機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)(完整版)PPTppt課件

中南大學(xué)CentralSouthUniversity 機(jī)械制造工程訓(xùn)練 中南大學(xué)工程訓(xùn)練中心 多媒體教學(xué)課件 材料成形工藝基礎(chǔ) 主要介紹機(jī)械零件毛坯成形方法的工藝特點(diǎn) 工藝參數(shù)的選擇 各類零件毛坯的結(jié)構(gòu)工藝性 零件的材料選擇與成形方法選擇的基本原則 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 主要介紹機(jī)械加工的基本概念 切削基本原理 切削機(jī)床與刀具 切削加工基本工藝過程 選擇切削加工方法的基本原則 以及零件機(jī)械加工結(jié)構(gòu)工藝性 機(jī)械加工工藝基礎(chǔ) 中南大學(xué)工業(yè)訓(xùn)練中心 中南大學(xué)CentralSouthUniversity 第一章 切削加工的基礎(chǔ)知識(shí)第二章 金屬切削機(jī)床第三章 機(jī)械加工工藝過程第四章 零件表面的加工方案第五章 零件的結(jié)構(gòu)工藝性第六章 數(shù)控加工技術(shù) 索引 第一章切削加工的基礎(chǔ)知識(shí) 返回索引 1 1鉗工與機(jī)械加工 鉗工 通過工人手持工具進(jìn)行切削加工 機(jī)械加工 采用不同的機(jī)床 如車床 銑床 刨床 磨床 鉆床等 對工件進(jìn)行切削加工 2 零件表面質(zhì)量的概念 零件幾何參數(shù) 宏觀幾何參數(shù) 包括 尺寸 形狀 位置等要素 微觀幾何參數(shù) 指 微觀表面粗糙程度 25 04 2020 2 1加工精度 加工精度 指零件經(jīng)切削加工后 其尺寸 形狀 位置等參數(shù)同理論參數(shù)的相符合的程度 偏差越小 加工精度越高 它包括 a 尺寸精度 零件尺寸參數(shù)的準(zhǔn)確程度 b 形狀精度 零件形狀與理想形狀接近程度 c 位置精度 零件上實(shí)際要素 點(diǎn) 線 面 相對于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度 25 04 2020 25 04 2020 2 1加工精度 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 常用的精度等級(jí)分為20級(jí) 分別用IT01 IT0 IT1 IT2 IT18表示 數(shù)字越大 精度越低 其中IT5 IT13常用 高精度 IT5 IT6通常由磨削加工獲得 中等精度 IT7 IT10通常由精車 銑 刨獲得 低精度 IT11 IT13通常由粗車 銑 刨 鉆等加工方法獲得 2 1 1尺寸精度 25 0 0 04 零件尺寸要素的誤差大小 問 精度的高低與哪兩個(gè)因素有關(guān) 基本尺寸和公差大小 2 1 2形狀精度 25軸加工后可能產(chǎn)生的形狀誤差 0 0 013 2 1 2形狀精度 指零件上實(shí)際要素的形狀與理想形狀相符合的程度 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了六類形狀公差 見下表 形狀精度的標(biāo)注 框格分為2格 箭頭指向待表達(dá)的表面 數(shù)字表示允許誤差的大小 單位為毫米 2 1 3位置精度 指零件的實(shí)際要素 點(diǎn) 線 面 相對于基準(zhǔn)之間位置的準(zhǔn)確度 圓圈中的英文字母表示基準(zhǔn) 框格分3格 箭頭指向待表達(dá)的表面 零件精度等級(jí)及其相應(yīng)的加工方法 2 2表面粗糙度 表面粗糙度 零件微觀表面高低不平的程度 產(chǎn)生的原因 1 切削時(shí)刀具與工件相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的磨擦 2 機(jī)床 刀具和工件在加工時(shí)的振動(dòng) 3 切削時(shí)從零件表面撕裂的切屑產(chǎn)生的痕跡 4 加工時(shí)零件表面發(fā)生塑性變形 2 2表面粗糙度 表面粗糙度對零件質(zhì)量的影響 零件的表面粗糙度對機(jī)器零件的性能和使用壽命影響較大 主要有以下幾個(gè)方面 1 零件表面粗糙 將使接觸面積減小 單位面積壓力加大 接觸變形加大 磨擦阻力增大 磨損加快 2 表面粗糙度影響配合性質(zhì) 對于間隙配合 表面粗糙易磨損 造成間隙迅速加大 對于過盈配合 在裝配時(shí) 可使微小凸峰擠平 有效過盈量減少 使配合件強(qiáng)度降低 3 零件表面粗糙 低谷處容易聚積腐蝕性物質(zhì) 且不易清除 造成表面腐蝕 4 當(dāng)零件承受載荷時(shí) 凹谷處易產(chǎn)生應(yīng)力集中 以致產(chǎn)生裂紋而造成零件斷裂 2 2表面粗糙度評(píng)定參數(shù) 常用的是輪廓算術(shù)平均偏差Ra 2 2表面粗糙度 25 04 2020 Ra h1h2h3 hn 2 2表面粗糙度 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 表面粗糙度分為14個(gè)等級(jí) 分別用表示 數(shù)字越大 表面越粗糙 表面粗糙度符號(hào)上的數(shù)值Ra 單位是微米 m 25 04 2020 2 2表面粗糙度表面粗糙度符號(hào)的意義及應(yīng)用 2 3常見加工方法的Ra表面特征 2 4零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系 精度 宏觀幾何參數(shù)的誤差表面粗糙度 微觀幾何參數(shù)的誤差加工精度高 必須采用一系列的高精度的加工方法 而經(jīng)過高精度的加工后零件表面粗糙度一定低 反之 表面粗糙度低 零件必須采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法 而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法 實(shí)例 各種機(jī)床上的手柄 表面粗糙度非常低 但精度不高 25 04 2020 零件的加工精度與表面粗糙度的關(guān)系如何 提問 機(jī)器零件的基本表面包括 外圓 內(nèi)圓 孔 平面和成型面基本表面主要由如下的加工方法獲得 3 切削運(yùn)動(dòng)與切削用量 要完成零件表面的切削加工 刀具和工件應(yīng)具備形成表面的基本運(yùn)動(dòng) 即切削運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng) 刀具和工件的相對運(yùn)動(dòng)切削運(yùn)動(dòng)分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主運(yùn)動(dòng) 提供切削可能性的運(yùn)動(dòng) 主運(yùn)動(dòng)只有一個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 提供連續(xù)切削可能性的運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有多個(gè) 3 1切削運(yùn)動(dòng) 3 1切削運(yùn)動(dòng) 機(jī)床的切削運(yùn)動(dòng) 3 2切削用量 切削用量包括切削速度 進(jìn)給量和背吃刀量切削速度 切削刃上選定點(diǎn)相對于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度 用V表示 單位為m s進(jìn)給量 刀具在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上相對于工件的位移量 用f表示 車 鉆和銑削時(shí)單位為mm r背吃刀量 已加工表面和待加工表面之間的垂直距離 用ap表示 單位為mm 如下圖 3 2 1車削切削速度 背吃刀量的計(jì)算 V 切削速度d 工件直徑n 工件轉(zhuǎn)速 背吃刀量 切削速度 dmax 待加工表面直徑dmin 已加工表面直徑ap 背吃刀量 3 3切削用量的合理選擇問題 1 粗加工按ap f v的順序選擇a 粗加工的主要目的是用最少的走刀次數(shù)盡快切除多余金屬 只留后續(xù)工序的加工余量 所以應(yīng)根據(jù)毛坯尺寸首先選擇apb 粗加工不必考慮表面粗糙度 在ap確定后 選取大的f 減少走刀時(shí)間c ap和f確定后 在機(jī)床功率和刀具耐用度允許的前提下選擇v 2 精加工按v f ap的順序選擇精加工的主要目的是保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低零件的表面粗糙度 因此首先應(yīng)選擇盡可能高的v 然后選擇達(dá)到表面粗糙度要求的f 最后再根據(jù)精加工余量決定ap 4 切削刀具 刀具性能的好壞也是直接影響切削效果的一個(gè)重要因素 刀具性能主要取決于兩個(gè)因素 即刀具材料和刀具的幾何角度 4 1刀具材料應(yīng)具備如下五個(gè)基本特性 1 高硬度 HRC 60以上 2 高的強(qiáng)度與韌性 保證能夠承受切削力的作用而不破壞 3 高的熱硬性 材料在高溫下仍然保持高硬度的性能 熱硬性用熱硬溫度表示 4 良好的耐磨性 5 良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性 碳素工具鋼 如T7 T8 T9 T13等 適合于制造簡單的手工工具 如銼刀 鋸條等 合金工具鋼 在碳素工具鋼中加入少量的鎢 鉻 錳 硅等元素 耐熱性較低 如9SiCr等 適合于制造低速成型刀具 如絲錐 高速鋼 含較多的鎢 鉻 釩等合金元素 常用的有 W18Cr4V W6Mo5Cr4V等 適合于制造中速精加工刀具 硬質(zhì)合金 成分由WC TiC和Co組成 采用燒結(jié)方法獲得 4 1 1常用的刀具材料 4 1 1常用的刀具材料 常用的硬質(zhì)合金有 鎢鈷鈦類 牌號(hào)YT 硬質(zhì)合金 適合于加工鋼等塑性材料 其代號(hào)有YT5 YT15 YT30等 粗加工用YT5 精加工用YT30 鎢鈷類 牌號(hào)YG 硬質(zhì)合金 適合于加工鑄鐵 青銅等脆性材料 其代號(hào)有YG3 YG6 YG8等 粗加工用YG8 精加工用YG3 4 1 2其它刀具材料 陶瓷 常用的刀具陶瓷有兩種 Al2O3基陶瓷和Si3N4基陶瓷 陶瓷刀具的最大特點(diǎn)是具有很高的硬度 很高的耐磨性和耐熱性 其主要缺點(diǎn)是抗彎強(qiáng)度低 沖擊韌性很差 不能承受較大的沖擊載荷 金剛石 它分三種天然單晶金剛石刀具整體人造聚晶金剛石刀具金剛石復(fù)合刀片立方氧化硼 由軟的立方氧化硼在高溫高壓下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成 常用的刀具材料 各種多齒刀具或復(fù)雜刀具 就其一個(gè)刀齒而言 都相當(dāng)于一把車刀 車刀分為切削部分和夾持部分 切削部分由三個(gè)刀面組成 前刀面 主后刀面 副后刀面 前刀面和主后刀面的交線叫主切削刃前刀面和副后刀面的交線叫副切削刃兩條切削刃的交點(diǎn)叫刀尖 但刀尖并非絕對尖銳 為了研究刀具的幾何角度 建立三個(gè)輔助平面 基面 通過主切削刃上的某一點(diǎn) 與該點(diǎn)切削速度方向垂直的平面 切削平面 通過主切削刃上的某一點(diǎn) 與該點(diǎn)加工表面相切的平面 正交平面 通過主切削刃上的某一點(diǎn) 與主切削刃在基面上的投影垂直的平面 4 2刀具的幾何角度 車刀的基本形狀 前角 在正交平面中 前刀面與基面之間的夾角 后角 在正交平面中 主后刀面與切削平面之間的夾角 主偏角Kr 在基面上 主切削刃的投影與進(jìn)給方向的夾角 副偏角Kr 在基面上 副切削刃的投影與進(jìn)給反方向的夾角 刃傾角 s 4 2 1車刀的幾何角度 4 2 2前角的正與負(fù)一般加工韌性材料 應(yīng)取較大的前角 加工脆性材料 應(yīng)取較小的前角 前角的取值范圍常在 5 25 之間 4 2 3刃傾角 s 刃傾角 s 在切削平面中 主切削刃與基面之間的夾角 它主要影響刀頭的強(qiáng)度和排屑方向 一般取 s 10 10 粗加工時(shí)常取負(fù)值 增加刀頭強(qiáng)度 精加工時(shí)常取正值 避免切屑擦傷已加工表面 4 2 4刃傾角 s的正與負(fù) 當(dāng)?shù)都庠谥髑邢魅猩献罡唿c(diǎn)時(shí) s為正值 反之為負(fù)值 4 3刀具角度的合理選擇問題 原則 粗加工時(shí) 為了提高切削效率 切削力會(huì)較大 因此強(qiáng)度要高 精加工時(shí) 切削力較小 為了保證零件質(zhì)量因此刀具較鋒利 粗加工 前角 后角均小 強(qiáng)度高精加工 前角 后角均大 刀具鋒利主偏角 車臺(tái)階軸 取90度既車外圓又車端面 取45度副偏角 為降低表面粗糙度 取小值 一般為 5 15度刃傾角 粗加工常取負(fù)值 精加工取正值 麻花鉆由工作部分 頸部和柄部組成 工作部分又包括導(dǎo)向部分和切削部分 4 4麻花鉆的基本形狀 螺旋角 刃帶切線與鉆頭軸線的夾角 一般 18 30度 前角 后角 f頂角2 兩個(gè)主切削刃在垂直鉆頭軸線平面上投影的夾角 通常2 116 120度之間 橫刃斜角 它是橫刃與主切削刃在鉆頭垂直軸線平面上投影的夾角 通常為47 55度 4 4 1麻花鉆的主要幾何角度 砂輪 是磨削加工的刀具 它是由磨料和結(jié)合劑燒結(jié)而成的 磨料 磨料是砂輪的主要組成因素 擔(dān)負(fù)切削作用 所以磨料有很高的硬度 粒度 是指磨料顆粒的大小 結(jié)合劑 結(jié)合劑起粘結(jié)磨粒的作用 硬度 指砂輪上的磨粒脫落的難以程度 4 5砂輪的材料及形狀 4 5 1常用的磨料的特性及用途 4 5 2砂輪的形狀 代號(hào)及用途 5 刀具磨損和刀具耐用度 刀具經(jīng)過一定時(shí)間的使用后 由于摩擦和切削熱的作用 使刀具變鈍 切削溫度上升 影響加工精度和表面質(zhì)量 因此必須及時(shí)刃磨 刀具耐用度是刀具從開始切削至達(dá)到磨損限度為止的切削時(shí)間 例 硬質(zhì)合金焊接刀具的耐用度規(guī)定為60分鐘 25 04 2020 刀具使用 磨鈍 刃磨刀具 包括 三種磨損形式與三個(gè)磨損階段 5 1刀具的使用過程 金屬切削過程是指從工件表面切除一層多余的金屬 從而形成切屑的過程 1 金屬在刀具前刀面的作用下 受到擠壓產(chǎn)生彈性變形 2 應(yīng)力逐漸變大 產(chǎn)生塑性變形 滑移 3 應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限 剪切滑移被擠裂形成切屑 4 切離 1彈性變形2塑性變形3擠裂切屑 6 金屬的切削過程 常見的切屑有如下三種 a 帶狀切屑 用大前角刀具 高切削速度 小進(jìn)給量加工塑性材料時(shí)出現(xiàn) 形成帶狀切屑時(shí) 切削力平穩(wěn) 表面光潔 但切屑連續(xù)不斷 不安全或容易刮傷已加工表面 b 節(jié)狀切屑 用低切削速度 大進(jìn)給量加工中等硬度的鋼材時(shí)出現(xiàn) 形成這種切屑時(shí) 金屬經(jīng)彈性變形 塑性變形 擠裂和切離階段 是典型的切削過程 但切削力波動(dòng)大 工件表面粗糙 c 崩碎切屑 加工鑄鐵 黃銅等脆性材料時(shí)出現(xiàn) 形成這種切屑時(shí) 切削熱和切削力均集中在刀刃和刀尖 刀具容易磨損 6 1金屬的切屑類型 6 2積屑瘤 積屑瘤 當(dāng)切屑沿前刀面流出時(shí) 與前刀面接觸的切屑底層受到摩擦阻力 速度變慢 形成滯流層 于是 金屬粘附在切削刃附近 形成了積屑瘤 積屑瘤的影響 1 保護(hù)切削刃 粗加工時(shí) 希望產(chǎn)生積屑瘤2 本身不斷形成和脫落 會(huì)引起振動(dòng) 影響工件表面粗糙度 精加工不希望產(chǎn)生積屑瘤 6 3切削力 1 切向力 切削力 Fz 總切削力在主運(yùn)動(dòng)方向上的正投影 其大小約占總切削力的95 99 是三個(gè)分力中最大的 消耗功率最多的分力 它是機(jī)床動(dòng)力 重要零件的強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)和校核的主要依據(jù) 2 軸向力 進(jìn)給力 Fx 總切削力在進(jìn)給方向上的正投影 其大小約占總切削力的1 5 它是設(shè)計(jì)和驗(yàn)算機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)必須的參數(shù) 3 徑向力 背向力 Fy 總切削力在垂直工作平面上的分力 它作用在工件剛性較差的方向 容易使工件變形 同時(shí)引起振動(dòng) 影響加工精度 所以加工剛性較差的工件 如細(xì)長軸 時(shí) 應(yīng)該力求減少切削力 6 3切削力 Fy 切削力Fr的方向如左下圖 可以沿三個(gè)方向分解為 1 切向力Fz2 軸向力Fx3 徑向力Fy 6 3切削力 主偏角影響徑向力的分配 6 4切削熱 切削熱產(chǎn)生原因 1 切屑變形 2 工件與刀具的摩擦 切削熱傳出途徑 a 由切屑帶走 帶走越多越有利 b 由周圍空氣和冷卻介質(zhì)帶走 同樣帶走越多越有利 c 傳入工件 使工件溫度升高 引起工件變形 產(chǎn)生誤差 d 傳入刀具 使刀具溫度升高 刀具硬度降低 磨損加快 6 5降低切削溫度的措施 1 減少切削熱的產(chǎn)生 包括選擇合理的刀具幾何角度和切削用量 比如適當(dāng)增大刀具的前角以減少切屑變形 選用大的背吃刀量和小的進(jìn)給量 2 改善散熱條件 包括使用冷卻液等各種冷卻措施 冷卻液一般有 水溶液 比熱大 導(dǎo)熱性好 但不能起潤滑作用 如蘇打水 蘇打用于防銹 用于粗磨 切削油 如礦物油 比熱小 但有潤滑作用 乳化液 具有良好的流動(dòng)性和導(dǎo)熱性 它由乳化油加水稀釋而成 應(yīng)用最廣泛 第八章零件表面的加工方案 復(fù)習(xí)思考題1 試說明下列加工方法的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 1 車端面 2 在車床上鉆孔 3 在鉆床上鉆孔 4 在銑床上銑平面 5 在平面磨床上磨平面 6 在外圓磨床上磨孔 2 試說明車削的切削用量 包括名稱 定義 代號(hào)和單位 簡述切削用量選擇的原則 3 對刀具材料的性能有那些要求 4 高速鋼和硬質(zhì)合金在性能上的主要區(qū)別是什么 各適合做什么刀具 5 積屑瘤是如何形成的 它對切削加工有何影響 6 試分析車外圓時(shí)各切削分力的作用和影響 7 切削熱對切削加工有什么影響 8 簡述車刀前角 后角 主偏角 副偏角和刃傾角的作用及選擇原則 第八章零件表面的加工方案 9 切削液的主要作用是什么 常根據(jù)哪些主要因素選用切削液 10 已知下列車刀的主要角度 試畫出它們切削部分的示意圖 1 外圓車刀 o 10 o 8 60 10 s 4 2 切斷刀 o 10 o 6 90 2 s 0 11 車削外圓時(shí) 工件轉(zhuǎn)速n 360r min 切削速度v 150m min 試求工件直徑d 12 為什么不宜用碳素工具鋼制造銑刀 鉆花等復(fù)雜刀具 為什么目前常采用高速鋼制造這類刀具 而較少采用硬質(zhì)合金 第二章金屬切削機(jī)床 返回索引 1 機(jī)床的類型 金屬切削機(jī)床是用來對工件進(jìn)行加工的機(jī)器 故稱為 工作母機(jī) 習(xí)慣上稱機(jī)床 按加工性質(zhì)和所用刀具分類 分為車床 銑床 鉆床 磨床 齒輪加工機(jī)床等12大類 按精度分類 分為普通精度 精密和高精度三種 按重量分類 分為一般機(jī)床 大型機(jī)床和重型機(jī)床 機(jī)床的型號(hào) 如 C6136表示 2 機(jī)床的基本結(jié)構(gòu) 1 主傳動(dòng)部件 用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng) 2 進(jìn)給傳動(dòng)部件 主要用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 3 工件安裝裝置 用來安裝工件 4 刀具安裝裝置 用來安裝刀具 5 支承件 用來支承和連接機(jī)床各零部件 是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件 6 機(jī)床動(dòng)力部件 為機(jī)床提供動(dòng)力 3 機(jī)床的傳動(dòng) 機(jī)床的傳動(dòng)有機(jī)械 液壓 氣動(dòng) 電氣等多種形勢 最常見的是機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng) 機(jī)械傳動(dòng)包括皮帶傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng) 渦輪蝸桿傳動(dòng) 齒輪齒條傳動(dòng)和絲桿螺母傳動(dòng) 3 1皮帶傳動(dòng) 皮帶傳動(dòng)是靠膠帶與帶輪之間的磨擦作用 將主動(dòng)皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到另一個(gè)被動(dòng)皮帶輪上去的 皮帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn) 軸間距較大 結(jié)構(gòu)簡單 制造維修方便 過載時(shí)皮帶打滑 不易引起機(jī)器損壞 其缺點(diǎn)是不能保證精確的傳動(dòng)比 且磨擦損失大 傳動(dòng)效率較低 3 1皮帶傳動(dòng) 如果考慮皮帶與皮帶輪之間的滑動(dòng) 其傳動(dòng)比為 i d1 d2 n2 n1 式中 d1 主動(dòng)皮帶輪的直徑d2 被動(dòng)皮帶輪的直徑n1 主動(dòng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速n2 被動(dòng)皮帶輪的轉(zhuǎn)速 滑動(dòng)系數(shù) 約為0 98 3 2齒輪傳動(dòng) 齒輪傳動(dòng)是目前機(jī)床中應(yīng)用最多的一種傳動(dòng)方式 這種傳動(dòng)方式種類多 如直齒 斜齒 人字齒 圓弧齒輪傳動(dòng)等 最常見的是直齒圓柱齒輪 設(shè) z1和n1分別為主動(dòng)輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速z2和n2分別為被動(dòng)輪的齒數(shù)和轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比i z1 z2 n2 n1 3 3渦輪 蝸桿傳動(dòng) 采用這種方式 只能由蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng) 其傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是 可獲得較大的降速比 傳動(dòng)平穩(wěn) 噪音小 結(jié)構(gòu)緊湊 其缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低 并需要良好的潤滑條件 3 4齒輪 齒條傳動(dòng) 齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng) 當(dāng)齒輪為主動(dòng)輪時(shí) 也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 當(dāng)齒條為主動(dòng)件時(shí) 在實(shí)際運(yùn)用中 以前者居多 齒輪齒條傳動(dòng)的效率很高 但制造精度不高時(shí) 傳動(dòng)的平穩(wěn)性和準(zhǔn)確性較差 3 5絲桿 螺母傳動(dòng) 絲桿 螺母傳動(dòng)可使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變成直線運(yùn)動(dòng) 例如在車床上車螺紋時(shí) 絲桿旋轉(zhuǎn) 合上開合螺母后 刀架便作縱向運(yùn)動(dòng) 其傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn) 無噪音 其缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率較低 4 機(jī)床的變速機(jī)構(gòu) 在一般的通用機(jī)床上通過變速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)接近理想值的切削速度 變換機(jī)床轉(zhuǎn)速的主要裝置是機(jī)床的齒輪箱 齒輪箱變速機(jī)構(gòu)的形式多樣 最常見的為滑動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu)和離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu) 4 1滑動(dòng)齒輪變速機(jī)構(gòu) 帶長鍵的從動(dòng)軸 上裝有滑動(dòng)齒輪z2 z4 z6 通過手柄上的撥叉可使它們分別與固定在主動(dòng)軸 上的齒輪z1 z3 z5相嚙合 其傳動(dòng)比i1 z1 z2i2 z3 z4i3 z5 z6軸 的轉(zhuǎn)速分別為 n2 i1n1或n2 i2n1或n2 i3n1 式中n1為軸 的轉(zhuǎn)速 n2為軸 的轉(zhuǎn)速 4 2離合器式齒輪變速機(jī)構(gòu) 從動(dòng)軸 兩端空套有齒輪z2和z4 它們分別與固定在主動(dòng)軸 上的齒輪z1和z3嚙合 軸 中部帶有鍵3 并裝有壓嵌式離合器4 當(dāng)手柄左移或右移離合器時(shí) 離合器的爪1與齒輪z2嚙合或爪2與齒輪z4嚙合 這樣軸 可得到兩種不同的轉(zhuǎn)速 其傳動(dòng)比是 i1 z1 z2i2 z3 z4 5 車床的基本結(jié)構(gòu) 主電機(jī)及變速機(jī)構(gòu) 掛輪箱 床頭箱 進(jìn)給箱 卡盤 中心架 溜板箱 尾架 絲桿 光桿 5 1車床的主傳動(dòng) 車削的進(jìn)給量 如果工件的轉(zhuǎn)速加快 進(jìn)給量是否會(huì)變化 答 所謂進(jìn)給量 是指主軸轉(zhuǎn)一圈 一個(gè)工作循環(huán) 刀架沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離 只要進(jìn)給箱的掛輪手柄沒有調(diào)整 主軸到進(jìn)給箱的傳動(dòng)比沒有變化 進(jìn)給量就不會(huì)發(fā)生變化 5 1 1車床的傳動(dòng)框圖 5 2車削的加工范圍 車削是以加工回轉(zhuǎn)體為主要加工目的 在車床上可以加工 外圓 端面 錐度 鉆孔 鉆中心孔 鏜孔 鉸孔 切斷 切槽 滾花 車螺紋 車成型面 繞彈簧等 5 3車削的工藝特點(diǎn) 粗加工 經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)到IT10 表面粗糙度在25 12 5之間 精加工 經(jīng)濟(jì)精度可達(dá)IT7左右 表面粗糙度Ra6 3 1 6之間 2 易于保證相互位置精度要求 一次裝夾可加工幾個(gè)不同的表面 避免安裝誤差 3 刀具簡單 制造 刃磨和安裝方便 容易選用合理的幾何形狀和角度 有利于提高生產(chǎn)率 4 應(yīng)用范圍廣泛 幾乎所有繞定軸心旋轉(zhuǎn)的內(nèi)外回轉(zhuǎn)體表面及端面 均可以用車削方法達(dá)到要求 5 可以用精細(xì)車的辦法實(shí)現(xiàn)有色金屬零件的高精度的加工 有色金屬的高精度零件不適合采用磨削 6銑削加工 主軸箱 主軸 橫溜板 工作臺(tái) 升降臺(tái) 底座 6 1立式銑床的基本結(jié)構(gòu) 6 2銑削的主要加工范圍 6 3銑床的分度加工功能 分度頭手柄 工件 銑刀 卡盤 尾架 扇形夾 1 分度頭手柄與卡盤中心軸之間的傳動(dòng)比為40 1 即手柄轉(zhuǎn)40圈 卡盤或工件轉(zhuǎn)1圈 2 孔圈和扇形夾的張開角度用于非整數(shù)圈的定位 孔圈 問題 今欲在銑床上加工一個(gè)12等分的零件 分度手柄應(yīng)轉(zhuǎn)多少圈 用分度盤的哪個(gè)孔圈 扇形夾應(yīng)張開多少個(gè)孔距 已知 分度盤孔圈孔數(shù)有 24 25 28 30 37 解 因?yàn)橹鬏S上固定有齒數(shù)為40的蝸輪 它與單頭蝸桿相嚙合 當(dāng)分度手柄轉(zhuǎn)一圈的同時(shí) 主軸 工件 轉(zhuǎn)動(dòng)了1 40轉(zhuǎn)即設(shè)工件等分?jǐn)?shù)為Z 則每次分度時(shí) 工件應(yīng)轉(zhuǎn)過1 Z 因此手柄轉(zhuǎn)數(shù)根據(jù)題中已知條件 可選孔圈數(shù)24 扇形夾張開孔距為8孔 可選孔圈數(shù)30 扇形夾張開孔距為10孔 6 3銑床的分度加工功能 6 4逆銑和順銑 逆銑 銑刀旋向 或銑削力 與進(jìn)給方向相反順銑 銑刀旋向與進(jìn)給方向一致 F F V V 齒輪的種類和用途 6 5銑削的工藝特點(diǎn) 1 銑削加工的精度可達(dá)IT10 IT7 表面粗糙度可達(dá)6 3 1 6左右2 生產(chǎn)效率高 銑刀是多刀齒刀具 銑削時(shí)有幾個(gè)刀齒同時(shí)參加切削 主運(yùn)動(dòng)是刀具的旋轉(zhuǎn) 所以銑削的生產(chǎn)效率比刨削高 3 容易產(chǎn)生振動(dòng) 銑刀的刀齒切入和切出時(shí)產(chǎn)生振動(dòng) 加工過程中切削面積和切削力變化較大 4 刀齒的散熱條件較好 在刀具旋轉(zhuǎn)過程的不切削時(shí)間內(nèi) 刀具可以得到一定的冷卻 5 與刨床相比 銑床價(jià)格高 適用于批量生產(chǎn) 7 刨 插 削加工 刨床主要有牛頭刨床和龍門刨床兩種 牛頭刨床 刨刀的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)是主運(yùn)動(dòng) 工件在刨刀返回行程將結(jié)束時(shí)作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 牛頭刨床主要用于加工中小型零件 龍門刨床 工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 橫梁上的刀架可以水平或垂直運(yùn)動(dòng)龍門刨床主要用于加工大型零件 7 1牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu) 牛頭刨床的擺桿機(jī)構(gòu)擺桿齒輪帶動(dòng)搖桿左右擺動(dòng) 搖桿帶動(dòng)滑枕做往復(fù)運(yùn)動(dòng) 擺桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 返回行程比工作行程時(shí)間快 7 2刨削加工的范圍 3 1插削加工 插床又稱立式刨床 其運(yùn)動(dòng)原理與牛頭刨床相似 主要用于孔內(nèi)表面加工 如方孔 多邊形孔 鍵槽等的加工 工件在工作臺(tái)上可做縱向 橫向和回轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng) 滑枕做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 7 3插削主要加工范圍 7 4刨削加工的工藝特點(diǎn) 1 加工精度通常為 精刨 IT7 IT10 粗糙度Ra為6 3 1 6之間 2 通用性好 刨床簡單 價(jià)格低 調(diào)整和操作簡便 刨刀形狀簡單 制造 刃磨方便 3 生產(chǎn)率一般比較低 主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng) 返回行程不參加切削 4 適用于單件小批生產(chǎn) 8 鉆削加工 鉆床包括臺(tái)式鉆床 立式鉆床和搖臂鉆床 如圖 工件直徑 12mm的孔一般使用臺(tái)式鉆床加工 孔徑 50mm的中小型零件在立式鉆床上加工 大型工件上的孔在搖臂鉆床上加工 鉆夾頭是鉆孔的常用夾具 一般用于孔徑較小 12mm 的工件 大直徑的零件用錐度套筒裝入鉆軸 對精度要求高 粗糙度低的零件鉆孔后還必須進(jìn)行精加工 鉆削加工的范圍 8 1擴(kuò)孔 用擴(kuò)孔鉆對已經(jīng)鉆出或鑄出 鍛出的孔進(jìn)行擴(kuò)大和提高精度的加工 稱為擴(kuò)孔 擴(kuò)孔鉆如下圖所示 其結(jié)構(gòu)與麻花鉆相似 但切削刃有3 4個(gè) 前端是平的 無橫刃 螺旋槽較淺 鉆頭剛度好 擴(kuò)孔余量小 切削比較平穩(wěn) 所以擴(kuò)孔精度比鉆孔高 其尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT10 IT9 表面粗糙度Ra值可達(dá)6 3 3 2 m 擴(kuò)孔可作為終加工 也可作為鉸孔前的預(yù)加工 8 2鉸孔 鉸刀有手用鉸刀和機(jī)用鉸刀兩種 圖a 手用鉸刀為直柄 工作部分較長 機(jī)用鉸刀多為錐柄 可裝在鉆床 車床或鏜床上鉸孔 鉸刀的工作部分由切削部分和修光部分組成 切削部分呈錐形 擔(dān)負(fù)切削工作 修光部分起導(dǎo)向和修光作用 鉸刀有6 12個(gè)切削刃 制造精度高 心部直徑較大 剛度和導(dǎo)向性好 鉸孔余量小 切削平穩(wěn) 鉸孔尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT8 IT6 表面粗糙度Ra值達(dá)1 6 0 4 m 手鉸孔時(shí) 用鉸桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉸刀并輕壓進(jìn)給 圖b 鉸刀不能倒轉(zhuǎn) 否則鉸刀與孔壁之間易擠住切屑 造成孔壁劃傷或刀刃崩裂 鉸孔適用于加工精度高 直徑不大孔的終加工 手鉸時(shí) 切削速度低 切削力小 不受機(jī)床振動(dòng)等影響 加工質(zhì)量比機(jī)鉸好 但生產(chǎn)率低 鏜削一般是指在鏜床上進(jìn)行的切削加工 圖為常用的臥式鏜床 由床身 立柱 主軸箱 尾架和工作臺(tái)等部分組成 鏜床的主軸能作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動(dòng)和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 安裝工件的工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)縱向 橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 并可回轉(zhuǎn)一定的角度 主軸箱可沿立柱導(dǎo)軌作上下運(yùn)動(dòng) 尾架可沿床身導(dǎo)軌水平移動(dòng) 其上的鏜桿支承也可與主軸箱同時(shí)上下運(yùn)動(dòng) 8 3鏜削加工 8 4鏜孔加工的工藝特點(diǎn) 1 鏜床主要用于加工大型工件或形狀復(fù)雜工件上的孔和孔系 例如變速箱 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體等 2 鏜孔尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT8 IT7 表面粗糙度值一般為1 6 0 8 m 3 鏜孔可以校正孔原有的軸線偏差或位置偏差 鏜刀的形狀 8 5鉆削的工藝特點(diǎn) 1 鉆削屬于低精度 IT11 IT13 和高表面粗糙度的 Ra50 12 5 加工方法2 容易產(chǎn)生 引偏 是加工過程中由于鉆頭彎曲產(chǎn)生孔徑擴(kuò)大 孔不圓等缺陷 原因是刀具呈細(xì)長狀 剛性較差 3 排屑困難 鉆孔在半封閉的狀態(tài)下進(jìn)行 切下來的切屑沿刀具兩側(cè)的螺旋槽上升 容易與已經(jīng)加工出的表面發(fā)生摩擦和擠壓 刮傷已加工表面 降低表面質(zhì)量4 切削熱不容易傳散 切削液難以傳到切削區(qū) 限制切削速度的提高 9 磨削加工 磨削加工的機(jī)床是磨床 刀具是砂輪磨削加工可以磨削外圓 孔和平面 磨削加工的夾具通常有電磁吸盤 三爪卡盤 頂尖等右圖是磨床的液壓傳動(dòng)原理圖 磨床包括外圓磨 內(nèi)圓磨 無心磨等幾種 下圖是萬能外圓磨床的圖形 M1432A萬能外圓磨床 M 磨床 14 萬能外圓磨床 32 最大磨削直徑的1 10 即最大磨削直徑為320mm A 性能和結(jié)構(gòu)上經(jīng)過一次重大改進(jìn) 9 1磨床類型 9 2磨削的工藝特點(diǎn) 1 磨削的精度高 IT6 IT5 粗糙度低 Ra0 8 0 2 砂輪表面有極多的切削刃同時(shí)參加切削 2 可以加工一些難以加工的材料 如淬火鋼 高速鋼以及毛坯的清理 3 切削速度高 30m s以上 切削溫度高 1000 以上 使用冷卻液 4 砂輪有自銳作用 這是其它刀具所不具備的 即磨粒不斷脫落 新的磨粒又是鋒利的 5 磨削力的徑向分力較大 因此 在達(dá)到尺寸以后 還要進(jìn)行多次無進(jìn)給磨削 10 齒輪加工概述 齒輪應(yīng)用廣泛 常見的有圓柱齒輪 圓錐齒輪及蝸桿蝸輪等 其中以漸開線圓柱齒輪應(yīng)用最廣 圓柱齒輪中 齒向平行于軸線的稱直齒輪 齒向呈螺旋線形狀的稱斜齒輪 其齒廓曲線通常采用漸開線 為了保證齒輪的傳動(dòng)質(zhì)量 對齒輪加工提出下列要求 1 傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性為保證齒輪傳動(dòng)速比的準(zhǔn)確性 應(yīng)要求齒輪一轉(zhuǎn)內(nèi)轉(zhuǎn)角誤差不超過允許值 為此 在齒輪加工中 分齒應(yīng)均勻 2 傳動(dòng)的平穩(wěn)性所謂傳動(dòng)平穩(wěn) 是指振動(dòng)和噪音小 沖擊要小 因此 應(yīng)限制局部齒形的制造誤差 以限制瞬時(shí)速比的變動(dòng)量 3 載荷分布的均勻性為避免造成齒面應(yīng)力集中 局部磨損 影響使用壽命 4 齒側(cè)間隙指齒輪副在工作狀態(tài)下 非工作齒面間應(yīng)有一定的間隙 以補(bǔ)償齒輪的加工和安裝誤差 補(bǔ)償熱變形 保證齒輪能自由回轉(zhuǎn)和貯存潤滑油 齒側(cè)間隙是由工作條件確定的 制造時(shí) 通過控制齒輪齒厚來獲得 為了適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品不同的需要 我國將漸開線圓柱齒輪分為12個(gè)精度等級(jí) GBl0095一88 精度由高至低依次為1 12級(jí) 在一般機(jī)械中 以7 8級(jí)的齒輪應(yīng)用最廣 齒輪加工分齒坯加工和齒面加工兩個(gè)階段 而齒面加工是整個(gè)齒輪加工的關(guān)鍵 下面著重介紹漸開線齒面的切削加工 齒面加工按其加工原理分為成形法和展成法兩類 若刀刃形狀與被切齒輪齒槽的形狀相符 齒面由成形刀具直接切出時(shí) 稱成形法 例如銑齒等 若齒面是根據(jù)齒輪的嚙合原理來形成的 稱展成法 例如滾齒 插齒等 10 1齒輪加工之銑齒輪 銑齒通常是利用成型刀具 如齒輪銑刀 以及分度盤來進(jìn)行加工 通過銑削加工的齒輪通常精度不高 這是由于分度盤的精度不高導(dǎo)致的 銑齒適用于加工單件小批量低精度的齒輪 通常銑齒成本較低 生產(chǎn)率較低 圖為在臥式萬能銑床上銑直齒輪的示意圖 齒坯安裝在銑床的分度頭上 銑刀旋轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng) 工作臺(tái)帶動(dòng)齒坯作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 每銑完一個(gè)齒槽后 工件退回 進(jìn)行分度 再銑下一個(gè)齒槽 重復(fù)進(jìn)行上述過程 直至銑出全部齒面為止 10 2齒輪加工之插齒原理和插齒 插齒加工是用插齒刀在插齒機(jī)上加工齒輪的 它是按一對圓柱齒輪的嚙合原理進(jìn)行的 如圖 一個(gè)是工件 另一個(gè)是刀具 插齒刀采用高速鋼制造 在刀具上磨出前角和后角度 工件和刀具之間按傳動(dòng)比做純滾動(dòng)旋轉(zhuǎn) 插齒刀同時(shí)再做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 可在工件上插出齒輪來 插齒過程中 插齒刀與工件之間必須維持嚴(yán)格的嚙合關(guān)系 這種運(yùn)動(dòng)稱為分齒運(yùn)動(dòng) 齒輪加工之插齒原理和插齒 插齒運(yùn)動(dòng)的主運(yùn)動(dòng)是刀具的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)包括分齒運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng) 徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 讓刀運(yùn)動(dòng) 讓刀運(yùn)動(dòng)的作用是 避免刀具在返回時(shí) 刀齒的后刀面與工件發(fā)生摩擦 10 3齒輪加工之滾齒原理和滾齒 滾刀形狀類似蝸桿 其加工過程與蝸桿蝸輪的嚙合過程相似 為了形成切削刃和容屑槽 滾刀在垂直螺旋線方向等分地開出若干刀槽 并經(jīng)過鏟背 淬火和前 后刀面的刃磨 其刃形又近似于齒條齒形 滾齒時(shí) 每個(gè)齒形都是由滾刀在旋轉(zhuǎn)中依次對齒坯切削的若干條切削刃包絡(luò)而成的 圖 當(dāng)滾刀與齒坯進(jìn)行強(qiáng)制嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí) 就在齒坯上切出了漸開線齒形 齒輪加工之滾齒原理和滾齒 主運(yùn)動(dòng)即滾刀的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 展成運(yùn)動(dòng)即滾刀與齒坯之間的嚙合運(yùn)動(dòng) 兩者應(yīng)準(zhǔn)確地保持齒輪嚙合傳動(dòng)比關(guān)系 設(shè)滾刃的頭數(shù)為K 通常K 1 被加工齒輪的齒數(shù)為Z 則滾刀每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn) 齒坯應(yīng)沿嚙合運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)K個(gè)齒 即轉(zhuǎn)K Z轉(zhuǎn) 垂直進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為了切出整個(gè)齒寬上的齒形 滾刀須沿齒坯軸線方向作連續(xù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 第八章零件表面的加工方案 復(fù)習(xí)思考題車床適合加工何種表面 為什么 用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆孔 為什么精度低且表面粗糙 擴(kuò)孔和鉸孔為什么能達(dá)到較高的精度和較小的表面粗糙度 鏜孔和鉆孔 擴(kuò)孔和鉸孔比較 有何特點(diǎn) 鏜床鏜孔與車床鏜孔有何不同 各適用于什么場合 一般情況下 刨削的生產(chǎn)率為什么比銑削低 按加工原理的不同 齒輪齒形加工可以分為哪兩大類 第八章零件表面的加工方案 為什么在銑床上銑齒的精度和生產(chǎn)率皆較低 銑齒適合于什么場合 軸上銑鍵槽可選用什么機(jī)床和刀具 而孔內(nèi)鍵槽選用什么機(jī)床和刀具 插齒和滾齒各適合于加工何種齒輪 磨削為什么能達(dá)到較高的精度和較小的表面粗糙度 加工要求精度高 表面粗糙度低的紫銅或鋁合金軸件外圓時(shí) 應(yīng)選用哪種加工方法 為什么 第三章機(jī)械加工工藝過程 返回索引 1 下料2 粗車3 焊接4 精車5 磨削6 鉆孔 生產(chǎn)過程中 直接改變毛坯形狀 尺寸和性能 使之變?yōu)楹细窳慵倪^程 稱為工藝過程 工藝過程由很多工序組成 工序是指在一個(gè)工作地點(diǎn)對一個(gè)或一組工件所連續(xù)完成的部分工藝過程 例 1 生產(chǎn)類型 按產(chǎn)量劃分 1 生產(chǎn)類型 1 單件小批生產(chǎn) 很少重復(fù) 重型機(jī)器和試制零件時(shí)通常是這種生產(chǎn)形式 2 成批生產(chǎn) 成批的制造某種零件 每隔一段時(shí)間又重復(fù)生產(chǎn) 如一般的機(jī)床制造廠的生產(chǎn) 3 大量生產(chǎn) 在大多數(shù)工作地點(diǎn) 經(jīng)常重復(fù)進(jìn)行同一種零件的某一工序生產(chǎn) 如汽車制造廠 軸承廠等的生產(chǎn) 制定生產(chǎn)工藝通常要根據(jù)生產(chǎn)類型來進(jìn)行 1 1各種生產(chǎn)類型的要求和特征 2 工件的安裝 直接安裝法 工件直接安裝在工作臺(tái)或采用通用夾具 三爪卡盤 四爪卡盤 頂尖 平口鉗 電磁吸盤等標(biāo)準(zhǔn)附件 有時(shí)要對工件進(jìn)行劃線找正 再行夾緊 專用夾具安裝 工件安裝在為其加工而專門設(shè)計(jì)的夾具中 無須找正 迅速保證工件對刀具和機(jī)床的準(zhǔn)確定位 節(jié)約時(shí)間 生產(chǎn)效率高 但夾具的設(shè)計(jì)和制造需要一定的成本 3 夾具簡介 夾具是用來將待加工工件固定的裝置 夾具一般可分為通用夾具和專用夾具兩種 此外還發(fā)展了通用可調(diào)夾具 成組夾具和組合夾具等類型的夾具 3 1夾具的分類 1 通用夾具 指一般已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 不需特殊調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的刀具 如 三爪卡盤 四爪卡盤 頂尖 分度頭 平口鉗 電磁吸盤 通用夾具價(jià)格較低 使用范圍廣泛 但生產(chǎn)效率不如專用夾具 故一般僅適用于單件小批量生產(chǎn) 2 專用夾具 是指為某一零件的加工而專門設(shè)計(jì)和制造的夾具 既可以保證加工精度 又提高生產(chǎn)效率 但夾具需要一定的投資 所以主要用于成批及大量生產(chǎn)中 3 1夾具的分類 3 通用可調(diào)夾具和成組夾具 通過調(diào)整或更換個(gè)別元件后 可以加工形狀相似 尺寸相近 加工工藝相似的多種工件 在當(dāng)前多品種小批量生產(chǎn)的條件下 更顯示出這兩類夾具的優(yōu)勢 4 組合夾具 用事先準(zhǔn)備好的通用標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組合而成的夾具 用完之后可以將這類夾具拆卸下來 更換元 部件組裝成新夾具 供再次使用 3 2夾具的組成 夾具一般由以下部分組成 1 定位裝置 用來確定工件正確位置的裝置 它包括定位元件或定位元件的組合 2 夾緊裝置 工件定位后 用夾緊的力來承受切削力的機(jī)構(gòu) 它包括夾緊元件或其組合 3 導(dǎo)向元件 用來確定刀具位置 并引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工的元件 4 夾具體 用來聯(lián)系并固定上述各種裝置和元件 使之成為一個(gè)整體的零件 3 2夾具的組成 下圖為在軸上鉆孔時(shí)所用的一種簡單夾具1 擋鐵 2 V形鐵 3 夾緊機(jī)構(gòu) 4 工件 5 鉆套 6 夾具體 3 3夾具的應(yīng)用 下圖為移動(dòng)式鉆模示意圖 這種夾具主要用于加工小孔 它使用專門設(shè)計(jì)的導(dǎo)軌和定程機(jī)構(gòu)來控制移動(dòng)的距離 即工件上兩孔的距離 1 導(dǎo)軌 2 定程板 4 工藝規(guī)程的擬定 A 工藝分析 檢查圖紙 做出修改 審查材料 審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性 下一步 B 毛坯的選擇及加工余量的確定 4 1毛坯選擇及加工余量的確定 加工余量 為了加工出合格零件 必須從毛坯上切去一層金屬 稱加工余量 加工余量分為工序余量和總余量 某道工序切除的余量稱為工序余量 各工序余量的和稱總余量 工序余量的確定 決定工序余量的大小 是在保證加工質(zhì)量的前提下 使余量盡可能的小 過大影響生產(chǎn)效率 過小不能切去工件表面的缺陷層 加工余量的確定可采用如下方法 1 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)2 查表 根據(jù)工藝手冊查表3 計(jì)算法 可查閱 機(jī)制工藝學(xué) 有關(guān)內(nèi)容 4 2定位基準(zhǔn)的選擇 在機(jī)械加工中 無論采用哪種安裝方法 都必須使工件在機(jī)床或夾具上正確地定位六點(diǎn)定位 任何一個(gè)未被約束的物體 在空間有六個(gè)自由度 而要使物體在空間有確定的位置 必須約束這六個(gè)自由度 完全定位和不完全定位 實(shí)際生產(chǎn)過程中六點(diǎn)有時(shí)并不完全定位 加工溝槽 六點(diǎn)完全定位 4 3工件的基準(zhǔn) 工件的基準(zhǔn) 在零件的設(shè)計(jì)和制造過程中 要確定一些點(diǎn) 線或面的位置 必須以一些指定的點(diǎn) 線或面作為依據(jù) 這些作為依據(jù)的點(diǎn) 線或面 稱為基準(zhǔn) 按照作用的不同 常把基準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩類 4 3工件的基準(zhǔn) 設(shè)計(jì)基準(zhǔn) 即設(shè)計(jì)零件的基準(zhǔn) 如下圖左 齒輪內(nèi)孔 外圓和齒輪分度圓均以軸線為基準(zhǔn) 而兩端面是互為基準(zhǔn) 下圖右 表面2和3及孔4的軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是表面1的 孔5的軸線的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是孔4的軸線 工藝基準(zhǔn) 在制造零件時(shí)所使用的基準(zhǔn) 它又分為工序基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn) 測量基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn) 下圖左在加工時(shí) 軸線并不實(shí)際存在 所以內(nèi)孔實(shí)際是加工外圓和左端面的定位基準(zhǔn) 4 3 1工藝基準(zhǔn) 工藝基準(zhǔn)分為工序基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn) 測量基準(zhǔn) 裝配基準(zhǔn) 1 工序基準(zhǔn) 在工藝文件上用以標(biāo)定加工表面位置的基準(zhǔn) 2 定位基準(zhǔn) 在機(jī)械加工中 用來使工件在機(jī)床或夾具中占有正確位置的點(diǎn) 線或面 它是工藝基準(zhǔn)中最主要的基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)選擇是否合理 對保證工件加工后的尺寸精度和形位精度 安排加工順序 提高生產(chǎn)率以及降低生產(chǎn)成本起著決定性的作用 它是制定工藝過程的主要任務(wù)之一 定位基準(zhǔn)可分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種 4 3 1工藝基準(zhǔn) 3 測量基準(zhǔn) 用以測量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn) 4 裝配基準(zhǔn) 用來確定零件或部件在機(jī)器中的位置的基準(zhǔn) 4 3 2定位基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn) 毛坯表面的定位基準(zhǔn) 1 選取不加工的表面作粗基準(zhǔn) 這樣可使加工表面具有較正確的相對位置 并有可能在一次安裝中把大部分加工表面加工出來 選擇定位基準(zhǔn)是為了保證工件的位置精度 因此 選擇定位基準(zhǔn)總是從有位置精度要求的表面開始進(jìn)行選擇的 粗基準(zhǔn)的選擇原則 2 選取要求加工余量均勻的表面作為粗基準(zhǔn) 這樣可以保證作為粗基準(zhǔn)的表面加工時(shí)余量均勻 粗基準(zhǔn)的選擇原則 3 對于所有表面都要加工的表面 選取余量和公差最小的表面作粗基準(zhǔn) 以避免余量不足而造成廢品 粗基準(zhǔn)的選擇原則 4 選取光潔 平整 面積大的表面作粗基準(zhǔn) 5 粗基準(zhǔn)不應(yīng)重復(fù)使用 一般情況下 粗基準(zhǔn)只允許使用一次 精基準(zhǔn)的選擇原則 對于形位公差精度要求較高的零件 應(yīng)采用已加工過的表面作為定位基準(zhǔn) 這種定位基準(zhǔn)面叫做精基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)的選擇原則 1 基準(zhǔn)重合原則 選用定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的原則 精基準(zhǔn)的選擇原則 2 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 位置精度要求較高的各加工表面 盡可能在多數(shù)工序中統(tǒng)一用同一基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)的選擇原則 3 互為基準(zhǔn)原則 在需要加工的各表面中 加工時(shí)互相以對方為定位基準(zhǔn) 精基準(zhǔn)的選擇原則 4 自為基準(zhǔn)原則 以加工表面自身作為定位基準(zhǔn) 總之 無論是粗基準(zhǔn)還是精基準(zhǔn)的選擇 都必須首先使工件定位穩(wěn)定 安全可靠 然后再考慮夾具設(shè)計(jì)容易 結(jié)構(gòu)簡單 成本低廉等技術(shù)經(jīng)濟(jì)原則 4 4機(jī)械加工工藝過程的制定 機(jī)械加工工藝過程的制定按三個(gè)步驟進(jìn)行 1 擬定加工工藝路線分析研究零件圖的各項(xiàng)內(nèi)容及技術(shù)要求擬定零件加工的加工方法 加工方案及工藝路線 2 安排好加工工序 1 選擇毛坯 4 4機(jī)械加工工藝過程的制定 2 安排好切削加工工序 合理選擇加工方案 合理確定基準(zhǔn)面常見幾類典型零件的加工 其基準(zhǔn)選擇的常用方法有 A 臺(tái)階軸類零件 一般選擇兩端中心孔作為定位基準(zhǔn)面 對于批量很小 長度很短的軸類零件 可采用三爪卡盤在一次裝夾中完成各表面的精加工 A 臺(tái)階軸類零件 4 4機(jī)械加工工藝過程的制定 B 套類零件 一般選擇其軸線 內(nèi)孔 作為定位基準(zhǔn)面 4 4機(jī)械加工工藝過程的制定 C 箱體類零件 該類零件形狀復(fù)雜 除有尺寸精度要求外 一般孔的軸線相對于底面 安裝基準(zhǔn)面 有位置度要求 因此箱體類零件多采用主要的裝配基準(zhǔn)面 一般為最大的底平面 作為定位精基準(zhǔn) 4 4機(jī)械加工工藝過程的制定 3 安排好熱處理工序 改善金屬材料切削性能的熱處理工序 如各種退火 正火等 一般安排在粗加工之前進(jìn)行 消除內(nèi)應(yīng)力的熱處理工序 如中間退火 回火 時(shí)效處理等 一般安排在粗加工與精加工之間進(jìn)行 提高機(jī)械性能的熱處理工序 如淬火 調(diào)質(zhì) 滲碳等各種表面處理 一般安排在最終加工之前進(jìn)行 4 4機(jī)械加工工藝過程的制定 所有的熱處理工序都是在零件最終加工之前進(jìn)行 這是因?yàn)榱慵?jīng)過熱處理工序后必有變形 最終加工時(shí)可以糾正變形帶來的誤差 4 安排好檢驗(yàn)工序在成批生產(chǎn)的工廠執(zhí)行 自檢 互檢 專檢 產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)合格 方可出廠 量具應(yīng)定期交有關(guān)部門檢驗(yàn) 不合格的量具不允許上崗使用 4 4工藝路線的制定 3 擬訂加工工藝過程制定工藝規(guī)程的目的是確保產(chǎn)品質(zhì)量 提高經(jīng)濟(jì)效益 同時(shí)它是確定生產(chǎn)人員數(shù)量以及定設(shè)備 定生產(chǎn)廠房面積和投資額的原始材料 安排加工順序的原則 基面先行 粗精分開 先粗后精 先面后孔 4 4工藝路線的制定 1 基面先行原則 零件加工時(shí) 必須選擇合適的表面作為定位基面 以便正確安裝工件 在第一道工序中 只能用毛坯面 未加工面 作為定位基面 在后續(xù)工序中 為了提高加工質(zhì)量 應(yīng)盡量采用加工過的表面為定位基面 顯然 安排加工工序時(shí) 精基面應(yīng)先加工 例如 軸類零件的加工多采用中心孔為精基準(zhǔn) 因此 安排其加工工藝時(shí) 首先應(yīng)安排車端面 鉆中心孔工序 2 粗精分開 先粗后精的原則零件加工質(zhì)量要求高時(shí) 對精度要求高的表面 應(yīng)劃分加工階段 一般可分為粗加工 半精加工和精加工三個(gè)階段 精加工應(yīng)放在最后進(jìn)行 這樣 有利于保證加工質(zhì)量 有利于某些熱處理工序的安排 4 4工藝路線的制定 3 先面后孔的原則對于箱體 支架類等零件應(yīng)先加工平面后加工孔 這是因?yàn)槠矫娴妮喞秸?安放和定位穩(wěn)定可靠 先加工好平面 就能以平面定位加工孔 保證平面和孔的位置綜上所述 一般機(jī)械加工的順序是 先加工精基準(zhǔn) 粗加工主要面 精度要求高的表面 精加工主要面 次要表面的加工適當(dāng)穿插在各階段之間進(jìn)行 5 編制工藝文件 工藝文件包括 1 機(jī)械加工工藝過程卡片2 機(jī)械加工工序卡片3 機(jī)械加工工藝卡片 機(jī)械加工工藝過程卡片用于單件小批生產(chǎn) 它的主要作用是慨略地說明機(jī)械加工的工藝路線 機(jī)械加工工序卡片用于大批大量生產(chǎn) 要求工藝文件更加完整和詳細(xì) 每個(gè)零件的各加工工序都要有工序卡片 機(jī)械加工工藝卡片用于成批生產(chǎn) 它比工藝過程卡片詳細(xì) 比工序卡片簡單且較靈活 介于兩者之間 第八章零件表面的加工方案 復(fù)習(xí)思考題生產(chǎn)類型有哪幾種 不同生產(chǎn)類型對零件的工藝過程有哪些影響 機(jī)械加工中 工件的安裝方法有哪幾類 各適用于什么場合 按其用途的不同 夾具分為哪幾類 各適用于什么場合 何謂工序余量 總余量 它們之間是什么關(guān)系 確定加工余量的原則是什么 目前確定加工余量的方法有哪幾種 何謂基準(zhǔn) 根據(jù)作用的不同 基準(zhǔn)分為哪幾種 切削加工工序安排的原則是什么 常用的工藝文件有哪幾種 各適用于什么場合 9 下圖所示加工小軸30件 毛坯為 32 104的圓鋼料 若用兩種方案加工 那種方案較好 為什么 a 在一臺(tái)車床上逐件進(jìn)行加工 即每個(gè)工件車好 28的一端后 立即調(diào)頭車 16的一端 b 先整批車出 28一端的端面和外圓 隨后仍在這臺(tái)車床上車出 16一端的端面和外圓 第八章零件表面的加工方案 10 加工軸類零件時(shí) 常以什么作為統(tǒng)一的精基準(zhǔn) 為什么 11 如何保證套類零件外圓面 內(nèi)孔及端面的位置精度 12 試分別擬定下圖所示零件 在單件小批生產(chǎn)中的工藝過程 第四章零件表面的加工方案 返回索引 零件是由多個(gè)表面組成的 每一個(gè)表面又可以用多種加工方法獲得 因此 應(yīng)該對零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 形狀大小 技術(shù)要求 材料性能 生產(chǎn)批量 設(shè)備現(xiàn)狀以及經(jīng)濟(jì)性等多方面進(jìn)行分析 選擇合適的加工方法 將多種加工方法按照一定的加工順序鏈接起來 依次對各個(gè)表面進(jìn)行加工 多種加工方法的有機(jī)組合成為加工方案 加工方案是擬訂工藝過程的基礎(chǔ) 1 外圓表面的加工方案 2 平面的加工方案 3 孔的加工方案 4 齒輪的加工方案 5 螺紋的加工方法 螺紋的結(jié)構(gòu)簡單 形式多樣 傳動(dòng)穩(wěn)定 連接可靠 調(diào)整迅速準(zhǔn)確 裝拆方便 成本低廉 在機(jī)械行業(yè)中應(yīng)用廣泛 5 1螺紋的種類和用途 螺紋按其用途分為聯(lián)接螺紋和傳動(dòng)螺紋1 聯(lián)接螺紋 主要起聯(lián)接和調(diào)整的作用 1 普通螺紋 牙形角為60 又分為粗牙螺紋和細(xì)牙螺紋兩種 代號(hào)為M 2 管螺紋 牙形角為55 常用于水管 氣管 油管等防泄露要求的場合 5 1螺紋的種類和用途 2 傳動(dòng)螺紋 主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 1 梯形螺紋 牙形角為30 牙形為等腰梯形 代號(hào)為Tr 它是傳動(dòng)螺紋的主要形式 如機(jī)床絲杠等 5 1螺紋的種類和用途 2 矩形螺紋 主要用于力的傳遞 其特點(diǎn)是傳動(dòng)效率較其它螺紋高 但強(qiáng)度較低 對中準(zhǔn)確性較差 特別是磨損后軸向和徑向的間隙較大 因此應(yīng)用受到了一定的限制 5 1螺紋的種類和用途 3 鋸齒形螺紋 其牙形為鋸齒形 代號(hào)為B 它只用于承受單向壓力 由于它的傳動(dòng)效率及強(qiáng)度比梯形螺紋高 常用于螺旋壓力機(jī)及水壓機(jī)等單向受力機(jī)構(gòu) 5 1螺紋的種類和用途 4 模數(shù)螺紋 即蝸桿蝸輪螺紋 其牙形角為40 它具有傳動(dòng)比大 結(jié)構(gòu)緊湊 傳動(dòng)平穩(wěn) 自鎖性能好等特點(diǎn) 主要用于減速裝置 5 2螺紋的加工 1 車螺紋 其特點(diǎn)是通過車床機(jī)構(gòu)的調(diào)整 能方便地車出不同螺距 不同直徑 不同線數(shù)和不同牙形的螺紋 適合于單件小批量生產(chǎn) 5 2螺紋的加工 2 攻螺紋和套螺紋 攻螺紋是用絲錐在工件的光孔內(nèi)加工出內(nèi)螺紋的方法 如下圖左 套螺紋是用板牙在工件光軸上加工出螺紋的方法 如下圖右 5 2螺紋的加工 攻螺紋和套螺紋的特點(diǎn)是特別適宜于小尺寸的螺紋加工 對于特別小的螺紋 攻螺紋和套螺紋幾乎是其它方法不能代替的 攻螺紋和套螺紋的另一特點(diǎn)是操作十分靈活 特別適宜于成批大量箱體類零件上小螺紋的加工 5 2螺紋的加工 3 銑螺紋 磨螺紋和滾壓螺紋 1 銑螺紋 是在專用的螺紋銑床上進(jìn)行 也可在萬能臥式銑床上進(jìn)行 銑螺紋