机械制造基础2ppt

1第2章机械制造过程基础知识本章要点机械制造工艺机械加工方法定位原理与定位误差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机械制造工艺总论IntroductiontoMechanicalManufacturingProcess32.1.1机械制造工艺过程机械制造中与产品生成直接有关的生产过程常被称为机械制造工艺过程机械制造工艺过程主要内容毛坯和零件成形——铸造、锻压、冲压、焊接、压制、烧结、注塑、压塑…机械加工——切削、磨削、特种加工材料改性与处理——热处理、电镀、转化膜、涂装、热喷涂…机械装配——把零件按一定的关系和要求连接在一起，组合成部件和整台机械产品，包括零件的固定、连接、调整、平衡、检验和试验等工作42.1.2机械制造工艺方法机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92——按大、中、小和细分类四个层次划分大类中类代码代码名称0123456789中类名称0铸造砂型铸造特种铸造1压力加工锻造轧制冲压挤压旋压拉拔其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空沉积热侵镀转化膜热喷涂涂装其他78装配包装装配试验与检验包装9其他粉末冶金冷作非金属成形表面处理防锈缠绕编织其他表2-1机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）52.1.3零件成形方法零件成形方法材料成形法——进入工艺过程物料初始重量近似等于加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。材料去除法——零件的最终几何形状局限在毛坯的初始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加工、电解加工等特种加工等。材料累加法——传统的累加方法有焊接、粘接或铆接等，通过不可拆卸连接使物料结合成一个整体，形成零件。近几年才发展起来的快速原型制造技术（RPM），是材料累加法的新发展。6快速原型制造技术（RPM）◆快速原型制造（RapidPhotographManufacturing—RPM），又称“快速成形技术”（RapidPhotograph—RP）或“分层制造”（LayerManufacturing—LM），是20世纪80年代后期迅速发展起来的一种新型制造技术。◆它将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数控（CNC）、精密伺服驱动、新材料等先进技术集于一体，依据计算机上构成的产品三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓。◆按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层的箔材（或固化一层层的液态树脂，或烧结一层层的粉末材料），或喷射源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔材料等，形成一个个薄层，并逐步迭加成三维实体（见图2-1）。2.1.3零件成形方法7图2-1快速成型过程喷粘结剂喷热熔材料三维产品（样品/模具）表面处理构造三维模型模型近似处理切片处理激光喷射源固化树脂切割箔材烧结粉末2.1.3零件成形方法8a）b）图2-2传统加工与快速成型比较模具模具设计铸造焊接锻压毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工设计模具样品快速成形2.1.3零件成形方法9图2-2a快速成型机床及快速成型件2.1.3零件成形方法Real10机械制造技术基础第2章机械制造过程基础知识FundamentalofMechanicalManufacturingProcess2.2机械制造工艺过程MechanicalManufacturingProcess112.2.1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。122.2.1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flash132.2.1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142.2.2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flash152.2.3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16机械制造技术基础第2章机械制造过程基础知识FundamentalofMechanicalManufacturingProcess2.3零件机械加工方法MechanicalMachiningMethodforParts172.3.1零件表面形成方法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18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。2.3.2切削加工的成形运动19外圆磨无心磨车铣加工滚压加工铣削成形磨（横磨）主运动进给运动表2-2外圆表面加工方法刀具T/RT主运动进给运动工件表面成形原理图RRRRRTRRT/R车削成形车削拉削研磨2.3.3典型表面加工方法20表2-3内圆表面加工方法表面成形原理图钻扩铰镗拉挤行星式内圆磨主运动进给运动刀具主运动进给运动工件RRTRRT/RTRTRTTRTT内圆磨无心磨2.3.3典型表面加工方法21主运动进给运动表2-4平面加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTRTTT刨插周铣端铣平磨端面平磨车拉T2.3.3典型表面加工方法22车螺纹板牙主运动进给运动表2-5螺纹加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTRRTTR滚压丝锥铣螺纹梳形铣刀旋风铣磨螺纹RR2.3.3典型表面加工方法23主运动进给运动表2-6齿形加工方法刀具主运动进给运动工件表面成形原理图RTRTTR/TRRR/T铣齿指状铣刀铣齿成形磨齿滚齿剃齿插齿蜗杆砂轮磨齿碟形砂轮磨齿锥形砂轮磨齿2.3.3典型表面加工方法242.3.4切削用量与切削层截面参数切削用量切削速度vc若主运动为往复运动时，其平均速度为：1000nDvc（2-2）式中n——主运动转速（r/s）；d——刀具或工件的最大直径（mm）。式中nr——主运动每秒钟往复次数（str/s）；l——往复运动行程长度（mm）。10002rcnlv（2-3）进给量：工件或刀具每转一周时(或主运动一循环时)，两者沿进给方向上相对移动的距离，单位为mm/r。背吃刀量：主刀刃与工件切削表面接触长度在主运动方向及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测量的值。252.3.4切削用量与切削层截面参数切削层截面参数切削厚度（2-4）rDfhsin切削宽度（2-5）sinfbD图2-7切削层截面hD=ffdwDmapa）ΚrbD=apb）c）26机械制造技术基础第2章机械制造过程基础知识FundamentalofMechanicalManufacturingProcess2.4基准与装夹DatumandFixing272.4.1基准基准确定加工对象上几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面称为基准。设计基准在设计图样上所采用的基准图2-8定位支座零件282.4.1基准工艺基准在工艺过程中所采用的基准。又可分为：工序基准、定位基准、测量基准与装配基准。图2-9a支座零件第1工序（车削）292.4.1基准图2-9b支座零件第1工序（钻孔）302.4.1基准图2-9c支座零件第3工序（钻、锪4分布孔）312.4.1基准图2-9d支座零件第4工序（磨内孔、端面）图2-9e支座零件第5工序（磨外圆、台阶面）322.4.2工件装夹划线找正装夹（图2-11）——精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件直接找正装夹（图2-10）——精度高，效率低，对工人技术水平高夹具装夹（图2-12）——精度和效率均高，广泛采用装夹的含义装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。定位——使工件在机床或夹具上占有正确位置夹紧——对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变工件装夹方法332.4.2工件装夹图2-10直接找正安装flash毛坯孔加工线找正线图2-11划线找正安装flash342.4.2工件装夹图2-12工件在夹具上装夹（滚齿夹具）352.4.3定位原理图2-13六点定位原理XZY六点定位原理要确定其空间位置，就需要限制其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。任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度——用表示cbaZYX,,,,,36图2-14工件以平面3点定位XYZ与理论力学、机构学自由度概念差别——位置不定度——夹紧与定位概念分开——工件、夹具是弹性体两点注意：“点”的含义——对自由度的限制，与实际接触点不同2.4.3定位原理37工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位。完全定位与不完全定位不完全定位主要有两种情况：①工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕自身轴线的转动等。②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的平行度，则只需限制3个自由度就够了。2.4.3定位原理382.4.3定位原理完全定位与不完全定位ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd）e）ZYXf）ZYX图2-15工件应限制的自由度39欠定位工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。图2-16欠定位示例XZYa）b）BBB2.4.3定位原理40过定位过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度）被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。过定位是否允许，要视具体情况而定：1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工