濟(jì)南大學(xué)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料2.ppt

1,機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)總復(fù)習(xí),緒 論（略） 第1章 機(jī)械加工方法 第2章 金屬切削原理與刀具 第3章 金屬切削機(jī)床 第4章 機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì) 第5章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制 第6章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì),2,第一章 機(jī)械加工方法,了解車、銑、鏜、鉆、刨、磨等加工方法 中，主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)； 特種加工的概念； 順銑逆銑的特點(diǎn)； 砂輪的“自銳性”等概念；,3,一、車削,1）特點(diǎn)：工件旋轉(zhuǎn)主切削運(yùn)動(dòng)； 直線（曲線）運(yùn)動(dòng)； 回轉(zhuǎn)表面或端面，螺紋 面、端平面及偏心軸； 2）精度： 普通：IT8IT7 Ra=6.3-1.6 精車：IT6IT5 Ra=0.4-0.1,第一章 機(jī)械加工方法,4,二、銑削,特點(diǎn)：工件本身不動(dòng)；刀具旋轉(zhuǎn)為 主運(yùn)動(dòng)， 做直線、曲線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)； 臥銑及立銑,多刃切削、效率高； 斷續(xù)切削，振動(dòng)大；精度IT8-7、 Ra=6.3-1.6,第一章 機(jī)械加工方法,順銑及逆銑 主運(yùn)動(dòng)速度方向與工件進(jìn)給方向的相同或相反,5,順銑：銑削水平分力與工件的進(jìn)給方向相同； 工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠與固定螺母之間有間隙； 切削力容易引起工件和工作臺(tái)向前竄動(dòng)； 進(jìn)給量增大，容易打刀； 對(duì)于表面較硬的工件，銑刀磨損加?。?逆銑：銑削力將工件抬起，引起振動(dòng)； 切削厚度從零開(kāi)始增大，加劇刀具磨損；,順銑及逆銑 主運(yùn)動(dòng)速度方向與工件進(jìn)給方向的相同或相反.,第一章 機(jī)械加工方法,8,第二章 金屬切削原理與刀具,金屬切削加工過(guò)程： 刀具與工件有一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)； 刀具具有合理的幾何參數(shù)； 刀具具備應(yīng)有的切削性能； 具有良好穩(wěn)定的切削環(huán)境；,9,2、切削要素,（1）切削用量 1）切削速度 vc 2）進(jìn)給量 f 3）背吃刀量（切削深度）ap （2）切削層參數(shù) 1）切削寬度 aw(國(guó)標(biāo)為bD) 2）切削厚度 ac(國(guó)標(biāo)為hD) 3）切削面積 Ac= aw ac (國(guó)標(biāo)為AD),第二章 金屬切削原理與刀具,10,第二章 金屬切削原理與刀具,（）前角 （）后角 （）主偏角 （）副偏角 （）刃傾角,11,正交平面內(nèi),前角,后角,主偏角,副偏角,主切削刃與進(jìn)給方向間的夾角,前刀面與基面間的夾角,主后刀面與切削平面間的夾角,負(fù)切削刃與進(jìn)給方向的夾角,切削平面內(nèi),刃傾角,主切削刃與基面間的夾角,基面內(nèi),第二章 金屬切削原理與刀具,12,注意：車外圓與車端面主、副偏角的變化,13,刀具角度,第二章 金屬切削原理與刀具,14,刀具角度標(biāo)注例1,設(shè)計(jì)要求：75車刀，主要參數(shù)為：,前角6， 后角5 ， 副后角4 ， 主偏角75 ， 副偏角15 ， 刃傾角-5 。,B,2.1.2 刀具角度,15,第二章 金屬切削原理與刀具,（1） 刀具安裝位置對(duì)工作角度的影響,（2） 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響,刀具的工作角度,刀具分類,按用途分：車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀 螺紋加工刀具、齒輪刀具、數(shù)控機(jī)床 刀具、磨具等； 按材料分：高速鋼刀具、硬質(zhì)合金、陶瓷、 立方氮化硼、金剛石刀具； 按結(jié)構(gòu)分：整體刀具、鑲片刀具、機(jī)夾刀具 復(fù)合刀具； 按標(biāo)準(zhǔn)化：標(biāo)準(zhǔn)刀具、非標(biāo)準(zhǔn)刀具,16,刀具材料,第二章 金屬切削原理與刀具,1）高硬度,2）高耐磨性,3）高耐熱性,4）足夠的強(qiáng)度和沖擊韌性,5）良好的工藝性,6）良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能,17,1. 碳素工具鋼、 合金工具鋼,用于制造手工工具,2. 高速鋼,耐熱性好（540600），強(qiáng)度高，主要用于制造形狀復(fù)雜的刀具，如麻花鉆、銑刀、拉刀、齒輪刀具等。,3. 硬質(zhì)合金,硬度高（7482HRC ）耐熱8501000 ，切削速度高 鎢鈷類（YG 韌性好，耐磨性稍差，用于加工鑄鐵及有色金屬） 鎢鈦鈷類（YT 硬度高，耐熱性、耐磨性好，用于加工鋼類）,第二章 金屬切削原理與刀具,18,金屬切削過(guò)程及其物理現(xiàn)象,1. 第一變形區(qū): 從開(kāi)始發(fā)生塑性變形到晶粒的剪切滑 移基本完成。這一區(qū)域又稱為基本變形區(qū)。 2. 第二變形區(qū)：切屑沿前刀面排出時(shí)進(jìn)一步受前刀面的擠 壓和摩擦，使靠近前刀面的金屬纖維化，基本上和前刀面相平行。又稱摩擦變形區(qū)。 3. 第三變形區(qū)：已加工表面受到切削刃鈍圓部分與后刀面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生變形與回彈，造成纖維化與加工硬化。又稱加工表面變形區(qū)。,第二章 金屬切削原理與刀具,19,第二章 金屬切削原理與刀具,20,第二章 金屬切削原理與刀具,對(duì)切削過(guò)程的影響： 1、實(shí)際前角增大 2、增大切削厚度 3、使加工表面粗糙度增大 4、對(duì)刀具壽命的影響:有時(shí)可延長(zhǎng)刀具壽命等。但積屑瘤是不穩(wěn)定的，增大到一定程度會(huì)破碎，這樣容易嵌入已加工表面，增大表面粗糙度。, 成因:一定溫度、壓力作用下，切屑底層與前刀面發(fā)生粘接; 粘接金屬嚴(yán)重塑性變形，產(chǎn)生加工硬化.,影響: 增大前角，保護(hù)刀刃 影響加工精度和表面粗糙度,21,防止積屑瘤：,積屑瘤對(duì)切削過(guò)程的影響有積極的一面，也有消極的一面。精加工時(shí)必須防止積屑瘤的產(chǎn)生，可采取的控制措施有：,（2）使用潤(rùn)滑性能好的切削液，目的在于減小切屑底層材料與刀具前刀面間的摩擦。,（1）正確選用切削速度，使切削速度避開(kāi)產(chǎn)生積屑瘤的區(qū)域。,（3）增大刀具前角，減小刀具前刀面與切屑之間的壓力。,（4）適當(dāng)提高工件材料硬度，減小加工硬化傾向。,第二章 金屬切削原理與刀具,22,一、切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo),例：車削加工：切屑、刀具傳熱為主； 鉆削加工：工件、切屑傳熱為主； 磨削加工: 工件為主,第二章 金屬切削原理與刀具,切削熱的來(lái)源： 切屑變形功，前后刀面的摩擦功, 切削塑性材料 前刀面靠近刀尖處溫度最高。 切削脆性材料 后刀面靠近刀尖處溫度最高。,23,1. 切削用量,三、影響切削溫度的主要因素,第二章 金屬切削原理與刀具,3、刀具角度的影響,2、工件材料的影響: 材料的強(qiáng)度、硬度和導(dǎo)熱性,前角增大，切削溫度降低 主偏角減小，切削溫度降低,5、切削液的影響 導(dǎo)熱性能、比熱容、流量、澆注方式及溫度。,4、刀具磨損的影響,24,刀具磨損過(guò)程及磨鈍標(biāo)準(zhǔn),1. 初期磨損階段（OH) 特點(diǎn)：快，刀刃不直、刀面不平與刀具刃磨質(zhì)量有關(guān) 2. 正常磨損階段(HI) 特點(diǎn)：時(shí)間 磨損 穩(wěn)定 直線 VB與切削時(shí)間近似正比 斜率表示磨損強(qiáng)度 3. 急劇磨損階段(IJ) 特點(diǎn)：切削性能急劇 切削力、溫度急升，刀具磨損加劇，之前換刀,第二章 金屬切削原理與刀具,25,在切削加工中，刀具有時(shí)沒(méi)有經(jīng)過(guò)正常磨損階段，而在很短時(shí)間內(nèi)突然損壞，這種情況稱為刀具破損。破損也是刀具損壞的主要形式之一。脆性破損和塑性破損。,第二章 金屬切削原理與刀具,機(jī)械磨損 熱磨損 化學(xué)磨損,硬質(zhì)點(diǎn)的刻劃,粘結(jié)、擴(kuò)散、腐蝕等,刀具磨損:,26,刃磨后的刀具自開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo) 準(zhǔn)為止所經(jīng)歷的總切削時(shí)間，稱為刀具壽命，用T表示。 一把新刀往往要經(jīng)過(guò)多次重磨，才會(huì)報(bào)廢，刀具壽命指的是兩次刃磨之間所經(jīng)歷的切削時(shí)間。如果用刀具壽命乘以刃磨次數(shù)，得到的就是刀具總壽命。,刀具壽命的定義,第二章 金屬切削原理與刀具,27,1工件材料對(duì)刀具耐用度T的影響 1)硬度T， 2)塑性T，3）導(dǎo)熱系數(shù)T。 2切削用量對(duì)刀具耐用度T的影響 1)切削用量， T ，2）其中速度v 對(duì)T 影響最大，進(jìn)給量f 次之，背吃刀量ap影響最小。優(yōu)選ap 3刀具抗磨能力刀具耐用度T的影響 1）刀具材料抗磨能力 T ； 2）刀具幾何角度好 T ； 3）刀具結(jié)構(gòu)合理 T ； 4）刃磨質(zhì)量 T 。 4切削液對(duì)刀具耐用度T的影響 切削液的種類 冷卻潤(rùn)滑方式,28,切削用量的選擇及工件材料加工性,一、切削用量的選擇,選盡大的背吃刀量，其次進(jìn)給量，大的切削速度,粗加工：提高生產(chǎn)率為主，保證規(guī)定的刀具壽命； ap, f,保證，v不高（中等或低的值） 精加工：保證零件的加工精度和表面質(zhì)量為主，同 時(shí)考慮T和高生產(chǎn)率。 ap, f較小, v高,第二章 金屬切削原理與刀具,29,工件材料的切削加工性,1、工件材料切削加工性的概念和衡量標(biāo)準(zhǔn),衡量標(biāo)準(zhǔn)： 刀具壽命 切削力 加工質(zhì)量 斷屑性能,定義：在一定切削條件下，對(duì)工件材料進(jìn)行切削加工的難易程度。,第二章 金屬切削原理與刀具, 材料的切削加工性是上述這些機(jī)械性能（硬度、強(qiáng)度、塑性、韌性、彈性模量等）綜合影響的結(jié)果。,30,第三章 金屬切削機(jī)床,了解機(jī)床結(jié)構(gòu)，如傳動(dòng)、主軸導(dǎo)軌等。 掌握機(jī)床的型號(hào)標(biāo)注含義,31,機(jī)床的基本組成,1）動(dòng)力源 2）傳動(dòng)系統(tǒng) 3）支承件 4）工作部件 5）控制系統(tǒng) 6）冷卻系統(tǒng) 7）潤(rùn)滑系統(tǒng) 8）其它裝置,第三章 金屬切削機(jī)床,32,常用機(jī)床的主參數(shù)和第2參數(shù),33,當(dāng)機(jī)床的性能及結(jié)構(gòu)布局有重大改進(jìn)，并按新產(chǎn)品重新設(shè)計(jì)、試制和鑒定時(shí)，在原機(jī)床型號(hào)的尾部，加重大改進(jìn)順序號(hào)，以區(qū)別于原機(jī)床型號(hào)。序號(hào)接A、B、C、，等字母的順序選用。,第三章 金屬切削機(jī)床,34,某些機(jī)床，根據(jù)不同的加工需要，在基本型號(hào)機(jī)床的基礎(chǔ)上，僅改變機(jī)床的部分結(jié)構(gòu)時(shí)，在原機(jī)床型號(hào)后加1、2、3、等變形代號(hào)，并用/分開(kāi)。,例： C A 6 1 4 0 機(jī)床類別代號(hào)（車床類） 機(jī)床特性代號(hào)（結(jié)構(gòu)特性） 機(jī)床組別代號(hào)（落地及臥式車床組） 機(jī)床系別代號(hào)（臥式車床系） 機(jī)床主參數(shù)代號(hào)（最大車削直徑400mm）,第三章 金屬切削機(jī)床,35,CM6132 最大車削直徑為320mm的精密臥式車床； XK5040 工作臺(tái)寬度為400mm的數(shù)控立式升降臺(tái)銑床； MG1432A 最大磨削直徑為320mm,經(jīng)過(guò)第一次重大改進(jìn)的高精度萬(wàn)能外圓磨床；,第三章 金屬切削機(jī)床,36,第四章 機(jī)床夾具原理與設(shè)計(jì),六點(diǎn)定位原理; 過(guò)定位與欠定位，重點(diǎn)理解P95與p101的 過(guò)定位分析; 限制自由度的分析，重點(diǎn)看表4-1的各種 形式; 定位誤差計(jì)算,掌握p105例題;,37,完全定位與不完全定位,工件應(yīng)限制的自由度,38,欠定位與過(guò)定位,工件加工時(shí)必須限制的自由度未被完全限制，稱為“欠定位”。 欠定位不能保證工件的正確安裝，因而是不允許的。,39,欠定位與過(guò)定位,過(guò)定位工件某一個(gè)自由度（或某幾個(gè)自由度）同時(shí)被兩個(gè)（或兩個(gè)以上）定位支承點(diǎn)限制，稱為“過(guò)定位”或“重復(fù)定位”。,40,過(guò)定位造成的后果： （1）使工件或夾具元件變形，引起加工誤差； （2）使部分工件不能安裝，產(chǎn)生定位干涉（如一面兩銷） 過(guò)定位一般是不允許的，但在精加工時(shí)也可看到。,41,消除過(guò)定位及其干涉的途徑： 1. 改變定位元件結(jié)構(gòu)，消除對(duì)自由度的重復(fù) 限制，如長(zhǎng)銷改成短銷；,2. 提高工件定位基面之間的位置精度，提高夾具定位元件之間的位置精度，減少或消 除過(guò)定位引起的干涉，精加工時(shí)可增加剛 度和定位穩(wěn)定性。,過(guò)定位不是絕對(duì)不允許，視具體情況而定。,42,定位誤差的計(jì)算,方法1合成法： 先分別求出基準(zhǔn)位移誤差和基準(zhǔn)不重合誤差，再求出其在加工尺寸方向上的矢量合，即dw jb jw 方法2極限位置法： 按最不利的情況，確定一批工件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的兩個(gè)極限位置，再根據(jù)幾何關(guān)系求出此兩位置的距離，并將其投影到加工尺寸方向上，便可求出定位誤差。 方法3微分法（尺寸鏈分析計(jì)算法）,關(guān)鍵：找出同一批工件的工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上可能的最大位移變動(dòng)量,43,定位誤差計(jì)算實(shí)例,如圖所示，直徑為的 軸在V形塊上定位銑平面，加工表面的工序尺寸有三種不同的標(biāo)注方式： 1）要求保證上母線到加工面的尺寸H1，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為B，圖a； 2）要求保證下母線到加工面的尺寸H2，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為C，圖b ； 3）要求保證軸心線到加工面的尺寸H3，即設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為O，圖c ；,44,第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制,誤差敏感方向的分析; 主軸回轉(zhuǎn)誤差的分析; 工藝系統(tǒng)受力變形引起的誤差-課件上列出的典型情 況(細(xì)長(zhǎng)軸與扁粗軸); 誤差復(fù)映的概念與減小的途徑; 工件受熱造成的誤差; 常值系統(tǒng)誤差與變值系統(tǒng)誤差及隨機(jī)誤差的概念及造成 因素;,45,能夠根據(jù)正態(tài)分布的u值及值進(jìn)行隨機(jī)誤差的計(jì)算; 工藝過(guò)程能力指數(shù)（系數(shù)）的基本計(jì)算; 能夠分析車削時(shí)影響表面粗糙度的因素; 冷作（加工）硬化的作用與形成機(jī)理; 表面層殘余拉應(yīng)力與壓應(yīng)力的產(chǎn)生及影響; 表面強(qiáng)化的常用手段及其作用;,第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制,46,原始誤差,原理誤差 工件裝夾誤差 調(diào)整誤差 機(jī)床誤差 夾具誤差 刀具制造誤差 刀具磨損 工藝系統(tǒng)受力變形 工藝系統(tǒng)受熱變形 內(nèi)應(yīng)力引起的變形 測(cè)量誤差,工藝系統(tǒng)靜誤差,工藝系統(tǒng)動(dòng)誤差,原理誤差是指采用了近似的成型運(yùn)動(dòng)或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。,47,誤差敏感方向,R= OA OA,車刀垂直偏移a-切線方向：,車刀水平偏移b-法線方向：,誤差敏感方向一般為加工表面過(guò)切削點(diǎn)的法線（Y）方向。,48,回轉(zhuǎn)誤差分析,（1）主軸回轉(zhuǎn)誤差：,切削力方向不變主軸徑不同部位與軸承內(nèi)徑的固定部位接觸主軸徑的圓度誤差對(duì)徑向回轉(zhuǎn)精度影響大軸承內(nèi)徑圓度誤差影響小,切削力方向變化主軸固定部位與軸承內(nèi)徑的不同部位接觸主軸徑的圓度誤差對(duì)徑向回轉(zhuǎn)精度影響小軸承內(nèi)徑圓度誤差影響大,a)影響主軸徑向回轉(zhuǎn)精度加工方式的不同,49,b) 影響主軸軸向回轉(zhuǎn)精度 產(chǎn)生軸向竄動(dòng)的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對(duì)主軸回轉(zhuǎn)軸線存在垂直度誤差。,* 車床和鏜床主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響因素的差別,對(duì)車削：軸徑圓度誤差影響大 對(duì)鏜削：軸承孔圓度誤差影響大 車外圓、內(nèi)孔：主軸徑向跳動(dòng)誤差影響大 車端面、螺紋：軸向竄動(dòng)動(dòng)誤差影響大,見(jiàn)表5-1 機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差產(chǎn)生的加工誤差,回轉(zhuǎn)誤差分析,50,工件加工后成鞍形,機(jī)床受力變形引起的加工誤差,由于工件變形，使工件加工后成鼓形,工件受力變形引起的加工誤差,工藝系統(tǒng)受力變形引起,51,誤差復(fù)映的概念與減小途徑,定義:由于毛坯加工表面加工余量不同，使工藝系統(tǒng)受力不同，造成刀具與加工表面相對(duì)位置不同，加工后的表面仍有誤差。 提高工藝系統(tǒng)剛度或使工件經(jīng)過(guò)多道工序 或多次加工,提高毛坯精度和材質(zhì)的均勻性,52,減少工藝系統(tǒng)熱變形的途徑,減少發(fā)熱和隔熱:將熱源分離出去; 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上改善摩擦條件; 隔離熱源; 改善散熱條件 均衡溫度場(chǎng) 改進(jìn)機(jī)床結(jié)構(gòu) 加快溫度場(chǎng)的平衡 控制環(huán)境溫度,53,第五章 機(jī)械制造質(zhì)量分析與控制, 常值系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向均不變。如機(jī)床、夾具、刀具的制造誤差，工藝系統(tǒng)在均勻切削力作用下的受力變形，調(diào)整誤差等。 變值系統(tǒng)誤差在順序加工一批工件中，其大小和方向按一定規(guī)律變化。如機(jī)床、夾具、刀具在熱平衡前的熱變形，刀具磨損等因素引起的加工誤差。, 隨機(jī)誤差-在順序加工一批工件中，其大小和方向隨機(jī)變化的加工誤差。如加工余量或材料硬度不均勻引起的加工誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等。如毛坯余量或硬度不均，引起切削力的隨機(jī)變化而造成的加工誤差；定位誤差；夾緊誤差；殘余應(yīng)力引起的變形等。,54,廢品率與工藝能力系數(shù)的計(jì)算,1、工序尺寸分布圖 2、計(jì)算工藝能力系數(shù) 3、工件極限尺寸計(jì) 算，判斷廢品率 4、計(jì)算總的廢品率，估算加工質(zhì)量,55,影響車削加工表面粗糙度的因素是哪些？ 并簡(jiǎn)述影響規(guī)律。,1）刀具幾何形狀影響：增大刀具主偏角、副偏角、增大刀尖圓角半徑，有利于降低表面粗糙度； 2）工件材料對(duì)表面粗糙度影響：加工塑性材料時(shí)，塑性變形較大，使表面粗糙度值加大。加工脆性材料時(shí)，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。 3）切削用量影響：加工塑性材料，切削速度在產(chǎn)生積屑瘤的范圍內(nèi)，表面粗糙度增大。進(jìn)給量增大，表面粗糙度增大；過(guò)小的背吃刀量，使刀具在被加上表面上擠壓和打滑。形成附加的塑性變形，會(huì)增大表面粗糙度值。,56,冷作（加工）硬化的作用,機(jī)械加工中因切削力作用產(chǎn)生的塑性變形，使晶格扭曲、畸變，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)和纖維化，甚至破碎，這些都會(huì)使表面層金屬的硬度和強(qiáng)度提高，此現(xiàn)象稱為冷作硬化（或強(qiáng)化）。,表面層殘余拉應(yīng)力與壓應(yīng)力的產(chǎn)生及影響; 表面強(qiáng)化的常用手段及其作用;,57,第六章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì),粗基準(zhǔn)與精基準(zhǔn)的選用原則書上的典型例子 工序、工步、工作行程、工位的概念 工藝規(guī)程與生產(chǎn)綱領(lǐng)之間的關(guān)系 加工階段劃分的作用 全面掌握工藝尺寸鏈的計(jì)算方法 了解五種典型裝配尺寸鏈分析方法及其適用性,58,1、工序、工步和工作行程,一個(gè)或一組工人，在一臺(tái)機(jī)床或一個(gè)工作地點(diǎn)對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)