02-1_机械制造过程基础知识

1第2章机械制造过程基础知识机械制造工艺过程零件机械加工方法基准与装夹工件材料切削加工性刀具材料与刀具几何角度机床与夹具2机械制造技术基础第2章机械制造过程基础知识FundamentalofMechanicalManufacturingProcess2.1机械制造工艺过程MechanicalManufacturingProcess32.1.1机械加工工艺过程及其组成工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。劳动者（一个或一组工人）工作地（机械设备）加工对象（一个或几个工件）工序是工艺过程的最基本单元。划分主要依据：工作地是否改变或加工是否连续完成。4工作地是否改变？铣床1铣床25铣床1铣床2同一铣床，I、II连续一个工序同一铣床，I、II不连续两个工序加工是否连续？62.1.1机械加工工艺过程及其组成工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。φ20±0.072×10.8图2-3阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash92.1.1机械加工工艺过程及其组成φ20±0.072×10.8图2-3阶梯轴φ32φ40φ25±0.07φ350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1×45°3.22×1flashflash工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。102.1.1机械加工工艺过程及其组成工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。2134图2-4多工位加工1：装卸工件2：钻孔3：扩孔4：绞孔flash122.1.1机械加工工艺过程及其组成工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。132.1.1机械加工工艺过程及其组成工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。a）立轴转塔车床的一个复合工步b）钻孔、扩孔复合工步图2-5复合工步142.1.2机械装配工艺过程机械装配工艺过程将组成机器的零、部件按一定的精度要求和技术条件连接与固定在一起，构成合格机械产品的过程机械装配工作包括：组装、部装、总装、调试、检验、试车、涂装与包装等装配工序、工步和操作◆装配工序——在一个工作地点，由一个或一组工人所连续完成的那一部分装配工作◆装配工步——装配工序的组成部分，在装配工步中，装配对象、装配工具和装配方法均不改变◆装配操作——装配工步中各个装配动作flash162.1.3生产类型及其工艺特点生产纲领N=Qn（1+α%+β%）（2-1）◆单件小批生产◆批量生产◆大批大量生产式中Q——产品年产量（件/年）；n——每台产品中该零件数量（件/台）；α——备品率；β——废品率。生产类型171819不同生产类型机械加工的工艺特征生产类型特征大批、大量生产批量生产单件、小批生产产品生产单一产品或系列化产品，数量很大。每台设备常年生产某一种零件的某一种零件的某一工序。产品改型后，设备很难改装生产单一产品或几种产品，数量较多。每台设备完成多种零件的相同工序。产品改型对生产有影响。生产多种产品，数量较少，产品改型对生产影响不大。生产组织采用流水线或自动生产线。按部件（总成）组织生产成批轮番生产。部分零件按流水线生产，部分按同类零件组织生产。零件生产无流水线。按零件类别划分车间或工段。生产设备采用高生产率的专用机床、组合机床、半自动或自动机床和自动生产线采用万能机床，部分采用高效率的专用机床和组合机床、数控机床等采用万能机床、部分采用数控机床、自动换刀数控机床等。工艺设备采用专用复合刀具、成形刀具；专用高效率量具或自动化量具；高效率专用夹具部分采用标准刀具、万能量具、夹具，部分采用高效率的专用刀具、量具、夹具和组合夹具采用标准刀具、万能量具、万能夹具、组合夹具机床调整法工件在已调整好的机床上加工工件大部分在已调整好的机床上加工，部分用试切法工作基本用试切法加工对毛坯的要求高精度、余量小的各种毛坯，大量采用精铸件、压铸件、金属模铸件、模锻件等主要采用金属模铸件、模锻件或胎膜锻件，部分采用精密铸、锻件等采用木模铸件、手工造型，自由锻件。毛坯精度低，余量大工艺文件有详细的工艺文件，重点工序有工序调整卡有工艺过程卡，重点工序由工序调整卡工艺文件简单，只有工艺过程卡20机械制造技术基础2.2零件机械加工方法MechanicalMachiningMethodforParts212.2.1零件表面形成方法轨迹法成形法相切法展成法flashflashflashflasha）轨迹法b）成形法c）相切法d）展成法图2-6零件表面成形方法26主运动指直接切除工件上的余量形成加工表面的运动。主运动的速度即切削速度，用v（m/s）表示。◆主运动和进给运动是实现切削加工的基本运动，可以由刀具来完成，也可以由工件来完成；可以是直线运动（用T表示），也可以是回转运动（用R表示）。正是由于上述不同运动形式和不同运动执行元件的多种组合，产生了不同的加工方法。进给运动指为不断把余量投入切削的运动。进给运动的速度用进给量（f—mm/r）或进给速度（vf—mm/min）表示。定位和调整运动使工件或刀具进入正确加工位置的运动。如调整切削深度，工件分度等。2.2.2切削加工的成形运动27外圆表面加工方法2.2.3典型表面加工方法内圆表面加工方法平面表面加工方法螺纹表面加工方法齿形表面加工方法281车削加工的主要范围•内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、端面、沟槽、回转型成形面以及滚花、盘绕弹簧等；•还可以进行钻孔、铰孔和镗孔等操作。352铣削的加工范围铣刀的种类很多，铣削的加工范围很广。铣平面的方法有周铣法和端铣法两种，在卧式铣床或立式铣床上均可进行。铣削的基本工作示例铣削的基本工作示例38逆铣和顺铣周铣和端铣比较(1)端铣加工质量高端铣时同时参加工作的刀齿多，切削力变化小，因此，端铣的切削过程比周铣时平稳周铣和端铣比较(2)端铣生产率比周铣高端铣刀具系统刚性好；端铣刀镶装硬质合金刀片，圆柱铣刀多用高速钢制造。端铣时可以采用高速铣削，提高了生产率。周铣和端铣比较(3)周铣适应性强周铣便于使用各种结构形式的铣刀铣削斜面、成形表面、台阶面、各种沟槽和切断等（1）钻孔尺寸公差等级IT13~IT11、表面粗糙度Ra值25~12.5μm3钻削容易产生“引偏”麻花钻刚性差导向作用差横刃的不利影响两个主切削刃不对称（2）钻孔的工艺特点解决办法预钻定心坑用钻套导向两个主切削刃刃磨均匀排屑困难切削热不易传散尺寸公差等级IT10~IT9、表面粗糙度Ra值6.3~3.2μm（2）扩孔扩孔与钻孔相比的特点：1.刚性较好2.导向性好3.切削条件好4.不能更正孔的位置偏差尺寸公差等级IT8~IT6、表面粗糙度Ra值1.6~0.4μm（3）铰孔铰孔的工艺特点：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.铰刀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。514镗削•卧式铣镗床因其工艺范围广泛而得到普遍应用。尤其适合大型、复杂的箱体类零件的孔加工。•当零件孔的精度、孔间距精度、孔的轴心线之间的同轴度、垂直度、平行度等都有严格要求时，如在钻床上加工难以保证精度。•卧式铣镗床除镗孔以外，还可车端面、铣平面、车外圆、车螺纹等。因此，一般情况下，零件可在一次安装中完成大部分甚至全部的加工工序。•图所示为卧式铣镗床的外形。53卧式镗床的主要加工方法54•拉削加工就是用各种不同的拉刀在相应的拉床上切削出各种内、外几何表面的一种加工方式。•拉削可以加工各种形状的通孔、平面及成形表面等，但拉削只能加工贯通的等截面表面，特别是适用于成形内表面的加工。•拉削生产率较高，被加工表面在一次走刀中成形。•拉削的加工精度可达IT8～IT7，表面粗糙度值可达Ra3.2～0.4μm。•拉削主要应用于成批、大量生产的场合。5拉削（1）拉削加工57•卧式内拉床（2）拉床及拉刀58•立式外拉床59•连续式拉床60头部（柄部）：拉刀的夹持部分，用于传递拉力；颈部：直径相对较小，是打标记的地方；过渡锥：用于引导拉刀逐渐进入工件孔中；前导部：用于引导拉刀正确地进入孔中，防止拉刀歪斜；切削部：由粗切齿、过渡齿和精切齿三部分组成；校准部：起修光和校准作用，并可作为精切齿的后备齿，各齿形状及尺寸完全一致，用以提高加工精度和减小表面粗糙度值；后导部：用于保持拉刀最后的正确位置，防止拉刀的刀齿在切离后因下垂而损坏已加工表面或刀齿；尾部（支托部）：用于长又重的拉刀，支承并防止拉刀下垂。61根据加工表面位置可分为内拉刀与外拉刀。6263①机床：普通磨床②加工范围：外圆、内圆、锥面、平面③按照砂轮粒度号和切削用量的不同，普通磨削可分为粗磨和精磨。6磨削粗磨的尺寸公差等级为IT8～IT7，表面粗糙度Ra值为0.8~0.4μm；精磨的尺寸公差等级为IT6～IT5，表面粗糙度Ra值为0.4~0.2μm。（1）普通磨削64床身横向进给手柄脚踏操作板尾座横向进给机构砂轮架内圆磨具工作台头架机床：普通外圆磨床、万能外圆磨床①磨外圆65万能外圆磨床典型加工示意图磨削外圆柱面扳转工作台磨削长圆锥面扳转砂轮架磨削短圆锥面扳转头架磨削内圆锥面6667机床：内圆磨床、万能外圆磨床②磨内圆68由于磨内圆砂轮受孔径限制，切削速度难以达到磨外圆的速度；砂轮轴直径小，悬伸长，刚度差，易弯曲变形和振动，且只能采用较小的背吃刀量；砂轮与工件成内切圆接触，接触面积大，磨削热多，散热条件差，表面易烧伤；磨内圆比磨外圆生产率低，加工精度和表面质量难以控制。特点：69机床：平面磨床周磨法：加工精度高，表面粗糙度Ra值小，但生产率较低，多用于单件小批生产中。端磨法：生产率较高，但加工质量略差于周磨法，多用于大批大量生产中磨削精度要求不太高的平面。③磨平面70磨削砂轮工件导轮托板挡板（2）无心外圆磨削71•生产率高，易实现自动化；•加工精度高，其中尺寸精度可达IT5-IT6，形状精度也比较好，表面粗糙度Ra1.25-0.16μm；•不能加工断续表面，如花键、单键槽表面。无心外圆磨削方法特点72大轮为工作砂轮，起切削作用。小轮为导轮，无切削能力。两轮与托板构成V形定位面托住工件。无心纵磨法73导轮的轴线与砂轮轴线平行，工件不作轴向移动。无心横磨法主要用于磨削带台肩而又较短的外圆、锥面和成形面等。无心横磨法74757圆柱齿轮齿形加工方案76(1)成形法加工齿轮铣齿原理：在卧式铣床上，将齿坯套在心轴上安装于分度头和尾架顶尖中，对刀并调好铣削深度后开始铣第一个槽，铣完一齿退出进行分度，依次逐个完成齿数的铣削。①铣齿77铣齿加工特点用普通的铣床设备，且刀具成本低。生产效率低。每切完一齿要进行分度，占用较多的辅助时间。齿轮精度低。齿形精度只达11-9级。主要原因是每号铣刀的刀齿轮廓只与该范围最少齿槽相吻合，而此号齿轮铣刀加工同组的其它齿数的齿轮齿形都有一定的误差。②拉齿拉齿加工78(2)展成法加工齿轮①滚齿齿轮滚刀是按展成法加工齿轮的刀具，在齿轮制造中应用很广泛，可以用来加工外啮合的直齿轮、斜齿轮、标准齿轮和变位齿轮。用齿轮滚刀加工齿轮的过程，相当于一对螺旋齿轮啮合滚动的过程。滚齿加工适于加工直齿、斜齿圆柱齿轮。齿轮加工精度为8-7级，齿面粗糙度Ra值为1.6μm。79滚刀80用齿轮滚刀加工齿轮的情况81滚切