模具机械制造基础

©2004金工教研室模具机械制造基础©2004金工教研室机器制造的全过程矿藏机器原材料冶金工业铸造锻压焊接热处理毛坯零件切削加工特种加工零件装配调试焊接热处理热加工工艺冷加工工艺零件现代制造技术、信息技术來自中国最大的资料库下载©2004金工教研室基本常识•机器是如何制造出来的？–零件制造＋装配©2004金工教研室基本常识•零件制造（材料成形）的方法有哪些？–去除成形——用分离的方法，把多余材料有序地从基体上分离出去而成形的方法。如机械加工、钳工、电火花加工、激光加工等–受迫成形——利用材料的可成形性，使之在一定约束的条件下（如温度、边界、外力等）成形。如铸造、锻造、粉末冶金等–堆积成形——运用合并与连接的方法，把材料（气、液、固态）有序地堆积起来的成形方法。如焊接、RP–生长成形——利用材料的活性进行成形的方法，如“克隆”生物©2004金工教研室第九讲：零件切削加工概述•切削加工的基本模型•按照切削运动的实现方式–钳工:人工和手动工具–机加工:机械设备和机加工刀具毛坯零件多余物:切屑刀具:切削运动©2004金工教研室关于钳工•工程训练中钳工基本操作–加工类操作:锯/锉/划线/刮削/钻孔/攻丝–装配操作•现代制造企业中的钳工–另外还有很多类型•工具钳工(例如FORD公司的工具钳工三代单传)•检验钳工•维修钳工–没有什么机器可以代替人来维修机器多媒体演示装配钳工©2004金工教研室关于机加工•机加工的基本模型–刀具装在机床上–工件装在机床上–切削运动是机床带动刀具和工件来实现的•零件：可以装配到机器上的成品•毛坯：切削加工前的零件•工件：切削加工中的零件•常见切削加工机床：–车、铣、刨、磨、钻刀具工件切削运动机床多媒体演示机械加工©2004金工教研室切削加工工艺方法的特点•对零件有基本要求•有切削力，零件刀具必须有一定强度和刚度•应能找到比零件材料硬的刀具材料•方法种类多，适应性强–精度范围宽：IT13~IT3Ra25~0.008–加工零件的尺寸、重量、形状、材料范围宽–型面类型不受限制，只要能装在机床上–大小尺寸不受限制（轻的几克、葛洲坝船闸30米600吨）•生产效率高©2004金工教研室因此：切削加工是制造业的基础•只有少数零件：–通过精密铸造、精密锻造、粉末冶金成形–塑料制品通过压制成形•绝大多数机器零件是切削加工最终成形–占机器制造总工作量的40％～60％•但是少数零件难以成形：–细微结构零件、高硬度或高强度零件–解决方法：发展特种加工方法©2004金工教研室特殊的机加工：精密和超精密零件加工•超精密零件加工–基本理论：去除的切削层越薄零件精度越高–例如：–金刚石车：去除1纳米厚的切削层（日本）–零件表面原子重排：“IBM”–常见精密/超精密加工方法•研磨、超精加工等•都不能应用简单的机械切削加工，而采用非机械切削方法：电、激光、化学、离子束©2004金工教研室特殊的机加工：特种加工方法•传统机械加工难以处理的零件–材料特殊：–很硬的零件：Φ5淬火圆球中心钻Φ1的孔–很软的零件：纯金属、铝合金，很粘刀–很脆的零件：玻璃上钻孔、硅晶片切割–很贵的零件：不能形成很碎、难以回收的切屑–形状复杂或者特殊：–板材上雕刻的形状–模具上复杂的型腔•怎么办？©2004金工教研室非机械切削加工方法•电–电火花：电火花线切割、电火花打孔–电解：复杂型腔–电子束和离子束•光–激光打孔、切割板材•声–超声振动切割：脆性材料切割•其他方法：水射流、RP等多媒体演示特种加工©2004金工教研室切削加工的发展方向：多种技术融合•信息技术、自动控制、AI、CAD/CAM、CIMS等高技术相互融合，向高精度、高效率、自动化、柔性化、智能化方向发展–加工设备•数控化自动化、精密超精密、高速超高速–刀具•超硬材料：陶瓷、聚晶金刚石和立方氮化硼•切削速度达到（数千米/分钟）–生产规模•单件小批量、单品种大批量＝多品种变批量©2004金工教研室切削加工中的零件•零件的构成模型零件型面名称母线轨迹线平面直线直线外圆直线圆内圆成形面曲线曲线机器锥面、螺纹、齿形、各种成型沟槽等©2004金工教研室零件的组成©2004金工教研室零件表面的成形方法轨迹法成形法展成法©2004金工教研室切削零件的分类•因此，切削加工方法全部是针对型面的•零件分为6类：功能及切削加工特点–回转体：2类•轴类、盘套类–非回转体：4类•支架箱体类、六面体类、机身机座类•特殊类：其它难以归类的零件©2004金工教研室轴类零件©2004金工教研室盘套类零件©2004金工教研室支架箱体类零件©2004金工教研室六面体类零件©2004金工教研室机身机座类零件©2004金工教研室特殊类零件©2004金工教研室机床的切削运动•主运动和进给运动–主运动：由机床或人力提供的，促使刀具和工件之间产生相对运动，从而使前刀面接近工件。速度较高，消耗机床功率多。一般普通机床的主运动只有一个。–进给运动：由机床或人力提供的，使刀具和工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除材料，并获得具有一定几个特征的表面。速度较主运动低，消耗机床功率少，对于某个机床加工零件时，进给运动可以是一个或多个。©2004金工教研室主运动与进给运动©2004金工教研室课堂讨论下列切削加工方法的主运动和进给运动©2004金工教研室工件上的表面©2004金工教研室机床的切削运动•切削用量三要素(Vc、f、αp)–切削速度Vc–进给量f–背吃刀量αp©2004金工教研室进给量f•描述进给速度大小–mm/min、mm/s–每转进给量–每齿进给量–后两种意义更大©2004金工教研室背吃刀量（吃刀深度）ap•指出图中：–待加工面–加工表面–已加工面•ap–待加工表面与已加工表面的垂直距离©2004金工教研室课堂练习•计算切削速度Vc（单位：m/min）–车外圆，外圆直径为１２０mm，主轴转速为６８r/min–Vc＝２５.６m/min–刨平面，行程长度为２００mm，滑枕每分钟往返６４次–Vc＝２５.６m/min©2004金工教研室另外两个问题•切断的待加工面•钻孔时的ap©2004金工教研室切削加工的阶段•为什么要划分阶段•避免毛坯内应力的释放而影响加工精度•避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精度的影响•通过粗加工可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍，避免浪费更多工时。•合理使用机床，以使精密机床长期保持其精度•便于在加工过程中合理安排热处理工序•怎样划分阶段©2004金工教研室热处理在工艺过程中的安排退火或正火调质淬火时效毛坯粗加工半精加工磨削加工刀具精加工精密加工超精加工阶段名称尺寸公差表面粗糙度Ｒa（µm）加工方法粗加工IT12~IT1125~12.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等半精加工IT10~IT96.3~3.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等精加工IT8~IT71.6~0.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗拉、粗铰等IT7~IT60.8~0.2精磨、精拉、精铰等精密加工IT5~IT30.1~0.008研磨、珩磨、超精加工、抛光等超精加工IT3以上0.012或更低金刚石刀具切削、超精研磨、抛光等©2004金工教研室课堂讨论•图示阀杆零件简图，整体淬火55~60HRC，请安排φ15h3和φ12外圆表面的加工工艺粗车半精车淬火粗磨精磨©2004金工教研室总结•切削加工方法•切削加工对零件的认识•型面的成形方法•切削运动•切削加工阶段©2004金工教研室作业！！•作业：–冷加工习题集•一（1－5）•三（1）•P10（1）