机械制造总复习2016(修改5)

1、复习机械制造技术基础基本知识：第1章 金属切削过程三个表面：待代加工表面：即将被切去金属层的表面，随着切削过程的进行，它逐渐减小，直至全部切去；加工表面：切削刃正在切削着的表面；已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面；切削运动主运动：主运动是切下金属所必须的最主要的运动。通常它的速度最高，消耗机床功率最多。进给运动：使新的金属不断投入切削的运动。进给运动可以是连续运动，也可以是间歇运动。合成运动与合成切削速度：当主运动与进给运动同时进行时，刀具切削刃上某一点相对工件的运动称为合成切削运动，其大小与方向用合成速度向量ve表示，合成速度向量等于主运动速度与进给运动速度的向量和， 切削用量三要素

2、vc、f、ap 切削速度vc:大多数切削加工的主运动采用回转运动。回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：式中 d工件或刀具上某一点的回转直径（mm) ；n工件或刀具的转速（r/s或r/min) ；1000为mm转为m的单位换算进给速度、进给量和每齿进给量进给速度vf是单位时间的进给量，单位是mm/s(mm/min)进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r（毫米/转）。对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，即后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。显而易见：

3、上两式中，f进给量，n 转速，z 齿数 背吃刀量：对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位为mm外圆柱表面车削的深度可用下式计算：对于钻孔工作计算公式：上两式中，dm已加工表面直径（mm），dw 待加工表面直径（mm）刀具切削部分的构成要素前刀面A：切屑流过的表面。分为：与主切削刃毗邻的称为主前刀面；与副切削刃毗邻的称为副前刀面。后刀面：后刀面分为主后刀面A与副后刀面A´切削刃:前刀面上直接进行切削的边锋,主切削刃(S)指前刀面与主后刀面相交的锋边；副切削刃(S´)指前刀面与副后刀面相交的锋边。刀尖：可以是主、副切削刃的实际交点，

4、也可以是主、副两条切削刃连接起来的一小段切削刃，它可以是圆弧，也可以是直线，通常都称为过渡刃。刀具标注角度的参考系基面Pr ：通过切削刃选定点（切削刃上任意一点），垂直于假定主运动方向的平面。切削平面Ps：通过切削刃选定点，与主切削刃相切，并垂直于基面Pr的平面。也就是主切削刃与切削速度方向构成的平面。主剖面P0和主剖面参考系：主剖面P0是通过切削刃选定点，同时垂直于Pr和切削平面Ps的平面。图1.8表示由Pr Ps P0组成的一个正交的主剖面参考系。法剖面Pn：通过切削刃选定点，垂直于切削刃的平面进给剖面Pf：通过切削刃选定点，平行于进给运动方向并垂直于基面Pr的平面。背平面Pp：通过切削刃

5、选定点，同时垂直于Pr 和Pf的平面。刀具的标注角度定义测量平面（看下标）备注说明前角0前刀面和基面的夹角主剖面（p0）尖叫向上，前角为正后角0后刀面和切削平面的夹角主剖面（p0）主偏角kr主切削刃和进给方向的夹角基面（pr）副偏角k´r副切削刃和进给反方向的夹角基面（pr）刃倾角s主切削刃和基面的夹角切削平面（Ps）楔角0前后刀面的夹角主剖面（p0）0 +0+0=90°刀具的锋利程度刀尖角r主副切削刃的夹角基面（pr）r + kr + k´r =180°切削层参数切削厚度：垂直于加工表面来度量的切削层尺寸，称为切削厚度，以hD表示。在外圆纵车（s0）时

6、：hDf.sinkr 切削宽度：沿加工表面度量的切削层尺寸，称为切削宽度，以bD表示。外圆纵车（当s0 时）bD=ap/sinkr可见，在f与ap一定的条件下，主偏角kr越大，切削厚度hD也就越大，但切削宽度bD越小；kr越小时，hD越小，bD越大；当kr90时，hDf。切削面积切削层在基面Pr的面积，称为切削面积，以AD表示。其计算公式为： AD=hD.bD 对于车削来说，不论切削刃形状如何，切削面积均为： ADhD.bD=f.ap 上面所计算的均为名义切削面积。实际切削面积等于名义切削面积减去残留面积。残留面积是指刀具副偏角kr0时，刀具经过切削后，残留在已加工表面上的不平部分（ABE）的

7、剖面面积。切削形式切削刃垂直于合成切削方式称为正切削或直角切削。如果切削刃不垂直于切削方向则称为斜切削或斜角切削第2章 切削切削变形区：第变形区：近切削刃处切削层内产生的塑性变形区；第变形区：与前刀面接触的切屑层内产生的变形区；第变形区：近切削刃处已加工表层内产生的变形区。第一变形区的剪切滑移AB为剪切面，它与切削速度的夹角称为剪切角，式中为摩察角。变形程度的量度方法相对滑移是用来量度第变形区滑移变形的程度。如图2.4，设切削层中AB线沿剪切面滑移至A”B”时的距离为y，事实上y很小，故可认为滑移是在剪切面上进行，其滑移量为S。相对滑移表示为：变形系数h切屑经过剪切变形、又受到前刀面摩擦后，与

8、切削层比较，它的长度缩短lch<lc，厚度增加即hch>hD(宽度不变)，这种切屑外形尺寸变化的变形现象称为切屑的收缩。 变形系数h表示切屑收缩的程度:式中 lc、hD切削层长度和厚度；lch、hch 切屑长度和厚度。由图可知增大剪切面AB减短，切屑厚度hD减小，且h变小剪切角与前角0变化是影响切削变形的两个主要因素。因此，切削时塑性变形是很大的。如果增大前角0和剪切角，使、 h减小，则切削变形减小。h主要从塑性压缩方面分析；而值主要从剪切变形考虑。所以，与h只能近似地表示切削变形等程度。切屑的类型由于工件材料不同，切削条件不同，切削过程的变形也不同，所形成的切屑多种多样。通常将切

9、屑分为四类：（1） 带状切屑：外形呈带状（2） 挤裂切屑：切屑上与前刀面接触的一面较光洁，其背面局部开裂成节状。（3） 单元切屑：切屑沿厚度断裂成均匀的颗粒状。（4）崩碎切屑：切削层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂，得到的切屑呈不规则的细粒状。积屑瘤在切削速度不高而又能形成连续切削，加工一般钢材或其他塑性材料，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的金属块，称为积屑瘤。其硬度很高，为工件材料的23倍，处于稳定状态时可代替刀尖进行切削。积屑瘤对加工的影响好处：积屑瘤可以增大刀具前角，降低切削力；可以保护前刀面减少刀具磨损。不利：积屑瘤前端伸出切削刃之外，因此增大了背吃刀量，影响加工尺寸，同时积屑瘤

10、是不稳定的，易破碎、重复堆积，加剧刀具的磨损，对加工尺寸精度、表面粗糙度有影响，在精加工时应尽量避免或抑制积屑瘤的产生。切削变形的变化规律（大大）前角：增大前角0，使剪切角增大，变形系数h减小，因此，切屑变形减小。切削速度：vc是通过积屑瘤使实际前角增大，从而改变剪切角来影响切削变形的。进给量：进给量增大，使切削厚度hD增大，正压力Fn增大，平均正应力av增大，因此摩察系数减小，导致剪切角增大材料的强度、硬度提高，正压力Fn增大，平均正应力av，因此，摩擦系数下降，剪切角增大，切屑变形减小。切削力来源：一是切削层金属、切屑和工件表面金属的弹性变形抗力和塑性变形抗力；二是切屑、工件与道具间的摩擦

11、阻力分力：主切削力FZ：主运动切削速度方向的分力；切深抗力FY：切深（背吃刀量）方向的抗力；进给抗力FX：进给方向的抗力合力：实验公式：影响切削力的因素1）工件材料的影响：工件材料是通过材料的剪切屈极强度s、塑性变形、切屑与刀具间摩擦系数等条件影响切削力的。2）背吃刀量ap和进给量f增大，分别使切削宽度bD、切削厚度hD增大因而切削层面积AD增大，故变形抗力和摩擦增加，而引起切削力增大。但是ap和f增大后，它们分别使变形和摩擦增加的程度不同。3）切削速度：加工塑性金属时，切削速度vc对切削力的影响规律如同对切削变形影响一样，它们都是积屑瘤与摩擦的作用造成的4）刀具几何角度的影响 前角：前角0增

12、大，切削变形减小，切削力减小； 主偏角kr改变使切削面积的形状和切削分力Fxy的作用方向改变，因而使切削力也随之变化。主偏角kr在30°60°范围内增大，由切削厚度hD的影响起主要作用，促使主切削Fz减小；主偏角约在60°90°范围内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fz增大。 倾角s对主切削力Fz影响很小，但对切深抗力Fy、进给抗力Fx影响较显著。刃倾角s的绝对值增大时，切削变形减小。上述作用的结果是使Fz变化很小。刃当刃倾角s由正值向负值变化时，切深分力Fy增大、进给分力Fx减小。 其它因素的影响刀具的棱面,刀尖圆弧半径,刀具磨损的影

13、响。切削力的变化规律：1）工件材料的影响硬度、强度大剪切屈服强度高则切削力大； 塑性韧性大断屑难，变形大则切削力大2） 切削用量的影响背吃刀量、进给量大，则切削力大，切削速度通过影响积屑瘤影响切削力的变化3） 刀具几何角度的影响前角增大刀具锋利而切削变形减小，切削力变小；主偏角如图；刃倾角主要影响切深抗力和进给抗力。4）其他因素刀具磨损刀具正常磨损的原因主要是机械磨损和热、化学磨损。低温区以机械磨损为主，高温区以热、化学磨损为主(1) 正常磨损是指在刀具设计与使用合理、制造与刃磨质量符合要求的(2) 情况下，刀具在切削过程中逐渐的磨损。前刀面磨损在前刀面上离切削刃一段距离有一月牙洼，醉着磨损的

14、加剧，月牙洼逐渐加深，但月牙洼变化不是很大。前刀面的磨损量用月牙洼深度KT、月牙洼宽度KB表示后刀面磨损在后刀面上出现加工表面基本平行的磨损带C、B、N三个区：C区是刀尖区，由于散热差，强度低，磨损严重，最大值Vc；B区处于磨损带中间，磨损均匀，最大磨损量为VBmax；N区处于切削刃和待加工表面的相交处，磨损严重，磨损量以VN表示，此处的磨损也叫边界磨损前后刀面同时磨损非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象。其中有：破损：在切削刃或刀面上产生裂纹、崩刃或碎裂。卷刃：切削时在高温作用下，使切削刃或刀面产生塌陷或隆起的塑性变形现象。刀具磨损原因（1）磨粒磨损因为工件中含有一些碳化物、

15、氮化物、积屑瘤残留物等硬质点杂质，在金属加工过程中，会将刀具表面划伤，造成机械磨损，低速刀具磨损的主要原因就是硬质点磨损 （2）粘结磨损在加工过程中，切屑与刀具接粗面在一定温度与压力下，产生塑性变形而发生冷焊现象，刀具表面粘结点被切屑带走而发生的磨损。一般，具有较强的抗剪和抗拉强度的刀具抗粘结磨损能力强，如高速钢。 （3）扩散磨损由于切削时高温作用，刀具与关键材料中的合金元素江湖扩散，而造成的刀具磨损。硬质合金、精钢石刀具切削钢件时温度较高，常发生扩散磨损。（4）相变磨损在切削的高温下，刀具合金相组织发生改变，引起硬度降低造成的磨损 （5）氧化磨损硬质合金刀具切削温度达到700800°

16、;时，刀具中的C、CO、TiC等被空气氧化，在刀具表面形成一层硬度较低的氧化膜，当氧化膜磨损掉后再刀具表面形成氧化磨损总的来说，刀具磨损可能是其中的一种或几种。对一定的刀具和工件材料，起主导作用的是切削温度。在低温区，一般以硬质点磨损为主；在高温区，以粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损为主。磨损过程正常磨损情况下，刀具磨损量随切削时间增加而逐渐扩大。若以后刀面磨损为例，它的典型磨损过程如图所示，图中大致分三个阶段。初期磨损阶段(段)、正常磨损阶段(段)、急剧磨损阶段(段)。初期磨损阶段(段)：在开始切削的短时间内，新刃磨的刀具后刀面存在粗糙不平之处以及显微裂纹、氧化等缺陷，而且切削刃较锋利，后刀面与

17、待加工表面接触面积小，所以这一阶段磨损快一般后刀面初期磨损量为0.050.1mm，其大小与刃磨质量直接相关正常磨损阶段(段)：随着切削时间增加，磨损量以较均匀的速度增大。这是由于刀具表面磨平后，接触面积增大，压强减小所致。AB段基本上呈直线，单位时间内的磨损量称为磨损强度该磨损强度近似为常数。正常切削时，这一时间较长。急剧磨损阶段(段)：磨损量达到一定数值后，加工表面粗糙度值增大，切削力及切削温度迅速上升，磨损急剧加速。磨钝标准后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值，用VB表示耐用度刀具耐用度是指刃磨后的刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止所用的切削时间，用T分钟表示。刀具耐用度还可

18、以用达到磨钝标准所经过的切削路程lm或加工出的零件N来表示。刀具耐用度高低是衡量刀具切削性能好坏的重要标志。利用刀具耐用度来控制磨损量VB值，比用测量VB来判别是否达到磨钝标准要简便。刀具寿命：一把新刀 (或重新刃磨过的刀具)从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间，称为刀具寿命。 刀具总寿命：对于可重磨刀具，刀具寿命指的是刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间;而对其从第一次投入使用直至完全报废(经刃磨后亦不可再用)时所经历的实际切削时间，叫做刀具总寿命影响刀具耐用度的因素： （通过切削温度影响）1）切削用量-切削速度（影响最大），进给量 背吃刀量(v>f>ap）2）刀具几何

19、角度前角、主偏角3）加工工件的影响硬度、强度大，温度升高而导致刀具耐磨度降低4）刀具材料的影响陶瓷材料，CBN耐用度高金属切削过程基本规律的应用 工件材料的切削加工性是指工件材料被切削成合格的零件的难易程度。评定工件材料加工性的主要指标（1）刀具耐用度指标在切削普通金属材料时，用刀具耐用度达到60min时允许的切削速度v60的高低来评定材料的加工性。难加工材料用v20来评定。此外，经常使用相对加工性指标，即以45号钢（HB170229，b0.637GPa）的v60为基准，记作v060。其它材料的v60与v060之比值称为相对加工性，即：，当Kv>1时，该材料比45号钢易切割（相同的加工时

20、间，速度更高，说明更耐用）；当Kv<1时，该材料比45号钢难切割改善材料切削加工性的措施（1）调整化学成分；（2）材料加工前进行合适的热处理；（3）选择加工性好的材料状态；（4）其它切削液切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。切削液的作用 (1)冷却作用 (2)润滑作用边界润滑原理 (3)洗涤与防锈作用常用切削液及其选用(1)水溶液：水溶液主要起冷却作用。(2)切削油：切削油主要起润滑作用。(3)乳化液乳化液是在切削加工中使用较广的切削液，它是由水和油混合而成的液体，常用它代替动植物油。生产中使用的乳化液是

21、由乳化剂加水配制而成。浓度低的乳化液含水比例多，主要起冷却作用，适用于粗加工和磨削，浓度高的乳化液，主要起润滑作用，适于精加工。(4)极压切削油和极压乳化液刀具几何参数的合理选择前角、前刀面的功用和选择前角选择原则：在刀具强度许可条件下，尽量选用大的前角。对于成形刀具来说(车刀、铣刀和齿轮刀等)，减小前角；可减少刀具截形误差，提高零件的加工精度。前角的数值应由工件材料、刀具材料和加工工艺要求决定。后角和后刀面的功用和选择后角的选择原则是：在粗加工以确保刀具强度为主，可在4 °6 °范围内选取；在精加工时以保证加工表面质量为主，一般08 °12 °。主偏角

22、、副偏角的功用与选择主偏角kr主要影响切削宽度bD和切削厚度hD的比例并影响刀具强度。此外，增大主偏角kr有利于控制断屑主偏角kr选择原则主要是： 在工艺系统刚性不足的情况下，为减小切削力，选取较大的主偏角。 在加工强度高、硬度高的材料时，为提高刀具耐用度，选取较小主偏角 根据加工表面形状要求选取，如车削台阶轴取kr 90 °，车外圆又车端面取kr45 °、镗盲孔取kr>90 ° 副偏角kr影响加工表面粗糙度和刀具强度。通常在不产生摩擦和振动条件下应选取较小的副偏角。适用范围 加工条件加工系统刚性足够、淬硬钢、冷硬铸铁 加工系统刚性较好，中间切入，加工外圆、

23、端面、倒角可加工系统刚性较差，粗车，强力车削加工系统刚性差、台阶轴、细长轴、多刀车，仿形车切断、切槽主偏角kr10°30°45°60°70°75°93°90°副偏角kr10°5°45°15°10°10°6°1°2°刃倾角功用与选择刃倾角s主要影响切屑的流向和刀具强度。刃倾角s的选择原则是，主要根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。刃倾角的具体数值可参考表选择s值0°+5°+5°+10°0

24、°-5°-5°-10°-10°-15°-10° -45°-45°75°应用范围精车钢、车细长轴精车有色金属粗车钢和灰铸铁粗车余量不均匀钢断续车削钢、灰铸铁带冲击切削淬硬钢大刃倾角刀具薄切削切削用量的合理选择根据不同的加工条件和加工要求，又考虑到切削用量各参数对切削过程规律的不同影响，故切削用量参数 ap、 f 和vc增大的次序和程度应有所区别。可以从以下几个主要方面分析：生产效率切削用量ap、f和vc增大，切削时间减小。一般情况下尽量优先增大ap ，以求一次进刀全部切除加工余量机床功率当背吃刀量

25、ap和切削速度vc增大时，均使切削功率成正比增加。此外，增大背吃刀量口ap 、使切削力增加多，而增大进给量f使切削力增加较少、消耗功率也较少。所以，在粗加工时，应尽量增大进给量f是合理的。 刀具耐用度在切削用量参数中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度vc，其次是进给量f，影响最小的是背吃刀量ap，优先增大背吃刀量ap不只是达到高的生产率，相对vc与f来说对发挥刀具切削性能、降低加工成本也是有利的。 表面粗糙度这是在半精加工、精加工时确定切削用量应考虑的主要原则。在较理想的条件下，提高切削速度vc，能降低表面粗糙度值。而在一般的条件下，提高背吃刀量ap对切削过程产生的积屑瘤、鳞刺、冷硬和残余应力

26、的影响并不显著，故提高背吃刀量对表面粗糙度影响较小。所以，加工表面粗糙度主要限制的是进给量f的提高。综上所述，合理选择切削用量，应该首先选择一个尽量大的背吃刀量ap，其次选择一个大的进给量f，最后根据已确定的ap和f，并在刀具耐用度和机床功率允许条件下选择一个各理的初削速度vc。切削用量选择方法(1) 粗车时切削用量的选择背吃刀量ap：根据加工余量多少而定。除留给下道工序的余量外，其余的粗车余量尽可能一次切除，以使走刀次数最少。例如在纵车外圆时；当粗车余量太大或加工的工艺系统刚性较差时，则加工余量分两次或数次走刀后切除。通常使：第一次走刀的背吃刀量ap1为： 第二次走刀的背吃刀量ap2为： 进

27、给量f 当背吃刀量ap确定后，再选出进给量f就能计算切削力。在背吃刀量ap和进给量f选定后，再根据规定达到的合理耐用度值，就可确定切削速度vc。刀具耐用度T所允许的切削速度vT应为：除了用计算方法外，生产中经常按实际经验和有关手册资料选取切削速度。校验机床功率在粗车时切削用量还受机床功率的限制。因此，选定了切削用量后，尚需校验机床是否足够，应满足：机床功率允许的切削速度为：上式PE机床电动机功率； Fz主切削力；机床传动效率(2) 半精车、精车切削用量选择背吃刀量ap半精车的余量较，约12mm左右。精车余量更小。半精车、精车背吃刀量的选择，原则上取一次切除的余量数。但当使用硬质合金时，考虑到刀

28、尖圆弧半径与刃口圆弧半径的挤压和摩擦作用，背吃刀量不宜过小，一般大于0.5mm。进给量f 半精车和精车的背吃刀量较小，产生的切削力不大，故增大进给量对加工工艺系统的强度和刚性影响较小，所以，增大进给量主要受到表面粗糙度的限制。在已知的切削速度(预先假设)和刀尖圆弧半径条件下，根据加工要求达到的表面粗糙度可以利用计算的方法或手册资料确定进给量。 从资料中选用进给量时，应预选一个切削速度。通常切削速度高时的进给量较速度低的进给量大些。切削速度vc 半精车、精车的背吃刀量和进给量较小，切削力对工艺系统强度和刚性影响较小，消耗功率较少，故切削速度主要受刀具耐用度限制。切削速度可利用公式或资料确定。第3

29、章 机床常用机床的型号编制；各机床的第一主参数（p72表3.4）工件表面成形方法以及评价分析p76 图3.3机床的分类按加工方法和刀具分11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨齿床、拉床、锯床和其他机床。按万能性程度：通用机床、专门化机床、专用机床。按精度：普通精度机床、精密机床、高精度机床。还有按照重量和尺寸、自动化程度等等分类方法机床的型号编制（1）机床的类别代号：用该类机床名称汉语拼音的第一个字母表示 ，如：（2）机床的特性代号：用汉语拼音字母表示，如 ：（3）机床的组别、系别代号用两位阿拉伯数字表示，前一位表示组别，后一位表示系别，每类机床划分为10个组，

30、用数字09表示。每个组又可分为若干个系。（4）机床主参数、设计顺序号和第二主参数主参数和第二主参数用阿拉伯数字给出主参数的折算值（1/10或1/100）（5）机床的重大改进顺序号序号按A、B、C等字母的顺序选用机床的主要技术参数1）主参数2）基本参数尺寸参数：机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。多数机床的主参数也是尺寸参数，但尺寸参数除了主参数还包括一些其他尺寸。运动参数：主轴参数 对作回转运动的机床，其主运动参数是主轴转速，计算公式为式中 n转速(r/min)； 切削速度(m/min)；d 工件或刀具直径运动是直线运动的机床，如插床或刨床，主运动参数是机床工作台或滑枕的每分钟往返次数。主轴

31、最低(nmin)和最高(nmax)转速的确定对作回转运动的机床，其主运动参数是主轴转速，计算公式为 变速范围为nmax 和nmin的比值，机床的主传动功率由三部分组成：工件表面形状与成形方法（1）轨迹法利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工，如图3.2a （2）成形法刀具的切削刃与所需要的形成的发生线完全重合，如图3.2b （3）相切法利用刀具边缘旋转边作轨迹运动对工件进行加工的方法，如图3.2c （4）范成法利用工件和刀具作范成切削运动进行加工的方法，如图3.2d 机床的运动1) 表面成形运动：简单成形运动：由单独的旋转运动或直线运动构成 复杂成形运动：由两个或两个以上旋转运动或（和）直

32、线运动，按照某些确定的运动关系组合而成2) 辅助运动表面成形运动机床的运动联系为了实现运动，机床必须具备以下三个基本部分：执行件、动力源和传动装置，由这些构成的传动关系称为传动链，分为外联系传动链和内联系传动链1）外联系传动链联系动力源和执行件; 2）内联系传动链联系复合运动之内的各个分解部分；车床主要部件的名称和作用 功能是支承主轴，并实现其开、停、换 向、制动和变速，把进给运动从主轴传向进给系统，其包括的主要机构和零件包括有：卸荷带轮 、双向多片摩擦离合器及其操纵机构 、主轴组件 、变速操纵机构溜板箱：进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向和正、反向机

33、动走刀或快速移动。第5章 加工工艺工艺过程的组成：工序：一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和成本核算的基本单元工步：在被加工的表面、切削用量（指切削速度、背吃刀量和进给量）、切削刀具均保持不变的情况下所完成的那部分工序，称工步安装：工件在加工前，在机床或夹具中相对刀具应有一个正确的位置并给予固定，这个过程称为装夹，一次装夹所完成的那部分加工过程称为安装工位：工件在一次安装中，可先后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称一个工位走刀：被

34、加工的某一表面，由于余量较大或其它原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀基准：选择定位基准主要是为了保证零件加工表面之间以及加工表面与未加工表面之间的相互位置精度。设计基准：根据零件使用要求而设定的基准，通常标注在设计图纸上工艺基准：零件在加工、测试安装过程中所使用的基准工序基准：定位基准：用于定位的基准1） 粗基准：以未加工过的表面进行定位的基准称粗基准，也就是第一道工序所用的定位基准为粗基准。2） 精基准：以已加工过的表面进行定位的基准称精基准。3） 辅助基准：该基准在零件的装配和使用过程中无用处，只是为了便于零件的加工而设置的基准称辅助基准，如

35、轴加工用的顶尖孔等 精基准的选择原则1）基准重合的原则 尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。这样可以减少由于定位不准确引起的加工误差。2）基准不变的原则尽可能使各个工序的定位基准相同3）互为基准，反复加工的原则当两个表面相互位置精度要求较高时，则两个表面互为基准反复加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间相互位置精度4） 自为基准的原则 当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择加工表面本身为精基准，以保证加工质量和提高生产率5） 应能使工件装夹稳定可靠、夹具简单一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精基准图57（a）是在钻床上成批加工工件孔的工序简图，N面为尺寸

36、B的工序基准。若选N面为尺寸B的定位基准并与夹具1面接触，钻头相对1面位置已调整好且固定不动见图57（b），则加工这一批工件时尺寸B不受尺寸A变化的影响，从而提高了加工尺寸B的精度。若选择M面为定位基准并与夹具2面接触，钻头相对2面已调整好且固定不动见图57（C），则加工的尺寸B要受到尺寸A变化的影响，使尺寸B精度下降。测量基准粗基准的选择原则1）选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量2）某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准3）选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准，不允许有浇、冒口的残迹和飞边，以确保安全、可

37、靠、误差小4）粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。因为粗基准的精度和粗糙度都很差，如果重复使用，则不能保证工件相对刀具的位置在重复使用粗基准的工序中都一致，因而影响加工精度。加工时，应先选取导轨面为粗基准加工床脚的底平面，如图59（a），再以床脚的底平面为精基准加工导轨面，此时导轨面的加工余量可以小而均匀见图59（b）。若先以床脚底平面为粗基准加工导轨面，如图59（C）测床脚底平面误差全部反映到导轨面上，使其加工余量不均匀。此时，在余量较大处，会把要保留的机械性能较好的一层金属切掉，而且由于余量不均匀而影响了加工精度。a）为保证皮带的轮缘厚度均匀，以不加工表面1为

38、基准车外圆表面；b）为保证零件的壁厚均匀，应以不加工的外圆表面A为粗基准，螳内ZL。工艺路线的拟定1）零件各表面的加工方法及使用设备的选择 2）加工阶段的划分 粗加工：快速切除大部分余量，提高生产效率精加工，提高精度3）工序的集中和分散 4）工序的安排加工工艺性1） 应使刀具能够靠近加工表秒2） 应使刀具有退刀空间3） 应使钻头在钻入时不发生钻头引偏或折断4）减少零件的加工面积5）避免深孔加工6）统一尺寸以减少换刀时间7）、8）减少加工的安装次数9）一次安装完成所有表面的加工10）附加定位基准，使水平导轨易加工11）不同尺寸的孔进行渐变处理12）采取阶梯轴渐变加工更方便13）尺寸一致性经济加工

39、精度：在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度在I段，当零件加工精度要求很高时，零件成本将要提高很多，甚至成本再提高，其精度也不能再提高了，存在着一个极限的加工精度，其误差为二a。 在II段，虽然精度要求很低，但成本也不能无限降低，其最低成本的极限值为S，因此在I、II段应用此法加工是不经济的。 在III段，加工方法与加工精度是相互适应的，加工误差与成本基本上是反比关系，可以较经济地达到一定的精度，0段的精度范围就称为这种加工方法的经济精度。加工方案 钻一扩一粗铰一精铰； 此方案用得最多，在大批、大量生产中常用在自

40、动机床或组合机床上，在成批生产中常用在立钻、摇臂钻、六角车床等连续进行各个工步加工的机床上。该方案一般用于加工小于80mm的孔径，工件材料为未淬火钢或铸铁，不适于加工大孔径，否则刀具过于笨重。 粗镗一半精镗一精镗； 用于加工毛坯本身有铸出或锻出的孔，但其直径不宜太小，否则因镗杆太细容易发生变形而影响加工精度，箱体零件的孔加工常用这种方案。 粗镗一半精镗一粗磨一精磨；适用于淬火的工件。 钻（扩）一拉适用于成批或大量生产的中小型零件，其材料为未淬火钢、铸铁及有色金属。 加工阶段的划分1）粗加工阶段：加工开始阶段，在这个阶段中，尽量将零件各个被加工表面的大部分余量从毛坯上切除。这个阶段主要问题是如何

41、提高生产率。2）半精加工阶段 ：这一阶段为主要表面的精加工做好准备，切去的余量介于粗加工和精加工之间，并达到一定的精度和粗糙度值，为精加工留有一定的余量。在此阶段还要完成一些次要表面的加工，如钻孔、攻丝、铣键槽等。 3）精加工阶段 ：在这个阶段将切去很少的余量，保证各主要表面达到较高的精度和较低的粗糙度值（精度710级，0.832m）。 4）光整加工阶段 ：主要是为了得到更高的尺寸精度和更低的粗糙度值（精度59级），从被加工表面上切除极少的余量。 加工工艺分析 在粗加工阶段，由于切除大量的多余金属，可以及早发现毛坯的缺陷裂纹、气孔等），以便及时处理，避免过多浪费工时。 粗加工阶段容易引起工件的

42、变形，这是由于切除余量大，一方面毛坯的内应力重新分布而引起变形，另一方面由于切削力、切削热及夹紧力都比较大，因而造成工件的受力变形和热变形。为了使这些变形充分，应在粗加工之后留有一定的时间。然后再通过逐步减少加工余量和切削用量的办法消除上述变形。 划分加工阶段可以合理使用机床。如粗加工阶段可以使用功率大、精度较低的机床；精加工阶段可以使用功率小、精度高的机床。这样有利于充分发挥粗加工机床的动力，又有利于长期保持精加工机床的精度。 划分加工阶段可在各个阶段中插人必要的热处理工序。如在粗加工之后进行去除内应力的时效处理；在半精加工后进行淬火处理等。 工序的划分1）工序集中 将若干个工步集中在一个工

43、序内完成，因此一个工件的加工，只须集中在少数几个工序内完成，减少工件的装夹次数，有利于保证各表面之间的相互位置精度，也可以减少机床的数量，减少工人的数量和机床的占地面积。但所需要的设备复杂，操作和调整工作也较复杂2）工序分散 工序的数目多，工艺路线长，每个工序所包括的工步少，最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步，所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易、操作简单，但专用性强。工序的安排1）加工顺序的确定2）热处理及表面处理工序的安排 3）检验工序的安排 4）其它工序的安排 加工顺序的确定1）先粗加工后精加工；先基准面加工后其它面加工；先主要表面加工后次要表面加工；先平面加工后孔加工

44、。精基准的表面2）对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工，并穿插进行一些次要表面的加工进行各表面的精加工3）要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行，这样可避兔已加工表面在运输过程中碰伤，有利于保证加工精度。有时也可将次要的、较小的表面安排在最后加工，如紧固螺钉孔等加工余量的确定为保证平面的精度和粗糙度值，需要从其毛坯表面切去全部多余的金属层，这一金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。加工总余量各表面工序余量之间的关系为：式中n加工该表面的工序（或工步）数目。工件加工余量的大小，将直接影响工件的加工质量、生产率和经济性。例如加工余量太小时，不易去掉

45、上道工序所遗留下来的表面缺陷及表面的相互位置误差而造成废品；加工余量太大时，会造成加工工时和材料的浪费，甚至因余量太大而引起很大的切削热和切削力，使工件产生变形，影响加工质量。尺寸链机械设计和工艺工作中，为保证加工、装配和使用的质量，经常要对一些相互关联的尺寸、公差和技术要求进行分析和计算，为使计算工作简化，可采用尺寸链原理。将相互关联的尺寸从零件或部件中抽出来，按一定顺序构成的封闭尺寸图形，称为尺寸链尺寸链计算的基本公式尺寸链计算是根据结构或工艺上的要求，确定尺寸链中各环的基本尺寸及公差或偏差。计算方法有两种，一种是极值法（也称极大极小法），它是以各组成环的最大值和最小值为基础，求出封闭环的

46、最大值和最小值。另一种是概率法，它是以概率理论为基础来解算尺寸链。 1）极值法封闭环基本尺寸计算 尺寸链中,A0为封闭环，A1、A2、A5为增环，A3、A4为减环。各环的基本尺寸分别以A1、A2Ai表示。由图可知：A0A1+A2+A5-A3-A4结论：尺寸链封闭环的基本尺寸，等于各增环的基本尺寸之和减去各减环基本尺寸之和。写成普遍式为：，式中m-组成环环数；Ai-第i环的基本尺寸；i-第i环的传递系数。增减环的判断：以封闭环A0为判断依据，随便设A0的走向（左或右），绕尺寸链走一圈，则和A0相同的为减环，相反的为增环或假设该尺寸增加，其他不变，最终导致A0减小则为减环（例如A1增加，A2、A3

47、、A4、A5不变，A0被迫增加，所以A1为增环）封闭环最大和最小尺寸计算当尺寸链中所有增环为最大值，所有减环为最小值时，则封闭环为最大值；反之为最小值。写成普遍公式为： 、结论：封闭环的最大值等于所有增环的最大值之和减去所有减环的最小值之和；封闭环的最小值等于所有增环的最小值之和减去所有减环的最大值之和。工序尺寸1） 定义：零件图上的尺寸、公差是毛坯经过加工之后最终达到的尺寸。在加工过程中，各工序所达到的尺寸称工序尺寸2） 用计算法确定工序尺寸 （1）经过几道工序加工所形成的表面的工序尺寸计算 （2）工序基准与设计基准不重合而引起的工序尺寸计算 （3）从尚需继续加工表面标注的工序尺寸计算 （4

48、）对某表面进行加工，要同时保证多个设计尺寸的工序尺寸计算时间定额在一定的生产规模、生产技术和生产组织的条件下，为完成某一工件的某一工序所需要的时间，称为工序单件时间或工序单件时间定额。它是计算产品成本和企业经济核算的依据，也是新建或扩建工厂（或车间）时决定所需设备和人员的依据。工序单件时间的组成，可表示如下： t单=t基十t辅十t服十t休生产纲领：N=Q· n（1+）N-年产量；Q-每台机床年产量； n机床数量；备品率；废品率第6章 夹具三种安装方式：直接找正安装、划线找正安装、夹具安装夹具安装是指直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在家具上直接夹紧工件夹具的作用：将工件进行定

49、位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具的相对运动关系的附加装置夹具的分类1） 通用夹具：与通用机床配套，作为通用机床的附件，如三抓卡盘虎钳、分度头、转台等2） 专用夹具：根据零件工艺过程中某工序的要求专门设计的夹具3） 成组夹具：适用于一组零件的夹具一般是同类零件，经过调整（如增加或更换一些元件）用来定位、夹紧的一组零件4） 组合夹具：有许多标准件组合而成，可根据零件的加工工序需要进行拼装，用完后再拆卸5） 随行夹具：用于自动线上，工件安装在随行夹具上并在机床夹具或机床工作台上进行定位、夹紧夹具的基本构成：1） 对刀装置2） 夹具体3） 定位元件（固定支承、平面及短销）4） 连接元件

50、（定位件）5） 夹紧装置定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它与刀具之间有相对正确的位置加紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位不变六点定位原理（表6.1）一个物体在空间中有六个独立运动，它在直角坐标系oxyz中可以有3个平移运动，3个转动1） 在底面布置3个不共面的约束点，限制三个自由度2） 在侧面布置两个约束点4、5，限制两个自由度3） 在端面布置一个约束点，限制一个自由度定位方法1） 平面定位2） 圆孔定位3） 圆外表面定位4） 圆锥孔定位归类：1）限制一个自由度：支承钉、菱形销2）限制两个自由度：支承钉X2、条形支承板、短圆柱销、短圆柱心轴、小锥度心轴、浮动锥销、短

51、V型块、短定位套3）限制三个自由度：条形支承板X2、矩形支承板、固定锥销4）限制四个自由度：短圆柱心轴、短圆柱销X2、长圆柱心轴、长V型块、短V型块X2、短定位套X2、长定位套5）限制五个自由度：长销短平面、短销大平面、固定锥销和浮动锥销组合、锥度心轴6）限制六个自由度：完全定位、不完全定位、过定位、欠定位1） 完全定位 工件的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位。 2）不完全定位 根据工件加工表面的不同加工要求，定位支承点的数目可以少于六个。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位是允许的

52、， 3）欠定位 按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。 4）过定位 工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应该严禁采用。但当过定位并不影响加工精度，反而对提高加工精度有利时，也可以采用。过定位案例：1） 平面：四个支承钉或者两个条形支承板，只用于加强刚度2） 大端平面+长圆柱销：重复限制改进：小端面+长圆柱销、加球面垫圈或大断面+短圆柱销3） 一面+两销（圆柱销X2）：重复限制改进：一面 + 一圆柱销 + 一菱形销定位误差分析与计算p207、习题1）基准不重

53、合误差：对于尺寸A设计基准：圆中心线定位基准：左侧面基准误差：对于尺寸H1设计基准：圆中心线定位基准：底面基准误差： 对于尺寸H2不存在基准不重合误差2）定位基准位移误差先假设定位面与底面垂直，若A1位设计尺寸，基准不重合误差为。但是，如果定位面与底面不垂直，则定位点不在A点，而在B点。对于A点的误差为，由于定位面与底面不垂直，过B做A面的垂足B，A B=（H-h）tan（相当于上面公式的），则误差为 ，两种误差综合为多看看课本例题V型块定位误差分析1) 用作图法做出圆的最大直径、最小直径2) 对于尺寸H，其位置误差大小等于，3)4) ，因此定位基准位移偏差定位误差的分解解析1） 对于尺寸H1

54、，由于定位基准不重合，误差为尺寸OA的变化量，即,在加工方向(O1O2方向上）的误差为2） 基准位移偏差为BO1,在三角形BO1O2中， è，在加工方向(O1O2方向上）的误差为3） 总误差为eDH=e（基）+e（不）=O2Q+O1Q=O1O2对刀第7章 加工质量加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近程度，表现为零件宏观几何形状误差、波度、表面粗糙度。衡量指标值尺寸精度形状精度位置精度原始误差：工艺系统存在的误差1） 与工艺系统原始状态有关的原始误差(工件相对于刀具静止状态下的误差)原理误差、定位误差、调整误差、刀具误差、夹具误差、机床误差2） 与工艺过程有关的原始误差(动误差)。工艺系统受力变形（包括夹紧变形）、工艺系统受热变形、刀具磨损、测量误差、工件残余应力引起的变形。误差敏感方向：工艺系统原始误差方向不同，对加工精度的影响程度也不同。对加工精度影响最大的方向，误差敏感方向，一般为已加工表面过切削点的法线方向。误差类型 主轴回转误差是指主轴实际回转线对其理想回转轴线的漂移。 导轨导向误差：导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差 机床传动误差 夹具误差 刀具工艺系统刚度：在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比，K工艺系统刚度；Fp切削力的法向