北京工业大学机械制造A期末复习资料讲诉.docx

1、北京工业大学机械制造A期末复习资料讲诉机械制造-2第二章 典型零件的加工熟练掌握典型零件的加工方法（轴、孔、面）2.2 零件的成形方法轨迹法、成形法、相切法、展成法2.3 轴的加工2.3.2 轴上外圆面的车削1. 工件的装夹1 三爪定心卡盘（粗加工）存在定心误差，有位置精度要求的表面应在一次装夹当中加工。前后顶尖（精加工）四爪单动卡盘（不同心）心轴（以孔定位加工外圆）用心轴装夹工件时，对工件的内孔精度要求较高，IT7IT6附件（其他辅助性构件）跟刀架、中心架（在细长轴加工中使用，提高局部刚度）卡箍、拨盘（使用双顶尖加工时，用于提供驱动力矩）.轴的车削方法粗车半精车精车切削用量ap大很小（ap0

2、.15 ）f较大很小f 0.1 ）vc低高速刀具角度o小大o小大s负正加工质量精度IT13IT11IT10IT9IT8IT6Ra(m)2512.56.33.21.60.83. 车削的四个阶段（重点）（必须掌握）粗车（迅速切除多余金属；切削速度低；进给量和背吃刀量大）半精车（中等精度，对于要求不高的零件表面加工也可作为最终工序）精车（一般工件的最终工序；光整加工的预加工）精细车（车床要求高；刀具耐磨性好；用于磨削加工性不好的工件的加工）4.轴的车削特点（必须掌握）（1）生产效率高（2）应用广泛，单件小批用卧车，成批大量自动车（3）加工的材料范围较广，用于有色金属的精加工（4）车削圆锥转动小刀架2

3、.3.3轴上外圆面的磨削磨削的工艺特点（掌握）（1）精度高、表面粗糙度值小(外圆IT7IT5、表面粗糙度Ra0.80.4m)（2）磨削温度高（切削速度高， 1020倍；负前角）（3）自锐性（能够对其解释）（4）背向力大磨削有纵磨、横磨、综合磨、深磨等加工方法，各自的特点要掌握。纵磨（掌握）特点：工件需作轴向进给。优点：磨削深度小、磨削时接触面积小，散热较好，容易得到较高的精度和表面质量，因而应用广泛。缺点：但由于走刀次数多，生产效率低，适用于单件小批生产中磨削较长的外圆表面。横磨（掌握）特点：砂轮宽度大于磨削宽度。工件不需作轴向进给，砂轮相对工件连续或断续地作径向进给。优点：横磨法生产效率高，

4、适用于大批大量生产中磨削刚性较好的工件外圆。 缺点：工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热较多，容易产生磨削烧伤和变形，所以加工精度低，表面粗糙度大。2.3.4 轴的加工方法的选择（总结）（重点）（必须掌握）注意：对于不同材料需选用适用的加工方法，如淬火钢的加工，要磨削加工、有色金属（材质软）采用精细车（金刚车）精细加工。另外，对于不同加工精度，要制定不同的加工路线。2.4孔的加工2.4.1 加工特点1、加工孔的刀具尺寸受被加工孔尺寸的限制，故刀具的刚性差，容易产生弯曲变形和振动； 2、被加工孔的尺寸往往直接取决于刀具的尺寸，刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度。3、加工孔时，切削区在工

5、件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。4、孔的技术要求与外圆的技术要求相似，只不过孔的加工精度不易保证，加工成本较高。2.4.2 孔加工方法小孔加工：钻孔-扩孔-铰孔 其他孔加工：镗孔、拉孔、磨孔、研磨孔、珩磨孔2.4.3 加工中小尺寸的孔钻孔孔的尺寸精度一般为IT13IT11表面粗糙度Ra值2512.5 m， 适用于精度要求不高的孔，在无孔的毛坯上加工孔钻孔的工艺特点（1） 容易产生“引偏”1 花钻刚性差2 导向作用差横刃的不利影响两个主切削刃不对称（2） 排屑困难（3） 切削热不易散扩孔尺寸公差等级IT10IT9、表面粗糙度Ra值6.3 3.2 m， 扩大孔径，提高孔的加

6、工质量 与钻孔相比的特点：1.刚性较好2.导向性好3.切削条件好4.能更正孔的位置偏差铰孔尺寸公差等级IT9IT7、表面粗糙度Ra值1.6 0.4 m，适用于直径较小孔的精加工；铰孔的工艺特点：1.铰刀是定径精加工工具，易保证孔的尺、形状精度，生产率高。但适应性较差。2. 不能校正孔的位置误差。3.孔的精度和表面粗糙度主要取决于铰刀的精度和装夹方式以及加工余量、切削用量和切削液等钻孔扩孔铰孔用于单件小批、中小孔的加工镗孔镗孔是用镗刀对已钻出孔或毛坯孔作进一步加工的方法，是较大孔（D=80100）、内成形面或内环槽等唯一合适的加工方法。箱体类零件上的孔系通常用坐标镗床加工；回转体上的单个孔也可以

7、在车床上加工。粗镗精镗精细镗尺寸精度IT8IT6、表面粗糙度Ra值0.8 0.2 m。拉孔拉孔是在拉床上用拉刀对孔进行精加工的一种方法。拉刀是一种多齿刀具，沿着拉刀运动方向刀齿高度逐渐增加，从而一层层地从工件上切下余量，并获得较高的尺寸精度和较好的表面质量。拉孔用于成批大量生产。 拉孔工艺特点1.生产率高2.加工质量高（IT8IT7、Ra值0.8 0.4 m）3.拉床简单，操作方便4.拉刀寿命长5.加工范围广（花键），但不能加工台阶孔和盲孔磨孔尺寸公差等级IT8IT6、表面粗糙度Ra值0.80.4 m磨孔特点：1、受工件内孔尺寸的限制，砂轮直径小，转速也不是很高，因此内孔磨削的表面粗糙度较大。

8、2、砂轮轴的直径小，悬出长，刚性差，变形和振动大，不宜采用较大的磨削深度与进给量，故生产效率较低 。3、磨削接触区面积较大，磨削热大，工件易烧伤 4、冷却条件差，排屑困难，砂轮易堵塞。所以，砂轮磨损较快，需要经常修整和更换，增加了辅助时间 5、磨孔用于淬火钢单件小批的孔精加工孔加工总结（非常重要，要能够根据不同的要求，提出合理的加工方法）2.5平面的加工平面加工方法：车平面、铣平面、刨平面、磨平面、刮研平面、抛光平面、拉平面铣平面铣平面特点：生产率较高，散热条件较好. 不连续切削，易形成冲击，切削过程容易产生振动，表面质量较差，也加剧了刀具的磨损和破损。铣削方式：铣床主轴与工件表面位置关系不同

9、：周铣和端铣 主运动方向和主进给运动方向不同：顺铣和逆铣周铣中顺铣与逆铣对比：（必须掌握，重要）逆铣：每个刀齿的切削层厚度是从零增大到最大值。刀齿与零件之间摩擦大，加剧刀具磨损，表面质量下降，铣削力上抬零件，增加了振动趋势。顺铣：每个刀齿的切削层厚度是从最大值到零。刀齿与零件之间摩擦小，表面质量提高，铣削力下压零件，减少了零件振动的可能性。总结：从提高刀具耐用度和表面加工质量出发，采用顺铣法，但工作台进给丝杠与固定螺母之间存在间隙，在与其进给方向相同的铣削水平分力作用下，会向前窜动，进给量突然增大，甚至引起打刀。而逆铣则相反，所以在生产中通常采用逆铣法。铣削特点及范围1.切削过程不平稳、容易产

10、生振动2.刀具散热条件好3.应用广泛4.生产效率高5.适宜成批大量生产6.平面度等级87、表面粗糙度Ra值6.31.6 m磨平面（注意一下磨削共分为：粗磨-半精磨-精磨）平面度等级65、表面粗糙度Ra值6.30.8 m平面加工方法总结（非常重要）第三章 加工所需的工、装备3.1 金属切削加工的基本概念切削加工：切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的加工余量，获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。 3.1.1 切削运动刀具与工件之间的相对运动，即表面成形运动，分为主运动和进给运动。主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动，用Vc表示。主运动速度最高，消耗功率最

11、大，且只有一个 ；它可由工件完成，也可由刀具完成；它可以是旋转运动，也可以是直线往复运动。进给运动：不断把被切削层材料投入到切削过程中，以便形成全部已加工表面的运动，用Vf表示。进给运动的特点是速度小，消耗功率少；可以由一个或多个运动组成；可以是连续的也可以是间歇的。 3.1.2 加工表面3.1.3 切削用量（重点，必须掌握）切削三要素：切削速度vc 、进给量f 、背吃刀量ap（切削深度）切削用量（切削三要素）切削用量是切削过程中切削速度、进给量、背吃刀量的总称，用于正确调整机床的工艺参数。（下面要求会计算）1. 切削速度 v c (m/s 或 m/min)主运动为旋转运动或往复运动2. 进给

12、量 f ：在进给运动方向上相对于工件的位移量 。单位：(mm/r 或 mm/双行程)进给速度：切削刃选定点相对工件进给运动的瞬时速度：f=n = zZn （mm/s 或 mm/min)其中，对于多齿刀具，还规定每齿进给量z ，单位为mm/Z； Z-齿数。3. 背吃刀量（切削深度） ap车削外圆时 钻孔时3.1.4 切削层参数切削层公称厚度hd -切削刃两瞬时位置过渡表面间 的距离切削层公称宽度bd -沿过渡表面测量的切削层尺寸切削层公称横截面积Ad -切削层横截面的面积大小切削层参数公称厚度公称宽度公称横截面积3.2 金属切削加工所需的刀具3.2.1 概述金属切削过程:工件的切削层在刀具前刀面

13、的推挤下，沿剪切面产生剪切变形并转变成切屑的过程，即金属切削就是金属内部不断滑移变形的过程。 切削下来的金属屑是怎样的？（金属切削类型要求掌握）金属切削过程中三个变形区（结合教科书上13页，对金属切削过程要全面掌握）第一变形区：沿滑移线产生剪切变形，变形最大，产 生加工硬化。第二变形区：切屑与前刀面接触处产生很大的摩擦，使切屑产生变形。第三变形区：切屑与后刀面接触处产生很大的挤压和摩擦，刀具离开后产生反弹和产生加工表面硬化。3.2.2 加工所需的刀具结构（刀具结构是金属切削原理的重点内容，全面掌握，这部分必考）碳素工具钢 v 10m/min高速钢 v 50m/min硬质合金 v 200m/mi

14、n 刀刃来说是基本相同的，故以车刀为例。车刀切削部分（刀头）组成： 三面（前刀面、主后刀面、副后刀面）、两刃（副切削刃、主切削刃）、一尖（刀尖）3.2.3 确定刀具角度的参考平面（必考内容，要详细了解概念和图示）正交平面参考系：基面（Pr）：通过主切削刃上的某一点，与该点的切削速度方向相垂直的平面。切削平面（Ps）：通过主切削刃上的某一点，与该点过渡表面相切的平面。正交平面（Po）：通过主切削刃上的某一点，且与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。此外，对于（前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角）的基本概念要背下来（见教科书9-10页），会标注。确定刀具角度的参考平面-正交平面参考系组成：基面-切

15、削平面-正交平面 基面:通过主切削刃上某一指定点切削平面 与工件加工表面相切，正交平面 垂直于主切削刃在基面上的投影，3.2.4 刀具标注角度刀具标注角度：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角（注意各角度的定义）下面内容作为基本知识要了解：前面与基面平行时前角为零；前面与切削平面间夹角小于90时，前角为正；大于90时，前角为负。后面与基面间夹角小于90时，后角为正；大于90时，后角为负。 刀尖处于切削刃最高点时刃倾角为正，刀尖处于切削刃最低点时刃倾角为负，切削刃与基面相重合时刃倾角为零。主偏角与负偏角的大小介于090之间。 3.2.5 刀具工作角度（重要）产生原因：在实际的切削加工中，切削平面、

16、基面和正交平面位置会发生变化。定义： 以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面所确定的刀具角度称为刀具的工作角度，又称实际角度。影响：刀具安装位置对工作角度的影响、进给运动对工作角度的影响。刀具工作角度（根据概念能够更好理解刀具工作角度的变化，建议把ppt和书上【10-11页】的相关内容细看，能够理解），从下面几个方面展开：（1）纵向进给运动对工作角度影响（2）横向进给运动的影响（3）刀杆中心线与进给方向不垂直的影响（4）刀具安装位置对刀具工作角度的影响3.2.7 刀具磨损刀具失效形式：磨损（正常工作时逐渐产生的损耗）破损（突发的破坏，随机的）一、刀具的磨损形式（一）前刀面磨损切塑

17、性材料，当v 和ac较大时，在前刀面上形成月牙洼磨损，以月牙洼最大深度KT 表示。（二）后刀面磨损切铸铁或以较小的v 和ac切塑性材料时，主要发生这种磨损。后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处磨损严重，以VN表示。（三）边界磨损切钢料时，主切削刃与工件待加工表面、副切削刃与已加工表面接触处磨出沟纹，称为边界磨损。工件边界处的加工硬化层、硬质点、较大的应力梯度和温度梯度均造成边界磨损。三、刀具磨损过程及磨钝标准（一）刀具磨损过程 1. 初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关 2. 正常磨损阶段 VB与切削时间近似正比 斜率表示磨损强度

18、3. 急剧磨损阶段切削力、温度急升，刀具磨损加剧，此前要换刀3.2.8 刀具耐用度和刀具寿命 刀具耐用度： 刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止所经历的切削时间，称为刀具耐用度，用T表示。耐用度是净切削时间，不包括对刀、测量和快进等非切削时间。 刀具寿命： 一把新刀往往要经过多次重磨，才会报废，刀具寿命指的是一把新刀从开始使用到报废为止所经历的切削时间。如果用刀具耐用度乘以刃磨次数，得到的就是刀具寿命。3.2.12 刀具几何参数的合理选择（必须掌握的内容）（一）前角的选择0 变形程度F q 振动 质量 T 刀刃和刀头强度散热面积容热体积断屑困难粗加工、断续切削、刀材强度韧性低工材强

19、度硬度高，选较小的前角；工材塑韧性大、系统刚性差，易振动或机床功率不足，选较大的前角；成形刀具、自动线刀具取小前角；Y合金刀加工钢。=10-20灰铁。=812（二）后角的选择0rn锋利、 l摩擦F 质 量VB 一定，磨损体积T粗加工、断续切削、工材强度硬度高， 选较小后角, 已用大负前角应0 ；精加工取较大后角，保证表面质量；工材塑性大取较大后角，脆材0；系统刚性差，易振动，取较小后角；车钢和铸铁时取后角。=68（三）主偏角的选择racaw单位刃长负荷 T 刀尖强度散热体积，Ra（四）副偏角的选择 副偏角 Ra刀尖强度散热体积主要看系统刚性。若刚性好，不易变形和振动，r取较 小值；若刚性差（细

20、长轴），r取较大值（90）；副偏角 =515 3.2.13 切削用量的合理选择加工时，应在保证必要的刀具使用寿命的前提下，以尽可能提高生产率和降低成本为目的。根据刀具使用寿命与切削用量的关系式，切削用量， T ，其中速度v 对T 影响最大，进给量f 次之，背吃刀量ap影响最小。粗加工：选择切削用量时，应首先选择尽可能大的背吃刀量ap，其次在工艺条件允许下选择较大的进给量f ，使v、f 、ap 的乘积最大，以获得最大的生产率。精加工：主要按表面粗糙度和加工精度要求确定切削用量。 生产中选择切削用量的一般原则是：1）粗车时， ap和f 均较大，故选择较低的切削速度v ；精车时， ap和f 均较小，

21、故选择较高的切削速度v 。2）工件材料强度、硬度高时，应选较低的切削速度v ；反之，选较高的切削速度v 。3）刀具材料性能越好，切削速度v选得越高。切削用量三要素选定之后，还应校核机床功率。 3、机床夹具设计3.3.1 概述3. 3.1.1 工件的安装安装的概念：定位：使工件在加工之前就拥有一个正确的工作位置夹紧：为使工件保持这个正确位置，将其夹紧或压牢从定位到夹紧全过程叫安装3. 3.1.4 机床夹具的类型机床通用夹具：三爪卡盘、四爪卡盘、万向平口钳、回转工作台、分度头等。机床成组夹具一组相似工件3. 3.2 机床夹具定位机构的设计3. 3.2.1 工件的定位方法(1)直接找正定位效率低，适

22、于单件小批生产，定位精度取决于工人的操作技术和测量工具的精度。 (2)划线找正定位适于单件小批生产或毛坯精度较低、大型工件粗加工.(3)夹具中定位效率高，易保证质量，广泛用于批量生产.3. 3.2.2 六点定位原理（非常重要，必考内容）要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度，任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度，将 6 个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。典型定位元件的定位分析（要掌握怎么确定所限制的自由度）3. 3.2.3 机床夹具定位机构设计 （明确概念）完全定位: 工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位. 不完全定位: 按加

23、工要求, 允许有一个或几个自由度不被限制的定位。称为不完全定位. 在实际生产中, 工件的约束数目越少，加工精度越高；但是，被限制的自由度数一般不少于三个. 过定位: 某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称为过定位. 欠定位: 需要限制的自由度没有完全被限制 ,称为欠定位. 在实际生产中：（必考）欠定位是绝对不能允许的；过定位通常会导致加工精度下降；但在特殊场合是允许的，一般是为了提高刚度。 过定位分析（对ppt中相关过定位的分析 及解决方法要非常清楚，下面的仅仅是示例，以ppt中的为准）分析过程：（1）确定限制的自由度（2）有无欠定位或过定位（3）不合理的定位方案提出改进意见。 解决过定位

24、的方法改变定位元件结构, 从根本上消除过定位因素, 抓源头. 提高工件及定位元件的制造精度, 特别是位置精度, 允许过定位的存在, 但是把影响降低或消除.工件以平面定位工件以平面定位元件有：支撑钉和支撑板。粗基准定位用支撑钉，精基准定位用支撑板。此外还有固定支撑、可调支撑、自位支撑、辅助支撑1) 固定支承（支承钉）（粗基准定位）2) 固定支承（支承板）（精基准定位）3) 可调支承：多用于毛面定位，每批调整一次4) 自位支承：可随工件定位基准面的变化而自动适应5) 辅助支承： 在工件定位后才参与支承的元件，不限制自由度， 主要用于提高工件的刚度和定位稳定性。工件以孔定位定位元件为心轴和定位销1）

25、定位销：分固定式和可换式，圆柱销和菱形销2）圆锥销：常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度 3）定位心轴：主要用于盘套 类零件的定位工件以外圆表面定位定位元件为卡盘、套筒、锥套和V形块1）定位套筒 2）半圆定位座：常用于大型轴类工件的定位3）V形块定位： 结构尺寸已标准化，斜面夹角有6090120- 组合表面定位（见ppt）1）一个平面和与其垂直的两个孔组合（一面两销，其中圆柱销与削边销组合，不能都为圆柱销【过定位】）2）一平面和与其垂直的两外圆柱面组合3）一孔和一平行于孔中心线的平面组合工件的加工精度工件的加工误差是指：工件加工后在尺寸、形状和位置三个方面偏离理想状态的大小，用工件表示。它是

26、由三部分因素产生：用夹具表示工件在夹具中的定位、夹紧误差；用安装表示夹具带着工件安装在机床上，相对于机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差；用加工表示加工过程中误差，如机床几何精度、工艺系统的受力、受热变形、切削震动等原因引起的误差。为保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式 ：工件夹具+安装加工3. 3.2.4 夹具定位误差的分析计算（了解，见ppt）定位误差概念定位误差是指工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。可见，定位误差只是工件加工误差的一部分。所以，定位误差控制在工件允差的1/31/5。3. 3.3 机床夹具夹紧机构的设计3. 3.3.1 机床夹具夹紧机构夹

27、紧机构应满足下列要求：（1）夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。（2）工件和夹具的变形必须在允许的范围内。（3）夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构必须保证自锁，机动夹紧应有连锁保护装置，夹紧行程必须足够。（4）夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。（5）夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。3. 3.3.2 机床夹具夹紧力的确定（对于图中的示例要明确不正确的原因及解决办法）夹紧力包括方向、作用点和大小三个因素夹紧力方向的确定原则1：夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一

28、定位基准面 原则2：夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 夹紧力方向的确定原则3：夹紧力的方向应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力 夹紧力作用点的选择原则4：夹紧力的作用点应与支撑点“点对点”对应，或在支撑点确定的区域内，以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形 原则4：夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位 原则5：夹紧力的作用点和支撑点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性 4 金属切削机床3.4.2 金属切削机床的分类和型号的编制3.4.2.1 机床的分类（了解机床的分类）能够准确说出机床的各项符号意义按加工性质车、铣、刨、磨、钻、拉、镗、锯、

29、齿轮、螺纹按工艺范围通用、专门化、专用按自动化程度手动、机动、半自动、全自动按加工精度普通精度、精密、高精度按重量与尺寸仪表、中型、大型、重型、超重型按主要工作部件的数目单轴、多轴、单刀、多刀现代机床正向数控化方向发展，功能日趋多样化，工序更加集中。3.4.2.2 通用机床型号编制机床型号可以简明的表示机床的类型、通用和结构特性及主要技术参数汉语拼音字母和数字组成基本部分和辅助部分组成分为类、组、系3个层次通用机床的编号办法用汉语拼音字母和数字按一定顺序组合，表示机床的类型、主参数和结构特性。1985年颁布的标准JB1838-85金属切削机床型号编制方法类代号：通用特性代号：结构特性代号：系代号：主参数：表示机床的规格的大小，折算值（1/10或1/100）表示。第二主参数：更完整的表示机床工作能力和加工范围，一般是主轴数目、最大跨距、最大工件长度和工作台面长度等。重大改进顺序号：机床的性能和结构布局有重大改进并按新产品重新设计、试制和鉴定后，按其改进的次序，在原机床型号的尾部加重大改进顺序号，ABCD其他特性代号：主要反映机床的特性，如数控机