2019-2020年整理機械設計教材匯編

1、機械加工工藝過程工藝是指產品的制造方法各手段.工藝過程是指按一定的次序改變生產對象的 形狀、尺寸、相對位置和機械性能等,使其成為成品的過程,機械加工工藝過 程.機械加工工藝過程是指通過機械加工的方法,逐次改變毛坯的尺寸、形狀、 相互位置和外表質量等,使之成為合格零件的過程.一個零件的機械加工工藝 過程往往是比擬復雜的.為了便于組織治理生產,以保證零件質量,生產中常 常把機械加工工藝過程分為假設十工序,而工序乂可分為工位、工步和走刀等.工序工序是指一個或一組工人,在一個工作地點對同一個工件所連續(xù)完成的那一部 分工藝過程,劃分工藝的主要依據(jù)是工作地點是否變動和連續(xù).安裝工件經(jīng)一次裝夾所完成的那一局

2、部工序,稱為安裝.在一道工序中,工件可能 被裝夾屢次才完成,即一道工序中可能包含幾次安裝.工件地加工中,應盡可 能減少裝夾次數(shù),這是由于多一次安裝夾,就會增加裝夾時間,還會帶來誤差. 工位工位是指為了完成一定的工序局部,在一次裝夾下,工件與夾具或設備的可動 局部一起相對刀具或設備的固定局部所占據(jù)的每一個位置.工步工步是指在零件的加工外表和加工刀具不變的條件下所連續(xù)完成的那局部工 序.為簡化工藝文件,對于那些連續(xù)進行的假設十個相同的工步通常都看作一個 工步.生產中,用幾把刀具同時加工幾個外表,也看成一個工步,稱為復合工 步.走刀在一個工步內,假設工件被加工外表需除去的金屆很厚,可以分幾次切削,那

3、么每 切削一次即為一次走刀.根據(jù)零件的尺寸和技術要求,其主要加工工藝過程為：切一端面,打一端中央 孔,切另一端面中央孔.根據(jù)加工條件和生產的規(guī)模不同,可以采用不同的加工方案來完成該工件的加 工,表2-4和表2-5分別表示在單件小批量生產及大批量生產時的工序劃分所用 的機床設備.在表2-4中,工序10包含兩次安裝,四個工步,工序20包含兩次 安裝,七個工步.在表2-5中,工序10由于采用了兩端同時加工的方法,所以 只有兩個工步,而工序20-60都是小批量生產中工序20和30的加工內容,顯然, 其每一工序內的工步數(shù)目減少很多.圖2-2所示為多工位機床上加工六級精度孔的例子,在該工序中,工件在一次裝

4、夾下,利用回轉工作臺使每個工件在六個工位順次完成裝卸工件,鉆,擴,皎 孔等項工作.生產中常把有切削加工用的動力裝置稱為切削頭,這里的孔加工 機床就叫做五頭六工位機床.2.3金屆切削機床及金屆切削過程的概念2.3.1金屆切削機床的分類目前,我國的機床的加工方式和所用刀具及用途,把機床分為12大類,車床,鉆床,鯉床,磨床,齒輪加工機床.螺紋加工機床,鐵床,刨插床,拉床,特 種加工機床,鋸床,其他機床.除上述分類方法外,機床還可按其他特征進行 分類.根據(jù)機床工藝范圍很寬窄,可 分為通用機床、專門機床和專用機床 3類.通用 機床的工藝范圍很寬很寬,可以加工一定范圍內的各型零件和完成多種多樣的 工序,如

5、普通車床、萬能外圓磨床、搖臂鉆床等,這類機床的通用程度較高, 結構較復雜,主要用丁單件、小批量生產.專用機床的工藝范圍最窄,通常只 能完成某一特定零件的特定工序,如機床主軸箱專用鯉床等.這類機床是根據(jù) 特定的工藝要求專門設計制造的,因此生產率高,結構簡單,適用丁大批量生 產.汽車、拖拉機制造中大量使用的各種組合機床亦屆丁此類.其是以通用部 件為根底,配以少量專用部件組合而成的特殊專用機床.專門化機床的工藝范 圍介丁通用機床和專用機床之間,用丁加工一定尺寸的某一類零件的革一種特 定工序,如凸輪軸車床、軋輾車床等.根據(jù)機床的重量和尺寸不同,可分為儀表機床、中型機床、大型機床、重型機 床和超重型機床

6、.根據(jù)機床的自動化程度不同,可分為手動、機動、半自動和全自動機床.、此外,機床 還可根據(jù)加工精度不同、是否是由數(shù)字程序限制的、主要工作器數(shù) 目等進行分類,而且隨著機床的不斷開展,其分類方法也將不斷開展.2.3.4外表成形運動分析要了解金屆切削機床的各種運動及其相互聯(lián)系,首先應根據(jù)在機床上加工的各 種外表和使用的刀具類型,分析這些外表形成的方法和所需的運動.然后在此 根底上,分析為了實現(xiàn)這些運動機床所需具備的傳動聯(lián)系,以及實現(xiàn)這些傳動 的機構以及機床運動 的調整方法.2.3.4.1被加工工件的外表形成方法在切削加工過程中,裝在機床上的刀具和工件按一定的規(guī)律相對運動,通過刀具的刀刃對工件毛坯的切削

7、作用,把毛坯上多余的金屆切掉,從而得到 所要求的外表形狀.機械零件的形狀多種多樣,但構成其內、外輪廓的卻不外乎幾種根本形 狀的外表,即平面、圓柱面、圓錐面以及各種成形面.這些根本形狀的外表屆 丁線性外表,既可經(jīng)濟的地在機床上加工,乂較易獲得所需精度.從幾何的觀點看,任何一種線性外表,都是由一根母線形成的.平面是 由一根母線沿著另一根直線運動而形成的；圓柱面和圓錐面是由一根直線沿著 一個圓運動而形成的；普通螺紋的螺旋面是由“八形線沿螺旋線運動而形成的； 直齒圓柱齒輪的漸開線齒廓外表 是漸開線沿直線運動而形成的；等等.形成表 面的母線和導線統(tǒng)稱為發(fā)生線.有些外表的母線和導線可以互換,如平W、圓柱面

8、、和直齒圓柱齒輪的 漸開線齒廓外表；而另一些外表的母線和導線不可互換,如圓錐面、螺旋面等, 稱之為不可逆外表.一般來說,可逆外表米用的加工方法多丁不可逆外表.2.3.4.2發(fā)生線的形成方法及所需運動發(fā)生線是由刀具的切削刃與工件的相對運動而得到的.根據(jù)使用的刀具切削刃形狀和采用的加工方法不同,形成發(fā)生線的方法可歸為以下4種軌跡法切削刃的形狀為一切削點,如用尖頭車刀、刨刀等刀具加工時,刀刃與 被成形外表接觸的長度實際上很短,可以看作點接觸,為了獲得所需發(fā)生線, 切削刃必須作軌跡法運動.如圖,車刀的刀尖1作軌跡運動3形成所需發(fā)生線2. 顯然,采用軌跡法形成發(fā)生線,需要一個獨立的成形運動.成形法切削刃

9、的形狀是一條切削線,它與要成形的發(fā)生線的形狀完全吻合,如采用成形車刀、盤形齒輪鐵刀等各種成形刀具加工時,切削刃是與此時所需形 成的發(fā)生線完全吻合的切削線,因此加工時不需要專門的成形運動,便可獲得 所需發(fā)生線相切法切削刃的形狀為一切削點,該點是旋轉刀具上的點.如采用鐵刀、砂輪 等旋轉刀具加工時,刀具既作旋轉運動,乂作直線運動或曲線運動,在垂直于 刀具旋轉軸的截面內,切削刃也可看作是點.加工時,該切削點繞著刀具軸線 作旋轉運動,同時刀具軸線沿著一定的規(guī)律作軌跡運動,切削點運動軌跡的包 絡線,便是所需的發(fā)生線,所以,采用相切法形成發(fā)生線,需要刀具旋轉和刀 具軸線與工件之間的相對移動兩個彼此獨立的成形

10、運動.范成法切削刃的形狀地一條切削線,但它與需要成形的發(fā)生線的形狀不吻合. 切削加工時,刀具切削刃與被成形的外表相切,可看成為點接觸,切削刃相對 工件滾動.這類刀具有插齒刀、齒輪滾齒刀和花鍵滾刀等.切削加工時,刀具與工件按確定的運動關系作相對運動,切削刃與被加工外表相切,切削刃各瞬 間位置的包絡線,便是所需的發(fā)生線.例如, 圖2-4所示為用齒條形插齒刀加工 齒輪,插齒刀沿A方向作直線運動,形成了直線形母線,而工件 的旋轉運動B 和沿C方向的直線運動,使插齒刀能不斷地對軌跡進行切削,其直線形切削刃 的一系列瞬時位置的包絡線,便是所需的漸開線形導線.用范成法形成發(fā)生線 時,刀具和工件之間的相對運動

11、通常由兩個運動組合而成,這兩個運動之間必 須保持嚴格的運動關系,彼此不能獨立,它們共同組成一個復合的成形運動, 這個運動稱為范成運動.2.3.5金屆切削過的根本定義金屆切削過程是工件和刀具相互作用的過程,在這一過程中,金屆切削 刀具要從工件毛坯上切除多余金屆,使工件得到符合要求的形狀、尺寸精度和 外表質量.為了實現(xiàn)這一過程,必須具備以下三個條件工件與刀具之間要有相對運動即切削運動刀具材料必須具有一定的切削性能 刀具必須有適當?shù)膸缀涡螤?即切削角度等 不同的相對運動和刀具切削刃形狀可以產生不同的工件外表形狀.2.3.5.1切削運動主運動主運動是使得工件與刀具產生相對運動以進行切削的最根本.主運動

12、速 度最高,消耗功率最大,如外圓車削時工件的回轉運動和平面刨削時刀具的直 線往復運動.進給運動進給運動是連續(xù)不斷的把切削層投入切削,以便切除工件上全部余量, 如外圓車削時車刀的縱向連續(xù)直線運動和平面刨削時的間歇運動.主運動可以由工件完成,也可以由刀具完成.進給運動也同樣可以由工 件完成或刀具完成.在各類型的切削過程加工中,主運動只能有一個,而進給運動可以有一 個或兩個以上.還有的切削,只有主運動,而沒有進給運動.主運動與進給運動合成車削時主運動和進給運動同時進行,刀具上切削刃某一點相對于工件的合成運動稱為合成切削量.等加工外表一一即將被切去的金屆層的外表.切削外表切削刃正在切削的外表已加工外表

13、一一已經(jīng)切去多余金屆面而形成的新外表.2.3.5.2切削用量切削用量是切削速度、進給量和切削深度三者的總稱.上述三者通常稱 為切削用量三要素.切削速度切削速度是刀刃上選定點相對于工件的主運動的速度.刀刃上各點的切削速度可能是不同的.當主運動是回轉運動時,切削速度由下式確定進給速度與進給量進給速度是刀刃上選定點相對于工件的進給運動的速度,單位為mm/s.進給量是工件或刀具的主運動每轉一行和時,工件和刀具在進給運動方向上的 位移量.例如外圓車削時的單位為 mm/s平面刨削時為mm/雙行程.切削深度對外圓車削而言,切削深度是工件上待加工外表和已加工外表間的垂直 距離.2.3.5.4切削層參數(shù)切削過程中,刀具的切削刃在一次走