机械制造课件精华版

1、NJUST 502教研室1l 选择毛坯应考虑的因素选择毛坯应考虑的因素3.2.2 确定毛坯的形状确定毛坯的形状 毛坯形状应力求接近零件形状毛坯形状应力求接近零件形状 毛坯形状是在零件形状基础上对所有加工表面放出适当余量而得到毛坯形状是在零件形状基础上对所有加工表面放出适当余量而得到 毛坯形状要便于加工，便于保证加工质量毛坯形状要便于加工，便于保证加工质量 如工艺搭子、一坯多件等如工艺搭子、一坯多件等（1）零件的材料及其机械性能）零件的材料及其机械性能（2）生产纲领的大小）生产纲领的大小（3）零件的形状和尺寸）零件的形状和尺寸（4）工厂毛坯的生产条件和技术水平及可能性、经济性。）工厂毛坯的生产条

2、件和技术水平及可能性、经济性。NJUST 502教研室2l 热处理工序的安排热处理工序的安排（1）预处理）预处理改善切削性能、消除毛坯制造时的残余应力改善切削性能、消除毛坯制造时的残余应力（2）中间热处理）中间热处理消除切削加工的残余应力消除切削加工的残余应力（3）最终热处理）最终热处理提高材料的强度和硬度提高材料的强度和硬度（4）化学处理和表面处理）化学处理和表面处理 l 辅助工序的安排辅助工序的安排（1）检验和特种检验）检验和特种检验 （2）平衡）平衡 （3）清洗等）清洗等NJUST 502教研室3图示工件图示工件 加工时，先加工工件长度，再加工时，先加工工件长度，再加工小孔，最后加工大孔

3、，控加工小孔，最后加工大孔，控制大孔深度，而小孔深度是由制大孔深度，而小孔深度是由加工工件总长和大孔深度决定加工工件总长和大孔深度决定的，故小孔的深度即为封闭环。的，故小孔的深度即为封闭环。 测量时，小孔的深度无法直接测量时，小孔的深度无法直接检测，一般先检测工件长度和检测，一般先检测工件长度和大孔深度，小孔深度为自然获大孔深度，小孔深度为自然获得尺寸，故同样小孔深度为封得尺寸，故同样小孔深度为封闭环。闭环。 设计时大孔的深度未标注，是由设计时大孔的深度未标注，是由工件长度和小孔的深度所决定。故工件长度和小孔的深度所决定。故它就是封闭环。它就是封闭环。NJUST 502教研室4极值法计算的基本

4、公式极值法计算的基本公式： njjmiiAAA1min1maxmax njjmiiAAA1max1minmin 封闭环的极限尺寸封闭环的极限尺寸 njjmiiAAA11 封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸)()()(11 njjmiiAAA 封闭环的公差封闭环的公差 njjXmiiSSABABAB11)()()( njjSmiiXXABABAB11)()()( 封闭环的上偏差封闭环的上偏差 封闭环的下偏差封闭环的下偏差NJUST 502教研室5l 实例实例设计时：设计时：017. 0150 A036. 0210 A40105021 AAA36. 0)36. 0(0)()()(21 ABABABX

5、SS17. 0017. 0)()()(21 ABABABSXX36. 017. 040 ANJUST 502教研室6加工及测量时：加工及测量时：1050221 AAAA402 A0) (0) () () (221 ABABABABXXSS0) (2 ABX36. 0) (17. 0) () () (221 ABABABABSSXX19. 0) (2 ABS19. 00240 A017. 0150 A036. 010 ANJUST 502教研室7l 竖式计算法：竖式计算法： 增环尺寸和偏差照抄，增环尺寸和偏差照抄，减环减环尺寸变号且上下尺寸变号且上下偏差偏差对调对调、变号变号，最后求代数和得出封

6、闭环的，最后求代数和得出封闭环的尺寸及偏差。尺寸及偏差。基本尺寸基本尺寸BSBX 增环增环 减环减环 封闭环封闭环 注意：当计算封闭环的公差小于各组成环公差之和时，注意：当计算封闭环的公差小于各组成环公差之和时，则不能保证设计尺寸，故需要调整各组成环的公差。则不能保证设计尺寸，故需要调整各组成环的公差。 50 0 -0.17 10 0 -0.36 -40 0 -0.19 A1A2A19. 00240 ANJUST 502教研室8例题例题1： 图中尺寸图中尺寸A2不能直接测量，不能直接测量，应如何加工控制？应如何加工控制？mmAmmAmmA005. 03025. 02015. 013210052

7、基本尺寸基本尺寸BSBX增环增环 A4 减减 环环 A1 A3封闭环封闭环 A A4=184 BS(A4)=-0.2 BX(A4)=-0.25 -52 0.15 0 -32 0.05 0 100 0 -0.252 . 025. 0184 NJUST 502教研室9例例2：一批工件其部分工艺过程为：车外圆至一批工件其部分工艺过程为：车外圆至 ；渗碳淬火；磨外圆至渗碳淬火；磨外圆至 。计算为了保证渗碳层深。计算为了保证渗碳层深度度0.71mm的渗碳工序渗入深度的渗碳工序渗入深度 t 的尺寸范围。的尺寸范围。基本尺寸基本尺寸BSBX增环增环:A3 A2减环减环A1封闭环封闭环A因此渗碳深度因此渗碳深

8、度t为：为：0.9651.22mm 006. 05 .40003. 040 20 0 -0.015 -20.25 0.03 0 0.7 0.3 0 A3=0.95 BS(A3)=0.27 BX(A3)=0.015机械工程学院 机械制造基础106.1.4 轴类零件加工工艺过程（续）轴类零件加工工艺过程（续） 加工顺序安排加工顺序安排（1）“基准先行基准先行”原则原则 首先加工中心孔，为后续加工做好基准准备；首先加工中心孔，为后续加工做好基准准备； 前道工序的加工内容和后道工序的加工基准环环相扣，协调安排前道工序的加工内容和后道工序的加工基准环环相扣，协调安排（2）先大端后小端）先大端后小端 避免

9、在加工开始就降低了工件的刚度。避免在加工开始就降低了工件的刚度。（3）深孔加工的安排）深孔加工的安排 钻孔一般安排在调质以后，以避免弯曲变形无法纠正；钻孔一般安排在调质以后，以避免弯曲变形无法纠正； 钻孔应安排在粗加工和半精加工之后，以保证孔与外圆的同轴；钻孔应安排在粗加工和半精加工之后，以保证孔与外圆的同轴； 仅从定位考虑，钻孔以安排在最后为好。仅从定位考虑，钻孔以安排在最后为好。（4）次要表面的加工）次要表面的加工 对于与主要表面有相对要求的次要表面，如键槽、花键等，一般对于与主要表面有相对要求的次要表面，如键槽、花键等，一般应安排在精车和粗磨外圆之后；应安排在精车和粗磨外圆之后； 如果从

10、影响切削过程的平稳性考虑，部分也可考虑安排在精加工如果从影响切削过程的平稳性考虑，部分也可考虑安排在精加工之后。之后。机械工程学院 机械制造基础11短套加工短套加工机械工程学院 机械制造基础126.3.2 箱体支架类零件加工工艺过程（续）箱体支架类零件加工工艺过程（续）加工阶段的划分加工阶段的划分 箱体零件结构复杂、壁厚不均、箱体零件结构复杂、壁厚不均、内应力不可避免内应力不可避免 加工精度要求高、加工精度的稳加工精度要求高、加工精度的稳定性要求高定性要求高重要表面的加工均需重要表面的加工均需划分粗、精加工阶段划分粗、精加工阶段加工顺序的安排加工顺序的安排孔作为关键部件的装配基准要求孔作为关键

11、部件的装配基准要求加工余量均匀加工余量均匀孔的加工难度比平面大孔的加工难度比平面大箱体毛坯上孔与内腔的位置相对箱体毛坯上孔与内腔的位置相对准确准确以孔定位先加工平面；再以孔定位先加工平面；再以加工好的平面定位来加以加工好的平面定位来加工孔工孔1.2.1 1.2.1 刀具切削部分的基本定义刀具切削部分的基本定义 前刀面前刀面 主切削刃主切削刃S 主后面主后面 刀尖刀尖 副后面副后面 副切削刃副切削刃S 例题：例题：进给运动主运动待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面进给运动主运动待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面向进给运动主运动待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面

12、基面进给运动主运动已加工表面加工表面待加工表面正交平面切削平面基面进给运动主运动已加工表面加工表面待加工表面正交平面切削平面基面KrKrK向进给运动主运动已加工表面加工表面待加工表面正交平面切削平面基面KrKr进给运动主运动待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面进给运动主运动待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面K向进给运动主运动待加工表面加工表面已加工表面正交平面切削平面基面机械工程学院 机械制造基础172448522436263927302621272652265226XIIXIXIIIXIIXIXXXX XXIII26525226-XI)(26395226-XII36

13、272421522648302427-XI 机床传动系统的分析方法：“抓两头，连中间 ”机械工程学院 机械制造基础18IVVZ1=24Z3=60Z5=24Z4=24Z2=60Z6=60M2M1 VZZMZZMZZZZMZZIV2114322134165例机械工程学院 机械制造基础19fP=12xxxxxxxxxxxxnr=1450rpmd=150IIIIII1545d=3004515363628za=24zc=24zd=120zb=10824127进给运动： （主轴）（主轴）电机电机IIIII 45154515300150 ）丝杠（丝杠（主轴）（主轴）121272412024108242836

14、3636 PIII例 主运动： 机械工程学院 机械制造基础20丝杠螺母进给：（S为丝杠导程）齿轮齿条进给： （m为末级齿轮模数）12127241202410824283636361fsif丝主.1末末主mzif.1进给量计算 ：机械工程学院 机械制造基础21 （1） 易于保证各外圆表面及其它表面间的位置精度 (2) 粗车：精度IT13IT11、表面粗糙度Ra5012.5m； 半精车：精度IT10IT9、表面粗糙度Ra 6.33.2m 精车：精度IT8IT6、表面粗糙度Ra1.60.8m （3） 适合于有色金属零件的精加工 （4） 切削过程平稳、切削效率高 （5）刀具简单，适应性广l 车削的工艺

15、特点:机械工程学院 机械制造基础22l l 铣削方式铣削方式（1） 周铣法：用圆周齿进行铣削加工周铣法：用圆周齿进行铣削加工逆铣顺铣 逆铣逆铣顺铣顺铣切削运动切削运动切削方向与进给方向相反切削方向与进给方向相反切削方向与进给方向相同切削方向与进给方向相同切削厚度切削厚度由由0最大最大由最大由最大0刀具磨损刀具磨损初期有滑擦，磨损快初期有滑擦，磨损快刀齿易切入，寿命长刀齿易切入，寿命长作用力作用力垂直分力使工件上抬，不垂直分力使工件上抬，不利于夹紧工件；利于夹紧工件；水平分力与进给反向，消水平分力与进给反向，消除了丝杠间隙，进给平稳除了丝杠间隙，进给平稳垂直分力使工件下压，有垂直分力使工件下压，

16、有利于夹紧工件；利于夹紧工件；水平分力与进给同向，由水平分力与进给同向，由于丝杠间隙，工作台会前于丝杠间隙，工作台会前窜，造成啃刀或打刀。窜，造成啃刀或打刀。表面质量表面质量表面粗糙表面粗糙表面光洁表面光洁使用情况使用情况常用常用 无间隙进给机床采用无间隙进给机床采用 机械工程学院 机械制造基础23（1） 钻孔 钻孔的特点v钻头刚性差，易引偏；v 钻孔排屑困难，切屑挤压、摩擦已加工表面，表面质量差，钻孔精度IT13IT11，Ra为5012.5mv钻孔加工生产效率低防止钻头引偏的措施： 钻头切削刃要对称; 先加工平面，防止表面不平而引偏； 用短而粗的钻头先钻一引孔； 采用小进给，减小轴向力； 使

17、用钻套引导，合理使用切削液。2.4.4 钻床加工工艺特点钻床加工工艺特点机械工程学院 机械制造基础24l l 镗孔加工特点镗孔加工特点 1）单刃镗刀镗孔特点）单刃镗刀镗孔特点 适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高；适应性广，灵活，但对操作工人技术水平要求较高； 可以校正原有孔的轴线位置偏差；可以校正原有孔的轴线位置偏差； 生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，生产率较低，镗杆刚性差，单刃切削，调整时间长，一般用于单件、小批量生产。一般用于单件、小批量生产。2） 浮动镗刀镗孔特点 加工质量高，浮动可减少刀杆、刀具安装偏差； 生产效率高，双刃切削，操作方便； 刀具结构复杂，对刀具刃

18、磨要求较高，刃口要对称，一般用于较大孔径的批量生产。机械工程学院 机械制造基础252.5 磨削加工磨削加工（1）磨料磨料：刚玉类（：刚玉类（Al2O3，包括棕刚玉、白刚玉等），包括棕刚玉、白刚玉等） 碳化硅类（碳化硅类（SiC，包括黑色碳化硅、绿色碳化硅），包括黑色碳化硅、绿色碳化硅） 高硬度磨料（立方氮化硼高硬度磨料（立方氮化硼CBN、金刚石等）、金刚石等）（2）磨料粒度磨料粒度：砂轮越粗效率越高，但加工表面质量差。：砂轮越粗效率越高，但加工表面质量差。 粗加工和磨软材料时选粗砂轮，精加工及磨硬材料时选细砂轮。粗加工和磨软材料时选粗砂轮，精加工及磨硬材料时选细砂轮。（3）结合剂结合剂：陶瓷、

19、树脂、橡胶及金属结合剂等：陶瓷、树脂、橡胶及金属结合剂等（4）硬度硬度：指砂轮磨料脱落的难易程度：指砂轮磨料脱落的难易程度 加工硬材料用软砂轮，加工软材料用硬砂轮。加工硬材料用软砂轮，加工软材料用硬砂轮。（5）组织组织：磨料、结合剂与气孔的比例：磨料、结合剂与气孔的比例 加工软材料用疏松的砂轮（防止砂轮堵塞）加工软材料用疏松的砂轮（防止砂轮堵塞）（6）形状形状、尺寸与特性代号：、尺寸与特性代号： GB 80 ZR1 A P 3004 磨料（白刚玉）磨料（白刚玉） 粒度粒度 硬度硬度 结合剂（陶瓷）结合剂（陶瓷） 形状（平）形状（平） 尺寸尺寸2.5.1 砂轮机械工程学院 机械制造基础26（1）

20、砂轮磨粒小而多，一次切削量小，精度高）砂轮磨粒小而多，一次切削量小，精度高IT7IT6、表面粗糙度小表面粗糙度小Ra 0.20.8m （2）磨削温度高）磨削温度高（3）砂轮有自锐作用（磨粒有自锐性、磨钝磨粒的脱落）砂轮有自锐作用（磨粒有自锐性、磨钝磨粒的脱落（4）磨削加工的工件材料范围广）磨削加工的工件材料范围广 可以加工高硬度的材料，但不能加工塑性较大的软可以加工高硬度的材料，但不能加工塑性较大的软材料，如有色金属紫铜、铝合金等。材料，如有色金属紫铜、铝合金等。l l 磨削的工艺特点磨削的工艺特点l 磨削过程：切削、刻划和摩擦抛光作用的综合。机械工程学院 机械制造基础27 3）磨孔的特点：）

21、磨孔的特点： 砂轮轴长，刚性差，易变形、振动，加工质量差砂轮轴长，刚性差，易变形、振动，加工质量差 磨削内孔精度磨削内孔精度IT8IT6，Ra0.80.4m 砂轮直径小，线速度低，磨削效率低砂轮直径小，线速度低，磨削效率低 砂轮直径小，磨料切削次数多，磨损快砂轮直径小，磨料切削次数多，磨损快 切削温度较高，冷却条件差切削温度较高，冷却条件差 排屑困难，易堵塞砂轮排屑困难，易堵塞砂轮 适应性好，可以加工硬材料，盲孔、阶梯孔等适应性好，可以加工硬材料，盲孔、阶梯孔等机械工程学院 机械制造基础282.5.7 螺纹的磨削加工螺纹的磨削加工l l 单线砂轮磨削单线砂轮磨削 ：适应性好，但效率低。：适应性

22、好，但效率低。l l 多线砂轮磨削：用于磨削小螺距螺纹，效率高。多线砂轮磨削：用于磨削小螺距螺纹，效率高。l l 无心磨削无心磨削磨削小螺距螺纹时，一般不需要进行粗加工。磨削小螺距螺纹时，一般不需要进行粗加工。机械工程学院 机械制造基础29（3） 研磨的特点研磨的特点 （a） 速度低、压力小，加工精度达IT6IT4、表面粗糙度最小达Ra 0.10.008m。 （b）切削余量小，通常为0.0050.05mm，要求前道工序精度高，表面质量好。 （c）可以纠正形状误差，但不能改变位置误差。 （d）适应性广，可用于各种材料、不同批量的工件加工。机械工程学院 机械制造基础302.7 齿轮的齿形加工齿轮的

23、齿形加工(P227)2.7.1 铣齿铣齿 铣齿加工的特点：成本低，精度低，效率低。铣齿加工的特点：成本低，精度低，效率低。 铣齿加工适用：单件小批量生产、修配精度较低的齿轮。铣齿加工适用：单件小批量生产、修配精度较低的齿轮。机械工程学院 机械制造基础312.8 特种加工技术概述2.8.1特种加工技术及其特点特种加工技术及其特点 特种加工技术概念：特种加工技术概念：特种加工是利用电能、热能、光特种加工是利用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能和特殊机械能等使材料能、化学能、电化学能、声能和特殊机械能等使材料成型的工艺方法。成型的工艺方法。 特种加工技术的主要特点：特种加工技术的主要特点： （

24、1）加工材料范围广，不受其力学性能的限制；）加工材料范围广，不受其力学性能的限制； （2）易于加工复杂型面、细微表面以及柔性零件；）易于加工复杂型面、细微表面以及柔性零件； （3）能获得良好的加工质量，热应力、残余应力、）能获得良好的加工质量，热应力、残余应力、变形小；变形小； （4）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法。）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法。 制造技术发展趋势：高精度、高效率、多品种、小批量、小型化微型化；材料强度高、硬度高、耐热耐压等机械工程学院 机械制造基础32机械工程学院 机械制造基础33外圆表面的加工方案分析外圆表面的加工方案分析l l 举例分析：举例分析： 1.

25、加工加工10件件 45钢（调质）轴外圆，尺寸精度钢（调质）轴外圆，尺寸精度h8，表面粗糙度，表面粗糙度Ra3.2。 加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车 2. 加工加工45钢（调质）轴外圆，尺寸精度钢（调质）轴外圆，尺寸精度h7，表面粗糙度，表面粗糙度Ra1.6。 加工方案：加工方案：A. 粗车粗车半精车半精车磨削（批量或单件）磨削（批量或单件） B 粗车粗车半精车半精车精车（单件）精车（单件） 3. 加工加工10件件 T12A（淬火）轴套外圆，尺寸精度（淬火）轴套外圆，尺寸精度h7，表面粗糙，表面粗糙度度Ra1.6。 加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车磨削磨削 4. 加工加工10件

26、件 紫铜轴套外圆，尺寸精度紫铜轴套外圆，尺寸精度h6，表面粗糙度，表面粗糙度Ra0.8。 加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车精车精车 5. 加工加工10件件 45钢（调质）轴外圆，尺寸精度钢（调质）轴外圆，尺寸精度h5，表面粗糙度，表面粗糙度Ra0.08。 加工方案：粗车加工方案：粗车半精车半精车磨削磨削研磨研磨机械工程学院 机械制造基础34机械工程学院 机械制造基础35内圆表面加工方案分析内圆表面加工方案分析 例题：例题：孔径孔径Ra(m)材料及热处理材料及热处理数量数量加工方案加工方案 10H71.645钢调质钢调质5钻钻-扩扩-铰铰35H71.645钢调质钢调质5钻钻-扩扩-铰或镗

27、铰或镗35H71.645钢调质钢调质50000 钻钻-粗铰粗铰-精铰精铰35H60.145钢淬火钢淬火5钻钻-扩扩-铰铰-研磨研磨35H70.145钢调质钢调质50000 钻钻-扩扩-铰铰-珩磨珩磨100H81.645钢调质钢调质50000 钻钻-扩扩-镗镗100H71.6T12A淬火淬火5钻钻-扩扩-镗镗-磨磨100H71.6紫铜紫铜50000 钻钻-扩扩-镗镗返回常见机床的切削运动常见机床的切削运动机床名称机床名称主运动主运动进给运动进给运动卧式车床卧式车床工件旋转工件旋转车刀纵向、横向移动车刀纵向、横向移动钻床钻床钻头旋转钻头旋转钻头轴向移动钻头轴向移动铣床铣床铣刀旋转铣刀旋转工件纵向、

28、横向、垂直方向移动工件纵向、横向、垂直方向移动牛头刨床牛头刨床刨刀往复刨刀往复工件横向、垂直方向间隙移动工件横向、垂直方向间隙移动龙门刨床龙门刨床工件往复工件往复刨刀横向、垂直方向间隙移动刨刀横向、垂直方向间隙移动内、外圆磨床内、外圆磨床砂轮旋转砂轮旋转工件旋转、工件往复或砂轮横向移动工件旋转、工件往复或砂轮横向移动平面磨床平面磨床砂轮旋转砂轮旋转工件往复移动，砂轮横向、垂直移动工件往复移动，砂轮横向、垂直移动镗床镗床镗刀旋转镗刀旋转镗刀轴向移动、工件轴向移动镗刀轴向移动、工件轴向移动1.3.1 1.3.1 切削过程切削过程n不同切屑比较不同切屑比较带状切屑带状切屑内表面光滑，外表面毛茸状；连

29、续、带状。剪切位移未达到破裂程度，剪应力小于材料强度极限切削力波动小，切削过程平稳；表面Ra小，需要断屑塑 性 , v 较高 , a p 较小,0较大。挤裂切屑挤裂切屑内表面有时光滑有时有裂纹，外表面锯齿状。局部剪切位移达到破裂程度，剪应力大于材料强度极限切削力波动，切削较不平稳；表面Ra大。塑性；v较低；ap较大；0较小。单元切屑单元切屑裂纹贯穿整个切屑；切屑为梯形单元。整个剪切面的剪应力大于材料强度极限切削力波动大，不平稳；表面Ra大； 刀具易损坏。塑性；v很小；ap很大；0小。崩碎切屑崩碎切屑不规则的碎块。塑性变形很小，被挤裂、脆断切削力波动很大，过程很不平稳； 表面Ra很大；刀具易崩刃。脆性金属n 形成条件：形成条件：中低速切削塑性金属中低速切削塑性金属n 本质本质冷焊现象：冷焊现象：挤压与摩擦产生高温高压，同时摩擦带走杂质，刀具表面与切屑表挤压与摩擦产生高温高压，同时摩擦带走杂质，刀具表面与切屑表面新鲜金属粒子间的亲合力和摩擦力之和大于切屑材料内部粒子间的亲合力，就会从切面新鲜金属粒子间的亲合力和摩擦力之和大于切屑材料内部粒子间的亲合力，就会从切屑上撕下一小块金属粘接在前刀面上，形成积屑瘤。屑上撕下一小块金属粘接在前刀面上，形成积屑瘤。n 特性：特性：无无有有小小大大脱落脱落 周而复始周而复始n 对切削过程的影响：对切削过程的影响：