機(jī)械制造基礎(chǔ) 課件王昭勇 第4、5章 毛坯制造技術(shù)確定、機(jī)械加工技術(shù)選用

機(jī)械制造基礎(chǔ)毛坯制造技術(shù)確定單元二第四章

常見毛坯制造技術(shù)本章知識思維導(dǎo)圖第一節(jié)

鑄造成型1.鑄造生產(chǎn)的分類2.鑄造的特點

1)鑄造可生產(chǎn)形狀復(fù)雜的鑄件，特別是內(nèi)腔復(fù)雜的鑄件。

2)鑄造的適應(yīng)性強(qiáng)，不受零件的材料種類，零件的重量、尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的限制。

3)鑄造的生產(chǎn)成本相對低廉,設(shè)備比較簡單。

3.鑄造的應(yīng)用

01認(rèn)識鑄造生產(chǎn)01認(rèn)識鑄造生產(chǎn)圖4-1后母戊方鼎(重875kg，外形尺寸1.33m×0.78m×1.10m，是迄今世界上最古老的大型青銅器)圖4-2編鐘是戰(zhàn)國時期楚國的樂器，音質(zhì)很好，音階準(zhǔn)確，至今仍可演奏樂曲圖4-3奧運金鏞3.鑄造的應(yīng)用(一)砂型鑄造方法與特點

(二)砂型鑄造工藝準(zhǔn)備

1.型砂與芯砂

2.鑄造工藝裝備

02砂型鑄造由木材、鋁合金或塑料制成，用來形成鑄型型腔的工藝裝備稱為模樣，模樣可獲得鑄件外部結(jié)構(gòu)。

模樣模板一般由模底板、模樣、澆冒口系統(tǒng)和定位銷等裝配而成。

模板鑄件生產(chǎn)中必備的工藝裝備之一，在設(shè)計零件的鑄造工藝時就要考慮到砂箱的選用和設(shè)計。

砂箱01020302砂型鑄造(二)砂型鑄造工藝準(zhǔn)備

3.鑄造原材料

4.鑄造涂料1)涂料的主要作用有:提高鑄件表面質(zhì)量；防止或減少鑄件夾砂或砂眼等缺陷；改善鑄件表面性能。

2)涂料的制備方法有：攪拌法、研磨法。

3)涂料的涂敷方法有：刷涂法、浸涂法、噴涂法。

02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序

02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序1.造型

(1)手工造型

圖4-4整模造型過程

a)造下型：填砂、舂砂b)刮平、翻箱c)翻轉(zhuǎn)下型，造上型，扎氣孔

d)起模，開澆口e)合箱f)帶澆口的鑄件

02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序1.造型

(1)手工造型

圖4-5分模造型過程

a)鑄件b)模樣c)造下型d)造上型e)起模、放型芯、合箱f)帶澆口的鑄件02砂型鑄造(三)砂型鑄造基本工序(2)機(jī)械造型

使用機(jī)械全部完成或至少完成緊砂操作的造型工序稱為機(jī)械造型。

2.造芯

3.烘干、合箱、澆注

1)砂型(芯)烘干：分為表面烘干和體烘干。

2)合箱的主要步驟如下：

檢查、清掃、修理砂型依次將砂芯裝入砂型清除型內(nèi)散砂緊固鑄型放好澆口杯3)澆注。4.落砂、除芯及清理03特種鑄造1.造芯金屬型鑄造

特點

1)金屬型可以多次使用，與砂型鑄造相比，省去了型砂制備、造型、落砂、清理等過程，節(jié)省了大量型砂和配砂設(shè)備與場地，顯著地提高了生產(chǎn)率，并降低了生產(chǎn)成本。

2)金屬型鑄造的鑄件切削加工余量小。

3)金屬型鑄造的鑄件晶粒細(xì)，力學(xué)性能較好。

4)金屬型的設(shè)計、制造、使用及維護(hù)要求高，制造成本高，加工周期長。

圖4-7活塞組合式金屬型03特種鑄造2.壓力鑄造

特點

1)可以鑄造形狀復(fù)雜的薄壁鑄件。

2)鑄件組織致密，強(qiáng)度和硬度較高。

3)壓鑄件的尺寸精度高，表面粗糙度值低。

4)生產(chǎn)率高，易于實現(xiàn)半自動化和自動化生產(chǎn)。

5)生產(chǎn)費用高，設(shè)備投資大。

圖4-8常見壓鑄件03特種鑄造3.離心鑄造

特點

1)鑄件力學(xué)性能較高。

2)鑄造具有圓形內(nèi)腔的鑄件時，不必使用芯子。

3)鑄型中不需澆注系統(tǒng)，減少了熔融金屬消耗量。

4)易產(chǎn)生比重偏析、內(nèi)孔尺寸不精確、內(nèi)表面較粗糙，需要增大內(nèi)孔的切削加工余量。

圖4-9離心鑄件03特種鑄造4.熔模鑄造

特點

1)鑄件的尺寸精度和表面質(zhì)量高，且可制造形狀復(fù)雜件；可減少機(jī)械加工工作量，提高金屬材料的利用率。

2)適應(yīng)性廣。

3)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，成本較高，鑄件尺寸不能太大和太長。

第二節(jié)

鍛壓成形01認(rèn)識鍛壓生產(chǎn)1.鍛壓生產(chǎn)的分類2.鍛壓的特點

1)改善金屬的內(nèi)部組織，提高金屬的力學(xué)性能。

2)節(jié)省金屬材料。

3)具有較高的生產(chǎn)率。

4)結(jié)構(gòu)簡單。

5)應(yīng)用范圍廣。3.鍛壓的應(yīng)用1)不能獲得形狀很復(fù)雜的制件，制件的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量還不夠高。

2)與鑄造相比，其加工設(shè)備較昂貴，加工成本也較高。

3)鍛壓加工過程中會對金屬的內(nèi)部組織和性能產(chǎn)生不利影響，需進(jìn)行退火或正火等熱處理。鍛壓生產(chǎn)的不足02鍛造(一)加熱

加熱鍛造成形冷卻檢驗熱處理圖4-10常見鍛壓件02鍛造(一)加熱

鍛前加熱的具體要求1)在金屬材料允許的條件下，快速加熱到預(yù)定的溫度，以提高效率，節(jié)約能源。

2)盡可能減少加熱金屬吸收有害氣體的可能，如氧、氫、氮氣等氣體，減少氧化、脫碳或氫脆等缺陷，提高加熱質(zhì)量。

3)在低溫加熱階段，要防止因加熱不當(dāng)而使金屬截面的外層與心部產(chǎn)生過大的溫差，引起材料破裂。

4)準(zhǔn)確實施給定的加熱規(guī)范，如加熱溫度、速度、時間和保溫等加熱條件，以防產(chǎn)生過熱、過燒等缺陷。圖4-11鍛造加熱爐02鍛造(二)鍛造成形

1自由鍛造(1)自由鍛造特點與應(yīng)用(2)自由鍛造設(shè)備

圖4-12自由鍛造設(shè)備

a)空氣錘b)水壓機(jī)02鍛造(二)鍛造成形

1自由鍛造(3)自由鍛造基本工序1)基本工序：指能夠較大幅度地改變坯料形狀和尺寸的工序，也是自由鍛造過程中主要變形工序，包含鐓粗、拔長、沖孔、擴(kuò)孔、切割、彎曲、鍛接、錯移、扭轉(zhuǎn)等工序。

2)輔助工序：指在坯料進(jìn)入基本工序前預(yù)先變形的工序。

3)修整工序：指用來精整鍛件尺寸和形狀使其完全達(dá)到鍛件圖樣要求的工序。

02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(1)模型鍛造特點與應(yīng)用

與自由鍛造相比，模型鍛造具有如下優(yōu)點:生產(chǎn)率高；能鍛造形狀復(fù)雜的鍛件；模鍛件的尺寸較精確，表面質(zhì)量好，加工余量較小，并可使金屬流線分布更為合理；模鍛操作簡單，勞動強(qiáng)度低。

02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(2)模型鍛造設(shè)備

模鍛設(shè)備有蒸汽-空氣模鍛錘、壓力機(jī)、平鍛機(jī)、模鍛水壓機(jī)等。

圖4-13蒸汽-空氣模鍛錘02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(3)鍛模模膛結(jié)構(gòu)、分類及用途

鍛模一般由上模和下模兩部分組成。圖4-14單模膛鍛模結(jié)構(gòu)

1—錘頭2—上模3—飛邊槽4—下模5—模墊

6、7、10—緊固楔鐵8—分模面9—模膛02鍛造(二)鍛造成形

2模型鍛造(3)鍛模模膛結(jié)構(gòu)、分類及用途(三)冷卻

(四)檢驗

(五)熱處理

圖4-15彎曲連桿在多模膛內(nèi)的模鍛過程03板料沖壓(一)板料沖壓特點與應(yīng)用

(二)板料沖壓設(shè)備(三)板料沖壓基本工序

圖4-16常見的板料沖壓件圖4-17板料沖壓設(shè)備

a)剪切機(jī)b)壓力機(jī)04其他鍛壓成形技術(shù)1.擠壓1)按照擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向的關(guān)系，擠壓可分為正擠壓、反擠壓和復(fù)合擠壓三種2)按照擠壓時金屬的變形溫度不同可分為熱擠壓、冷擠壓和溫擠壓三種。

圖4-18擠壓

a)正擠壓b)反擠壓c)復(fù)合擠壓04其他鍛壓成形技術(shù)2.軋制

(1)輥鍛軋制輥鍛軋制是指使坯料通過裝有圓弧模塊的一對旋轉(zhuǎn)的軋輥時，受壓而變形的生產(chǎn)方法。

(2)輾環(huán)軋制輾環(huán)軋制是指用來擴(kuò)大環(huán)形坯料的外徑和內(nèi)徑，從而獲得各種環(huán)狀零件的軋制方法。

(3)齒輪軋制齒輪軋制是一種少或無切削加工的齒輪加工工藝。

(4)螺旋斜軋螺旋斜軋采用兩個帶有螺旋形槽的軋輥相互交叉成一定角度，做同方向旋轉(zhuǎn)，使坯料既繞自身軸線轉(zhuǎn)動又向前進(jìn)給，與此同時坯料受壓變形，獲得所需軋制件。05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(一)自由鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性(二)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

1)應(yīng)具備一個合理的分模面：分模面應(yīng)該在鍛件最大尺寸橫截面處，以便易于從鍛模中取出鍛件，分模面要保證模膛淺而寬，以利于金屬充填；分模面沿徑向分布，減少余塊和敷料，鍛模容易制造。2)在鍛件上與分模面垂直的非加工表面，應(yīng)設(shè)模鍛斜度和結(jié)構(gòu)圓角。圖4-19模鍛斜度和結(jié)構(gòu)圓角05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(二)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

3)應(yīng)盡量使鍛件外形簡單、平直、對稱，避免薄壁、高肋、窄槽、深槽、多孔、深孔等結(jié)構(gòu)。圖4-20不合理結(jié)構(gòu)的鍛件05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(二)模鍛件的結(jié)構(gòu)工藝性

4)應(yīng)采用鍛焊組合工藝，以減少余塊，簡化模鍛工藝。圖4-21鍛焊結(jié)構(gòu)模鍛件

a)鍛件b)鍛焊組合件05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性(三)沖壓件的結(jié)構(gòu)工藝性

1.對沖裁件的要求

1)沖裁件外形應(yīng)力求簡單、對稱，盡可能采用圓形和矩形，避免細(xì)長懸臂和窄槽結(jié)構(gòu)，以有利于優(yōu)化排樣。2)交接處均應(yīng)以圓弧連接，盡量避免尖角。

3)孔徑、孔間距和孔邊距不得過小。

2.對彎曲件的要求3.對拉深件的要求05鍛壓件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-22避免細(xì)長懸臂和窄槽結(jié)構(gòu)

a)不合理b)合理圖4-23落料件形狀應(yīng)有利于排樣

a)不合理b)合理第三節(jié)

焊接成型1.焊接生產(chǎn)的分類1)熔焊是指將兩焊件連接部分局部加熱至熔化狀態(tài)，加入填充金屬，隨后冷卻凝固成為整體的焊接方法。

2)壓焊是指對焊件施加壓力，使兩焊件接合面緊密地接觸并產(chǎn)生一定的塑性變形而完成焊接的方法。

3)釬焊是指在焊接的同時加熱被焊件與釬料，使低熔點的釬料熔化填充到焊件之間，冷卻凝固后使兩焊件連接成為一整體的焊接方法。01認(rèn)識焊接生產(chǎn)1.焊接生產(chǎn)的分類01認(rèn)識焊接生產(chǎn)2.焊接的特點

1)可以節(jié)省材料和制造工時，接頭密封性好、力學(xué)性能高。

2)能以大化小、以小拼大。

3)可以制造雙金屬結(jié)構(gòu)，如切削刀具的切削部分(刀片)與夾固部分(刀架)可用不同材料制造后焊接成整體。

4)生產(chǎn)率高，易實現(xiàn)機(jī)械化和自動化。

3.焊接的應(yīng)用

01認(rèn)識焊接生產(chǎn)(一)焊條電弧焊1.焊條電弧焊的特點及應(yīng)用

2.焊條電弧焊的工具及設(shè)備

02常用焊接方法介紹圖4-25焊條電弧焊的工具

a)夾持焊條的焊鉗b)電弧手套和面罩c)清除焊縫表面的清渣錘等圖4-26弧焊機(jī)(一)焊條電弧焊3.焊條電弧焊焊接過程

02常用焊接方法介紹圖4-27焊接過程(一)焊條電弧焊3.焊條電弧焊焊接過程(1)焊接電弧兩極間或電極與焊件間，在氣體介質(zhì)中產(chǎn)生強(qiáng)烈而持久的放電現(xiàn)象。

(2)焊條焊條是焊條電弧焊的重要焊接材料，它直接影響到焊接電弧的穩(wěn)定性以及焊縫金屬的化學(xué)成分和力學(xué)性能。

(3)焊接接頭的組織與性能用焊接方法連接的接頭稱為焊接接頭(簡稱接頭)。(4)焊接應(yīng)力與變形焊接應(yīng)力是指焊接過程中焊件內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力。

02常用焊接方法介紹(二)埋弧焊

02常用焊接方法介紹圖4-28埋弧焊(三)氣體保護(hù)焊(四)電渣焊

(五)電阻焊(六)摩擦焊

02常用焊接方法介紹圖4-29摩擦焊(七)釬焊

(1)硬釬焊釬料熔點高于450℃時的釬焊。(2)軟釬焊釬料熔點在450℃以下的釬焊。

02常用焊接方法介紹圖4-30硬釬焊圖4-31軟釬焊1.焊接結(jié)構(gòu)材料的選擇1)在滿足使用性能要求的前提下，首先要選擇焊接性能較好、價格低廉的材料。

2)要注重材料的冶金質(zhì)量。

3)異種材料焊接，必須注意它們的焊接性及其差異。

4)焊接結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量選用型材，以減少焊縫的數(shù)量和簡化焊接工藝，增加結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度和剛性。

5)最好采用相等厚度的金屬材料，以便獲得優(yōu)質(zhì)的焊接接頭。

03焊件結(jié)構(gòu)工藝性2.焊接接頭形式的選擇

(1)接頭形式焊條電弧焊、埋弧焊：對接接頭受力均勻，優(yōu)先選用；角接接頭、T形接頭受力復(fù)雜，根據(jù)實際情況選用；搭接接頭盡量避免選用，根據(jù)實際情況而定。03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-32焊條電弧焊接頭的基本形式

a)對接b)角接c)T形接d)搭接

2.焊接接頭形式的選擇

(2)坡口形式將被焊工件上的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-33對接接頭坡口形式

a)I形坡口b)V形坡口c)X形坡口d)U形坡口e)雙U形坡口2.焊接接頭形式的選擇

(2)坡口形式將被焊工件上的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-34角接接頭坡口形式

a)I形坡口b)單邊V形坡口c)V形坡口d)K形坡口

2.焊接接頭形式的選擇

(2)坡口形式將被焊工件上的待焊部位加工并裝配成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口。3.焊縫布置的原則03焊件結(jié)構(gòu)工藝性圖4-35T形接頭坡口形式

a)I形坡口b)單邊V形坡口c)K形坡口d)單邊雙U形坡口第四節(jié)

粉末冶金成型1.粉末冶金成型的特點

1)能夠制備部分其他方法難以制備的材料，如難熔金屬、金屬發(fā)汗材料、多孔材料、特殊功能材料(如硬質(zhì)合金等)。

2)粉末冶金成型過程中采用與最終產(chǎn)品形狀非常接近的模具，不需要或很少需要隨后的機(jī)械加工手段，故能大大節(jié)約金屬，降低產(chǎn)品成本。

3)晶粒細(xì)小、顯微組織均勻，最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。

4)容易實現(xiàn)多種類型材料的復(fù)合，充分發(fā)揮組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。

5)粉末冶金成型技術(shù)也存在一些缺點，如粉末原料價格較貴，模具費用也要比鑄造模具費用高，燒結(jié)制品殘余孔隙影響性能。2.粉末冶金成型應(yīng)用

01認(rèn)識粉末冶金成型02粉末冶金成型的生產(chǎn)過程粉末的制備粉末壓制后處理粉末的預(yù)處理(1)分級分級是將粉末按粒度分成若干等級。

(2)混合混合是將兩種或兩種以上不同成分的粉末均勻混合燒結(jié)圖4-45制粒設(shè)備——振動篩、滾筒制粒機(jī)圖4-44混合設(shè)備——V形混合器圖4-43細(xì)碎設(shè)備——球磨機(jī)第五節(jié)

典型毛坯選用分析01毛坯種類及制造方法鑄件

鍛件型材

其他毛坯焊接件02010304051.零件的材料及力學(xué)性能要求

2.零件的結(jié)構(gòu)形狀與尺寸

1)形狀復(fù)雜和大型零件的毛坯多用鑄造，薄壁零件不宜用砂型鑄造。

2)板狀鋼質(zhì)零件多用鍛造。

3)軸類零件毛坯，如各臺階直徑相差不大，可選用棒料，反之，宜用鍛件。3.生產(chǎn)規(guī)模的大小

4.現(xiàn)有生產(chǎn)條件5.充分考慮利用新技術(shù)、新工藝、新材料的可能性02毛坯選用分析機(jī)械制造基礎(chǔ)機(jī)械加工技術(shù)選用單元三第五章

金屬切削加工基礎(chǔ)Loremipsumdolorsitamet,consectetueradipiscingelit.Maecenasporttitorconguemassa.本章知識思維導(dǎo)圖第一節(jié)

金屬切削機(jī)床的基本知識01金屬切削機(jī)床的分類機(jī)床類別用途機(jī)床類別用途車床用于加工回轉(zhuǎn)體零件銑床用于加工平面和成形面鉆床用于粗加工孔刨、插床用于加工平面和溝槽鏜床用于加工尺寸較大的孔和非標(biāo)準(zhǔn)孔拉床用于高效率加工零件的平面和孔等磨床用于零件表面的精加工電加工機(jī)床用于某些特種零件的成形加工齒輪加工機(jī)床專門用于加工齒輪切割機(jī)床用于下料和切割加工螺紋加工機(jī)床專門用于加工螺紋其他機(jī)床表5-1各類機(jī)床的用途02金屬切削機(jī)床型號的識讀

5-1車床及銘牌02金屬切削機(jī)床型號的識讀注：1)有“()”的代號或數(shù)字，當(dāng)無內(nèi)容時，則不表示；若有內(nèi)容則不帶括號。

2)有“○”符號者為大寫的漢語拼音字母。

3)有“△”符號者為阿拉伯?dāng)?shù)字。

4)有“”符號者為大寫的漢語拼音字母，或阿拉伯?dāng)?shù)字，或兩者兼有之。圖5-2機(jī)床型號的表示方法02金屬切削機(jī)床型號的識讀1.機(jī)床的類代號類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床銑床刨插床拉床鋸床其他機(jī)床代號CZTM2M3MYSXBLGQ讀音車鉆鏜磨二磨三磨牙絲銑刨拉割其表5-2機(jī)床的類代號02金屬切削機(jī)床型號的識讀2.機(jī)床的特性代號

(1)通用特性代號通用特性代號有固定的含義，用大寫漢語拼音字母表示。通用特性高精度自動半自動數(shù)控加工中心輕型加重型仿形柔性加工單元數(shù)顯高速代號GZBKHQCFRXS讀音高自半控?fù)Q輕重仿柔顯速表5-3機(jī)床的通用特性代號(2)結(jié)構(gòu)特性代號對于主參數(shù)相同而結(jié)構(gòu)與性能不同的機(jī)床，用結(jié)構(gòu)特性加以區(qū)分。3.機(jī)床的組別和系列代號

4.機(jī)床主參數(shù)、主軸數(shù)和第二主參數(shù)02金屬切削機(jī)床型號的識讀5.機(jī)床的重大改進(jìn)序號表5-4機(jī)床型號的含義機(jī)床型號表示含義CM6140AC—車床(類代號)M—精密(機(jī)床特性代號)6—組代號(落地及臥式車床)1—系代號(普通落地及臥式車床)40—主參數(shù)(最大工件回轉(zhuǎn)直徑為400mum）A—第一次重大改進(jìn)(重大改進(jìn)順序號)XKA5032AX—銑床(類代號)K—數(shù)控(通用特性代號)A—(結(jié)構(gòu)特性代號)50—立式升降臺銑床(組、系代號)32—工作臺面寬度320mm(主參數(shù))A—第一次重大改進(jìn)(重大改進(jìn)順序號)MGB1432M—磨床(類代號)G—高精度(通用特性代號)B—半自動(通用特性代號)14—萬能外圓磨床(組、系代號)32—最大磨削直徑為320mm(主參數(shù))03機(jī)床的基本組成(一)機(jī)床的基本組成

1.動力源

2.傳動系統(tǒng)

3.支撐件

4.工作部件

1)與主運動和進(jìn)給運動有關(guān)的執(zhí)行部件，例如主軸及主軸箱，工作臺及其溜板和滑座，刀架及其溜板，以及滑枕等安裝工件或刀具的部件。

2)與工件和刀具相關(guān)部件或裝置，如自動上下料裝置、自動換刀裝置、砂輪修整器等。

3)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。5.控制系統(tǒng)

6.冷卻系統(tǒng)

7.潤滑系統(tǒng)

8.其他裝置03機(jī)床的基本組成(二)機(jī)床常用的傳動方式

1.機(jī)床上常用的傳動副1)用于傳遞旋轉(zhuǎn)運動并實現(xiàn)變速功能的傳動副有：帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。

2)用于將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的傳動副有：齒輪齒條傳動、絲杠螺母傳動等。圖5-3機(jī)床上常用的傳動副

a)帶傳動b)齒輪傳動c)蝸桿傳動d)齒輪齒條傳動e)絲杠螺母傳動03機(jī)床的基本組成(二)機(jī)床常用的傳動方式

2.機(jī)床的變速機(jī)構(gòu)圖5-4常用變速機(jī)構(gòu)

a)塔輪變速機(jī)構(gòu)b)滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)c)牙嵌離合器變速機(jī)構(gòu)第二節(jié)

機(jī)床夾具01夾具的作用、分類及組成1.機(jī)床夾具的作用采用夾具裝夾工件，可保證工件與機(jī)床、刀具之間的相對位置，位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，因而能使工件可靠和穩(wěn)定地獲得加工精度，也可使一批零件穩(wěn)定地獲得同一加工精度。

保證加工精度的穩(wěn)定采用夾具可使工件迅速地定位和夾緊，免去了工件逐個找正、對刀所花費的時間，縮短了輔助時間，有利于提高生產(chǎn)率和降低成本。

提高生產(chǎn)率機(jī)床配備專用夾具，可以使機(jī)床使用范圍擴(kuò)大。

擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍010203夾具的作用01夾具的作用、分類及組成2.機(jī)床夾具的分類專用夾具是針對某一工件的某一工序而專門設(shè)計和制造的夾具。

專用夾具可調(diào)夾具通用夾具隨行夾具組合夾具0201030405隨行夾具是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使用的夾具。組合夾具是一種模塊化的夾具，由預(yù)先制造好的通用標(biāo)準(zhǔn)部件經(jīng)組裝而成。通用夾具是指結(jié)構(gòu)、尺寸已規(guī)格化并具有很大通用性的夾具，使用時在一定范圍內(nèi)無須調(diào)整或稍加調(diào)整就可以裝夾不同的零件，例如自定心卡盤、單動卡盤、萬能分度頭、機(jī)用虎鉗等，這類夾具主要用于單件小批量生產(chǎn)中。圖5-5機(jī)用虎鉗01夾具的作用、分類及組成3.機(jī)床夾具的組成定位件夾緊裝置夾具體對刀件對刀件用于確定夾具與刀具的相對位置。夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，用于連接夾具上各個零件或裝置，使之成為一個整體。夾緊裝置的作用是保證工件在夾具中已定位好的位置不受加工過程中外力的作用而被破壞，使加工得以順利進(jìn)行。定位件與零件的定位基準(zhǔn)相接觸，用以確定工件在夾具中的正確位置。圖5-8鉆床夾具

1—快速鉆套2—導(dǎo)向套3—鉆模板4—開口墊圈5—螺母6—定位銷7—夾具體02常用機(jī)床夾具(一)自定心卡盤

1.自定心卡盤的結(jié)構(gòu)2.自定心卡盤的應(yīng)用圖5-9自定心卡盤的結(jié)構(gòu)

1—卡盤體2—小錐齒輪3—大錐齒輪02常用機(jī)床夾具(二)單動卡盤

1.單動卡盤的結(jié)構(gòu)2.單動卡盤的應(yīng)用圖5-10單動卡盤02常用機(jī)床夾具(三)機(jī)用虎鉗

1.機(jī)用虎鉗的結(jié)構(gòu)2.機(jī)用虎鉗的應(yīng)用圖5-11回轉(zhuǎn)式機(jī)用平口鉗02常用機(jī)床夾具(四)萬能分度頭

1.萬能分度頭的結(jié)構(gòu)圖5-12FW250型萬能分度頭結(jié)構(gòu)圖02常用機(jī)床夾具(四)萬能分度頭

1.萬能分度頭的結(jié)構(gòu)(1)底座分度頭的本體，大部分零件都裝在底座上。(2)主軸可繞軸線旋轉(zhuǎn)，它是一根空心軸，前后兩端均有莫氏4號的錐孔。

(3)分度盤作為主要分度部件，安裝在分度手柄的軸上。

(4)插銷安裝在分度手柄的長槽中，沿分度盤半徑方向調(diào)整位置，以便插入不同孔數(shù)的分度盤內(nèi)，與分度叉配合準(zhǔn)確分度。

(5)分度盤固定銷當(dāng)需要分度盤轉(zhuǎn)動或固定時，可以松開或插上分度盤固定銷來實現(xiàn)。

(6)本體安裝分度頭主軸等的殼體零件，主軸隨回轉(zhuǎn)體可沿著基座的環(huán)形導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動，使主軸軸線在-6°～95°的范圍內(nèi)做不同仰角的調(diào)整。

(7)主軸鎖緊手柄其主要作用是分度后固定主軸位置，減少蝸桿和蝸輪承受的切削力，減小振動，以保證分度頭的分度精度。02常用機(jī)床夾具(四)萬能分度頭

1.萬能分度頭的結(jié)構(gòu)(8)蝸桿脫落手柄主要用來控制蝸桿和蝸輪之間的嚙合和脫開。

(9)蝸桿副間隙調(diào)整螺母主要用于調(diào)整蝸桿副的軸向間隙，以保證分度的準(zhǔn)確性。

(10)分度撥叉方便分度和防止分度出錯。

(11)刻度盤直接分度時，刻度盤用來確定主軸轉(zhuǎn)過的角度。

(12)游標(biāo)游標(biāo)所指示的是分度頭上的卡盤軸線與銑床工作臺的夾角。

(13)分度手柄主要用于分度，通過擺動分度手柄，根據(jù)分度頭傳動系統(tǒng)的傳動比，手柄轉(zhuǎn)一整圈，主軸轉(zhuǎn)過相應(yīng)的圈數(shù)。02常用機(jī)床夾具(四)萬能分度頭

2.萬能分度頭的分度過程3.萬能分度頭的應(yīng)用圖5-13萬能分度頭傳動系統(tǒng)02常用機(jī)床夾具(五)頂尖

1.頂尖的種類圖5-13萬能分度頭傳動系統(tǒng)02常用機(jī)床夾具(五)頂尖

2.頂尖的應(yīng)用

(1)固定頂尖固定頂尖剛性好，定心準(zhǔn)確，但與工件中心孔之間會產(chǎn)生滑動摩擦而發(fā)熱過多，容易將中心孔或頂尖燒壞。

(2)回轉(zhuǎn)頂尖回轉(zhuǎn)頂尖將工件與中心孔的滑動摩擦改為頂尖內(nèi)部軸承的滾動摩擦，能在很高的轉(zhuǎn)速下正常工作，克服了固定頂尖的缺點，因此應(yīng)用日益廣泛。第三節(jié)

刀具01常用刀具材料硬度和耐磨性強(qiáng)度和韌性工藝性能和經(jīng)濟(jì)性耐熱性(一)刀具材料性能要求01常用刀具材料碳素工具鋼合金工具鋼超硬刀具材料(二)常用刀具材料高速鋼硬質(zhì)合金(1)金剛石金剛石是自然界中最硬的材料，其硬度可達(dá)10000HV。

(2)立方氮化硼立方氮化硼是用高溫高壓的方法制成的。(3)陶瓷材料陶瓷的主要成分是氧化鋁(Al2O3)，其硬度、耐熱性和耐磨性均比硬質(zhì)合金高，允許的切削速度比硬質(zhì)合金高20％～25％。01常用刀具材料(三)切削刀具材料的選用1.切削刀具材料與加工對象的力學(xué)性能匹配

(1)刀具材料硬度順序為：金剛石>立方氮化硼>陶瓷>硬質(zhì)合金>高速鋼。

(2)刀具材料的抗彎強(qiáng)度順序為：高速鋼>硬質(zhì)合金>陶瓷>金剛石和立方氮化硼。

(3)刀具材料的韌性大小順序為：高速鋼>硬質(zhì)合金>立方氮化硼、金剛石和陶瓷。01常用刀具材料(三)切削刀具材料的選用2.切削刀具材料與加工對象的物理性能匹配3.切削刀具材料與加工對象的化學(xué)性能匹配

(1)各種刀具材料抗粘結(jié)溫度高低為：聚晶立方氮化硼(PCBN)>陶瓷>硬質(zhì)合金>高速鋼(HSS)。

(2)各種刀具材料抗氧化溫度高低為：陶瓷>聚晶立方氮化硼(PCBN)>硬質(zhì)合金>金剛石>高速鋼(HSS)。

4.切削刀具材料的合理選擇02切削刀具(一)車刀的幾何形狀1.車刀的組成2.車刀切削部分的組成

(1)三面

(2)兩刃

(3)一尖圖5-15車刀

a)車刀的組成b)車刀切削部分的組成02切削刀具(二)刀具的幾何參數(shù)1.刀具角度的參考平面圖5-16切削平面、基面和正交平面02切削刀具(二)刀具的幾何參數(shù)2.車刀的主要角度圖5-17車刀的主要角度02切削刀具(二)刀具的幾何參數(shù)2.車刀的主要角度(1)前角γo在正交平面中測量，是前刀面與基面之間的夾角。(2)后角αo在正交平面中測量，是主后刀面與切削平面之間的夾角。

(3)主偏角κr在基面中測量，它是主切削刃在基面的投影與進(jìn)給方向的夾角。

(4)副偏角κ′r在基面中測量，是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向的夾角。

(5)刃傾角λs在切削平面中測量，是主切削刃與基面的夾角。02切削刀具圖5-19刃傾角與排屑方向

a)λs=0°b)+λsc)-λs

圖5-18刃傾角的正負(fù)

a)λs=0°b)+λsc)-λs

02切削刀具(三)車刀角度的初步選擇1.前角(γo)1)工件材料較軟、車削塑性材料時，前角取較大值；工件材料較硬、車削脆性材料時，前角取較小值。

2)粗加工時，前角取較小值；精加工時，前角取較大值。

3)車刀材料的強(qiáng)度、韌性較差時，前角取較小值；反之，前角取較大值。02切削刀具(三)車刀角度的初步選擇2.后角(αo)3.主偏角(κr)

4.副偏角(κ′r)

5.刃傾角(λs)圖5-20立銑刀第四節(jié)金屬切削原理01零件表面切削加工的成形方法軌跡法成形法展成法相切法圖5-21零件表面的成形方法

1—母線2—導(dǎo)線圖5-22形成發(fā)生線的方法02切削運動圖5-23常見切削加工方法的切削運動

a)車削b)刨削c)鉆削d)銑削02切削運動1.基本運動(1)主運動主運動是指形成機(jī)床切削速度或消耗主要動力的工作運動，也就是切下切屑的基本運動。(2)進(jìn)給運動進(jìn)給運動是指使工件多余的材料不斷被去除的工作運動。圖5-24切削運動及加工表面

a)車削b)鉆削c)鏜削d)刨削e)銑削f)磨削

1—待加工表面2—過渡表面3—已加工表面

vc——主運動vf、vfa、vw—進(jìn)給運動02切削運動2.切削過程中形成的三種表面

(1)已加工表面已加工表面是指工件上經(jīng)刀具切削后形成的表面。

(2)過渡表面工件上切削刃正在切削著的表面，它總是處在待加工表面與已加工表面之間，也稱切削表面或加工表面。

(3)待加工表面待加工表面是指工件上有待切除的表面。03切削用量1.切削速度(vc)

例1：車削工件Z4012臺鉆的套筒工件，下料毛坯為?55mm，選定車床主軸轉(zhuǎn)速為560r/min，求切削速度vc?

解：vc=πdn/1000≈3.14×55×560/1000≈97(m/min)

例2：在CA6140型車床上粗加工Z4012臺鉆的軸承座，下料毛坯為?80mm×57mm，毛坯材料為45鋼，刀具材料選用P10，選用切削速度為100m/min，求車床主軸轉(zhuǎn)速n?

解：n=1000/πd≈1000×100/3.14×80≈398(r/min)03切削用量2.進(jìn)給量(f)

3.背吃刀量(ap)4.切削用量的選擇原則

例3：在CA6140車床粗加工Z4012臺鉆的立柱，下料圓鋼為?75mm×625mm，在車床上用一夾一頂方式裝夾，一次車削外圓至?71mm,長度至600mm。進(jìn)給量f采用0.3mm/r，主軸轉(zhuǎn)速為450r/min，求:

(1)背吃刀量ap是多少？

(2)車削長度600mm所需的時間t？(時間單位:1h=60min，1min=60s)

解：(1)ap=-/2=75mm-71mm/2=2mm

(2)車削一次所需時間t=600mm/450r/min×0．3mm/r≈4.44min04切削力(一)切削力的產(chǎn)生

1.變形抗力

2.摩擦阻力

(二)切削力的分解圖5-25切削力的分解04切削力(三)影響切削力的因素

1.工件材料的影響

1)工件材料的物理和力學(xué)性能、加工硬化程度、熱處理狀態(tài)以及切削前的加工狀態(tài)都對切削力的大小產(chǎn)生影響。

2)工件材料的強(qiáng)度、硬度、沖擊韌性、塑性和加工硬化程度越大，則切削力越大。

3)工件材料的化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)等因素都直接影響其物理和力學(xué)性能，因而也影響切削力的大小。04切削力(三)影響切削力的因素

2.刀具幾何參數(shù)的影響

(1)前角對切屑力的影響1)加工塑性材料時，前角增大，變形系數(shù)減小，因此切削力降低。2)加工脆性材料(如加工鑄鐵、青銅)時，由于切屑變形很小，所以前角對切削力的影響不顯著。(2)主偏角對切屑力的影響

1)主偏角κr對切削力Fc的影響較小，影響程度不超過10%。

2)主偏角κr對背向力Fp和進(jìn)給力Ff的影響較大。

3)刀尖圓弧半徑對切削力的影響：刀尖圓弧半徑增大，使切削刃曲線部分的長度和切削寬度增大，但切削厚度減小，各點的κr減小。

04切削力(三)影響切削力的因素