机械制造复习.docx

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机械制造复习

1.零件表面的形成

回转体表面：

是以直线为母线作旋转运动所形成的表面；成型方法主要有：

车削、钻孔、扩孔、镗孔、铰孔、内外圆磨削等。

如构成轴类、盘套类零件的内外圆、圆锥等。

平面：

是以直线为母线作直线运动形成的表面；如机床导轨面、轴端面等，成型方法主要有：

铣削、刨削、平面磨削等

曲面：

是以曲面为母线作旋转或平移所形成的表面；如螺旋桨、汽车外型面等，成型主要方法有：

铣削、成形磨削、数控铣削、电火花加工、激光加工等

2.切削运动

概念：

刀具与工件间的相对运动，以切除多余的金属

分类：

主运动：

切除切屑所需的基本运动。

3个特点：

速度最快；消耗功率最大；唯一性。

进给运动：

使金属层不断投入被切削的运动。

3个特点：

速度较慢；消耗功率较小；可以为一个或多个。

其它运动：

吃刀运动、分度运动

3.加工表面：

已加工表面、加工表面（过渡表面）、待加工表面

4.切削用量三要素

切削速度vc:

主运动的线速度（mm/min）

圆周运动：

Vc=πDnw

直线往复：

Vc=2Lnr

进给量：

刀具相对工件沿进给方向移动的距离

（周期）进给量f（mm/r）：

主运动一个循环

进给速度vf（mm/min）：

单位时间内

每齿进给量af（mm/z）：

刀具每个刀齿

背吃刀量（切削深度）ap（mm）:

已加工表面与待加工表面间的距离。

补充定义：

在垂直于进给运动方向上测量的主切削刃切入工件的深度。

5.切削层：

主运动一个周期，相邻两加工表面（切削刃）之间的材料截面

6.刀具的静止参考系（Pr—Ps—Po系—正交平面参照系）

静止参照系的假设条件：

假定运动条件：

进给量f=0

假定安装条件：

刀尖与工件回转中心等高；刀杆方向与进给方向垂直。

辅助平面：

切削平面Ps：

过切削刃上一点，与加工表面相切的平面。

基面Pr：

过切削刃上同一点，与切削速度相垂直的平面。

正交平面Po（主剖面）：

过切削刃上同一点，与切削平面和基面相垂直的平面。

7.刀具标注的五个角度

（1）刀具标注前角γ0：

在正交平面内测量的，前刀面与基面的夹角。

前角的作用：

前角↑切屑变形↓　切削力↓　刃口强度↓　前刀面磨损↓导热体积↓

刀具前角的选用：

1、加工塑性材料选大前角2、加工脆性材料、断续切削选小前角3、加工硬材料选用负前角

（2）刀具标注注后角α0：

在正交平面内测量的，后刀面与切削面的夹角。

后角的标注：

后角的作用：

后角↑后刀面与加工表面间的摩擦↓后刀面磨损↓刃口强度↓导热体积↓

刀具后角的选用：

粗加工选小后角、精加工选大后角、选大前角时选小后角以增大刃口强度

（3）主偏角Kr：

在基面内测量的，主切削刃与进给方向的夹角

主偏角的作用：

主偏角↑切削刃工作长度↓刀尖强度↓导热体积↓径向分力↓

刀具主偏角的选用：

一般为30~75°、加工细长

（4）副偏角Kr’：

在基面内测量的，副切削刃与进给反方向的夹角。

主偏角和副偏角的标注：

副偏角的作用：

副偏角↑副后面与工件已加工表面摩擦↓刀尖强度↓表面粗糙度↑

刀具副偏角的选用：

一般为5~20°、特殊要求可采用Kr‘=0°的修光刃

（5）刃倾角λS：

在切削平面内测量的，主切削刃与基面的夹角

刃倾角的标注

刃倾角的作用：

（1）影响排屑方向：

λS＞0°排向待加工表面；λS＜0°排向已加工表面；λS=0°前刀面上卷曲

（2）影响切入切出的稳定性（3）影响背向分力大小

刀具刃倾角的选用：

精加工λS≥0°、粗加工取λS＜0°、加工细长工件采用λS＞0

例题：

下图为外圆车削示意图，在图上标注：

（1）主运动、进给运动和背吃刀量；

（2）已加工表面、加工（过渡）表面和待加工表面；

（3）基面、主剖面和切削平面；

（4）刀具角度g0＝15°、a0＝6°、Kr＝55°、Kr¢＝45°、ls＝－10°

刀具材料的基本性能

高硬度、高耐热性、足够的强度和韧性、高耐磨性、良好的工艺性

五个基本性能相互联系，又相互制约，应根据具体加工条件，抓主要性能，兼顾其它。

切屑的形成：

推挤作用、切割作用

切屑的种类（不考虑刀具断屑等因素的影响）

1、带状切屑：

上表面毛茸状，下表面光滑的连续切屑，大γ0，高vc，小ap，f加工塑性金属时产生。

2、节状（挤裂）切屑：

上表面锯齿状，下表面光滑的连续切屑，较低vc，较大ap，f加工中等硬度塑性金属时产生。

3、粒状（单元）切屑：

菱形单元分离体，较低vc，较大ap，f加工硬度较高塑性较差金属时产生

4、崩碎切屑：

不规则屑片，较低vc，较大ap，f加工脆性金属时产生。

积屑瘤

定义：

在一定温度、压力条件下，滞流层与前刀面之间的摩擦力大于切屑底层内部晶粒的间的亲和力，滞流层部分金属粘结在前刀面切屑刃附近，形成的一块硬的金属层

形成条件：

中低速切削塑性金属

特性：

无→有→小→大→脱落周期性

对切削过程的影响：

保护刀刃；使工作前角增大，切削刀减小；切削平稳性差；影响加工精度和表面粗糙度。

第三变形区

变形强化（加工硬化）

成因：

1）挤压塑性变形2）表面相变

对加工过程的影响：

影响后续加工、影响加工表面质量、产生残余应力

消除变形强化的措施：

通过热处理降低材料塑性；采用切削液；加工后通过热处理消除变形强化。

切屑力

切削力的来源：

变形抗力和摩擦阻切削力是所有切削力的合力，为空间交变力。

主切削力最大背向力不做功、进给速度慢

影响切削力的因素：

（1）工件材料：

材料成分、组织和力削性能是影响切削力的主要因素。

强度、硬度、塑性、韧性越大切削力越大；

（2）切削用量：

影响最大的是ap，其次是f，切削速度nc最小，Fc与c是1：

1，f影响70~80%，nc影响积屑瘤的存在，有积屑瘤时F明显减小。

（3）刀具几何角度：

g0增大，刃口锋利、切削变形小，摩擦小，切削力减小；ao增大、摩擦减小，切削力减小；Kr增大Fp减小；正ls，Fp减小Ff增大。

（4）其它因素：

切削液使用润滑条件好，切削力减小，刀具磨损后切削力剧增。

切削热的来源与传散

（1）切削热来源于：

切削层材料弹、塑性变形—变形热刀具前、后刀面的摩擦—摩擦热

三个切削变形区是三个主要热源区

（2）切削热的传散：

通过刀具、切屑、工件和周围介质（如：

空气、切削液等）散热。

切削温度及其影响因素

切削温度取决于切削热的产生与传热的综合因素，切削温度太高，工件产生热变形，加工精度下降，刀具寿命降低。

影响切削温度的因素：

切削用量、工件材料、刀具几何角度、其它条件

切削量中影响最大的是切削速度nc，其次是f，ap影响最小

刀具磨损过程

初期磨损阶段：

刀具表面粗糙度大、单位面积压力高，磨损快。

正常磨损阶段

急剧磨损阶段：

磨损后切削温度升高，磨损量急剧增加。

第二章

按照机床通用性（万能程度）分为

（1）通用机床（万能机床）：

（2）专门化机床（专能机床）：

（3）专用机床

传动链：

从输入到输出方向，由若干传动副依次组合起来的传动系统。

机械传动传动比：

机床中常用的变速机构：

（1）滑移齿轮变速

（2）离合器变速

（3）塔轮变速

车削加工

在车床上利用工件旋转，刀具相对移动来加工工件的。

车削的工艺特点:

（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IT13~IT11、表面粗糙度Ra50~12.5μm；

半精车：

精度IT10~IT9、表面粗糙度Ra6.3~3.2μm

精车：

精度IT8~IT6、表面粗糙度Ra1.6~0.8μm

（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

砂轮

由磨料、结合剂、气孔组成

磨削过程的实质：

切削；刻划；滑擦

磨削的工艺特点：

（1）径向分力Fy较大

（2）磨削温度高

（3）精度高IT7~IT6、表面粗糙度小Ra0.2~0.8μm

（4）砂轮有自锐作用（磨粒有自锐性、磨钝磨粒的脱落）

（5）磨削加工的工件材料范围广

 外圆磨削工艺方法

纵磨法：

加工时径向力小，加工质量好，但效率低，且对前道工序要求较高（必须经过半精车或精车）。

用于加工细长工件，但见小批量生产。

横磨法：

加工时径向力大，加工质量略差，效率高。

用于批量生产短而粗刚性较好且加工面较短的工件。

深磨法：

一次磨削量大，加工时径向力大，加工质量略差，效率高。

用于批量生产短而粗刚性较好的工件。

无心磨削

研磨方法：

研磨工具（常用铸铁材料）；

研磨工具材料要求硬度较低，能包容异物，耐磨性好。

常用材料为铸铁。

研磨剂：

为磨粒与调和剂的调和物。

通常磨粒有刚玉、碳化硅、金刚砂等，调和剂为机油与红丹粉混合物。

研磨的特点：

（a）速度低、压力小，加工精度达IT6~IT4、表面粗糙度最小达Ra0.1~0.008μm。

（b）切削余量小，通常为0.005~0.05mm，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。

麻花钻

主切削刃（两条刃）横刃

钻孔的特点：

钻头刚性差，易引偏；

钻孔排屑困难，切屑挤压、摩擦已加工表面，表面质量差；

钻孔加工生产效率低；

钻孔精度IT13~IT11，Ra为50~12.5μm

 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；

使用钻套引导，合理使用切削液。

扩孔

钻头：

扩孔钻（多齿，刚性好）

也可用麻花钻（麻花钻的横刃不切削）

镗孔加工特点

（1）  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；

 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，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，对刀具刃磨要求较高，刃口要对称，一般用于较大孔径的批量生产。

拉削加工

粗精加工一次完成

拉孔的特点：

拉削速度低，切削量小，拉削平稳，刀具磨损慢，加工精度高，表面质量好

拉削精度IT7~IT6，Ra0.8~0.4μm

拉削刀具结构复杂，制造困难，成本高

拉削效率高，一般用于批量生产

拉削加工适应性好，可以加工各种截面形状的孔，但不能加工阶梯孔薄壁零件孔及轴向尺寸太大的孔。

磨孔的特点：

¨    砂轮轴长，刚性差，易变形、振动，加工质量差

¨    磨削内孔精度IT8~IT6，Ra0.8~0.4μm

¨    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

¨    切削温度较高，冷却条件差

¨    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

平面加工

铣削加工、刨削平面

铣削加工刀具

立铣刀、盘铣刀、三面刃铣刀等

铣削加工应用

平面、直槽、T形槽、燕尾槽、三维内外形状等

铣削工艺特点：

（1）  生产率较高

（2） 刀齿散热条件较好

（3）  切削过程不平稳

（4） 铣削加工精度IT9~8，Ra6.3~1.6μm；高速铣精度IT7~6，Ra1.6~0.4μm

周铣法：

用圆周齿进行铣削加工包括顺铣、逆铣

端铣法：

用端面齿进行铣削加工

1、端铣法刀杆刚性好，可大用量切削，效率较周铣高；

2、端铣时有多个切削刃同时切削，切削平稳性好，周铣只有一个到两个齿切削，切削平稳性较差，加工质量比端铣低一个等级；

3、端铣刀齿有修光过渡刃和副刀刃，加工质量较好；

4、端铣到结构简单，可镶嵌硬质合金刀片，周铣刀结构复杂；

5、端铣适应性较差，一般用于加工大平面，周铣适应性较好，可以加工平面、各种沟槽等。

刨削的工艺特点：

（1）精度低IT9~IT8，Ra6.3~1.6μm；

（2）效率低；（3）刀具结构简单（4）机床简单

刨削加工应用：

加工平面、直通沟槽等。

插削方法：

立式刨削

插削应用：

常用于内孔直槽或外形的加工。

周磨：

卧轴矩台，精度高IT7~IT6，表面质量好Ra1.6~0.4μm，用于精加工。

端磨：

立轴圆台，加工精度低，表面质量差，但效率高，用于粗加工代替铣、刨。

齿轮加工范成法、展成法

第三章

生产过程：

将原材料转变为成品的相关联的全过程。

包括原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、零件加工、热处理、装配、检验、调试、油漆、包装等。

工艺过程和工艺流程

工艺过程：

按一定顺序逐渐改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质，使之成为预期产品的主要过程。

主要包括热加工、冷加工及装配等过程。

工艺流程：

零件依次通过的全部加工过程，又称为工艺路线。

工艺过程的组成

（1）工序：

工人、机床或地点、工件不变时完成的那部分工艺过程。

（2）工步：

加工表面、切削工具、切削用量不变时完成的那部分工艺过程。

（3）走刀：

切削刀具在加工表面切削一次完成的工艺过程。

（4）安装：

工件在机床上定位夹紧一次成为一次安装。

（5）工位：

一次装夹后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对机床固定部分所占据的每以为直说连续完成的那部分工艺过程。

通常多工位多刀具加工被看作一个工步，称为复合工步。

生产纲领：

根据国家计划（市场需求）和企业生产能力编制的企业在计划期（通常是一年）内应当生产的产品产量和进度计划。

零件年生产纲领：

N=Q×n×（1+α）×（1+β）

Q---产品年生产纲领，n---产品中该零件件数

α---备品率β---废品率

生产类型：

根据产品零件大小和生产纲领划分。

零件结构工艺性：

零件制造、装配、维修的难易程度，是评价零件结构优劣的重要技术经济指标。

 结构工艺性是相对的，与生产规模、设备条件、技术水平等因素密切相关

衡量零件结构工艺性的依据

（1）零件结构通用化、标准化、系列化的程度；

（2）零件加工工艺复杂程度及经济性；

（3）材料的利用率；

（4）加工面积的大小和实现自动化加工的可能性。

基准：

用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。

基准的分类：

设计基准：

图样上标注的起点。

工艺基准：

装配基准

测量基准

定位基准

工序基准：

工序图中用来确定本工序加工表面形状、尺寸、位置的基准。

粗基准的选择选择原则：

1）选重要表面位为粗基准，保证各重要加工表面都有足够的加工余量。

2）选不加工表面为粗基准，保证加工表面与不加工表面之间的相互位置精度。

3）选余量最小的表面为粗基准，保证各表面有足够的加工余量。

4）选宽大平整的表面为粗基准，保证安装稳定可靠。

5）粗基准只能使用一次（同一尺寸方向）。

精基准的选择原则

保证加工精度，同时考虑安装准确可靠和方便，加剧结构简单。

应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹。

（1）基准重合原则：

定位基准与设计（工序）基准重合，以避免基准不重合误差

（2）基准统一原则：

多个表面的加工采用同一个定位基准，保证各表面间的位置精度。

（3）自为基准原则：

以加工表面自身为定位基准。

一般用于精度较高而余量较小的场合及拉削加工（保护拉刀）等。

（4）互为基准原则：

为了使加工表面间有较高的位置精度，采用相应的表面为基准反复加工。

（5）应选尺寸精度与形位精度高，表面粗糙度较低，面积较大的面为精基准，一方面减小基准位移误差，另一方面方便于装夹

工艺路线的拟定

考虑的主要因素：

l  应选择相应的获得经济精度的加工方法

l要考虑工件材料的性质

l  要考虑工件的结构形状和尺寸大小

l  要考虑生产率和经济性的要求

l  要考虑工厂的现有设备情况和技术条件

加工顺序的安排

（1）加工阶段的划分，且应遵循先粗后精的原则

（2）先基面后其它表面

（3）先面后孔

（4）先主后次

热处理工序的安排

（1）预处理

（2）中间热处理

（3）最终热处理

（4）化学处理和表面处理

工序分散的特点

（1）机床、刀具、夹具等结构简单，调整方便；

（2）生产准备工作量小，加工过程中调整少；

（3）可以选用最有利的切削用量；

（4）工序数目多，工序加工内容少，设备数目多，工艺路线长，操作工人数量多，生产面积大