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1、总复习(fx)浙江大学机械工程学系现代制造(zhzo)工程研究所第一页，共95页。课程内容之间的关系(gun x)机械制造(j xi zh zo)工艺学金属切削(qixio)原理制造装备：机床、刀具、夹具、量具需要什么？基本原理？如何实现？第二页，共95页。实现金属切削(qixio)的三个条件u切削过程是刀具从工件毛坯上切除多余金属的过程，须满足三个条件：u工件与刀具之间要有相对运动切削运动u刀具必须有适当的几何形状刀具几何形状与角度u刀具材料(cilio)必须具有一定的切削性能刀具材料(cilio)第三页，共95页。切削运动(yndng)定义u 各种切削加工中的成形运动，按照他们在切削加工中
2、的作用，分为主运动和进给运动，这两个运动的向量和称为合成切削运动u 主运动工件和刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动，该运动使切削层转变为切屑，从而形成工件新表面。速度高、功率大，一般是指主轴的运动。（车、铣、钻、磨、刨削）u 主运动方向切削刃上选定点相对于工件的瞬时运动方向u 切削速度切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度(shn sh s d)u 进给运动配合主运动依次地或连续不断地切除切屑，同时形成具有所需几何特性的已加工表面。（或连续，或间歇）u 合成运动主运动和进给运动的合成。（切削运动的速度和方向都是相对于工件定义的）u 切削运动通常是由机床来产生的，是金属切削机床设计的主
3、要依据。第四页，共95页。加工(ji gng)表面u切削过程中存在三个加工(ji gng)表面，u待加工(ji gng)表面u切削表面u已加工(ji gng)表面第五页，共95页。切削用量三要素u切削速度v、进给量 f、切削深度ap称为切削用量三要素u切削速度是刀刃上选定点相对于工件(gngjin)的主运动的速度u进给速度是刀刃上选定点相对于工件(gngjin)的进给运动的速度u切削深度是工件(gngjin)上待加工表面和已加工表面间的垂直距离第六页，共95页。车刀(ch do)的组成u 车刀由刀柄(do bn)（刀体）和刀头（切削部分）构成u 刀头由三面二刃一尖组成u 前刀面：切屑流过的表面
4、u 主后刀面：与工件上新形成的过渡表面相对的表面u 副后刀面u 主切削刃u 副切削刃u 刀尖第七页，共95页。刀具角度(jiod)标注参考系u 刀具标注角度基本参考平面过切削刃上某一点u 基面 Pr：垂直于主动运方向u 切削平面 Ps：与切削表面相切u 主剖面(pumin)参考系u 主剖面(pumin)Po：垂直于切削刃在基面上的投影u 参考系：PrPsPou 用于刀具设计与制造u 其它参考系u 法剖面(pumin)Pn：垂直于切削刃u 进给剖面(pumin)Pf：平行于进给方向u 切深剖面(pumin)Pp：垂直到 Pr、Pf第八页，共95页。车刀(ch do)的标注角度u 在主剖面Po内测
5、量u 前角o：前刀面基面u 后角o：主后刀面切削平面(pngmin)u 楔角o：前刀面主后刀面u 在基面内Pr测量u 主偏角Kr：进给方向切削刃u 副偏角Kr：进给方向副切削刃u 刀尖角r：主切削刃副切削刃u 在切削平面(pngmin)Ps内测量u 刃倾角s：主切削刃基面u 前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角第九页，共95页。刀具材料应具备(jbi)的性能u 硬度：必须高于工件的硬度，通常(tngchng)不低于HRC62u 强度：能承受切削力的作用u 耐磨性：抗磨损，通常(tngchng)硬度高则耐磨u 热硬性：在高温下保持硬度的能力u 韧性：能承受切削时的冲击力，不脆断u 化学稳定性：与被
6、切金属材料磨擦系数小不易发生粘结作用u 导热性：导热系数大，散热好，可降低刀具切削温度，延长刀具寿命u 热膨胀小：热变形小，有利于加工尺寸精度稳定u 工艺性：可加工性u 经济性：价格低第十页，共95页。金属(jnsh)切削基本规律u 宏观上，金属切削过程是刀具和工件相互接触并在相对运动的作用下，使工件表面层转变为切屑的过程。此过程在常温下进行，称为冷加工。u 微观上，从金属层受到切削刃的作用发生破坏的机理来分析，有许多问题需要(xyo)研究，如金属层的破坏服从什么力学原理，不同条件下的破坏形态，不同的切屑种类，金属切削过程对加工表面层表面质量的影响（粗糙度、残余应力、硬度等），刀具的工作形态和
7、磨损机理，切削过程的振动等等。u 研究金属切削过程的规律首先从切削层受力变形破坏的力学原理开始。刀具工件切削层刀具行为磨、破损加工表面切屑切削过程第十一页，共95页。金属切削过程(guchng)中的三个变形区u 第I变形区：完成切削变形，产生滑移u 第II变形区：前刀面与切屑磨擦，继续变形u 第III变形区：后刀面与已加工(ji gng)表面磨擦第十二页，共95页。切削变形(bin xng)的表示方法剪切角u剪切角的计算：u+o=45o=45o+o，其中为摩擦角，o为刀具的前角（切削(qixio)方程式）u 越大：变形越小，切削(qixio)越有利 优化：增大剪切角第十三页，共95页。切削变形
8、(bin xng)的表示方法相对滑移u切削变形主要(zhyo)是剪切滑移，可用剪应变来表示变形程度u相对滑移是滑移量与滑移层间距离之比，即单位距离内的滑移量第十四页，共95页。切削变形的表示方法(fngf)变形系数u 剪切角、相对滑移(hu y)均很难测量 通过对切屑的测量u 厚度变形系数：切屑厚度与切削厚度之比u 长度变形系数：切削长度与切屑长度之比u 切削宽度变化不大第十五页，共95页。积屑瘤现象(xinxing)u 现象：粘结 冷焊 积屑瘤（积屑瘤现象）u 特点：在前刀面上(min shn)生成一个非常坚硬的金属堆积物，其硬度比工件硬度高23.5倍，而且不是一直驻留在刀面上(min sh
9、n)，而是以一定的频率反复生长和脱落。u 产生条件：1）塑性材料；2）带状切屑；3）切削速度不高u 对切削过程的影响：u 优点：1）保护刀具；2）前角增大u 缺点：1）切削深度增大；2）已加工表面粗糙度增大；3）切削过程不稳定，引起振动；4）刀具撕裂u 控制措施：1）控制切削速度；2）使用切削液，减小磨擦；3）提高刀具刃磨质量；4）增大刀具前角，以减小刀屑接触区的正压力；5）通过热处理提高工件材料硬度第十六页，共95页。切屑(qi xi)的类型u 带状切屑：u 产生条件：塑性材料；切削速度高；切削厚度小；大前角u 特点：切削过程变形小，切削力小且稳定，已加工表面粗糙度低，但对生产安全有危害u
10、挤裂切屑：u 产生条件：塑性材料；切削速度中等；切削厚度较厚或前角较小u 特点：切屑便于处理(chl)；切削力幅值大，波动明显；已加工表面粗糙度高u 单元切屑：u 产生条件：塑性较差；切削速度较低；切削厚度大，前角很小u 特点：切削力波动大，振动明显，已加工表面非常粗糙u 崩碎切屑：u 产生条件：脆性材料u 特点：切削力幅值小波动大，已加工表面粗糙，易产生振动。第十七页，共95页。第III变形(bin xng)区的变形(bin xng)u 第III变形区：后刀面与已加工表面的接触和磨擦u 切削层金属流经切削刃时，分为两支，一支通过剪切区经塑性变形后成为切屑，另一支沿刀具后刀面形成已加工表面。变
11、形复杂u 第I变形区已扩展到切削层下方，使已加工表面下一部分已发生塑性变形u 刀具磨损后有一棱面，与已加工表面磨擦，也产生变形u 切削刃有钝圆半径，一方面改善散热条件，增加强度而设计的圆弧，另一方面由于(yuy)制造原因，不可能绝对锋利第十八页，共95页。u钝圆半径的影响u在刀刃（设为一条线）之下的金属层不能被切下，经刃口挤压下去，产生很大的弹塑性变形，并留在已加工表面(biomin)上u经过最低点后，弹性变形部分恢复，与后刀面发生接触，同时产生磨擦，进一步发生弹塑性变形u刀具离开后，仍有弹性恢复u钝圆半径越大，这种现象越严重u第III变形区的变形将影响：尺寸、加工硬化、表面(biomin)形
12、状、粗糙度第十九页，共95页。切削力u 切削力的来源：u 弹塑性变形抗力u 磨擦阻力u 切削力合力(hl)与分解u 切削力可分解为主切削力Fz，进给方向分力Fx和切深方向分力Fyu Fz、Fx、Fy的合力(hl)为Fr；Fx与Fy在水平面内，其合力(hl)为FN，在切削表面的法线方向上u Fy=FNcosKr，Fx=FNsinKru 随Kr的变化，Fy和Fx的大小比例有所不同，Kr增大，Fy减小，Fx增大第二十页，共95页。切削力的经验(jngyn)公式u在车削条件下，大量实验表明切削力主要与切削深度和进给速度有关，并成指数关系，与切削速度的关系主要由于(yuy)积屑瘤的影响而较特殊。u主切削
13、力经验公式：u切深抗力经验公式：u进给抗力经验公式：u一般Fy=（0.150.7）Fz，Fx=（0.10.6）Fzu实验多采用单因素法：即固定其它因素不变，只改变一个因素，测量切削力，然后进行数据处理，建立经验公式。第二十一页，共95页。影响(yngxing)切削力的因素u 工件材料的影响u 工件材料的强度(qingd)、硬度越高，变形抗力越大，切削力越大u 切削用量的影响u 切削深度：ap增大，变形总量增大，变形系数不变，切削力按正比增大。u 进给速度：f 增大，变形总量增大，变形系数略下降，切削力不成正比增大u 切削速度：v 增大，切削塑性材料时：1）无积屑瘤时，切削温度升高，磨擦下降，变
14、形系数下降，切削力减小；2）有积屑瘤时，随着积屑瘤的产生和消失，使前刀增大或减小，导致切削力的变化。切削脆性材料时，切削速度对切削力没有显著的影响。第二十二页，共95页。切削(qixio)热和切削(qixio)温度u切削热的产生和传导u热源：主运动功率和进给运动功率 工件材料的弹塑性变形和刀具前、后刀面的磨擦功u车削传导：1）切屑5086%；2）刀具1040%，使刀具温度升高；3）工件39%，使工件温度升高；4）周围介质(jizh)（空气、切削液等）1%u钻削传导：1）切屑28%；2）刀具14.5%；3）工件52.5%；4）周围介质(jizh)5%u其中最重要的是传入工件和刀具的切削热，因为工
15、件温度升高将影响加工尺寸精度，刀具温度升高将加剧刀具磨损。第二十三页，共95页。刀具(doj)磨钝标准u 定义：后刀面磨损对加工表面质量和尺寸(ch cun)精度有很大影响，因此必须根据加工要求规定一个最大允许磨损值，这就是刀具的磨钝标准，用VB表示。u VB制定考虑因素：u 工艺系统刚性：刚性差，VB应取小值；u 工件材料：切削难加工材料，一般VB取小值；加工一般材料，VB可取大些u 加工精度和表面质量：加工精度和表面质量要求高时，VB应取小值u 工件尺寸(ch cun)：加工大型工件，为避免频繁换刀，VB应取大值VBNB刀具 锋利(fngl)才能切第二十四页，共95页。刀具耐用度u 在实际
16、生产中，直接用VB来控制换刀时机是不实用的，通常用达到VB值相应的切削时间来控制换刀时机。u 定义：一把新磨好的刀具，自开始切削直到磨损量到达磨钝标准VB为止的切削时间，称为刀具耐用度，用T表示。u 耐用度指净切削时间，不包括用于对刀、测量、快进、回程等非切削时间u 刀具耐用度与刀具寿命的区别(qbi)：刀具寿命表示一把新刀用到报废之前总的切削时间，其中包括多次重磨。刀具寿命等于刀具耐用度乘以重磨次数。u 刀具耐用度是一个很重要的参数u 在相同切削条件下切削同一材料，刀具耐用度反映出刀具的切削性能u 用同一刀具切削不同材料，可反映出材料的切削性能和可加工性u 还可用刀具耐用度来判断刀具几何参数
17、选择是否合适第二十五页，共95页。影响(yngxing)刀具耐用度的因素u 一般地影响切削温度的因素，对刀具耐用度均有类似(li s)的影响u 工件材料和刀具材料对刀具耐用度的影响最大u 刀具几何角度对刀具耐用度也有影响u 切削速度、进给量和切削深度对刀具耐用度有较大影响u 切削用量与刀具耐用度的影响关系常采用单因素实验方法来建立（建立方法与切削力经验公式方法相同）u 在硬质合金车刀切削某种碳素钢时，切削用量与刀具耐用度T的关系为：u 结论：切削速度对刀具耐用度影响最大，进给量次之，切削深度影响最小第二十六页，共95页。刀具合理(hl)几何参数的概念u 刀具切削部分几何参数选择的出发点有：保证
18、加工质量、刀具耐用度、生产率、成本(chngbn)u 哪一项是主要的，要根据具体情况进行分析，如粗加工时，提高生产率和刀具耐用度为主；精加工时，保证加工质量为主。u 刀具的合理几何参数定义：在保证加工质量的前提下，能够满足刀具耐用度长、生产效率高、加工成本(chngbn)低的刀具几何参数u 刀具合理几何参数选择的问题：多目标，多参数的优化；本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题。（科学）u 由于影响切削加工效益的因素有很多，而且各因素之间又相互作用，因而建立数学模型的难度较大。u 实用的优化或最优化工作，只能在固定若干因素后，改变少量参数的值，取得实验数据，并采用适当方法（方差分析
19、法、回归分析法等）进行处理，得出优选结果。（工程）第二十七页，共95页。前角的功用(gngyng)u 前角o：前刀面与基面之间的夹角u 前角影响切削(qixio)变形、切削(qixio)力、切削(qixio)温度和切削(qixio)功率，也影响刀头强度、容热体积和导热面积，也影响切屑的形态和断屑效果，以及加工质量，从而影响刀具耐用度和切削(qixio)效率u 影响切削(qixio)变形：前角增大 锋利，塑性变形小，切削(qixio)力小，温度小；u 影响刀具耐用度：前角小时：前角增大 切削(qixio)力小，温度小，耐用度增大；前角大时：前角增大 刀头强度小，散热条件差，耐用度小u 影响切屑形
20、态和断屑效果：前角减小 增大切屑的变形，使切屑容易卷曲和折断u 影响加工表面质量：前角增大 塑性变形小，加工硬化小，振动小，有利于表面质量第二十八页，共95页。合理(hl)前角的概念u 增大或减小前角，各有其有利和不利两方面的影响。u 从切削热的产生和散热条件：增大前角，可以减小切削热的产生，但导致刀头导热面积和容热体积减小。u 在一定的条件下，前角有一个合理的最大值u 对于不同(b tn)的刀具材料，各有其对应着刀具最大耐用度的前角，称为合理前角opt。第二十九页，共95页。后角的功用(gngyng)u后角0：后刀面与切削平面之间的夹角u后角影响加工表面的质量、刀具耐用度、表面质量、生产率u
21、减小后刀面与加工表面之间的磨擦：后角越小，磨擦长度越大，磨损越厉害；增大后角，减小磨擦，提高表面质量和刀具耐用度u后角越大，切削刃钝圆半径值越小，切削刃越锋利u在同样的磨钝标准VB下，后角大的刀具由新到磨钝，所磨去的金属体积较大，可提高刀具耐用度；但刀具径向磨损值NB增大，当工件(gngjin)尺寸精度要求较高时，不宜采用大后角；u增大后角将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小；且NB一定时，磨耗体积小，刀具耐用度低。第三十页，共95页。主偏角和副偏角的作用(zuyng)u 影响(yngxing)已加工表面残留面积高度：减小主偏角和副偏角，可以减小加工表面粗糙度，特别是副偏角对加工
22、表面粗糙度的影响(yngxing)更大。u u 影响(yngxing)切削层的形状：主偏角直接影响(yngxing)切削刃工作长度和单位长度切削刃上的切削负荷。增大主偏角，切削宽度减小，切削厚度增大，切削刃单位长度上的负荷增大。因此主偏角直接影响(yngxing)刀具的磨损和耐用度。krkr第三十一页，共95页。主偏角和副偏角的作用(zuyng)u 影响三个切削分力的大小和比例关系：增大主偏角，可减小主切削力Fz和切深抗力(Fy=FNcosKr)，但进给抗力(Fx=FNsinKr)增大。同理，增大副偏角也可使切深抗力Fy减小，有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。u 主偏角和副偏角决定了刀尖角：
23、（三个角度之和为180o）直接影响刀尖强度、导热(dor)面积和容热体积。u 主偏角影响断屑效果和排屑方向：增大主偏角，切屑变成窄而厚，容易折断；对于孔加工刀具来说，增大主偏角有利于切屑沿轴向顺利排出。第三十二页，共95页。刃倾角(qngjio)的功用u 刃倾角s：主切削刃与基面的夹角u 控制切屑流向：s=0切屑流出的方向(fngxing)基本垂直于主切削刃；s0刀尖高，刀刃低，切屑流向待加工表面；s0刀尖低，刀刃高，切屑流向已加工表面，易划伤已加工表面。通常精加工时，取s=+50左右第三十三页，共95页。刀尖圆弧半径(bnjng)u刀尖是工作条件最恶劣的部位。强度差，散热情况不好，切削力和切
24、削热集中，切削速度高，容易磨损 u刀尖直接影响加工表面的形成过程，影响残留面积高度，对已加工表面质量有直接影响 u选择刀尖形状及参数时，必须从具体加工条件出发，考虑刀具耐用度和已加工表面质量两方面(fngmin)的要求。u一般地，粗加工时侧重考虑强化刀尖以提高刀具的耐用度，精加工时侧重考虑表面质量第三十四页，共95页。合理(hl)刀具耐用度u刀具磨损到磨钝标准后即需要换刀或重磨，在生产实际中，常用刀具耐用度T 来定时换刀，即切削时间为 T 后，进行换刀。u合理刀具耐用度就是确定 T 的优化值，其优化目标主要有三个方面(fngmin)：u保证加工生产率最高的刀具耐用度u保证加工成本最低的刀具耐用
25、度u保证加工利润率最大的刀具耐用度第三十五页，共95页。合理切削用量的选择(xunz)原则u结论(jiln)：在刀具耐用度一定的情况下，为提高生产率，选择切削用量的原则是：首先应选取尽可能大的切削深度；其次要在机床动力和刚度允许并满足粗糙度要求的情况下，选取尽可能大的进给量；最后根据公式确定最佳的切削速度。第三十六页，共95页。机床(jchung)部分第三十七页，共95页。机床(jchung)的传动原理传动的实现u 机床传动的三个基本部分：动力源、执行部件（执行运动的部件）、传动装置（传递动力和运动的装置）u 传动链：从动力源将动力和运动通过传动装置传递到执行部件的联系(linx)u 外联系(
26、linx)传动链：动力源传动装置执行部件，不影响发生线的性质u 内联系(linx)传动链：执行部件传动装置执行部件，联系(linx)复合运动之内的各个运动分量。u 传动链所联系(linx)的执行部件之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，以保证正确的运动轨迹u 内联系(linx)传动链有严格的传动比的要求u 一般为：主轴传动装置丝杠u 用于机床运动的调整计算第三十八页，共95页。机床(jchung)设计的大致过程u调查研究u拟定(ndng)方案（总体设计）u结构设计u各部件装配图u传动系统图u液压图u电器系统图u零件图设计u试制鉴定第三十九页，共95页。主传动的运动(yndng)设计方法u
27、 主传动的运动设计任务：运用转速图的基本原理，拟定满足给定转速的合理传动系统方案。u 主要内容：u 选择变速组及其传动副数；u 确定各变速组中的齿轮传动比；u 计算齿轮齿数和胶带轮直径等。u 重要工具：转速图u P116页，转速图可以表示(biosh)：u 主轴的各级转速的传动路线；u 得到这些转速所需的变速组数目及每个变速组的传动副数目；u 各传动比的数值；u 传动轴的数目、传动的顺序及各轴的转速级数与大小第四十页，共95页。CA6140进给(jn i)传动系统的传动链第四十一页，共95页。CA6140进给(jn i)传动系统的传动链主轴(zhzhu)扩大螺距(luj)机构换向机构交换齿轮基
28、本螺距机构倍增机构纵向进给横向进给分配机构车螺纹机动进给快速进给第四十二页，共95页。实现(shxin)的功能u加工各种螺纹(luwn)u公制螺纹(luwn)u英制螺纹(luwn)u模数制螺纹(luwn)u径节制螺纹(luwn)u加工左螺纹(luwn)、右螺纹(luwn)u非标准螺纹(luwn)u快进、快退、工进（机动进给）、手动进给u最重要的内容是螺纹(luwn)加工，因为是内联系传动链第四十三页，共95页。车削公制(gngzh)螺纹u 传动路线：基本路线说明u 传动平衡(pnghng)式：其中U基为从轴XIV传到轴XV的齿轮副传动比 U倍为从轴XVI传到轴XVIII的齿轮副传动比u U基有
29、8种不同的传动比：u U倍有四个传动比：U1=18/45*15/48=1/8 U2=28/35*15/48=1/4U3=18/45*35/28=1/2 U4=28/35*35/28=1第四十四页，共95页。模数螺纹(luwn)加工u模数螺纹u模数螺纹主要用在公制蜗杆中u模数螺纹用模数m表示螺距的大小，螺距T=pi mu与公制螺纹的差别：pi因子u实现方法(fngf)：换挂轮（交换齿轮）64/100*100/97，构造出pi因子，其它传动路线与公制螺纹相同u传动平衡式（略）第四十五页，共95页。英制(yn zh)螺纹加工u英制螺纹u英寸制，主要用于管螺纹u英制螺纹以每英寸长度上的螺纹牙数a表示。
30、u即螺距为Ta=1/a(inch)=25.4/a（mm)u与公制螺纹的差别：25.4因子(ynz)，分子与分母对调u实现手段：构造25.4，基本组的主动轴与从动轴对调u传动平衡式（略）第四十六页，共95页。径节螺纹(luwn)和非标准螺纹(luwn)加工u径节螺纹u英制蜗杆，用径节数DP（DP/inch）表示的u径节DP相当于公制蜗杆模数m的倒数。u螺距TDP=25.4*pi/DP(mm)u与公制螺纹的差别：25.4因子，pi因子，分子与分母对调u实现手段：选配(xun pi)交换齿轮；基本组主从轴对调u非标准螺纹u通过选配(xun pi)挂轮（交换齿轮）来实现非标准的螺纹第四十七页，共95页
31、。主轴组件的精度(jn d)要求u静态精度：u旋转精度：空载(kn zi)低速旋转时，主轴前端等部位的径向跳动、端面跳动和轴向窜动 影响零件的几何精度和表面粗糙度u刚度：在外加载荷作用下抵抗变形的能力 影响加工精度、传动质量和工作平稳性u动态精度：u抗振性：机床切削时抵抗振动保持平稳运转的能力u温升和热变形u精度保持性u耐磨性：长期地保持其原始制造精度的能力第四十八页，共95页。机床(jchung)导轨的精度要求u滑动导轨、滚动(gndng)导轨u导向精度：几何精度 直线度、平行度、平面度u刚度：抵抗弹性变形的能力 静刚度和动刚度u热变形：u耐磨性第四十九页，共95页。机械制造(j xi zh
32、 zo)工艺部分第五十页，共95页。工件(gngjin)安装及误差分析u安装=定位+夹紧(ji jn)u定位：在工件加工之前，保证工件与刀具有正确的相对位置u夹紧(ji jn)：在工件加工中，保证工件与刀具的相对位置不变u工件安装不准将引起加工误差第五十一页，共95页。六点定位(dngwi)原理第五十二页，共95页。工件(gngjin)定位形式u工件定位形式主要分为以下几种(j zhn)：u不完全定位u完全定位u欠定位u过定位第五十三页，共95页。工件(gngjin)安装方式u直接找正安装u划线(hu xin)找正安装u夹具安装第五十四页，共95页。加工(ji gng)精度的概念u加工精度：零
33、件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值的符合程度u加工误差：零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值的偏离程度u加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示；精度和误差是对同一问题的两种不同(b tn)的说法：u精度越高，误差越小；u精度越低，误差越大。第五十五页，共95页。获得加工(ji gng)精度的方法u方法一：试切法u工人在每一工步或走刀前进行对刀，然后切出一小段，测量其尺寸是否合适，如不合适，调整刀具的位置，再试切一小段，直到达到(d do)尺寸要求后才加工这一尺寸的全部表面。u生产率低、对工人要求高u用于单件小批生产第五十六页
34、，共95页。获得(hud)加工精度的方法u方法二：调整法u先按规定尺寸调整好机床、夹具、刀具和工件的相对位置及进给行程，从而保证在加工时自动获得尺寸。u调整法加工时，不再进行试切，生产率大大提高，但精度(jn d)低些，主要决定于机床、夹具的精度(jn d)和调整误差u调整法可分为静调整法和动调整法两种第五十七页，共95页。获得加工(ji gng)精度的方法u方法三：尺寸刀具(doj)法u尺寸刀具(doj)法大多利用定尺寸的孔加工刀具(doj)，如钻头、镗刀块、拉刀及铰刀等来加工孔。u用成形刀具(doj)加工也属于尺寸刀具(doj)法u零件精度由刀具(doj)来保证，生产率高；u由于刀具(do
35、j)磨损后尺寸就不能保证，因此成本较高，多用于大批量生产中。第五十八页，共95页。获得加工精度(jn d)的方法u方法四：主动测量法u在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时，就立即停止加工u精度高，质量稳定(wndng)，生产率高u数显主动测量值，数控切削运动第五十九页，共95页。工件在夹具中加工时加工误差(wch)的组成u加工误差由三个部分组成u安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差u对定误差：刀具(doj)相对夹具的位置误差，夹具相对机床的位置误差u加工过程误差：加工方法的原理误差、工艺系统的受力变形、工艺系统的受热变形、工艺系统各组成部分的静精度和磨损等。第六十页，共95页。定位
36、误差(wch)分析依据u加工误差=安装误差+对定误差+加工过程误差u满足(mnz)精度要求：加工误差 零件公差 安装误差=(加工误差)/3 零件公差/3u安装误差=（定位误差+夹紧误差）定位误差定位误差 零件公差/3第六十一页，共95页。定位(dngwi)误差u定位误差：由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方向的加工误差u产生原因：u工件本身的误差：一批零件，尺寸和位置上均有着公差(gngch)u定位元件本身有制造误差u定位元件之间有误差第六十二页，共95页。基准(jzhn)概念与分类u基准是工件上不同(b tn)的表面之间用以确定相互关系所依据的点、线、面。第六十三页，共95页。定
37、位误差(wch)的组成u定位误差是指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸的最大可能(knng)变化范围。u定位误差由基准不重合误差和基准位移误差组成u基准不重合误差：由于工序基准和定位基准不重合，而引起的同一批工件的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大可能(knng)变动范围。u基准位移误差：由于定位基准本身的尺寸和形状误差，以及定位基准与定位元件之间的间隙，所引起的同一批工件定位基准在加工尺寸方向上的最大可能(knng)变动范围第六十四页，共95页。定位误差(wch)的计算u计算方法一：直接找出一批工件定位可能出现的两个极端(jdun)位置，通过几何关系直接计算出工
38、序尺寸的最大可能变动范围。u计算方法二：根据定位误差的组成来计算u基准不重合误差：工序基准相对定位基准的最大可能变动范围u基准位移误差：定位基准的最大可能变动范围第六十五页，共95页。机械加工工艺过程(guchng)和规程u机械加工工艺过程：用机械加工方法，按一定顺序逐步地改变毛坯或原材料的形状、尺寸和材料性能等，使之成为合格零件（满足设计要求）所进行的全部过程。u机械加工工艺规程：规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的技术(jsh)文件。第六十六页，共95页。生产(shngchn)纲领与生产(shngchn)类型u生产(shngchn)类型：单件小批生产(shngchn)、成批生产(shng
39、chn)、大批量生产(shngchn)第六十七页，共95页。不同(b tn)生产类型的工艺特点u企业生产的专业化程度决定于生产类型，其本质是产量、成本、生产率、质量等的综合问题u生产类型将影响(yngxing)工艺过程：u零件的互换性高低：u毛坯制造方法：加工余量的大小，加工效率u机床设备及夹具：通用、专用、自动化u刀具和量具：通用、专用、高效u对工人的技术要求：高、中、低第六十八页，共95页。机械加工工艺规程(guchng)小结u 机械加工工艺过程是工艺过程中一部分u 机械加工工艺过程由多个工序组成u 一个工序可包含多次安装u 一次安装可包含多个工步u 一个工步可由多次走刀u 机械工艺过程应
40、与生产纲领相适应，本质上是产量对生产率、质量、成本等的要求。u 机械加工工艺过程以文件形式规定下来，称为机械加工工艺规程，是指导(zhdo)产品生产的技术文件，其形式为各种卡片（工艺过程卡、工序卡等），参见教材P212和P213（表9-1和表9-2）第六十九页，共95页。机械加工工艺规程(guchng)的主要内容u毛坯：采用什么形状、类型、尺寸的毛坯u零件的加工顺序及加工方法(fngf)工艺路线和工艺内容u机床、刀具、量具、切削用量的选择u工艺卡片：主要有工艺过程综合卡片、机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片、工序操作指导卡、检验卡片等第七十页，共95页。机械加工工艺(gngy)规程的作用u
41、大批量生产分工细要求有详细的工艺规程，单件小批生产分工较粗工艺规程可简单。u作用u指导生产的主要技术文件u组织和管理生产的基本依据(yj)u新建和扩建工厂或车间的基本资料u技术交流的重要手段u保密性强第七十一页，共95页。工艺(gngy)规程制订过程1.分析图纸2.工艺性分析和工艺审查3.选择毛坯铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件等4.确定加工工艺路线选择定位基准(jzhn)、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其它工序等5.确定各工序的工艺装备机床、夹具、刀具、量具等第七十二页，共95页。工艺(gngy)规程制订过程（续）6.确定各主要工序的技术要求(yoqi)和检验方法7.计算各
42、工序的加工余量，计算工序尺寸和公差8.确定切削用量9.确定工时定额10.填写工艺文件第七十三页，共95页。4.确定(qudng)加工工艺路线u4.1 选择定位基准u4.2 确定(qudng)加工方法u4.3 安排加工顺序第七十四页，共95页。定位基准(jzhn)的分类u粗基准：用毛坯面（未经加工表面）作为定位基准u精基准：用已经(y jing)加工的表面作为定位基准u附加基准：因工艺需要而专门设计的定位基准。如轴类顶尖孔第七十五页，共95页。定位基准选择的一般(ybn)原则1.选择最大的面或线作为定位基准2.先考虑加工面之间的位置精度，再考虑尺寸精度3.选择零件的主要表面为定位基准4.定位基准
43、选择应有利于定位准确(zhnqu)、夹紧可靠第七十六页，共95页。4.1 定位(dngwi)基准的选择2.粗基准选择原则选择加工余量小的、较准确的、光洁的、面积大的毛坯面做粗基准；选择重要表面作为粗基准，因重要表面一般都要求余量均匀；选择不加工表面做粗基准，以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置要求，同时(tngsh)可以在一次安装下加工更多的表面；粗基准一般只使用一次第七十七页，共95页。4.1 定位基准(jzhn)的选择3.精基准选择原则基准重合：零件加工时，选择设计基准作为定位基准基准统一：选择统一的定位基准来加工工件上的多个加工表面自为基准：当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可
44、选择该加工表面本身作为定位基准互为基准：为保证某些重要表面间有较高的位置精度，同时(tngsh)使加工余量小而均匀，可采用互为基准进行多次反复加工第七十八页，共95页。切削加工工序顺序(shnx)的安排u一般原则u先基准后其它：先加工(ji gng)基准面，再以基准面定位加工(ji gng)其它表面u先面后孔：先加工(ji gng)平面，再加工(ji gng)平面上的孔u先主后次：先加工(ji gng)主要表面（设计基准面、主要工作表面），再以主要表面定位加工(ji gng)次要表面（键槽、螺孔等）u先粗后精：先安排粗加工(ji gng)工序，后安排精加工(ji gng)工序第七十九页，共95
45、页。工序(gngx)的集中与分散u工序的集中与分散中工序安排的两种原则u工序集中：使每个工序中包含尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少u特点：工序集中有利于保证各加工表面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数u应用：高效(o xio)的自动化机床（如加工中心，单件小批量多品种生产等）第八十页，共95页。工序(gngx)的集中与分散u工序分散：将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长u特点：工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较容易(rngy
46、)，对操作工人的技术水平要求较低u应用：流水线、自动化生产、组合机床、大批量生产第八十一页，共95页。工艺(gngy)尺寸链原理及其计算u工艺尺寸链概念(ginin)与原理u工艺尺寸链计算第八十二页，共95页。机械加工质量(zhling)u保证产品具有图纸要求的质量是一个企业得以生产和发展的关键。u产品的最终(zu zhn)质量与其组成零件的加工质量直接相关。通常，零件的加工质量是整台机器制造质量的基础。u机械加工质量主要包括两个方面u机械加工精度u机械加工表面质量第八十三页，共95页。一.加工精度(jn d)的概念u加工精度(jn d)：零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数
47、的实际值与理想值的符合程度u加工误差：零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值的偏离程度u加工精度(jn d)在数值上通过加工误差的大小来表示；精度(jn d)和误差是对同一问题的两种不同的说法：u精度(jn d)越高，误差越小；u精度(jn d)越低，误差越大。第八十四页，共95页。加工精度(jn d)的内容u零件的几何参数包括几何形状(xngzhun)、尺寸和相互位置三个方面u加工精度包括：u尺寸精度：限制加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围；u几何形状(xngzhun)精度：限制加工表面宏观几何形状(xngzhun)误差，如圆度、圆柱度、平面度、直线度
48、u相互位置精度：限制加工表面与其基准间的相互位置误差，如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。第八十五页，共95页。影响加工(ji gng)精度的因素u从机械加工的全过程来分析影响加工精度的因素，包括机械加工采用的加工方法、工艺系统（机床、夹具、刀具及工件组成的系统）本身误差、切削过程可能产生的问题、工作环境、零件(ln jin)检验等第八十六页，共95页。工艺(gngy)系统的刚度及其组成u整个工艺系统的刚度决定于机床、刀具、工件及夹具的刚度，工艺系统的受力变形(bin xng)等于机床、刀具、工件及夹具的受力变形(bin xng)之和。u影响系统刚度的主要因素包括：接触变形(bin xng)、
49、刚性差的元件、连接件的预紧力、摩擦力、间隙等等。u工艺系统刚度越高，加工精度越高。第八十七页，共95页。误差(wch)复映u误差复映就是指由于切削力和系统刚度的原因，加工表面的原始形状(xngzhun)误差将以缩小的比例复映到已加工工件表面第八十八页，共95页。u走刀次数（或工步次数）越多，总的误差复映系数越小，零件(ln jin)形状精度越高u系统刚度越好，加工精度越高u切削深度值的大小并不影响误差复映系数值，因为误差复映系数只与切削深度的差值有关，因此切削深度的大小并不影响横向截面的形状精度，但会影响切削力的大小，影响工艺系统的受力变形，从而影响工件的横向截面的尺寸精度u可以根据零件(ln
50、 jin)所要求的形状精度和毛坯的情况来选择工艺系统刚度及走刀次数第八十九页，共95页。零件(ln jin)尺寸正态分布第九十页，共95页。正态分布曲线(qxin)的特点u曲线对称于X平均值线u曲线两端与x轴相交于无穷远u曲线下与x轴之间所包含的面积是1，在对称轴的3范围内所包含的面积为99.73%。曲线下与x轴之间所包含的面积表示了某一尺寸范围零件出现的概率。由于曲线两端与x轴交于无穷远，因此(ync)要达到100%的概率是不可能的，所以以3范围（6）代表全部零件第九十一页，共95页。利用分布曲线研究加工(ji gng)精度u正态分布(fnb)曲线的形状决定于均方差，越大，分布(fnb)曲线