機(jī)械制造過(guò)程基礎(chǔ)知識(shí)課件2

1、1本章要點(diǎn)機(jī)械制造工藝機(jī)械加工方法定位原理與定位誤差工件材料切削加工性刀具材料與刀具幾何角度機(jī)床與夾具23機(jī)械制造中與產(chǎn)品生成直接有關(guān)的生產(chǎn)過(guò)程常被稱為機(jī)械制造工藝過(guò)程 4JB/T5992-92按大、中、小和細(xì)分類四個(gè)層次劃分 大類中類代碼代碼名稱0123456789中類名稱0鑄造砂型鑄造特種鑄造1壓力加工鍛造軋制沖壓擠壓旋壓拉拔其他2焊接電弧焊電阻焊氣焊壓焊特種焊接釬焊3切削加工刃具 加工磨削鉗加工4特種加工電物理加工電化學(xué)加工 化學(xué)加工復(fù)合加工其他5熱處理整體熱處理表面熱處理化學(xué)熱處理6覆蓋層電鍍化學(xué)鍍真空 沉積 熱侵鍍 轉(zhuǎn)化膜 熱噴涂涂裝其他78裝配包裝裝配試驗(yàn)與檢驗(yàn)包裝9其他粉末冶金冷

2、作非金屬成形表面 處理防銹纏繞編織其他表2-1 機(jī)械制造工藝方法類別劃分及代碼（JB/T5992-92）5進(jìn)入工藝過(guò)程物料初始重量近似等于加工后最終重量。如鑄造、壓力加工、粉末冶金、注塑成形等，這些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。零件的最終幾何形狀局限在毛坯的初始幾何形狀范圍內(nèi)，零件形狀的改變是通過(guò)去除一部分材料，減少一部分重量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如切削與磨削，電火花加工、電解加工等特種加工等。傳統(tǒng)的累加方法有焊接、粘接或鉚接等，通過(guò)不可拆卸連接使物料結(jié)合成一個(gè)整體，形成零件。近幾年才發(fā)展起來(lái)的快速原型制造技術(shù)（RPM），是材料累加法的新發(fā)展。 6 快速原型制造（Rapid Photograph

3、 Manufacturing RPM），又稱“快速成形技術(shù)”（ Rapid Photograph RP）或“分層制造”（Layer Manufacturing LM），是20世紀(jì)80年代后期迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型制造技術(shù)。它將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）、精密伺服驅(qū)動(dòng)、新材料等先進(jìn)技術(shù)集于一體，依據(jù)計(jì)算機(jī)上構(gòu)成的產(chǎn)品三維設(shè)計(jì)模型，對(duì)其進(jìn)行分層切片，得到各層截面的輪廓。按照這些輪廓，激光束選擇性地切割一層層的箔材（或固化一層層的液態(tài)樹(shù)脂，或燒結(jié)一層層的粉末材料），或噴射源選擇性地噴射一層層的粘結(jié)劑或熱熔材料等，形成一個(gè)個(gè)薄層，并逐步迭加成三維實(shí)體（見(jiàn)圖

4、2-1）。7圖2-1 快速成型過(guò)程噴粘結(jié)劑噴熱熔材料三維產(chǎn)品（樣品/模具）表面處理構(gòu)造三維模型模型近似處理切片處理激光噴射源固化樹(shù)脂切割箔材燒結(jié)粉末8a） b）圖2-2 傳統(tǒng)加工與快速成型比較模具模具設(shè)計(jì)鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工去除加工設(shè)計(jì)模具樣品快速成形快速成形9圖2-2a 快速成型機(jī)床及快速成型件Real1011200.07210.8圖2-3 階梯軸3240250.07350-0.0170.80.8354030550150其余倒角1453.221flashflash122134圖2-4 多工位加工1：裝卸工件 2：鉆孔 3：擴(kuò)孔 4：絞孔flash13a）立軸轉(zhuǎn)

5、塔車床的一個(gè)復(fù)合工步 b）鉆孔、擴(kuò)孔復(fù)合工步圖2-5 復(fù)合工步14 將組成機(jī)器的零、部件按一定的精度要求和技術(shù)條件連接與固定在一起，構(gòu)成合格機(jī)械產(chǎn)品的過(guò)程 包括：組裝、部裝、總裝、調(diào)試、檢驗(yàn)、試車、涂裝與包裝等 裝配工序在一個(gè)工作地點(diǎn)，由一個(gè)或一組工人所連續(xù)完成的那一部分裝配工作裝配工步裝配工序的組成部分，在裝配工步中，裝配對(duì)象、裝配工具和裝配方法均不改變裝配操作裝配工步中各個(gè)裝配動(dòng)作 flash15 （2-1）單件小批生產(chǎn)批量生產(chǎn)大批大量生產(chǎn) 式中 Q 產(chǎn)品年產(chǎn)量（件/年）； n 每臺(tái)產(chǎn)品中該零件數(shù)量（件/臺(tái)）； 備品率； 廢品率。1617flashflashflashflasha）軌跡法

6、b）成形法c）相切法 d）展成法圖2-6 零件表面成形方法18 指直接切除工件上的余量形成加工表面的運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)的速度即切削速度，用v（m/s）表示。 主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)切削加工的基本運(yùn)動(dòng)，可以由刀具來(lái)完成，也可以由工件來(lái)完成；可以是直線運(yùn)動(dòng)（用 T 表示），也可以是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（用 R 表示）。正是由于上述不同運(yùn)動(dòng)形式和不同運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件的多種組合，產(chǎn)生了不同的加工方法。 指為不斷把余量投入切削的運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度用進(jìn)給量（fmm/r）或進(jìn)給速度（vf mm/min）表示。 使工件或刀具進(jìn)入正確加工位置的運(yùn)動(dòng)。如調(diào)整切削深度，工件分度等。19 外圓磨無(wú)心磨車銑加工滾壓加工銑削成形磨（橫磨）主

7、運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)表2-2 外圓表面加工方法 刀 具T/ RT主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 工 件表 面 成 形 原 理 圖RRRRRTRRT/ R車削成形車削拉削研磨20表2-3 內(nèi)圓表面加工方法表 面 成 形 原 理 圖鉆擴(kuò)鉸鏜拉擠行星式內(nèi)圓磨主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)刀 具主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工 件RRTRRT/ RTRTRTTRTT內(nèi)圓磨無(wú)心磨21主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)表2-4 平面加工方法刀 具主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工 件表 面 成 形 原 理 圖RTRTTT刨插周銑端銑平磨端面平磨車?yán)璗22車螺紋板牙主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)表2-5 螺紋加工方法刀 具主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工 件表 面 成 形 原 理 圖RTRRTTR滾壓絲錐銑螺紋梳形

8、銑刀旋風(fēng)銑磨螺紋RR23主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)表2-6 齒形加工方法刀 具主運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)工 件表 面 成 形 原 理 圖RTRTTR/TRRR/T銑齒指狀銑刀銑齒成形磨齒滾齒剃齒插齒蝸桿砂輪磨齒碟形砂輪磨齒錐形砂輪磨齒24 若主運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其平均速度為： 1000nDvc（2-2）式中 n 主運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)速（r/s）； d 刀具或工件的最大直徑（mm）。式中 nr 主運(yùn)動(dòng)每秒鐘往復(fù)次數(shù)（str/s）； l 往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程長(zhǎng)度（mm）。10002rcnlv （2-3）25 （2-4）rDfhsin （2-5）sinfbD圖2-7 切削層截面bDhD = ffdwDmapa）rhDbD = apb）c）

9、2627 圖2-8 定位支座零件28 圖2-9a 支座零件第1工序（車削）29圖2-9b 支座零件第1工序（鉆孔）30圖2-9c 支座零件第3工序（鉆、锪 4 分布孔）31圖2-9d 支座零件第4工序（磨內(nèi)孔、端面）圖2-9e 支座零件第5工序（磨外圓、臺(tái)階面）32 裝夾又稱安裝，包括定位和夾緊兩項(xiàng)內(nèi)容。 使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置 對(duì)工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過(guò)程中保持不變33 圖2-10 直接找正安裝flash毛坯孔加工線找正線 圖2-11 劃線找正安裝flash34圖2-12 工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）35圖 2-13 六點(diǎn)定位原理XZY 要確定其空間位置，就需要

10、限制其 6 個(gè)自由度 將 6 個(gè)支承抽象為6個(gè)“點(diǎn)”，6個(gè)點(diǎn)限制了工件的6 個(gè)自由度，這就是六點(diǎn)定位原理。 任何一個(gè)物體在空間直角坐標(biāo)系中都有 6 個(gè)自由度用 表示cbaZYX,36圖 2-14 工件以平面3點(diǎn)定位XYZ 與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)自由度概念差別 位置不定度 夾緊與定位概念分開(kāi) 工件、夾具是彈性體 ：“點(diǎn)”的含義 對(duì)自由度的限制，與實(shí)際接觸點(diǎn)不同 37工件的6個(gè)自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個(gè)自由度中有1個(gè)或幾個(gè)自由度未被限制，稱為不完全定位。不完全定位主要有兩種情況： 工件本身相對(duì)于某個(gè)點(diǎn)、線是完全對(duì)稱的，則工件繞此點(diǎn)、線旋轉(zhuǎn)的自由度無(wú)法被限制（即使被限制也無(wú)意義）。例如球體繞

11、過(guò)球心軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱體繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)等。 工件加工要求不需要限制某一個(gè)或某幾個(gè)自由度。如加工平板上表面，要求保證平板厚度及與下平面的平行度，則只需限制 3 個(gè)自由度就夠了。 38ZYXa）ZYXb）ZYXc）ZYXd） e）ZYXf）ZYX圖2-15 工件應(yīng)限制的自由度39圖2-16 欠定位示例XZYa）b）BB B4041 （桌子與三角架）圖2-17 過(guò)定位分析42 圖2-18 過(guò)定位示例a）ZYXYc）ZYXYb）ZYYX43 圖2-19 過(guò)定位示例XYa）ZYb）ZYXY44 D1D2d2d1lTl21LTL21lTl21LTL21bmin1min22 LlTTDb圖2-20 一面兩

12、孔定位干涉分析45刀柄主軸拉桿漲套 過(guò)定位應(yīng)用圖2-21 HSK刀柄與傳統(tǒng)刀柄結(jié)構(gòu)HSK刀柄傳統(tǒng)刀柄1:107:24間隙主軸拉桿刀柄 定位端面配合錐面46 4A0.02 A間隙配合剛性心軸圖2-22 過(guò)定位示例47圖2-22a 過(guò)定位引起夾緊變形48圖2-22b 過(guò)定位處理分析49 b）XZYXc）XZYXa）YXZ圖2-23 過(guò)定位分析50a）YXZa1）YXZa2）YXZa3）YXZ圖2-23a 過(guò)定位示例分析51b）XZYXb1）XZYXXZb2）YXXZb3）YX圖2-23b 過(guò)定位示例分析52c）XZYXc）XZYXc1）YXXZ圖2-23c 過(guò)定位示例分析53ZXYZXYZXYZX

13、Y圖2-24 工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺(tái)及平面等。圖2-24給出了平面定位的幾種情況。ZXYZXY54圖2-25 工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準(zhǔn)為圓柱孔軸線）。常用定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過(guò)盈配合、間隙配合和小錐度心軸等）、彈性心軸之分。工件以圓孔定位所限制的自由度見(jiàn)圖 2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ55圖2-26 工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位兩種形式：定心定位和支承定位。工件以外圓柱面定心定位的情況與工件以圓孔定位的

14、情況相仿（用套筒和卡盤(pán)代替心軸或柱銷）。工件以外圓柱面支承定位的元件常采用V型塊，短V型塊限制2個(gè)自由度，長(zhǎng)V型塊（或兩個(gè)短V型塊組合）限制4個(gè)自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ56除平面、圓孔、外圓柱面外，工件有時(shí)還可能以其它表面（如圓錐面、漸開(kāi)線齒面、曲面等）定位。圖2-27為工件以錐孔定位的例子，錐度心軸限制了除繞工件自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)外的 5個(gè)自由度。圖2-27 工件以錐孔定位57XZY圖2-28 工件在兩頂尖上定位X Y Z 、X Y、58圖2-29 定位誤差HOAO1O2DW591）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，如圖2-29所示例子。2）由

15、于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。bDWa圖2-30 由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差工序基準(zhǔn) 定位基準(zhǔn)60在采用調(diào)整法加工時(shí)，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。因此計(jì)算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量即可。用幾何方法計(jì)算定位誤差通常要畫(huà)出工件的定位簡(jiǎn)圖，并在圖中夸張地畫(huà)出工件變動(dòng)的極限位置；然后運(yùn)用三角幾何知識(shí)，求出工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量，即為定位誤差。61 當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的直徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量，即無(wú)論工序尺寸方向如何

16、，只要工序尺寸方向垂直于孔心軸線，其定位誤差均為： DW = Dmax dmin （2-6）式中 DW 定位誤差 Dmax工件定位孔最大直徑 dmin夾具定位銷最小直徑【解】【例2-4】圖2-31所示為孔與銷間隙配合的情況，若工件的工序基準(zhǔn)為孔心，試確定其定位誤差。圖2-31 孔與銷間隙配合時(shí)的定位誤差DmaxdminODWO1O262圖2-32 孔與銷間隙配合固定邊接觸時(shí)定位誤差DmaxO1DminODWO2 DW = （Dmax Dmin） = TD （2-7）1212定心定位支承定位63【例2-5】工件在V型塊上定位銑鍵槽，計(jì)算定位誤差【解】要求保證的工序尺寸和工序要求：槽底至工件外圓中

17、心的距離H（或槽底至外圓下母線的距離H1，或槽底至外圓上母線的距離H2 ）；鍵槽對(duì)工件外圓中心的對(duì)稱度 OA =Sin(/ 2)OB =Sin(/ 2)d對(duì)上式求全微分，得到：d(OA) =Sin(/ 2)1 d(d) Sin(/ 2)1 d()圖2-33 外圓表面在V型塊上的定位誤差HBOA64以微小增量代替微分，并將尺寸誤差視為微小增量，且考慮到尺寸誤差可正可負(fù)，各項(xiàng)誤差均取最大值，得到工序尺寸H的定位誤差： 2cos22sin4sin22dDWdTT（2-8）式中 Td 工件外圓直徑公差； T V型塊兩斜面夾角角度公差。若忽略V型塊兩斜面夾角的角度公差，可以得到用V型塊對(duì)外圓表面定位，當(dāng)

18、工序基準(zhǔn)為外圓中心時(shí)，在垂直方向（圖2-33中尺寸H方向）上的定位誤差為： 2sin2dDWT（2-9）65若工件工序基準(zhǔn)為外圓下母線或上母線時(shí)，用同樣方法可求出其定位誤差分別為：圖2-34 外圓表面在V型塊上的定位誤差b）a）H2BdOH1BOAC111122sin21122sin2dDWdDWTT（2-10）6667 68 注：1）有“”符號(hào)者，為大寫(xiě)的漢語(yǔ)拼音字母； 2）有“”符號(hào)者，為阿拉伯?dāng)?shù)字； 3）有“（ ）”的代號(hào)或數(shù)字，當(dāng)無(wú)內(nèi)容時(shí)則不表示，有內(nèi)容時(shí)應(yīng)去掉括號(hào)分類代號(hào)類別代號(hào)通用特性和結(jié)構(gòu)特性代號(hào)組別代號(hào)型別代號(hào)主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào)主軸數(shù)（用“ ”分開(kāi)）重大改進(jìn)序號(hào)同一型號(hào)機(jī)床的變

19、型代號(hào)(用“”分開(kāi))最大跨距、最大工件長(zhǎng)度、工作臺(tái)長(zhǎng)度等第二參數(shù)(用“”分開(kāi))() () () () () ()69 1）動(dòng)力源：為機(jī)床提供動(dòng)力（功率）和運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分2）傳動(dòng)系統(tǒng)：包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)和其他運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，如變速箱、進(jìn)給箱等部件3）支撐件：用于安裝和支承其它固定的或運(yùn)動(dòng)的部件，承受其重力和切削力，如床身、底座、立柱等4）工作部件：包括與主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的有關(guān)執(zhí)行部件，如主軸及主軸箱、工作臺(tái)及其溜板、滑枕等安裝工件或刀具的部件；與工件和刀具有關(guān)的部件或裝置，如自動(dòng)上下料裝置、自動(dòng)換刀裝置、砂輪修整器等；與上述部件或裝置有關(guān)的分度、轉(zhuǎn)位、定位機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)等。705）控制

20、系統(tǒng)：控制系統(tǒng)用于控制各工作部件的正常工作，主要是電氣控制系統(tǒng)，有些機(jī)床局部采用液壓或氣動(dòng)控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床則是數(shù)控系統(tǒng)。6）冷卻系統(tǒng)7）潤(rùn)滑系統(tǒng)8）其他裝置：如排屑 裝置，自動(dòng)測(cè)量裝置71圖2-35 臥式車床的基本結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)1主軸箱 2夾盤(pán) 3刀架 4后頂尖 5尾座 6床身7光杠 8絲杠 9溜板箱 10底座 11進(jìn)給箱XZn 72 nXY圖2-36 萬(wàn)能臥式升降臺(tái)銑床1底座 2床身 3懸梁 4主軸 5支架 6工作臺(tái) 7回轉(zhuǎn)盤(pán) 8床鞍 9升降臺(tái)73圖2-37 立式鉆床1工作臺(tái) 2主軸 3主軸箱 4立柱 5底座圖2-38 搖臂鉆床1底座 2工作臺(tái) 3立柱 4搖臂 5主軸箱和進(jìn)給箱 6主軸nnff

21、 74圖2-39 臥式鏜床1床身 2下滑座 3工作臺(tái) 4主軸箱 5前立柱 6主軸 7后立柱 8后支撐XZfn75 圖2-40 普通外圓磨床1床身 2床頭箱 3砂輪 4砂輪主軸箱 5尾座 6導(dǎo)軌 7工件 8工作臺(tái)fLfRnGnW76 nXYZ圖2-41 立式加工中心1床身 2滑座 3工作臺(tái) 4立柱 5數(shù)控柜 6機(jī)械手 7刀庫(kù) 8主軸箱 9驅(qū)動(dòng)電柜 10操縱面板77 1）主運(yùn)動(dòng)對(duì)切削起主要作用的工作運(yùn)動(dòng)，消耗機(jī)床的主要功率。機(jī)床主運(yùn)動(dòng)只有1個(gè)。 主要形式： 工件或刀具作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，用轉(zhuǎn)速（r/mim）表示； 工件或刀具作直線運(yùn)動(dòng)，用速度（m/s）或行程次數(shù)（dst/min）表示； 復(fù)合運(yùn)動(dòng)2）進(jìn)給運(yùn)

22、動(dòng)使工件不斷投入切削的運(yùn)動(dòng)。機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)可以有一個(gè)或幾個(gè)。 兩種形式：連續(xù)進(jìn)給和間歇進(jìn)給。 表示方法：mm/s，mm/r，mm/ dst78 1）切入（吃刀）運(yùn)動(dòng) 2）空行程運(yùn)動(dòng)（ 趨進(jìn)、退刀、返回、調(diào)位） 3）其他（分度、轉(zhuǎn)位、變速、換刀、測(cè)量、補(bǔ)償） 79表2-7 常用機(jī)床主參數(shù)和第二主參數(shù)最大模數(shù)最大工件直徑滾齒機(jī)工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度工作臺(tái)工作面寬度坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度工作臺(tái)工作面寬度矩臺(tái)平面磨床最大磨削長(zhǎng)度最大磨削直徑外圓磨床主軸直徑臥式鏜床最大跨矩最大鉆孔直徑搖臂鉆床工作臺(tái)工作面長(zhǎng)度工作臺(tái)工作面寬度升降臺(tái)銑床最大車削直徑立式車床工件最大長(zhǎng)度床身上工件最大回轉(zhuǎn)直徑普通車床第二主參數(shù)主

23、參數(shù)機(jī)床名稱 表示機(jī)床加工范圍，包括主參數(shù)、第二主參數(shù)和其他參數(shù)。80 指機(jī)床執(zhí)行件運(yùn)動(dòng)速度。如主軸最高、最低轉(zhuǎn)速，最大、最小進(jìn)給量等。 指機(jī)床電動(dòng)機(jī)功率。 表示機(jī)床精度的參數(shù)，如主軸回轉(zhuǎn)精度、工作臺(tái)定位精度、重復(fù)定位精度等。 表示機(jī)床剛度的參數(shù)，包括靜剛度和動(dòng)剛度。81圖2-42 銑軸端槽夾具1 V型塊 2 支撐套 3 手柄 4 定向鍵 5 夾具體 6 對(duì)刀塊1）定位元件及裝置1236 646）其他元件及裝置（防護(hù)、防錯(cuò)、分度）5）夾具體4）連接元件3）對(duì)刀及導(dǎo)向元件2）夾緊元件及裝置821）通用夾具：三爪、四爪卡盤(pán)，平口鉗等，一般由專業(yè)廠生產(chǎn)，常作為機(jī)床附件提供給用戶。2）專用夾具：為某一

24、工件特定工序?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的夾具，多用于批量生產(chǎn)中。3）通用可調(diào)整夾具及成組夾具：夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。4）組合夾具：由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組合而成。根據(jù)工件的工藝要求，將不同的組合夾具元件像搭積木一樣，組裝成各種專用夾具。使用后，元件可拆開(kāi)、洗凈后存放，待需要時(shí)重新組裝。組合夾具特別適用于新產(chǎn)品試制和單件小批生產(chǎn)。5）隨行夾具：在自動(dòng)線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。按夾具使用范圍劃分83三爪卡盤(pán)四爪卡盤(pán)萬(wàn)向平口鉗回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度頭圖2-43 通用夾具84圖2-44 專用夾具 4 3D L零件工序簡(jiǎn)圖85零件工序簡(jiǎn)圖43DLLD43D43LDL34DL43D

25、L34圖2-45 成組夾具KH1KH2KH3KH486圖2-46 組合夾具1234567891011121314151617181加筋角鐵（2） 2槽用螺栓（6） 3平鍵（10） 4方形支承 5定位支承 6方形支承 7平墊圈 8六角螺母（8） 9 槽用螺栓 10鉆套螺釘 11快換鉆套 12鉆模板 13圓形定位銷 14工件 15方形支承 16角鐵 17壓緊螺釘 18基礎(chǔ)板8712345678910111213141516171819 205774.63圖2-46a 銑撥叉槽組合夾具1方形基礎(chǔ)板 2小長(zhǎng)方支承 3，14，20六角螺母 440圓形定位盤(pán) 5大長(zhǎng)方支承 6螺釘 7右支承角鐵 8，10厚

26、六角螺母 9墊圈 11槽用螺栓 12側(cè)中孔定位支承 13小長(zhǎng)方支承 15回轉(zhuǎn)壓板 16雙頭螺栓 1724圓形定位銷 18圓螺母 19工件88圖2-46b 組合夾具實(shí)例89可分為鉆床夾具、銑床夾具、車床夾具、磨床夾具等。按使用機(jī)床劃分可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、真空夾具、電動(dòng)夾具等。按夾緊力源劃分氣動(dòng)虎鉗 液壓夾具9091a）焊接式車刀b）整體式車刀c）機(jī)夾式車刀圖2-47 車刀的結(jié)構(gòu)92刨刀、銑刀、鉆頭等其他刀具可視為車刀的演變或組合圖2-48 各種刀具切削部分的形狀93（主剖面坐標(biāo)系）主切削刃主后刀面前刀面副切削刃主剖面 PoA1）基面 Pr ：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)與主運(yùn)動(dòng)方向垂直的平面

27、?；媾c刀具底面平行。切削平面 Ps基面 Pr圖2-49 車刀主剖面坐標(biāo)系2）切削平面 Ps：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)與主切削刃相切且垂直于基面Pr的平面。3）主剖面 Po：通過(guò)切削刃選定點(diǎn)垂直于基面Pr和切削平面 Ps的平面。94ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrs0q 用硬質(zhì)合金車刀切削鋼件，o取1020；切削灰鑄鐵，o取515；切削鋁及鋁臺(tái)金，o取2535；切削高強(qiáng)度鋼，o取-5 -10。95ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrs0q 粗加工和承受沖擊載荷的刀具，為了使刀刃有足夠強(qiáng)度，后角可選小些，一般為46；精加工時(shí)切深較小，為保證加工的表面質(zhì)量，后角可選大一些，

28、一般為812。96q 主偏角應(yīng)根據(jù)加工對(duì)象正確選取，車刀常用的主偏角有45、60、75、90幾種。ArA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrsr97rAA 向f圖2-50 車刀的主要角度0000rrsrq 在切深、進(jìn)給量和主偏角相同的情況下，減小副偏角可使殘留面積減小，表面粗糙度降低。98a）b）c）圖2-51 刃傾角對(duì)排屑方向的影響5）刃傾角s切削平面內(nèi)測(cè)量，是主切削刃與基面的夾角。當(dāng)?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c(diǎn)時(shí),s定為正值；反之位負(fù)。q s影響刀尖強(qiáng)度和切屑流動(dòng)方向。粗加工時(shí)為增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，s常取負(fù)值；精加工時(shí)為防止切屑劃傷已加工表面，s常取正值或零。99刀具安裝對(duì)工作角度的影響圖2-52

29、 車刀安裝高度對(duì)工作角度的影響re=r0e=0a） 0e0b） 0e0c） rer rer 100 式中角是主運(yùn)動(dòng)方向與合成切削速度方向間的夾角。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)對(duì)工作角度的影響（圖2-53）0e=0-0e=0+ 0PsPes圖2-53 切斷刀的工作角度f(wàn)x00000ee（2-8）（2-8a）tanWfD101 （圖2-54）tanfwfd 在進(jìn)給剖面，有：將其換算到主剖面內(nèi)得到：在主剖面內(nèi)：oeooeo（2-9）tantansinsinfrrwfDO O圖2-54 外圓車刀工作角度f(wàn)foeoedwooforACAO vf B C B f O dwf ffefef ffefe1021）高的硬度和耐磨性

30、2）足夠的強(qiáng)度和韌性3）較好的熱硬性4）良好的工藝性5）經(jīng)濟(jì)性103圖2-55 刀具材料的發(fā)展與切削加工高速化的關(guān)系切削速度（m/min）200010005002001005020101800 1850 1900 1950 2000 年代碳素工具鋼合金工具鋼WC系硬質(zhì)合金高速鋼WC-TiC系硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金TiAlN涂層硬質(zhì)合金DLC涂層硬質(zhì)合金TiC-TiN金屬陶瓷聚晶立方氮化硼 （PCBN）陶瓷聚晶金剛石（PCD）104天然金剛石PCBNPCD氧化物陶瓷氮化物陶瓷硬質(zhì)合金涂層WC硬質(zhì)合金涂層超細(xì)粒狀硬金屬涂層高速鋼TiN涂層高速鋼斷裂韌性耐磨性圖2-56 刀具材料的耐磨性與斷裂韌性10

31、5刀具材料種類很多，常用的有工具鋼（包括碳素工具鋼、合金工具鋼和高速鋼）、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石（天然和人造）和立方氮化硼等。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。106表2-9 常用高速鋼牌號(hào)及其應(yīng)用范圍類別牌 號(hào)主 要 用 途普通高速鋼W18Cr4V廣泛用于制造鉆頭、絞刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等W14Cr4VmnRe用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等高性能高速鋼高碳95W18 Cr4V用于制造對(duì)韌性要求不高，但對(duì)耐磨性要求較高的刀具高礬W12Cr4V4 Mo用于制造

32、形狀簡(jiǎn)單，對(duì)耐磨性要求較高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造復(fù)雜刀具和難加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高強(qiáng)度耐熱鋼的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形狀簡(jiǎn)單的刀具，如加工鐵基高溫合金的鉆頭W12Cr4V3 Mo3Co5Si耐磨性、耐熱性好，用于制造加工高強(qiáng)度鋼的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作難加工材料的刀具，因其磨削性好可作復(fù)雜刀具，價(jià)格昂貴 107 超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預(yù)燒結(jié)的硬質(zhì)合金和陶瓷、石墨、玻

33、璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。 天然金剛石是自然界最硬的材料，根據(jù)其質(zhì)量的不同，硬度范圍為HK800012000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.483.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700800。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01m左右，刀具壽命可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百小時(shí)。但天然金剛石價(jià)格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤(pán)、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛

34、石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK65008000，價(jià)格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當(dāng)前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場(chǎng)合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開(kāi)發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質(zhì)合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復(fù)雜的刀具（如硬質(zhì)合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進(jìn)行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。 聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV 30004500間變動(dòng)，其耐熱性達(dá)1200左右，化學(xué)惰性很好，在1000的溫

35、度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時(shí)可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機(jī)床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機(jī)床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進(jìn)刀具材料的作用，取得良好的使用效果。108 超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預(yù)燒結(jié)的硬質(zhì)合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、

36、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。 天然金剛石是自然界最硬的材料，根據(jù)其質(zhì)量的不同，硬度范圍為HK800012000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.483.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700800。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01m左右，刀具壽命可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百小時(shí)。但天然金剛石價(jià)格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤(pán)、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬

37、度比天然金剛石低，為HK65008000，價(jià)格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當(dāng)前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場(chǎng)合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開(kāi)發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質(zhì)合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復(fù)雜的刀具（如硬質(zhì)合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進(jìn)行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。 聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV 30004500間變動(dòng)，其耐熱性達(dá)1200左右，化學(xué)惰性很好，在1000的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、

38、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時(shí)可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機(jī)床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機(jī)床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進(jìn)刀具材料的作用，取得良好的使用效果。表2-10 各種硬質(zhì)合金的應(yīng)用范圍牌 號(hào)應(yīng) 用 范 圍YG3X鑄鐵、有色金屬及其合金精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷YG3鑄鐵、有色金屬及其合金精加工、半精加工，不能承受沖擊載荷YG6X普通鑄鐵、冷硬鑄鐵、高溫合金的精加工、半精加工YG6鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和粗加工YG8鑄鐵、有色金屬及合金、非金

39、屬材料粗加工，也可用于斷續(xù)切削YG6A冷硬鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工，亦可用于高錳鋼、淬硬鋼的半精加工和精加工YT30碳素鋼、合金鋼的精加工YT15碳素鋼、合金鋼在連續(xù)切削時(shí)的粗加工、半精加工，亦可用于斷續(xù)切削時(shí)的精加工YT14同YT15YT5碳素鋼、合金鋼的粗加工，也可以用于斷續(xù)切削YW1高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的半精加工和精加工YW2高溫合金、高錳鋼、不銹鋼等難加工材料及普通鋼料、鑄鐵、有色金屬及其合金的粗加工和半精加工抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量 硬度、耐磨性、切削速度抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量 硬度、耐磨性、切削速度抗彎強(qiáng)度、韌性、進(jìn)給量 硬度

40、、耐磨性、切削速度109 超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預(yù)燒結(jié)的硬質(zhì)合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。 天然金剛石是自然界最硬的材料，根據(jù)其質(zhì)量的不同，硬度范圍為HK800012000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.483.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700800。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半

41、徑可達(dá)0.01m左右，刀具壽命可長(zhǎng)達(dá)數(shù)百小時(shí)。但天然金剛石價(jià)格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤(pán)、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK65008000，價(jià)格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當(dāng)前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場(chǎng)合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開(kāi)發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質(zhì)合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復(fù)雜的刀具（如硬質(zhì)合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進(jìn)行涂層，故具有

42、廣闊的發(fā)展前途。 聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV 30004500間變動(dòng)，其耐熱性達(dá)1200左右，化學(xué)惰性很好，在1000的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時(shí)可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機(jī)床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機(jī)床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進(jìn)刀具材料的作用，取得良好的使用效果。110天然金剛石是自然界最硬的材料，耐磨性極

43、好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01m，刀具壽命可達(dá)數(shù)百小時(shí)。因價(jià)格昂貴，主要用于高速、精密加工。聚晶金剛石由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，硬度比天然金剛石略低（HK65008000），價(jià)格便宜，焊接方便，可磨削性好，已成為金剛石刀具主要材料。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶立方氮化硼（CBN）由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。硬度為HV 30004500，耐熱性達(dá)1200，化學(xué)惰性很好，在1000的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時(shí)可以代替磨削加工。111刀具材料種類 合金 高速鋼 硬質(zhì)合金 陶瓷

44、 天然 聚晶金剛石 聚晶立方氮工具鋼 W18Cr4V YG6 Si3N4 金剛石 PCD 化硼 PCBN材料性能 硬度 HRC65 HRC66 HRA90 HRA93 HV10000 HV7500 HV4000抗彎強(qiáng)度 2.4GPa 3.2GPa 1.45GPa 0.8GPa 0.3GPa 2.8GPa 1.5GPa導(dǎo)熱系數(shù) 40-50 20-30 70-100 30-40 146.5 100-120 40-100熱穩(wěn)定性 350 620 1000 1400 800 600-800 1000 化學(xué)惰性 低 惰性大 惰性小 惰性小 惰性大 耐磨性 低 低 較高 高 最高 最高 很高 一般精度 R

45、a0.8 高精度 Ra=0.4-0.2加工質(zhì)量 Ra0.8 IT7-8 Ra=0.1-0.05 IT5-6 IT7-8 IT5-6 可替代磨削加工對(duì)象低速加工一般鋼材、鑄鐵一般鋼材、鑄鐵粗、精加工一般鋼材、鑄鐵粗、精加工高硬度鋼材精加工硬質(zhì)合金、銅、鋁有色金屬及其合金、陶瓷等高硬度材料淬火鋼、冷硬鑄鐵、高溫合金等難加工材料表2-11 普通刀具材料與超硬刀具材料性能與用途對(duì)比112113工件材料的切削加工性是指材料在一定條件下被切削加工成合格零件的難易程度。11436003600rjvKv（2-10）115加工性 等級(jí)表2-12 材料相對(duì)加工性等級(jí)材料名稱及種類相對(duì)加工性Kr代 表 性 材 料1

46、很易切削材料一般有色金屬3.0銅鋁合金，鋁銅合金，鋁鎂合金2容易切削材料易切削鋼2.53退火l5Cr，b0.373o.441GPa自動(dòng)機(jī)鋼，b0.3930.491GPa3較易切削鋼1.62.5正火30鋼，b0.4410.549GPa4普通材料一般鋼、鑄鐵1.01.645鋼，灰鑄鐵5稍難切削材料0.651.02Crl3，調(diào)質(zhì)b0.834GPa85，鋼b0.883GPa6難加工材料較難切削材料0.50.6545Cr，調(diào)質(zhì)b1.03GPa65Mn，調(diào)質(zhì)b0.9320.9817難切削材料0.150.550CrV, 調(diào)質(zhì)；1Crl8Ni9Ti, 鈦合金8很難切削材料0.15某些鈦合金，鑄造鎳基高溫合金116工件材料硬度的影響1）工件材料常溫硬度對(duì)切削加工性影響：工件材料硬度越高，切削力越大，切削溫度越高，刀具磨損