机械加工工艺设计及实施项目一 轴类零件机械加工工艺设计及实施

项目1轴类零件加工工艺的设计与实施

知识点1.1机械加工工艺系统入门二一知识点1.2金属切削机床知识点1.3金属切削刀具与材料四三知识点1.4金属切削过程的基本规律五知识点1.5零件结构工艺性及毛坯选择1第一部分机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门机械产品的分类01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门生产准备毛坯制造机械加工装配调试（车，铣，刨，磨，钻，镗等）（铸造，锻造，焊接，冲压等）机械制造：将原材料制成零件的毛坯，将毛坯加工成机械零件，再将零件装配成机器的整个过程。（市场调查，购买原材料）01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门01机械加工工艺系统入门

转塔自动车床的不同工步

复合工步

底座零件底孔加工工序01机械加工工艺系统入门5.走刀

在一个工步内，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量对同一表面进行多次切削。这样刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。如图所示的零件加工。

零件的年生产纲领按下列公式计算：

N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生产纲领，单位为件／年；

Q——产品的年产量，单位为台／年；

n——每台产品中所含该零件的数量，单位为件／台；

a——零件的备品百分率；

b——零件的废品百分率。1.生产纲领

产品的年生产纲领就是产品的年生产量。1.3生产纲领与生产类型01机械加工工艺系统入门2.生产类型的划分

根据产品投入生产的连续性，可大致分为三种不同的生产类型。1.单件生产

产品品种不固定，每一品种的产品数量很少，大多数工作地点的加工对象经常改变。例如，重型机械、造船业等一般属于单件生产。2.大量生产

产品品种固定，每种产品数量很大，大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如，汽车、轴承制造等一般属于大量生产。

01机械加工工艺系统入门

在成批生产中，根据批量大小可分为小批、中批和大批生产。小批生产的特点接近于单件生产的特点，大批生产的特点接近于大量生产的特点，中批生产的特点介于单件和大量生产特点之间。因此生产类型可分为：单件小批生产，大批大量生产，中批生产。各种生产类型的工艺特点见表3-3。

3.成批生产

产品品种基本固定，但数量少，品种较多，需要周期性地轮换生产，大多数工作地点的加工对象是周期性的变换。

0101机械加工工艺系统入门2第二部分金属切削机床02金属切削机床1、车床一、

金属切削机床的分类02金属切削机床第2类钻床02金属切削机床第3类镗床02金属切削机床第4类磨床02金属切削机床第5类齿轮加工机床第6类螺纹加工机床02金属切削机床第7类铣床第8类刨插床02金属切削机床第9类切割机床第10类拉床02金属切削机床第11类电火花加工机床二、机械加工运动1.表面成形运动（切削运动）机械加工运动常见典型表面成形运动保证得到工件表面形状的运动，即形成发生线的运动。

02金属切削机床根据运动之间相互关系的不同可分为：机械加工运动（1）简单成形运动是独立的成形运动、最基本的运动。如车外圆、刨平面的两个运动各自独立。（2）复合成形运动

由两个或两个以上简单运动按照一定的运动关系合成的成形运动。如车螺纹，工件转一转，刀走一个螺纹导程。

1.表面成形运动（切削运动）02金属切削机床机械加工运动（1）主运动

使工件与刀具之间产生相对运动以进行切削的最基本的、最主要的运动。速度最高，消耗功率最多，通常只有一个，可以是直线或回转的。（2）进给运动

不断把切削层投入切削的运动。保证切削连续进行的运动。

速度较低，消耗功率少，可能有一个，也可以有多个，可以是直线的或回转的；可以是连续的或间歇的。根据成形运动在切削过程中所起作用的不同可分为02金属切削机床2.辅助运动（1）空行程运动刀架、工作台的快进、快退等（2）切入运动刀具相对于工件表面的深入运动（3）分度运动使工件或刀具回转到所需角度（4）操纵及控制运动变速、换向、起停等

机械加工运动02金属切削机床下面切削加工中哪些是主运动，哪些是进给运动。机械加工运动02金属切削机床三、零件表面的成形方法零件表面的成形02金属切削机床零件表面成形的方法（发生线的形成方法）零件表面的成形零件表面成形的方法（1）轨迹法（2）成形法（3）相切法（4）展成法02金属切削机床零件表面的成形1-切削点/线2-发生线3-轨迹运动（1）轨迹法（仿形法）利用刀具做一定规律的轨迹运动，来形成所需工件表面形状的方法。

母线和导线都是由刀具的运动轨迹形成的。02金属切削机床（2）成形法零件表面的成形1-切削点/线2-发生线

利用成形刀具形成表面发生线，来形成所需工件表面形状的方法。

母线——刀具的切削刃；导线——刀具相对于工件的运动轨迹。02金属切削机床（3）相切法零件表面的成形1-切削点/线2-发生线3-轨迹运动利用旋转刀具边旋转边做轨迹运动来形成所需工件表面形状的方法。

母线——刀具切削刃；导线——刀具运动轨迹。02金属切削机床（4）展成法零件表面的成形1-切削点/线2-发生线3-轨迹运动

利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。

母线——切削刃瞬时包络线；导线——刀具沿齿长方向的运动。

02金属切削机床3第三部分金属切削刀具与材料刀具的几何形状及刀具材料一、刀具的组成03金属切削刀具与材料刀具的组成：切削部分夹持部分一、刀具的组成03金属切削刀具与材料nf切削部分夹持部分一、刀具的组成刀具的组成：切削部分夹持部分03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主后面副后面03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面、两个刀刃、一个尖二、刀具的几何形状nf前刀面主切削刃副切削刃刀尖03金属切削刀具与材料1.刀具切削部分的组成三个刀面：二、刀具的几何形状：刀具上切屑流过的表面：与过渡表面相对的表面，同前刀面相交形成主切削刃：与已加工表面相对，同前刀面相交形成副切削刃两个刀刃：：切出过渡表面的切削刃：前刀面与副后面相交形成的切削刃：主切削刃与副切削刃的连接处(1)前刀面(2)主后刀面

(3)副后刀面(1)主切削刃(2)副切削刃一个尖：刀尖03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pfnf03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pf03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pf03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps′④正交平面po⑤假定工作平面pf03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr②主切削平面ps③副切削平面ps’④正交平面po⑤假定工作平面pf03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料

第一章金属切削加工基础(1).辅助平面①

基面pr：通过主切削刃选定点，垂直于假定主运动方向的平面②主切削平面ps：通过主切削刃选定点，与主切削刃相切并垂直于基面③副切削平面ps’：通过副切削刃选定点，与副切削刃相切并垂直于基面④正交平面po：通过主切削刃选定点，同时垂直于基面和主切削平面⑤假定工作平面pf：通过主切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr，②主切削平面ps，③副切削平面ps′，④正交平面po，⑤假定工作平面pfprpspo03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr，②主切削平面ps，③副切削平面ps′，④正交平面po，⑤假定工作平面pf03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(1).辅助平面①

基面pr，②主切削平面ps，③副切削平面ps′，④正交平面po，⑤假定工作平面pf基面pspfps′popr03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度

①在基面pr内标注的角度

Ⅰ.主偏角kr:主切削平面与假定工作平面间夹角，即主切削刃在基面上的投影与进给方向间夹角（40⁰~90⁰）。

Ⅱ.副偏角kr′:副切削平面与假定工作平面间夹角，即副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向间夹角。03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度主偏角kr、副偏角kr′越大，残留面积越大03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度主偏角kr、越大，进给抗力越大，切深抗力越小03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料(2).标注角度

②在正交平面po标注的角度Ⅰ.前角γo:前刀面与基面间夹角（0⁰~15⁰）。Ⅱ.后角αo:主后刀面与主切削平面间夹角（6⁰~12⁰）03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度前角的作用前角越大，刀越锋利、切削轻快，强度下降、不利散热03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料第二模块机械加工工艺系统后角的作用减小主后刀面与加工表面的摩擦03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(2).标注角度③在主切削平面ps标注的角度

刃倾角λs:主切削刃与基面间夹角（-5⁰~+5⁰）。03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度刃倾角的作用刃倾角对切屑排出方向的影响03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度①

刀具装夹位置的影响03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度①刀具装夹位置的影响03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度1.1刀具的几何形状及刀具材料第二模块机械加工工艺系统(3).工作角度①刀具装夹位置的影响03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度②

进给运动的影响03金属切削刀具与材料三、刀具材料

1、对刀具材料的要求2、常用刀具材料的性能及用途（1）较高硬度，常温下60HRC以上（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性03金属切削刀具与材料三、刀具材料铣刀、齿轮刀具……铰刀、拉刀……手工工具用途小小大热处理变形0.5~1.08

（1）>20%碳素工具钢（0.5~0.6）0.13（0.2~0.4）许用切削速度m/s（速比）600300~400200~250耐热性OCHRC62~65HRC61~65HRC61~65硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途03金属切削刀具与材料硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）YG3、YG6YT5、YT15硬度HRA89~91（HRC74~78）HRA86~96HV10000(硬质合金为HV1300~1800)耐热性OC850~10001200700~800许用切削速度m/s（速比）

1.7~5（6）（12~14）热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料03金属切削刀具与材料刀具的磨损1.磨损形式（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）前后刀面同时磨损(通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度)03金属切削刀具与材料刀具的磨损2.刀具磨损过程（1）初期磨损阶段（2）正常磨损阶段（3）急剧磨损阶段03金属切削刀具与材料刀具的磨损1.磨损形式（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）前后刀面同时磨损(通常以后刀面磨损值VB表示刀具磨损程度)03金属切削刀具与材料硬质合金陶瓷材料人造金刚石例钨钴类（YG）钨钛钴类（YT）YG3、YG6YT5、YT15硬度HRA89~91（HRC74~78）HRA86~96HV10000(硬质合金为HV1300~1800)耐热性OC850~10001200700~800许用切削速度m/s（速比）

1.7~5（6）（12~14）热处理变形不需要用途各种刀片高硬度钢材精加工不宜加工钢铁材料03金属切削刀具与材料铣刀、齿轮刀具……铰刀、拉刀……手工工具用途小小大热处理变形0.5~1.08

（1）>20%碳素工具钢（0.5~0.6）0.13（0.2~0.4）许用切削速度m/s（速比）600300~400200~250耐热性OCHRC62~65HRC61~65HRC61~65硬度W18Cr4VCrWMn、9SiCrT10、T10AT12例高速钢合金工具钢碳素工具钢2、常用刀具材料的性能及用途03金属切削刀具与材料三、刀具材料

1、对刀具材料的要求2、常用刀具材料的性能及用途（1）较高硬度，常温下60HRC以上（2）足够的强度和韧性（3）良好的耐磨性（4）良好耐热性（5）良好工艺性03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度②

进给运动的影响03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度①刀具装夹位置的影响03金属切削刀具与材料2.车刀切削部分的主要角度(3).工作角度①刀具装夹位置的影响03金属切削刀具与材料4第四部分金属切削过程的基本规律04金属切削过程的基本规律1金属切削过程及伴生的物理现象

一、切削过程及切屑种类

1.金属切削过程弹性变形塑性变形挤裂切离切屑

金属切削过程及伴生的物理现象

一、切削过程及切屑种类三个变形区（1）第一变形区：（2）第二变形区：（3）第三变形区：04金属切削过程的基本规律金属切削过程及伴生的物理现象三、积屑瘤1.积屑瘤的形成2.对加工的影响04金属切削过程的基本规律三、积屑瘤3.影响积屑瘤的因素及控制方法主要的影响因素切削速度（切中碳钢）<5m/min不产生5~50m/min形成>100m/min不形成冷却润滑条件300~500oC最易产生>500oC趋于消失降低塑性低速或高速选用切削液控制措施工件材料

塑性越大，越易产生04金属切削过程的基本规律加工硬化与残余应力1.加工硬化的产生及其影响加工硬化：切削塑性材料时，由于刀具的挤压和摩擦作用，使得工件已加工表面的硬度比加工前有明显提高，塑性下降2.残余应力的产生及其影响04金属切削过程的基本规律第二模块机械加工工艺系统1.2金属切削过程及伴生的物理现象

一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类带状切屑粒状切屑04金属切削过程的基本规律1.2金属切削过程及伴生的物理现象

一、切削过程及切屑种类2.切屑的种类(4)崩碎切屑(1)带状切屑(2)节状切屑(3)粒状切屑04金属切削过程的基本规律5第五部分零件结构工艺性及毛坯选择05零件结构工艺性及毛坯选择1零件结构工艺性的概念2零件结构的切削加工工艺性举例1.保证装夹方便、稳定可靠一、便于装夹零件在满足使用要求的前提下，制造的可能性和经济性。05零件结构工艺性及毛坯选择05零件结构工艺性及毛坯选择

05零件结构工艺性及毛坯选择

05零件结构工艺性及毛坯选择05零件结构工艺性及毛坯选择2.尽量减少装夹次数05零件结构工艺性及毛坯选择05零件结构工艺性