机械制造2Word文件下载.docx
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产品的设计一般有三种形式，即：
创新设计、改进设计和变形设计。
创新设计（开发性设计）是按用户的使用要求进行的全新设计；
改进设计（适应性设计）是根据用户的使用要求，对企业原有产品进行改进或改型的设计，即只对部分结构或零件进行重新设计；
变形设计（参数设计）仅改进产品的部分结构尺寸，以形成系列产品的设计。
产品设计的基本内容包括：
编制设计任务书、方案设计、技术设计和图样设计。
（2）工艺设计
工艺设计的基本任务是保证生产的产品能符合设计的要求，制定优质、高产、低耗的产品制造工艺规程，制订出产品的试制和正式生产所需要的全部工艺文件。
包括：
对产品图纸的工艺分析和审核、拟定加工方案、编制工艺规程、以及工艺装备的设计和制造等。
（3）零件加工
零件的加工包括坯料的生产、以及对坯料进行各种机械加工、特种加工和热处理等，使其成为合格零件的过程。
极少数零件加工采用精密铸造或精密锻造等无屑加工方法。
通常毛坯的生产有铸造、锻造、焊接等；
常用的机械加工方法有：
钳工加工、车削加工、钻削加工、刨削加工、铣削加工、镗削加工、磨削加工、数控机床加工、拉削加工、研磨加工、珩磨加工等；
常用的热处理方法有：
正火、退火、回火、时效、调质、淬火等；
特种加工有：
电火花成型加工、电火花线切割加工、电解加工、激光加工、超声波加工等。
只有根据零件的材料、结构、形状、尺寸、使用性能等，选用适当的加工方法，才能保证产品的质量，生产出合格零件。
（4）检验
检验是采用测量器具对毛坏、零件、成品、原材料等进行尺寸精度、形状精度、位置精度的检测，以及通过目视检验、无损探伤、机械性能试验及金相检验等方法对产品质量进行的鉴定。
测量器具包括量具和量仪。
常用的量具有钢直尺、卷尺、游标卡尺、卡规、塞规、千分尺、角度尺、百分表等，用以检测零件的长度、厚度、角度、外圆直径、孔径等。
另外螺纹的测量可用螺纹千分尺、三针量法、螺纹样板、螺纹环规、螺纹塞规等。
常用量仪有浮标式气动量仪、电子式量仪、电动式量仪、光学量仪、三坐标测量仪等，除可用以检测零件的长度、厚度、外圆直径、孔径等尺寸外，还可对零件的形状误差和位置误差等进行测量。
特殊检验主要是指检测零件内部及外表的缺陷。
其中无损探伤是在不损害被检对象的前提下，检测零件内部及外表缺陷的现代检验技术。
无损检验方法有直接肉眼检验、射线探伤、超声波探伤、磁力探伤等，使用时应根据无损检测的目的，选择合适的方法和检测规范。
（5）装配调试
任何机械产品都是由若干个零件、组件和部件组成的。
根据规定的技术要求,将零件和部件进行必要的配合及联接,
使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配。
将零件、组件装配成部件的过程称为部件装配；
将零件、组件和部件装配成为最终产品的过程称为总装配。
装配是机械制造过程中的最后一个生产阶段，其中还包括调整、试验、检验、油漆和包装等工作。
常见的装配工作内容包括：
清洗、联接、校正与配作、平衡、验收、试验。
（6）入库
企业生产的成品、半成品及各种物料为防止遗失或损坏，放入仓库进行保管，称为入库。
入库时应进行入库检验，填好检验记录及有关原始记录；
对量具、仪器及各种工具做好保养、保管工作；
对有关技术标准、图纸、档案等资料要妥善保管；
保持工作地点及室内外整洁，注意防火防湿，做好安全工作。
加工方法
机床型号繁多，大小不一。
现代机床的种类几乎是无限的。
有的机床小得可以安装在工作台上，有的机床大得要建造专门的厂房才能容纳得下。
有的机床相当简单，而有的机床的构造和操作非常复杂。
不管机床是大是小，是简单还是复杂，都可分为五大类，这五大类也就是使金属成型的五种基本方法。
钻床
1钻削
钻床系指主要用钻头在工件上加工孔的机床。
通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动。
钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻通孔、盲孔，更换特殊刀具，可扩、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工。
钻床可分为下列类型：
（1）台式钻床：
可安放在作业台上，主轴垂直布置的小型钻床。
（2）立式钻床：
主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置的钻床。
（3）摇臂钻床：
摇臂可绕立柱回转、升降，通常主轴箱可在摇臂上作水平移动的钻床。
它适用于大件和不同方位孔的加工。
（4）铣钻床：
工作台可纵横向移动，钻轴垂直布置，能进行铣削的钻床。
（5）深孔钻床：
使用特制深孔钻头，工件旋转，钻削深孔的钻床。
（6）平端面中心孔钻床：
切削轴类端面和用中心钻加工的中心孔钻床。
（7）卧式钻床：
主轴水平布置，主轴箱可垂直移动的钻床。
2车削
车床是指以工件旋转为主运动，车刀移动为进给运动加工回转表面的机床。
它可用于加工各种回转成型面，例如：
内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹以及端面、沟槽、滚花等。
它是金属切削机床中使用最广，生产历史最久，品种最多的一种机床。
车床的种类型号很多，按其用途，结构可分为：
仪表车床、卧式车床、单轴自动车床、多轴自动和半自动车床、转塔车床、立式车床、多刀半自动车床、专门化车床等。
普通机床是用于车削工件的最常见的机床。
车削是从工件上切除金属的加工。
在工件旋转的同时，刀具切入工件或沿着工件车削。
镗孔是把金属工件上已钻出或铸出的孔加以扩大或作进一步加工的加工方法。
在车床上镗孔是通过单刃刀具一面旋转一面向工件进刀完成的。
[2]
铣床
3铣削
铣床系指主要用铣刀在工件上加工各种表面的机床。
通常铣刀旋转运动为主运动，工件（和）铣刀的移动为进给运动。
它可以加工平面、沟槽，也可以加工各种曲面、齿轮等。
铣床的种类很多，按其结构分主要有：
（1）台式铣床：
小型的
用于铣削仪器、仪表等小型零件的铣床。
（2）悬臂式铣床：
铣头装在悬臂上的铣床，床身水平布置，悬臂通常可沿床身一侧立柱导轨作垂直移动，铣头沿悬臂导轨移动。
（3）滑枕式铣床：
主轴装在滑枕上的铣床，床身水平布置，滑枕可沿滑鞍导轨作横向移动，滑鞍可沿立柱导轨作垂直移动。
（4）龙门式铣床：
床身水平布置，其两侧的立柱和连接梁构成门架的铣床。
铣头装在横梁和立柱上，可沿其导轨移动。
通常横梁可沿立柱导轨垂向移动，工作台可沿床身导轨纵向移动。
用于大件加工。
（5）平面铣床：
用于铣削平面和成型面的铣床，床身水平布置，通常工作台沿床身导轨纵向移动，主轴可轴向移动。
它结构简单，生产效率高。
（6）仿形铣床：
对工件进行仿形加工的铣床。
一般用于加工复杂形状工件。
（7）升降台铣床：
具有可沿床身导轨垂直移动的升降台的铣床，通常安装在升降台上的工作台和滑鞍可分别作纵向、横向移动。
（8）摇臂铣床：
摇臂装在床身顶部，铣头装在摇臂一端，摇臂可在水平面内回转和移动，铣头能在摇臂的端面上回转一定角度的铣床。
（9）床身式铣床：
工作台不能升降，可沿床身导轨作纵向移动，铣头或立柱可作垂直移动的铣床。
（10）专用铣床：
例如工具铣床：
用于铣削工具模具的铣床，加工精度高，加工形状复杂。
[3]
磨床
4磨削
磨床系指用磨具或磨料加工工件各种表面的机床。
一般用于对零件淬硬表面做磨削加工。
通常，磨具旋转为主运动，工件或磨具的移动为进给运动，其应用广泛、加工精度高、表面粗糙度Ra值小，磨床可分为十余种：
（1）外圆磨床：
是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。
（2）内圆磨床：
是普通型的基型系列，主要用于磨削圆柱形和圆锥形内表面的磨床。
（3）座标磨床：
具有精密座标定位装置的内圆磨床。
（4）无心磨床：
工件采用无心夹持，一般支承在导轮和托架之间，由导轮驱动工件旋转，主要用于磨削圆柱形表面的磨床。
（5）平面磨床：
主要用于磨削工件平面的磨床。
（6）砂带磨床：
用快速运动的砂带进行磨削的磨床。
（7）珩磨机：
用于珩磨工件各种表面的磨床。
（8）研磨机：
用于研磨工件平面或圆柱形内，外表面的磨床。
（9）导轨磨床：
主要用于磨削机床导轨面的磨床。
（10）工具磨床：
用于磨削工具的磨床。
（11）多用磨床：
用于磨削圆柱、圆锥形内、外表面或平面，并能用随动装置及附件磨削多种工件的磨床。
（12）专用磨床：
从事对某类零件进行磨削的专用机床。
按其加工对象又可分为：
花键轴磨床、曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、曲线磨床等。
[4]
刨床
5刨削
刨床系指用刨刀加工工件表面的机床。
刀具与工件做相对直线运动进行加工，主要用于各种平面与沟槽加工，也可用于直线成形面的加工。
按其结构可分为以下类型：
（1）悬臂刨床：
具有单立柱和悬臂的刨床，工作台沿床身导轨作纵向往复运动，垂直刀架可沿悬臂导轨横向移动、侧刀架沿立柱导轨垂向移动。
（2）龙门刨床：
具有双立柱和横梁，工作台沿床身导轨作纵向往复运动，立柱和横梁分别装有可移动侧刀架和垂直刀架的刨床。
（3）牛头刨床：
刨刀安装在滑枕的刀架上作纵向往复运动的刨床。
通常工作台作横向或垂向间歇进给运动。
（4）插床（立刨床）：
该类机床刀具在垂直面内作往复运动，工作台做进给运动[5]
金属切削
加工是用切削刀具将坯料或工件上的多余材料切除，以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加工方法，是机械加工的基本方法。
在切削加工过程中，刀具同工件之间必须有相对的切削运动，它可以通过人手或金属切削机床的作用来实现。
机床、夹具、刀具和工件，构成金属切削加工的工艺系统。
切削加工的各种现象和规律都要在机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中去考察研究，研究这些现象和规律是学习各种金属切削加工方法的共同基础。
过程
金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。
刀具与工件的相对运动可以分解为两个方面，一个是主运动，另一个是进给运动。
使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动，称为主运动。
刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。
主运动特点是运动速度最高，消耗功率最大。
主运动一般只有一个。
保证金属的切削能连续进行的运动，称为进给运动。
工件或刀具每转或每一行程时，工件和刀具在进给运动方向的相对位移量，称为进给量。
进给运动的特点是运动速度低，消耗功率小。
进给运动可以有几个，可以是连续运动，也可以是间歇运动。
金属切削过程是通过刀具切削工件切削层而进行的。
在切削过程中，刀具的刀刃在一次走刀中从工件待加工表面切下的金属层，被称为切削层。
切削层的截面尺寸被称为切削层参数。
切削机床
1.分类
机床主要是按加工方法和所用刀具进行分类，根据国家制定的机床型号编制方法，机床分为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，刨插床，拉床，锯床和其他机床。
在每一类机床中，又按工艺范围，布局型式和结构性能分为若干组，每一组又分为若干个系（系列）。
除了上述基本分类方法外，还有其它分类方法：
（1）按照万能性程度，机床可分为：
①通用机床工艺范围很宽，可完成多种类型零件不同工序的加工，如卧式车床、万能外圆磨床及摇臂钻床等。
②专门化机床工艺范围较窄，它是为加工某种零件或某种工序而专门设计和制造的，如铲齿车床、丝杠铣床等。
③专用机床工艺范围最窄，它一般是为某特定零件的特定工序而设计制造的，如大量生产的汽车零件所用的各种钻、镗组合机床。
（2）按照机床的工作精度，可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。
（3）按照重量和尺寸，可分为仪表机床、中型机床（一般机床）、大型机床（质量大于10t）、重型机床（质量在30t以上）和超重型机床（质量在100t以上）。
（4）按照机床主要器官的数目，可分为单轴、多轴、单刀、多刀机床等。
（5）按照自动化程度不同，可分为普通、半自动和自动机床。
自动机床具有完整的自动工作循环，包括自动装卸工件，能够连续的自动加工出工件。
半自动机床也有完整的自动工作循环，但装卸工件还需人工完成，因此不能连续地加工。
2.机床的工作
机床的切削加工是由刀具与工件之间的相对运动来实现的，其运动可分为表面形成运动和辅助运动两类。
（1）表面形成运动是使工件获得所要求的表面形状和尺寸的运动，它包括主运动、进给运动和切入运动。
主运动是从工件毛坯上剥离多余材料时起主要作用的运动，它可以是工件的旋转运动（如车削）、直线运动（如在龙门刨床上刨削），也可以是刀具的旋转运动（如铣削和钻削）或直线运动（如插削和拉削）；
进给运动是刀具和工件待加工部分相向移动，使切削得以继续进行的运动，如车削外圆时刀架溜板沿机床导轨的移动等；
切入运动是使刀具切入工件表面一定深度的运动，其作用是在每一切削行程中从工件表面切去一定厚度的材料，如车削外圆时小刀架的横向切入运动。
（2）辅助运动主要包括刀具或工件的快速趋近和退出、机床部件位置的调整、工件分度、刀架转位、送夹料，启动、变速、换向、停止和自动换刀等运动。
3.机床组成
通常由下列基本部分组成：
支承部件，用于安装和支承其他部件和工件，承受其重量和切削力，如床身和立柱等；
变速机构，用于改变主运动的速度；
进给机构，用于改变进给量；
主轴箱用以安装机床主轴；
刀架、刀库；
控制和操纵系统；
润滑系统；
冷却系统。
机床附属装置包括机床上下料装置、机械手、工业机器人等机床附加装置，以及卡盘、吸盘弹簧夹头、虎钳、回转工作台和分度头等机床附件。
型号编制
机床的型号是机床产品的代号，用以表明机床的类型，通用和结构特性，主要技术参数等。
GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》规定，我国的机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。
（1）通用机床的型号编制
通用机床型号的表示方法：
注：
①有“（）”的代号或数字，当无内容时，不表示，若有内容，则不带扩号；
②有“○”符号者，为大写的汉语拼音字母；
③有“△”符号者，为阿拉伯数字；
④有“△”符号者，为大写的汉语拼音字母或阿拉伯数字或两者兼有之。
（2）机床的类别代号
（3）机床的特性代号
（4）结构特性代号
为了区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音字母区分。
例如，CA6140型普通车床型号中的“A”，可理解为：
CA6140型普通车床在结构上区别于C6140型普通车床。
（5）机床的组别,系别代号
用两位阿拉伯数字表示，前者表示组，后者表示系。
每类机床划分为10个组，每个组又划分为10个系。
在同一类机床中，凡主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。
凡在同一组机床中，若其主参数相同、主要结构及布局型式相同的机床，即为同一系。
技术参数
机床的主要技术参数主要有
主参数：
代表机床规格的大小，在机床型号中，用阿拉伯数字给出的是主参数折算值（1/10或/100）。
基本参数：
包括尺寸参数、运动参数和动力参数。
（1）尺寸参数：
机床的主要结构尺寸。
（2）运动参数：
机床执行中的运动速度，包括主运动的速度范围、速度数列和进给运动的进给量范围、进给量数列以及空行程速度等。
主运动参数
1）主轴转数：
对作回转运动的机床，其主运动参数是主轴转数。
计算公式为：
n=1000V/（πd）
主运动是直线运动的机床，如：
插床，刨床。
其主运动参数是机床工作台或滑枕的每分钟往复次数。
2）主轴最低和最高转数的确定
专用机床用于完成特定的工艺，主轴只需一种固定的转速。
通用机床的加工范围较宽，主轴需要变速，需要确定其变速范围，即最低和最高转数。
采用分级变速时，还应确定转速的级数。
nmin=1000Vmin/（πDmax）nmax=1000Vmax/（πDmin）
变速范围为：
Rn=nmax/nmin
3）有级变速时主轴转速序列
无级变速时，nmax与nmin之间的转速是连续变化的
有级变速时，应该在nmax和nmin确定后，再进行转速分级，确定各中间级转速。
主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列,满足等比数列关系：
nj+1=nj&
oslash;
；
nz=n1*&
z-1
进给运动参数
进给量：
a.大部分机床（如车，钻床等）：
进给量用工件或刀具每转的位移（mm/r）表示；
b.直线往复运动机床（如刨，插床）：
进给量以每以往复的位移量表示；
c.铣床和磨床：
进给量以每分钟的位移量（mm/min）表示。
动力参数
机床的动力参数是指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。
a.主传动功率：
机床的主传动功率P主由三部分组成，即：
P主=P切+P空+P附
1）切削功率P切：
与加工情况、工件和刀具材料及切削用量的大小有关。
P切=Fz*Vc/60000
2）空载功率P空：
是指机床不进行切削，即空转时所消耗的功率。
3）附加功率P附：
指机床进行切削时，因负载而增加的机械摩擦所耗的功率。
b.进给传动功率：
通常也采用类比和计算相结合的方法来确定。
c.空行程功率：
指为节省零件加工的辅助时间和减轻工人劳动强度，在机床移动部件空行程时快速移动所需的传动功率。
其大小由移动部件重量和部件启动时的惯性力决定。
加工刀具
1.定义
刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。
广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。
绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。
由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。
2.刀具材料
制造刀具的材料必须具有很高的高温硬度和耐磨性，必要的抗弯强度、冲击韧性和化学惰性，良好的工艺性（切削加工、锻造和热处理等），并不易变形。
通常当材料硬度高时，耐磨性也高；
抗弯强度高时，冲击韧性也高。
但材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。
高速钢因具有很高的抗弯强度和冲击韧性，以及良好的可加工性，现代仍是应用最广的刀具材料，其次是硬质合金。
聚晶立方氮化硼适用于切削高硬度淬硬钢和硬铸铁等；
聚晶金刚石适用于切削不含铁的金属，及合金、塑料和玻璃钢等；
碳素工具钢和合金工具钢现在只用作锉刀、板牙和丝锥等工具。
硬质合金刀片
硬质合金可转位刀片现在都已用化学气相沉积法涂覆碳化钛、氮化钛、氧化铝硬层或复合硬层。
正在发展的物理气相沉积法不仅可用于硬质合金刀具，也可用于高速钢刀具，如钻头、滚刀、丝锥和铣刀等。
硬质涂层作为阻碍化学扩散和热传导的障壁，使刀具在切削时的磨损速度减慢，涂层刀片的寿命与不涂层的相比大约提高1~3倍以上。
由于在高温、高压、高速下，和在腐蚀性流体介质中工作的零件，其应用的难加工材料越来越多，切削加
工的自动化水平和对加工精度的要求越来越高。
为了适应这种情况，刀具的发展方向将是发展和应用新的刀具材料；
进一步发展刀具的气相沉积涂层技术，在高韧性高强度的基体上沉积更高硬度的涂层，更好地解决刀具材料硬度与强度间的矛盾；
进一步发展可转位刀具的结构；
提高刀具的制造精度，减小产品质量的差别，并使刀具的使用实现最佳化。
铣刀
3.分类
按切削运动方式和相应的刀刃形状，刀具又可分为三类。
（1）通用刀具，如车刀、刨刀、铣刀（不包括成形的车刀、成形刨刀和成形铣刀）、镗刀、钻头、扩孔钻、铰刀和锯等；
（2）成形刀具，这类刀具的刀刃具有与被加工工件断面相同或接近相同的形状，如成形车刀、成形刨刀、成形铣刀、拉刀、圆锥铰刀和各种螺纹加工刀具等；
滚刀
（3）展成刀具是用展成法加工齿轮的齿面或类似的工件，如滚刀、插齿刀、剃齿刀、锥齿轮刨刀和锥齿轮铣刀盘等。
4.组成
各种刀具的结构都由装夹部分和工作部分组成。
整体结构刀具的装夹部分和工作部分都做在刀体上；
镶齿结构刀具的工作部分（刀齿或刀片）则镶装在刀体上。
刀具的装夹部分有带孔和带柄两类。
带孔刀具依内孔套装在机床的主轴或心轴上，借助轴向键或端面键传递扭转力矩，如圆柱形铣刀、套式面铣刀等。
夹持刀柄
带柄的刀具通常有矩形柄、圆柱柄和圆锥柄三种。
车刀、刨刀等一般为矩形柄；
圆锥柄锥度承受轴向推力，并借助摩擦力传递扭矩；
圆柱柄一般适用于较小的麻花钻、立铣刀等刀具，切削时借助夹紧时所产生的摩擦力传递扭转力矩。
很多带柄的刀具的柄部用低合金钢制成，而工作部分则用高速钢把两部分对焊而成。
刀具的工作部分就是产生和处理切屑的部分，包括刀刃、使切屑断碎或卷拢的结构、排屑或容储切屑的空间、切削液的通道等结构要素。
有的刀具的工作部分就是切削部分，如车刀、刨刀、镗刀和铣刀等；
有的刀具的工作部分则包含切削部分和校准部分，如钻头、扩孔钻、铰刀、内表面拉刀和丝锥等。
切削部分的作用是用刀刃切除切屑，校准部分的作用是修光已切削的加工表面和引导刀具。
车刀
刀具工作部分的结构有整体式、焊接式和机械夹固式三种。
整体结构是在刀体上做出切削刃；
焊接结构是把刀片钎焊到钢的刀体上；
机械夹固结构又有两种，一种是把刀片夹固在刀体上，另一种是把钎焊好的刀头夹固在刀体上。
硬质合金刀具一般制成焊接结构或机械夹固结构；
瓷刀具都采用机械夹固结构。
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