《機(jī)械加工方法》課件

《機(jī)械加工方法》課程簡(jiǎn)介本課程將深入探討機(jī)械加工方法的理論基礎(chǔ)和實(shí)踐應(yīng)用。學(xué)生將學(xué)習(xí)各種傳統(tǒng)和現(xiàn)代的加工技術(shù)，并掌握相關(guān)的工藝參數(shù)和質(zhì)量控制方法。機(jī)械加工概述定義機(jī)械加工是指通過各種機(jī)械加工方法和設(shè)備，改變工件的形狀、尺寸、表面質(zhì)量和性能的過程。包括切削加工、鍛造加工、焊接加工、鑄造加工等。目的制造各種機(jī)器、設(shè)備、工具、模具等，滿足人們生活和生產(chǎn)的需要。通過加工，提高材料的機(jī)械性能，例如提高強(qiáng)度、硬度、耐磨性等。機(jī)械加工的定義1改變材料形狀使用刀具或工具對(duì)工件進(jìn)行切割、去除、塑形或變形，以達(dá)到所需的形狀和尺寸。2改變材料性能通過熱處理、表面處理等工藝，提高工件的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等性能。3制造機(jī)器零件機(jī)械加工是制造機(jī)器零件和部件的重要手段，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、電子、航空、航天等領(lǐng)域。機(jī)械加工的分類切削加工使用刀具切削材料，改變工件的形狀、尺寸和表面質(zhì)量。塑性成形加工利用材料的塑性變形，改變工件的形狀和尺寸。表面處理加工改善工件表面性能，例如硬度、耐磨性和抗腐蝕性。其他加工包括焊接、鑄造、熱處理等。機(jī)械加工的作用和應(yīng)用提高產(chǎn)品精度機(jī)械加工可以制造高精度、復(fù)雜形狀的零件，滿足現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)精密產(chǎn)品的需求。改善產(chǎn)品性能通過加工，零件可以獲得更好的表面質(zhì)量、尺寸精度和材料特性，提升產(chǎn)品性能和使用壽命。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化機(jī)械加工能加工各種材料，制造各種形狀的零件，滿足不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多樣化。切削加工切削加工是機(jī)械加工中最常用的加工方法之一。它利用鋒利的刀具對(duì)工件進(jìn)行切削，以去除多余的材料，從而獲得所需的形狀和尺寸。切削理論基礎(chǔ)切削工具切削工具是切削加工中用來去除材料的工具，例如刀具。切屑切屑是在切削過程中從工件上分離下來的材料，其形狀和大小取決于切削條件。表面粗糙度切削加工后工件表面的質(zhì)量，由表面粗糙度參數(shù)表示。切削力切削過程中刀具對(duì)工件施加的力，影響切削效率和加工精度。切削加工工藝車削加工車削加工是利用車床旋轉(zhuǎn)工件，用刀具切削工件外圓、內(nèi)孔、端面和螺紋等形狀的加工方法。銑削加工銑削加工是利用銑床上的銑刀旋轉(zhuǎn)，對(duì)工件進(jìn)行切削，銑削平面、溝槽、齒輪等形狀的加工方法。鉆削加工鉆削加工是利用鉆床上的鉆頭旋轉(zhuǎn)，在工件上鉆孔的加工方法，用于加工圓孔、螺紋孔等。磨削加工磨削加工是利用磨床上的砂輪旋轉(zhuǎn)，對(duì)工件進(jìn)行精加工，提高工件的精度和表面光潔度。切削加工工具1刀具材料切削刀具材料選擇取決于加工條件和工件材料.2刀具結(jié)構(gòu)刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要考慮切削力、剛度、耐用性和加工效率.3刀具磨損切削過程中刀具會(huì)發(fā)生磨損，需要定期研磨或更換.4刀具類型切削刀具類型很多，根據(jù)加工需求選擇合適的刀具.鍛造加工鍛造加工是利用鍛錘或壓力機(jī)等工具，對(duì)金屬坯料施加壓力，使金屬產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的工件。鍛造加工是一種古老而重要的金屬加工方法，廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械制造、航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。鍛造加工的基本原理塑性變形鍛造利用金屬在高溫下的塑性，通過外力使金屬材料發(fā)生塑性變形，從而改變材料的形狀和尺寸。鍛造加工工藝及設(shè)備鍛造工藝自由鍛模鍛沖壓鍛造設(shè)備鍛造設(shè)備包括錘頭、壓力機(jī)、液壓機(jī)、鍛造機(jī)床等。工藝參數(shù)鍛造工藝參數(shù)包括溫度、壓力、速度等。鍛件的質(zhì)量控制外觀檢查檢查鍛件表面是否存在裂紋、氣孔、夾雜物等缺陷。尺寸檢查測(cè)量鍛件的尺寸，確保尺寸符合設(shè)計(jì)要求。機(jī)械性能測(cè)試進(jìn)行拉伸試驗(yàn)、硬度測(cè)試、沖擊試驗(yàn)等，確保鍛件滿足強(qiáng)度、韌性、硬度等要求。金相檢驗(yàn)觀察鍛件內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，判斷是否符合要求。焊接加工焊接加工是一種將兩個(gè)或多個(gè)金屬工件通過加熱或加壓，使之熔化或塑性變形，并在冷卻后形成牢固連接的加工方法。焊接加工廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械、設(shè)備、結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品制造中，在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。焊接的基本原理熔化焊接將焊件加熱至熔化狀態(tài)，并添加熔化的焊料形成熔池，冷卻后形成焊縫。壓力焊接將焊件在壓力下緊密接觸，并加熱至塑性狀態(tài)，形成焊縫。釬焊將焊件和填充材料加熱到低于母材熔點(diǎn)的溫度，使填充材料熔化，并潤濕焊件表面。冷焊利用金屬表面之間的原子相互作用，在常溫下將焊件連接起來。常見焊接工藝熔焊熔焊是將工件加熱至熔化狀態(tài)，并通過熔化的金屬連接在一起，例如：電弧焊、氣焊、激光焊等。壓焊壓焊是通過壓力將工件表面加熱至塑性狀態(tài)，并通過壓力將工件連接在一起，例如：電阻焊、摩擦焊等。焊接質(zhì)量控制焊接缺陷焊接缺陷是焊接過程中常見的質(zhì)量問題，可能導(dǎo)致焊接接頭的強(qiáng)度和可靠性降低。檢驗(yàn)方法焊接質(zhì)量控制需要采用合適的檢驗(yàn)方法，如目視檢查、超聲波探傷、射線探傷等。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)焊接質(zhì)量控制應(yīng)符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保焊接接頭的質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求。預(yù)防措施焊接質(zhì)量控制不僅包括檢測(cè)，還應(yīng)注重預(yù)防措施，如選擇合適的焊接工藝、材料和設(shè)備。鑄造加工鑄造加工是一種重要的金屬加工方法，通過將熔化的金屬液倒入模具中，冷卻凝固成型，獲得所需形狀的金屬零件。鑄造加工廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，包括汽車、航空航天、機(jī)械制造等，在生產(chǎn)大型、復(fù)雜、形狀不規(guī)則的零件方面具有優(yōu)勢(shì)。鑄造加工的基本原理型芯鑄造工藝中，型芯充當(dāng)鑄件內(nèi)部的空腔，它決定了鑄件的形狀和尺寸。型芯使用耐高溫的材料制成，例如砂芯或金屬芯。熔融金屬熔融金屬被澆入鑄型，然后冷卻凝固成型，形成所需的鑄件形狀。熔融金屬必須具備良好的流動(dòng)性和填充性，以確保鑄件的完整性和質(zhì)量。冷卻凝固冷卻凝固是鑄造過程中關(guān)鍵步驟，金屬的冷卻速度和凝固過程會(huì)影響鑄件的晶粒尺寸、內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能。鑄造工藝及工藝參數(shù)1熔煉將金屬材料熔化成液態(tài)金屬，需要控制溫度和時(shí)間。2澆注將熔化的金屬液注入鑄型，需確保鑄型溫度穩(wěn)定。3冷卻凝固液態(tài)金屬在鑄型中冷卻凝固，形成鑄件。4清理去除鑄件表面的砂芯和毛刺，獲得合格產(chǎn)品。鑄件的質(zhì)量控制尺寸精度鑄件尺寸偏差應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，保證其與其他零件配合，并確保產(chǎn)品功能和性能。表面質(zhì)量表面粗糙度、裂紋、氣孔等缺陷影響產(chǎn)品外觀和使用壽命，需嚴(yán)格控制。內(nèi)部缺陷氣孔、夾渣、縮松等內(nèi)部缺陷會(huì)降低鑄件強(qiáng)度和耐用性，需通過嚴(yán)格的檢測(cè)手段進(jìn)行控制。機(jī)械性能鑄件應(yīng)具備所需的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性等機(jī)械性能，滿足產(chǎn)品的功能要求。塑性成形加工塑性成形加工是利用材料的塑性變形來改變材料的形狀和尺寸的加工方法。塑性成形加工的優(yōu)點(diǎn)是能獲得復(fù)雜的形狀和尺寸，且能提高材料的強(qiáng)度和韌性。塑性變形理論應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系塑性變形過程中材料內(nèi)部的應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系，以及材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等重要參數(shù)。塑性變形機(jī)制金屬材料在塑性變形過程中，晶體內(nèi)部的原子發(fā)生相對(duì)滑移，從而導(dǎo)致形狀的改變。塑性變形影響因素材料的成分、溫度、變形速度、應(yīng)變狀態(tài)等都會(huì)影響塑性變形行為。常見塑性成形工藝沖壓沖壓是使用模具對(duì)金屬板料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的零件。拉伸拉伸是利用模具將板料或管料拉伸成各種形狀的零件，例如拉伸罐體、拉伸杯子等。彎曲彎曲是利用模具將板料或型材彎曲成各種形狀的零件，例如彎曲車身零件、彎曲管道等。擠壓擠壓是利用模具將金屬材料擠壓成各種形狀的零件，例如擠壓鋁型材、擠壓齒輪等。塑性加工設(shè)備液壓機(jī)液壓機(jī)廣泛應(yīng)用于金屬塑性加工，如沖壓、彎曲、拉伸等，能夠提供強(qiáng)大的壓力，實(shí)現(xiàn)材料的變形。鍛造錘鍛造錘用于金屬的鍛造加工，通過錘擊的方式使金屬材料塑性變形，改善材料的性能。擠壓機(jī)擠壓機(jī)利用模具對(duì)金屬材料施加壓力，使其通過模具孔形成特定形狀的制品，廣泛用于鋁合金、銅合金等材料的加工。軋機(jī)軋機(jī)用于金屬的軋制加工，通過軋輥之間的壓力使金屬材料塑性變形，改變材料的形狀和尺寸。熱處理加工熱處理加工是通過對(duì)金屬材料進(jìn)行加熱和冷卻，改變其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而提高其機(jī)械性能的一種加工方法。熱處理加工可以提高材料的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性等性能，適用于各種金屬材料，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、航空航天、汽車、電子等領(lǐng)域。熱處理基本原理1相變熱處理改變材料的微觀結(jié)構(gòu)，從而改變材料的性能。2擴(kuò)散原子在材料內(nèi)部的遷移，改變材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)。3晶粒尺寸通過控制熱處理過程，可以調(diào)節(jié)晶粒的尺寸和形狀。4殘余應(yīng)力熱處理過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，影響材料的強(qiáng)度和塑性。熱處理工藝及參數(shù)控制熱處理工藝分類熱處理工藝多種多樣，根據(jù)目的和方法不同，可以分為淬火、回火、正火、退火、表面熱處理等。淬火：提高硬度和強(qiáng)度，但降低韌性?；鼗穑航档陀捕群蛷?qiáng)度，但提高韌性。正火：改善機(jī)械性能，提高均勻性。退火：降低硬度，改善加工性能。表面熱處理：改變表面性能，提高耐磨性、抗疲勞性等。熱處理參數(shù)控制熱處理工藝參數(shù)包括加熱溫度、保溫時(shí)間、冷卻速度、介質(zhì)等，這些參數(shù)會(huì)直接影響熱處理的效果。控制這些參數(shù)需要根據(jù)材料的類型、性能要求等因素綜合考慮，并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。熱處理工藝質(zhì)量控制工藝參數(shù)控制溫度、時(shí)間、氣氛等參數(shù)嚴(yán)格控制，確保熱處理效果一致性。材料組織檢驗(yàn)顯微鏡觀察組織結(jié)構(gòu)，評(píng)估熱處理效果。尺寸和形狀控制確保熱處理后尺寸和形狀符合設(shè)計(jì)要求。性能測(cè)試硬度、強(qiáng)度、韌性等性能測(cè)試，驗(yàn)證熱處理效果。表面處理加工表面處理是機(jī)械加工中重要的環(huán)節(jié)，通過改變材料表面特性，提高產(chǎn)品性能和使用壽命。表面處理的目的和分類1改善材料性能提高機(jī)械零件耐磨性、耐腐蝕性，延長使用壽命。2增強(qiáng)美觀性通過表面處理，使產(chǎn)品表面光亮美觀，提升產(chǎn)品附加值。3特殊功能根據(jù)應(yīng)用需求，可賦予表面導(dǎo)電、絕緣、抗靜電等特殊功能。常見表面處理工藝電鍍電鍍是在金屬表面鍍上金屬或合金，改善表面性能，提高耐腐蝕性。噴涂噴涂是在金屬表面噴涂一層涂料，提高表面光澤度，美觀性。熱處理熱處理是將金屬加熱到一定溫度，保溫一段時(shí)間，再進(jìn)行冷卻，改善材料的性能。化學(xué)鍍化學(xué)鍍是在金屬表面沉積一層金屬或合金，改善耐磨性、耐腐蝕性。表面處理工藝質(zhì)量控制嚴(yán)格檢驗(yàn)表面處理工藝的關(guān)鍵在于質(zhì)量控制，需要嚴(yán)格檢驗(yàn)表面處理后的零件，確保其符合設(shè)計(jì)要求。人員培訓(xùn)操作人員的專業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)對(duì)表面處理工藝質(zhì)量至關(guān)重要，需進(jìn)行定期培訓(xùn)和考核。數(shù)據(jù)分析通過數(shù)據(jù)分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工藝缺陷，并進(jìn)行改進(jìn)，確保表面處理質(zhì)量穩(wěn)定性。精密加工精密加工是指對(duì)工件進(jìn)行高精度加工，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。精密加工工藝要求嚴(yán)格，加工精度高，表面質(zhì)量好，尺寸穩(wěn)定性好。精密加工的基本概念高精度精密加工要求加工精度達(dá)到微米甚至納米級(jí)別，滿足精密儀器和設(shè)備對(duì)尺寸和形狀的嚴(yán)格要求。高表面質(zhì)量表面光潔度、粗糙度等指標(biāo)都要滿足高標(biāo)準(zhǔn)，以保證零件的耐用性、可靠性和功能。復(fù)雜形狀精密加工可處理各種復(fù)雜形狀的零件，包括曲面、孔洞和螺紋等。特殊材料精密加工需要使用高強(qiáng)度、耐高溫、耐腐蝕等特殊材料，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。精密加工的工藝及設(shè)備精密車床加工精密車床加工是一種常用的精密加工工藝，其應(yīng)用廣泛，例如在模具制造、精密機(jī)械制造等領(lǐng)域。精密磨床加工精密磨床加工可以使工件表面光潔度、尺寸精度和形狀精度達(dá)到極高的要求，廣泛應(yīng)用于航空航天、精密儀器等領(lǐng)域。精密銑床加工精密銑床加工是一種多功能的精密加工工藝，主要用于加工平面、溝槽、齒輪等各種形狀的零件。精密數(shù)控加工中心精密數(shù)控加工中心能夠自動(dòng)完成多種加工工序，提高加工效率和零件精度，廣泛應(yīng)用于汽車制造、航空航天等領(lǐng)域。精密加工的質(zhì)量控制尺寸精度控制確保零件尺寸符合圖紙要求，控制公差范圍。表面粗糙度控制控制零件表面粗糙度，影響零件性能和使用壽命。幾何形狀和位置精度控制確保零件的形狀、位置符合設(shè)計(jì)要求，保證零件之間的配合。材料性能控制檢驗(yàn)材料的機(jī)械性能和化學(xué)成分，保證加工過程的穩(wěn)定性和零件的質(zhì)量。數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)的重要組成部分。它結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和高精度加工。數(shù)控加工的基本原理數(shù)字控制數(shù)控加工系統(tǒng)通過數(shù)字指令控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工。數(shù)控系統(tǒng)能讀取并理解程序指令，控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和刀具的切削，并執(zhí)行加工操作。程序控制數(shù)控加工程序以數(shù)字代碼的形式編寫，包含加工路徑、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡、切削參數(shù)等信息。程序控制系統(tǒng)可以解釋并執(zhí)行程序代碼，實(shí)現(xiàn)精確的加工過程。閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，反饋信息用于調(diào)整和控制加工過程，確保加工精度和穩(wěn)定性。柔性制造數(shù)控加工系統(tǒng)可以靈活調(diào)整加工參數(shù)和程序，適應(yīng)不同產(chǎn)品的加工需求，提高制造柔性和效率。數(shù)控加工系統(tǒng)組成11.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，它接收程序指令并控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和加工過程。22.伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)接收數(shù)控裝置發(fā)出的指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確的控制。33.機(jī)床本體機(jī)床本體提供加工所需的平臺(tái)，包括工作臺(tái)、主軸、刀具等。44.傳感器傳感器用于監(jiān)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)，反饋信息給數(shù)控裝置，確保加工精度和安全。數(shù)控加工工藝及編程加工工藝規(guī)劃確定加工路線，選擇刀具，確定切削參數(shù)，制定切削方案。數(shù)控程序編寫根據(jù)加工工藝規(guī)劃，使用數(shù)控編程語言編寫加工程序。程序調(diào)試將程序輸入數(shù)