机械制造工艺基础机械制造工艺基础 机械制造工艺基础机械制造工艺基础第1章 铸造第2章 锻压第3章 焊接第4章 切削加工基础知识第5章 车削第6章 刨削与拉削第7章 钻削与镗削第8章 铣削第9章 磨削第10章 齿面加工第11章 精密加工与特种加工第12章 机械加工工艺过程第13章 典型零件的加工第14章 钳加工与装配 返回返回第第1章章 铸造铸造铸造的特点及分类1.1砂型铸造1.2特种铸造1.3 第第1章章 铸造铸造 1.1.1 铸造的特点1.1 铸造的特点及分类铸造特点成本较低加工方便适应性强组织性能较差返回返回 第第1章章 铸造铸造 1.1.2 铸造的分类 铸造的工艺方法很多，一般习惯于将铸造分为砂型铸造和特种铸造两大类，砂型铸造应用较广。如图1-1所示为砂型铸造的生产过程。1.1 铸造的特点及分类图1-1 砂型铸造的生产过程 第第1章章 铸造铸造 1.2.1 砂型铸造的工艺过程 砂型铸造的工艺过程如图1-2所示。根据零件图的形状和尺寸，设计制造模样和芯盒；制备型砂和芯砂；用模样制造砂型；用芯盒制造型芯；把烘干的型芯装入砂型并合型；熔炼合金并将金属液浇入铸型；凝固后落砂、清理；检验合格便获得铸件。1.2 砂型铸造图1-2 砂型铸造的工艺过程返回返回 第第1章章 铸造铸造 1.2.2 造型材料 制造砂型的造型材料包括型砂、芯砂及涂料等。型砂和芯砂是按一定比例配合制成的混合料。 1.型砂和芯砂的性能要求 2.型砂的组成 型（芯）砂是由原砂、黏结剂、附加材料、旧砂和水等混合搅拌而成的。1.2 砂型铸造可塑性透气性退让性强度耐火度性能要求 第第1章章 铸造铸造 1.2.3 模样与芯盒 模样是形成铸型型腔的模具，芯盒是用来制造型芯以形成具有内腔的铸件。为了保证铸件质量，在制造模样和芯盒时，必须了解加工余量、收缩余量、起模斜度、芯头（其结构见图1-3所示）和铸造圆角（其结构见图1-4所示）这五个工艺参数。 1.2 砂型铸造图1-3 芯头结构图1-4 铸造圆角 第第1章章 铸造铸造 1.2.4 造型和造芯 用造型材料及模样、芯盒等工艺装备制造砂型和型芯的过程称为造型和造芯。根据机械化程度的不同，造型、造芯可分别由手工或机器完成。 1.造型 1.2 砂型铸造整模造型。过程如图1-5所示。分模造型。过程如图1-6所示。挖砂造型刮板造型。如图1-7所示。1）手工造型 第第1章章 铸造铸造 1.2.4 造型和造芯 1.造型 1.2 砂型铸造图1-5 整模造型过程 第第1章章 铸造铸造 1.2.4 造型和造芯 1.造型 1.2 砂型铸造图1-6 分模造型过程 第第1章章 铸造铸造 1.2.4 造型和造芯 1.造型 1.2 砂型铸造图1-7 刮板造型 第第1章章 铸造铸造 1.2.4 造型和造芯 1.造型 2）机器造型：机器造型就是用机器全部完成或至少完成紧砂操作的造型方法。机器造型使工人的劳动强度降低，生产率提高，铸件质量稳定，便于组织流水线生产。但由于设备投资大，主要用于大批量生产。如图1-8所示为震压式造型机紧砂机构示意图，机构采用先震后压的组合紧砂方法。1.2 砂型铸造图1-8 震压式造型机紧砂机构 1-压实气缸； 2-震实气路； 3-压实活塞； 4-震实活塞； 5-工作台； 6-砂箱； 7-模样； 8-压头； 9-震实进气口； 10-震实排气口 第第1章章 铸造铸造 1.2.4 造型和造芯 2.造芯 型芯一般是用芯盒制成的，芯盒的空腔形状和铸件的内腔相适应。如图1-9所示为芯盒造芯方法，图（a）为采用整体芯盒造芯，图（b）为对开芯盒造芯，图（c）为可拆式芯盒造芯。1.2 砂型铸造图1-9 芯盒造芯方法 第第1章章 铸造铸造 1.2.5 浇注系统 浇注系统是指为将金属液体注入型腔而在铸型中开设的一系列通道。浇注系统包括冒口在内，统称为浇冒系统。典型的浇注系统由浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道等组成，如图1-10所示。1.2 砂型铸造1-10典型的浇注系统 1-浇口杯； 2-直浇道； 3-横浇道； 4-内浇道； 5-出气口 第第1章章 铸造铸造 1.2.6 铸造后续加工1.2 砂型铸造落砂和清理合型与铸件检查浇注铸造后续加工 浇注位置确定了铸件在浇注时受重力作用的状态，选择时应以保证铸件质量为前提，同时考虑造型和浇注的方便。浇注位置的选择原则如下： （1）铸件的重要表面应朝下或位于侧面。 （2）铸件上的大平面应尽可能朝下。 （3）铸件的薄壁部位应置于下部。 （4）截面较厚的部分放在上部或侧面。 第第1章章 铸造铸造 第第1章章 铸造铸造 砂型铸造的铸件表面粗糙，需留有较大的切削加工余量，废品率较高，生产效率低，劳动条件差。为了克服上述缺点，实践中一些区别于砂型铸造的方法统称为特种铸造。1.3 特种铸造特种铸造熔模铸造压力铸造金属型铸造离心铸造返回返回 第第1章章 铸造铸造1.什么是铸造？铸造有哪些优点？2.什么是砂型铸造？什么是特种铸造？常用的特种铸造有哪些？3.什么是型砂？什么是芯砂？型（芯）砂应具备哪些主要性能？4.何谓模样？制造模样时需要了解哪些工艺参数？5.常见的手工造型方法有哪几种？6.什么是浇注系统？浇注系统由哪几部分组成？各组成部分的主要作用是什么？7.什么是落砂？什么是清理？8.铸件常见的缺陷有哪些？简述其产生的原因。9.常用的特种铸造有哪几种方法？复习思考 返回返回第第2章章 锻压锻压锻压的特点及分类2.1锻 造2.2冲 压2.3 第第2章章 锻压锻压 2.1.1 锻压的分类 1.锻造 按照成形方式的不同，锻造又可分为自由锻造和模型锻造两大类，如图2-1（a）和（b）所示。 2.冲压 利用冲模使金属薄板受力产生分离或变形的工艺称为冲压，如图 2-1（c）所示。2.1 锻压的特点及分类图2-1 锻压分类返回返回 第第2章章 锻压锻压 2.1.2 锻压的特点 锻压成形加工方法有如下特点： （1）锻压加工后，可使金属获得较细密的晶粒，可以压合铸造组织内部的气孔等缺陷，并能合理控制金属纤维方向，以提高零件的性能。 （2）锻压加工后，坯料的形状和尺寸发生改变而其体积基本不变，与切削加工相比，可节约金属材料和加工工时。 （3）能加工各种形状、重量的零件，使用范围广。2.1 锻压的特点及分类 第第2章章 锻压锻压 2.2.1 锻造加热与冷却 1.锻造加热 在锻造前，对金属进行加热，目的是提高其塑性，降低变形抗力，改善金属的可锻性，使之容易流动成形。 锻造时由始锻温度到终锻温度的间隔称为锻造温度范围。确定锻造温度范围的基本原则是金属在确定的锻造温度范围内具有良好的塑性和较低的变形抗力，并能获得优质锻件，不产生各种缺陷；加热次数少，生产效率高，成本低。 2.冷却 锻件冷却的方式主要根据材料的化学成分、锻件形状特点和截面尺寸等因素确定。锻件的形状越复杂、尺寸越大，冷却速度越慢。 锻后的零件或毛坯要按图样技术要求进行检验。经检验合格的锻件，最后进行热处理。2.2 锻造返回返回 第第2章章 锻压锻压 2.2.2 自由锻 1.自由锻造设备：包括加热炉和空气锤，其结构分别如图2-2和图2-3所示。 2.2 锻造图2-2 红外箱式炉的结构1-踏杆 2-炉门 3-炉膛 4-温度传感器 5-硅碳棒冷端 6-硅碳棒热端 7-耐火砖 8-反射层图2-3 空气锤的结构1-踏杆 2-砧座 3-砧垫 4-下砧铁 5-上砧铁 6-下旋阀 7-上旋阀 8-工作缸 9-压缩缸 10-减速装置 11-电动机 第第2章章 锻压锻压 2.2.2 自由锻 2.自由锻的工序：自由锻的工序分为基本工序、辅助工序和精整工序三类。基本工序是使金属塑性变形的主要工序，包括镦粗、拔长、冲孔、弯曲、扭转、切割等。 1）镦粗 镦粗是使坯料的横截面增大和高度降低的工序，分为整体镦粗和局部镦粗（端部镦粗和中部镦粗），如图2-4所示。2.2 锻造图2-4 镦粗 第第2章章 锻压锻压 2.2.2 自由锻 2.自由锻的工序： 2）拔长 锻造时使坯料的长度增加、截面减小的工序称为拔长，如图2-5所示。2.2 锻造图2-5 拔长的翻料方案 第第2章章 锻压锻压 2.2.2 自由锻 2.自由锻的工序： 4）弯曲 使坯料弯曲成一定角度或形状的锻造工序称为弯曲，如图2-7所示。2.2 锻造图2-7 弯曲 第第2章章 锻压锻压2.2 锻造图2-8 自由锻缺陷 自由锻常见的缺陷有裂纹、末端凹陷、轴心裂纹和折叠等。产生裂纹的原因主要有坯料质量不好、加热不充分、锻造温度过低、锻件冷却不当和锻造方法有错误等。末端凹陷和轴心裂纹是由于锻造时坯料内部未热透或坯料整个截面未锻透，变形只产生在坯料表面造成的，如图2-8（a）所示。产生折叠的原因主要是坯料在锻压时送进量小于单面压下量，如图2-8（b）所示。 第第2章章 锻压锻压 2.2.3 模锻 1.模锻的主要特点 模锻加工的成形具有如下特点：（1）生产效率高，金属的变形在模膛内进行，锻件成形快，一般比自由锻高数倍。（2）锻件尺寸精度高，加工余量小，从而节约金属材料和切削加工的工时。（3）能锻造形状比较复杂的锻件。（4）热加工流线分布合理，大大提高了零件的力学性能和使用寿命。（5）操作过程简单，易于实现机械化和自动化生产，可以使工人劳动强度降低。2.2 锻造 第第2章章 锻压锻压 2.2.3 模锻 2.常用的模锻方法 1）锤上模锻 锤上模锻用的锻模是由带燕尾的活动上模2和固定下模4两部分组成，并分别用紧固楔铁6、8、11紧固在锤头1和模座5上。上、下模合模后，中部形成完整的模膛10、分模面9和飞边槽3，如图2-9所示。2.2 锻造图2-9 锻模构造1-锤头； 2-活动上模； 3-飞边槽；4-固定下模； 5-模座； 6、8、11-紧固楔铁； 7-模垫； 9-分模面； 10-模膛 第第2章章 锻压锻压 2.2.3 模锻 2.常用的模锻方法 2）压力机上模锻 （1）摩擦压力机模锻。摩擦压力机是利用摩擦传动的，故称为摩擦压力机，如图2-11所示。 （2）曲柄压力机模锻。曲柄压力机又称为热模锻压力机，其曲柄连杆的运动由离合器控制，使曲柄旋转，通过连杆带动滑块上下往复运动，进行锻造加工。2.2 锻造图2-11 摩擦压力机1-机座； 2-机架； 3-导轨； 4-电动机； 5-传动带； 6-圆轮； 7-飞轮； 8-螺杆； 9-螺母； 10-滑块 第第2章章 锻压锻压 2.2.3 模锻 2.常用的模锻方法 3）胎模锻 在自由锻设备上，使用可移动胎模具生产锻件的锻造方法称为胎模锻。按照 胎模的结构形式，常用胎模可分为摔模、扣模、套筒模和合 模，如图2-12所示。2.2 锻造图2-12 胎模种类 第第2章章 锻压锻压 2.3.1 常用冲压设备 1.机械压力机：俗称冲床，有很多种类型，常用的开式冲床如图2-13所示。 2.剪板机：俗称剪床，用途是将板料剪切成一定宽度的条料，以供冲压使用，外形如图2-14所示。2.3 冲压图2-14 剪板机的外形图2-13 开式冲床1-工作台； 2-导轨； 3-床身； 4-电动机； 5-连杆； 6-制动器； 7-曲轴；8-离合器； 9-飞轮； 10-V带； 11-滑块； 12-踏板返回返回 第第2章章 锻压锻压 2.3.2 冲压工序 1.分离工序 分离工序是使板料的一部分和另一部分分开的工序，包括冲裁和切断，分别如图2-15（a）和2-15（b）所示。 2.成形工序 成形工序是使坯料的一部分相对于另一部分产生塑性变形而不破坏的工序，如弯曲和拉深，分别如图2-15（c）和2-15（d）所示。2.3 冲压图2-15 冲压工序 第第2章章 锻压锻压 2.3.3 冲压模具 冲压模具简称冲模，由上模（凸模）和下模（凹模）两部分组成。典型的冲压模具包括冲裁模、弯曲模和拉深模等，如图2-16所示。2.3 冲压图2-16 冲压模具 第第2章章 锻压锻压1.什么是锻压？锻压包括哪两种加工方法？2.什么是锻造？什么是冲压？3.什么是始锻温度？什么是终锻温度？4.锻件常用的冷却方法有哪几种？各适用于何种情况？5.什么是自由锻？自由锻的基本工序有哪些？6.胎模锻与模锻的主要区别是什么？7.冲压的基本工序分为哪两类？各有什么特点？8.落料和冲孔有什么异同？9.什么是弯曲？什么是拉深？10.摩擦压力机模锻和曲柄压力机模锻分别适用于哪些情况？复习思考 第第3章章 焊接焊接返回返回焊接的特点及分类3.1焊条电弧焊3.2气焊与气割3.3其他焊接方法简介3.4 第第3章章 焊接焊接 3.1.1 焊接的特点3.1 焊接的特点及分类（1）焊接比其他的连接方法具有更高的强度及更好的密封性，且质量可靠。（2）可减轻结构质量，节约大量金属材料。（3）生产率高，便于机械化、自动化生产。（4）可以制造双金属结构的工件。（5）产品成本低。返回返回 第第3章章 焊接焊接 3.1.2 焊接的分类3.1 焊接的特点及分类焊接分类钎焊压焊熔焊 第第3章章 焊接焊接 焊条电弧焊是用手工操作焊条进行焊接的方法，如图3-1所示。焊接时，焊工手握夹持着焊条的焊钳进行焊接，焊条和工件之间产生的电弧将工件局部加热到熔化状态形成熔池。随着电弧向前移动，熔池尾部液态金属逐步冷却结晶，最终形成焊缝。其焊接过程如图3-2所示。3.2 焊条电弧焊图3-1焊条电弧焊的操作1-焊条； 2-工件； 3-焊缝； 4-绝缘手柄图32焊条电弧焊的焊接过程1-药皮； 2-焊芯； 3-焊缝弧坑； 4-电弧； 5-热影响区； 6-熔渣； 7-熔池； 8-保护气体返回返回 第第3章章 焊接焊接 3.2.1 焊接电源与焊条 1.电源 2.焊接电弧 焊接电弧是由阴极区、阳极区和弧柱区所构成的，如图3-4所示。3.2 焊条电弧焊图3-4中，1-焊条； 2-电源； 3-弧柱区； 4-焊件； 5-阳极区； 6-阴极区电源交流弧焊电源弧焊整流器直流弧焊电源图3-4 焊接电弧结构示意图 第第3章章 焊接焊接 3.2.1 焊接电源与焊条 3.焊条 1）焊条的结构：焊条由焊芯和药皮组成，如图3-6所示。焊条的直径和长度是指焊芯的直径和长度。 2）焊芯：焊芯的作用之一是作为电极导电，同时它也是形成焊缝金属的主要材料。 3）药皮：药皮是压涂在焊芯表面上的涂料层，焊接时形成熔渣及气体，药皮对焊接质量的好坏同样起着重要的作用。3.2 焊条电弧焊图3-6 焊条 第第3章章 焊接焊接 3.2.2 焊接工艺 1.焊接接头 在焊条电弧焊中，由于产品结构形状、材料厚度和焊缝质量要求不同，需要采用不同形式的接头进行焊接。接头形式有对接、搭接、角接和T形接头，如图3-7所示。3.2 焊条电弧焊图3-7 焊接接头形式 第第3章章 焊接焊接 3.2.2 焊接工艺 2.接头的准备工作 接头的准备工作包括坡口、间隙和钝边。坡口的几何形状如图3-8所示，由焊件的厚度决定。3.2 焊条电弧焊图3-8 坡口的几何形状 第第3章章 焊接焊接 3.2.2 焊接工艺 3.焊条直径和焊接电流的选择 焊条直径d取决于焊件厚度、接头形式和焊缝空间位置，通常按焊件厚度选取。焊接电流一般按焊条直径选取。增大焊接电流能提高生产率，增加熔深。 4.焊缝空间位置的选择 焊缝的空间位置有平焊、横焊、立焊和仰焊，如图3-9所示。3.2 焊条电弧焊图3-9 焊缝的空间位置 第第3章章 焊接焊接 3.2.2 焊接工艺 5.操作方法 1）引弧：引弧的方法有敲击法和划擦法两种，如图3-10所示。 2）控制弧长：电弧过长容易发生焊不透现象，还会使焊缝吸收有害气体；电弧过短，又会使焊条与着焊件黏附。3.2 焊条电弧焊图3-10 引弧的方法 第第3章章 焊接焊接 3.2.2 焊接工艺 5.操作方法 3）运条：为了获得所需宽度的焊缝，焊接时焊条还必须做横向摆动，而且力求均匀一致，以获得同样宽度的整齐焊缝，如图3-11所示为常用的几种焊条横向摆动的形式。3.2 焊条电弧焊图3-11 焊条横向摆动的形式 第第3章章 焊接焊接 3.2.2 焊接工艺 5.操作方法 4）焊缝收尾：焊缝收尾时，为了不出现尾坑，焊条应停止向前移动，而采用划圈收尾法或反复断弧法自下而上地慢慢拉断电弧，以保证焊缝尾部成形良好。3.2 焊条电弧焊 焊接结束后，焊缝表面被一层熔渣覆盖着，待焊缝温度降低后，用敲渣锤轻轻敲击除掉；焊件上焊缝两侧的飞溅金属，可用扁铲铲除；使用钢丝刷清理焊缝及其周边。 第第3章章 焊接焊接 3.3.1 气焊 1.气焊系统 图 3-12所 示 为气焊系统。气焊设备包括氧气瓶、乙炔瓶、减压器、回火保险器和焊炬，它们通过软管连接组成焊接系统。3.3 气焊与气割图3-12 气焊系统返回返回 第第3章章 焊接焊接 3.3.1 气焊 2.气焊火焰调节氧气、乙炔气体的不同混合比例可得到三种性质不同的火焰，见表3-1。3.3 气焊与气割 第第3章章 焊接焊接 3.3.1 气焊 3.气焊工艺 1）焊丝和气焊熔剂 气焊所用的焊丝是没有药皮的金属丝，其成分与工件基本相同，原则上要求焊缝与工件达到相等的强度。在焊接时，使用适当的气焊熔剂，可与这类氧化物结成低熔点的熔渣，以便浮出熔池。 2）焊接参数 气焊的接头形式和焊接空间位置等工艺问题的考虑，与焊条电弧焊基本相同。气焊的焊接参数则主要是确定焊丝的直径、焊嘴的大小以及焊嘴对工件的倾斜角度。3.3 气焊与气割 第第3章章 焊接焊接 3.3.2 气割 1.气割过程 氧气切割简称气割，是一种切割金属的常用方法，如图3-14所示。3.3 气焊与气割图3-14 气割1-割缝； 2-割嘴； 3-氧气流； 4-工件； 5-金属氧化物； 6-预热火焰 金属的性质必须满足两个基本条件才能进行气割：金属的燃烧点应低于其熔点，金属氧化物的熔点应低于金属的熔点。纯铁、低碳钢、中碳钢和普通低合金钢都能满足上述条件，具有良好的气割性能；高碳钢、铸铁、不锈钢，以及铜、铝等有色金属都难以进行氧气切割。 第第3章章 焊接焊接 3.3.2 气割 2.气割操作 工作时，先点燃预热火焰，使工件的切割边缘加热到金属的燃烧点，然后开启切割氧气阀门进行切割。气割必须从工件的边缘开始。如果要在工件的中部挖割内腔，则应在开始气割处先钻一个直径大于5 mm的孔，以便气割时排出氧化物，并使氧气流能吹到工件的整个厚度上。在批量生产时，气割工作可在气割机上进行。割炬能沿着一定的导轨自动做直线、圆弧和各种曲线运动，准确地切割出所要求的工件形状。3.3 气焊与气割 第第3章章 焊接焊接 3.4.1 埋弧焊 电弧在焊剂层下燃烧所进行焊接的方法称为埋弧焊，其以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。埋弧焊在焊接过程中引燃电弧、焊丝送进和沿焊接方向的移动等全部用机械自动进行。埋弧焊的焊接过程如图3-15所示。3.4 其他焊接方法简介图3-15 埋弧焊的焊接过程1-焊件； 2-焊剂； 3-焊剂漏斗； 4-送丝轮； 5-焊丝； 6-导电嘴； 7-焊渣； 8-焊缝返回返回 第第3章章 焊接焊接 3.4.2 气体保护焊 1.钨极气体保护电弧焊：如图3-16所示。 2.CO2气体保护焊：如图3-17所示。3.4 其他焊接方法简介图3-16 钨极氩弧焊示意图1-焊丝； 2-熔池； 3-喷嘴； 4-钨极； 5-气流； 6-焊缝图3-17 CO2气体保护焊的焊接过程1-CO2气瓶； 2-预热器； 3-高压干燥器； 4-减压表； 5-流量计； 6-低压干燥器； 7-电磁气阀； 8-工件； 9-焊枪； 10-送丝机构； 11-电源控制箱 第第3章章 焊接焊接 3.4.3 电阻焊 电阻焊是焊件组合后通过电极施加压力，利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的电阻热，将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。这种焊接不需要外加填充金属和焊剂。根据焊接接头形式可分为对焊、点焊和缝焊三种，如图3-18所示。3.4 其他焊接方法简介图3-18 电阻焊原理示意图1-焊件； 2-电极； 3-变压器 第第3章章 焊接焊接 3.4.4 钎焊 根据钎料熔点的不同，钎焊可分为硬钎焊和软钎焊两类。 1.硬钎焊 钎料熔点在450 以上而低于母材金属的熔点，其接头强度高，可达500 MPa。适用于焊接受力较大或工作温度较高的焊件，属于这类钎料的有铜基、银基、铝基材料等。 2.软钎焊 钎料熔点低于450 ，其接头强度低。主要适用于钎焊受力不大或工作强度较低的焊件，常用的为锡、铅钎料。 钎焊时一般需要使用钎剂，钎剂的作用是清除焊件表面的氧化膜及其他杂质，保护钎料和焊件不被氧化。常用的钎剂有松香、硼砂等。3.4 其他焊接方法简介 第第3章章 焊接焊接1.什么是焊接？焊接方法分哪几类？2.常用的焊接电源有哪几种？什么是正接法和反接法？3.焊条的组成有哪些？各部分的作用是什么？4.焊接接头的形式有哪些？焊厚板时开坡口的作用是什么？5.简述焊条电弧焊的操作方法。6.气焊的设备由哪几部分组成？7.氧乙炔焰有哪几种？气焊中最常用的是哪一种？8.气焊点火和结束时的正确操作顺序是什么？9.简述气割的过程。10.什么是电阻焊？其特点是什么？电阻焊的种类有哪些？复习思考 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识返回返回切削运动与切削用量4.1刀具几何形状与材料4.2切削力、切削热与切削温度4.3加工精度与加工表面质量4.4 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.1.1 切削运动1.表面成形 直接参与切削过程，使之在工件上形成一定几何形状表面的刀具和工件间的相对运动称为表面成形运动。如图4-1所示为常见工件表面的加工方法及其成形运动。4.1 切削运动与切削用量图4-1 常见工件表面的加工方法及其成形运动返回返回 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.1.1 切削运动2.主运动和进给运动 根据切削过程中所起的作用不同，表面成形运动又可分为主运动和进给运动。主运动是直接切除工件上的被切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动，它是速度最高、消耗功率最多的运动。进给运动是不断地把被切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面的运动。 3.三种表面 在切削加工中，随着工件上多余材料不断地被切除，工件上存在三个处于不断变化的表面，如图4-2所示。4.1 切削运动与切削用量图4-2 常见加工方法中的表面形成 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.1.2 切削用量 切削用量是切削过程中最基本的操作参数，包括切削速度vc、进给量f和背吃刀量ap，其分别表示切削刃与过渡表面之间的相对运动速度、待加工表面转化为已加工表面的速度、已加工表面与待加工表面之间的垂直距离。其数值的大小反映了切削运动的快慢以及刀具切入工件的深浅。如图4-3所示为车削加工的切削用量要素。4.1 切削运动与切削用量图4-3 车削加工的切削用量要素 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.2.1 刀具几何形状 2.刀具的角度 为了标注和度量方便，在不考虑进给运动、规定车刀安装时刀尖与工件轴线等高、刀柄中心线垂直进给方向等简化条件下建立一坐标系，如图4-5所示。4.2 刀具几何形状与材料图4-5 正交平面参考系 1-切削平面； 2-正交平面； 3-底平面； 4-车刀； 5-基面； 6-工件返回返回 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.2.1 刀具几何形状 2.刀具的角度 刀具的标注角度是标注在图样上供刀具制造、刃磨的角度。正交平面参考系中刀具的标注角度主要有五个：前角o、后角o、主偏角r、副偏角r、刃倾角s，如图4-6所示。4.2 刀具几何形状与材料图4-6 车刀的主要角度 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.2.2 刀具材料 1.对刀具材料的基本要求（1）刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，否则难以切削。（2）刀具材料应具有良好的耐磨性。（3）刀具材料必须具备足够的强度和韧度，以便承受切削力、冲击和振动时不被破坏。（4）刀具材料在高温条件下应仍能保持高的硬度、高的耐磨性并具有足够的坚韧度，即应具有热硬性。（5）刀具材料应具有较好的化学惰性，保证在切削过程中，随着切削温度的升高而具有不发生黏结磨损和扩散磨损的能力。（6）刀具材料应具有良好的工艺性。 2.刀具材料 目前常用的刀具材料一般为碳素工具钢、合金工具钢、高速钢和硬质合金等金属材料。4.2 刀具几何形状与材料 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.3.1 切削力 1.切削力的来源 切削力来源于两个方面：一是切削层金属和切屑作用在前刀面上的正压力Fnr和摩擦力Ffr；二是已加工表面作用在后刀面上的正压力Fna和摩擦力Ffa。前、后刀面上作用力的合力为F，如图4-7所示。4.3 切削力、切削热与切削温度图4-7 作用在刀具上的力返回返回 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.3.1 切削力 2.切削力的分解 实际加工中，前、后刀面上的切削力都不易测定，也没有必要测定，而是根据设计和工艺分析的需要将切削合力分解在三个相互垂直的方向进行研究，如图4-8所示为切削外圆时切削力的分解。4.3 切削力、切削热与切削温度图4-8 切削力的分解 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.3.2 切削热与切削温度 1.切削热与切削温度介绍 切削过程中消耗的能量，除了极少部分以形变能存在于工件表面和切屑中，其余都要转变成热能，所以会产生大量的热，这些热称为切削热。切削温度一般是指切削区的平均温度。切削温度的高低取决于切削热的产生和传出情况，一般可通过观察切屑的颜色大致估计出来。 2.减少切削热和降低切削温度的措施 在切削加工过程中应设法减少切削热的产生，改善散热条件，降低切削温度，减小切削热和切削温度对刀具和工件产生的不良影响。为了减小切削热，降低刀具与工件的切削温度，除了合理选择刀具材料、刀具几何角度和切削用量以外，使用切削液是简便有效的方法。4.3 切削力、切削热与切削温度 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识4.3 切削力、切削热与切削温度 切削液的品种很多，性能各异，应根据具体加工条件来选择适宜的切削液，才能收到良好的效果。常用的切削液种类及其选用情况如下： （1）非水溶性切削液，如机械油、轻柴油、煤油、豆油、猪油等。普通切削油在低温条件下使用时具有良好的润滑性能，常用于低速精加工。 （2）水溶性切削液。主要用于以冷却为主的粗加工和高速切削的精加工。 （3）乳化液。高浓度的极压乳化液用于低速切削，既有良好的冷却效果，又有较好的润滑效果。低浓度的乳化液用于需要以冷却为主的硬质合金刀具的高速切削。 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.4.1 加工精度 加工精度就是指零件被加工后尺寸、形状和表面间的相互位置等方面的几何参数与理想几何参数的相符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。4.4 加工精度与加工表面质量位置精度尺寸精度形状精度加工精度返回返回 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识 4.4.2 加工表面质量 零件的表面质量对零件的耐磨性、疲劳强度、抗腐蚀性、密封程度、接触刚度等都有一定的影响。4.4 加工精度与加工表面质量零件表面微观的凸起与凹陷造成的不平整程度称为表面粗糙度。表面粗糙度是衡量加工表面微观几何形状精度的主要参数。一般零件的工作表面粗糙度值在3.20.4 m 选取。1.表面粗糙度2.表面层组织及力学性能切削加工时，由于切削变形和切削热等的影响，工件表层及其与基体材料的交界处会产生相互平衡的弹性应力，称为表面层残余应力。 第第4章章 切削加工基础知识切削加工基础知识1.什么是切削运动？什么是主运动和进给运动？主运动和进给运动有何不同？2.什么是切削用量？3.车刀切削部分有哪几个独立的基本角度？4.对刀具切削部分的材料有哪些基本要求？5.高速工具钢有什么特点？适用于什么场合？6.刀具的切削力可分解为哪三个分力？7.什么是切削热？什么是切削温度？8.什么是加工精度？加工精度包括哪些方面？9.什么是加工表面质量？加工表面质量包括哪几个方面？复习思考 第第5章章 车削车削车床、车刀与车床附件5.1车削方法5.2返回返回 第第5章章 车削车削 车削是机械制造中使用最广泛的一种加工方法。车削加工是在车床上利用工件的旋转和刀具的移动来实现的，主要用于各种回转表面的加工，如内外圆柱面、圆锥面及成形回转表面等，有时还能加工螺纹面，如图5-1所示。图5-1 车削加工范围5.1 车床、车刀与车床附件返回返回 第第5章章 车削车削 5.1.1 车床 1.车床外形 用于车削的机床，按用途和结构不同主要分为卧式及落地车床，转塔车床，立式车床，仿形及多刀车床，单轴自动车床和多轴自动、半自动车床，数控车床，车削中心，各种专门化车床（如曲轴与凸轮轴车床）及铲齿车床等。在各种车床中，卧式车床应用最普遍，下面以典型的CA6140型卧式车床为例作简要介绍，如图5-2所示。5.1 车床、车刀与车床附件图5-2 CA6140型卧式车床 第第5章章 车削车削 5.1.1 车床 2.车床部件 CA6140型卧式车床主要用来加工轴类零件和直径不大的盘类零件，其主要组成部件如下：5.1 车床、车刀与车床附件尾座主轴箱刀架与滑板进给箱床身溜板箱车床部件 第第5章章 车削车削 5.1.2 车刀 1.外圆车刀 外圆车刀用于纵向车削外圆，它可分为直头外圆车刀、弯头外圆车刀、宽刃精车刀和曲线刃车刀四种，分别如图5-3中的4、3、9、5所示。5.1 车床、车刀与车床附件图5-3 外圆车刀 第第5章章 车削车削 5.1.2 车刀 2.端面车刀 （1）横向端面车刀：（见图5-3中的6、12）可以由外圆向内进给，也可以由中心向外进给，这两种情况的主、副刀刃及主、副偏角均不相同，分别如图5-4（a）和图5-4（b）所示。 （2）纵向端面车刀：（见图5-3中的2）又名劈刀，实际上就是r90的外圆车刀，用于加工不大的台肩端面，如图5-4（c）所示。5.1 车床、车刀与车床附件图5-4 端面车刀 第第5章章 车削车削 5.1.2 车刀 3.割刀：（见图5-3中的1、7、10）用于切断工件或切槽。割刀有两个副切削刃，副偏角r=12，以减少与工件侧面的摩擦。有时割刀的主偏角r90，在切断面上会留下小圆锥形的残余材料，如图5-5所示。 4.成形车刀：（见图5-3中的2、8、11）是专用车刀，用于卧式车床、转塔车床、半自动和自动车床上加工工件内、外表面的回转型面。 5.镗刀：（见图5-3中的13）用于卧式车床镗工件内孔。5.1 车床、车刀与车床附件图5-5 r90的割刀 第第5章章 车削车削 5.1.3 车床附件 车床附件多种多样，例如卡盘、花盘、顶尖、心轴、中心架、跟刀架等，车床附件通常用于工件装夹工作，如图5-6所示。5.1 车床、车刀与车床附件图5-6 车床上工件的安装方式 第第5章章 车削车削 5.1.3 车床附件5.1 车床、车刀与车床附件图5-6 车床上工件的安装方式 用顶尖安装工件应注意： （1）卡箍上的支承螺钉不能支承得太紧，以防工件变形。 （2）由于靠卡箍传递扭矩，所以车削工件的切削用量要小。 （3）钻两端中心孔时，要先用车刀把端面车平，再用中心钻钻中心孔。 第第5章章 车削车削 5.2.1 车外圆 1.安装工件 安装工件的方法主要有用三爪自定心卡盘或者四爪卡盘、心轴等。 2.选择车刀 车外圆可用图5-7所示的各种车刀。直头车刀（尖刀）的形状简单，主要用于粗车外圆；弯头车刀不但可以车外圆，还可以车端面，加工台阶轴和细长轴则常用偏刀。5.2 车削方法图5-7 各种车刀返回返回 第第5章章 车削车削 5.2.1 车外圆 3.调整车床 车床的调整包括主轴转速和车刀的进给量。主轴的转速是根据切削速度计算选取的。而切削速度的选择则和工件材料、刀具材料以及工件加工精度有关。 4.粗车和精车 粗车的目的是尽快地切去多余的金属层，使工件接近于最后的形状和尺寸。粗车后应留下0.51mm的加工余量。精车是切去余下少量的金属层以获得零件所求的精度和表面粗糙度，因此背吃刀量较小，约0.10.2mm，切削速度一般较高，初学者可用较低速。为了提高工件表面粗糙度，用于精车的车刀的前、后刀面应采用油石加机油磨光，有时刀尖磨成一个小圆弧。5.2 车削方法 第第5章章 车削车削 5.2.2 车端面与台阶 1.车端面 常用端面车削时的几种情况如图5-8所示。 2.车台阶 车削台阶的方法与车削外圆基本相同，但在车削时应兼顾外圆直径和台阶长度两个方向的尺寸要求，还必须保证台阶平面与工件轴线的垂直度要求。 5.2 车削方法图5-8 常用端面车削时的几种情况 第第5章章 车削车削 5.2.3 切槽与切断 1.切槽：在工件表面上车沟槽的方法叫切槽，槽的形状有外槽、内槽和端面槽，如图5-9所示。 2.切断 切断要用切断刀。切断刀的形状与切槽刀相似，但因刀头窄而长，很容易折断。常用的切断方法有直进法和左右借刀法两种。5.2 车削方法图5-9 常用切槽的方法 第第5章章 车削车削 5.2.3 切槽与切断5.2 车削方法 切断时应注意以下几点： （1）切断一般在卡盘上进行。工件的切断处应距卡盘近些，避免在顶尖安装的工件上切断。 （2）切断刀刀尖必须与工件中心等高。 （3）切断刀伸出刀架的长度不要过长，进给要缓慢均匀。将切断时，必须放慢进给速度，以免刀头折断。 （4）切断钢件时需要加切削液进行冷却润滑，切铸铁时一般不加切削液。 （5）两顶尖工件切断时，不能直接切到中心，以防车刀折断，工件飞出。 第第5章章 车削车削 5.2.4 车孔 1.车孔方法 车孔可以作粗加工，也可以作精加工。车孔分为车通孔和车不通孔，如图5-11所示。 2.车内孔时的质量分析 主要包括两个方面：1）尺寸精度达不到要求，2）几何精度达不到要求。5.2 车削方法图5-11 车孔 第第5章章 车削车削 5.2.5 车锥面 将工件车削成圆锥表面的方法称为车削锥面。常用车削锥面的方法有宽刀法、转动小刀架法、尾座偏移法、靠模法等几种。 1.宽刀法：车削较短的圆锥时，可以用宽刃刀直接车出。 2.转动小刀架法：当加工锥面不长的工件时，可用转动小刀架法车削。 3.尾座偏移法：当车削锥度小，锥形部分较长的圆锥面时，可以用偏移尾座的方法，此方法可以自动走刀，缺点是不能车削整圆锥和内锥体，以及锥度较大的工件。 4.靠模法：靠模装置的底座用螺钉固定在床鞍后侧面上，并随床鞍一起移动。靠模板侧面用导轨与底座配合，使用时由拉杆和螺栓将靠模板固定，使它与床身一样保持静止状态。5.2 车削方法 第第5章章 车削车削 5.2.6 车成形面 用成形车刀或车刀按成形法或仿形法等车削工件的成形面称为车成形面，其主要加工方法有联合进刀法（见图5-16（a）、用成形车刀法（见图5-16（b）和仿形法。5.2 车削方法图5-16 车成形面 第第5章章 车削车削 5.2.7 车螺纹 1.螺纹车刀 下面以普通螺纹（牙型角=60）为例介绍螺纹车削的要点。螺纹车刀切削部分的几何形状应和螺纹牙型的轴向剖面形状相符合，在径向前角为0时车刀的刀尖角r应 与 螺 纹 牙 型 角 口 相 等 ， 即r=60。为避免“扎刀，大多数螺纹车刀采用正径向前角p。当p=15时，车刀刀尖角r=59，当p=0时，车刀刀尖角r=60，如图5-17所示。5.2 车削方法图5-17 螺纹车刀几何角度与用样板对刀 第第5章章 车削车削 5.2.7 车螺纹 2.车刀的装夹 螺纹车刀装夹时，刀尖应与工件轴线等高，刀尖角r的对称轴线应与工件轴线垂直，通常使用样板校正，如图5-17所示。 3.螺距或导程的调整 为了保证工件每回转一圈，车刀沿轴向移动一个螺距或导程，必须使车床丝杠转速n丝与工件转速n工的比值等于工件螺距P工（或导程Pz工）与丝杠螺距P丝的比值，即 4.车削螺纹的步骤 螺纹车削需要经多次吃刀和重复进给才能完成，因此，每次进给时，必须保证车刀刀尖对准已车出的螺旋槽。5.2 车削方法 第第5章章 车削车削5.2 车削方法 螺纹车削常用的两种进给方法：（1）每次进给（走刀）终了时，横向退刀，同时提起开合螺母，手动将溜板箱返回起始位置，调整吃刀量后，压下开合螺母重复进给。这种方法可节省回程时间和减小丝杠的磨损，但只能用于丝杠螺距是工件螺距的整数倍（不会产生乱牙现象）时。（2）每次进给终了时，先横向退刀，然后开反车使工件和丝杠都反转，丝杠驱动溜板箱返回起始位置，然后调整吃刀量，改为正车，重复进给。这种方法开合螺母始终与丝杠啮合，刀尖相对工件的运动轨迹不变，即使丝杠螺距不是工件螺距的整数倍，也不会产生乱牙现象，但回程时间与进给时间一样，生产率低，且丝杠容易磨损。 第第5章章 车削车削 5.2.8 车削的工艺特点 车削有如下工艺特点： （1）车削适合于加工各种内、外回转表面。车削的加工精度范围为IT13IT6，表面粗糙度值为Ra12.51.6 m。 （2）车刀结构简单，制造容易，便于根据加工要求对刀具材料、几何角度进行合理选择。车刀刃磨及装拆也较方便。 （3）车削对工件的结构、材料、生产批量等有较强的适应性，应用广泛。 （4）除毛坯表面余量不均匀外，绝大多数车削为等切削横截面的连续切削，因此，切削力变化小，切削过程平稳，有利于高速切削和强力切削，生产效率高。5.2 车削方法 第第5章章 车削车削1.什么是车削？在车床上有哪些加工内容？2.CA6140型卧式车床主要有哪些部件？3.常用外圆车刀有哪几种？如何选用？4.车削时，工件一般的装夹方法有哪些？5.试简述车削外圆的方法。6.车削圆锥面有哪几种方法？各有什么特点？7.车削成形面有哪几种方法？8.什么叫乱牙？什么情形下车削螺纹有可能产生乱牙？9.车削有哪些工艺特点？复习思考 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削返回返回刨 削6.16.2拉 削 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.1 刨床、刨刀与工件安装 1.刨床 常用刨削设备有牛头刨床和龙门刨床等。牛头刨床因其滑枕和刀架形似“牛头”而得名，一般用于加工中、小型工件，如图6-1所示为牛头刨床。6.1 刨削图6-1 牛头刨床 1-横梁； 2-进刀机构； 3-变速机构； 4-摆杆机构；5-床身； 6-滑枕； 7-刀架； 8-工作台返回返回 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.1 刨床、刨刀与工件安装 2.刨刀 1）刨刀的种类：常用刨刀有：平面刨刀、偏刀、切刀、弯头刀等，如图6-3所示。 6.1 刨削图6-3 常见刨刀的形状 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.1 刨床、刨刀与工件安装 2.刨刀 2）刨刀的结构：刨刀的结构如图6-4（a）所示。刨刀截面一般为车刀的1.251.5倍，前角比车刀稍小（一般为510）。主偏角一般为3070。为避免刨刀扎入工件，刨刀刀杆常做成弯头的，如图6-4（c）所示的弯杆刨刀。6.1 刨削图6-3 常见刨刀的形状 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.1 刨床、刨刀与工件安装 3.工件安装 1）平口虎钳装夹：平口虎钳是一种通用夹具，一般用来装夹中小型工件。装夹方法如图6-5（a）和（b）所示。 2）压板螺栓装夹：较大工件或某些不宜用平口钳装夹的工件可直接用压板和螺栓将其固定在工作台，如图6-5（c）所示。6.1 刨削图6-5 工件装夹 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.2 刨削方法 1.刨平面 1）刨水平面：刨水平面采用平面刨刀，当工件表面要求较高时，在粗刨后，还要进行精刨。牛头刨床上加工工件的切削用量：切削速度0.250.5m/s；进给量0.331m/s；切削深度0.52mm，如图6-6（a）所示。 2）刨垂直面：刨垂直面时，其工作步骤与刨平面相似，所不同的是常采用偏刀，用手摇刀架进给，切削深度由工作台横向移动来调整。刨削工件后侧垂直平面时，其偏转方向如图6-6（b）所示。 3）刨斜面：刨斜面的方法很多，常采用倾斜刀法，图6-6（c）所示。6.1 刨削 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.2刨削方法 1.刨平面6.1 刨削图6-6 刨平面 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.1.2 刨削方法 2.刨沟槽 刨垂直槽时，要用切槽刀以垂直手动进刀来进行，如图6-7（a）所示。刨T形槽时，要先用切槽刀刨出垂直槽，再分别用左、右弯刀刨出两侧凹槽，最后用45刨刀倒角，如图6-7（b）所示。刨燕尾槽的过程和刨 T形槽相似，但当用偏刀刨削燕尾面时，刀架转盘及刀都要偏转相应的角度，如图6-7（c）所示。6.1 刨削图6-7 刨沟槽 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.2.1 拉床与拉刀 1.拉床 拉削是用拉刀加工工件内、外表面的方法。拉削在拉床上进行。拉床分卧式和立式两类，如图6-8所示为卧式拉床的示意图。6.2 拉削图6-8 卧式拉床 1-压力表； 2-液压传动部件； 3-活塞拉杆； 4-随动支架； 5-刀架；6-床身； 7-拉刀； 8-支撑； 9-工件； 10-随动刀架返回返回 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.2.1 拉床与拉刀 2.拉刀 拉刀是一种多齿精加工刀具。拉削时后一刀齿（或后一组刀齿）的齿高高于（或齿宽等于）前一刀齿（或前一组刀齿），从而能依次地从工件上切下很薄的金属层，以获得精度高、表面质量好的工件表面。拉刀的结构如图6-9所示。6.2 拉削图6-9 拉刀的结构 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.2.1 拉床与拉刀6.2 拉削图6-10 各种拉削工件表面形状 拉削是采用不同形状的拉刀在拉床上拉削出各种形状的内、外表面的加工方法，其加工范围非常广泛，如图6-10所示为各种拉削工件表面形状。 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.2.2 拉削方法 1.拉削孔 拉削孔时，工件一般不需夹紧，只 以 工 件 的 端 面 支 承 。 如 图 6-11（a）所示为圆孔的拉削。 2.拉削外表面 拉削外表面时，一般为非对称拉削，拉削力偏离拉刀和工件轴线。如图6-11（b）所示为拉削V形槽。6.2 拉削图6-11 拉削 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削 6.2.2 拉削方法 3.拉削的工艺特点6.2 拉削（1）生产效率高。（2）加工质量高。（3）适于批量生产。（4）不能拉出台阶孔和盲孔。工艺特点 第第6章章 刨削与拉削刨削与拉削1.什么是刨削？刨削的切削运动有哪些？哪一个是主运动？2.牛头刨床由哪些主要部件组成？这些部件各有什么作用？3.常用刨刀有哪些形状？各用于什么场合？4.工件在刨床上有哪几种装夹方法？5.刨削平面有几种情况？分别简述其刨削方法。6.刨削有哪些工艺特点？7.什么是拉削？拉刀由哪几部分组成？各起什么作用？8.拉削有哪些工艺特点？9.拉削加工的孔径为什么通常为10100 mm？复习思考 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削返回返回钻 削7.17.2镗 削 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.1 钻床、钻削刀具与工件装夹 1.钻床 常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等(见图7-1)。7.1 钻削图7-1 钻床返回返回 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.1 钻床、钻削刀具与工件装夹 2.钻削刀具 1）从实体材料上加工出孔的刀具：称为钻头，用来加工精度要求不高的孔，或为精度要求较高的孔作预加工。这类刀具常用的有扁钻、麻花钻（见图7-2）和深孔钻等。7.1 钻削图7-2 麻花钻 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.1 钻床、钻削刀具与工件装夹 2.钻削刀具 2）对已有孔进行加工的刀具：用于扩大孔径，提高孔的加工精度。这类刀具常有扩孔钻、锪钻、铰刀。7.1 钻削 直柄麻花钻用带锥柄的钻夹头夹紧，再将钻夹头的锥柄插入钻床主轴的锥孔中，如果钻夹头的锥柄不够大，可套上过渡用钻套后再插入主轴锥孔中。若锥柄麻花钻的锥柄规格与钻床主轴锥孔规格相符，可将钻头锥柄直接插入主轴锥孔中，如不相符时可用钻套。 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.1 钻床、钻削刀具与工件装夹 3.工件装夹 孔径较小的小型工件，采用平口钳装夹即可钻削；当工件孔径较大时，钻削时转矩较大，为保证装夹可靠和操作安全，应采用压板、V形块、螺栓等装夹工件，如图7-4所示。7.1 钻削图7-4 工件的装夹 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.2 钻削方法 1.钻孔 批量较大或孔的位置精度要求较高，则需用夹具（钻模）保证，使用钻模可提高生产率，孔的加工精度一般可较不用钻模钻削提高一级，表面粗糙度Ra值也有所减小，孔的位置精度则由钻模保证。如图7-5所示为用钻模钻孔。7.1 钻削图7-5 用钻模钻孔 1-钻套； 2、5-钻模板； 3、7-工件； 4-挡块； 6-弓形架； 8-夹具体 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.2 钻削方法 2.扩孔 扩孔是利用扩孔钻头对已有孔径进行扩大的切削加工方法。如图7-6所示为扩孔钻及扩孔。7.1 钻削图7-6 扩孔钻及扩孔 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.2 钻削方法 3.铰孔 利用铰刀对已有孔的孔壁进行微量切削加工的方法称为铰孔。铰孔可以提高已有孔的尺寸精度和降低孔壁的表面粗糙度值。铰孔为精加工，但是铰孔加工不能矫正孔的空间位置。如图7-7所示为几种常用铰刀及铰孔。7.1 钻削图7-7 几种常用铰刀及铰孔 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.1.2 钻削方法 4.锪孔 锪孔是指在已加工的孔上加工圆柱形沉头孔、锥形沉头孔和端面凸台等。如图7-8所示为用锪钻加工孔。7.1 钻削图7-7 几种常用铰刀及铰孔 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.1 镗床、镗刀及工件装夹 1.镗床 常用的镗床有立式镗床、卧式镗床和坐标镗床等，以卧式镗床和坐标镗床应用最普遍。7.2 镗削图7-9中，1-主轴箱； 2-主立柱； 3-主轴； 4-平旋盘；5-工作台； 6-上滑座；7-下滑座； 8-床身； 9-镗刀杆支撑座； 10-尾立柱图7-9 卧式镗床的外形图返回返回 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.1 镗床、镗刀及工件装夹 1.镗床 常用的镗床有立式镗床、卧式镗床和坐标镗床等，以卧式镗床和坐标镗床应用最普遍。7.2 镗削图7-10中，1-下滑座； 2-上滑座； 3-工作台； 4-立柱； 5-主轴箱； 6-床身底座图7-10 坐标镗床的外形图 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.1 镗床、镗刀及工件装夹 2.镗刀 在镗床上常用的镗刀一般可分为单刃镗刀和多刃镗刀两大类，分别如图7-11（a）和图7-11（b）所示。7.2 镗削图7-11 镗刀 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.1 镗床、镗刀及工件装夹 3.工件装夹 在镗床上主要是加工箱体类工件上的孔或孔系。在镗削前的工序中应将箱体类工件的基准平面加工好，镗削时用做定位基准。当被加工孔的轴线与基准平面平行时，可将工件直接用压板、螺栓固定在镗床工作台上。当被加工孔的轴线与基准平面垂直时，则可在工作台上用弯板（角铁）装夹工件，如图7-12所示。7.2 镗削图7-12 工件在角铁上装夹 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.2 镗削方法 1.单孔镗削 直径不大的单一孔的镗削，刀头用镗刀杆夹持，镗刀杆锥柄插入主轴锥孔并随之回转，如图7-14（a）所示。镗削深度不大、直径较大的孔时，可使用平旋盘，其上安装刀架与镗刀，平旋盘回转带动刀架和镗刀回转做主运动，工件由工作台带动做纵向进给运动，如图7-14（b）所示。背吃刀量用移动刀架溜板调节，此外，移动刀架溜板做径向进给，还可以加工孔侧端面，如图7-14（c）所示。7.2 镗削图7-14 单孔镗削 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.2 镗削方法 2.孔系镗削 孔系是由两个或两个以上在空间具有一定相对位置的孔组成的。常见孔系有同轴孔系、平行孔系和垂直孔系，因此，常见的孔系镗削有镗削同轴孔系、镗削平行孔系和镗削垂直孔系。7.2 镗削图7-15 孔系镗削 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削 7.2.2 镗削方法 3.镗削的工艺特点 镗削的工艺特点如下：（1）与以工件回转为主运动的孔加工方式比较，特别适合箱体、机架等结构复杂的大型零件上的孔加工。（2）镗削可以方便地加工直径很大的孔。（3）镗削能方便地实现对孔系的加工。用坐标镗床、数控镗床进行孔系加工，可以获得很高的孔距精度。（4）镗床多种部件能实现进给运动，因此，工艺适应能力强，能加工形状多样、大小不一的各种工件的多种表面。7.2 镗削 第第7章章 钻削与镗削钻削与镗削1.什么是钻削？钻削的主运动和进给运动是什么？2.立式钻床和摇臂钻床有什么不同？3.孔加工刀具分为哪两大类？各有哪些刀具？4.麻花钻由哪几部分组成？各组成部分起什么作用？5.钻削可以分为哪些方法？6.什么是扩孔？什么是铰孔？什么是锪孔？7.什么是镗削？钻削的主运动和进给运动是什么？8.单刃镗刀和多刃镗刀有什么不同？9.孔系镗削有哪几种情况？10.镗削的工艺特点是什么？复习思考 第第8章章 铣削铣削返回返回铣床、铣刀与铣床附件8.18.2铣削用量与铣削方式 铣削方法8.3 第第8章章 铣削铣削 铣削加工是切削效率较高的一种加工方法。铣削加工范围非常广泛，使用各种不同类型的铣刀，可以加工出各种平面（水平面、垂直面、斜面）、台阶和沟槽（包括台阶面、直槽、键槽、特形槽等）、曲线外形和特形面。铣削加工的范围如图8-1所示。图8-1 铣削加工8.1 铣床、铣刀与铣床附件返回返回 第第8章章 铣削铣削 8.1.1 铣床 铣床的类型很多，主要有卧式及立式升降台铣床、龙门铣床、万能工具铣床等。升降台铣床的工作台可在相互垂直的三个方向上调整位置来完成进给运动，使用灵活方便，通用性强。 1.X6132型万能铣床 X6132型万能铣床比较常用，属于卧式升降台铣床，其外形如图8-2所示。8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-2 X6132型万能铣床 1-床身底座； 2-主传动电动机； 3-主轴变速机构； 4-主轴； 5-横梁；6-刀杆； 7-吊架； 8-纵向工作台； 9-转台； 10-横向工作台； 11-升降台 第第8章章 铣削铣削 8.1.1 铣床 2.龙门铣床 龙门铣床具有足够的刚度，效率高，操作方便，结构简单，性能全面等特点，其结构如图8-3所示。 8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-3 龙门铣床 1-工作台； 2-水平主轴铣头； 3-垂直主轴铣头； 4-顶梁； 5-立柱； 6-横梁 第第8章章 铣削铣削 8.1.2 铣刀 1.铣平面用的铣刀 铣平面用的铣刀包括端铣刀和圆柱形铣刀，如图8-4所示。对较小平面，可用立铣刀和三面刃铣刀加工。 8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-4 铣平面用的铣刀 第第8章章 铣削铣削 8.1.2 铣刀 2.铣槽用的铣刀 如图8-5所示铣槽用的铣刀，有立铣刀和三面刃铣刀等。 3.铣特种槽用的铣刀 如图8-6所示，铣特种槽用的铣刀有T形槽铣刀和角度铣刀等。 8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-5 铣槽用的铣刀图8-6 铣特种槽用的铣刀 第第8章章 铣削铣削 8.1.2 铣刀 4.成形铣刀 由于其刀齿齿廓形状与工件加工表面吻合，刀具需要根据加工表面形状专门设计制造，如图8-7所示。 5.切断用铣刀 如图8-8所示的锯片铣刀为切断用铣刀，该铣刀还可用于铣窄槽。 8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-7 成形铣刀图8-8 锯片铣刀 第第8章章 铣削铣削 8.1.3 铣床附件 1.平口虎钳 平口虎钳是一种通用夹具，有非回转式和回转式两种，后者可绕其底座旋转360，常用于小型和形状规则的工件的安装，如图8-9所示。8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-9 回转式平口虎钳 第第8章章 铣削铣削 8.1.3 铣床附件 2.回转工作台 回转工作台分为手动和机动进给两种，主要功能是分度及铣削带圆弧曲线的外表面和圆弧沟槽的工件。如图8-10所示为回转工作台。8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-10 回转工作台 第第8章章 铣削铣削 8.1.3 铣床附件 3.万能分度头 分度头是铣床的一个重要附件，可对工件在水平、垂直和倾斜位置进行分度，其中最常用的是万能分度头，如图8-11所示。8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-11 万能分度头 第第8章章 铣削铣削 8.1.3 铣床附件 4.万能铣头 万能铣头装在卧式铣床上，不仅能完成各种立铣头的工作，而且还可以根据铣削的需要，将铣头主轴扳转成任意角度，如图8-12所示。8.1 铣床、铣刀与铣床附件图8-12 万能铣头 第第8章章 铣削铣削 8.2.1 铣削用量 如图8-13所示为铣平面的铣削过程，铣削用量要素有以下几种：8.2 铣削用量与铣削方式图8-13 铣削用量要素1.铣削速度vc2.进给量f3.背吃刀量ap4.侧吃刀量ae返回返回 第第8章章 铣削铣削 8.2.2 铣削方式 1.周铣法 用圆柱铣刀的圆周刀齿来铣削工件表面的铣削方法称为周铣法。周铣法可分为顺铣和逆铣两种，如图8-14所示。8.2 铣削用量与铣削方式图8-14 顺铣和逆铣 第第8章章 铣削铣削 8.2.2 铣削方式 2.端铣法 用端铣刀的端面刀齿来铣削工件表面的铣削方法称为端铣法。端铣的切削过程比周铣平稳，有利于提高加工质量。根据铣刀和工件相对位置的不同，端铣法可以分为对称铣削法和不对称铣削法两种，如图8-15所示。8.2 铣削用量与铣削方式图8-15 端铣法 第第8章章 铣削铣削 8.3.1 铣削平面 1.铣削平面的要点 8.3 铣削方法选择铣刀确定铣削用量对刀工件装夹要点返回返回 第第8章章 铣削铣削 8.3.1 铣削平面 2.铣削水平面 铣削水平面可在卧式铣床上用圆柱形铣刀来铣削，如图8-16（a）所示，也可在立式铣床上用面铣刀来铣削，如图8-16（b）所示。8.3 铣削方法图8-16 铣削水平面 第第8章章 铣削铣削 8.3.1 铣削平面 3.铣削垂直面 垂直面可用卧式铣床（见图8-17）与立式铣床加工。立式铣床用立铣刀的圆周齿铣削垂直平面，如图8-18所示。8.3 铣削方法图8-17 卧式铣床铣削垂直面图8-18 立铣刀铣削垂直平面 第第8章章 铣削铣削 8.3.1 铣削平面 4.铣削斜面 1）工件倾斜铣削斜面：如图8-19（a）所示。 2）铣刀倾斜铣削斜面：如图8-19（b）所示。 3）角度铣刀铣削斜面：如图8-19（c）所示。8.3 铣削方法图8-19 铣削斜面 第第8章章 铣削铣削 8.3.2 铣削台阶和沟槽 1.铣削台阶 台阶面可用三面刃铣刀在卧式铣床上铣削，若台阶较深，应沿着靠近台阶的侧面分层铣削，如图8-20（a）所示；成批生产可采用组合铣刀在卧式铣床上同时铣削几个台阶面，如图8-20（b）所示。铣削垂直面较宽而水平面较窄的台阶面时，可采用立铣刀铣削，如图8-20（c）所示。8.3 铣削方法图8-20 铣削台阶 第第8章章 铣削铣削 8.3.2 铣削台阶和沟槽 2.铣削槽 1）铣削直槽：直槽可在卧式铣床上用盘形铣刀铣削，如图8-21（a）所示，也可在立式铣床上用立铣刀铣削，如图8-21（b）所示。 2）铣削半圆形键槽：铣削半圆形键槽采用与键槽同直径、同厚度的专用铣刀进行，如图8-22所示。8.3 铣削方法图8-21 铣削直槽图8-22 铣削半圆形键槽 1-铣刀； 2-半圆键； 3-半圆键槽 第第8章章 铣削铣削 8.3.2 铣削台阶和沟槽 2.铣削槽 3）铣削特形槽 生产中用得较多的是90V形槽，加工时，通常先用锯片铣刀加工出底部的窄槽，然后再按如图8-23（a）所示完成V形槽的加工。铣T形槽或燕尾槽应分两步进行，先用立铣刀或三面刃铣刀铣出直槽，然后在立式铣床上用T形槽或燕尾槽铣刀最终加工成形，如图8-23（b）和（c）所示。8.3 铣削方法图8-23 铣削特形槽 第第8章章 铣削铣削 8.3.3 铣削曲线外形和特形面 1.铣削曲线外形 曲线外形可以在立式铣床上用立铣刀沿划线手动进给铣削，也可以在立式铣床上利用靠模铣削，如图8-24（a）所示。 2.铣削特形面 铣特形面常在卧式铣床上用与工件成形面形状相吻合的特形铣刀来加工，如图8-24（b）所示。8.3 铣削方法图8-24 铣削曲线外形和特形面 第第8章章 铣削铣削 8.3.4 铣削的工艺特点 铣削的工艺特点如下： （1）刀齿散热条件较好。铣刀是多齿刀具，刀齿切入工件是一个断续地、周期地受冲击的切削过程，刀齿可以得到一定的冷却，散热条件较好。 （2）生产率较高。铣削时铣刀有几个刀齿同时参加切削，总的切削宽度较大。铣削的主运动是铣刀的旋转，有利于高速铣削，所以铣削的生产率较高。 （3）容易产生振动。铣刀的工作齿数的增减和铣削时每个刀齿的切削厚度的变化，以及刀齿切入和切出时产生的冲击，都会引起切削力和切削面积变化，因此铣削过程不平稳，容易产生振动。8.3 铣削方法 第第8章章 铣削铣削1.铣削的加工范围有哪些？2.X6123型铣床有哪些主要部件？其各自的作用是什么？3.铣刀有哪几种分类？4.工件在铣床上有哪几种装夹方法？5.铣削用量的要素有哪些？6.铣削方式分哪几类？试详细说明。7.简述铣削平面的要点。8.铣削斜面有几种方法？9.简述铣削的工艺特点。复习思考 第第9章章 磨削磨削返回返回磨床与砂轮9.19.2磨削方法 第第9章章 磨削磨削 9.1.1 磨床 1.外圆磨床 图9-2是M1432A型万能外圆磨床的外形图。9.1 磨床与砂轮图9-2 M1432A型万能外圆磨床的外形返回返回 第第9章章 磨削磨削 9.1.1 磨床 1.外圆磨床9.1 磨床与砂轮 磨削外圆时砂轮的回转运动为主运动，磨削内圆时内圆磨头模具的回转运动为主运动；工件的圆周进给运动即头架主轴的回转运动，工作台的纵向进给运动由液压传动实现，砂轮架的横向进给运动为步进运动。 第第9章章 磨削磨削 9.1.1 磨床 2.内圆磨床 内圆磨床用于加工工件的圆柱形、圆锥形或其他形状素线展成的内孔表面及其端面。如图9-3所示为M2110型内圆磨床的外形图。9.1 磨床与砂轮图9-3 M2110型内圆磨床的外形 第第9章章 磨削磨削 9.1.1 磨床 3.平面磨床 按主轴布局及工作台形状的组合，普通平面磨床可分为卧轴矩台式平面磨床、立轴矩台式平面磨床、立轴圆台式平面磨床和卧轴圆台式平面磨床。目前，用得较多的是卧轴矩台式平面磨床（见图9-4（a）和立轴圆台式平面磨床（见图9-4（b）。9.1 磨床与砂轮图9-4 平面磨床 第第9章章 磨削磨削 9.1.2 砂轮 1.砂轮的组成及特性 砂轮是磨削加工的切削工具，它是用结合剂或黏结剂将许多细微、坚硬和形状不规则的磨料按一定要求黏结制成的，是由磨料、黏结剂和空隙组成的疏松的多孔体。砂轮的特性对零件的加工精度、表面粗糙度和生产率影响很大，它主要由下列因素决定：磨料的种类和粒度，砂轮的硬度和组织，结合剂及砂轮的形状与尺寸等。9.1 磨床与砂轮 第第9章章 磨削磨削 9.1.2 砂轮 2.砂轮的形状、用途及选择 根据加工工件形状和加工要求，可制成各种形状的砂轮，见表9-1。9.1 磨床与砂轮 第第9章章 磨削磨削 9.1.2 砂轮 3.砂轮的修整 修整砂轮是为了去除表层磨料，以恢复砂轮的切削能力与外形精度。修整砂轮常用金刚石笔，它由大颗粒金刚石镶焊在刀柄尖端制成。 4.砂轮的平衡、安装 为了使较大直径的砂轮的重心与它的回转轴线重合，在安装前一般需进行平衡。如图9-5所示为砂轮静平衡装置。在安装砂轮前，必须严格检查其是否有裂纹，这可通过外形观察或用木棒轻敲来确定。9.1 磨床与砂轮图9-5 砂轮静平衡装置 1-砂轮； 2-心轴； 3-法兰盘； 4-平衡块； 5-平衡轨道； 6-平衡架 第第9章章 磨削磨削 9.2.1 外圆磨削 1.工件的装夹9.2 磨削方法132两顶尖装夹卡盘装夹心轴装夹为了避免由于顶尖转动带来的误差，提高加工精度，磨床上所用的前后顶尖均为不随工件转动的死顶尖。磨削较短工件的外圆时，一般用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹。其安装方法与车削基本相同，但磨床用的卡盘的制造精度要比车床用卡盘高。盘套类工件常以内孔定位来磨削外圆，此时，常用心轴装夹工件。常用的心轴种类与车床上使用的基本相同，但磨削用的心轴精度要更高些。返回返回 第第9章章 磨削磨削 9.2.1 外圆磨削 2.磨削用量 磨削用量如图9-6所示。主要参数如下：（1）磨削速度vc。（2）工件速度vf。（3）轴向进给量fa。 通常fa=（0.20.8）B式中，B是砂轮宽度（mm），粗磨时取较大值，精磨时取较小值。（4）径向进给量fp。9.2 磨削方法图9-6 磨削用量 第第9章章 磨削磨削 9.2.1 外圆磨削 3.外圆磨削 外圆磨削主要用于磨削外圆柱面和圆锥面。根据砂轮与工件的相对运动关系可分为纵向磨削法和径向磨削法。1）纵向磨削法：是应用最广泛的外圆磨削方法，如图9-7（a）所示。2）径向磨削法：如图9-7（b）所示，砂轮的宽度一般大于工件磨削部分的长度，工作台静止，砂轮在磨削过程中径向进给，直至磨削余量全部磨去为止。9.2 磨削方法图9-7 外圆磨削 第第9章章 磨削磨削 9.2.2 内圆磨削 内圆磨削的砂轮受孔径的限制，直径不能过大。为了达到很高的磨削速度，要求内圆磨床具有很高的主轴转速。由于砂轮直径小，砂轮消耗大，在工作中常分粗磨和精磨两个阶段。内圆磨削主要用于淬火工件的圆柱孔和圆锥孔的精密加工，如图9-8所示。9.2 磨削方法图9-8内圆磨削 1-卡盘； 2-砂轮轴； 3-砂轮； 4-工件 第第9章章 磨削磨削 9.2.3 平面磨削 平面磨削一般作为铣削和刨削加工后的精加工工序，如图9-9所示。9.2 磨削方法图9-9 平面磨削 第第9章章 磨削磨削 9.2.4 无心磨削 无心磨削的工件不用顶尖或卡盘来夹持，而由一个托板托住，并由砂轮对面的导轮（摩擦轮）带动而获得旋转和轴向进给运动。无心磨削主要用于外圆磨削，也可进行内圆磨削，如图9-10所示。9.2 磨削方法图9-10无心磨削 1-工件； 2-导轮； 3-支架或支持滚轮； 4-砂轮； 5-压轮 第第9章章 磨削磨削 9.2.5 磨削的工艺特点9.2 磨削方法1.能加工硬度很高的材料2.能加工出精度高、表面粗糙度值很小的表面3.磨削温度高4.磨削的径向分力大5.磨削的经济性 第第9章章 磨削磨削1.什么是磨削？磨削常用于什么加工？2.外圆磨床的主要部件有哪些？各有什么作用？3.砂轮的硬度与磨粒的硬度有什么不同？4.什么是磨料的粒度？有多少个粒度号？5.砂轮有哪些形状？各适用于什么范围？6.外圆磨床上工件装夹的方法有哪些？7.外圆磨削有几种方法？试具体说明。8.试比较平面磨削的两种方法的不同。9.磨削的工艺特点是什么？复习思考 第第10章章 齿面加工齿面加工返回返回概 述10.110.2滚 齿插 齿10.3 第第10章章 齿面加工齿面加工 齿轮在各种机械、汽车、船舶、仪器仪表中广泛应用，是传递运动和动力的重要零件。机械产品的工作性能、承载能力、使用寿命及工作精度等，均与齿轮的质量有着密切的关系。常用的齿轮有圆柱齿轮、锥齿轮、蜗杆与蜗轮等，如图10-1所示。10.1 概述图10-1 常用齿轮(a)圆柱齿轮(c)蜗杆与蜗轮(b)锥齿轮返回返回 第第10章章 齿面加工齿面加工 齿轮加工分为齿坯加工和齿面加工两个阶段。齿轮的齿坯属盘类零件，通常经车削（齿轮精度较高时须经磨削）完成。齿面加工有成形法和展成法两类方法。 10.1.1 成形法 成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。齿面的成形加工方法有铣齿、成形插齿、拉齿、成形磨齿等，最常用的方法是铣齿，如图10-2所示。10.1 概述图10-2 成形法铣齿 铣削成形法加工特点是： （1）生产成本低；（2）加工精度低；（3）生产率低。 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.1.2 展成法 又称滚切法，是利用工件和刀具作展成切削运动进行加工的方法。 1.展成原理 展成法加工齿面的原理是利用齿轮副的啮合运动实现齿廓的切削。原理的实现是将齿轮副中的一个齿轮制成具有切削能力的齿轮刀具，另一个齿轮换成待加工的齿坯，由专用的齿轮加工机床提供和实现齿轮副的啮合运动。这样，在齿轮刀具与齿坯的啮合运动中进行切削，齿坯将逐渐展成渐开线齿廓，如图10-3所示。10.1 概述图10-3 齿廓展成原理图 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.1.2 展成法 2.齿面的展成加工方法 齿面的展成加工方法有滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿等。滚齿和插齿是展成法加工齿面最常见的两种方法。各种方法所用的齿轮刀具和切削运动均不相同，如图10-4所示。10.1 概述图10-4 常用齿面展成法加工方法 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.1.2 展成法 3.展成法加工齿面的特点10.1 概述（1）展成法是按照齿轮副啮合原理加工齿面的，不存在原理性的齿形误差，因此，加工精度较高。（2）一把齿轮刀具可以加工与它模数相同、齿形角相等的不同齿数的齿轮。（3）需要专用的齿轮加工机床。 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.2.1 滚齿的工作原理 用齿轮滚刀按展成法加工齿轮、蜗轮等的齿面称为滚齿。滚齿的工作原理相当于蜗杆与蜗轮的啮合原理，滚刀的形状相当于一个蜗杆，为了形成切削刃，在垂直于螺旋线的方向开出沟槽，并经铲齿，使刀齿具有前角与后角，成为齿轮滚刀。10.2 滚齿图10-5 滚齿返回返回 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.2.2 滚齿机 1.滚齿机的结构 滚齿机是齿轮加工机床中应用最广泛的一种机床，在滚齿机上可切削直齿、斜齿圆柱齿轮，还可加工蜗轮、链轮等。图10-6所示为滚齿机的外形图。10.2 滚齿图10-6 滚齿机图10-6中， 1-径向滑板； 2-挂轮箱； 3-分齿挂轮箱； 4-刀架； 5-床柱； 6-垂直滑座； 7-垂直进给丝杠； 8-垂直导轨； 9飞轮； 10支架； 11横梁； 12、13紧固螺母； 14-立柱； 15-工作台； 16-蜗杆轴； 17-径向进给手轮； 18-床身 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.2.2 滚齿机 2.滚齿机的运动 (1)主运动。滚刀的回转运动，转速为n刀(rmin)，以实现切削工件。 (2)分齿运动。工作台的回转运动，转速为n工(rmin)。为保证滚刀回转与工件回转之间确定的啮合关系实现展成运动，n刀与n工必须保持严格的速比，即 (3)垂直进给运动。滚刀(刀架)沿着工件轴线方向上下均匀移动，以保证在工件整个宽度上切出齿槽。 (4)径向进给运动。工作台的水平移动，以保证在工件上滚切出符合要求的齿槽深度。10.2 滚齿式中，z0为齿轮滚刀头数；z工为工件齿数。 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.2.3 滚齿的工艺特点10.2 滚齿1.加工精度高2.生产率高3.滚刀通用性强4.适用性好 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.3.1 插齿的工作原理 展成法插齿是利用一对圆柱齿轮相啮合的原理来加工齿面的，如图10-8所示，齿轮副中的一个齿轮制成插齿刀，另一个齿轮换成齿坯。插齿刀是在轮齿上磨出前角、后角使其具有切削刃的特殊齿轮。10.3 插齿图10-8 展成法插齿返回返回 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.3.2 插齿机 1.插齿机的结构 展成法插齿需在专用的齿轮加工机床即插齿机上进行，如图10-9所示为插齿机的简图。10.3 插齿图10-9 插齿机的简图图10-9中， 1-床身； 2-刀轴； 3-刀架； 4-横梁； 5-齿坯； 6-心轴； 7-工作台 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.3.2 插齿机 2.插齿机的运动 插齿运动如图10-10所示。插齿机插削直齿圆柱齿轮的运动包括主运动、分齿运动、径向进给运动和让刀运动。10.3 插齿图10-10 插齿运动 第第10章章 齿面加工齿面加工 10.3.3 插齿的工艺特点10.3 插齿1.加工精度较高2.生产率较低3.适用性较好 第第10章章 齿面加工齿面加工1.齿面有哪两类加工方法？比较它们的加工原理和特点。2.铣齿的加工特点有哪些？为什么铣齿的精度较低？3.什么是展成法？常用的齿面展成加工方法有哪些？展成法加工有哪些优点？4.什么是滚齿？滚切直齿圆柱齿轮有哪些运动？5.安装滚刀时，为什么要将滚刀轴线倾斜一个角度？6.什么是插齿？简述用展成法插削直齿圆柱齿轮齿面的原理。7.插削直齿圆柱齿轮需有哪些运动？8.比较滚齿、插齿的工艺特点，并说明各自的应用范围。复习思考 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工返回返回精密加工11.111.2特种加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 精密加工是指在一定发展阶段，加工精度和表面质量比传统的加工方法能达到更高程度的加工工艺。按我国目前情况，精密加工是指加工精度在100.1m(相当于IT5以上)，表面粗糙度Ra值小于0.16m的加工方法。11.1 精密加工 精密加工的实施及其加工质量是由以下两项基本条件保证的：（1）精密加工必须在精密机床上进行。机床应具有高的运动精度、刚度和转速，以及小的进给量。（2）环境条件。消除工艺系统内部和外部的振动干扰（加工表面的表面粗糙度与振动的频率和振幅有关）；创造恒温条件，精密机床应置在恒温室内，应在（201）的条件下对零件进行加工和测量。超精密加工还要求工作间超净。返回返回 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.1 精密车削 1.精密车削的概念 加工外圆表面时，用很小的刃口圆弧半径的车刀进行高速、微量切削而获得高精度的工艺方法称为精密车削。 2.精密车削的应用 精密车削主要用于铜、铝及其合金制件的最终加工，其他如纯金属、塑料、玻璃纤维、合成树脂及石墨等不宜采用磨削而加工要求较高的零件，也常使用精密车削。 3.精密车削的刀具 精密车削所用刀具主要有金刚石车刀和硬质合金精密车刀两种。11.1 精密加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.2 精密磨削 1.精密磨削的概念 应用在精密磨床上用经过精细修整的细粒度砂轮进行的一种磨削方法称为精密磨削。精密磨削是一种高精度、小表面粗糙度值的精密加工方法，主要用于淬硬的黑色金属材料精密加工，它可以获得IT5的尺寸精度和高的几何形状精度。 2.精密磨削用机床及砂轮 1）对精密磨床的要求：砂轮主轴的回转精度高于1m，内圆磨具采用静压；应有对传动部分的减振措施；横向进给机构的重复精度高，误差小于2m，刻度值不得大于 0.005 mm，最好配有数字控制或其他控制尺寸的装置；工作台运动平稳，在一定范围内无爬行。 2）精密磨削用砂轮：对以下五个方面：磨料、粒度、硬度、结合剂和组织有特别要求。11.1 精密加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.3 光整加工 精加工后，从工件上不切除或切除极薄金属层，用以减小工件表面粗糙度值，提高工件表面质量或强化工件表面的加工过程称为光整加工。常用的光整加工方法有超精加工、珩磨、研磨、抛光等。 1.超精加工 超精加工是用细粒度的磨具对工件施加很小的压力，作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法，如图11-3所示。11.1 精密加工图11-3 超精加工外圆表面 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.3 光整加工 2.珩磨 珩磨是利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精整、光整加工的方法。珩磨在大批量生产中广泛用于加工精密孔，孔径范围为151500mm，并可加工长径比大于10的深孔。珩磨的原理如图11-4所示。11.1 精密加工图11-4 珩磨示意图 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.3 光整加工 3.研磨 研磨是用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的光整加工方法。研磨方法简便可靠，尺寸精度可达到IT6以上，表面粗糙度值为Ra0.20.012 m。研磨可对平面、圆柱面、孔、锥面、齿轮面进行光整加工，常作为精密零件的最后加工工序。研磨外圆时，使用研具为研套，如图11-5所示。粗研套孔内有油槽，可储存研磨剂。精研套孔内无油槽。11.1 精密加工图11-5 研套 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.3 光整加工 3.研磨11.1 精密加工 研磨剂由磨料、研磨液和辅助填料混合而成。 磨料起切削作用，种类有金刚石微粉、刚玉、碳化硅、氧化铝等；研磨液起冷却和润滑作用，并能使磨粒均匀分布在研具表面，通常用煤油、机油、汽油等；辅助填料起调和磨料、使金属表面形成极薄的化合物薄膜的作用，常用油酸、凡士林、硬脂酸等。 按研磨剂使用的条件，研磨分湿研、半干研和干研三种类型。 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.1.3 光整加工 4.抛光 抛光是利用机械、化学或电化学的作用，使工件获得光亮、平整表面的加工方法。 1）抛光的原理 抛光原理与研磨相似，只是研具采用无纺布等软质材料。抛光加工模型是磨粒（1m以下）的微小塑性切削作用和加工液的化学性溶析作用的结合。 2）抛光的工艺特点 （1）抛光一般不能提高工件形状精度和尺寸精度，主要用于表面装饰加工及电镀前的预加工。 （2）可加工外圆、孔、平面，也可加工自由曲面。11.1 精密加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.1 超声波加工 1.超声波加工的原理 超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击磨料悬浮液中的磨粒，由磨粒对工件表面撞击、抛磨来实现对工件加工的一种方法，如图11-8所示。11.2 特种加工图11-8 超声波加工原理 1-工具； 2-工件； 3-磨料悬浮液； 4、5-变幅杆； 6-换能器； 7-超声发生器返回返回 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.1 超声波加工 2.超声波加工的特点 （1）适用于加工各种脆硬材料，扩大了材料加工的选用范围。 （2）工具可用较软的材料做成较复杂的形状，不需要工具相对于工件做复杂的运动，因此，机床结构简单、操作方便。 （3）工件表面的宏观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度较好，加工精度高。 3.超声波加工的应用 （1）复杂形状的型孔、型腔、形面加工。 （2）各种脆性金属材料和非金属材料的加工，如玻璃、陶瓷、半导体、金刚石等。 （3）超声波复合加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工等。 （4）超声波焊接。 （5）超声波清洗。11.2 特种加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.2 电火花加工 1.电火花加工的原理 电火花加工可通过如图11-9所示的电火花加工系统来实现。 2.电火花加工的主要特点（1）不受材料硬度的限制。（2）工件和电极之间作用力小。（3）操作容易，便于自动加工。（4）比较容易选择和变更加工条件。11.2 特种加工图11-9电火花加工系统1-工件； 2-脉冲电源； 3-自动进给调节装置； 4-工具电极； 5-工作液； 6-过滤器； 7-工作液泵 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.2 电火花加工 3.电火花加工的应用（1）加工各种模具零件的型孔。（2）加工复杂形状的型腔。（3）加工小孔。（4）电火花磨削。（5）强化金属表面。 4.电火花线切割加工的原理 电火花线切割加工技术是电火花加工技术的特例，是一种线电极电火花加工技术。如图11-10所示为电火花线切割机床加工的工作原理图。11.2 特种加工图11-10 电火花线切割机床加工的工作原理图 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.2 电火花加工 5.电火花线切割加工的特点（1）降低了由于制作电极所需的工作量，节约了贵重的有色金属。（2）在电火花线切割加工时，避免了电极损耗对加工精度的影响。（3）利用电火花线切割可以加工出精密细小、形状复杂的工件。（4）在电火花线切割加工时，一般采用一个电规准一次加工完成。（5）一般不需要对被加工工件进行预加工，只需在工件上加工出穿电极丝的穿丝孔即可。 6.电火花线切割加工的应用 电火花线切割可以加工硬质合金、高熔点和淬硬后的模具零件，能够很方便地加工出冷冲模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等，因此，电火花线切割加工在冷冲模的制造中占有很重要的地位。11.2 特种加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.3 激光加工 1.激光加工的原理 当激光束照射到工件表面时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而形成小坑，由于热扩散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸，将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工表面上打出一个上大下小的孔。如图11-11所示为激光加工的原理图。11.2 特种加工图11-11 激光加工的原理图 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工 11.2.3 激光加工 2.激光加工的特点 （1）加工材料范围广，适用于加工各种金属材料和非金属材料。 （2）加工性能好，可透过透明材料加工，可在其他加工方法不易达到的狭小空间进行加工。 （3）非接触加工方式，热变形小，加工精度较高，加工速度快，效率高。 （4）激光加工可控性好，易于实现自动控制。 （5）加工设备昂贵。 3.激光加工的应用 主要有四个方面的应用：1）激光打孔；2）激光切割；3）激光焊接；4）激光热处理。11.2 特种加工 第第11章章 精密加工与特种加工精密加工与特种加工1.什么是精密加工？常用的精密加工有哪些？精密加工的基本条件有哪些？2.什么是精密车削？精密车削用在什么场合？3.什么是精密磨削？精密磨削所用磨床和砂轮有什么要求？4.什么是光整加工？常用光整加工的方法有哪些？5.什么是超精加工？超精加工有什么特点？6.什么是珩磨？珩磨应用在什么场合？7.什么是研磨？对研具有哪些要求？8.什么是电火花加工？电火花加工有哪些特点及应用？9.什么是线切割？线切割有哪些特点？10.什么是超声波加工？超声波加工有什么特点及应用？复习思考 12.2加工余量、工序尺寸与公差的确定12.3制订工艺规程的准备与步骤12.4 工艺路线的确定12.1 机械加工工艺过程的组成与特征第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程返回返回 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.1.1 机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程是由一个或若干个顺次排列的工序组成，毛坯依次通过这些工序而变为成品。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步和走刀。如图12-1所示的阶梯轴，其工艺过程及工序的划分见表12-1。12.1 机械加工工艺过程的组成与特征图12-1 阶梯轴简图返回返回 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.1.1 机械加工工艺过程的组成 在工序2中，先车工件的一端，然后调头装夹，再车另一端，可视为一道工序。在大批量生产时，先车好一批工件的一端，然后调头再车这批工件的另一端，这时对每一个工件来说，两端的加工已经不连续，应视为两道工序。在工序1中，车端面和钻中心孔是两个工步。12.1 机械加工工艺过程的组成与特征 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.1.1 机械加工工艺过程的组成 为了减少安装次数，常采用转位（移位）夹具、回转工作台，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工，工件在机床上所占据的每一个待加工位置称为工位。如图12-2所示为多工位加工的实例，回转工作台上按顺序完成工件的装卸、钻孔、扩孔和铰孔四个工位的加工。12.1 机械加工工艺过程的组成与特征图12-2 多工位加工的实例工位-装卸； 工位-钻孔； 工位-扩孔； 工位-铰孔 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.1.2 生产类型及其特征 1.生产类型 在机械制造业中，根据年生产纲领的大小和产品品种的多少，一般可分为三种类型：（1）单件生产。单个地生产不同的产品，很少重复，甚至完全不重复。（2）成批生产。一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性的重复。（3）大量生产。同一产品的产量很大，在每台机床上长期重复完成某一工件的某道工序。 2.各种生产类型的工艺特征 生产类型不同，产品和零件的制造工艺、所用的工艺装备、采取的技术措施也不相同。12.1 机械加工工艺过程的组成与特征 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.1 基准及其选择 1.基准及其分类 在零件的设计和加工过程中，经常需要用某些点、线、面来确定其要素间的几何关系，这些作为依据的点、线、面称为基准。根据基准作用的不同，分为设计基准和工艺基准。其中，工艺基准按用途可分为工序基准、测量基准、装配基准和定位基准。如图12-3所示为阶梯轴平面的测量基准。12.2 工艺路线的确定图12-3 阶梯轴平面的测量基准返回返回 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.1 基准及其选择 2.粗基准的选择原则 （1）应选不加工面为粗基准。如图12-5所示的套类工件，外圆表面为不加工表面，为了保证镗孔后壁厚均匀（即内外圆表面的偏心较小），应选择外圆表面为粗基准。 （2）为了工件定位准确，夹紧可靠，作为粗基准的表面，应尽量平整。 （3）粗基准要避免重复使用。12.2 工艺路线的确定图12-5 套的粗基准的选择 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.1 基准及其选择 2.粗基准的选择原则 （4）对于具有较多加工表面的工件，应合理分配各加工表面的加工量，以保证各加工表面都有足够的加工余量，此时应选择余量小的表面作为粗基准。如图12-6所示的阶梯轴毛坯，应选择直径55mm外圆为粗基准；若以直径108 mm外圆作为粗基准，则有可能造成小端外圆加工余量不足而报废。12.2 工艺路线的确定图12-6 阶梯轴毛坯粗基准的选择 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.1 基准及其选择 3.精基准的选择原则 1）基准重合原则：应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这称为基准重合原则。如图12-8（a）所示，设计尺寸为ATA/2和BTB/2，底面P和顶面N已加工，且尺寸ATA/2是合格的。现要用调整法铣削平面M，为了保证设计尺寸BTB/2，可采用两种方案：（1）以设计基准顶面N为主要定位基准，如图12-8（b）所示。（2）以底面P为主要定位基准，如图12-8（c）所示。12.2 工艺路线的确定图12-8 精基准的选择 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.1 基准及其选择 3.精基准的选择原则 2）基准统一原则：在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中，尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位，称为基准统一原则，从而避免基准变化带来的安装误差。 3）自为基准原则：某些精加工工序主要是为了降低表面粗糙度，并进一步提高尺寸精度，所以要求余量小而均匀，加工时可以以加工表面自身作为定位基准。 4）互为基准反复加工原则：当需要获得均匀的加工余量或两表面间要求位置精度较高时，可采用这两个表面相互作为基准，反复进行加工。12.2 工艺路线的确定 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.2 表面加工方法的选择 不同的加工方法如车、刨、铣、磨、钻、镗等，因其用途不同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不相同。确定零件表面加工方法时，以各种加工方法的经济加工精度和相应的表面粗糙度为依据。 所谓经济加工精度是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准耗时和生产费用）所能达到的加工精度。各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度以及表面形状及位置精度可查阅相关的手册。 12.2 工艺路线的确定 选择加工方案时，工件淬火后的加工，必须用磨削；有色金属材料的加工，因其韧性大，切屑容易堵塞砂轮而不易得到光洁的表面，故不宜采用磨削，常采用高速精车或高速精镗的方法进行精加工。 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.3 加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时，通常将零件及其表面加工的工艺过程划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件的加工精度要求特别高，还需要安排精整、光整加工阶段。各阶段的主要任务如下： 12.2 工艺路线的确定精整、光整加工阶段精加工阶段半精加工阶段粗加工阶段 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.4 工序的安排 机械加工工艺路线不仅要经过机械加工工序，对于复杂零件还要经过热处理和检验、去毛刺、清洗、平衡、磁力探伤等辅助工序。在拟定工艺路线时，要根据加工阶段的划分、定位基准的选择和加工表面的特点等，把机械加工、热处理和辅助工序综合到一起全面考虑进行安排。 12.2 工艺路线的确定1.机械加工工序的安排4.工序的划分3.辅助工序的安排2.热处理工序的安排 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.4 工序的安排 12.2 工艺路线的确定 工序集中和工序分散各有特点，在拟定工艺路线时，应针对生产类型、零件的结构特点和技术要求等具体情况作具体分析。一般情况下，单件小批生产时，多将工序集中；大批量生产时，既可采用多刀、多轴等高效率机床将工序集中，也可将工序分散后组织流水线生产。目前的发展趋势倾向于工序集中。 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.2.5 毛坯的选择 1.机械加工中常用毛坯的种类 机械加工中常用毛坯的种类包括： （1）铸件，（2）锻件，（3）型材，（4）焊接件。 2.机械零件毛坯选择原则 机械零件毛坯选择原则如下： （1）保证使用要求。 （2）满足经济性。 （3）考虑实际生产条件。 （4）充分考虑利用新技术、新工艺、新材料的可能。12.2 工艺路线的确定 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.3.1 加工余量 1.加工余量的概念 加工余量是指加工时从加工表面上切除的金属层的总厚度，可分为工序余量和总余量。 2.确定加工余量应考虑的因素 （1）前一工序的表面粗糙度和表面缺陷。 （2）前一工序的工序尺寸公差。 （3）前一工序的形状和位置公差。 （4）本工序的安装误差。 （5）热处理后出现的变形。 3.确定加工余量的方法 主要方法包括：1）经验估计法；2）查表修正法；3）分析计算法。12.3 加工余量、工序尺寸与公差的确定返回返回 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.3.2 工序尺寸与公差的确定 零件的设计尺寸一般要经过几道工序的加工才能得到，各工序尺寸及其公差的确定与工序加工余量的大小、工序尺寸的标注以及定位基准的选择和变换有着密切的联系。生产上绝大部分的加工表面都是在基准重合的情况下进行加工的。其工序尺寸及公差的计算比较容易，计算顺序是由最后一道工序开始向前推算，计算步骤为：12.3 加工余量、工序尺寸与公差的确定（1）确定毛坯总加工余量和工序余量。（2）确定工序公差。（3）确定工序基本尺寸。（4）标注工序尺寸公差。 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.4.1 制订工艺规程的准备 制订工艺规程的准备工作包括：（1）准备零件工作图及其产品装配图。（2）了解产品的生产纲领。（3）准备产品验收的质量标准。（4）掌握现场生产条件和资料，包括毛坯制造能力、机床设备、工艺装备、工人的技术水平及各种工艺资料和标准等。（5）了解国内外有关的先进制造工艺。12.4 制订工艺规程的准备与步骤返回返回 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 12.4.2 制订工艺规程的步骤 制订工艺规程的步骤如下：（1）分析零件图样。（2）确定毛坯。根据生产类型确定毛坯类型或按有关标准确定选用型材的规格。（3）拟定工艺路线。拟定工艺路线的主要任务是选择定位基准，选择各表面加工方法，确定各表面加工顺序，安排热处理工序及辅助工序，确定整个工艺过程的工序数目等。（4）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。（5）确定各工序所用的设备、刀具、夹具、量具和辅助工具。（6）确定各工序的切削用量。现行生产中，对于在单一通用设备上进行的切削加工，工艺规程中一般对切削用量不作规定。（7）确定各工序的时间定额。（8）填写工艺文件。将确定的工艺过程和操作事项填入相应工艺文件。12.4 制订工艺规程的准备与步骤 第第12章章 机械加工工艺过程机械加工工艺过程1.制订机械加工工艺规程的准备与步骤有哪些？2.机械零件毛坯的选择原则是什么？3.试述设计基准、定位基准、工序基准的概念。4.根据什么原则选择粗基准和精基准？5.何谓工序集中？何谓工序分散？各有何特点？6.机械加工工序的安排原则是什么？7.在大批量生产条件下，加工一批直径为 mm、长度为68 mm、表面粗糙度为Ra0.16m的轴，材料为45钢，试安排其加工路线。复习思考 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工轴类零件的加工13.113.2套筒类零件的加工箱体类零件的加工13.3返回返回 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.1 轴类零件的加工概述 1.轴类零件的功用和结构特点 在机械中，轴类零件主要用于支承齿轮、带轮等传动零件，并用于传递运动和扭矩，是各种机械中重要的受力零件。轴类零件是回转体零件，其长度远大于直径。按其结构特点可分为光轴、阶梯轴、异形轴、空心轴和曲轴等。在机械中应用最多的是阶梯轴。 2.轴类零件的技术要求 轴类零件的主要技术要求为轴颈、安装传动件的外圆、装配定位用的轴肩等的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度。 3.轴类零件的材料、毛坯及热处理 轴类零件的常用材料牌号是价格较便宜的45钢，45钢经调质或正火，能获得较好的切削性能、较高的强度和一定的韧性，具有较好的综合力学性能。毛坯制造方法与零件的使用要求和生产类型有关。轴类零件的毛坯通常用圆钢和锻件。13.1 轴类零件的加工返回返回 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.1 轴类零件的加工概述 4.定位基准的选择 1）实心轴的定位基准 实心轴最常采用的定位基准为两端中心孔。 2）空心轴的定位基准 对于空心的轴类零件，为了使以后各工序有统一的定位基准，可采用带中心孔的锥堵心轴或锥堵。当孔端锥度较大或是圆柱孔时，使用锥堵心轴，如图13-1（a）所示；当定位精度要求较高或轴孔锥度较小时，可使用锥堵，如图13-1（b）所示。13.1 轴类零件的加工图13-1 锥堵心轴与锥堵 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.2 轴类零件的加工实例 1.零件工艺性分析（1）零件材料：45钢。切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需采取特殊工艺措施。刀具材料选择范围较大，高速钢或YT类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根据不同刀具类型通过相关表格查取。如图13-2所示为长轴零件。（2）零件组成表面：两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。（3）主要表面分析： mm外圆表面用于支承传动件，为零件的配合面及工作面。（4）主要技术条件： mm外圆精度要求IT7，粗糙度要求Ra1.6 m。（5）零件总体特点：长径比达12，为较典型的细长轴。13.1 轴类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.2 轴类零件的加工实例 1.零件工艺性分析13.1 轴类零件的加工图13-2 长轴零件 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.2 轴类零件的加工实例 2.毛坯选择 由零件特点选择棒料，根据标准，比较接近并能满足加工余量要求，可选 mm，245 mm。 3.零件各表面终加工方法及加工路线（1）主要表面可能采用的终加工方法：按IT7级精度，Ra1.6m，应为精车或磨削。（2）选择确定：按零件材料、批量大小、现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用磨削。（3）其他表面终加工方法：结合主要表面加工双表面形状特点，各回转面采用半精车，键槽采用铣削。（4）各表面加工路线确定。 mm外圆：粗车半精车磨削。其余回转面：粗车半精车。键槽：铣削。13.1 轴类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.2 轴类零件的加工实例 4.零件加工路线设计 （1）注意把握工艺设计总原则。 （2）以机加工工艺路线作主体。 （3）穿插热处理。 （4）安排辅助工序。 （5）调整工艺路线。 5.选择设备、工装 1）设备选择 车削采用卧式车床，铣削采用立式铣床，磨削采用外圆磨床。 2）工装选择 零件粗加工采用一顶一夹安装，半精、精加工采用对顶安装，铣键槽采用V形架安装。13.1 轴类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.1.2 轴类零件的加工实例 6.按照工序尺寸填写工艺文件（见表13-1）13.1 轴类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工13.1 轴类零件的加工（续） 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.2.1 套筒类零件的加工概述 1.套筒类零件的功用及结构特点 在各类机器中应用很广，主要用于配合轴类零件传递运动和转矩。套筒类零件主要由内圆面、外圆面、端面和沟槽等表面组成。各种套筒类零件的大致结构形式如图13-3所示。 套筒类零件的结构一般都具有以下特点：外圆直径d一般小于其长度L，通常L/d5；内孔与外圆直径之差较小，故壁薄易变形；内、外圆回转面的同轴度要求较高；结构比较简单。13.2 套筒类零件的加工图13-3 套筒类零件的结构形式返回返回 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.2.1 套筒类零件的加工概述 2.套筒类零件的技术要求 1）内孔的技术要求：其直径尺寸精度一般为IT7IT6，内孔表面粗糙度值为Ra2.50.16 m。 2）外圆的技术要求：其直径尺寸精度一般为IT7IT6；形状公差应控制在外径公差以内；表面粗糙度值为Ra50.63 m。 3）各主要表面间的位置精度 （1）内外圆之间的同轴度：一般为0.010.05 mm。 （2）孔轴线与端面的垂直度：一般为0.020.05 mm。 3.套筒类零件的材料、毛坯及热处理 套筒类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜和粉末冶金等材料制成。孔径较大（一般大于20 mm）时，常采用无缝钢管、带孔的锻件或铸件；孔径较小（一般小于20 mm）时，一般选择热轧或冷拉棒料。热处理方法有渗碳淬火、表面淬火、调质、高温时效及渗氮等。13.2 套筒类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.2.2 套筒类零件的加工工艺实例 如图13-4所示为液压缸简图，毛坯选用无缝钢管，小批生产的工艺过程见表13-2。13.2 套筒类零件的加工图13-4 液压缸简图 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.3.1 箱体类零件的加工概述 1.箱体类零件的功用与结构 箱体类零件是机器（或部件）装配的基础零件，它将轴、套、轴承、齿轮及其他零部件连成一个整体，使其保持正确的位置关系，并按照一定的传动关系工作。如图13-5所示为几种常见箱体零件的简图。13.3 箱体类零件的加工图13-5 几种常见的箱体零件简图返回返回 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.3.1 箱体类零件的加工概述 2.箱体类零件的技术要求 1）支承孔的精度和表面粗糙度：箱体上轴承支承孔应有较高的尺寸精度和形状精度，以及较小的表面粗糙度值。 2）孔与孔的位置精度：箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，应有一定的孔距尺寸精度及平行度的要求，否则会使齿轮的啮合精度降低，工作时产生噪声和振动，并降低齿轮的使用寿命。 3）孔和平面的位置精度：箱体上支承孔对装配基面应有一定的尺寸精度和平行度要求，对端面应有一定的垂直度要求。 4）主要平面精度和表面粗糙度：箱体的主要平面是装配基准面和加工中的定位基准面，它们应有较高的平面度和较小的表面粗糙度数值。13.3 箱体类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.3.1 箱体类零件的加工概述 2.箱体类零件的技术要求 1）支承孔的精度和表面粗糙度：箱体上轴承支承孔应有较高的尺寸精度和形状精度，以及较小的表面粗糙度值。 2）孔与孔的位置精度：箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，应有一定的孔距尺寸精度及平行度的要求。 3）孔和平面的位置精度：箱体上支承孔对装配基面应有一定的尺寸精度和平行度要求，对端面应有一定的垂直度要求。 4）主要平面精度和表面粗糙度：箱体的主要平面是装配基准面和加工中的定位基准面，它们应有较高的平面度和较小的表面粗糙度数值。 3.箱体类零件的材料、毛坯制造及热处理 常用材料有普通灰铸铁、合金铸铁。箱体毛坯采用铸造方法生产。在铸造之后必须安排人工时效处理。13.3 箱体类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.3.2 箱体类零件定位基准的选择 1.粗基准的选择 箱体类零件通常以主轴孔作粗基准，由于以主轴孔为粗基准只能限制工件的四个自由度，一般还应选一个与主轴孔相距较远的孔，以限制围绕主轴回转的自由度。 2.精基准选择 精基准通常优先考虑“基准统一”的原则，使具有相互位置精度要求的加工表面的大部分工序尽可能用一组基准定位。一般选择装配基准面作为精基准，或者以一个平面和该面上的两个孔定位，称为一面两孔定位。13.3 箱体类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 13.3.3 箱体类零件的加工工艺实例 如图13-6所示为某车床主轴箱简图，其工艺过程见表13-3和表13-4。13.3 箱体类零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工 第第13章章 典型零件的加工典型零件的加工1.如何选择轴类零件的定位基准？2.轴套类零件的结构特点是什么？3.轴套类零件的技术要求有哪些？4.箱体类零件的技术要求有哪些？5.如何确定箱体类零件的定位基准？复习思考 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配钳 加 工14.114.2装 配返回返回 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.1 钳加工概述 1.钳加工的应用 钳工是使用各种手动工具和一些机械设备进行零部件加工、机器装配、调试、维修和检测的工作。其基本操作有划线、锯削、锉削、刮削、研磨、矫正、铆接、扩孔、铰孔、锪孔、攻螺纹、装配、调试和维修等。 2.钳加工设备与工具 钳加工一般只需钳工工作台（见图14-1）、台虎钳（见图14-2）及简单工具即能工作。14.1 钳加工图14-2 回转式台虎钳图14-1 钳加工工作台返回返回 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.2 划线 根据图样要求在毛坯或半成品上划出加工图形、加工界线或加工时找正用的辅助线称为划线。 划线分平面划线和立体划线两种，如图14-3所示。平面划线是在零件的一个平面或几个互相平行的平面上划线。立体划线是在工作的几个互相垂直或倾斜的平面上划线。14.1 钳加工图14-2 回转式台虎钳 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.2 划线 平面划线方法与步骤如下：（1）根据图样要求，选定划线基准。（2）对零件进行划线前的准备。在零件划线部位涂上一层薄而均匀的涂料（即涂色），使划出的线条清晰可见。（3）划出加工界线（直线、圆及连接圆弧）。（4）在划出的线上打样冲眼。14.1 钳加工 立体划线是平面划线的复合运用，与平面划线有许多相同之处，如划线基准一经确定，其后的划线步骤大致相同。二者不同之处在于，一般平面划线应选择两个基准，而立体划线要选择三个基准。 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.3 锯削 1.手锯 手锯由锯弓和锯条组成。锯弓有两种，包括如图14-4（a）所示的固定式和图14-4（b）所示的可调式。14.1 钳加工图14-4 锯弓 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.3 锯 2.锯削方法 （1）锯条安装。 （2）握锯及锯削。一般握锯方法是右手握稳锯柄，左手轻扶弓架前端。锯削时站立位置如图14-5所示。 （3）起锯。锯条开始切入零件称为起锯。起锯方式有近起锯和远起锯，如图14-6所示。14.1 钳加工图14-5 锯削时站立位置图14-6 起锯 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.4 锉削 1.锉刀 锉刀是锉削的主要工具，锉刀用高碳钢（T12、T13）制成，并经热处理淬硬至6267 HRC。锉刀的构造及各部分名称见下图。 钳工锉按其截面形状可分为平锉（亦称板锉）、方锉、三角锉、圆锉和半圆锉五种。钳工锉与特种锉的断面形状见下图。14.1 钳加工 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.4 锉削 2.锉削方法 1）锉刀的握法 锉削时必须正确掌握锉刀的握法，才能保证锉削质量。握法如图14-9所示。14.1 钳加工图14-9 锉刀的握法 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.4 锉削 2.锉削方法 2）平面锉削 先用大平锉粗锉，将加工表面基本锉平，采用如图14-10（a）所示的交叉锉法。随后用顺锉法锉削，如图14-10（b）所示，锉刀沿着一个方向往返运动，获得平直的锉纹。最后用细齿锉刀或油光锉以推锉法修光，如图14-10（c）所示。14.1 钳加工图14-9 锉刀的握法图14-10 平面锉削方法 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.5 攻螺纹与套螺纹 1.攻螺纹 1）丝锥与铰杠 丝锥是专门用于加工内螺纹的成形刀具，也称丝攻，一般用合金工具钢9SiCr制造，其结构如图14-11所示。铰杠是扳转丝锥的工具，如图14-12所示。常用的铰杠有固定式和可调节式，以便夹持各种不同尺寸的丝锥。14.1 钳加工图14-11 丝锥图14-12 铰杠 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.5 攻螺纹与套螺纹 1.攻螺纹 2）攻螺纹方法 （1）钻螺纹底孔。攻螺纹前首先必须先钻螺纹底孔，并将孔口倒角。底孔直径应稍大于螺纹内径，可查手册或按下列经验公式计算。 韧性材料（钢、纯铜等）为 脆性材料（铸铁、青铜等）为 （2）用头锥攻螺纹。 （3）用二锥、三锥攻螺纹。 14.1 钳加工d0=D-（1.051.1）P钻孔深度所需螺纹深度0.7Dd0（钻孔直径）D（螺纹公称直径）P（螺距） 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.5 攻螺纹与套螺纹 2.套螺纹 1）板牙和板牙架 圆板牙是加工外螺纹的成形刀具，用合金工具钢或高速钢制成，并经热处理淬硬。常用的固定式圆板牙结构如图14-13所示。 板牙架是用来夹持板牙、传递转矩的工具，其结构如图14-14所示。14.1 钳加工图14-14 板牙架 1、5-紧固板牙螺钉 2、4-调整板牙螺钉 3-撑开板牙螺钉图14-13 圆板牙 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.1.5 攻螺纹与套螺纹 2.套螺纹 2）套螺纹方法（1）套螺纹前零件直径的确定。确定螺杆的直径可直接查表，也可按零件直径d=D-0.13P的经验公式计算。（2）套螺纹操作。套螺纹的方法如图14-15所示。14.1 钳加工图14-15 套螺纹方法 套螺纹和攻螺纹一样，应经常倒转以切断切屑。套螺纹应加切削液，以保证螺纹的表面粗糙度要求。 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.1 装配概述 1.装配的类型与装配过程 装配类型一般可分为组件装配、部件装配和总装配。 机器的装配过程一般由三个阶段组成：一是装配前的准备阶段，二是装配阶段（部件装配和总装配），三是调整、检验和试车阶段。 2.装配前的准备工作 （1）研究产品图样，了解产品结构及零件作用和相互连接关系，掌握其技术要求。 （2）确定装配方法、程序和所需的工具。 （3）备齐零件，进行清洗、涂防护润滑油。 3.装配方法 装配方法有：1）完全互换法；2）选配法；3）修配法；4）调整法。14.2 装配返回返回 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.2 典型连接件的装配方法 1.螺纹连接 如图14-16所示，螺纹连接常用零件有螺钉、螺母、双头螺柱及各种专用螺纹等。14.2 装配图14-16 常见的螺纹连接类型 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.2 典型连接件的装配方法 1.螺纹连接 一般的螺纹连接可用普通扳手拧紧。对于规定预紧力要求的螺纹连接，常用测力扳手或其他限力扳手以控制扭矩，如图14-17所示。 在紧固成组螺钉、螺母时，为使紧固件的配合面上受力均匀，应按一定的顺序来拧紧，如图14-18所示为两种拧紧顺序的实例。14.2 装配图14-17 测力扳手 1-扳手头； 2-指示针； 3-读数板图14-18 拧紧成组螺母顺序 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.2 典型连接件的装配方法 2.滚动轴承的装配 滚动轴承的配合多数为较小的过盈配合，常用手锤或压力机采用压入法装配，为了使轴承圈受力均匀，采用垫套加压。轴承压到轴颈上时应施力于内圈端面，如图14-19（a）所示；轴承压到座孔中时，要施力于外环端面上，如图14-19（b）所示；若同时压到轴颈和座孔中时，垫套应能同时对轴承内外环端面施力，如图14-19（c）所示。14.2 装配图14-19 滚动轴承的装配 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.2 典型连接件的装配方法 3.齿轮的装配 齿轮装配的主要技术要求是保证齿轮传递运动的准确性、平稳性、轮齿表面接触斑点和齿侧间隙合乎要求等。 轮齿表面接触斑点可用涂色法检验。先在主动轮的工作齿面上涂上红丹粉，使相啮合的齿轮在轻微制动下运转，然后看从动轮啮合齿面上接触斑点的位置和大小，如图 14-20 所示。 14.2 装配图14-20 用涂色法检验啮合情况 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.3 部件装配和总装配 1.部件装配 部件装配的过程包括以下四个阶段： 14.2 装配1. 装配前按图样检查零件的加工情况，根据需要进行补充加工。2. 组合件的装配和零件相互试配即通过选配法来消除各种配合缺陷。3. 部件的装配及调整。4. 部件的检验，即根据部件的专门用途做工作检验。 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配 14.2.3 部件装配和总装配 2.总装配 总装配过程及注意事项如下：14.2 装配（1）总装前，必须了解所装机器的用途、构造、工作原理以及与此有关的技术要求。（2）总装配执行装配工艺规程所规定的操作步骤，采用工艺规程所规定的装配工具。（3）装配好的机器必须加以调整和检验。（4）检验结束后应对机器进行清洗，随后送修饰部门先涂防锈漆再涂表层漆。 第第14章章 钳加工与装配钳加工与装配1.钳加工主要工作包括哪些？2.划线工具有哪几类？3.有哪几种起锯方式？4.什么是锉削？其加工范围包括哪些？5.怎样正确采用顺锉法、交叉锉法和推锉法？6.什么是攻螺纹？什么是套螺纹？7.什么是装配？装配方法有几种？8.组成机器的零、部件的连接形式有哪几类？9.部件装配的过程有哪几个阶段？复习思考 结结 束束 语语