機(jī)械制造相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)教程.doc

1.切削運(yùn)動(dòng)：在金屬切削加工時(shí)，為了切除工件上多余的材料，形成工件要求的合格表面，刀具和工件間須完成一定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即切削運(yùn)動(dòng)。切削運(yùn)動(dòng)按其所起的作用不同，可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.切削要素：已加工表面、代加工表面、加工表面。3.切削用量：切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量。4.切削層幾何參數(shù)：切削寬度、切削厚度、切削面積.5.刀具切削部分的構(gòu)成：前面（前刀面）r：刀具上切屑流出的表面；后面（后刀面）A：刀具上與工件新形成的過(guò)渡表面相對(duì)的刀面；副后面（副后刀面）A：刀具上與工件新形成的過(guò)渡表面相對(duì)的刀面；主切削刃：前面與后面形成的交線(xiàn)，在切削中承擔(dān)主要的切削任務(wù)；副切削刃：前面與副后面形成的交線(xiàn)，它參與部分的切削任務(wù)；刀尖：刀尖可以是主切削刃與副切削刃匯交的交點(diǎn)；也可以是把主切削刃與副切削刃連接起來(lái)的一小段切削刃。刀具角度參考系正交平面參考系：由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po構(gòu)成的空間三面投影體系稱(chēng)為正交平面參考系。法平面參考系：由基面Pr、切削平面Ps和法平面Pn構(gòu)成的空間三面投影體系稱(chēng)為法平面參考系。刀具的標(biāo)注角度前角：在正交平面內(nèi)測(cè)量的前面與基面之間的夾角。前角表示前面的傾斜程度。后角：在正交平面內(nèi)測(cè)量的主后面與切削平面之間的夾角，后角表示主后面的傾斜程度。主偏角：在基面內(nèi)測(cè)量的主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的夾角。副偏角：在基面內(nèi)測(cè)量的副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)反方向的夾角。刃傾角：在切削平面內(nèi)測(cè)量的主切削刃與基面之間的夾角。切屑形成過(guò)程及變形區(qū)的劃分切屑是被切材料受到刀具前刀面的推擠，沿著某一斜面剪切滑移形成的。 第一變形區(qū)：塑性變形區(qū)。第二變形區(qū)：摩擦變形區(qū)。第三變形區(qū)：加工表面變形區(qū)。積屑瘤的形成及其對(duì)切削過(guò)程的影響在切削塑性材料時(shí)，如果前刀面上的摩擦系數(shù)較大，切削速度不高又能形成帶狀切屑的情況下，常常會(huì)在切削刃上粘附一個(gè)硬度很高的鼻型或楔型硬塊，稱(chēng)為積屑瘤。積屑瘤包圍著刃口，將前刀面與切屑隔開(kāi)，其硬度是工件材料的23倍，可以代替刀刃進(jìn)行切削，起到增大刀具前角和保護(hù)切削刃的作用。但是積屑瘤是不穩(wěn)定的，增大到一定程度后會(huì)破裂，這樣容易嵌入在已加工表面內(nèi)，增大了工件表面的表面粗糙度值。影響切削變形的因素 工件材料 :工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，摩擦系數(shù)越小，變形越小。因?yàn)椴牧系膹?qiáng)度和硬度增大時(shí)，前刀面上的法向應(yīng)力增大，摩擦系數(shù)減小，使剪切角增大，變形減小。 刀具前角 :刀具前角越大，切削刃越鋒利，前刀面對(duì)切削層的擠壓作用越小，則切削變形越小。 切削速度 :在切削塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)切削變形的影響比較復(fù)雜。在有積屑瘤的切削范圍內(nèi)（vC400m/min），切削速度通過(guò)積屑瘤來(lái)影響切屑變形。在積屑瘤增長(zhǎng)階段，切削速度增大，積屑瘤高度增大，實(shí)際前角增大，從而使切削變形減少；在積屑瘤消退階段中，切削速度增大，積屑瘤高度減小，實(shí)際前角減小，切削變形隨之增大。積屑瘤最大時(shí)切削變形達(dá)最小值，積屑瘤消失時(shí)切削變形達(dá)最大值。 進(jìn)給量:進(jìn)給量對(duì)切削速度的影響是通過(guò)摩擦系數(shù)影響的。進(jìn)給量增加，作用在前刀面上的法向力增大，摩擦系數(shù)減小，從而使摩擦角減小，剪切角增大，因此切削變形減小。切屑的類(lèi)型及其分類(lèi) 帶狀切削：一般情況下，當(dāng)加工塑性材料，切削厚度較小，切削速度較高，刀具前角較大時(shí)，往往會(huì)得到此類(lèi)屑型。此類(lèi)屑型底層表面光華，上層表面毛茸；切削過(guò)程較平穩(wěn)，已加工表面粗糙度值較小。 節(jié)狀切屑：切屑底層表面有裂紋，上層表面呈鋸齒形。大多在加工塑性材料，切削速度較低，切削厚度較大，刀具前角較小時(shí)，容易得到此類(lèi)屑型。 粒狀切屑：當(dāng)切削塑性材料，剪切面上剪切應(yīng)力超過(guò)工件材料破裂強(qiáng)度時(shí)，擠裂切屑便被切離成粒狀切屑。切削時(shí)采用較小的前角或負(fù)前角、切削速度較低、進(jìn)給量較大，易產(chǎn)生此類(lèi)屑型。 崩碎切屑：在加工鑄鐵等脆性材料時(shí)，由于材料抗拉強(qiáng)度較低，刀具切入后，切削層金屬只經(jīng)受較小的塑性變形就被擠裂，或在拉應(yīng)力狀態(tài)下脆斷，形成不規(guī)則的碎塊狀切削。工件材料越脆、切削厚度越大、刀具前角于小，越容易產(chǎn)生這種切屑。影響切削力的因素(1) 工件材料:(2) 切削用量:(3) 刀具幾何參數(shù)切削熱的產(chǎn)生和傳導(dǎo)在切削加工中，切削變形與摩擦所消耗的能量幾乎全部轉(zhuǎn)換為熱能，即切削熱。切削熱通過(guò)切屑、刀具、工件和周?chē)橘|(zhì)（空氣或切削液）向外傳散，同時(shí)使切削區(qū)域的溫度升高。切削區(qū)域的溫度稱(chēng)為切削溫度。影響熱傳散的主要因素是工件和刀具材料的熱導(dǎo)率、加工方式和周?chē)橘|(zhì)的狀況。影響切削溫度的主要因素切削用量、工件材料、刀具幾何參數(shù)刀具磨損的形態(tài) 正常磨損 : 隨著切削時(shí)間的增加，磨損逐漸擴(kuò)大的磨損。 非正常磨損: 亦稱(chēng)破壞。常見(jiàn)形式有脆性破壞（如崩刃、碎斷、剝落、裂紋破壞等）和塑性破壞（如塑性流動(dòng)等）。其原因主要是由于刀具材料選擇不合理，刀具結(jié)構(gòu)、制造工藝不合理，刀具幾何參數(shù)不合理、切削用量選擇不當(dāng)，刃磨和操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐?。刀具磨損的原因 磨粒磨損 : 在工件材料中含有氧化物、碳化物和氮化物等硬質(zhì)點(diǎn)，在鑄、鍛工件表面存在著硬夾雜物，在切屑和工件表面粘附著硬的積屑瘤殘片，這些硬質(zhì)點(diǎn)在切削時(shí)似同“磨?！睂?duì)刀具表面摩擦和刻劃，致使刀具表面磨損。 粘結(jié)磨損: 粘結(jié)磨損亦稱(chēng)冷焊磨損。切削塑性材料時(shí)，在很大壓力和強(qiáng)烈摩擦作用下，切屑、工件與前、后刀面間的吸附膜被擠破，形成新的表面緊密接觸，因而發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。刀具表面局部強(qiáng)度較低的微粒被切屑和工件帶走，這樣形成的磨損稱(chēng)為粘結(jié)磨損。粘結(jié)磨損一般在中等偏低的切削速度下較嚴(yán)重。 擴(kuò)散磨損: 在高溫作用下，工件與刀具材料中合金元素相互擴(kuò)散，改變了原來(lái)刀具材料中化學(xué)成分的比值，使其性能下降，加快了刀具的磨損。因此，切削加工中選用的刀具材料，應(yīng)具有高的化學(xué)穩(wěn)定性。 化學(xué)磨損 : 化學(xué)磨損亦稱(chēng)氧化磨損。在一定溫度下，戴具材料與周?chē)橘|(zhì)起化學(xué)作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物而被切屑帶走；或因刀具材料被某種介質(zhì)腐蝕，造成刀具的化學(xué)磨損。刀具磨損過(guò)程 初期磨損階段（OA段） 正常磨損階段（AB段） 急劇磨損階段（BC段）刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)刀具磨損到一定限度就不能繼續(xù)使用，這個(gè)磨損限度稱(chēng)為磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO規(guī)定以1/2背吃刀量處后刀面上測(cè)定的磨損帶寬度VB值作為刀具的磨鈍標(biāo)準(zhǔn)。刀具壽命刀具壽命是指一把新刀從開(kāi)始切削直到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為止總的切削時(shí)間，或者說(shuō)是刀具兩次刃磨之間總的切削時(shí)間，用 T 表示，單位為min。刀具總壽命應(yīng)等于刀具耐用度乘以重磨次數(shù)。 8.刀具材料應(yīng)具備的性能：高的硬度：刀具材料的硬度必須高于工件的硬度，以便切入工件，在常溫下，刀具材料的硬度一般應(yīng)該在60HRC以上。高的耐磨性：即抵抗磨損的能力。一般情況下，刀具材料硬度越高，耐磨性越好。高的耐熱性：指刀具在高溫下仍能保持硬度、強(qiáng)度、韌性和耐磨性的能力。足夠的強(qiáng)度和韌度：只有具備足夠的強(qiáng)度和韌度，刀具才能承受切削力和切削時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，以防脆性斷裂和崩刃。良好的工藝性和經(jīng)濟(jì)性：為便于刀具本身的制造，刀具材料還應(yīng)具有一定的工藝性能，如切削性能、磨削性能、焊接性能及熱處理性能等。良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能：要求刀具的導(dǎo)熱性要好，不會(huì)因受到大的熱沖擊，產(chǎn)生刀具內(nèi)部裂紋而導(dǎo)致刀具斷裂。刀具種類(lèi)車(chē)削與車(chē)刀、孔加工刀具、磨削與磨輪 、銑削與銑刀、拉削及拉刀、刨削及刨刀、插削及插刀機(jī)床夾具（分類(lèi)、組成部分）按夾具的通用特性分類(lèi)通用夾具、專(zhuān)用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動(dòng)線(xiàn)夾具等按使用的機(jī)床分類(lèi)車(chē)床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨床夾具以及其它機(jī)床夾具等。按夾緊的動(dòng)力源分類(lèi)手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電動(dòng)夾具、電磁夾具、真空夾具、離心力夾具等。機(jī)床夾具的組成1. 定位元件2. 夾緊裝置3. 夾具體4. 對(duì)刀或?qū)蜓b置5. 連接元件6.其它裝置或元件完全定位：工件的六個(gè)支承點(diǎn)全部被限制，工件在空間占有完全確定的惟一位置，稱(chēng)完全定位。 不完全定位： 有些工件，根據(jù)加工要求，并不需要限制其全部自由度。 欠定位：工件的實(shí)際定位所限制的自由度數(shù)少于按其加工要求所必須限制的自由度數(shù)目。欠定位的結(jié)果將會(huì)導(dǎo)致工件應(yīng)該被限制的自由度不被限制的不合理現(xiàn)象，在夾具中的位置不能滿(mǎn)足加工要求。 過(guò)定位（重復(fù)定位）：是指定位時(shí)幾個(gè)定位支承點(diǎn)重復(fù)限制工件的同一個(gè)自由度。工藝過(guò)程的組成機(jī)械加工工藝過(guò)程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)為工藝過(guò)程）是由一個(gè)或若干個(gè)順序排列的工序所組成，毛坯依次通過(guò)這些工序變?yōu)槌善?。工藝過(guò)程（工序、安裝、工位、工步、走刀）生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類(lèi)型生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃，因計(jì)劃期常常定為1年，所以也稱(chēng)為年產(chǎn)量。生產(chǎn)類(lèi)型是指企業(yè)（或車(chē)間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專(zhuān)業(yè)化程度的分類(lèi)，一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種類(lèi)型。工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)原則工藝規(guī)程應(yīng)保證在一定的生產(chǎn)條件下，以最高的生產(chǎn)率、最低的成本、可靠地生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。為此，應(yīng)盡量做到技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，并且有良好的勞動(dòng)條件。另外，還應(yīng)該做到正確、統(tǒng)一、完整和清晰，所用的術(shù)語(yǔ)、符號(hào)、計(jì)量單位、編號(hào)等都要符合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。工藝規(guī)程的內(nèi)容工藝規(guī)程是指規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。其中，規(guī)定零件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件稱(chēng)為機(jī)械加工工藝規(guī)程。正確的工藝規(guī)程是在總結(jié)長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和科學(xué)實(shí)踐的基礎(chǔ)上，依據(jù)科學(xué)理論和必要的工藝實(shí)驗(yàn)并考慮具體的生產(chǎn)條件而制定的工藝規(guī)程的步聚：分析研究產(chǎn)品的裝配圖和零件圖。確定生產(chǎn)類(lèi)型。確定毛坯的種類(lèi)和尺寸。選擇定位基準(zhǔn)和主要表面加工方法、擬定零件加工工藝路線(xiàn)。確定工序尺寸及公差。選擇機(jī)床、工藝裝備及確定時(shí)間定額。填寫(xiě)工藝文件?；鶞?zhǔn)的概念:基準(zhǔn)是零件上用以確定其他點(diǎn)、線(xiàn)、面位置所依據(jù)的那些點(diǎn)、線(xiàn)、面。定位基準(zhǔn)的選擇原則1. 精基準(zhǔn)的選擇:(1)基準(zhǔn)重合原則(2)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則(3)自為基準(zhǔn)原則(4)互為基準(zhǔn)原則 2. 粗基準(zhǔn)的選擇(1)以不加工表面作粗基準(zhǔn)(2)以重要表面、余量較小的表面作粗基準(zhǔn)。(3)粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用(4)以質(zhì)量較好的毛坯作粗基準(zhǔn)。工藝路線(xiàn)的擬定工藝路線(xiàn)的擬定是工藝規(guī)程制定過(guò)程中的關(guān)鍵階段，其主要工作是選擇零件表面的加工方法和安排各表面的加工順序。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)提出幾種方案，通過(guò)分析對(duì)比，從中選擇最佳方案。加工階段的劃分當(dāng)加工零件的質(zhì)量要求比較高時(shí)，往往不可能在一兩個(gè)工序中完成全部的加工工作，而必須分幾個(gè)階段來(lái)進(jìn)行加工。一般說(shuō)來(lái)，整個(gè)加工過(guò)程可分為粗加工、半精加工、精加工等幾個(gè)階段。加工精度和表面質(zhì)量要求特別高時(shí)，還可以增設(shè)光整加工和超精加工階段。加工過(guò)程中將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行，由粗到精使工件逐步到達(dá)所要求的精度水平。粗加工階段 半精加工階段精加工階段 光整加工階段工序的劃分:工序集中與工序分散工序順序的安排: 復(fù)雜零件的機(jī)械加工順序包括切削加工、熱處理和輔助工序，因此在擬定工藝路線(xiàn)時(shí)要將三者加以考慮。加工余量的問(wèn)題（概念、確定）概念：在由毛坯變?yōu)槌善返倪^(guò)程中，在某加工表面上切除的金屬層的總厚度稱(chēng)為該表面的加工總余量。每一道工序所切除的金屬層厚度稱(chēng)為工序間加工余量。確定：計(jì)算法、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法、查表法。時(shí)間定額的組成：基本時(shí)間+輔助時(shí)間+工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間+休息和自然需要時(shí)間提高生產(chǎn)率的工藝途徑1.縮短單件時(shí)間定額(1)縮短基本時(shí)間(2)縮短輔助時(shí)間(3)縮短布置工作地時(shí)間(4)縮短裝備終結(jié)時(shí)間 2.采用先進(jìn)工藝方法生產(chǎn)成本的概念：制造一個(gè)零件或一臺(tái)產(chǎn)品所必須的一切費(fèi)用的總和。機(jī)械加工精度和加工誤差概念；機(jī)械加工精度：零件在加工以后的幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與圖樣規(guī)定的理想零件的幾何參數(shù)符合的程度。加工誤差：由于加工中的種種原因，實(shí)際上不可能把零件做得精確并同理想的完全相符，總會(huì)產(chǎn)生一些偏離，這種偏離就是所謂的加工誤差。機(jī)械加工精度的內(nèi)容尺寸精度：指加工后零件的實(shí)際尺寸與零件尺寸的公差帶中心的相符合程度。形狀精度：指加工后的零件表面的實(shí)際幾何形狀與理想的幾何形狀的相符合程度。位置精度：指加工后零件有關(guān)表面之間的實(shí)際位置與理想位置相符合程度。保證加工精度的方法（尺寸精度和形狀精度分方法）1.獲得尺寸精度的方法(1) 試切法 (2) 調(diào)整法 (3) 定尺寸法 (4) 自動(dòng)控制法 2. 獲得形狀精度的方法1）軌跡法 （2）成形法（3）展成法 3. 獲得位置精度的方法（1）根據(jù)工件加工過(guò)的表面進(jìn)行找正的方法；（2）工件的位置精度由夾具來(lái)保證。機(jī)械加工后的表面質(zhì)量 主要內(nèi)容：1表面層的幾何形狀特性 （1）表面粗糙度 它是指加工表面的微觀幾何形狀誤差。 表面粗糙度通常是由機(jī)械加工中切削刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡所形成。 （2）表面波度 它是介于宏觀幾何形狀誤差與微觀幾何形狀誤差之間的周期性幾何形狀誤差。 2表面層物理機(jī)械性能 （1）表面層冷作硬化表面冷作硬化是由于機(jī)械加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用，產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使金屬的晶格被拉長(zhǎng)、扭曲，甚至破壞而引起的。 （2）表面層金相組織的變化 磨削時(shí)約80%的熱量將傳給工件，所以磨削是一種典型的容易產(chǎn)生加工表面金相組織變化（磨削燒傷）的加工方法。 （3）表面層殘余應(yīng)力 表面層殘余應(yīng)力是指工件經(jīng)機(jī)械加工后，由于表面層組織發(fā)生形狀或組織變化導(dǎo)致在表面層與基體材料的交界處產(chǎn)生互相平衡的內(nèi)部應(yīng)力。 機(jī)械加工后的表面粗糙度 1 切削加工中影響表面粗糙度的因素（1）幾何因素（2）物理因素：積屑瘤、刀具表面對(duì)工件表面的擠壓與摩擦、工件材料性質(zhì)2 磨削加工中影響表面粗糙度的因素 （1）砂輪速度。磨削用量砂輪速度對(duì)表面粗糙度的影響較大，提高有利于降低表面粗糙度。磨削深度與進(jìn)給速度增大時(shí)，將使工件表面塑性變形加劇，因而使表面粗糙度值增大。 （2）砂輪。砂輪的粒度愈細(xì)，使加工表面刻痕細(xì)密，則表面粗糙度值愈小。但粒度過(guò)細(xì)，容易堵塞砂輪而使工件表面塑性變形增加，影響表面粗糙度。 砂輪硬度應(yīng)適宜，使磨粒在磨鈍后及時(shí)脫落，露出新的磨粒來(lái)繼續(xù)切削，即具有良好的“自礪性”，工件就能獲得較細(xì)的表面粗糙度。 （3）工件材料 。工件材料的硬度、塑性、韌性和導(dǎo)熱性能等對(duì)表面粗糙度有顯著影響，工件材料太硬時(shí)，磨粒易鈍化；太軟時(shí)上易堵塞；韌性大和導(dǎo)熱性差的材料，使磨粒早期崩落而破壞了微刃的等高性，因此均使表面粗糙度值增大。 （4）冷卻潤(rùn)滑液。磨削冷卻潤(rùn)滑液對(duì)減少磨削力、溫度及砂輪磨損等都有良好的效果。正確選用冷卻液有利于減小表面粗糙度值。機(jī)械加工后的表面層物理機(jī)械性能 影響表面層冷作硬化的因素（1）切削用量 切削速度： 隨著切削速度的增大，被加工金屬塑性變形減小，同時(shí)由于切削溫度上升使回復(fù)作用加強(qiáng)，因此冷硬程度下降。 進(jìn)給量： 進(jìn)給量增大使切削厚度增大，切削力增大，工件表面層金屬的塑性變化增大，故冷硬程度增加。（2）刀具 刀具刃口圓弧半徑 增大，表面層金屬的塑性變形加劇，冷硬程度增大。 刀具后刀面磨損寬度VB 增大，刀具后刀面與工作表面摩擦加劇，塑性變形增大，導(dǎo)致表面層冷硬程度增大。 前角增大，可減小加工表面的變形，故冷硬程度減小。刀具后角、主偏角、副偏角及刀尖圓角半徑等對(duì)表面層冷硬程度影響不大。（3）工件材料 工件材料的塑性越大，加工表面層的冷硬程度越嚴(yán)重，碳鋼中含碳量越高，強(qiáng)度越高，其冷硬程度越小。2 影響加工表面的金相組織變化的因素（