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机械制造技术

时间:2020-02-25   来源: 龙8国际pt官方网站  点击:

  机械制造技术_工学_高等教育_教育专区。机械制造技术 主讲人:李爱芝 1 金属切削基础 # 1. 切削运动:刀具和工件之间的相对运动。 1.主运动: 直接切除工件上的切削层,以形成工件新表面的基本运动, 或使工件和刀具产生相对运动以进行

  机械制造技术 主讲人:李爱芝 1 金属切削基础 # 1. 切削运动:刀具和工件之间的相对运动。 1.主运动: 直接切除工件上的切削层,以形成工件新表面的基本运动, 或使工件和刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动。 (1)速度最高,消耗的功率最多; (2)机床的主运动必须而且只有一个。 2.进给运动: 不断地把切削层投入切削,以逐渐切削出整个工件表面的运动。 (1)一般速度较低,消耗功率较少; (2)可有一个、两个或多个,可以是连续、或间断的。 1 金属切削基础 # 2. 切削用量三要素 切削速度 :vc 背吃刀量 :a p 进给量 f :( 进给速度 v f ) 1 金属切削基础 # 3.刀具的标注角度 主剖面参考系(正交平面参考系)组成: Pr—Ps—Po 1 金属切削基础 外圆车刀主、副切削刃上所必须标注的六个基本角度: ? r 、?s →确定主切削刃位置的角度; ? 0 、? 0 →确定前刀面与主后刀面在主剖面内位置的角度; ? r 、?0 →是确定副切削刃位置的角度。 1 金属切削基础 外圆车刀 1 金属切削基础 端面车刀 1 金属切削基础 尖头刨刀 1 金属切削基础 在基面内度量的角度 ? r ?r 在切削平面度量的角度 ?s 在正交平面度量的角度 ? 0 ?0 1 金属切削基础 4.(1-14) 常用硬质合金的分类及其性能 (1)K(YG)类: WC—Co类硬质合金 常用牌号:①YG3、YG6、YG8;②YG3X、YG6X 应用:短切屑黑色金属(铸铁)、有色金属、非金属材料。 (2)P(YT)类:WC—TiC—Co类 常用牌号: YT30、YT15※、YT14※、YT5. 应用:加工长切屑(塑性)黑色金属(钢)。 (3)M(YW)类:WC—TiC—TaC(NbC)—Co类 常用的牌号:YW1、YW2。 应用:加工铸铁及有色金属,也可用于加工钢 →加工淬火钢、 高强度钢、奥氏体钢和高温合金难加工材料。 1 金属切削基础 # 5.切削层参数:在基面内度量的切削层的尺寸。 切削厚度 hD 垂直过渡表面测量的切削层尺寸。 切削宽度 bD 沿过渡表面测量的切削层尺寸。 切削面积 AD 切削层在基面内的截面面积 AD ? hD ? bD 2 金属切削原理 1.习题2-3 积屑瘤如何产生的? 刀、屑接触面间的摩擦而导致冷焊是产生积屑瘤的原因; 压力、温度是产生积屑瘤的条件。 积屑瘤对切削过程的影响 ①影响刀具耐用度 ②增大实际前角,减小切削变形和切削力; ③增大切削厚度,影响工件尺寸精度: 积屑瘤的前端伸出切削刃之外,↑切削厚度; ④增大已加工表面粗糙度值,降低加工表面质量 2 金属2.切2 削切原削理力 2. 2-7 P37 ◆主切削力或切向力Fc :主运动切削速度方向的分力。 切于过渡表面并垂直于基面,是计算切削功率的主要力。 ◆背向力、切深抗力或径向力FP :切深方向的分力。 在基面内并垂直于进给方向的分力,使工件产生弯曲变形并 能引起振动。 ◆ 进给抗力或轴向力 Ff :进给运动方向的分力。 在基面内并平行工件轴线的分力,是用于设计进给机构和计 算进给功率。 ◆切削合力与分力关系: 2 金属切削原理 # 3.影响刀具耐用度(刀具寿命)的因素 :2-16 切削温度提高因素→ T ? ※切削用量: 刀具几何参数 T? CT vc 5 f a 2.25 0.75 p 工件材料 刀具材料 2 金属切削原理 用硬质合金车刀切削 ? b ? 0.75GPa 的碳钢,当 f ? 0.75mm / r 经验公式为: T? CT vc 5 f a 2.25 0.75 p 结论:vc 对刀具寿命影响最大;其次是 f ;a p 影响最小。 所以在优选切削用量以提高生产率时,选择先后顺序: 首先尽量选用大 a p; 其次根据加工条件和加工要求选取允许的最大 f ; 最后选取刀具耐用度或机床功率所允许的最大的 vc 。 2 金属切削原理 4.刀具的磨钝标准 刀具寿命(刀具耐用度) 3 机床与刀具 # 1.复合运动和简单运动含义、举例说明 P80-81 简单运动:成形运动由单独的旋转运动或直线运动组成。 A→直线运动,B→旋转运动。 →在机床上,以主轴的旋转,刀架或工作台的直线移动出现。 复合运动:成形运动由两个或两个以上旋转运动或(和) 直线运动、 ,按照某种确定运动关系组合而成。 3 机床与刀具 复合运动—成形运动是由两个或两个以上旋转运动或(和)直 线运动,按照某种确定的运动速度关系组合而成。 如:车床上车削螺纹需要工件的旋转和成形车刀的纵向移动两 个运动,两者之间需满足“工件转一转,刀具纵移一个螺纹导 程”这一运动关系。 又如:滚齿时需要工件的旋转和滚刀的旋转两个运动,两者之 间需满足“滚刀转一转,工件转过 K 转”这一运动关系。 Z 对机械传动的机床,复合运动是通过内联系传动链来实现的; 对数控机床,复合运动则是通过运动轴的联动来实现的。 3 机床与刀具 # 2. 机床的传动链 车螺纹的进给运动传动链 ■按传动链性质不同分为: ● 外联系传动链 ● 内联系传动链 联系动力源(如电动机)和机床执行件→主轴、刀架、工作台之间的传动链, 使执行件得到运动,并能改变运动的速度和方向,但不要求动力源和执行件 之联间系有复严合格运的动传之动内比的关各系个。分解部分,传动链所联系的执行件相互之间的相对 速度(及相对位移量)有严格的要求,用来保证运动的轨迹→执行件之间有 车 螺严削纹格螺表的纹面传,的动从成比电形要动。求机。→车床主轴的传动链,决定螺纹速度的快慢,而不影响 卧式车床上用螺纹车刀车螺纹,联系主轴→刀架之间的螺纹传动链。 3 机床与刀具 # 3 齿轮加工方法 ■成形法: 用与被加工齿轮齿槽形状相同的成形刀具切削轮齿→所用 刀具的切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相吻合。 〓在铣床上用盘状模数铣刀和指状模数铣刀铣齿轮; 〓刨床或插床上用成形刀具插削或刨削齿轮。 3 机床与刀具 ■范成法→包络法或展成法 〓利用齿轮的啮合原理进行的→把齿轮啮合副(齿条-齿 轮、齿轮-齿轮)中的一个转化为刀具,另一个转化 为工件,并强制刀具和工件作严格的啮合运动而范成 切出齿廓。刀具切削刃在各瞬时位置的包络线形成了 工件的齿廓线.机床的主要技术参数 主参数; 基本参数: ■尺寸参数\ ■运动参数\■动力参数 3 机床与刀具 # 5.平面磨床的主要类型、磨削方式及运动? 磨削方式 ? 端面磨削:用砂轮端面磨削 特点:接触面积大,生产率↑,散热条件↓, Ra↑ 应用:主要用于粗磨加工和半精磨加工 ? 周边磨削(圆周磨削):用砂轮圆周磨削 特点:接触面积小,生产率↓ ,散热条件↑,Ra↓ 应用:主要用于精磨加工 3 机床与刀具 ? 卧轴矩台平面磨床: 需要二个表面成形运动: ①砂轮的旋转——主运动 n砂 ②矩形工作台的纵向往复移动——进给运动 f1 ③砂轮架的横向进给运动 f 2 ④砂轮架周期性沿垂直于工件被磨削表面的方向进给 →切入运动 f3 3 机床与刀具 ? 卧轴圆台平面磨床: 需要二个表面成形运动 ① 砂轮的旋转——主运动 n砂 ② 圆形工作台——圆周进给运动 f1 ③ 砂轮架--径向进给运动 f 2 ④ 砂轮架--周期性切入运动 f3 →磨削各种零件 3 机床与刀具 ? 立轴矩台平面磨床: ① 砂轮的旋转——主运动 n砂 ② 矩形工作台——纵向进给运动 f1 f3 ③ 砂轮架——周期性切入运动 3 机床与刀具 ? 立轴圆台平面磨床: ① 砂轮的旋转——主运动 n砂 ② 圆形工作台——圆周进给运动 f1 ③ 砂轮架——周期性切入运动 f3 4 机械加工工艺规程的制定 ■1 精基准的选择 遵循原则:5条原则 ■基准重合原则; ■基准统一原则(基准不变); ■互为基准的原则; ■自为基准的原则; ■便于装夹的原则。 4 机械加工工艺规程的制定 基准重合原则: 用被加工表面的设计基准作为定位基准。 目的:避免基准不重合引起的基准不重合误差。 自为基准的原则:用加工表面本身作为定位基准。 4 机械加工工艺规程的制定 基准统一原则 在工件的加工过程中使各个工序的定位基准相同。 ■常用的统一基准 ①轴类零件常用其端面的两个中心孔; ②盘套类零件常用其端面和与端面垂直孔(中心线)组合定位; ③箱体类零件常用“一面两孔”,或三个互相垂直表面组合定位。 4 机械加工工艺规程的制定 # 2.加工阶段的划分 P199 粗加工阶段、 半精加工阶段、精加工阶段、 光整加工阶段 # 3.划分加工阶段的好处(原因) P199 -200 (1)及时发现毛坯缺陷,避免浪费工时。 (2)有利于保证加工质量。 (3)有利于合理使用设备和安排操作工人。 (4)便于组织生产(安排热处理工序)。 (5)精加工和光整加工安排在后,避免表面磕碰损坏。 4 机械加工工艺规程的制定 光整加工阶段:从工件上不切除或切除极薄的金属层, 用以获得很光洁的表面或强化其表面的加工过程。 如珩磨、抛光、研磨---属于光整加工阶段 目的:进一步提高尺寸精度、形状精度和降低表面粗糙 度值,Ra ? 0.32?m IT 6以上。 ※不能用来提高位置精度→自为基准的加工方法。 4 机械加工工艺规程的制定 4.工序的集中和分散 为便于组织生产、安排计划和均衡机床负荷,常将工艺过程 划分为若干个工序,划分工序有两种不同的原则: ■工序集中:工序数少而各工序的加工内容多 →将零件的加工内容集中在少数几道工序中完成。 ■工序分散:工序数多而各工序的加工内容少 →将零件的加工内容分散到很多道工序中完成。 4 机械加工工艺规程的制定 5.(5-6) 机械加工顺序安排原则 ◆先基准面后其它(基准先行) ◆先粗后精 ◆先主后次 ◆先面后孔 如多缸柴油机机体的加工: (1)先粗铣底顶面、两侧面、两端面,再半精、精铣加 工顶、底面;用面定位然后钻-铰定位销孔;用底面和定 位销孔定位精铣两端面、两侧面; (2)加工主要的孔系——如主轴孔系、缸孔粗、半精镗 加工,再加工次要表面,如水孔、油孔、螺纹孔,最后 完成主要表面的精加工和光整加工。 5.机床夹具设计 # 1.六点定位原理、定位形式 工件在夹具空间中有六个自由度,这六个自由度需要 用夹具上按一定要求布置的六个(不重复)定位支承点 来消除,其中每个支承点相应地消除一个自由度。 4.2 工件定位的基本原理 工件的合理定位是否一定要限制其在夹具中的六个自由度? 工件定位时需要限制的自由度的数目是由工件在该工序的加工 要求和本工序加工前的坯件几何形状所决定的; 工件定位时,影响加工要求的自由度必须加以限制,不影响加 工要求的自由度,有时要限制,有时可以不限制,视具体情况 而定,如考虑定位的稳定性、夹具结构简单、夹紧方便、安全 等。P193 5.机床夹具设计 # 定位形式 完全定位与部分定位 工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。 按加工要求,允许有一个或几个自由度不被限制的 定位→工件被限制的自由度少于六个,但能保证加 工要求的定位称为不完全定位。 5.机床夹具设计 ●欠定位 工件被限制的自由度少于六个,但不能保证加工要求的定位 称为欠定位。 ●过定位(重复定位) 工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定 位→过定位。 在确定夹具的定位方案时,绝对不允许采用( )。 A.不完全定位 B.过定位 C.欠定位 D.完全定位 在确定夹具的定位方案时,工件被限制的自由度少于6个,但能够满足加工 要求的定位情况称为( )。 A.不完全定位 B.过定位 C.欠定位 D.完全定位 5.机床夹具设计 # 3. 工件的定位和夹紧的概念 ? 定位:确定工件夹具中(或在机床上)占据正确位置的过程。 ? 夹紧:把工件在夹具中占据的正确位置固定下来,并使其在 外力作用下不发生变动的操作。 ? 装夹:定位和夹紧的全过程。 # 4.(9-6) 解决的主要问题:过定位问题——应避免过定位。 定位元件: 两块长条支承板、一个短圆柱销、一个短削边销(菱形小) 如何限制工件的自由度:图 9-20 箱体类零件常用一面两孔 作为精基准, 采用的定位销: 一个短圆柱销和一个短菱形销 5.机床夹具设计 ■ 5 作业 8-9(e): 支承板:Z? 、 X? ? 、Y , ? ? 短圆柱销:X ※、Y , ? ? 固定V形块:Z 、X ※; 有过定位现象; 消除过定位措施: 固定V形块→活动V形块。 5.机床夹具设计 底面的支承板2 : ?? ? ZX Y 短圆柱销1限制: ? ? X Y 挡销3限制: ? Z 无过定位 8-9(a) 5.机床夹具设计 9-4(c) 5.机床夹具设计 6. 机械加工精度 # 1. 10-6(a)、(b)、(c) 6. 机械加工精度 ■锥形圆柱度误差(c) ●因素: 1)毛坯误差复映; 2)车床导轨与主轴回转轴线在水平面内有平行度误差; 3)刀具受热变形; 4)刀具磨损。 ●改进措施: 提高毛坯精度\提高工艺系统刚度\增加走刀次数或工作行 程数; 提高机床导轨导向精度; 刀具达到热平衡; 及时换刀,合理采用切削液和选用刀具材料。 6. 机械加工精度 ■鞍形圆柱度误差(b) ●因素: 1)机床变形(或机床刚度不足); 2)毛坯误差复映; 3)车床导轨与主轴回转轴线在垂直面内有平行度误差; 4)导轨在水平面出现向前凸直线度误差。 ●改进措施: 提高机床刚度;提高毛坯精度\提高工艺系统刚度\增加走 刀次数或工作行程数; 提高机床导轨导向精度。 6. 机械加工精度 ■腰鼓形圆柱度误差(a) ●因素 1)工件变形(或工件刚度不足); 2)毛坯误差复映; 3)工件受热变形; 4)导轨在水平面出现向后凸直线度误差。 ●改进措施 提高工件刚度----中心架或跟刀架; 提高毛坯精度\提高 工艺系统刚度\增加走刀次数或工作行程数; 后顶尖改为弹簧顶尖,采用切削液,加强冷却; 提高机床导轨导向精度。 6. 机械加工精度 # 2. 误差敏感方向 误差敏感方向:原始误差对加工精度影响最大的哪 个方向(通过刀刃的加工表面的法线方向)→即加 工表面的法向。 机械加工精度 3.何谓误差复映规律?减小复映误差工艺措施有哪些?10-5 P300 ■误差复映规律(现象) 有误差(尺寸误差、形状误差、位置误差)的工件毛坯,再 次加工后,其误差仍以与毛坯相似的形式、程度不同地再次 反映在新的加工表面上。 ? 与 Kxt 的关系(车削): ? ? ?g ? C ?m Kxt 6 机械加工精度 ■降低复映误差的主要工艺措施 ①提高工艺系统刚度:↑ K系统 ? ↓ ?工↓件 ? ? ?g ? C ?m Kxt ②增加工作行程数(或走刀次数) ? ? ? ?1? 2 ? ? ? ? ? ?? n ?? 1 ③提高毛坯精度(尺寸变动范围)和材质的均匀性 大批大量生产中,用调整法加工一批工件→控制毛坯精 度,通过热处理改善材质的均匀性(正火、退火、调质)。 6 机械加工精度 # 4. 加工误差的分类 系统误差 ◆ 常值系统误差 其大小和方向均不改变, 与加工时间(加工顺序) 无关,如: ①加工原理误差; ②机床、夹具、刀具的制造误差; ③工艺系统的受力变形误差。 6 机械加工精度 ◆ 变值系统误差 误差大小和方向按一定规律变化,通常是加工时间的 函数。 ①在达到热平衡前,机床、夹具和刀具热变形误差; ②刀具的磨损 6 机械加工精度 随机误差: 在连续(顺序)加工一批工件时,加工 误差的大小和方向不同,且呈现不规则变化。 ①如复映误差(毛坯误差复映); ②定位误差; ③夹紧误差; ④内应力引起的变形误差。 6 机械加工精度 # 5.实际分布曲线符合正态分布说明什么问题? 没有变值系统误差或变值系统误差响可忽略不计 若加工后工件的尺寸服从正态分布,则可认为( )。 A.无常值系统误差 B.无变值系统误差 C.无随机误差 6 机械加工精度 #5.10-4 A面圆柱度误差:床身导轨在水平面内的直线度误差;床身导 轨的扭曲(前后导轨的平行度误差);主轴回转轴线的径向 跳动与角度摆动;床身导轨与主轴回转轴线在水平面内的平 行度误差。 B面对外圆A的中心线的垂直度误差:主轴回转轴线的轴向窜 动(轴向圆跳动);刀架的横向溜板导轨与主轴回转轴线 水平面的直线度影响大 导轨在水平面内直线度误差△Y: 卧式车床在水平面内Y方向有直线度误差△Y , 该方向为加工面的法线方向→误差敏感方向,引起加 工表面的形状误差→圆柱度误差△R=△Y 水平面 6 机械加工精度 导轨水平面内直线度 ΔR ΔY D o ΔY 导轨在水平面内直线 机械加工精度 导轨在垂直面内直线度误差△Z: 卧式车床在垂直面内Z方向有直线度误差△Z,该方向 为加工面的切线方向→误差不敏感方向,引起加工表 面的形状误差——圆柱度误差: ?R ? R 2 ? ?Z 2 ? R ? ?Z 2 2R 6 机械加工精度 ΔR d d/2 ΔZ R ΔZ 导轨垂直面直线度 垂直平面 导轨在垂直面内直线.获得形状精度的方法 轨迹法、成形法、相切法、范成法 普通的车削、铣削及刨削加工获得形状精度的方法属于( )。 A.成形法 B.展成法 C.轨迹法 6 机械加工精度 8.获得尺寸精度的方法 ●试切法 ●调整法 ●定尺寸刀具法 ●自动控制法 用麻花钻、扩刀、铰刀加工孔,获得尺寸精度的方法属于 ? A.调整法 B.定尺寸刀具法 C.试切法 7. 机械加工表面质量 # 1 表面质量的含义(内容) 零件表面质量 表面几何 形状特征 表面物理 机械性能 的变化 表面粗糙度 表面波度 表面层冷作硬化 (加工硬化) 表面层残余应力 表面层金相组织的 变化 7. 机械加工表面质量 表面粗糙度: 表面的微观几何形状误差。 波距 波高 ? 50?波距 ? 1mm? 表面波度 介于宏观和微观几何形状误差之间的周期性几何形状 误差。 波距 波高 ? 50 ~ 1000 ?波距 ? 1 ~ 10mm? 7. 机械加工表面质量 2 磨削淬火钢时磨削烧伤的类型及其表面存在何种残余应力? 淬火烧伤 7. 机械加工表面质量 一般中碳钢约720℃ ●表层(几微米): M回 ? A ?冷?却?液?M淬 密度↓,体积膨胀↑→表层产生残余压应力; ●下层: M回 ? 7.75 g cm3→A→回火索氏体或屈氏体 ?P ? 7.78 g / cm3 密度↑,体积缩小↓→下层产生残余拉应力。 7. 机械加工表面质量 退火烧伤 一般中碳钢约720℃ M 回 ? A ?M ? 7.75 g / cm3 ? ? A ? 7.96 g / cm3 密度↑,体积缩小→表层产生残余拉应力。 回火烧伤 720~300℃ M回 ? 7.75 g cm3 →回火索氏体或屈氏体 ? P ? 7.78 g / cm3 密度↑,体积缩小↓→表层产生残余拉应力。 7. 机械加工表面质量 # 3.表面残余应力产生的原因: 1)冷态塑性变形:表面层产生残余的压应力; 2)热态塑性变形:表面层产生残余的拉应力; 3)金相组织变化: 表面层的体积膨胀时,产生残余的压应力; 表面层的体积缩小时,产生残余的拉应力. 8 机械装配工艺基础 # 1. 实现过盈联接的方法 ◆不可拆卸连接——焊接、铆接及过盈连接。 过盈联接:用于孔轴的配合 →压入配合法、热胀配合法、冷缩配合法。 8 机械装配工艺基础 # 2 装配组织形式 固定式装配 全部的装配工作在一个固定的工作地上 进行。 装配过程中装配对象的位置不变,装配 所需要的零部件都汇集在工作地附近。 ●单件或中小批量生产;或大型机器的装配生产。 移动式装配 装配过程在装配对象的连续或间歇 的移动中完成。 ●大批、大量生产类型。 8 机械装配工艺基础 3. (13-7) 8 机械装配工艺基础 调整装配法(调整法) 定义 将零件(装配尺寸链中的各尺寸)按经济加工 精度加工,在装配时,通过改变调整件的位置 或选定一个或加入一个零件作为调整环(定尺 寸零件)或定向装配,使之满足装配精度要求 (封闭环)的装配方法。 常见的调整方法 可动调整法 固定调整法 误差抵消调整法 8 机械装配工艺基础 4. 不完全互换法解装配尺寸链——概率解法 完全互换法解装配尺寸链——极值解法

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