少专用夹具的数量，缩短生产准备周期，降低成本。（4）组合夹具是在机床夹具零部件标准化基础上发展起来的一种新型的工艺装备。它是由一套结构、尺寸已规格化、系列化和标准化的通用元件和合件组装而成的。 可见，组合夹具就是一种零、部件可以多次重复使用的专用夹具。经生产实践表明，与一次性使用的专用夹具相比，它是以组装代替设计和制造，故具有以下特点：1、灵活多变、适应范围广，可大大缩短生

22、产准备周期。2、可节省大量人力、物力，减少金属材料的消耗。3、可大大减少存放专用夹具的库房面积，简化了管理工作。不足之处：外形尺寸较大、笨重，且刚性较差。此外，由于所需元件的储备量大，故一次性投资费用较高。（5）随行夹具随行夹具为自动线夹具的一种。自动线夹具基本上可分为两类：一类为固定式夹具，它与一般专用夹具相似；另一类为随行夹具，它除了具有一般夹具所担负的装夹工件的任务外，还担负自动线输送工件的任务。所以它是跟随被加工工件沿着自动线从一个工位移动到下一个工位的，故称为随行夹具。一般情况下根据工件的不同形状及加工要求来确定夹具的选择，在加工工装时大多数都会选择通用夹具来装夹，特定的情况下才使用

23、专用夹具。3.1.2 工件在夹具中的定位一、工件的定位：指工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置的过程。例如：机床在装配时，其主轴箱、滑板及其上的工件，均须精确地安装在相应的位置上；机械加工时，刀具必须精确地安装在主轴头上，其回转中心必须与主轴中心线重合；模具也一样，其零部件均须精确地安装在以冲模上下座板或者是塑料模的定动模板的相应位置上。定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有确定的正确位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性好。二、自由度 一个物体在三维空间中可能具有的运动。 例如：工件有六个自由度，分别是：三个移动自由度： 

24、0; ，三个转动自由度：   。如图1所示： 图1三、六点定位原理用一个支承点限制工件的一个自由度，用六个合理分布的支承点限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中取得一个正确的加工位置，即为工件的六点定位原理。如果工件的六个自由度用六个支承点与工件接触使其完全消除，则该工件在空间的位置就完全确定了。如下图所示：图2四、工件定位的几种情况  完全定位：  工件的六个自由度需要完全被限制的定位情况。  不完全定位： 工件的六个自由度不需要完全被限制的定位情况。  欠定位：    工件应该被限制的自由度而没有

25、被限制的定位情况。  过定位：    工件某个自由度被限制了两次或两次以上而出现的重复定位现象。1、完全定位工件的六个自由度全部被限制的定位，称为完全定位。当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。见图3所示。图3  1、平面支承2、短圆柱销3、侧挡销2、不完全定位根据工件的加工要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。见图4所示。            

26、0;   图4例如：车削细长轴时，除采用卡盘和顶尖外，为增加工件的刚性，往往还采用中心架或跟刀架，使之出现了过定位。车削细长轴时若用三爪卡盘和前后顶尖定位时，、方向的平移同时被三爪卡盘和前后顶尖约束了，此时已经出现了过定位，但是三爪卡盘是用来传递运动的，生产中可用卡箍来代替三爪卡盘，卡箍既可传递运动又不约束工件的自由度，变过定位为不完全定位。3、欠定位根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。欠定位无法保证加工要求，所以是绝不允许的。4、过定位工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位。可能造成工件的定位误差，或者造成部分工件装不进夹

27、具的情况。过定位不是绝对不允许，要由具体情况决定。 见图五所示。图五 插齿夹具消除过定位及其干涉的两种途径： 1)改变定位元件的结构，以消除被重复限制的自由度。2)提高工件定位基面之间及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干涉。五、“六点定位”的注意问题1、定位就是限制自由度，通常用合理布置定位支承点的方法来限制工件的自由度。2、定位支承点限制工件自由度的作用，应理解为定位支承点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。3、一个定位支承点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支承点数目，原则上不应超过六个。4、分析定位支承点的定位作

28、用时，不考虑力的影响，定位和夹紧是两个概念，不能混淆：工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，并非指工件在受到使其脱离定位支承点的外力时，不能运动，即夹紧。5、定位支承点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支承点总是通过具体的定位元件体现。2.2.3 刀具的角度及常用刀具的材料金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 图1  刀具的切削部分1车刀切削部分的组成 车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃

29、和刀尖组成（如图2）。 图2  刀具夹具  金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 图1  刀具的切削部分1车刀切削部分的组成 车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图2）。 图2   硬质合金外园车刀(1) 前刀面  刀具上切屑流过的表面。 (2) 主后刀面  刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面。 (3) 副后刀面 

30、; 刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面。 (4) 主切削刃  刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。 (5) 副切削刃  刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。 （6）刀尖  主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。 2车刀切削部分的主要角度 （1）测量车刀切削角度的辅助平面图3    测量车刀的辅助平面为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面，如图3所示。1）切削平面Ps  切削平面是切于主切

31、削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。 2）基面Pr   基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。 3）正交平面P0  主剖面是垂直于切削平面又垂直于基面的平面。 可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。图4 车刀的主要角度 (2) 车刀的主要几何及其选择 1）前角前角在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在-5° 25°之间选取。前角选择的原则：前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据

32、加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。 ）后角在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在6°12°之间选取。后角选择的原则：首先考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小值。    3）主偏角在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在30° 90°之间选

33、取。主偏角的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性，如车工工艺系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取90°，加工中间切入的工件，主偏角一般取60 °。图5  刃倾角的符号）副偏角在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。  副偏角的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，粗加工时，副偏角可取10°15°，粗加工时，副偏角可取

34、5°左右。          ）刃倾角s  在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时，s =0°；刀尖为主切刃上最高点时，s0°；刀尖为主切削刃上最低点时，s0°（如图5所示）。刃倾角一般在-10°5°之间选取。      刃倾角的选择原则：主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大，s 0°，精加工时，工件对车刀冲击力小，s 0°，一般取s =0°

35、;。 刀具的材料指刀具切削部分的材料，它们直接影响刀具的切削性能、加工生产率、加工质量和成本。（1）刀具材料应具备的基本性能在切削过程中，刀具切削部分不仅要承受很大的切削力和摩擦，而且要承受切削所产生的高温。所以刀具材料应具备以下性能：1刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，否则无法切入工件；2为了承受切削力和切削过程中的冲击和震动，刀具材料应具有足够的强度和韧性；3要求刀具材料要有好的抵抗磨损的能力；4要求刀具材料在高切削温度下保持高硬度、高强度的性能，即耐热性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力；5尽量大的导热系数和小的线膨胀系数，这样由刀具传导出去的热量多，有利于降低温度提高刀具的使

36、用寿命，并减少刀具的热变形；6为便于制造刀具和有高的性能价格比，要求刀具的材料具有良好的工艺性（可加工性、可磨削性和热处理特性）和经济性。（2）常用刀具材料刀具材料种类很多，其中，碳素工具钢和合金工具钢耐热性差，仅用于手工工具的制造。陶瓷、金刚石和立方氮化硼，由于质脆、公益性差及价格昂贵等原因，使用范围较小，但有不断扩大的趋势。目前在生产中最常见的刀具材料主要是高速工具钢和硬质合金。高速钢是一种加入了较多钨、钼、铬和钒等合金元素的高合金工具钢。它具有一定的硬度（6370HRC）和而磨性，较高的热稳定性，在切削温度达500650 ºC 时仍能进行切削。它还具有较高的强度和冲击韦韧性，能

37、刃磨出锋利的刃口，故有“锋钢”之称。高速钢按用途不同，可分为通用型高速钢和高性能高速钢；按制造工艺方法不同，可分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。通用型高速钢（如W18CrV和W6M。5Cr4V2）是切削硬度在250280HBS以下的大部分结构钢和铸铁的基本刀具材料，应用最为广泛。切削普通钢料时的切削速度一般不高于4060m/min。高性能高速钢（如W6M。5Cr4V2C。8和W6M。5CR4V2A1等）的切削性能较通用型高速钢好，适合于加工奥氏体不锈钢、高温合金、钛合金和超高强度钢等难加工材料。硬质合金是用具有高耐磨性和高耐热性的WC、TiC等金属粉末，以Co、Ni作为黏结剂，用粉末冶金法制得的

38、合金。其硬度为8993HRA （相当于7482HRC）能耐8501000ºC的高温，具有很好的耐磨性，允许使用的切削速度可达（100300）m/min,可加工包括淬硬钢在内的多种材料，因此得到广泛的应用。但硬件质合金的抗弯强度低，冲击韧性差，所以很少用于制造整体刀具。一般用它制成各种形状的刀片，焊接或夹固在刀体上使用。常用的硬质合金角钨钴类（YG类）、钨钛钴类（YT类）、通用硬质合金（YW类）和TiC(N)基硬质合金（YN类）等。下表给出了几种常见硬质合金品牌的应用范围。陶瓷是以氧化铝(Al2O3)或氮化硅（SiN4）等主要成分，经压制成形后烧结而成的刀具材料。陶瓷刀具材料分为三类：

39、氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷和复合氮化硅氧化铝陶瓷。目前80%以上都是涂层刀具。它是在硬质合金或高速钢刀体上涂敷氧化铝、碳氮化钛、氮化铝钛、碳氮化铝钛等，具有优异的高温性能。涂层工艺有化学气相沉积法（CVD）和物理气相沉积（PVD）法。涂层硬质合金刀具有高的硬度和耐磨性、高的耐热性、高的抗黏结性能和化学稳定性、摩擦系数低等特点。有的还适合于高速切削。天然和人造金刚石都是碳的同素异构体，是自然界中最硬的材料。天然金刚石质量好，价格昂贵，只用作超精密加工切削工具。人造金刚石刀具材料主要有以下几种：1、聚晶金刚石（PCD），其晶粒无序排列，硬度均匀。它可加工铝合金、铜合金、硬质合金、纤维增强材料、木材

40、簸等有色金属和耐磨非金属材料。通常PCD是在硬质合金基片上烧结的，制成人造聚晶金刚石复合片（PCD/CC），再切割成刀片焊工接在刀体上使用。立方氮化硼（CBN）是以六方氮化硼为原料，经高温高压获得的人工合成材料，硬度仅次于金刚石，与金刚石并称为超硬材料。它具有很好的热稳定性，可承受1000ºC以上的切削温度。它的最大优点是在12001300ºC时也不会与铁族金属起反应，既能胜任淬硬钢、冷硬铸铁的粗车和精车，又能胜高温合金、热喷涂材料、硬质合金及其它难加工材料的高速切削，其切削速度比硬质合金高5倍。3.1.4 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定的切削条件下，工

41、件材料切削加工的难易程度。它是个相对的概念，随着加工性质、加工方法和具体加工条件不同而不同。工件材料的切削加工性通常可用以下几个指标来衡量：1、以刀具使用寿命来衡量，2、以切削力和切削温度来衡量，3、以加工表面质量来衡量，4、以断削性能来衡量。影响工件材料的切削加工性的因素很多，主要有工件材料的物理力学性能、化学成分和金相组织等。3.1.5刀具参数和切削工艺参数的选择刀具几何参数的选择：1、前角的选择。增大前角，可减少切削变形，减少切削力、切削热和切削功率，提高刀具的使用寿命；还可以抑制积悄瘤的产生，减少振动，改善加工质量。但增大前角会削弱切削刃强度和散热情况，也不利于断屑。对应最大刀具使用寿

42、命的前角称为合理前角(opt)，刀具材料加工件材料不同时，同种刀具材料的合理前角也不相同。硬质合金车刀合理前角的参考值见下表。高速刚车刀的前角一般比表中数值增大5º10º。 硬质合金车刀合理前、后角参考值2、后角的选择。增大后角，可增加切削刃的锋利性，减轻后刀面与已加工表面的摩擦，降低切削力和切削温度，改善已加工表面质量。但增大后角会使切削刃和刀头的强度降低，减少散落热面积和容热体积，加速刀具磨损。后角较大的刀具磨钝时，会影响工件的尺寸精度。见上表也列出了硬质合金车刀常用后角的合理数值，可供参考。3、主偏角的选择。减少主偏角会使切削厚度减少，切削宽度增加，从而使单位长度切削

43、刃所承受的载荷减轻，提高刀尖强度，有利于散热，可提高刀具使用寿命。但减少主偏角会导致径向力增大，加大工件变形，并容易引起振动，使加工表面的粗糙度加大。所以工艺系统刚性好，不易产生变形和振动，刚主偏角可取小值；若系统刚性差（如切削细长轴），刚宜取大值。4、副偏角的选择。副偏角的主要作用是最终形成已加工表面。副偏角越小，切削刃痕的残留面积高度也越小，可有效减少已加工表面粗糙度。但副偏角过小会增加副切削刃的工作长度，增大副后刀面与已加工表面的摩擦，易引起系统振动，反而增大表面粗糙度。主偏角、副偏角的选择可参考下表。 硬质合金车刀合理主、副偏角参考值5、刃倾角的选择可参照下表：s（º） 0+

44、5 +5+10 0-5 -5-10 -5-15 -10-45 -45-75应用 精车钢， 精车有色 粗车钢和 粗车余量 断续车削 带冲击切 大刃倾角范围 车细长轴 金属 灰铸铁 不均匀钢 钢、灰铸铁 削淬硬钢 具切削削切学用量的选择：选择切削用量的原则就是在保证加工质量，降低成本和提高生产效率的前提下，使ap、c的乘积最大，工序的切削时间最短。粗加工时，一般先按照刀具使用寿命的极限确定切削用量，之后在验算系统刚度、机床与刀具的强度等是否允许。精加工时则主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。在切削用量中，ap对刀具使用寿命的影响最小，次之，c的影响最大。确定切削用量时尽可能选择较大的ap，其次按工艺装备与技术条件的允许选择最大的，最后再根据刀具使用寿命确定c，这样可在保证一定刀具使用寿命的前提下，使ap、c的乘积最大。3.2 工装夹具的制造流程为方便工装夹具的制造在制造前需要编制工艺过程卡片，工艺过程划分为不同层次的单元。它们分别是工序、安装、工