第三章機(jī)械制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第三章機(jī)械制造第三章機(jī)械制造(j xi zh zo)工藝學(xué)工藝學(xué)第一頁(yè)，共52頁(yè)。2第1頁(yè)/共51頁(yè)第二頁(yè)，共52頁(yè)。3 a）波度 b）表面粗糙度零件加工表面的粗糙度與波度RZHRZ第2頁(yè)/共51頁(yè)第三頁(yè)，共52頁(yè)。4無(wú)氧銅鏡面三維形貌及表面輪廓(lnku)曲線第3頁(yè)/共51頁(yè)第四頁(yè)，共52頁(yè)。5加工紋理方向(fngxing)及其符號(hào)標(biāo)注第4頁(yè)/共51頁(yè)第五頁(yè)，共52頁(yè)。6加工變質(zhì)層模型 第5頁(yè)/共51頁(yè)第六頁(yè)，共52頁(yè)。7Ra（m）初始磨損量重載荷輕載荷表面粗糙度與初始磨損量關(guān)系冷硬程度磨損量T7A鋼冷硬程度與耐磨性關(guān)系第6頁(yè)/共51頁(yè)第七頁(yè)，共52頁(yè)。8第7頁(yè)/共51頁(yè)第八頁(yè)，共5

2、2頁(yè)。928fHr車削時(shí)殘留面積的高度f(wàn)rRmaxvfrb）Rmaxfa）vfrrcotcotrrkkfH第8頁(yè)/共51頁(yè)第九頁(yè)，共52頁(yè)。10切削45鋼時(shí)切削速度與粗糙度關(guān)系1 001 20v/（mmin-1）0204060801 40表面粗糙度Rz/m481216202428收縮系數(shù)Ks1.52.02.53.0積屑瘤高度 h/m 02 004 006 00hKsRzReal第9頁(yè)/共51頁(yè)第十頁(yè)，共52頁(yè)。11磨削用量對(duì)表面粗糙度的影響vw = 40m/minf = 2.36m/minap = 0.01mmv = 50m/sf = 2.36m/minap = 0.01mmv/(ms-1),

3、vw/(mmin-1)Ra/m0304050600.51.0a）ap/mm00.010.40.8Ra/m00.20.60.020.030.04b）光磨次數(shù)-Ra關(guān)系Ra/m01020300.020.040.06光磨次數(shù)粗粒度砂輪(WA60KV)細(xì)粒度砂輪(WA/GCW14KB)第10頁(yè)/共51頁(yè)第十一頁(yè)，共52頁(yè)。12 金剛石砂輪磨削工程陶瓷零件第11頁(yè)/共51頁(yè)第十二頁(yè)，共52頁(yè)。13工件驅(qū)動(dòng)箱放大器處理器記錄器顯示器觸針傳感器觸針?lè)üぷ髟淼?2頁(yè)/共51頁(yè)第十三頁(yè)，共52頁(yè)。14雙管顯微鏡測(cè)量原理1光源 2聚光鏡 3窄縫 4工件表面 5目鏡透鏡 6分劃板 7目鏡第13頁(yè)/共51頁(yè)第十四頁(yè)

4、，共52頁(yè)。15干涉顯微鏡測(cè)量原理1光源 2、10、15聚光鏡 3濾色片 4光闌 5透鏡(tujng) 6、9物鏡 7分光鏡 8補(bǔ)償鏡 10、14、16反射鏡 12目鏡 13透光窗第14頁(yè)/共51頁(yè)第十五頁(yè)，共52頁(yè)。16表面三維形貌測(cè)量與處理系統(tǒng)原理圖1驅(qū)動(dòng) 2撞塊 3電觸點(diǎn) 4觸針 5工作臺(tái) 6工件 7步進(jìn)電機(jī) 8控制電路 9驅(qū)動(dòng)電路 10放大電路 11A/D變換器 12微機(jī) 13顯示器 14打印機(jī)第15頁(yè)/共51頁(yè)第十六頁(yè)，共52頁(yè)。17TOPO移相干涉顯微鏡光學(xué)原理圖1光源 2、4、12透鏡 3視場(chǎng)光闌 6干涉濾光片 7CCD面陣探測(cè)器 8輸出信號(hào)(xnho) 9目鏡 10分光鏡 11

5、壓電陶瓷 13反射鏡 14參考基準(zhǔn)板 15分光板 16被測(cè)工件第16頁(yè)/共51頁(yè)第十七頁(yè)，共52頁(yè)。18表面微觀形貌a）表面形貌干涉條紋 b）表面三維形貌a）b）),(4),(22/),(),(),(),(),(tan),(31241yxyxyxZyxIyxIyxIyxIyx相位值：輪廓高度：第17頁(yè)/共51頁(yè)第十八頁(yè)，共52頁(yè)。19第18頁(yè)/共51頁(yè)第十九頁(yè)，共52頁(yè)。20式中 HV 硬化層顯微硬度（HV）； HV0 基體層顯微硬度（HV）。%10000HVHVHVN第19頁(yè)/共51頁(yè)第二十頁(yè)，共52頁(yè)。21切削用量影響刀具影響00.20.40.60.81.0磨損寬度VBmm1 001 80

6、2 603 40硬度(HV)50鋼，v = 40m/min f = 0.120.2mm/z后刀面磨損對(duì)冷硬影響工件材料f 和 v 對(duì)冷硬的影響硬度(HV)0f /(mm r-1)0.20.40.60.8v =170m/min135m/min100m/min 50m/min1 002 003 004 00工件材料：45鋼第20頁(yè)/共51頁(yè)第二十一頁(yè)，共52頁(yè)。22砂輪工件材料磨削深度對(duì)冷硬的影響ap/mm硬度(HV)00.253 003 504 505 004 000.500.75普通磨削高速磨削第21頁(yè)/共51頁(yè)第二十二頁(yè)，共52頁(yè)。23硬化層深度測(cè)量第22頁(yè)/共51頁(yè)第二十三頁(yè)，共52頁(yè)。2

7、4工件表層溫度達(dá)到或超過(guò)金屬材料相變溫度時(shí)，表層金相組織、顯微硬度發(fā)生變化，并伴隨殘余應(yīng)力產(chǎn)生(chnshng)，同時(shí)出現(xiàn)彩色氧化膜磨削表面殘余拉應(yīng)力達(dá)到材料強(qiáng)度極限，在表層或表面層下產(chǎn)生微裂紋。裂紋方向常與磨削方向垂直或呈網(wǎng)狀，常與燒傷同時(shí)出現(xiàn) 第23頁(yè)/共51頁(yè)第二十四頁(yè)，共52頁(yè)。25f 對(duì)殘余應(yīng)力的影響工件：45鋼，切削條件：vc=86m/min，ap=2mm，不加切削液 殘余應(yīng)力/GPa0.2000.2001 00200300400距離表面深度/m f =0.40mm/r f =0.25mm/r f =0.12mm/rvc 對(duì)殘余應(yīng)力的影響o=5,o=5,r=75,r=0.8mm,工

8、件：45鋼切削條件：ap=0.3mm, f=0.05mm/r, 不加切削液050100150200距離表面深度/m殘余應(yīng)力/GPa-0.2000.20vc =213m/minvc =86m/minvc =7.7m/min第24頁(yè)/共51頁(yè)第二十五頁(yè)，共52頁(yè)。26第25頁(yè)/共51頁(yè)第二十六頁(yè)，共52頁(yè)。27第26頁(yè)/共51頁(yè)第二十七頁(yè)，共52頁(yè)。28第27頁(yè)/共51頁(yè)第二十八頁(yè)，共52頁(yè)。29第28頁(yè)/共51頁(yè)第二十九頁(yè)，共52頁(yè)。30滾壓加工原理圖珠丸擠壓引起殘余應(yīng)力 壓縮拉伸塑性變形區(qū)域第29頁(yè)/共51頁(yè)第三十頁(yè)，共52頁(yè)。31第30頁(yè)/共51頁(yè)第三十一頁(yè)，共52頁(yè)。32v 影響加工表面粗

9、糙度，振動(dòng)頻率較低時(shí)會(huì)產(chǎn)生波度v 影響生產(chǎn)效率 v 加速刀具磨損，易引起崩刃v 影響機(jī)床(jchung)、夾具的使用壽命v 產(chǎn)生噪聲污染，危害操作者健康v 工藝系統(tǒng)受到初始干擾力而破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。v 由于系統(tǒng)中存在阻尼，自由振動(dòng)將逐漸衰弱，對(duì)加工影響不大。自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)自激振動(dòng)第31頁(yè)/共51頁(yè)第三十二頁(yè)，共52頁(yè)。33v 由外界周期性的干擾力（激振力）作用引起v 強(qiáng)迫(qing p)振動(dòng)振源：機(jī)外機(jī)內(nèi)v 頻率特征：與干擾力的頻率相同，或是干擾力頻率整倍數(shù)v 幅值特征：與干擾力幅值、工藝系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性有關(guān)。當(dāng)干擾力頻率接近或等于工藝系統(tǒng)某一固有頻

10、率時(shí)，產(chǎn)生共振v 相角特征：強(qiáng)迫振動(dòng)位移的變化在相位上滯后干擾力一個(gè)角，其值與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性及干擾力頻率有關(guān)第32頁(yè)/共51頁(yè)第三十三頁(yè)，共52頁(yè)。34自激振動(dòng)系統(tǒng)能量關(guān)系A(chǔ)BC能量EQEE0振幅電動(dòng)機(jī)(能源)交變切削力F(t)振動(dòng)位移X(t)自激振動(dòng)閉環(huán)系統(tǒng)機(jī)床振動(dòng)系統(tǒng)（彈性環(huán)節(jié)）調(diào)節(jié)系統(tǒng)（切削過(guò)程）第33頁(yè)/共51頁(yè)第三十四頁(yè)，共52頁(yè)。35再生自激振動(dòng)原理圖f切入切出y0ya）b）y0y切入切出fc）fy0y切入切出d）切入切出fy0ya）b）c）系統(tǒng)無(wú)能量獲得；d）y 滯后于y0，即 0- ，此時(shí)切出比切入半周期中的平均切削厚度大，切出時(shí)切削力所作正功（獲得能量）大于切入時(shí)所作負(fù)功，系

11、統(tǒng)有能量獲得，產(chǎn)生自激振動(dòng)第34頁(yè)/共51頁(yè)第三十五頁(yè)，共52頁(yè)。36車床刀架振型耦合模型Fmabcdx1x1x2x2k2k112x k1k2，x1超前x2 ，軌跡dcba為一橢圓，切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的大，系統(tǒng)無(wú)能量輸入 k1k2，x1滯后于x2 ，軌跡為一順時(shí)針?lè)较驒E圓，即：abcd。此時(shí)，切入半周期內(nèi)的平均切削厚度比切出半周期內(nèi)的小，有能量獲得，振動(dòng)能夠維持 。 k1=k2，x1與x2無(wú)相位差, 軌跡為直線，無(wú)能量輸入第35頁(yè)/共51頁(yè)第三十六頁(yè)，共52頁(yè)。37Fp /NvFpkc第36頁(yè)/共51頁(yè)第三十七頁(yè)，共52頁(yè)。38vFpkc振出振入xFp第37頁(yè)/共51頁(yè)第

12、三十八頁(yè)，共52頁(yè)。39強(qiáng)迫振動(dòng)診斷步驟第38頁(yè)/共51頁(yè)第三十九頁(yè)，共52頁(yè)。40相位差測(cè)量與計(jì)算JJnfJz60 為控制診斷要領(lǐng)第39頁(yè)/共51頁(yè)第四十頁(yè)，共52頁(yè)。41診斷要領(lǐng)相位差測(cè)量與計(jì)算x(t) 與 y(t) 的互功率譜密度函數(shù)Sxy()在主振頻率成分上的相位值獲得第40頁(yè)/共51頁(yè)第四十一頁(yè)，共52頁(yè)。42工作條件測(cè)試裝置第41頁(yè)/共51頁(yè)第四十二頁(yè)，共52頁(yè)。43空轉(zhuǎn)信號(hào)自譜圖車削過(guò)程振動(dòng)信號(hào)自譜圖自譜圖分析第42頁(yè)/共51頁(yè)第四十三頁(yè)，共52頁(yè)。44互譜相頻特性及凝聚函數(shù)x 向振動(dòng)信號(hào)頻率細(xì)化9987. 02xy第43頁(yè)/共51頁(yè)第四十四頁(yè)，共52頁(yè)。45式中 f 和 fn

13、分別為振源頻率和系統(tǒng)固有頻率隔振常用隔振材料有橡皮、金屬?gòu)椈?、空氣彈簧、泡沫乳膠、軟木、礦渣棉、木屑等0.25nfff第44頁(yè)/共51頁(yè)第四十五頁(yè)，共52頁(yè)。46式中 bd 等效切削寬度，即本次切削實(shí)際切到上次切削殘留振紋 在垂直于振動(dòng)方向投影寬度； b 本次切削在垂直于振動(dòng)方向上的切削寬度； B , fa 砂輪寬度與軸向進(jìn)給量。 重疊系數(shù)apfaB振動(dòng)方向XDfbbda）切削b）磨削rr，dabBfbB（切削）（磨削）第45頁(yè)/共51頁(yè)第四十六頁(yè)，共52頁(yè)。47x2x2x1x1x1x1x2x2兩種尾座結(jié)構(gòu)(jigu)增加切削阻尼車刀消振棱0.10.3-5 -202 3v 減小重疊系數(shù)方法第46頁(yè)/共51頁(yè)第四十七頁(yè)，共52頁(yè)。48第47