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机修钳工基础知识

机修钳工基础知识

第一部分机械制图与公差配合知识

一、日光照射物体，在地上或墙上产生影子，这种现象叫做投影，一组互相平行的投影线与投影面垂直的投影成为正投影。

二、三视图

1、

（1）正投影面：

正立位置的投影面,V面;主视图：

从前向后在V面上的投影。

（2）水平投影面：

水平位置的投影面,H面;俯视图:

从上向下在H面的投影。

（3）侧投影面:

侧立位置的投影面W面;左视图:

从左向右在W面的投影。

2、三视图的投影规律归纳为：

（1）主、俯视图：

长相等，长对正；主、左视图：

高相等，高平齐；俯、左视图：

宽相等,宽相等；

（2）总结出三视图投影规律：

长对正、高平齐、宽相等。

（3）总之,以主视图为准，在俯视图和左视图存在“近后远前”的方位关系。

三、剖视图的种类

按剖切的范围，剖视图可分为全剖视图、半剖视图和局部视图。

1、全剖视图

（1）概念：

用剖切面完全地剖开物体所得的剖视图。

（2）应用：

表达内形比较复杂、外形比较简单或外形已在其他视图上表达清楚的零件。

（3）注意：

因剖视图已表达清楚机件的内部结构，其它视图不必画出虚线。

2、半剖视图

（1）概念:

当零件具有对称平面时，向垂直于对称平面的投影面上投射所得到的图形，可以对称心线为界，一半画成剖视，另一半画成视图。

（2）应用：

由于半剖视图既充分的表达了机件的内部形状，又保留了

机件的外部形状，所以常采用它来表达内外部形状都比较复杂的对称机

件。

当机件的形状接近于对称，且不对称的部分已另有图形表达清楚时也可以画成半剖视图。

（3）注意：

a、视图与剖视图的分界线应是对称心线（细点画线）,而不应画成粗实线,也不应与轮廓线重合；

b、机件的内部形状在半剖视图以表达清楚，在另一半视图上就不必再画出虚线，但对于孔或槽等，应画出心线的位置。

3、局部剖视图

（1）概念:

用剖切平面局部的剖开机件所得的视图。

（2）注意：

a、已表达清楚的结构形状虚线不再画出。

b、局部剖视图用波浪线分界，波浪线应画在机件的实体上，不能超出实体轮廓线，也不能画在机件的空处。

c、波浪线不应轮廓的延长线上，也不用轮廓线代替，或与图样上其它图线重合。

三、螺纹的规定画法

1、国标规定：

螺纹的牙顶（大径）及螺纹终止线用粗实线表示，牙底（小径）用细实线表示。

在平行于螺杆轴线的投影面的视图，螺杆的倒角或倒圆部分也应画出；

在垂直于螺纹轴线的投影面的视图，表示牙底的细实线圆只画约

3/4圈，此时螺纹的倒角圆规定省略不画。

2、内螺纹的规定画法

牙底（大径）为细实线，牙顶（小径）及螺纹终止线为粗实线。

牙底、牙顶和螺纹终止线皆为虚线。

在垂直于螺纹轴线的投影面的视图，牙底

仍画成约为3/4圈的细实线，并规定螺纹孔的倒角圆省略不画。

3、内、外螺纹连接的画法

国标规定：

在剖视图表示螺纹连接时，其旋合部分应按外螺纹的画法表示,其余部分仍按各自的画法表示。

当剖切平面通过螺杆轴线时，

实心螺杆按不剖绘制。

4、螺纹标注

M10-5g6g-S。

M10为螺纹代号；5g6g表示公差带代号（5g为径公差带,6g为定径公差带）;S表示旋合长度代号

四、公差配合知识

1、配合有三种：

间隙配合、过盈配合、过渡配合

2、基准制：

两种制度:

基孔制和基轴制

（1）基孔制的孔称为基准孔，用H表示,下偏差为零。

其公差带位置在零线上侧。

轴的基本偏差在a-h之间为间隙配合，j-n为过渡配合，p-zc之间为过盈配合

（2）基轴制基轴制的轴称为基准轴，用h表示，上偏差为零，

公差带位置在零线下侧。

孔的基本偏差在A-H之间为间隙配合，J-N为过渡配合，P-ZC之间为过盈配合

3、①12H8/f7表示轴的基本尺寸为①12mm孔公差等级为8,轴的等级为7,属于基孔制间隙配合

4、国家标准设置了20个公差等级。

IT01.ITO.IT1.

IT2.IT3.IT18,IT01为最高一级。

基本偏差规定了28个。

5、形位公差：

共分两大类，一类是形状公差，有6类;另一类是位置公差,有8类

尺寸公差和形位公差遵循的公差原则：

即独立原则和包容原则

五、表面粗糙度：

指加工表面上具有较小间距和微小峰谷所组成的微观几何形状特性。

1、Ra:

轮廓算术平均偏差，Ra值越大,表面越粗糙，优先选择。

2、Rz:

微观不平度的十点高度

3、Ry:

轮廓的最大高度

六、公差与配合基本概念

1、尺寸：

用特定单位表示线性尺寸值的数值。

在技术图纸上，只标数字,单位省略。

如直径、长度、宽度等。

2、基本尺寸（D,d）:

是指通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸。

基本尺寸可以是一个整数或一个小数值。

3、实际尺寸（Da,da）:

通过测量获得的某一孔、轴尺寸称为实际尺寸。

由于存在测量误

差，实际尺寸并非尺寸的真值。

例如，测得某轴的尺寸为©24.965,量具的极限误差为士0.001。

则真值在©24.965士0.001之间，忽略测量误差，实际尺寸为©24.965mm

尺寸的真值二实际尺寸士量具的不确定度

4、极限尺寸：

是指一个孔或轴允许的尺寸的两个极端，实际尺寸应位于其,也可达到极限尺寸。

孔或轴允许的最大尺寸称为最大极限尺寸

（分别用Dmaxdmax表示）;孔或轴允许的最小尺寸称为最小极限尺寸（分别用Dmindmin表示）。

极限尺寸用来控制实际尺寸。

5、偏差：

某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。

包括实际偏差和极限偏差。

（1）实际偏差（Ea,ea）:

实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差。

孔用Ea=Da-D表示,车由用ea=da-d表示。

（2）极限偏差又分上偏差（ES、es）和下偏差（EI、ei）。

最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差成为上偏差，最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。

即ES=Dmax-Des=dmax-dEl二Dmin-Dei二dmin-d

（3）极限偏差用来控制实际偏差。

若实际偏差在极限偏差范围内,

则零件尺寸合格。

（4）偏差为代数值，故有正数、负数或零。

计算或标注时，除零以外必须带有正号或负号，零也要标注。

6、尺寸公差：

最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减下偏差之差。

它是允许尺寸的变动量。

公差等于最大极限尺寸与最小极限

尺寸之代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差之代数差的绝对值。

孔、轴的公差分别用TD和Td表示。

TD=|Dmax-Dmin|二丨ES-EI|

Td=dmax-dmin二es-ei公差是用来限制误差的，若误差小于

或等于公差，则零件合格。

公差为没有符号的绝对值，且不能为零。

7、尺寸公差带图与公差带

+LJJ

由于公差及偏差的数值与基本尺寸数值相差较大，不便用同一比例

表示,故米用公差带图。

公差带图由零

线和公差带组成。

（1）零线：

表示基本尺寸的一条直线，以其为基准确定偏差和公差，零线以上为正，以下为负。

（2）公差带：

由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域。

（3）公差带有两个基本参数，即公差带大小与位置。

大小由标准公差确定,位置由基本偏差确定。

（4）公差带在垂直零线方向的宽度代表公差值，沿零线方向的长度

可适当任取。

（5）一般,孔公差带用斜线表示，轴的公差带用网点表示。

&画出基本尺寸为？

25,最大极限尺寸Dmax?

25.021、最小极限尺寸Dmin=?

25mm的孔与最大极限尺寸dmax=?

24.980、最小

极限尺寸dmin二？

24.967mm的轴的公差带图

+0.021

扎

O3

2-3

-0.020

0.033

标准公差与基本偏差

9、为使公差带标准化，将公差值和极限偏差值进行了标准

化:

（GB/T1800.1—1997）

（1）标准公差：

本标准极限配合制，所规定的任一公差。

字母IT为“国际公差”的符号。

（2）基本偏差：

本标准极限配合制，确定公差带相对零线位置的那个极限偏差。

它可以是上偏差或下偏差，一般为靠近零线的那个极限偏差。

10、配合：

基本尺寸相同，相互结合的孔、轴公差带之间的关系，称为配合。

形成配合的两个基本条件:

（1）孔和轴的基本尺寸必须相同；

（2）具有包容和被包容的特性。

（1）间隙或过盈：

孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差，若

为“正”时是间隙，用“X”表示，间隙值前必须加注正号；若为“负”时是过盈,用“Y”表示,过盈值前必须加注负号。

11、配合的类别：

根据其公带位置不同，可分为三种类型：

间隙配合、过盈配合和过渡配合。

12、间隙配合：

具有间隙（包括最小间隙为零）的配合称为间隙配合。

此时，孔的公差带在轴的公差带之上。

间隙的极限值为最大间隙（Xmax）和最小间隙（Xmin）。

（1）最大间隙一一孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用Xmax表示。

Xmax二Dmax-dmin二ES-ei

（2）最小间隙一一孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最小间隙，用Xmin表示。

Xmin=Dmin-dmax=EI-es

（3）实际生产，平均间隙更能体现其配合性质。

Xav=（Xmax

Xmin）/2

13、过盈配合：

具有过盈（包括最小过盈为零）的配合称为过盈配合。

此时，孔的公差带在轴的公差带之下。

过盈的极限值为最大过盈（Ymax）和最小过盈（Ymin）。

（1）最大过盈一一孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Ymax表示。

Ymax=Dmin-dmax=EI-es

（2）最小过盈一一孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最小过盈，用Ymin表示。

Ymin=Dmax-dmin=ES-ei

（3）实际生产，平均过盈更能体现其配合性质。

Yav=（Ymax

Ymin）/2

14、过渡配合：

可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。

此时，孔的公差带与轴的公差带相互重叠。

过渡配合的特征值是最大间隙（Xmax）和最大过盈（Ymax）。

（1）最大间隙一一孔的最大极限尺寸减去轴的最小极限尺寸所得的代数差称为最大间隙，用Xmax表示。

Xmax=Dmax-dmin二ES-ei

（2）最大过盈一一孔的最小极限尺寸减去轴的最大极限尺寸所得的代数差称为最大过盈，用Ymax表示。

Ymax=Dmin-dmax=EI-es

（3）实际生产，其平均松紧程度可能表示为平均间隙，也可能表示为平均过盈。

Xav（或Yav）=（Xmax+Ymax）/2

14、配合公差：

配合公差是指允许间隙或过盈的变动量，也是组成配合的孔、轴公差之和。

它反映配合的松紧变化程度，表示配合精度,是评定配合质量的一个重要的综合指标。

在数值上，它是一个没有正、负号，也不能为零的绝对值。

它的数

值用公式表示为：

对于间隙配合Tf=

Xmax-Xmin

对于过盈配合Tf=

Ymin—Ymax

对于过渡配合Tf=

Xmax-Ymax

将最大、最小间隙和过盈分别用孔、轴极限尺寸或极限偏差换算

后代入上式，则得三类配合的配合公差的共同公式为：

Tf二TD+Td

15、基孔制配合：

基本偏差为一定的孔的公差带与不同基本偏差轴

的公差带形成各种配合的一种制度。

基孔制的孔为基准孔，其代号为

“H,其下偏差为零。

它是配合的基准件，轴为非基准件。

16、基轴制配合：

基本偏差为一定的轴的公差带与不同基本偏差孔

的公差带形成各种配合的一种制度。

基轴制的轴为基准轴，其代号为

“h”,其上偏差为零。

它是配合的基准件，孔为非基准件。

17、基孔制和基轴制是两种平行的配合制度，在一定的条件下，同名配合的性质是相同的。

女口①40H8/f7等价于①40F8/h7,是同名配合，其配合性质相同。

一般情况下，优先采用基孔制。

18、例题

例1试计算孔和轴配合的极限间隙、平均间隙和配合公差，并画出孔、轴尺寸公差带图及配合公差带图。

解：

由公式计算：

最大间隙

Xmax二ES-ei=+0.033-（-0.041）=+0.074mm最小间隙Xmin二El-es

=0-（-0.020=+0.020mm

平均间隙Xav=（Xmax+Xmin）/2=[（+0.074）+（+0.020）]/2

=+0.047mm

配合公差Tf=|Xmax-Xmin|=|+0.074-（+0.020）|=

0.054mm

或Tf=TD+Td=（ES-EI）+（es-ei）=0.033+0.021=0.054mm

此配合为间隙配合，孔、轴公差带图及配合公差带图如右图所示。

4）.020

-0.041

尺寸公差带图

XI

+0.074

+0.020

配合公差带图

0>30；°033

0>30

+0018+ooea

例2:

试计算孔和轴配合的极限过盈、平均过盈和配合公差，并画出孔、轴尺寸公差带图及配合公差带图。

解：

由公式计算：

最大过盈

Ymax二El-es=0-（+0.069）=-0.069mm最小过盈Ymin=ES-ei

=+0.033-（+0.048）=-0.015mm

平均过盈Yav=（Ymax+Ymin）/2=[（-0.069）+（-0.015）]/2=

-0.042mm

配合公差Tf=|Ymin-Ymax|=|-0.015-（-0.069）丨二0.054mm

或Tf=TD+Td=（ES-El）+（es-ei）=0.033+0.021=0.054mm

此配合为过盈配合，孔、轴公差带图及配合公差带图如右图所示。

n-0.015

-0.069

配合公差帯图

尺寸公差带

030；°033

例3:

试计算孔和轴配合的极限间隙或过盈、平均间隙或过盈以及

配合公差，并画出孔、轴尺寸公差带图及配合公差带图。

解：

由公式计算

最大间隙Xmax二ES-ei=+0.033-（-0.008）=+0.041mm

最大过盈Ymax二El-es=0-（+0.013）=-0.013mm

因为|Xmax|>|Ymax|,所以平均间隙Xav=（Xmax+Ymax）/2

=[（+0.041）+（-0.013）]/2=+0.014mm此配合为过渡配合。

0）20

0020

4）.041

4）20；0'033

例4:

试计算孔和轴的极限尺寸、极限偏差，尺寸公差，配合的极限间隙,配合公差，并画出孔、轴尺寸公差带图及配合公差带图。

解：

极限尺寸：

孑LDmax©20.033Dmin=①20轴dmax=O19.980dmin二①19.959

极限偏差：

孔ES=+0.033EI=0轴es=-0.020ei=-0.041

尺寸公差:

孔TD=|ES-EI|=0.033轴Td=|es-ei|=0.021

极限间隙Xmax=ES-ei=+0.033-（-0.041）=+0.074Xmin=EI-

es=0-（-0.020）=+0.020

配合公差Tf=TD+Td=0.054

T+0.074

+0,020

公差带帥盼公差邺

第二部分金属切削与刀具知识。

一、刀具材料的基本要求

（1）高的硬度⑵高的耐磨性⑶足够的强度和韧性⑷高的红硬性

二、车刀的工作角度：

车刀的工作角度与车刀安装的高低、歪斜程度有关

（1）当车刀刀尖高于工件轴线时，使前角增大，后角减少。

反之，则前角减少,后角增大。

（2）车刀安装歪斜，对主偏角、副偏角影响较大，特别是在车削螺纹时,会使牙形半角产生误差。

三、车刀几何角度的作用及选择

（1）前角的作用与选择

1、前角的作用：

（1）前角的大小影响刀具的锋利程度和强度，影响切削变形和切削力。

（2）前角增大能使车刀刃口锋利，减少切削变形和切削力，使切削轻快。

（3）但前角过大，楔角减少，降低切削人和刀头的强度，使刀头散热条件变差，切削时刀头容易崩刀。

2、前角的初步选择：

前角的大小应根据工件材料、刀具材料及加工性质选择

（1）工件材料软，可取较大的前角；工件材料硬，应取较小的前角。

（2）车塑性材料时，可取较大的前角；车脆性材料时，应取较小的前角。

（3）车刀材料的强度较低、韧性较差，前角应取小些；反之，前角应取大些。

⑷粗加工时，为了保证刀刃有足够的强度，应取较小的前角；精加工时,为了获得较细的表面粗糙度，应取较大的前角。

（2）后角的作用及选择

1、后角的作用：

后角可减少刀具后刀面与工件加工表面之间的摩擦以及刀具后刀面的磨损，它配合前角调整刀刃的锐利程度和强度。

2、后角的选择

（1）粗加工时，为了增加刀刃的强度，应取较小的后角；精加工时，为了减少后刀面与工件的摩擦，应取较大的后角。

（2）工件材料较硬时，为使刀刃有足够的强度，后角应取较小值；工件材料较软，应取较大值。

（3）主偏角的作用及选择

1、主偏角的主要作用：

影响刀尖部分的强度与散热条件，影响切削分力的大小。

2、主偏角的选择

（1）主偏角的大小首先应根据工件的形状选择。

如车削台阶轴或车

不通孔时，应取大于或等于900;从工件间切入时，主偏角一般取450600.

（2）当工件刚性较好时，为提高刀具寿命，应取较小的主偏角；当工件刚性较差时（如车细长轴）。

为了减少切削时的振动，提高工件的加工精度，须取较大的主偏角（900-930.）.

（3）大进给、大切深的强力车刀，为了减少切削深抗力，一般取较大的主偏角（750）

⑷当工件材料的强度、硬度较高时，为了增加刀尖部分的强度，应取较小的主偏角。

（4）副偏角的作用及选择

1、副偏角的作用：

可减少副切削刃与已加工表面之间的摩擦，影响刀尖部分的强度和散热条件，影响已加工表面的粗糙度。

2、副偏角的选择

（1）对于外圆车刀，一般取60-100

（2）精加工车刀，为了减少已加工表面粗糙度，应取更小些

（3）加工强度、硬度较高的材料时，为了提高刀尖部分的强度，应取较小的副偏角（40-60）

（4）工件刚性较差时，为了减少切深抗力，避免产生切削振动，应去较大的副偏角。

（5）切断时，为了保证刀头强度，保证重磨后刀头宽度变化较小，只能取很小的副偏角（10-20）

（5）刃倾角的作用及选择

1、刃倾角有正值、负值和零三种，

（1）当刀尖是主切削刃的最高点时，刃倾角为正值；

（2）当刀尖是主切削刃上的最低点时，刃倾角为负值；

（3）当主切削刃与基面重合时，刃倾角为零。

2、刃倾角的作用：

（1）刃倾角可控制切屑的流出方向。

正值可使刃倾角可使切屑流向待加工表面；负值可使切屑流向已加工表面；零值可使切屑垂直于主切削刃方向流出。

（2）刃倾角影响刀尖部分的强度。

正值可提高工件表面加工质量，

但刀尖强度较差，不利于承受冲击载荷，容易损坏刀尖。

（3）刃倾角影响切削分力的大小。

正值可使切削抗力减少而进给抗力加大；负值可使切削抗力加大而进给抗力减少。

3、刃倾角的选择

（1）粗车一般钢料和灰铸铁，一般应取负值的刃倾角。

即-5~0

（2）精车一般钢料和灰铸铁时，为了保证切屑流向待加工表面，应取较小的正值刃倾角。

即0~5

（3）有冲击负荷或断续切削时，为了保证足够的刀尖强度，应取较大的负值刃倾角。

即-15~-5

⑷当工件刚性较差时，应取正值刃倾角。

即3~5

四、刀具的寿命

（1）刀具磨损形式：

刀具的磨损有正常磨损和非正常磨损

1、刀具的正常磨损主要有三种：

后刀面磨损，前刀面磨损，前、后刀面同时磨损。

2、刀具的非正常磨损：

包括破损和卷刃

（2）刀具的磨损过程可分为三个阶段：

初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段

（3）提高刀具寿命的基本方法

1、正确选择刀具的几何参数

（1）合理选择前角：

刀具前角增大，能使切削力和切削变形减少，切削温度降低，刀具寿命提高。

但前角太大，刀刃强度下降，切削时容易破损,刀具寿命反而下降。

因此，在选择刀具前角时，既要考虑减少切削力和切削变形，又要保刀尖强度和散热条件。

（2）合理选择后角：

在满足刀具与工件之间摩擦力减少的前提下，应尽量选择较小的刀具后角，以提高刀具寿命。

（3）合理选择主偏角：

在不产生振动和工件形状许可的条件下，应选择较小的主偏角，增加刀具强度并改善刀具的散热条件，提高刀具寿命。

（4）合理选择刃倾角

在能控制切屑流向的情况下，应尽量选择较小的刃倾角，以保证刀刃有较高的强度，提高刀具寿命。

而断续切削或粗加工大切深时，应取较大的刃倾角。

2、正确选择切削用量

切削用量对刀具寿命的影响主要是通过切削温度的高低来反映。

在切削用量，对刀具寿命影响最大的是切削速度v,其次是进给量f,影

响较小的时切削深度ap。

（1）切削速度v:

切削速度达到一定值时，刀具寿命最长；随着v的继续提高，摩擦表面的滑动速度加大，切削温度升高较快，刀具磨损也加快，刀具寿命明显下降。

（2）进给量：

进给量增大，刀具寿命下降。

当进给量增大20%寸,刀具寿命下降

19%当进给量增大一倍时，刀具下降55%

（3）切削深度

切削深度增大，刀具寿命下降。

当切削深度增加20%寸,刀具寿命下降10%当切削深度增加一倍时，刀具寿命下降34%

（1）刀具材料应具备的性能

1、足够的硬度和耐磨性：

刀具硬度应高于工件材料的硬度，常温硬度一般须在60HRC以上。

耐磨性是指材料抵抗磨损的能力，它与材料硬度、强度和组织结构有关。

材料硬度越高，耐磨性越好。

2、足够的强度与韧性：

材料的强度和韧性通常用抗弯强度和冲击值表示。

3、较高的耐热性和传热性：

刀具材料的高温硬度越高，耐热性越好,允许的切削速度越高。

4、较好的工艺性和经济性

（2）刀具材料的分类

刀具材料可分为工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢）、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬材料（包括金刚石、立方氮化硼等）五大类。

1、工具钢

（1）碳素工具钢

碳素工具钢是合碳量为0.65%~1.3%的优质碳素钢，常用钢号有

T7AT8AT10AT12A等。

这类钢工艺性能良好，经适当热处理，硬度可达60HRC~64HR有较高的耐磨性，价格低廉。

最大缺点是热硬性差，在200C~300C时硬度开始降低，故允许的切削速度较低（5m/min~10m/min）。

因此，只能用于制造手用刀具、低速及小进给量的机用刀具。

（2）合金工具钢

合金工具钢是在碳素工具钢加入适当的合金元素铬（Cr）、硅

（Si）、钨（W）、锰（Mn）、钒（V）等炼制而成的（合金元素总含量不超过3%~5%）提高了刀具材料的韧性、耐磨性和耐热性。

其耐热性达325C~400C,所以切削速度（10m/min~15m/min）比碳素工具钢提高了。

合金工具钢用于制造细长的或截面积大、刃形复杂的刀具，如铰刀、丝

锥和板牙等。

2、高速钢:

（1）高速钢是富含WCr、