第一篇：機械加工工藝教案

第1章

金屬切削加工基礎

備課時間：09-2-14

上課時間：09-2-16 教學目的：

1、新學期剛開始，充分調動學生的積極性，并講解學習本課程的方法與技巧。

2、掌握切削運動的類型、切削用量三要素的概念。教學重點：切削用量三要素 課時：2課時 授課內容：

1.1.1 切削運動

? 金屬切削加工是用切削工具將坯料或工件上的多余材料切除，以獲得合乎設計要求的工件的一種加工方法。

（復習金屬切削加工和數控加工在機械制造中的地位）1.1 切削運動及切削要素

機床為實現切削加工所必需具有的加工工件與工件間的相對運動。它包括主運動和進給運動。

主運動（復習什么是主運動）

主運動的速度即切削速度:主運動的線速度。

?dwnvc? 1000

（分析推導過程，分析根據工件材料查表時只能查到切削速度，而不能直接查到轉速的原因）

（二）進給運動

? 進給運動速度：指切削刃選定點相對于工件進給運動的瞬時速度，用vf表示 例：外圓車削時，進給運動速度常常用進給量f來表述，單位：mm / r

刨削時，進給運動速度用每一行程多少毫米來表述，單位為mm / str。

銑削時，進給運動速度常用每齒進給量f來表述，單位：mm/z

進給速度vf、進給量f、每齒進給量fz 和刀具齒數Z之間的關系如下：

vf = nf

1.1.2 切削時形成的表面

車削加工過程中工件上有三個不斷變化著的表面：（1）待加工表面（2）已加工表面（3）過渡表面 1.1.3

切削用量（1）切削速度vc（2）背吃刀量ap（分析車削和銑削的ap有什么不同）（3）進給量f（解釋切削用量三要素對加工的影響。）

備課時間：09-2-18

上課時間：09-2-19 教學目的：

1、掌握刀具的組成及幾何角度的確定方法

2、熟悉刀具的工作角度對加工的影響。

教學重點：幾何角度的確定方法。

教學難點：刀具的工作角度對加工的影響。課時：2課時 授課內容：

1.2 刀具組成及幾何角度

（首先讓學生傳遞著觀察車刀）1.刀具切削部分的組成要素 刀桿：起夾持作用 刀頭:(三面)前刀面：切屑流過的表面

主后刀面：刀具上與加工表面相對的表面

副后刀面：刀具上與已加工表面相對的表面

(兩刃)

主切削刃：刀具上前刀面與主后刀面的交線

副切削刃：刀具上前刀面與副后刀面的交線

(一尖)

主切削刃與副切削刃的交點

（結合刀具實物和圖片與學生一起分析并提問）２．車刀切削角度的坐標平面

基面Pr：通過主切削刃上的某一點，與主運動方向相垂直的平面。

車刀的基面平行于刀體底面。

切削平面Ps：通過主切削刃上的某一點，與過渡表面相切并垂直于基面的平面。正交平面Po：通過主切削刃上的某一點，并同時垂直于基面和切削平面的平面。（結合幻燈片與學生一起分析并提問）3.刀具的主要標注角度 1)前角（?0）

前刀面和基面之間的夾角。2）后角（?0）

主后刀面和切削平面之間的夾角。

（直接分析出前角和后角的正、負、零。并要求學生在車刀上分析出前角和后角的正、負時的形狀，及其大、小對加工的影響。）3）主偏角（kr）

主切削刃與進給方向間的夾角 4）副偏角（kr’）

負切削刃與進給方向的夾角 5）刃傾角（?S）

主切削刃與基面之間的夾角。在切削平面內度量

4、刀具的工作角度

? 進給運動對刀具工作角度的影響

使刀具實際工作后角減小，工作前角增大

? 刀具安裝高低對刀具工作角度的影響

? 刀桿中心面（線）不垂直于進給運動方向的影響

由此分析出刀具的安裝方法：

1、刀尖的高度應與工件中心的高度一致。

2、刀桿中心面（線）應垂直于進給運動方向。

備課時間：09-2-22

上課時間：09-2-23 教學目的：

1、了解切削層參數

2、掌握切屑的形成過程及切屑種類

3、熟悉積屑瘤的形成及其對切削加工的影響。

教學難點：切屑的形成過程。

教學重點：切屑種類和積屑瘤的形成及其對切削加工的影響。課時：2課時 授課內容：

5、切削層參數

（1）切削層公稱厚度hD ：垂直于過渡表面的切削層尺寸。

切削層截面的切削厚度為： hD ＝ f sinκr

（2）切削層公稱寬度bD

切削層截面的公稱切削寬度為：bD ＝ ap/sinκr(3)切削層公稱橫截面積

AD＝hD bD＝ f sinκr.ap/sinκr= f ap

1.3 金屬的切削過程

金屬在切削過程中，會出現一系列物理現象，如金屬變形、切削力、切削熱、刀具磨損等，這些都是以切屑形成過程為基礎而生產中出現的許多問題，如積屑瘤、振動、卷屑、斷屑等，都與切削過程密切相關。1.3.1.切屑的形成過程及切屑種類

1、切屑形成過程：對塑性金屬進行切削時，切屑的形成過程就是切削層金屬的變形過程。

2、切屑的類型及切屑控制

類型：帶狀切屑、擠裂切屑、單元切屑、崩碎切屑

（預習第10頁表1-1，總結出哪種切屑較好，怎樣控制切屑的類型。）

切屑控制：

“不可接受”的切屑：切削條件惡劣導致。影響主要有拉傷工件的已加工表面；劃傷機床；造成刀具的早期破損；影響操作者的安全。

切屑控制：在切削加工中采取適當的措施來控制切屑的卷曲、流出與折斷，使形成“可接受”的良好屑形。

“可接受”的切屑標準：不妨礙正常的加工；不影響操作者的安全；易于清理、存

放和搬運。

(1)切屑的形態可隨切削條件不同而改變

(2)可控制切削條件，使切屑形態向有利于生產的方面轉化，保證切削加工的順利進行和工件的加工質量：增大前角、提高切削速度、減小進給量 3．積屑瘤

在一定的切削速度和保持連續切削的情況下，加工塑性材料時，在刀具前刀面常常粘結一塊剖面呈三角狀的硬塊，這塊金屬被稱為積屑瘤。（1）積屑瘤的形成

切削過程中，由于金屬的擠壓和強烈摩擦，使切屑與前刀面之間產生很大的應力和很高的切削溫度。當應力和溫度條件適當時，切屑底層與前刀面之間的摩擦力很大，使得切屑底層流出速度變得緩慢，形成一層很薄的“滯流層”，當滯流層與前刀面的摩擦阻力超過切屑內部的結合力時，滯流層的金屬與切屑分離而粘附在切削刃附近形成積屑瘤.（２）積屑瘤對切削加工的影響 有利方面：保護刀具、增加工作前角

不利方面：影響工件尺寸精度、影響工件表面粗造度（3）.積屑瘤的控制

影響積屑瘤的因素：工件材料、切削用量、刀具前角、切削液等

控制措施：通過熱處理，提高零件材料的硬度，降低材料的加工硬化。

要避免在中溫、中速加工塑性材料

增大前角可減小切削變形，降低切削溫度，減小積屑瘤的高度 采用潤滑性能優良的切削液可減少甚至消除積屑瘤

3、鱗刺的形成

低速加工塑性金屬材料時在已加工表面常會出現一種鱗片狀毛刺，成為鱗刺。? 成因：低速切削形成擠裂或單元切屑時，刀、屑間摩擦發生周期性變化使切屑在前面上周期性停留代替刀具推擠切削層造成金屬的積聚，使以加工表面產生拉應力而導裂，并使切削厚度向切削線以下而形成鱗刺

4、已加工表面的變形

切屑經過刀刃鈍圓B點后，受到后刀面BC段的擠壓和摩擦，經過BC段后，這部分金屬開始彈性恢復，恢復高度為△h，在恢復過程中又與后刀面CD部分產生摩擦，這部分切削層在OB，BC，CD段的擠壓和摩擦后，形成了已加工表面的加工質量。所以說第三變形區對工件加工表面質量產生很大影響。

備課時間：09-2-25

上課時間：09-2-26 教學目的：

1、掌握刀具材料的基本要求及常用刀具材料。

2、熟悉切削力、切削熱和切削溫度及其對刀具壽命的影響。

教學重點和難點：刀具材料的基本要求及常用刀具材料。課時：2課時 授課內容：

1.4 刀具材料

概

述：刀具材料是指刀具上參與切削部分的材料。1.4.1 刀具材料的基本要求（1）高硬度

（2）高強度與強韌性

（3）較強的耐磨性和耐熱性（4）優良導熱性

（5）良好的工藝性與經濟性 1.4.2 常用刀具材料

刀具材料種類很多，常用的有：工具鋼（包括碳素工具鋼、）、硬質合金、陶瓷金剛石（天然和人造）、立方氮化硼、碳素工具鋼和合金工具鋼，因其耐熱性很差，目前僅用于手工工具。

1、高速鋼

? 高速鋼是一種含有鎢、鉬、釩等合金元素較多的工具鋼，也稱為鋒鋼或白鋼． ? 特點：

1）強度高，抗彎強度為硬質合金的2～3倍；

2）韌性高，比硬質合金高幾十倍；

3）硬度HRc63以上，且有較好的耐熱性；

4）可加工性好，熱處理變形較小。

?

應用：常用于制造各種復雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。

2、硬質合金

? 硬質合金是用高硬度、高熔點的金屬碳化物粉末和金屬粘結劑（如Co、Ni、Mo等）經高壓成型后，再在高溫下燒結而成的粉末冶金制品。?

優點

硬質合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠高于高速鋼，且能切削諸如淬火鋼等硬材料。? 不足（與高速鋼相比）：

其抗彎強度較低、脆性較大，抗振動和沖擊性能也較差。

? 硬質合金因其切削性能優良而被廣泛用來制作各種刀具。在我國，絕大多數車刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質合金制造。

3、陶瓷刀具材料

? 陶瓷材料比硬質合金具有更高的硬度（HRA91～95）和耐熱性，在1200℃的溫度下仍能切削，耐磨性和化學惰性好，摩擦系數小，抗粘結和擴散磨損能力強，因而能以更高的速度切削，并可切削難加工的高硬度材料。主要缺點是性脆、抗沖擊韌性差，抗彎強度低。

4、立方氮化硼

它是一種人工合成的新型刀具材料。它是利用超高溫高壓技術制成的一種無機超硬材料。立

方氮化硼在高溫、其硬度很高，可達8000～9000HV,僅次于金剛石，但熱穩定性遠高于金剛石，并且與元素親和力小，它的最大的優點是在高溫1200℃～1300℃時也不會與鐵族金屬起反應。因此既能勝任淬火鋼、冷硬鑄鐵的粗車和精車，又能勝任高溫合金、熱噴涂材料、硬質合金及其他難加工材料的高速切削。超高速加工的首選刀具材料

5、金剛石

分為人造和天然兩種，是目前已知最硬的，硬度約為HV10000,故其耐磨性好，不足之處是抗彎強度和韌性差，對鐵的親和作用大，故金剛石刀具不能加工黑色金屬，在800℃時，金剛石中的碳與鐵族金屬發生擴散反應，刀具急劇磨損。金剛石價格昂貴，刃磨困難，應用較少。主要用作磨具及磨料，有時用于修整砂輪。

總結：材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低

材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，遞次降低到高速鋼。

課時八

1.5 切削力、切削熱和切削溫度 1.5.1

切削力的來源

1、切削層金屬、切屑和工件表面層金屬的彈性

變形、塑性變形所產生的抗力；

2、刀具與切屑、工件表面間的摩擦阻力。

1.5.2 切削分力及其作用

1、主切削力Fc ：切削合力在切削速度方向上的分力，垂直于基面，是計算機床動力、校核機床和夾具強度及剛度的重要依據

2、背向力Fp

切削合力在切削深度方向上的分力，與切深方向相反，它能使工件彎曲和引起震動，對加工質量影響較大。

3、進給力Ff

切削合力在進給方向上的分力;與進給方向平行，但方向相反，是設計和校驗進給機構強度的依據。

4、影響切削力的因素

工件材料： 被加工工件材料的強度、硬度越高，切削力增大。強度相近的材料，如其塑性（伸長率）較大，切削力增大。切削脆性材料時，其切削力一般低于塑性材料。

切削用量：切削深度ap或進給量f加大，均使切削力增大，但兩者的影響程度不同，ap 的影響更大一些。切削速度： 加工塑性金屬時，在中速和高速下，切削力一般隨著切削速度的增大而減小。刀具幾何參數

1.5.5

切削熱和切削溫度

1.切削熱的產生傳出及影響 ａ．切削熱的來源

切屑層的金屬發生彈性變形、塑性變形而產生大量的熱 切屑與刀具前刀面產生的摩擦 工件與刀具后刀面產生的摩擦 ｂ．切削熱的傳導

傳入切屑，約占總熱量的５０％～８６％，對切削加工無不利影響

傳入工件，約占總熱量的４０％～１０％，會使工件膨脹或伸長，產生尺寸和形狀誤差，影響加工精度

傳入刀具，約占總熱量的９％～３％，使刀具溫度升高，硬度下降，磨損加快，耐用度降

傳入周圍介質，約占總熱量的１％，對切削加工無不利影響 2.切削溫度及其影響因素

切削溫度：是指刀具表面上切屑和刀具接觸處的平均溫度。

其高低取決于切削時產生熱量的多少和傳導條件的好壞，切削用量、工件材料、刀具材料及角度等對切削溫度均有影響 3.降低切削溫度的措施

(1)選擇合理的幾何角度和切削用量(2)使用切削液 1.6 刀具的磨損和壽命

一．刀具的磨損形式

1、前刀面磨損(月牙洼磨損)2．后萬面磨損

3．前刀面和后刀面同時磨損

二、刀具磨損過程

初期磨損階段、正常磨損階段、急劇磨損階段

三、刀具壽命(1)定義

刃磨或換刃后的刀具，自開始切削直到磨損量達到磨鈍標準為止的切削時間，稱為刀具壽命，符號用T，單位用min或s。

(2)刀具壽命與切削用量的關系

切削用量對刀具壽命T 的影響程度與切削用量對切削溫度θ的影響程度是一致的，切削速度對刀具壽命的影響最大，其次是進給量，背吃刀量的影響很小。

備課時間：09-3-1

上課時間：09-3-2 教學目的：

1、掌握切削液的作用及選用原則

2、掌握前角的選用方法和原則。

教學難點：刀具幾何角度的確定。

教學重點：刀具的組成及幾何角度的確定方法。課時：2課時 授課內容：

1.7 工件材料的切削加工性和切削液

1.7.1切削加工性的概念和衡量指標

材料的切削加工性是指材料被切削加工的難易程度。材料加工的難易程度要由具體的加工要求及切削條件而定。通常精加工時以能較好的保證加工質量為工件材料切削加工性的主要指標；自動加工則以斷屑的難易程度為材料切削加工性的主要指標 衡量材料切削加工性的指標 1.一定刀具壽命下的切削速度 vTvT越大，材料的切削加工性越好。2.相對加工性 kr

為統一標準起見，取正火狀態下的45鋼作基準材料，刀具壽命為60 min，這時的切削速度為基準（寫作(v60)j），而將其它材料的(v 60)與其相比，這個比值Kr稱為相對加工性：

vkr?60(v60)j

材料具有良好的切削加工性。kr?1

3.已加工表面質量

凡較容易獲得好的表面質量的材料，其切削加工性較好；反之則較差。精加工時，常以此為衡量指標。

4.切屑的控制或斷屑的難易

凡切屑較容易控制或易于斷屑的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在自動機床或自動線上加工時，常以此為衡量指標。5.切削力

在相同切削條件下，凡切削力較小的材料，其切削加工性較好；反之則較差。在粗加工中，當機床剛性或動力不足時，常以此為衡量指標。（衡量材料切削加工性的指標5項內容，須提問）? 影響材料切削加工性的因素 1.物理性能

材料的導熱性愈好、一定刀具耐用度下的切削速度愈 高，材料的切削加工性愈好。2.材料的力學性能

材料的強度、硬度愈高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，— 切削加工性愈差。

材料的塑性、韌性愈高，切削時切屑的變形加大，摩擦力提高，切削力愈大，切削溫度愈高，刀具磨損加劇，— 切削加工性愈差。1.7.2 改善材料切削加工性的途徑 1.調整材料的化學成分

在鋼中加入 S、Pb 等元素，可有效的改善材料的切削加工性。——“易切削鋼”。2.熱處理

1.7.3

切削液 1．切削液的作用（1）潤滑作用（2）冷卻作用（3）清洗作用（4）防銹作用

2、切削液的種類 ①、切削油 ②、乳化液 ③、水溶液

3．切削液的選用原則（1）粗加工

? 粗加工時，切削用量大，產生的切削熱量多，容易使刀具迅速磨損。此類加工一般

采用冷卻作用為主的切削液，如離子型切削液或3％～5％乳化液。

? 切削速度較低時，刀具以機械磨損為主，宜選用潤滑性能為主的切削液； ? 速度較高時，刀具主要是熱磨損，應選用冷卻為主的切削液。

? 硬質合金刀具耐熱性好，熱裂敏感，可以不用切削液。如采用切削液，必須連續、充分澆注，以免冷熱不均產生熱裂紋而損傷刀具。

（2）精加工

? 精加工時，切削液的主要作用：提高工件表面加工質量和加工精度。

? 加工一般鋼件，在較低的速度（6.0m/min～30m/min）情況下，宜選用潤滑性能好的極壓切削油或10％～12％極壓乳化液，以減小刀具與工件之間的摩擦和粘結，抑制積屑瘤。注意：

? A、加工銅材料時，不宜采用含硫切削液，因為硫對銅有腐蝕作用。

? B、加工鋁時，也不適于采用含硫與氯的切削液，因為這兩種元素宜與鋁形成強度高于鋁的化合物，反而增大刀具與切屑間的摩擦。也不宜采用水溶液，因高溫時水會使鋁產生針孔。

1.8 刀具幾何參數的合理選擇

? 刀具幾何參數的合理選擇：是指在保證加工質量的前提下，選擇能提高切削效率，降低生產成本，獲得最高刀具耐用度的刀具幾何參數。

? 刀具幾何參數內容：

? 刀具幾何角度（如前角、后角、主偏角等）、? 刀面形式（如平面前刀面、倒棱前刀面等）? 切削刃形狀（直線形、圓弧形）1．前角和前刀面形狀的選擇 ? 前角的功用：

（1）影響切削變形和切削力的大?。?）影響加工表面質量（3）影響刀具壽命

（4）影響切屑形態和斷屑效果。（1）前角的選擇：

? 在選擇刀具前角時首先應保證刀刃鋒利，同時也要兼顧刀刃的強度與耐用度。

? 刀具前角的合理選擇，主要由刀具材料、工件材料、加工條件決定。

? ① 刀具材料

強度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，而脆性大的刀具甚至取負的前角。

? ② 工件材料

加工鋼件等塑性材料時，切屑沿前刀面流出時和前刀面接觸長度長，壓力與摩擦較大，為減小變形和摩擦，一般采用選擇大的前角。

加工脆性材料時，切屑為碎狀，切屑與前刀面接觸短，切削力主要集中在切削刃附近，受沖擊時易產生崩刃，因此刀具前角相對塑性材料取得小些或取負值，以提高刀刃的強度。

? ③ 加工條件

粗加工時，一般取較小的前角；

精加工時，宜取較大的前角，以減小工件變形與表面粗糙度； 帶有沖擊性的斷續切削比連續切削前角取得小。

總之，前角選擇的原則是在滿足刀具耐用度的前提下，盡量選取較大前角。

刀具的合理前角參考值見P34表1-7

2、前刀面形狀、刃區形狀及其參數的選擇

? ①、前刀面形狀

? A、正前角鋒刃平面型

特點：刃口較鋒利，但強度差，γo不能太大，不易折屑。

主要用于高速鋼刀具，精加工。B、帶倒棱的正前角平面型

? 特點：切削刃強度及抗沖擊能力強，同樣條件下可以采用較大的前角，提高了刀具耐用度。

主要用于硬質合金刀具和陶瓷刀具，加工鑄鐵等脆性材料。

? C、負前角平面型

?

特點：切削刃強度較好，但刀刃較鈍，切削變形大。

? 主要用于硬脆刀具材料。加工高強度高硬度材料，如淬火鋼。? 圖示類型負前角后部加有正前角，有利于切屑流出。? D、曲面型

? 特點：有利于排屑、卷屑和斷屑，而且前角較大，切削變形小，所受切削力也較小。? 在鉆頭、銑刀、拉刀等刀具上都有曲面前面。

備課時間：09-3-4

上課時間：09-3-5 教學目的：

1、掌握后角、主偏角、刃傾角的選擇原則和方法。

2、掌握切削用量的選擇原則和方法。

教學重點、難點：切削用量的選擇原則和方法。課時：2課時 授課內容：

2．后角及形狀的選擇(1)后角的功用 ：

A、減小刀具后刀面與加工表面的摩擦；

B、當前角固定時，后角的增大與減小能增大和減小刀刃的鋒利程度，改變刀刃的散熱，從而影響刀具的耐用度。(2)后角的選擇

后角大小取決于：切削厚度、工件材料、工藝系統剛度。切削厚度(進給量）越大，后角越??； 工件材料越軟、塑性越大，后角越大； 工藝系統剛度較差時，適當減小后角

副后角的作用與后角類似，它用來減少副后面與已加工表面之間的摩擦，一般刀具將副后角制成與后角相同。1.8.4、主、副偏角的功用及其選擇

1、主、副偏角的功用

主偏角影響切削層的形狀，切削刃的工作長度和單位切削刃上的負荷。減少κr，主切削刃單位長度上的負荷減少，刀具磨損小，耐用。

副偏角影響已加工表面的粗糙度和刀尖強度，減少κr′，減少表面的粗糙度的數值，還可提高刀具強度。過小，會使副切削刃與已加工面的摩擦增加，引起震動，降低表面質量。2.主、副偏角的選擇

? 主偏角主要根據加工條件和工藝系統剛性來選擇

? 副偏角主要考慮表面粗糙度、刀尖強度和散熱面積來選擇。3．主偏角的選擇

? A、主偏角κr的增大或減小對切削加工有利的一面（主偏角κr減小，能提高刀具耐用度。）

在背吃刀量ap與進給量f 不變時，主偏角κr減小將使切削厚度hD減小，切削寬度bD增加，參加切削的切削刃長度也相應增加，切削刃單位長度上的受力減小，散熱條件也得到改善。

主偏角κr減小時，刀尖角增大，刀尖強度提高，刀尖散熱體積增大。

? B、主偏角κr的增大或減小對切削加工不利的一面（主偏角的減小對刀具耐用度和加工精度產生不利影響。）

因為根據切削力分析可以得知，主偏角κr減小，將使背向力Fp增大，從而使切削時產生的撓度增大，降低加工精度。同時背向力的增大將引起振動。主偏角κr 選擇原則 ：

? ①、工藝系統剛性較好時（工件長徑比lw/dw < 6），主偏角κr可以取小值。? ②、工藝系統剛性較差時（工件長徑比lw/dw = 6-12），或帶有沖擊性的切削，主偏角κr可以取大值，一般κr＝75o～93o，甚至主偏角κr可以大于90o，以避免加工時振動。

? 硬質合金刀具車刀的主偏角多為60o～75o。

? ③、根據工件加工要求選擇。

當車階梯軸時，κr ＝90o；同一把刀具加工外圓、端面和倒角時，κr ＝45o。

課時十二

4、副偏角的選擇

? 副偏角κrˊ的大小對刀具耐用度和加工表面粗糙度的影響：

? A、副偏角的減小，將可降低殘留物面積的高度，提高理論表面粗糙度值，? B、副偏角減小刀尖強度增大，散熱面積增大，提高刀具耐用度。

? C、副偏角太小會使刀具副后刀面與工件的摩擦，使刀具耐用度降低，另外引起加工中振動。

? ①、工藝系統剛性好時，加工高強度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圓及端面，能中間切入，κrˊ＝45o。

? ②、工藝系統剛度較差時，粗加工、強力切削時，κrˊ＝10o～15o；車臺階軸、細長軸、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。? ③、切斷切槽，κrˊ＝1o～2o。

? 副偏角的選擇原則是：在不影響摩擦和振動的條件下，應選取較小的副偏角。1.8.5

刃傾角的選擇

（1）λs對切屑流出方向的影響

? 當λs為負值時，切屑將流向已加工表面，并形成長螺卷屑，容易損害加工表面。

但切屑流向機床尾座，不會對操作者產生大的影響。粗車時采用負值的λs。? 當λs為正值，切屑將流向機床床頭箱，影響操作者工作，并容易纏繞機床的轉動部件，影響機床的正常運行精車時采用正值的λs。（2）刃傾角對刀尖的影響

? 刃傾角λs的變化能影響刀尖的強度和抗沖擊性能。

? 當λs取負值時，刀尖在切削刃最低點，切削刃切入工件時，切入點在切削刃或前刀面，保護刀尖免受沖擊，增強刀尖強度。

? 一般大前角刀具通常選用負的刃傾角，既可以增強刀尖強度，又避免刀尖切入時產生的沖擊。

（3）刃傾角對切削分力的影響

刃傾角負值越大，切深抗力越大，當工藝系統剛性較差時，容

易引起振動。? 1.8.6．刀尖形狀的選擇

? 刀尖是刀具強度和散熱條件都很差的地方。切削過程中，刀尖切削溫度較高，非常容易磨損，因此增強刀尖，可以提高刀具耐用度。刀尖對已加工表面粗糙度有很大影響。

?（1）直線過渡刃的優點：

主偏角κr和副偏角κrˊ的減小，都可以增強刀尖強度，但同時也增大了背向力Fp，使得工件變形增大并引起振動。但如在主、副切削刃之間磨出直線過渡刃。則既可增大刀尖角，又不會使背向力Fp增加多少 ?（2)圓弧狀刀尖的圓弧半徑取值

增大ｒε，刀具的磨損和破損都可減小，不過，此時背向力Fp也會增大，容易引起振動?？紤]到脆性大的刀具對振動敏感因素，一般硬質合金刀具和陶瓷刀具的刀尖圓弧半徑ｒε值較小；

硬質合金車刀和陶瓷車刀，一般ｒε＝0.2～2㎜，高速鋼刀具，ｒε ＝0.5～5 ㎜。精加工ｒε選取比粗加工小。

?(3)

修光刃

精加工時，還可修磨出κrε＝0o，寬度b＝（1.2～1.5）f 與進給方向平行的修光刃，切除掉殘留面積。

這種修光刃能在進給量較大時，還能獲得較高的表面加工質量。修光刃 常用于端銑刀

1.9 切削用量的選擇

1）切削用量對加工質量的影響

當切削速度增大時，切削力減小，可減小或避免積屑瘤，有利于提高加工質量 進給量增大使工件殘留面積的高度顯著增大，表面更粗糙。

切削深度增大，時切削力和工件變形增大，可能引起振動，使零件的加工精度和表面質量下降。

2)切削用量對刀具耐用度的影響

在切削用量中，切削速度對刀具耐用度的影響最大，進給量次之，切削深度影響最小 3)選擇切削用量的原則

粗加工：首先選擇大的切削深度，其次選擇較大的進給量，最后確定合理的切削速度。精加工：一般取較小的切削深度和進給量，盡可能選擇較高的切削速度。? 對切削用量三要素選擇方法

?（1）背吃刀量的選擇

? 粗加工時（表面粗糙度Ra50～12.5μm）：在允許的條件下，盡量一次切除該工序的全部余量。如分兩次走刀，則第一次背吃刀量盡量取大，第二次背吃刀量盡量取小些。

? 半精加工時（表面粗糙度Ra6.3～3.2μm），背吃刀量一般為0.5～2㎜。）? 精加工時（表面粗糙度Ra1.6～0.8μm），背吃刀量為0.1～0.4㎜。

?（2）進給量的選擇

? 粗加工時，進給量主要考慮工藝系統所能承受的最大進給量。

? 精加工和半精加工時，最大進給量主要考慮加工精度和表面粗糙度。另外還要考慮工件材料，刀尖圓弧半徑、切削速度等。

P39 表1-8、1-9.?（3）切削速度的選擇 ? 切削速度的選取原則是：

? 粗車時，應選較低的切削速度，精加工時選擇較高的切削速度；

? 加工材料強度硬度較高時，選較低的切削速度，反之取較高切削速度； ? 刀具材料的切削性能越好，切削速度越高?？刹楸?-11得到

第二篇：機械加工工藝規程

機械加工工藝規程

10.1 工藝過程

10.1.1 生產過程與工藝過程(1)生產過程

生產過程是指把原材料(半成品)轉變為成品的全過程.機械產品的生產過程,一般包括: ①生產與技術的準備,如工藝設計和專用工藝裝備的設計和制造,生產計劃的編制,生產資料的準備;②毛坯的制造,如鑄造,鍛造,沖壓等;③零件的加工,如切削加工,熱處理,表面處理等;④產品的裝配,如總裝,部裝,調試檢驗和油漆等;⑤生產的服務,如原材料,外購件和工具的供應,運輸,保管等.機械產品的生產過程一般比較復雜,目前很多產品往往不是在一個工廠內單獨生產,而是由許多專業工廠共同完成的.例如:飛機制造工廠就需要用到許多其他工廠的產品(如發動機,電器設備,儀表等),相互協作共同完成一架飛機的生產過程.因此,生產過程即可以指整臺機器的制造過程,也可以是某一零部件的制造過程.(2)工藝過程

工藝過程是指在生產過程中改變生產對象的形狀,尺寸,相對位置和性質等,使其成為成品或半成品的過程.如毛坯的制造,機械加工,熱處理,裝配等均為工藝過程.在工藝過程中,若用機械加工的方法直接改變生產對象的形狀,尺寸和表面質量,使之成為合格零件的工藝過程,稱為機械加工工藝過程.同樣,將加工好的零件裝配成機器使之達到所要求的裝配精度并獲得預定技術性能的工藝過程,稱為裝配工藝過程.機械加工工藝過程和裝配工藝過程是機械制造工藝學研究的兩項主要內容.10.1.2 機械加工工藝過程的組成

機械加工工藝過程是由一個或若干個順序排列的工序組成的,而工序又可分為若干個安裝,工位,工步和走刀,毛坯就是依次通過這些工序的加工而變成為成品的.(1)工序

工序是指一個或一組工人,在一個工作地點對一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程.區分工序的主要依據,是工作地點(或設備)是否變動和完成的那部分工藝內容是否連續.如圖 4.1所示的零件,孔1需要進行鉆孔和鉸孔,如果一批工件中,每個工件都是在一臺機床上依次地先鉆孔,而后鉸孔,則鉆孔和鉸孔就構成一個工序.如果將整批工件都是先進行鉆孔,然后整批工件再進行鉸孔,這樣鉆孔和鉸孔就分成兩個工序了.工序不僅是組成工藝過程的基本單元,也是制訂工時定額,配備工人,安排作業和進行質量檢驗的依據.通常把僅列出主要工序名稱的簡略工藝過程稱為工藝路線.(2)安裝與工位

工件在加工前,在機床或夾具上先占據一正確位置(定位),然后再夾緊的過程稱為裝夾.工件(或裝配單元)經一次裝夾后所完成的那一部分工藝內容稱為安裝.在一道工序中可以有一個或多個安裝.工件加工中應盡量減少裝夾次數,因為多一次裝夾就多一次裝夾誤差,而且增加了輔助時間.因此生產中常用各種回轉工作臺,回轉夾具或移動夾具等,以便在工件一次裝夾后,可使其處于不同的位置加工.為完成—定的工序內容,一次裝夾工件后,工件(或裝配單元)與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備固定部分所占據的每一個位置,稱為工位.圖4.2所示為一種利用回轉工作臺在—次裝夾后順序完成裝卸工件,鉆孔,擴孔和鉸孔四個工位加工的實例.(3)工步與走刀

1)工步 工步是指被加工表面(或裝配時的連接表面)和切削(或裝配)工具不變的情況下所連續完成的那一部分工序.一個工序可以包括幾個工步,也可以只有一個工步.一般來說,構成工步的任一要素(加工表面,刀具及加工連續性)改變后,即成為一個新工步.但下面指出的情況應視為一個工步.①對于那些一次裝夾中連續進行的若干相同的工步應視為一個工步.如圖 4.1所示,兩孔1的加工,可以作為一個工步.② 為了提高生產率,有時用幾把刀具同時加工一個或幾個表面,此時也應視為一個工步.稱為復合工步.2)走刀 在一個工步內,若被加工表面切去的金屬層很厚,需分幾次切削,則每進行一次切削就是一次走刀.一個工步可以包括一次走刀或幾次走刀.10.1.3 機械加工生產類型和特點(1)生產綱領

企業在計劃期內生產的產品的數量和進度計劃稱為生產綱領.零件的年生產綱領.可按下式計算 N=Qn(1+a%+b%)

式中 N——零件的年生產綱領,件/年;Q——產品的年生產綱領,臺/年;n——每臺產品中該零件的數量,件/臺;a%--備品的百分率;b%--廢品的百分率.生產綱領的大小對生產組織形式和零件加工過程起著重要的作用,它決定了各工序所需專業化和自動化的程度,決定了所應選用的工藝方法和工藝裝備.(2)生產類型和工藝特點

企業(或車間,工段,班組,工作地)生產專業化程度的分類稱為生產類型.生產類型一般可分為:單件生產,成批生產,大量生產三種.1)單件生產 單件生產的基本特點是:生產的產品種類繁多,每種產品的產量很少,而且很少重復生產.例如,重型機械產品制造和新產品試制等都屬于單間生產.2)成批生產 成批生產的基本特點是:分批的生產相同的產品,生產呈周期性重復.如機床制造,電機制造等屬于成批生產,成批生產又可按其批量大小分為小批量生產,中批量生產,大批量生產三種類型.其中,小批量生產和大批生產的工藝特點分別與單件生產和大量生產的工藝特點類似;中批量生產的工藝特點.介于小批生產和大批生產之間.3)大量生產 大量生產的基本特點是:產量大,品種少,大多數工作長期重復的進行某個零件的某一道工序的加工.例如,汽車,拖拉機,軸承等的制造都屬于大量生產.生產類型的劃分除了與生產綱領有關外,還應考慮產品的大小及復雜程度,生產類型不同,產品制造的工藝方法,所用的設備和工藝裝備以及生產的組織形式等均不同.大批大量生產應盡可能采用高效率的設備和工藝方法,以提高生產率;單件小批生產應采用通用設備和工藝裝備,也可采用先進的數控機床,以降低各類生產類型的生產成本.10.2 機械加工工藝規程 10.2.1 概述

機械加工工藝規程是規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一,它是在具體的生產條件下,把較為合理的工藝過程和操作方法,按照規定的形式書寫成工藝文件,經審批后用來指導生產.機械加工工藝規程一般包括以下內容:工件加工的工藝路線,各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備,工件的檢驗項目及檢驗方法,切削用量,時間定額等.10.2.1.1 機械加工藝規程的作用(1)是指導生產的重要技術文件

工藝規程是依據工藝學原理和工藝試驗,經過生產驗證而確定的,是科學技術和生產經驗的結晶.所以,它是獲得合格產品的技術保證,是指導企業生產活動的重要文件.正因為這樣,在生產中必須遵守工藝規程,否則常常會引起產品質量的嚴重下降,生產率顯著降低,甚至造成廢品.但是,工藝規程也不是固定不變的,工藝人員應總結工人的革新創造,可以根據生產實際情況,及時地汲取國內外的先進工藝技術,對現行工藝不斷地進行改進和完善,但必須要有嚴格的審批手續.(2)是生產組織和生產準備工作的依據

生產計劃的制訂,產品投產前原材料和毛坯的供應,工藝裝備的設計,制造與采購,機床負荷的調整,作業計劃的編排,勞動力的組織,工時定額的制訂以及成本的核算等,都是以工藝規程作為基本依據的.(3)是新建和擴建工廠(車間)的技術依據

在新建和擴建工廠(車間)時,生產所需要的機床和其它設備的種類,數量和規格,車間的面積,機床的布置,生產工人的工種,技術等級及數量,輔助部門的安排等都是以工藝規程為基礎,根據生產類型來確定.除此以外,先進的工藝規程也起著推廣和交流先進經驗的作用,典型工藝規程可指導同類產品的生產.10.2.1.2 工藝規程制訂的原則

工藝規程制訂的原則是優質,高產和低成本,即在保證產品質量的前提下,爭取最好的經濟效益.在具體制定時,還應注意下列問題: 1)技術上的先進性 在制訂工藝規程時,要了解國內外本行業工藝技術的發展,通過必要的工藝試驗,盡可能采用先進適用的工藝和工藝裝備.2)經濟上的合理性 在一定的生產條件下,可能會出現幾種能夠保證零件技術要求的工藝方案.此時應通過成本核算或相互對比,選擇經濟上最合理的方案,使產品生產成本最低.3)良好的勞動條件及避免環境污染 在制訂工藝規程時,要注意保證工人操作時有良好而安全的勞動條件.因此,在工藝方案上要盡量采取機械化或自動化措施,以減輕工人繁重的體力勞動.同時,要符合國家環境保護法的有關規定,避免環境污染.產品質量,生產率和經濟性這三個方面有時相互矛盾,因此,合理的工藝規程應用該處理好這些矛盾,體現這三者的統一.10.2.1.3 制訂工藝規程的原始資料 1)產品全套裝配圖和零件圖.2)產品驗收的質量標準.3)產品的生產綱領(年產量).4)毛坯資料 毛坯資料包括各種毛坯制造方法的技術經濟特征;各種型材的品種和規格,毛坯圖等;在無毛坯圖的情況下,需實際了解毛坯的形狀,尺寸及機械性能等.5)本廠的生產條件 為了使制訂的工藝規程切實可行,一定要考慮本廠的生產條件.如了解毛坯的生產能力及技術水平;加工設備和工藝裝備的規格及性能;工人技術水平以及專用設備與工藝裝備的制造能力等.6)國內外先進工藝及生產技術發展情況 工藝規程的制訂,要經常研究國內外有關工藝技術資料,積極引進適用的先進工藝技術,不斷提高工藝水平,以獲得最大的經濟效益.7)有關的工藝手冊及圖冊.10.2.1.4 制訂工藝規程的步驟

1)計算年生產綱領,確定生產類型.2)分析零件圖及產品裝配圖,對零件進行工藝分析.3)選擇毛坯.4)擬訂工藝路線.5)確定各工序的加工余量,計算工序尺寸及公差.6)確定各工序所用的設備及刀具,夾具,量具和輔助工具.7)確定切削用量及工時定額.8)確定各主要工序的技術要求及檢驗方法.9)填寫工藝文件.在制訂工藝規程的過程中,往往要對前面已初步確定的內容進行調整,以提高經濟效益.在執行工藝規程過程中,可能會出現前所未料的情況,如生產條件的變化,新技術,新工藝的引進,新材料,先進設備的應用等,都要求及時對工藝規程進行修訂和完善.10.2.1.5 工藝文件的格式

將工藝規程的內容,填入一定格式的卡片,即成為生產準備和施工依據的工藝文件.常用的工藝文件格式有下列幾種:(1)綜合工藝過程卡片

這種卡片以工序為單位,簡要地列出了整個零件加工所經過的工藝路線(包括毛坯制造,機械加工和熱處理等),它是制訂其它工藝文件的基礎,也是生產技術準備,編排作業計劃和組織生產的依據.在這種卡片中,由于各工序的說明不夠具體,故一般不能直接指導工人操作,而多作生產管理方面使用.但是,在單件小批生產中,由于通常不編制其它較詳細的工藝文件,而是以這種卡片指導生產.機械加工工藝卡片是以工序為單位,詳細說明整個工藝過程的工藝文件.它是用來指導工人生產和幫助車間管理人員和技術人員掌握整個零件加工過程的一種主要技術文件,廣泛用于成批生產的零件和小批生產中的重要零件.(3)機械加工工序卡片

機械加工工序卡片是根據工藝卡片為毎一道工序制訂的.它更詳細地說明整個零件各個工序的加工要求,是用來具體指導工人操作的工藝文件.在這種卡片上,要畫出工序簡圖,注明該工序每一工步的內容,工藝參數,操作要求以及所用的設備和工藝裝備.工序簡圖就是按一定比例用較小的投影繪出工序圖,可略去圖中的次要結構和線條,主視圖方向盡量與零件在機床上的安裝方向相一致,本工序的加工表面用粗實線或紅色粗實線表示,零件的結構,尺寸要與本工序加工后的情況相符合,并標注出本工序加工尺寸及上下偏差,加工表面粗糙度和工件的定位及夾緊情況.用于大批量生產的零件.10.2.2 零件的工藝分析

在制訂零件的機械加工工藝規程時,首先要對照產品裝配圖分析零件圖,熟悉該產品的用途,性能及工作條件,明確零件在產品中的位置,作用及相關零件的位置關系;了解并研究各項技術條件制定的依據,找出其主要技術要求和技術關鍵,以便在擬定工藝規程時采用適當的措施加以保證.然后著重對零件進行結構分析和技術要求的分析.10.2.2.1 零件結構分析

零件的結構分析主要包括以下三方面:(1)零件表面的組成和基本類型

盡管組成零件的結構多種多樣,但從形體上加以分析,都是由一些基本表面和特形表面組成的.基本表面有內外圓柱表面,圓錐表面和平面等;特形表面主要有螺旋面,漸開線齒形表面,圓弧面(如球面)等.在零件結構分析時,根據機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點,就可選擇與其相適應的加工方法和加工路線,例如外圓表面通常由車削或磨削加工;內孔表面則通過鉆,擴,鉸,鏜和磨削等加工方法獲得.機械零件不同表面的組合形成零件結構上的特點.在機械制造中,通常按零件結構和工藝過程的相似性,將各類零件大致分為軸類零件,套類零件,箱體類零件,齒輪類零件和叉架類零件等.(2)主要表面與次要表面區分

根據零件各加工表面要求的不同,可以將零件的加工表面劃分為主要加工表面和次要加工表面;這樣,就能在工藝路線擬定時,做到主次分開以保證主要表面的加工精度.(3)零件的結構工藝性

所謂零件的結構工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下,制造該零件的可行性和經濟性.功能相同的零件,其結構工藝性可以有很大差異.所謂結構工藝性好,是指在現有工藝條件下,既能方便制造又有較低的制造成本.10.2.2.2 零件的技術要求分析

零件圖樣上的技術要求,既要滿足設計要求,又要便于加工,而且齊全和合理.其技術要求包括下列幾個方面: 1)加工表面的尺寸精度,形狀精度和表面質量;2)各加工表面之間的相互位置精度;3)工件的熱處理和其它要求,如動平衡,鍍鉻處理,去磁等.零件的尺寸精度,形狀精度,位置精度和表面粗糙度的要求,對確定機械加工工藝方案和生產成本影響很大.因此,必須認真審查,以避免過高的要求使加工工藝復雜化和增加不必要的費用.在認真分析了零件的技術要求后,結合零件的結構特點,對零件的加工工藝過程便有一個初步的輪廓.加工表面的尺寸精度,表面粗糙度和有無熱處理要求,決定了該表面的最終加工方法,進而得出中間工序和粗加工工序所采用的加工方法.如,軸類零件上 IT7 級精度,表面粗糙度 R a 1.6 μ m 的軸頸表面,若不淬火,可用粗車,半精車,精車最終完成;若淬火,則最終加工方法選磨削,磨削前可采用粗車,半精車(或精車)等加工方法加工.表面間的相互位置精度,基本上決定了各表面的加工順序.10.2.3 毛坯的選擇

毛坯的確定,不僅影響毛坯制造的經濟性,而且影響機械加工的經濟性.所以在確定毛坯時,既要考慮熱加工方面的因素,也要兼顧冷加工方面的要求,以便從確定毛坯這一環節中,降低零件的制造成本.10.2.3.1 機械加工中常用毛坯的種類

毛坯的種類很多,同一種毛坯又有多種制造方法,機械制造中常用的毛坯有以下幾種:(1)鑄件

形狀復雜的零件毛坯,宜采用鑄造方法制造.目前鑄件大多用砂型鑄造,它又分為木模手工造型和金屬模機器造型.木模手工造型鑄件精度低,加工表面余量大,生產率低,適用于單件小批生產或大型零件的鑄造.金屬模機器造型生產率高,鑄件精度高,但設備費用高,鑄件的重量也受到限制,適用于大批量生產的中小鑄件.其次,少量質量要求較高的小型鑄件可采用特種鑄造(如壓力鑄造,離心制造和熔模鑄造等).(2)鍛件

機械強度要求高的鋼制件,一般要用鍛件毛坯.鍛件有自由鍛造鍛件和模鍛件兩種.自由鍛造鍛件可用手工鍛打(小型毛坯), 機械錘鍛(中型毛坯)或壓力機壓鍛(大型毛坯)等方法獲得.這種鍛件的精度低,生產率不高,加工余量較大,而且零件的結構必須簡單;適用于單件和小批生產,以及制造大型鍛件.模鍛件的精度和表面質量都比自由鍛件好,而且鍛件的形狀也可較為復雜,因而能減少機械加工余量.模鍛的生產率比自由鍛高得多,但需要特殊的設備和鍛模,故適用于批量較大的中小型鍛件.(3)型材

型材按截面形狀可分為:圓鋼,方鋼,六角鋼,扁鋼,角鋼,槽鋼及其它特殊截面的型材.型材有熱軋和冷拉兩類.熱軋的型材精度低,但價格便宜,用于一般零件的毛坯;冷拉的型材尺寸較小,精度高,易于實現自動送料,但價格較高,多用于批量較大的生產,適用于自動機床加工.(4)焊接件

焊接件是用焊接方法而獲得的結合件,焊接件的優點是制造簡單,周期短,節省材料,缺點是抗振性差,變形大,需經時效處理后才能進行機械加工.除此之外,還有沖壓件,冷擠壓件,粉末冶金等其它毛坯.10.2.3.2 毛坯種類選擇中應注意的問題(1)零件材料及其力學性能

零件的材料大致確定了毛坯的種類.例如材料為鑄鐵和青銅的零件應選擇鑄件毛坯;鋼質零件形狀不復雜,力學性能要求不太高時可選型材;重要的鋼質零件,為保證其力學性能,應選擇鍛件毛坯.(2)零件的結構形狀與外形尺寸

形狀復雜的毛坯,一般用鑄造方法制造.薄壁零件不宜用砂型鑄造;中小型零件可考慮用先進的鑄造方法;大型零件可用砂型鑄造.一般用途的階梯軸,如各階梯直徑相差不大,可用圓棒料;如各階梯直徑相差較大,為減少材料消耗和機械加工的勞動量,則宜選擇鍛件毛坯.尺寸大的零件一般選擇自由鍛造;中小型零件可選擇模鍛件;一些小型零件可做成整體毛坯.(3)生產類型

大量生產的零件應選擇精度和生產率都比較高的毛坯制造方法,如鑄件采用金屬模機器造型或精密鑄造;鍛件采用模鍛,精鍛;型材采用冷軋或冷拉型材;零件產量較小時應選擇精度和生產率較低的毛坯制造方法.(4)現有生產條件

確定毛坯的種類及制造方法,必須考慮具體的生產條件,如毛坯制造的工藝水平,設備狀況以及對外協作的可能性等.(5)充分考慮利用新工藝,新技術和新材料

隨著機械制造技術的發展,毛坯制造方面的新工藝,新技術和新材料的應用也發展很快.如精鑄,精鍛,冷擠壓,粉末冶金和工程塑料等在機械中的應用日益增加.采用這些方法大大減少了機械加工量,有時甚至可以不再進行機械加工就能達到加工要求,其經濟效益非常顯著.我們在選擇毛坯時應給予充分考慮,在可能的條件下,盡量采用.10.2.3.3 毛坯形狀和尺寸的確定

毛坯形狀和尺寸,基本上取決于零件形狀和尺寸.零件和毛坯的主要差別,在于在零件需要加工的表面上,加上一定的機械加工余量,即毛坯加工余量.毛坯制造時,同樣會產生誤差,毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差.毛坯加工余量和公差的大小,直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗,從而影響產品的制造成本.所以現代機械制造的發展趨勢之一,便是通過毛坯精化,使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致,力求作到少,無切削加工.毛坯加工余量和公差的大小,與毛坯的制造方法有關,生產中可參考有關工藝手冊或有關企業,行業標準來確定.在確定了毛坯加工余量以后,毛坯的形狀和尺寸,除了將毛坯加工余量附加在零件相應的加工表面上外,還要考慮毛坯制造,機械加工和熱處理等多方面工藝因素的影響.下面僅從機械加工工藝的角度,分析確定毛坯的形狀和尺寸時應考慮的問題.(1)工藝搭子的設置

有些零件,由于結構的原因,加工時不易裝夾穩定,為了裝夾方便迅速,可在毛坯上制出凸臺,即所謂的工藝搭子.工藝搭子只在裝夾工件時用,零件加工完成后,一般都要切掉,但如果不影響零件的使用性能和外觀質量時,可以保留.(2)整體毛坯的采用

在機械加工中,有時會遇到如磨床主軸部件中的三瓦軸承,發動機的連桿和車床的開合螺母等類零件.為了保證這類零件的加工質量和加工時方便,常做成整體毛坯,加工到一定階段后再切開.(3)合件毛坯的采用

為了便于加工過程中的裝夾,對于一些形狀比較規則的小形零件,如 T 形鍵,扁螺母,小隔套等,應將多件合成一個毛坯,待加工到一定階段后或者大多數表面加工完畢后,再加工成單件.圖5.3a 為 T815 汽車上的一個扁螺母.毛坯取一長六方鋼, 圖 5.3b 表示在車床上先車槽,倒角;圖 5.3c 表示在車槽及倒角后,用 24.5mm 的鉆頭鉆孔.鉆孔的同時也就切成若干個單件.合件毛坯,在確定其長度尺寸時,既要考慮切割刀具的寬度和零件的個數,還應考慮切成單件后,切割的端面是否需要進一步加工,若要加工,還應留有一定的加工余量.在確定了毛坯種類,形狀和尺寸后,還應繪制一張毛坯圖,作為毛坯生產單位的產品圖樣.繪制毛坯圖,是在零件圖的基礎上,在相應的加工表面上加上毛坯余量.但繪制時還要考慮毛坯的具體制造條件,如鑄件上的孔,鍛件上的孔和空檔,法蘭等的最小鑄出和鍛出條件;鑄件和鍛件表面的起模斜度(拔模斜度)和圓角;分型面和分模面的位置等.并用雙點劃線在毛坯圖中表示出零件的表面,以區別加工表面和非加工表面.10.2.4 工藝路線的擬訂

工藝路線的擬訂是制訂工藝規程的關鍵,它制訂的是否合理,直接影響到工藝規程的合理性,科學性和經濟性.工藝路線擬訂的主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案,確定各個表面的加工順序以及工序集中與分散的程度,合理選用機床和刀具,確定所用夾具的大致結構等.關于工藝路線的擬訂,經過長期的生產實踐已總結出一些帶有普遍性的工藝設計原則,但在具體擬訂時,特別要注意根據生產實際靈活應用.10.2.4.1 表面加工方案的選擇

(1)各種加工方法所能達到的經濟精度及表面粗糙度

為了正確選擇表面加工方法,首先應了解各種加工方法的特點和掌握加工經濟精度的概念.任何一種加工方法可以獲得的加工精度和表面粗糙度均有一個較大的范圍.例如,精細的操作,選擇低的切削用量,可以獲得較高的精度,但又會降低生產率,提高成本;反之,如增大切削用量提高生產率,雖然成本降低了,但精度也降低了.所以對一種加工方法,只有在一定的精度范圍內才是經濟的,這一定范圍的精度是指在正常的加工條件下(采用符合質量的標準設備,工藝裝備和標準技術等級的工人,不延長加工時間)所能保證的加工精度.這一定范圍的精度稱為經濟精度.相應的粗糙度稱為經濟表面粗糙度.各種加工方法所能達到的加工經濟精度和表面粗糙度,以及各種典型表面的加工方案在機械加工手冊中都能查到.這里要指出的是,加工經濟精度的數值并不是一成不變的,隨著科學技術的發展,工藝技術的改進,加工經濟精度會逐步提高.(2)選擇表面加工方案時考慮的因素

選擇表面加工方案,一般是根據經驗或查表來確定,再結合實際情況或工藝試驗進行修改.表面加工方案的選擇,應同時滿足加工質量,生產率和經濟性等方面的要求,具體選擇時應考慮以下幾方面的因素: 1)選擇能獲得相應經濟精度的加工方法 例如加工精度為 IT7 ,表面粗糙度為 Ra0.4 m 的外圓柱面,通過精細車削是可以達到要求的,但不如磨削經濟.2)零件材料的可加工性能 例如淬火鋼的精加工要用磨削,有色金屬圓柱面的精加工為避免磨削時堵塞砂輪,則要用高速精細車或精細鏜(金剛鏜).3)工件的結構形狀和尺寸大小 例如對于加工精度要求為 IT7 的孔,采用鏜削,鉸削,拉削和磨削均可達到要求.但箱體上的孔,一般不宜選用拉孔或磨孔,而宜選擇鏜孔(大孔)或鉸孔(小孔).4)生產類型 大批量生產時,應采用高效率的先進工藝,例如用拉削方法加工孔和平面,用組合銑削或磨削同時加工幾個表面,對于復雜的表面采用數控機床及加工中心等;單件小批生產時,宜采用刨削,銑削平面和鉆,擴,鉸孔等加工方法,避免盲目地采用高效加工方法和專用設備而造成經濟損失.5)現有生產條件 充分利用現有設備和工藝手段,發揮工人的創造性,挖掘企業潛力,創造經濟效益.10.2.4.2 加工階段的劃分(1)劃分方法

零件的加工質量要求較高時,都應劃分加工階段.一般劃分為粗加工,半精加工和精加工三個階段.如果零件要求的精度特別高,表面粗糙度很細時,還應増加光整加工和超精密加工階段.各加工階段的主要任務是: 1)粗加工階段 主要任務是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量,使毛坯在形狀和尺寸上接近零件成品.因此,應采取措施盡可能提高生產率.同時要為半精加工階段提供精基準,并留有充分均勻 的加工余量,為后續工序創造有利條件.2)半精加工階段 達到一定的精度要求,并保證留有一定的加工余量,為主要表面的精加工作準備.同時完成一些次要表面的加工(如緊固孔的鉆削,攻螺紋,銑鍵槽等).3)精加工階段 主要任務是保證零件各主要表面達到圖紙規定的技術要求.4)光整加工階段 對精度要求很高(IT6 以上),表面粗糙度很小(小于 R a 0.2 m)的零件,需安排光整加工階段.其主要任務是減小表面粗糙度或進一步提高尺寸精度和形狀精度.(2)劃分加工階段的原因

1)保證加工質量的需要 零件在粗加工時,由于要切除掉大量金屬,因而會產生較大的切削力和切削熱,同時也需要較大的夾緊力,在這些力和熱的作用下,零件會產生較大的變形.而且經過粗加工后零件的內應力要重新分布,也會使零件發生變形.如果不劃分加工階段而連續加工,就無法避免和修正上述原因所引起的加工誤差.加工階段劃分后,粗加工造成的誤差,通過半精加工和精加工可以得到修正,并逐步提高零件的加工精度和表面質量,保證了零件的加工要求.2)合理使用機床設備的需要 粗加工一般要求功率大,剛性好,生產率高而精度不高的機床設備.而精加工需采用精度高的機床設備,劃分加工階段后就可以充分發揮粗,精加工設備各自性能的特點,避免以粗干精,做到合理使用設備.這樣不但提高了粗加工的生產效率,而且也有利于保持精加工設備的精度和使用壽命.3)及時發現毛坯缺陷 毛坯上的各種缺陷(如氣孔,砂眼,夾渣或加工余量不足等),在粗加工后即可被發現,便于及時修補或決定報廢,以免繼續加工后造成工時和加工費用的浪費.4)便于安排熱處理 熱處理工序使加工過程劃分成幾個階段,如精密主軸在粗加工后進行去除應力的人工時效處理,半精加工后進行淬火,精加工后進行低溫回火和冰冷處理,最后再進行光整加工.這幾次熱處理就把整個加工過程劃分為粗加工——半精加工——精加工——光整加工階段.在零件工藝路線擬訂時,一般應遵守劃分加工階段這一原則,但具體應用時還要根據零件的情況靈活處理,例如對于精度和表面質量要求較低而工件剛性足夠,毛坯精度較高,加工余量小的工件,可不劃分加工階段.又如對一些剛性好的重型零件,由于裝夾吊運很費時,也往往不劃分加工階段而在一次安裝中完成粗精加工.還需指出的是,將工藝過程劃分成幾個加工階段是對整個加工過程而言的,不能單純從某一表面的加工或某一工序的性質來判斷.例如工件的定位基準,在半精加工階段甚至在粗加工階段就需要加工得很準確,而在精加工階段中安排某些鉆孔之類的粗加工工序也是常有的.10.2.4.3 工序的劃分

工序集中就是零件的加工集中在少數工序內完成,而每一道工序的加工內容卻比較多;工序分散則相反,整個工藝過程中工序數量多,而每一道工序的加工內容則比較少.(1)工序集中的特點

① 有利于采用高生產率的專用設備和工藝裝備,如采用多刀多刃,多軸機床,數控機床和加工中心等,從而大大提高生產率.② 減少了工序數目,縮短了工藝路線,從而簡化了生產計劃和生產組織工作.③ 減少了設備數量,相應地減少了操作工人和生產面積.④ 減少了工件安裝次數,不僅縮短了輔助時間,而且在一次安裝下能加工較多的表面,也易于保證這些表面的相對位置精度.⑤ 專用設備和工藝裝置復雜,生產準備工作和投資都比較大,尤其是轉換新產品比較困難.(2)工序分散特點 ① 設備和工藝裝備結構都比較簡單,調整方便,對工人的技術水平要求低.② 可采用最有利的切削用量,減少機動時間.③ 容易適應生產產品的變換.④ 設備數量多,操作工人多,占用生產面積大.工序集中和工序分散各有特點;在擬訂工藝路線時,工序是集中還是分散,即工序數量是多還是少,主要取決于生產規模和零件的結構特點及技術要求.在一般情況下,單件小批生產時,多將工序集中.大批量生產時,既可采用多刀,多軸等高效率機床將工序集中,也可將工序分散后組織流水線生產;目前的發展趨勢是傾向于工序集中.10.2.4.4 工序順序的安排(1)機械加工工序的安排

1)基準先行 零件加工一般多從精基準的加工開始,再以精基準定位加工其它表面.因此,選作精基準的表面應安排在工藝過程起始工序先進行加工,以便為后續工序提供精基準.例如軸類零件先加工兩端中心孔,然后再以中心孔作為精基準,粗,精加工所有外圓表面.齒輪加工則先加工內孔及基準端面,再以內孔及端面作為精基準,粗,精加工齒形表面.2)先粗后精 精基準加工好以后,整個零件的加工工序,應是粗加工工序在前,相繼為半精加工,精加工及光整加工.按先粗后精的原則先加工精度要求較高的主要表面,即先粗加工再半精加工各主要表面,最后再進行精加工和光整加工.在對重要表面精加工之前,有時需對精基準進行修整,以利于保證重要表面的加工精度,如主軸的高精度磨削時,精磨和超精磨削前都須研磨中心孔;精密齒輪磨齒前,也要對內孔進行磨削加工.3)先主后次 根據零件的功用和技術要求.先將零件的主要表面和次要表面分開,然后先安排主要表面的加工,再把次要表面的加工工序插入其中.次要表面一般指鍵槽,螺孔,銷孔等表面.這些表面一般都與主要表面有一定的相對位置要求,應以主要表面作為基準進行次要表面加工,所以次要表面的加工一般放在主要表面的半精加工以后,精加工以前一次加工結束.也有放在最后加工的,但此時應注意不要碰傷已加工好的主要表面.4)先面后孔 對于箱體,底座,支架等類零件,平面的輪廓尺寸較大,用它作為精基準加工孔,比較穩定可靠,也容易加工,有利于保證孔的精度.如果先加工孔,再以孔為基準加工平面,則比較困難,加工質量也受影響.(2)熱處理工序的安排

熱處理可用來提高材料的力學性能,改善工件材料的加工性能和消除內應力,其安排主要是根據工件的材料和熱處理目的來進行.熱處理工藝可分為兩大類:預備熱處理和最終熱處理.1)預備熱處理 預備熱處理的目的是改善加工性能,消除內應力和為最終熱處理準備良好的金相組織.其熱處理工藝有退火,正火,時效,調質等.① 退火和正火.退火和正火用于經過熱加工的毛坯.含碳量高于 0.5 %的碳鋼和合金鋼,為降低其硬度易于切削,常采用退火處理;含碳量低于 0.5 %的碳鋼和合金鋼,為避免其硬度過低切削時粘刀,而采用正火處理.退火和正火尚能細化晶粒,均勻組織,為以后的熱處理做準備.退火和正火常安排在毛坯制造之后,粗加工之前進行.② 時效處理.時效處理主要用于消除毛坯制造和機械加工中產生的內應力.為減少運輸工作量,對于一般精度的零件,在精加工前安排一次時效處理即可.但精度要求較高的零件(如坐標鏜床的箱體等),應安排兩次或數次時效處理工序.簡單零件一般可不進行時效處理.除鑄件外,對于一些剛性較差的精密零件(如精密絲杠),為消除加工中產生的內應力,穩定零件加工精度,常在粗加工,半精加工之間安排多次時效處理.有些軸類零件加工,在校直工序后也要安排時效處理.③ 調質.調質即是在淬火后進行高溫回火處理,它能獲得均勻細致的回火索氏體組織,為以后的表面淬火和滲氮處理時減少變形做準備,因此調質也可作為預備熱處理.由于調質后零件的綜合力學性能較好,對某些硬度和耐磨性要求不高的零件,也可作為最終熱處理工序.2)最終熱處理 最終熱處理的目的是提高硬度,耐磨性和強度等力學性能.① 淬火.淬火有表面淬火和整體淬火.其中表面淬火因為變形,氧化及脫碳較小而應用較廣,而且表面淬火還具有外部強度高,耐磨性好,而內部保持良好的韌性,抗沖擊力強的優點.為提高表面淬火零件的機械性能,常需進行調質或正火等熱處理作為預備熱處理.其一般工藝路線為:下料一鍛造一正火(退火)一粗加工一調質一半精加工一表面淬火一精加工.② 滲碳淬火.滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼,先提高零件表層的含碳量,經淬火后使表層獲得高的硬度,而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性.滲碳分整體滲碳和局部滲碳.局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措施(鍍銅或鍍防滲材料).由于滲碳淬火變形大,且滲碳深度一般在 0.5~2mm 之間,所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間.其工藝路線一般為:下料一鍛造一正火一粗,半精加工一滲碳淬火一精加工.當局部滲碳零件的不滲碳部分,采用加大余量后切除多余的滲碳層的工藝方案時,切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后,淬火前進行.③ 滲氮處理.滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法.滲氮層可以提高零件表面的硬度,耐磨性,疲勞強度和抗蝕性.由于滲氮處理溫度較低,變形小,且滲氮層較薄(一般不超過 0.6 ～ 0.7mm),因此滲氮工序應盡量靠后安排,常安排在精加工之間進行.為減小滲氮時的變形,在切削后一般需進行消除應力的高溫回火.(3)檢驗工序的安排

檢驗工序一般安排在粗加工后,精加工前;送往外車間前后;重要工序和工時長的工序前后;零件加工結束后,入庫前.(4)其它工序的安排

1)表面強化工序 如滾壓,噴丸處理等,一般安排在工藝過程的最后.2)表面處理工序 如發藍,電鍍等一般安排在工藝過程的最后.3)探傷工序 如 X 射線檢查,超聲波探傷等多用于零件內部質量的檢查,一般安排在工藝過程的開始.磁力探傷,熒光檢驗等主要用于零件表面質量的檢驗,通常安排在該表面加工結束以后.4)平衡工序 包括動,靜平衡,一般安排在精加工以后.在安排零件的工藝過程中,不要忽視去毛刺,倒棱和清洗等輔助工序.在銑鍵槽,齒面倒角等工序后應安排去毛刺工序.零件在裝配前都應安排清洗工序,特別在研磨等光整加工工序之后,更應注意進行清洗工序,以防止殘余的磨料嵌入工件表面,加劇零件在使用中的磨損.10.2.5 加工余量的確定

10.2.5.1 加工余量的概念及其影響因素

在選擇了毛坯,擬訂出加工工藝路線之后,就需確定加工余量,計算各工序的工序尺寸.加工余量大小與加工成本有密切關系,加工余量過大不僅浪費材料,而且增加切削工時,增大刀具和機床的磨損,從而增加成本;加工余量過小,會使前一道工序的缺陷得不到糾正,造成廢品,從而也使成本增加,因此,合理地確定加工余量,對提高加工質量和降低成本都有十分重要的意義.(1)加工余量的概念

在機械加工過程中從加工表面切除的金屬層厚度稱為加工余量.加工余量分為工序余量和加工總余量.工序余量是指為完成某一道工序所必須切除的金屬層厚度,即相鄰兩工序的工序尺寸之差.加工總余量是指由毛坯變為成品的過程中,在某加工表面上所切除的金屬層總厚度,即毛坯尺寸與零件圖設計尺寸之差.由于毛坯尺寸和各工序尺寸不可避免地存在公差,因此無論是加工總余量還是工序余量實際上是個變動值,因而加工余量又有基本余量,最大余量和最小余量之分,通常所說的加工余量是指基本余量.加工余量,工序余量的公差標注應遵循“入體原則”即:“毛坯尺寸按雙向標注上,下偏差;被包容表面尺寸上偏差為零,也就是基本尺寸為最大極限尺寸(如軸);對包容面尺寸下偏差為零,也就是基本尺寸為最小極限尺寸(如內孔).加工過程中,工序完成后的工件尺寸稱為工序尺寸.由于存在加工誤差,各工序加工后的尺寸也有一定的公差,稱為工序公差.工序公差帶的布置也采用”入體原則“法.表示加工余量及其公差的關系,不論是被包容面還是包容面,其加工總余量均等于各工序余量之和.Z = Z + Z + Z + …

加工余量還有雙邊余量和單邊余量之分,平面加工余量是單邊余量,它等于實際切削的金屬層厚度.對于外圓和孔等回轉表面,加工余量是指雙邊余量,即以直徑方向計算,實際切削的金屬為加工余量數值的一半.(2)確定加工余量應考慮的因素

為切除前工序在加工時留下的各種缺陷和誤差的金屬層,又考慮到本工序可能產生的安裝誤差而不致使工件報廢,必須保證一定數值的最小工序余量.為了合理確定加工余量,首先必須了解影響加工余量的因素.影響加工余量的主要因素有: 1)前工序的尺寸公差 由于工序尺寸有公差,上工序的實際工序尺寸有可能出現最大或最小極限尺寸.為了使上工序的實際工序尺寸在極限尺寸的情況下,本工序也能將上工序留下的表面粗糙度和缺陷層切除,本工序的加工余量應包括上工序的公差.2)前工序的形狀和位置公差 當工件上有些形狀和位置偏差不包括在尺寸公差的范圍內時,這些誤差又必須在本工序加工糾正,在本工序的加工余量中必須包括它.3)前工序的表面粗糙度和表面缺陷 為了保證加工質量,本工序必須將上工序留下的表面粗糙度和缺陷層切除.4)本工序的安裝誤差 安裝誤差包括工件的定位誤差和夾緊誤差,若用夾具裝夾,還應有夾具在機床上的裝夾誤差.這些誤差會使工件在加工時的位置發生偏移,所以加工余量還必須考慮安裝誤差的影響.10.2.5.2 確定加工余量的方法

確定加工余量的方法有 3 種:分析計算法,經驗估算法和查表修正法.(1)分析計算法

本方法是根據有關加工余量計算公式和一定的試驗資料,對影響加工余量的各項因素進行分析和綜合計算來確定加工余量.用這種方法確定加工余量比較經濟合理,但必須有比較全面和可靠的試驗資料.目前,只在材料十分貴重,以及軍工生產或少數大量生產的工廠中采用.(2)經驗估算法

本方法是根據工廠的生產技術水平,依靠實際經驗確定加工余量.為防止因余量過小而產生廢品,經驗估計的數值總是偏大,這種方法常用于單件小批量生產.(3)查表修正法

此法是根據各工廠長期的生產實踐與試驗研究所積累的有關加工余量數據,制成各種表格并匯編成手冊,確定加工余量時,查閱有關手冊,再結合本廠的實際情況進行適當修正后確定,目前此法應用較為普遍.10.2.6 工序尺寸及其公差的確定

機械加工過程中,工件的尺寸在不斷地變化,由毛坯尺寸到工序尺寸,最后達到設計要求的尺寸.在這個變化過程中,加工表面本身的尺寸及各表面之間的尺寸都在不斷地變化,這種變化無論是在一個工序內部,還是在各個工序之間都有一定的內在聯系.應用尺寸鏈理論去揭示它們之間的內在關系,掌握它們的變化規律是合理確定工序尺寸及其公差和計算各種工藝尺寸的基礎,因此,本節先介紹工藝尺寸鏈的基本概念,然后分析工藝尺寸鏈的計算方法以及工藝尺寸鏈的應用.10.2.6.1 工藝尺寸鏈的概念(1)工藝尺寸鏈的定義

在零件的加工過程中,為了加工和檢驗的方便,有時需要進行一些工藝尺寸的計算.為使這種計算迅速準確,按照尺寸鏈的基本原理,將這些有關尺寸以一定順序首尾相連排列成一封閉的尺寸系統,即構成了零件的工藝尺寸鏈,簡稱工藝尺寸鏈.(2)工藝尺寸鏈的組成

① 環 組成工藝尺寸鏈的各個尺寸都稱為工藝尺寸鏈的環.② 封閉環 工藝尺寸鏈中間接得到的環稱為封閉環.封閉環以下角標” 0 “表示,如” A 0 “,” L “.③ 組成環 除封閉環以外的其它環都稱為組成環.組成環分增環和減環兩種.④ 增環 當其余各組成環保持不變,某一組成環增大,封閉環也隨之增大,該環即為增環.一般在該環尺寸的代表符號上,加一向右的箭頭表示.⑤ 減環 當其余各組成環保持不變,某一組成環增大,封閉環反而減小,該環即為減環.一般在該尺寸的代表符號上,加一向左的箭頭表示.(3)工藝尺寸鏈的特征

① 關聯性 組成工藝尺寸鏈的各尺寸之間必然存在著一定的關系,相互無關的尺寸不組成工藝尺寸鏈.工藝尺寸鏈中每一個組成環不是增環就是減環,其尺寸發生變化都要引起封閉環的尺寸變化.對工藝尺寸鏈中的封閉環尺寸沒有影響的尺寸,就不是該工藝尺寸鏈的組成環.② 封閉性 尺寸鏈必須是一組首尾相接并構成一個封閉圖形的尺寸組合,其中應包含一個間接得到的尺寸.不構成封閉圖形的尺寸組合就不是尺寸鏈.(4)建立工藝尺寸鏈的步驟

① 確定封閉環 即加工后間接得到的尺寸.② 查找組成環 從封閉環一端開始,按照尺寸之間的聯系,首尾相連,依次畫出對封閉環有影響的尺寸,直到封閉環的另一端,形成一個封閉圖形,就構成一個工藝尺寸鏈.查找組成環必須掌握的基本特點為:組成環是加工過程中”直接獲得“的,而且對封閉環有影響.③ 按照各組成環對封閉環的影響,確定其為增環或減環 確定增環或減環可先給封閉環任意規定一個方向,然后沿此方向,繞工藝尺寸鏈依次給各組成環畫出箭頭,凡是與封閉環箭頭方向相同的就是減環,相反的就是增環.10.2.6.2 工藝尺寸鏈的計算

尺寸鏈的計算方法有兩種:極值法與概率法.極值法是從最壞情況出發來考慮問題的,即當所有增環都為最大極限尺寸而減環恰好都為最小極限尺寸,或所有增環都為最小極限尺寸而減環恰好都為最大極限尺寸,來計算封閉環的極限尺寸和公差.事實上,一批零件的實際尺寸是在公差帶范圍內變化的.在尺寸鏈中,所有增環不一定同時出現最大或最小極限尺寸,即使出現,此時所有減環也不一定同時出現最小或最大極限尺寸.概率法解尺寸鏈,主要用于裝配尺寸鏈,其計算方法在裝配中講授.10.2.6.3 工序尺寸及其公差的確定(1)基準重合時工序尺寸及公差的確定

當零件定位基準與設計基準(工序基準)重合時,零件工序尺寸及其公差的確定方法是:先根據零件的具體要求確定其加工工藝路線,再通過查表確定各道工序的加工余量及其公差,然后計算出各工序尺寸及公差;計算順序是:先確定各工序余量的基本尺寸,再由后往前逐個工序推算,即由工件上的設計尺寸開始,由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸.(2)測量基準與設計基準不重合時工序尺寸及其公差的計算

在加工中,有時會遇到某些加工表面的設計尺寸不便測量,甚至無法測量的情況,為此需要在工件上另選一個容易測量的測量基準,通過對該測量尺寸的控制來間接保證原設計尺寸的精度.這就產生了測量基準與設計基準不重合時,測量尺寸及公差的計算問題.(3)定位基準與設計基準不重合時工序尺寸計算

在零件加工過程中有時為方便定位或加工,選用不是設計基準的幾何要素作定位基準,在這種定位基準與設計基準不重合的情況下,需要通過尺寸換算,改注有關工序尺寸及公差,并按換算后的工序尺寸及公差加工.以保證零件的原設計要求.(4)中間工序的工序尺寸及其公差的求解計算

在工件加工過程中,有時一個基面的加工會同時影響兩個設計尺寸的數值.這時,需要直接保證其中公差要求較嚴的一個設計尺寸,而另一設計尺寸需由該工序前面的某一中間工序的合理工序尺寸間接保證.為此,需要對中間工序尺寸進行計算.(5)保證應有滲碳或滲氮層深度時工藝尺寸及其公差的計算

零件滲碳或滲氮后,表面一般要經磨削保證尺寸精度,同時要求磨后保留有規定的滲層深度.這就要求進行滲碳或滲氮熱處理時按一定滲層深度及公差進行(用控制熱處理時間保證),并對這一合理滲層深度及公差進行計算.10.2.7 機械加工的生產率及技術經濟分析 10.2.7.1 機械加工時間定額的組成(1)時間定額的概念

所謂時間定額是指在一定生產條件下,規定生產一件產品或完成一道工序所需消耗的時間.它是安排作業計劃,核算生產成本,確定設備數量,人員編制以及規劃生產面積的重要依據.(2)時間定額的組成

1)基本時間 T 基本時間是指直接改變生產對象的尺寸,形狀,相對位置以及表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間.對于切削加工來說,基本時間就是切除金屬所消耗的時間(包括刀具的切入和切出時間在內).2)輔助時間T 輔助時間是為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間.它包括:裝卸工件,開停機床,引進或退出刀具,改變切削用量,試切和測量工件等所消耗的時間.基本時間和輔助時間的總和稱為作業時間.它是直接用于制造產品或零部件所消耗的時間.輔助時間的確定方法隨生產類型而異.大批大量生產時,為使輔助時間規定得合理,需將輔助動作分解,再分別確定各分解動作的時間,最后予以綜合;中批生產則可根據以往統計資料來確定;單件小批生產常用基本時間的百分比進行估算.3)布置工作地時間 T 布置工作地時間是為了使加工正常進行,工人照管工作地(如更換刀具,潤滑機床,清理切屑,收拾工具等)所消耗的時間.它不是直接消耗在每個工件上的.而是消耗在一個工作班內的時間,再折算到每個工件上的.一般按作業時間的 2% ~ 7% 估算.4)休息與生理需要時間 T 休息與生理需要時間是工人在工作班內恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間.T 是按一個工作班為計算單位,再折算到每個工件上的.對機床操作工人一般按作業時間的 2% 估算.以上四部分時間的總和稱為單件時間 T ,即 T = T +T + T + T

5)準備與終結時間T 準備與終結時間是指工人為了生產一批產品或零部件,進行準備和結束工作所消耗的時間.在單件或成批生產中,每當開始加工一批工件時,工人需要熟悉工藝文件,領取毛坯,材料,工藝裝備,安裝刀具和夾具,調整機床和其它工藝裝備等所消耗的時間以及加工一批工件結束后,需拆下和歸還工藝裝備,送交成品等所消耗的時間.T 既不是直接消耗在每個工件上的,也不是消耗在一個工作班內的時間,而是消耗在一批工件上的時間.因而分攤到每個工件的時間為T / n ,其中 n 為批量.故單件和成批生產的單件工時定額的計算公式 T 應為: T = T +T / n

大批大量生產時,由于 n 的數值很大,T / n ≈ 0,故不考慮準備終結時間,即: T = T 10.2.7.2 提高機械加工生產率的途徑

勞動生產率是指工人在單位時間內制造的合格產品的數量或制造單件產品所消耗的勞動時間.勞動生產率是一項綜合性的技術經濟指標.提高勞動生產率,必須正確處理好質量,生產率和經濟性三者之間的關系.應在保證質量的前提下,提高生產率,降低成本.勞動生產率提高的措施很多,涉及到產品設計,制造工藝和組織管理等多方面,這里僅就通過縮短單件時間來提高機械加工生產率的工藝途徑作一簡要分析.由式(5.8)所示的單件時間組成,不難得知提高勞動生產率的工藝措施可有以下幾個方面:(1)縮短基本時間

在大批大量生產時,由于基本時間在單位時間中所占比重較大,因此通過縮短基本時間即可提高生產率.縮短基本時間的主要途徑有以下幾種: 1)提高切削用量 增大切削速度,進給量和背吃刀量,都可縮短基本時間,但切削用量的提高受到刀具耐用度和機床功率,工藝系統剛度等方面的制約.隨著新型刀具材料的出現,切削速度得到了迅速的提高,目前硬質合金車刀的切削速度可達 200m/min ,陶瓷刀具的切削速度達 500m/min.近年來出現的聚晶人造金剛石和聚晶立方氮化硼刀具切削普通鋼材的切削速度達 900m/min.在磨削方面,近年來發展的趨勢是高速磨削和強力磨削.國內生產的高速磨床和砂輪磨削速度已達 60m/s ,國外已達 90~120m/s;強力磨削的切入深度已達 6~12mm ,從而使生產率大大提高.2)采用多刀同時切削每把車刀實際加工長度只有原來的三分之一;每把刀的切削余量只有原來的三分之一;用三把刀具對同一工件上不同表面同時進行橫向切入法車削.顯然,采用多刀同時切削比單刀切削的加工時間大大縮短.3)多件加工 這種方法是通過減少刀具的切入,切出時間或者使基本時間重合,從而縮短每個零件加工的基本時間來提高生產率.多件加工的方式有以下三種: ① 順序多件加工.即工件順著走刀方向一個接著一個地安裝,這種方法減少了刀具切入和切出的時間,也減少了分攤到每一個工件上的輔助時間.②平行多件加工.即在一次走刀中同時加工 n 個平行排列的工件.加工所需基本時間和加工一個工件相同,所以分攤到每個工件的基本時間就減少到原來的 1/n ,其中 n 是同時加工的工件數.這種方式常見于銑削和平面磨削.③平行順序多件加工.這種方法為順序多件加工和平行多件加工的綜合應用,.這種方法適用于工件較小,批量較大的情況.4)減少加工余量 采用精密鑄造,壓力鑄造,精密鍛造等先進工藝提高毛坯制造精度,減少機械加工余量,以縮短基本時間,有時甚至無需再進行機械加工,這樣可以大幅度提高生產效率.(2)縮短輔助時間

輔助時間在單件時間中也占有較大比重,尤其是在大幅度提高切削用量之后,基本時間顯著減少,輔助時間所占比重就更高.此時采取措施縮減輔助時間就成為提高生產率的重要方向.縮短輔助時間有兩種不同的途徑,一是使輔助動作實現機械化和自動化,從而直接縮減輔助時間;二是使輔助時間與基本時間重合,間接縮短輔助時間.1)直接縮減輔助時間 采用專用夾具裝夾工件,工件在裝夾中不需找正,可縮短裝卸工件的時間.大批大量生產時,廣泛采用高效氣動,液動夾具來縮短裝卸工件的時間.單件小批生產中,由于受專用夾具制造成本的限制,為縮短裝卸工件的時間,可采用組合夾具及可調夾具.此外,為減小加工中停機測量的輔助時間,可采用主動檢測裝置或數字顯示裝置在加工過程中進行實時測量,以減少加工中需要的測量時間.主動檢測裝置能在加工過程中測量加工表面的實際尺寸,并根據測量結果自動對機床進行調整和工作循環控制,例如磨削自動測量裝置.數顯裝置能把加工過程或機床調整過程中機床運動的移動量或角位移連續精確地顯示出來,這些都大大節省了停機測量的輔助時間.2)間接縮短輔助時間 為了使輔助時間和基本時間全部或部分地重合,可采用多工位夾具和連續加工的方法.(3)縮短布置工作地時間

布置工作地時間,大部分消耗在更換刀具上,因此必須減少換刀次數并縮減每次換刀所需的時間,提高刀具的耐用度可減少換刀次數.而換刀時間的減少,則主要通過改進刀具的安裝方法和采用裝刀夾具來實現.如采用各種快換刀夾,刀具微調機構,專用對刀樣板或對刀樣件以及自動換刀裝置等,以減少刀具的裝卸和對刀所需時間.例如在車床和銑床上采用可轉位硬質合金刀片刀具,既減少了換刀次數,又可減少刀具裝卸,對刀和刃磨的時間.(4)縮短準備與終結時間

縮短準備與終結時間的途徑有二:第一,擴大產品生產批量,以相對減少分攤到每個零件上的準備與終結時間;第二,直接減少準備與終結時間.擴大產品生產批量,可以通過零件標準化和通用化實現,并可采用成組技術組織生產.10.2.7.3 機械加工技術經濟分析的方法

制訂機械加工工藝規程時,在同樣能滿足工件的各項技術要求下,一般可以擬訂出幾種不同的加工方案,而這些方案的生產效率和生產成本會有所不同.為了選取最佳方案就需進行技術經濟分析.所謂技術經濟分析就是通過比較不同工藝方案的生產成本,選出最經濟的加工工藝方案.生產成本是指制造一個零件或一臺產品所必須的一切費用的總和.生產成本包括兩大類費用:第一類是與工藝過程直接有關的費用叫工藝成本,約占生產成本的 70% ~ 75%;第二類是與工藝過程無關的費用,如行政人員工資,廠房折舊,照明取曖等.由于在同一生產條件下與工藝過程無關的費用基本上是相等的,因此對零件工藝方案進行經濟分析時,只要分析與工藝過程直接有關的工藝成本即可.(1)工藝成本的組成

工藝成本由可變費用和不變費用兩大部分組成.1)可變費用 可變費用是與年產量有關并與之成正比的費用,用” V “表示(元 / 件).包括:材料費,操作工人的工資,機床電費,通用機床折舊費,通用機床修理費,刀具費,通用夾具費.2)不變費用 不變費用是與年產量的變化沒有直接關系的費用.當產量在一定范圍內變化時,全年的費用基本上保持不變,用” S "表示(元 / 年).包括:機床管理人員,車間輔助工人,調整工人的工資,專用機床折舊費,專用機床修理費,專用夾具費.(2)工藝成本的計算 1)零件的全年工藝成本 E = V N +S

式中 E ——零件(或零件的某工序)全年的工藝成本(元 / 年);V ——可變費用(元 / 件);N ——年產量(件 / 年);S ——不變費用(元 / 年).由上述公式可見,全年工藝成本 E 和年產量 N 成線性關系.它說明全年工藝成本的變化Δ E與年產量的變化Δ N 成正比;又說明 S 為投資定值,不論生產多少,其值不變.2)零件的單件工藝成本

單件工藝成本 E 與年產量 N 呈雙曲線關系.在曲線的 A 段, N 很小,設備負荷也低,即單件小批生產區,單件工藝成本 E 就很高,此時若產量 N 稍有增加(Δ N)將使單件成本迅速降低(ΔE).在曲線 B 段, N 很大,即大批大量生產區.此時曲線漸趨水平,年產量雖有較大變化,而對單件工藝成本的影響卻很小.這說明對于某一個工藝方案,當 S 值(主要是專用設備費用)一定時,就應有一個與此設備能力相適應的產量范圍.產量小于這個范圍時,由于 S/N 比值增大,工藝成本就增加.這時采用這種工藝方案顯然是不經濟的,應減少使用專用設備數,即減少 S 值來降低工藝成本.當產量超過這個范圍時,由于 S/N 比值變小,這時就需要投資更大而生產率更高的設備,以便減少 V 而獲得更好的經濟效益.10.3 典型零件機械加工工藝過程 10.3.1 軸類零件加工分析(1)軸類零件加工的工藝路線 1)基本加工路線

外圓加工的方法很多,基本加工路線可歸納為四條.① 粗車—半精車—精車

對于一般常用材料,這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線.② 粗車—半精車—粗磨—精磨

對于黑色金屬材料,精度要求高和表面粗糙度值要求較小,零件需要淬硬時,其后續工序只能用磨削而采用的加工路線.③ 粗車—半精車—精車—金剛石車

對于有色金屬,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因為有色金屬一般比較軟,容易堵塞沙粒間的空隙,因此其最終工序多用精車和金剛石車.④ 粗車—半精—粗磨—精磨—光整加工

對于黑色金屬材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路線.2)典型加工工藝路線

軸類零件的主要加工表面是外圓表面,也還有常見的特特形表面,因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求,按經濟精度選擇加工方法.對普通精度的軸類零件加工,其典型的工藝路線如下: 毛坯及其熱處理—預加工—車削外圓—銑鍵槽—(花鍵槽,溝槽)—熱處理—磨削—終檢.(1)軸類零件的預加工

軸類零件的預加工是指加工的準備工序,即車削外圓之前的工藝.校直 毛坯在制造,運輸和保管過程中,常會發生彎曲變形,為保證加工余量的均勻及裝夾可靠,一般冷態下在各種壓力機或校值機上進行校值,(2)軸類零件加工的定位基準和裝夾

1)以工件的中心孔定位 在軸的加工中,零件各外圓表面,錐孔,螺紋表面的同軸度,端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目,這些表面的設計基準一般都是軸的中心線,若用兩中心孔定位,符合基準重合的原則.中心孔不僅是車削時的定為基準,也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準,又符合基準統一原則.當采用兩中心孔定位時,還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面.2)以外圓和中心孔作為定位基準(一夾一頂)用兩中心孔定位雖然定心精度高,但剛性差,尤其是加工較重的工件時不夠穩固,切削用量也不能太大.粗加工時,為了提高零件的剛度,可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工.這種定位方法能承受較大的切削力矩,是軸類零件最常見的一種定位方法.3)以兩外圓表面作為定位基準 在加工空心軸的內孔時,(例如:機床上莫氏錐度的內孔加工),不能采用中心孔作為定位基準,可用軸的兩外圓表面作為定位基準.當工件是機床主軸時,常以兩支撐軸頸(裝配基準)為定位基準,可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求,消除基準不重合而引起的誤差.4)以帶有中心孔的錐堵作為定位基準 在加工空心軸的外圓表面時,往往還采用代中心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準.錐堵或錐套心軸應具有較高的精度,錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定位基準,又是空心軸外圓精加工的基準.因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有較高的同軸度.在裝夾中應盡量減少錐堵的安裝此書,減少重復安裝誤差.實際生產中,錐堵安裝后,中途加工一般不得拆下和更換,直至加工完畢.圖 10.1 錐堵和錐套心軸 a)錐堵 b)錐套心軸

10.3.2 典型套筒類零件的加工工藝分析 10.3.2.1 典型零件的工藝分析(1)軸承套加工工藝分析

圖 10.2 所示為 1 軸承套,材料為 ZQSn6-6-3 ,每批數量為 400 只.加工時,應根據工件的毛坯材料,結構形狀,加工余量,尺寸精度,形狀精度和生產綱領,正確選擇定位基準,裝夾方法和加工工藝過程,以保證達到圖樣要求.其主要技術要求為: 34mmjs7 外圓對 22mmH7 孔的徑向圓跳動公差為 0.01mm;左端面對 22mmH7 孔的軸線垂直度公差為 0.01mm.由此可見,該零件的內孔和外圓的尺寸精度和位置精度要求均較高.圖 10.2 軸承套

該軸承套屬于短套,其直徑尺寸和軸向尺寸均不大,粗加工可以單件加工,也可以多件加工.由于單件加工時,每件都要留出工件備裝夾的長度,因此原材料浪費較多,所以這里采用多件加工的方法.該軸承套的材料為 ZQSn6-6-3.其外圓為 IT7 級精度,采用精車可以滿足要求;內孔的精度也是 IT7 級,鉸孔可以滿足要求.內孔的加工順序為鉆—車孔—鉸孔.(2)液壓缸加工工藝分析

圖 10.3 所示某液壓缸零件圖,生產綱領為成批生產.該液壓缸屬長套筒類零件,與前述短套類零件在加工方法及工件安裝方式上都有較大差別.該液壓缸內孔與活塞相配,因此表面粗糙度,形狀及位置精度要求都較高.毛坯可選用無縫鋼管,如果為鑄件,其組織應緊密,無砂眼,針孔及疏松缺陷.必要時要用泵驗漏.該液壓缸為成批生產.圖 10.3 液壓缸簡圖

該零件長而壁薄,為保證內外圓的同軸度,加工外圓時參照空心主軸的裝夾方法.即采用雙頂尖頂孔口 1 o 30 1 的錐面或一頭夾緊一頭用中心架支承.加工內孔與一般深孔加工時的裝夾方法相同,多采用夾一頭,另一端用中心架托住外圓.孔的粗加工采用鏜削,半精加工多采用鉸削(浮動鉸孔).該液壓缸內孔的表面質量要求很高,內孔精加工后需滾壓.也有不少套筒類零件以精細鏜,珩磨,研磨等精密加工作為最終工序.內孔經滾壓后,尺寸誤差在 0.01mm 以內,表面粗糙度為 Ra0.16 或更小,且表面經硬化后更為耐磨.但是目前對鑄造液壓缸尚未采用滾壓工藝,原因是鑄件表面的缺陷(如疏松,氣孔,砂眼,硬度不均勻等),哪怕是很微小,都對滾壓有很大影響,會導致滾壓加工產生適得其反的效果.10.3.2.2 保證表面相互位置精度的方法及防止加工中工件變形的措施(1)保證表面相互位置精度的方法

套類零件內外表面的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度要求一般都較高,一般可用以下方法來滿足: ① 在 1 次安裝中完成內外表面及端面的全部加工,這樣可消除工件的安裝誤差并獲得很高的相互位置精度.但由于工序比較集中,對尺寸較大的套筒安裝不便,故多用于尺寸較小的軸套車削加工.② 主要表面的加工分在幾次安裝中進行(先加工孔),先加工孔至零件圖尺寸,然后以孔為精基準加工外圓.由于使用的夾具(通常為心軸)結構簡單,而且制造和安裝誤差較小,因此可保證較高的相互位置精度,在套筒類零件加工中應用較多.③ 主要表面的加工分在幾次安裝中進行(先加工外圓)先加工外圓至零件圖尺寸,然后以外圓為精基準完成內孔的全部加工.該方法工件裝夾迅速可靠,但一般卡盤安裝誤差較大,使得加工后工件的相互位置精度較低.如果欲使同軸度誤差較小,則須采用定心精度較高的夾具,如彈性膜片卡盤,液性塑料夾頭,經過修磨的三爪自定心卡盤和軟爪等.(2)防止套類零件變形的工藝措施

套類零件的結構特點是孔的壁厚較薄,薄壁套類零件在加工過程中,常因夾緊力.切削力和熱變形的影響而引起變形.為防止變形常采取—些工藝措施: 1)將粗,精加工分開進行 為減少切削力和切削熱的影響,使粗加工產生的變形在精加工中得以糾正.2)減少夾緊力的影響 在工藝上采取以下措施減少夾緊力的影響: ① 采用徑向夾緊時,夾緊力不應集中在工件的某一徑向截面上,而應使其分布在較大的面積上,以減小工件單位面積上所承受的夾緊力.如可將工件安裝在一個適當厚度的開口圓環中,在連同此環一起夾緊.也可采用增大接觸面積的特殊卡爪.以孔定位時,宜采用張開式心軸裝夾.② 夾緊力的位置宜選在零件剛性較強的部位,以改善在夾緊力作用下薄壁零件的變形.③ 改變夾緊力的方向,將徑向夾緊改為軸向夾緊.④ 在工件上制出加強剛性的工藝凸臺或工藝螺紋以減少夾緊變形,加工時用特殊結構的卡爪夾緊,加工終了時將凸邊切去.3)減小切削力對變形的影響 ① 增大刀具主偏角和主前角,使加工時刀刃鋒利,減少徑向切削力.② 將粗,精加工分開,使粗加工產生的變形能在精加工中得到糾正,并采取較小的切削用量.③ 內外圓表面同時加工,使切削力抵銷.4)熱處理放在粗加工和精加工之間 這樣安排可減少熱處理變形的影響.套類零件熱處理后一般會產生較大變形,在精加工時可得到糾正,但要注意適當加大精加工的余量.

第三篇：機械加工通用工藝守則

機械加工通用工藝守則

1.操作者應仔細看清圖紙與工藝文件中的各項說明，保持圖紙與工藝文件中的清潔和完整。并應嚴格按照設計圖紙、工藝規程、技術標準，進行零部件的加工，不得隨意自行更改。

2.操作者按照工藝要求察看所借用的工、夾、量、刃具，是否符合工藝及使用要求，若有疑問應即向段長或車間施工員聯系。

3.操作者應將工、夾、量、刃具分別整齊地放置在工具箱上或其他適當的地方，但不準直接放在機床上，并應妥善保管好，不得任意拆卸，改變原來尺寸或形狀。

4.在加工前，操作者首先應檢查或抽查毛坯或經由上道工序加工并和本工序有關的尺寸，以確定余量是否符合工藝要求。

5.操作者應按照工藝規定的定位基準而安裝零件：工藝未規定定位基面時，允許操作者自行選擇定位基準和裝夾方法，但必須保證加工出來的零件符合圖紙和工藝上的尺寸與精度要求。在裝夾工件前應將零件和夾具清洗干凈。在定位基面處不得有鐵屑、毛刺、污物及磕碰現象。

6.予壓緊零件后，應按工藝要求進行零件的校正，若工藝卡片未作出規定時，可按下列要求校正零件：

（1）在本工序或本工步中加工到成品尺寸，且以后該加工面不

再加工，裝配時也不再調整或刮研，可以按定位基面到加工面的技術要求1/3值校正，最后加工完成后保持圖紙中的技術要求。

（2）在本工序或本工步中，所加工的加工面以后尚需加工或刮

研則按該加工面下道工序余量的1/3值校正，加工后并且

要按此檢驗。

（3）本工序或本工步所加工的加工面已到成品尺寸，以后該加

工面不再加工，且圖紙中、工藝卡片內對該加工面定位基

面，沒有任何要求時，加工后應達到通用技術標準、部標

或廠標有關規定的要求。

7.按工藝要求進行壓緊。如工藝上無要求，零件壓緊時應注意壓緊力的位置、大小和方向，并允許自加各種輔助支撐以增強剛性，壓緊前與壓緊后要測量，防止變形和磕碰。

8.凡加工面未到成品尺寸而工藝卡片中又未規定工序間的表面粗糙度時：粗車、粗銑、粗刨、粗鏜、粗插的表面粗糙度應達到；磨前的各種加工面應達到：粗磨的表面粗糙度，外圓達到，平面應達到，軸孔達到；刮研前的加工面應達到～。

9.零件的首件檢驗當工藝未作規定時應該在自由狀態下進行，不得壓緊在夾具上或機床工作臺面上或其他壓緊情況下檢驗，換刀后的首件也應交檢。

10.對連續加工的工序或工步，為避免最后成批報廢，操作者應分工序

及工步進行自檢，必要時可請檢查員配合檢查。

11.倒角與倒棱，沉割槽，都應按余量加深或加大，保證加工完成達到圖紙要求或國標要求。

12.圖紙中或工藝中未規定倒角倒棱的棱邊處一律倒鈍，一般情況下應在加工有關面時進行，如機械加工時無法倒鈍，則最后由鉗工倒鈍。車內外螺紋時，口端都要倒成和螺距的大小及螺紋角度一樣的成形角。零件倒毛刺應由操作者在本工序完成。

13.零件在各道序加工后應由操作者保持清潔，達到無屑、無水、無臟

物，并在適當的工位器具上存放整齊。經過研磨后的精密配合面必須洗凈研磨劑。不立即進行下道工序加工的零件，加工面應采用防銹措施。

14.用磁力臺吸住加工的各種零件，在加工后應該進行退磁。

15.零件各加工面除圖紙及工藝規定的尺寸公差外，均應按未注公差制 造（包括形狀和位置公差）。

16.工作前應首先檢查機床各部位是否正常，機床空運轉5～10分鐘，使轉速逐漸增高，以消除傳動部分間隙，并保持良好的潤滑狀況。對于磨床磨頭應點動和快速行程4～5次，工作臺應以最大行程往返10-20次。

17.操作者不得私自拆掉機床的任何部分，在保險裝置和安全罩殼拆下的情況下，嚴禁開車工作。

18.機床開動時不得擅離工作崗位，工作時應嚴格遵守安全操作規程的規定，合理使用勞動保護用品。

19.用作精密加工的機床，嚴禁強力切削或進行粗加工，一般機床應按規定動作進行操作，杜絕野蠻操作。

20.嚴格遵守機床說明書中所規定的零件加工范圍，不允許超規格。超負荷使用機床。

21.使用砂輪機應仔細檢查砂輪有無裂縫，身體和頭部應該偏離砂輪，磨削時用力不要過大，以防砂輪破裂，擋板間隙應經常調整，以免發生意外。

22.工作地點應保持清潔，工件坯料應擺放整齊。

23.交接班時，必須把本班的機床、工、夾、量、刃具的使用及加工情況，向下一班交待清楚。

24.操作者交班前必須把機床擦拭干凈，潤滑處按規定加注潤滑油。

25.每班工作前應檢查工件是否有變動，裝夾是否緊固。

26.工件者應對零件數量負責，按簽收數量交檢，不得遺失和私自找料頂替。

27.工藝要求編號配套入庫的零件如絲杠副、花鍵副、弧齒錐齒輪副、渦輪副等，須進行編號，成對入庫、成對周轉和成對擺放。

28.數控機床正式加工前，應進行機內外對刀編程校正，符合工藝要求

后，才能進行加工。

第四篇：機械加工工藝基礎教案

三、CA6140型臥式車床主要結構

（一）主軸箱

CA6140車床的主軸箱包括：箱體、主軸部件、傳動機構、操縱機構、換向裝置、制動裝置和潤滑裝置等。其功用在于支承主軸和傳動其旋轉，并使其實現起動、停止、變速和換向等。

機床的主軸箱是一個比較復雜的運動部件，它的裝配圖包括展開圖、各種向視圖和剖面圖，以表示出主軸箱的所有零件及其裝配關系。

作。

1、主軸部件

主軸部件是主軸箱最重要的部分，由主軸、主軸軸承和主軸上的傳動件、密封件等組成。

主軸前端可安裝卡盤，用以夾持工件，并由其帶動旋轉。主軸的旋轉精度、剛度和抗振性等對工件的加工精度和表面粗糙度有直接影響，因此對主軸部件的要求較高。

CA6140型車床的主軸是一個空心階梯軸。其內孔是用于通過棒料或卸下頂尖時所用的鐵棒，也可用于通過氣動、液壓或電動夾緊驅動裝置的傳動桿。主軸前端有精密的莫氏6號錐孔，用來安裝頂尖或心軸，利用錐面配合的摩擦力直接帶動心軸和工件轉動。主軸后端的錐孔是工藝孔。

CA6140型臥式車床的主軸部件在結構上做了較大改進，由原來的三支承結構改為兩支承結構；由前端軸向定位改為后端軸向定位。前軸承為P級精度的雙列短圓柱滾子軸承，用于承受徑向力。后軸承為一個推力球軸承和角接觸球軸承，分別用于承受軸向力和徑向力。

主軸的軸承的潤滑都是由潤滑油泵供油，潤滑油通過進油孔對軸承進行充分潤滑，并帶走軸承運轉所產生的熱量。為了避免漏油，前后軸承均采用了油溝式密封裝置。主軸旋轉時，依靠離心力的作用，把經過軸承向外流出的潤滑油甩到軸承端蓋的接油槽里，然后經回油孔流回主軸箱。

主軸上裝有三個齒輪，前端處為斜齒圓柱齒輪，可使主軸傳動平穩，傳動時齒輪作用在主軸上的軸向力與進給力方向相反，因此可減少主軸前支承所承受的軸向力。

主軸前端安裝卡盤、撥盤或其它夾具的部分有多種結構形式。

2、開停和換向裝置

CA6140型臥式車床采用的雙向多片式摩擦離合器實現主軸的開停和換向。

其由結構相同的左右兩部分組成，左離合器傳動主軸正轉，右離合器傳動主軸反轉。摩擦片有內外之分，且相間安裝。如果將內外摩擦片壓緊，產生摩擦力，軸I的運動就通過內外摩擦片而帶動空套齒輪旋轉；反之，如果松開，軸I的運動與空套齒輪的運動不相干，內外磨擦片之間處于打滑狀態。正轉用于切削，需傳遞的扭矩較大，而反轉主要用于退刀，所以左離合器摩擦片數較多，而右離合器摩擦片數較少。

內外摩擦片之間的間隙大小應適當：如果間隙過大，則壓不緊，摩擦片打滑，車床動力就顯得不足，工作時易產生悶車現象，且摩擦片易磨損。反之，如果間隙過小，起動時費力；停車或換向時，摩擦片又不易脫開，嚴重時會導致摩擦片被燒壞。同時，由此也可看出，摩擦

離合器除了可傳遞動力外，還能起過載保險的作用。當機床超載時，摩擦片會打滑，于是主軸就停止轉動，從而避免損壞機床。所以摩擦片間的壓緊力是根據離合器應傳遞的額定扭矩來確定的，并可用擰在壓套上的螺母9a和9b來調整。

3、制動裝置

制動裝置功用在于車床停車過程中克服主軸箱中各運動件的慣性，使主軸迅速停止轉動，以縮短輔助時間。CA6140型臥式車床采用閘帶式制動器實現制動。

制動帶6的拉緊程度可由螺釘5進行調整。其調整合適的狀態，應是停車時主軸能迅速停

止，而開車時制動帶能完全松開。

（二）溜板箱

溜板箱的功用是：將絲杠或光杠傳來的旋轉運動轉變為直線運動并帶動刀架進給；控制刀架運動的接通、斷開和換向；機床過載時控制刀架停止進給；手動操縱刀架移動和實現快速移動。

因此，溜板箱通常設有以下幾種機構：

接通絲杠傳動的開合螺母機構；

將光杠的運動傳至縱向齒輪齒條和橫向進給絲杠的傳動機構；

接通、斷開和轉換縱、橫向進給的轉換機構；

保證機床工作安全的過載保險裝置和互鎖機構；

控制刀架運動的操縱機構；

改變縱、橫向機動進給運動方向的換向機構；

快速空行程傳動機構。

1、縱橫向進給操縱機構

CA6140型車床的縱、橫機動進給運動的接通、斷開和換向，采用一個手柄集中操縱方式。當需要縱、橫向移動刀架時，向相應的方向扳動操縱手柄1即可。

2、互鎖機構

為了避免損壞機床，必須保證橫、縱向機動進給運動和車螺紋進給運動不能同時接通。

為此，CA6140型車床的溜板箱中設有互鎖機構。

因此，合上開合螺母后，縱橫向機動進給都不能接通。而接通縱向或橫向機動進給后，開合螺母都不能合上。

第七章 機械加工質量生產率和經濟性

第一節 機械加工質量

機械零件的加工質量包括兩個方面：加工精度和表面質量。

一、加工精度

（一）加工精度的概念

加工精度是指加工后的零件在形狀、尺寸、表面相互位置等方面與理想零件的符合程度。它由尺寸精度、形狀精度和位置精度組成。

尺寸精度：指加工后零件表面本身或表面之間的實際尺寸與理想尺寸之間的符合程度。

形狀精度：指加工后零件表面本身的實際形狀與理想零件表面形狀之間的符合程度。

位置精度：指加工后零件各表面之間的實際位置與理想零件各表面之間的位置的符合程度。

（二）機械加工精度獲得的方法

1．尺寸精度的獲得方法

1）試切法 這是一種通過試切工件—測量—比較—調整刀具—再試切—……再調整，直至獲得要求的尺寸的方法。

2）調整法 是按試切好的工件尺寸、標準件或對刀塊等調整確定刀具相對工件定位基準的準確位置，并在保持此準確位置不變的條件下，對一批工件進行加工的方法。

3）定尺寸刀具法 在加工過程中采用具有一定尺寸的刀具或組合刀具，以保證被加工零件尺寸精度的一種方法。

4）自動控制法 通過由測量裝置、進給裝置和切削機構以及控制系統組成的控制加工系統，把加工過程中的尺寸測量、刀具調整和切削加工等工作自動完成，從而獲得所要求的尺寸精度的一種加工方法。

2．形狀精度的獲得方法

機械加工中獲得一定形狀表面的方法可以歸納為以下三種。

1）軌跡法 此法利用刀具的運動軌跡形成要求的表面幾何形狀。刀尖的運動軌跡取決于刀具與工件的相對運動，即成形運動。

用這種方法獲得的形狀精度取決于機床的成形運動精度。

2）成形法 此法利用成形刀具代替普通刀具來獲得要求的幾何形狀的表面。機床的某些成形運動被成形刀具的刀刃所取代，從而簡化了機床結構，提高了生產效率。

用這種方法獲得的表面形狀精度既取決于刀刃的形狀精度，又有賴于機床成形運動的精度。

3）范成法 零件表面的幾何形狀是在刀具與工件的嚙合運動中，由刀刃的包絡面形成的。因而刀刃必須是被加工表面的共扼曲面，成形運動間必須保持確定的速比關系，加工齒輪常用此種方法。

3．位置精度的獲得方法

在機械加工中，獲得位置精度的方法主要有下述兩種。

1）一次裝夾法 工件上幾個加工表面是在一次裝夾中加工出來的。

2）多次裝夾法 即零件有關表面間的位置精度是由刀具相對工件的成形運動與工件定位基準面（亦是工件在前幾次裝夾時的加工面）之間的位置關系保證的。在多次裝夾法中，又可劃分為：

① 直接裝夾法 即通過在機床上直接裝夾工件的方法。

② 找正裝夾法 即通過找正工件相對刀具切削成形運動之間的準確位置的方法。

③ 夾具裝夾法 即通過夾具確定工件與刀具切削刃成形運動之間的準確位置的方法。

二、表面質量

（一）表面質量的概念

零件的機械加工質量不僅指加工精度，而且也包括加工表面質量。表面質量是指機械加工后零件表面層的幾何結構，以及受加工的影響表面層金屬與基體金屬性質產生變化的情況。表面層一般只有0.05～0.15mm。

在金屬切削過程中，形成加工表面時發生金屬的彈性變形和撕裂，同時伴隨著切削力和切削熱的作用，使整個工藝系統可能產生振動。因此已加工表面不可能是理想的光滑的表面，而是存在著粗糙度、波紋等幾何形狀誤差以及劃痕、裂紋等表面缺陷。零件表面層材料的化學和物理性質也發生一系列變化。

表面質量的主要內容包括以下方面：

1．表面的幾何形狀

2．表面層物理機械性能的變化

由于表面層沿深度的變化，所以表面層物理機械性能的變化主要有：

1）表面層的冷作硬化

2）表面層中殘余應力的大小、方向及分布情況

3）表面層金相組織的改變

4）表面層的其它物理機械性能的變化

（二）表面質量對零件使用性能的影響

機械產品之所以要維修，更換某些零件或整個報廢，一般不是因為它的零件發生了整體破壞，而是零件之間有相互運動的表面產生過大的磨損，從而改變了機械的性能，使之不能使用。有時即使零件發生了整體斷裂，究其原因也往往是首先在零件表面上形成了疲勞裂紋，裂紋不斷擴展，從而造成了零件的整體破壞。因此，了解零件的表面質量對其使用性能的影響，正確的提出對零件表面質量的要求是非常重要的。

1．表面粗糙度對耐磨性的影響

零件的耐磨性除與材料的性能、熱處理狀態和潤滑條件有關外，零件自身的表面粗糙度起著十分重要的作用。

2．冷作硬化對耐磨性的影響

冷作硬化可以顯著地提高零件表面的耐磨性。

3．表面層應力集中及殘余應力對疲勞強度的影響

零件表面微觀不平度會在它的“波谷”底部造成應力集中。

4．表面質量對零件耐蝕性能的影響

降低表面粗糙度值可以提高零件的抗腐蝕性能。

5．表面質量對配合性質的影響

對于間隙配合，如果零件表面粗糙度值過大，初期磨損就較嚴重，導致磨損量加大，從而使配合間隙增大，破壞了原設計要求的配合精度。對于過盈配合，表面粗糙度值過大，裝配中，在壓入配合的表面上的部分微小波峰被擠平，使實際得到的過盈量比設計要求的小，降低了過盈表面的結合強度，從而影響零件聯接的可靠性。

三、提高加工質量的措施

影響零件加工精度的因素很多，為了提高加工質量，保證機械加工精度，生產中采取的工藝措施很多，這里僅舉一些實例，作簡要說明。

（一）增強工件剛性的工藝措施

生產中常遇到一些零件剛性差，按傳統的加工方法則很難達到加工精度，為此需采取工藝措施提高工件的剛性。

（二）采用減振、消振裝置

第二節 生產率和經濟性

一、生產率

（一）生產率的概念

機械加工的勞動生產率，是指工人在單位時間內加工出合格零件的數目。工藝過程的基本組成單元是工序，因此評價機械加工勞動生產率，主要看各個工序加工的單件工時，即該工序加工完成一個零件所需要的時間，以t單表示。組成：基本時間、輔助時間、服務時間、休息和自然需要時間、準備結束時間。

（二）提高生產率的途徑

縮短基本時間、縮短輔助時間、縮短服務時間、縮短準備結束時間。

二、工藝過程的經濟性

（一）生產成本和工藝成本

造一個產品或零件所必須的一切費用的總和，稱為產品或零件的生產成本。生產成本由兩大部分費用組成：即工藝成本和其它費用。

工藝成本是與工藝過程直接有關的費用，約占生產成本的70%～75%，它又包含可變費用(V)和不變費用(C)。

可變費用(V)的組成：材料費；操作工人工資；機床維持費；通用機床折舊費；刀具維持費折舊費；夾具維持費折舊費。它們與年產量直接有關。

不變費用(C)的組成：調整工人工資；專用機床折舊費；專用刀具折舊費；專用夾具折舊費。它們與年產量無直接關系。因為專用機床、專用工裝是專門為某種零件加工所用的，不能用于其它零件，所以它們的折舊費、維持費等是確定的，與年產量無直接關系。

從而，一個零件的全年工藝成本E（單位為元/年）為： E = NV + C

（二）工藝成本與年產量的關系

（三）不同工藝方案經濟性比較

對不同的工藝方案進行經濟性比較時，有下列兩種情況：

1．若兩種工藝方案的基本投資相近或都采用現有設備時，則工藝成本既作為衡量各方案經濟性的重要依據。

2．若兩種工藝方案的基本投資相差較大時，必須考慮不同方案的基本投資差額的回收期限。

第五章 其他類型常用機床

第一節 銑床

一、銑床類型與用途

銑床是用于銑削加工的機床。

根據構造特點及用途，銑床的主要類型有：臥式升降臺銑床、立式升降臺銑床、工作臺不升降銑床、圓工作臺銑床、龍門銑床、銑床、仿形銑床和各種專門化銑床。

銑床是一種用途廣泛的機床。它可以加工平面（水平面、垂直面、階臺面）、溝槽（鍵槽、T型槽、燕尾槽等）、分齒零件（齒輪、鏈輪、棘輪、花鍵軸等）、螺旋形表面（螺紋、螺旋槽）及各種曲面。此外，還可用于對回轉體表面及內孔進行加工，以及進行切斷工作等。

二、各類銑床主要特點

銑床使用的是旋轉的多齒刀具，生產效率較高。但是，由于銑削加工為斷續切削，銑刀的每個刀齒的切削層參數隨時都在變化，所以銑削力的大小和方向也在不斷變化，容易引起機床振動。因此，銑床在結構上要求有較高的剛度和抗振性。

（一）萬能升降臺銑床

萬能升降臺銑床的主軸為水平布置，屬臥式升降臺銑床，主要用于銑削平面、溝槽和成形表面。

在工作臺和床鞍之間有一層回轉盤，它可以相對床鞍在水平面內調整±45°偏轉，改變工作臺的移動方向，從而可加工斜槽、螺旋槽等。

此外，還可換用立式銑頭，插頭等附件，擴大機床的加工范圍。

（二）立式升降臺銑床

立式升降臺銑床與臥式升降臺銑床的主要區別在于安裝銑刀的機床主軸是垂直于工作臺面。除立銑頭外其它主要組成部件與臥式升降臺銑床相同。銑頭可以在垂直平面內調整角度，主軸可沿其軸線方向進給或調整位置。

立式銑床用于加工平面、溝槽、臺階，還可銑削斜面、螺旋面、模具型腔和凸模成形表面等。

（三）其他常用銑床

1、龍門銑床

龍門銑床是一種大型的高效通用機床，它在結構上呈柜架式布局，具有較高的剛度及抗振性。主要用于大中型工件的平面、溝槽加工。可以進行粗銑、半精銑和精銑加工。

2、工作臺不升降銑床

工作臺不升降銑床一般為立式布局，工作臺不作升降運動，機床的垂直進給運動由安裝在立柱上的主軸箱作升降運動來實現。這種銑床由于工作臺層次少，剛性好，適用于加工外形為中等或大尺寸的工件。

工作臺不升降銑床根據工作臺面的形狀，可分為矩形工作臺式和圓形工作臺式兩類。

第二節 鉆床和鏜床

鉆床和鏜床都是加工內孔的機床，主要用于加工外形復雜，沒有對稱旋轉軸線的工件，如杠桿、蓋板、箱體、機架等零件上的單孔或孔系。

一、鉆床

鉆床類機床的主要工作是用孔加工刀具進行各種類型的孔加工。主要用于鉆孔和擴孔，也可以用來鉸孔、攻螺紋、锪沉頭孔及锪凸臺端面。

鉆床分為坐標鏜鉆床、深孔鉆床、搖臂鉆床、臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、銑鉆床、中心孔鉆床等。

（一）立式鉆床

立式鉆床是鉆床中應用較廣的一種，其特點是主軸軸線垂直布置，且位置固定，需調整工件位置，使被加工孔中心線對準刀具的旋轉中心線。由刀具旋轉實現主運動，同時沿軸向移動作進給運動。因此，立式鉆床適用于加工中、小型工件。

多軸立式鉆床是立式鉆床的一種，可對孔進行不同內容的加工或同時加工多個孔，大大提高了生產效率。

臺式鉆床實質上是一種加工小孔的立式鉆床，結構簡單小巧，使用方便，適于加工小型零件上的小孔。

（二）搖臂鉆床

對于體積和質量都比較大的工件，在立式鉆床上加工很不方便，此時可以選用搖臂鉆床進行加工。

主軸箱可沿搖臂上的導軌橫向調整位置，搖臂可沿立柱的圓柱面上、下調整位置，還可繞立柱轉動。加工時，工件固定不動，靠調整主軸的位置，使其中心對準被加工孔的中心，并快速夾緊，保持準確的位置。搖臂鉆床廣泛地應用于單件和中、小批生產中，加工大、中型零件。

如果要加工任意方向和任意位置的孔和孔系，可以選用萬向搖臂鉆床，機床主軸可在空間繞二特定軸線作回轉。機床上端還有吊環，可以吊放在任意位置。故它適于加工單件、小批生產的大中型工件。

為了提高鉆削加工效率，目前正在發展鉆削加工中心。集鉆孔、攻螺紋和銑削于一體，可得到很高的加工精度和生產率。

二、鏜床

鏜床類機床主要工作是用鏜刀進行鏜孔，也可進行銑平面、車凸緣、切螺紋等工作。有臥式鏜床、立式鏜床、落地鏜床、金剛鏜床和坐標鏜床等多種類型。

（一）臥式鏜床

臥式鏜床又稱萬能鏜床，可以進行孔加工、車端面、車凸緣、車螺紋和銑平面等。尤其適于加工箱體零件中尺寸較大、精度較高且相互位置要求嚴格的孔系。

（二）落地鏜床

為適應某些龐大而笨重工件的加工，產生了落地鏜床。

落地鏜床具有萬能性大、集中操縱、移動部件的靈敏度高、操作方便等特點。

為提高生產效率和加工精度，在落地鏜床的基礎上還發展了以銑削為主的銑鏜床。

（三）坐標鏜床

坐標鏜床主要用于鏜削高精度的孔，特別適用于加工相互位置精度很高的孔系，如鉆模、鏜模和量具等零件上的精密孔加工。

坐標鏜床制造精度很高，具有良好的剛度和抗振性，最主要特點是具有坐標位置的精密測量裝置，加工時，按直角坐標來精確定位。

坐標鏜床還可鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。也可以用于精密刻度、劃線、及孔距和直線尺寸的測量等工作。所以坐標鏜床是一種萬能性很強的精密機床。

坐標鏜床有立式的和臥式的，立式坐標鏜床又有單柱和雙柱之分，以適應不同的加工需要。

金剛鏜床是一種高速精鏜床，采用很高的切削速度、極小的背吃刀量和進給量，可加工出質量很高的表面。適于成批、大量生產中，加工精密孔。

第四章 典型機床工作運動分析

二、CA6140型臥式車床傳動系統分析

機床的加工過程中，需要有多少個運動就應該有多少條傳動鏈。所有這些傳動鏈和它們之間的相互聯系就組成了一臺機床的傳動系統。分析傳動系統也就是分析各傳動鏈，分析各傳動鏈時，應按下述步驟進行：

（1）根據機床所具有的運動，確定各傳動鏈兩端件。

（2）根據傳動鏈兩端件的運動關系，確定計算位移量。

（3）根據計算位移量及傳動鏈中各傳動副的傳動比，列出運動平衡式。

（4）根據運動平衡式，推導出傳動鏈的換置公式。

傳動鏈中換置機構的傳動比一經確定，就可根據運動平衡式計算出機床執行件的運動速度或位移量。

要實現機床所需的運動，CA6140型臥式車床的傳動系統需具備以下傳動鏈：實現主運動的主傳動鏈；

實現螺紋進給運動的螺紋進給傳動鏈；

實現縱向進給運動的縱向進給傳動鏈；

實現橫向進給運動的橫向進給傳動鏈；

實現刀架快速退離或趨近工件的快速空行程傳動鏈。

（一）主運動傳動鏈

1、傳動路線

CA6140型臥式車床主運動，是由主電動機經三角皮帶傳至主軸箱中的軸I，軸I上裝有一個雙向多片式摩擦離合器M1，用以控制主軸的啟動停止和換向。軸I的運動經離合器M1和軸II--III間變速齒輪傳至軸III，然后分兩路傳遞給主軸。

（1）高速傳動路線 主軸VI上的滑移齒輪Z50處于左邊位置，運動經齒輪副直接傳給主軸。

（2）中低速傳動路線 主軸VI上的滑移齒輪Z50處于右邊位置，且使齒式離合器M2接合，運動經軸III-IV-V間的背輪機構和齒輪副傳給主軸。

傳動路線是分析和認識機床的基礎，常用的方法是“抓兩端，連中間”：首先找到傳動鏈的兩端件，然后按照運動傳遞或聯系順序，從一個端件到另一個端件，依次分析各傳動軸之間的傳動結構和運動傳遞關系。

2、主軸的轉速級數與轉速計算

根據傳動系統圖和傳動路線表達式，主軸正轉可獲得2′3′(2′2-1)+2′3=24級不同轉速。同理，主軸反轉12級。

主軸的轉速可按下列運動平衡式計算：

ｎ主

主軸反轉一般不用來進行車削，而是為了在車螺紋時，使刀架在主軸與刀架之間的傳動鏈不脫開的情況下退回至起始位置，以免下次走刀發生“亂扣”現象.同時為了節省退刀時間，主軸反轉轉速高于正轉轉速。

（二）螺紋進給運動傳動鏈

CA6140型臥式車床螺紋進給運動傳動鏈，可以保證機床車削公制、英制、模數制和徑節制四種標準螺紋。

此外，還可以車削大導程、非標準和較精密的螺紋。這些螺紋可以是右旋的，也可以是左旋的。不同標準的螺紋用不同的參數表示其螺距。

無論車削哪一種螺紋，都必須在加工中保證主軸每轉一轉，刀具準確地移動被加工螺紋一個導程的距離。由此可列出螺紋進給傳動鏈的運動平衡式：

1（主軸）×u0×ux×L絲=L工

由上式可知，被加工螺紋的導程正比于傳動鏈中換置機構的可變傳動比。為此，車削不同標準和不同導程的各種螺紋時，必須對螺紋進給傳動鏈進行適當調整，使其傳動比根據不同種類螺紋的標準數列作相應改變。

公制螺紋是我國常用的螺紋，在國家標準中已規定了其標準螺距值。公制螺紋的標準螺距是按分段等差數列的規律排列的（參見表4-6），為此，螺紋進給傳動鏈的變速機構也應按分段等差數列的規律變換其傳動比。這一要求是通過適當調整進給箱中的變速機構來實現的。

車削公制螺紋時，進給箱中的離合器M3、M4脫開，M5接合。其運動由主軸VI經齒輪副，軸IX至軸XI間的左右螺紋換向機構，掛輪，傳至進給箱的軸XII，然后再經齒輪副，軸XIII--XIV間的滑移齒輪變速機構（基本螺距機構），齒輪副傳至軸XV，接下去再經軸XV—XVII間的兩組滑移齒輪變速機構（增倍機構）和離合器M5傳動絲杠XVIII旋轉。合上溜板箱中的開合螺母，使其與絲杠嚙合，便帶動了刀架縱向移動。其傳動路線表達式如下：

其中，u基為軸XIII－XIV間變速機構的可變傳動比，共8種：26/

28、28/

28、32/

28、36/

28、19/

14、20/

14、33/

21、36/21，即6.5/

7、7/

7、8/

7、9/

7、9.5/

7、10/

7、11/

7、12/7。它們近似按等差數列的規律排列，是獲得各種螺紋導程的基本機構，故通常稱之為基本螺距機構，或基本組。

u倍為軸XV－XVII間變速機構的可變傳動比，共4種：28/35×(35/28）、28/35×(15/48）、18/45×(35/28）、18/45×(15/48），即1、1/

2、1/

4、1/8。它們按倍數關系排列，用于擴大機床車削螺紋導程的種數，一般稱之為增倍機構，或增倍組。

根據傳動系統圖或傳動鏈的傳動路線表達式，可列出車削公制螺紋的運動平衡式：

L=kP=1（主軸）u基u倍′12 化簡得：

L=7u基u倍

由此可得8′4=32種導程值，其中符合標準的只有20種（見表4-6）

由上述可知，利用基本組中各傳動副傳動，可以車削出按等差數列規律排列的基本導程值；經過增倍組后，又可把由基本組得到的8種基本導程值按1:2:4:8的關系增大或縮小，兩種變速機構的不同組合，便可得到常用的、按分段等差數列的規律排列的標準導程（或螺距）的公制螺紋。

加工其它不同種類和標準的螺紋時，只要通過離合器不同的離合狀態和掛輪適當組合即可。

（三）機動進給傳動鏈

實現一般車削時刀架機動進給的縱向和橫向進給傳動鏈，由主軸至進給箱中軸XVII的傳動路線與車公制或英制常用螺紋的傳動路線相同，其后運動經齒輪副傳至光杠XIX（此時離合器M5脫開，齒輪Z28與軸XIX 齒輪Z56 嚙合)，再由光杠經溜板箱中的傳動機構，分別傳至光杠齒輪齒條機構和橫向進給絲杠XXVII，使刀架作縱向或橫向機動進給，其縱向機動進給傳動路線表達式如下：

溜板箱中的雙向牙嵌式離合器M8、M9和齒輪傳副組成的兩個換向機構，分別用于變換縱向和橫向進給運動的方向。利用進給箱中的基本螺距機構和增倍機構，以及進給傳動鏈的不同傳動路線，可獲得縱向和橫向進給量各64種。縱向和橫向進給傳動鏈的兩端件的計算位移為：

縱向進給：主軸轉一轉———刀架縱向移動f 縱（單位：mm）

橫向進給：主軸轉一轉———刀架橫向移動f 橫（單位：mm）

由傳動分析可知，橫向機動進給在其與縱向機動進給傳路線一致時，所得的橫向進給量是縱向進給量的一半。

（四）刀架的快速移動傳動路線

刀架的快速移動是使刀具機動地快速退離或接近加工部位，以減輕工人的勞動強度和縮短輔助時間。當需要快速移動時，可按下快速移動按鈕，裝在溜板箱中的快速電動機（0.25kW，2800r/min）的運動便經齒輪副傳至軸XX，然后再經溜板箱中與機動進給相同的傳動路線傳至刀架，使其實現縱向和橫向的快速移動。

了節省輔助時間及簡化操作，在刀架快速移動過程中光杠仍可繼續傳動，不必脫開進給傳動鏈。這時，為了避免光杠和快速電動機同時傳動軸XX而導致其損壞，在齒輪Z56 及軸XX之間裝有超越離合器，即可避免二者發生的矛盾。

超越離合器結構原理如教材圖4-4所示。

第二節 金屬切削原理及其應用

金屬的切削過程是一個復雜的過程，在這一過程中形成切屑、產生切削力、切削熱與切削溫度，刀具磨損等許多現象，研究這些現象及變化規律，對于合理使用與設計刀具，夾具和機床，保證加工質量，減少能量消耗，提高生產率和促進生產技術發展都有很重要的意義。

一、切削變形

（一）切削變形特點和切屑的種類

如圖所示，金屬壓縮實驗，當金屬試件受擠壓時，在其內部產生主應力的同時，還將在與作用力大致成45°方向的斜截面產生最大切應力，在切應力達到屈服強度時將在此方向剪切滑移。

金屬刀具切削時相當于局部壓縮金屬的壓塊，使金屬沿一個最大剪應力方向產生滑移。

如圖所示當切屑層達到切削刃OA（OA代表始滑移面）處時，切應力達到材料屈服強度，產生剪切滑移，切削層移到OM面上，剪切滑移終止，并離開切削刃后形成了切屑，然后沿前面流出。

始滑移面OA與終滑移面OM之間的變形區稱為第一變形區，寬度很窄(約0.02～0.2mm)，故常用OM剪切面亦稱滑移面來表示，它與切削速度的夾角稱為剪切角φ。

當切屑沿前面流出時，由于受到前面擠壓和摩擦作用，在前面摩擦阻力的作用下，靠近前面的切屑底層金屬再次產生剪切變形。使切屑底層薄的一層金屬流動滯緩，流動滯緩的一層金屬稱為滯流層，這一區域又稱為第二變形區。

工件已加工表面受到鈍圓弧切削刃的擠壓和后面的摩擦，使已加工表面內產生嚴重變形，已加工表面與后面的接觸區稱為第三變形區。

這三個變形區不是獨立的，而是有著緊密的聯系和相互影響。

根據被切的金屬剪切滑移后形成切屑的外形不同，可將切屑分成以下四種類型。

1．帶狀切屑

2．節狀切屑（擠裂切屑）

3．粒狀切屑（單元切屑）

4．崩碎切屑

切屑的形態隨切削條件的不同可互相轉化。

（二）切削變形程度的表示方法

（三）刀具前面上的摩擦與積屑瘤

切屑流經刀具前面時，在高壓力的作用下產生劇烈的摩擦并產生很高的溫度，刀屑接觸區可分成粘結區和滑動區兩部分。

粘結區的摩擦為內摩擦，切削時由于高壓和高溫作用，切屑底部流速要比切屑的上層緩慢，從而在切屑底部形成了一個滯流層，內摩擦就是滯流層與其上層金屬在切屑內部的摩擦，這部分的切向力等于被切材料的剪切屈服點，它不同于金屬接觸面滑動摩擦。

滑動區的摩擦為外摩擦，即滑動摩擦，摩擦力的大小與摩擦系數和法向正壓力有關，而與接

觸面積大小無關。在粘結區內，切應力是常數，且等于材料的剪切屈服強度，在滑動區內則隨著距離切削刃越遠而逐漸減小，在整個接觸區內平均正應力亦隨著距切削刃越遠而減小。在刀屑間的兩種摩擦中,力的大小一般占總摩擦力的85%左右，所以研究前面摩擦中應以內摩擦為主。

由于刀屑接觸面的粘結摩擦及滯流作用，在中速或較低的切削速度切削塑性金屬材料時，經常在刀具前面粘結一些工件材料，形成一個硬度很高的楔塊，這楔塊稱為積屑瘤。

從實驗得知，積屑瘤的金相組織與工件母材料相比未發生相變，它是受了強烈塑性變形的被切材料的堆積物，劇烈的加工硬化使之硬度大幅提高。它是逐漸形成的，經過一個生成、長大、脫落的周期性過程。

積屑瘤的存在可代替刀刃切削，并對切削刃有一定的保護作用；同時增大了實際工作前角，減小了切削變形。但由它堆積的鈍圓弧刃口造成擠壓和過切現象，使加工精度降低，積屑瘤脫落后粘附在已加工表面上惡化表面粗糙度，所以，在精加工時應避免積屑瘤產生。

影響積屑瘤的主要因素有工件材料，切削層、刀具前角及切削液等，工件材料塑性越大，刀屑間摩擦系數和接觸長度越大，容易生成積屑瘤。

切削速度對切屑瘤影響很大，切削速度很低時，由于摩擦系數較小，很少產生積屑瘤。在切削速度υc=20m/min左右，切削溫度約為300℃時，最易產生積屑瘤，且高度最大。切削速度是通過平均溫度和平均摩擦系數影響積屑瘤的。

減小進給量，增大刀具前角，提高刃磨質量，合理選用切削液，使摩擦和粘結減少，均可達到抑制積屑瘤的作用。

（四）已加工表面變形和加工硬化

任何刀具的切削刃都很難磨得絕對鋒利，當在鈍圓弧切削刃和其鄰近的狹小后面的切削擠壓摩擦下，切屑晶體向下滑動繞過刃口形成已加工表面。使已加工表面層的金屬晶粒發生扭曲擠緊，破碎等，構成了已加工表面上的變形區。

已加工表面經過嚴重塑性變形而使表面原硬度增高，這種現象稱為加工硬化（冷硬）。

金屬材料經硬化后在表面上會出現細微裂紋和殘余應力，從而降低了加工質量和材料的疲勞強度，增加下道工序加工困難，加速刀具磨損，所以在切削時應設法避免或減輕加工硬化現象。

（五）影響切削變形的因素

切削變形的程度主要決定于剪切角和摩擦系數大小。

影響切削變形的主要因素有工件材料，前角，切削用量。

工件材料的強度、硬度越高，刀屑間正壓力則增大，平均正應力會增加，因此，摩擦系數下降，剪切角增大，切削變形減小。而切削塑性較高的材料，則變形較大。

刀具前角越大，切削刃越鋒利，使剪切角增大，變形系數減小，因此，切削變形減小。

切削速度對切削變形的影響，切削速度是通過切削溫度和積屑瘤影響切屑變形的。切削速度在3～20m/min范圍內提高，積屑瘤高度隨著增加，刀具實際前角增大，故變形系數減小。當20m/min 左右時，積屑瘤高度最高，ξ值最小。在20～40m/minn范圍內提高，積屑瘤逐漸消失，刀具實際剪切角減小，ξ增大。當＞40m/min 時，由于切削溫度逐漸升高，變形系數ξ減小。切削鑄鐵等脆性金屬時，一般不產生積屑瘤，隨著切削速度的增大，變形系數則緩慢地減小。

進給量增大，使切削厚度增加，正壓力增大，平均正應力增大，因此，μ下降，剪切角φ增大，使ξ減小。同時，由于各切削層的變形和應力分布不均勻，近前發面處的金屬變形和應力大，離前刀面越遠的金屬層變形和應力越小。切削厚度增加，近前刀面處發生劇烈變形層增加不多，切削平均變形減小，使變形系數變小。

二、切削力

（一）切削力的來源和分解

切削過程中，刀具施加于工件使工件材料產生變形，并使多余材料變為切屑所需的力稱為切削力

而工件低抗變形施加于刀具稱為切削抗力，在分析切削力以及切削機理時，切削力與切削抗力意義相同。

刀具切削工件時，由于切屑與工件內部產生彈性，塑性變形抗力，切屑與工件對刀具產生摩擦阻力，形成刀具對工件作用一個合力F，由于其大小，方向不易確定。

因此，為了便于測量、計算及研究，通常將合力F分解成三個分力。

（二）工作功率

（三）計算切削力的經驗公式

（四）單位切削力和單位切削功率

（五）影響切削力的主要因素

1．工件材料的影響，工件材料的硬度和強度越高，雖然切削變形會減小，但由于剪切屈服強度增高，產生的切削力會越大；工件材料強度相同時，塑性和韌性越高，切削變形越大，切削與刀具間摩擦增加，切削力會越大。切削鑄鐵時變形小，摩擦小，故產生的切削力小。

2．切削用量的影響 進給量、背吃刀量增大，二者都會使切削力增大，而實際上背吃刀量對切削力的影響要比進給量大。其主要原因在于，αp增大一倍時，切削厚度hD 不變，而切削寬度bD 則增大一倍，切削刃上的切削負荷也隨之增大一倍，即變形力和摩擦成倍增加，最終導致了切削力以成倍增加；f增大一倍時，切削寬度bD不變，只是切削厚度hD增大一倍，平均變形減小，故切削力增加不到一倍。

切削速度對切削力的影響：切削塑性金屬時，在40m/min時，由于積屑瘤的產生與消失，使刀具前角增大或減小，引起變形系數的變化，導致了切削力的變化；當>40m/min，切削溫度升高，使平均摩擦系數下降，切削力也隨之下降。切削灰鑄鐵等脆性材料時，塑性變形很小，且刀屑間的摩擦也很小，因此，υc對影響不大。

3.刀具幾何參數的影響 前角對Fc影響較大。前角增大，切削變形減小，故切削力減小。主偏角對進給力Ff和背向力Fp影響較大，當кr增大時Ff增大而Fp 則減小。刃傾角對背切削力FP影響較大，因為λs由正值向負值變化時，會使頂向工件軸線的背向力增大。

此外刀尖圓弧半徑，刀具磨損程度等因素對切削力也有一定的影響。

三、切削溫度與切削液

由它引起的切削溫度的升高會影響刀具磨損和耐用度，同時抑制了切削速度的提高，還將導致工件、機床，刀具和夾具的熱變形，降低零件的加工精度和表面質量。

（一）切削熱的產生和傳散

提高切削速度，由摩擦生成的熱量增多，但切屑帶走的熱量也增加，在刀具中熱量減少，在工件中熱量更少，所以高速切削時，切屑溫度很高，在工件和刀具中溫度較低，這有利于加工順利進行。

（二）切削區溫度分布和切削溫度的測量

切削區溫度一般是指切屑，工件和刀具按觸表面上的平均溫度，在正交平面內刀具、工件和切屑中溫度分布規律如圖2—19所示。

刀具與切屑接觸面摩擦大，不易散熱，產生的溫度值最高；切屑帶走熱量最多，它的平均溫度高于刀具、工件上的平均溫度。

切削溫度測量方法很多，目前以利用物體的熱電效應來進行溫度測量的熱電偶法應用較多，其測量簡單方便。

（三）影響切削溫度的因素

切削溫度的高低決定于產生熱量多少和傳散熱量快慢兩方面因素。切削時影響產生熱量和傳散熱量的因素有：切削用量、工件材料的性能，刀具幾何參數和冷卻條件等。

切削用量對切削溫度的影響，當υc、αp和f增加時，由于切削變形功和摩擦功增大，所以切削溫度升高。其中切削速度影響最大，當υc增加一倍時,由于摩擦生熱增多，切削溫度約增加32%，進給量f的影響次之，當f增加一倍，切削溫度約增加18%，因為f增加切削變形增加較少，并且改善了散熱條件，故熱量增加不多。背吃刀量αp影響最小，αp增加一倍時，切削溫度約增加7%，這是因為αp增加使切削寬度增加,增大了熱量的傳散面積。

工件材料主要是通過硬度、強度和導熱系數影響切削溫度。

刀具幾何參數中影響切削溫度最明顯的因素是前角γo和主偏角κr，其次是刀尖圓弧半徑rε。前角γo增大，切削變形和摩擦產生的熱較少，故切削溫度下降，但 γo 過大散熱變差，使切削溫度升高。主偏角κr減少，切削變形摩擦增加，但κr減小切削寬度增大，改善了散熱條件，由于散熱起主要作用，故切削溫度下降。增大刀尖圓弧半徑能增大散熱面積，降低切削溫度。

刀具磨損后，刀具后面與已加工表面摩擦加大，切削刃變鈍，使刃區前方對切屑的擠壓作用增大，切屑變形增大，會使切削溫度升高。在加工時，使用切削液也是降低切削溫度的重要措施。

（四）切削液的選用

在切削過程中，合理使用切削液能有效減少切削刃，降低切削溫度，從而能延長刀具壽命，改善已加工表面質量和精度。

1．切削液的作用

冷卻作用、潤滑作用、清洗作用、防銹作用等。

2．切削液的種類及選用

（1）水溶液 一般常用于粗加工和普通磨削加工中。

（2）乳化液 一般材料的粗加工常用乳化液，難加工材料的切削，常使用極壓乳化液。

（3）切削油 一般材料的精加工常使用切削油，如普通精車、螺紋精加工等。

第五篇：機械加工工藝心得體會

加工工藝實訓心得體會

今天，我們開始了為期2個禮拜的加工工藝實訓，這次實訓主要是圍繞一個零件工藝的加工，CAD制圖，SoildWorks零件圖，工程圖，制作工藝卡片，制作夾具等方面來檢驗自己是否掌握的具體完全。

開始的前幾天，指導老師要我們先找好6個成員作為這兩個禮拜的小組，最后為了公平起見，我們就按學號排列出了6成員，選出一個代表作為組長，然后經小組討論選出了我們組要完成的任務圖。沒多久，指導老師就給我們布置了各種各項的任務，查找資料等等。

一開始，我們按照小組順序，依次上臺跟指導老師介紹講解各組的加工工藝步驟，通過各位成員的努力，我們很好的完成了這個任務，美中不足的一點就是一個關于孔20能不能鑄造的問題。最后指導老師也提到了夾具的設計，這是我們大家都沒想到的問題，也是接下來我們重點去解決的問題。

根據我們小組的建議，前幾天我們一直在制作CAD，而我因為沒有電腦，再加上CAD好久沒練習過，跟SoildWorks制圖過程搞混淆，制作速度明顯比其他成員慢了好多，沒辦法，我只能在課余時間根據自己所缺乏的知識點又重新復習了一遍，加上自身的摸索，終于把以前遺忘的知識點都重新掌握了，有點艱難，但我還是在短期內克服了過來，最終 也趕上了其他成員的步伐，在預定的時間內，完成了各自的CAD制圖。

接下來，我們就按照指導書上寫的，根據修改尺寸的不同，各自畫出了我們的SoildWorks零件圖，由于這個知識我們上學期剛實訓學習過，雖然只有僅僅的兩周，但自我感覺，掌握的程度還不錯，所以分析好尺寸后，很快就把零件圖給畫好了，沒有遇到多大的困難，全部一氣呵成。按照指導書上的要求，由于加工工藝卡片只要求小組成員完成一份就可以了，我們的小組成員根據分配，各自去制作一張工藝卡片，我們大家都知道，這種卡片，本學期我們才剛剛學，而且各自掌握的并不是太好，要通過查閱資料，小組討論的各方面去完成，功夫不負有心人，最終，我們完成了，雖然感覺并不怎么美觀，也不知道對還是錯，反正是完成任務了。

這些準備工序都完成后，指導老師就一組一組的聽我們講解加工工藝的步驟等等...問題回答的也還算可以。

最后幾天，我們根據指導老師的要求，要完成一個適合本工件的夾具。這個對我們來說，雖然難度不大，但是要想做好卻并不容易，這期間我也參考了其他組的設計方案，都挺不錯的。我為我們組設計的，是兩個大小不同的半圓，半圓兩端各有兩螺紋孔，用來固定工件的。還設計了一個定位銷，一個壓塊。由于現實生活中，并沒有這樣的夾具，最終我的方案被小組給否決了。通過指導老師的講解，其實我只要把那兩個半弧換成V型塊，這個方案就非常完美了，心里還是有點自喜，畢竟我設計的更類似指導老師的。

最后幾天，我們各自提交了各組的作業，指導老師也按照自己的教學方法，向每組提了問題來查看各小組是否都掌握了。當然，有沒答上來的，我始終相信“天道酬勤”。付出了，都會在現實生活中可以體會出來的，這次實訓，雖然難度重重，通過自身的努力，小組成員的討論合作，確實收獲了不少。不管是學習，還是不久即將到來的實習，上班，都應該認真學習，討論，總結，我會把這次實訓牢記在心，要很好的應用在未來的工作崗位上。

丁以雷