数控铣工工艺设计基础知识演示版

数控铣工工艺设计数控铣工工艺设计一一.金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能金属材料的力学性能,涉及材料的强涉及材料的强度度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等。、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳强度等。强度强度材料在外力作用，材料在外力作用，抵抗塑性变形抵抗塑性变形和断裂的能力。和断裂的能力。工程上常用的金属材料的强工程上常用的金属材料的强度指标有屈服强度度指标有屈服强度(s)s)和抗拉强度和抗拉强度(b)b)等；等；硬度硬度材料抵抗更硬的物体压入其内材料抵抗更硬的物体压入其内的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度的能力。最常用的硬度指标有：布氏硬度（HB)HB)和洛氏硬度和洛氏硬度(HRA-C)(HRA-C)。布氏硬度和布氏硬度和洛氏硬度实验原理和使用范围均不相同；洛氏硬度实验原理和使用范围均不相同；二二.钢的热解决钢的热解决退火和正火退火和正火退火：将钢加热、保温，然后随炉冷却或退火：将钢加热、保温，然后随炉冷却或埋入灰中缓慢冷却。埋入灰中缓慢冷却。目的：目的：减减少硬度，便于机加工。少硬度，便于机加工。细细化晶粒，提高塑性和韧性。化晶粒，提高塑性和韧性。消消除应力除应力应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热应用：铸件、锻件、焊接及其它毛坯的热解决。解决。淬火淬火和回火：将钢加热到和回火：将钢加热到 Ac3Ac3 或或 Ac1Ac1 线线以上以上 30305050，保温后在淬火介质中快速，保温后在淬火介质中快速冷却（冷却（FeFe 向向 a aFeFe 同素异晶转变）同素异晶转变），以，以获得马氏体（获得马氏体（M)M)组织组织回火回火将钢重新加热到将钢重新加热到 Ac1Ac1 线以上某温线以上某温度，保温后冷却的热解决工艺。度，保温后冷却的热解决工艺。目的：重要是消除淬火内应力，减少钢的目的：重要是消除淬火内应力，减少钢的脆性，防止产生裂纹。脆性，防止产生裂纹。回火三种形式：回火三种形式：（1 1）低温回火（低温回火（150150250250），目的是，目的是减少淬火钢的内应力和脆性，减少淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度并保持高硬度（565664HRC)64HRC)和耐磨性。如模具、刃具等。和耐磨性。如模具、刃具等。（2 2）中温回火（）中温回火（350350500500），目的是，目的是使使 钢钢 获获 得得 高高 弹弹 性性，并并 保保 持持 较较 高高 硬硬 度度（353550HRC)50HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻和一定的韧性。如弹簧、锻模等。模等。（3 3）高高 温温 回回 火火 调调 质质 解解 决决（500500650650），硬度，硬度 202035HRC35HRC，强度及，强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。等。三三.极限与配合极限与配合1.1.互换性的概念互换性的概念在一批相同规格的零件或部件中，任取在一批相同规格的零件或部件中，任取一件，一件，不经修配或其他加工，不经修配或其他加工，就能顺利装配，就能顺利装配，并可以达成预期使用规定。并可以达成预期使用规定。我们把这批零件我们把这批零件或部件所具有的这种性质称为互换性。或部件所具有的这种性质称为互换性。2.2.极限与配合的基本术语定义及概念极限与配合的基本术语定义及概念(1)(1)零件的尺寸零件的尺寸基本尺寸基本尺寸：通过它应用上、下偏差可算出：通过它应用上、下偏差可算出极限尺寸的尺寸极限尺寸的尺寸极限尺寸极限尺寸：一个孔或轴允许的尺寸的两个一个孔或轴允许的尺寸的两个极端。分为最大极限尺寸和最小极限尺寸。极端。分为最大极限尺寸和最小极限尺寸。最大极限尺寸最大极限尺寸：孔或轴允许的最大尺寸。：孔或轴允许的最大尺寸。最小极限尺寸最小极限尺寸：孔或轴允许的最小尺寸。：孔或轴允许的最小尺寸。（2 2）偏差与公差偏差与公差偏差：偏差：某一尺寸某一尺寸（实际尺寸、（实际尺寸、极限尺寸等）极限尺寸等）减其基本尺寸所得的代数差。偏差可认为减其基本尺寸所得的代数差。偏差可认为正、为负或为零。正、为负或为零。极限偏差极限偏差：指：指上偏差和下偏差上偏差和下偏差。最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数最大极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为上偏差；差称为上偏差；最小极限尺寸减其基本尺寸最小极限尺寸减其基本尺寸所得的代数差称为下偏差。所得的代数差称为下偏差。尺寸公差尺寸公差（简称公差，用（简称公差，用 T T 表达）表达）：最大：最大极限尺寸减最小极限尺寸之差，极限尺寸减最小极限尺寸之差，或上偏差减或上偏差减下偏差之差。是允许尺寸的变动量。下偏差之差。是允许尺寸的变动量。由于最大极限尺寸总是大于最小极限尺由于最大极限尺寸总是大于最小极限尺寸，上偏差总是大于下偏差，所以它们的代寸，上偏差总是大于下偏差，所以它们的代数差值总为正值，一般将正号省略，取其绝数差值总为正值，一般将正号省略，取其绝对值。即尺寸公差是一个没有符号的绝对对值。即尺寸公差是一个没有符号的绝对值。值。孔轴+0.025350-0.02535-0.050最小极限尺寸(35)孔公差T(0.025)上偏差(+0.025)下偏差(0)最大极限尺寸(35.025)孔标准公差标准公差(IT)(IT)：标准公差是国家标准极限与标准公差是国家标准极限与配合制中所规定的任一公差。配合制中所规定的任一公差。表表 2-12-1 标准公差数值表（摘自标准公差数值表（摘自 GB/TGB/T 1800.31800.319981998）上偏差(-0.025)下偏差(-0.050)最小极限尺寸(34.950)轴公差T(0.025)最大极限尺寸(34.975)基本尺寸(35)轴零线基本尺寸基本尺寸 公差等级公差等级mmmmIT5IT5 IT6IT6 IT7IT7 IT8IT8 IT9IT9 IT10IT10 IT11IT11 IT12IT126106106 69 915152222363658589090150150101810188 811111818272743437070110110180180183018309 91313212133335252848413013021021030503050111116162525393962621001001601602502505080508013131919303046467474120120190190300300801208012015152222353554548787140140220220350350120180120180 1818252540406363100100 160160250250400400180250180250 2020292946467272115115 185185290290460460（3 3）零件的配合）零件的配合配合：指基本尺寸相同的互相结合的孔配合：指基本尺寸相同的互相结合的孔和轴公差带之间的关系。和轴公差带之间的关系。配合分类：间隙配合、过盈配合和过渡配合分类：间隙配合、过盈配合和过渡配合配合最小间隙为零线零线寸基本尺大间隙最最大间隙零线寸尺本基寸尺本基基本尺寸隙间隙大间最大最轴公差带轴公差带轴公差带轴公差带3.3.优先与常用公差带及配合优先与常用公差带及配合（1 1）优先与常用的孔公差带（）优先与常用的孔公差带（GB/T1801GB/T180119991999）最小间隙为零最小间隙最小间隙间隙配合间隙配合具有间隙（涉及最小间隙等于具有间隙（涉及最小间隙等于零）的配合称为间隙配合。零）的配合称为间隙配合。孔公差带孔公差带孔公差带孔公差带2 2）优先与常用的轴公差带（）优先与常用的轴公差带（GB/T1801GB/T180119991999）65H74.4.极限与配合的标注极限与配合的标注1)1)零件图上的标注零件图上的标注公公差差带带代代号号注注法法极限偏差注法极限偏差注法双注法双注法656565H765H765H76565H7656565k665K66565k665K6孔的公差带代号轴的65H7公差等级数字孔的基本偏差代号（大写）孔的基本尺寸公差轴的轴的代号轴的公差带代号65k6字公差等级数字差代号（大写）轴的基本偏差代号（小写）寸轴的基本尺寸标注注意事项标注注意事项：a.a.上下偏差绝对值不同时，偏差数字用比基上下偏差绝对值不同时，偏差数字用比基本尺寸数字小一号的字体书写。本尺寸数字小一号的字体书写。下偏差应与下偏差应与基本尺寸注在同一底线上。基本尺寸注在同一底线上。6565b.b.若某一偏差为零时，若某一偏差为零时，数字数字“0 0”不能省略，不能省略，必必须标出，须标出，并与另一偏差的整数个位对齐书写并与另一偏差的整数个位对齐书写c.c.若上下偏差绝对值相同符号相反时，则偏若上下偏差绝对值相同符号相反时，则偏差数字只写一个，差数字只写一个，并与基本尺寸数字字号相并与基本尺寸数字字号相65同。同。5.5.线性尺寸的未注公差线性尺寸的未注公差(GB/T1804-92)(GB/T1804-92)(1)(1)定义定义零件图上只标注基本尺寸而不零件图上只标注基本尺寸而不标注极限偏差的尺寸称为未注公差尺寸标注极限偏差的尺寸称为未注公差尺寸未注公差的线性尺寸的极限偏差数值表未注公差的线性尺寸的极限偏差数值表mmmm基本尺寸基本尺寸 公差等级公差等级mmmmIT5IT5 IT6IT6 IT7IT7 IT8IT8 IT9IT9 IT10IT10 IT11IT11 IT12IT126106106 69 915152222363658589090150150101810188 811111818272743437070110110180180183018309 91313212133335252848413013021021030503050111116162525393962621001001601602502505080508013131919303046467474120120190190300300801208012015152222353554548787140140220220350350120180120180 1818252540406363100100 160160250250400400180250180250 2020292946467272115115 185185290290460460四四.形状和位置公差形状和位置公差1.1.基本概念基本概念零件在加工后形成的各种误差是客观存零件在加工后形成的各种误差是客观存在的，在的，除了在极限与配合中讨论过的尺寸误除了在极限与配合中讨论过的尺寸误差外，还存在着形状误差和位置误差。差外，还存在着形状误差和位置误差。零件上的实际几何要素的形状与抱负形零件上的实际几何要素的形状与抱负形状之间的误差称为状之间的误差称为形状误差形状误差。零件上各几何要素之间的实际相对位置零件上各几何要素之间的实际相对位置与抱负相对位置之间的误差称为与抱负相对位置之间的误差称为位置误差位置误差。形状误差与位置误差简称形状误差与位置误差简称形位误差形位误差。形位误差的允许变动量称为形位误差的允许变动量称为形位公差形位公差。（1 1）形位公差特性项目及符号）形位公差特性项目及符号2.2.形位公差的标注形位公差的标注（1 1）形位公差框格形位公差框格形位公差框格由两格或多格组成，形位公差框格由两格或多格组成，框格中的框格中的重要内容从左到右按以下顺序填写：重要内容从左到右按以下顺序填写：公差特公差特性项目符号；公差值及有关附加符号；基准性项目符号；公差值及有关附加符号；基准符号及有关附加符号。符号及有关附加符号。框格的高度应是框格内所书写字体高度框格的高度应是框格内所书写字体高度的两倍。框格的宽度应是：第一格等于框格的两倍。框格的宽度应是：第一格等于框格的高度；第二格应与标注内容的长度相适的高度；第二格应与标注内容的长度相适应；应；第三格以后各格须与有关字母的宽度相第三格以后各格须与有关字母的宽度相适应。适应。（2 2）被测要素的标注被测要素的标注被测要素被测要素指图样上给出了形位公差规定指图样上给出了形位公差规定的要素，是被检测的对象。的要素，是被检测的对象。被测要素为中心要素的标注被测要素为中心要素的标注：中心要素中心要素指由轮廓要素导出的一种要素，指由轮廓要素导出的一种要素，如球心、如球心、轴线、轴线、对称中心线、对称中心线、对称中心面等。对称中心面等。（3 3）基准要素的标注基准要素的标注基准要素基准要素用来拟定被测要素方向或位置用来拟定被测要素方向或位置的要素。图样上一般用基准符号标出。的要素。图样上一般用基准符号标出。基准代号基准代号由基准符号、圆圈、连线和代表基准的由基准符号、圆圈、连线和代表基准的字母组成字母组成。基准符号用粗线基准符号用粗线（约为（约为 2d2d）绘制，绘制，长度约等于圆圈直径，长度约等于圆圈直径，应靠近基准要素的可应靠近基准要素的可见轮廓线或轮廓线的延长线（相距约为见轮廓线或轮廓线的延长线（相距约为1mm1mm）。基准符号用细实线与圆圈相连，连。基准符号用细实线与圆圈相连，连线方向应是圆圈的径向。圆圈用细实线（约线方向应是圆圈的径向。圆圈用细实线（约为字高的为字高的 1/91/9）绘制，直径为工程字高。基）绘制，直径为工程字高。基准字母用大写字母表达。为不致引起误解，准字母用大写字母表达。为不致引起误解，字母字母 E E、I I、J J、MM、O O、P P、L L、R R、F F 不用不用作基准字母。作基准字母。例例 1 1 齿轮毛坯形位公差的识读齿轮毛坯形位公差的识读(1).(1).100h6100h6 外圆对孔外圆对孔45P745P7 的轴线的径的轴线的径向圆跳动公差为向圆跳动公差为 0.025mm0.025mm；(2).(2).100h6100h6 外圆的圆度公差为外圆的圆度公差为 0.004mm0.004mm；(3).(3).零件上箭头所指两端面之间的平行度公零件上箭头所指两端面之间的平行度公差为差为 0.01mm.0.01mm.。0.0040.025BBA0.01A016-0.4100h645P7五五.表面粗糙度表面粗糙度1.1.机械加工后的零件机械加工后的零件,不仅要保持尺寸公不仅要保持尺寸公差差,即尺寸精度即尺寸精度,同时还要保证零件表面为预同时还要保证零件表面为预想的几何面想的几何面.2.2.表面粗糙度的评估指标表面粗糙度的评估指标轮廓算术平均偏差轮廓算术平均偏差 R Ra aR Ra a的常用数值的常用数值:.0.10.1、0.20.2、0.40.4、0.80.8、1.61.6、3.23.2、6.36.3.3.3.表面粗糙度的符号及标注表面粗糙度的符号及标注在粗糙度的标注中在粗糙度的标注中 R Ra a只标注数值只标注数值,自身符自身符号不标号不标.符号符号意义意义表白用去除材料的方法获得的表表白用去除材料的方法获得的表面粗糙度面粗糙度表白用不去除材料的方法获得的表白用不去除材料的方法获得的表面粗糙度表面粗糙度六六.螺纹螺纹5.15.1螺纹的形成、要素和结构螺纹的形成、要素和结构螺纹的形成螺纹的形成螺纹螺纹:螺纹是指在圆柱（锥）表面上，沿螺纹是指在圆柱（锥）表面上，沿着螺旋线所形成的、着螺旋线所形成的、具有相同剖面的连续凸具有相同剖面的连续凸起和沟槽。起和沟槽。制在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹。制在圆柱体外表面上的螺纹叫外螺纹。制在圆柱体内表面上的螺纹叫内螺纹。制在圆柱体内表面上的螺纹叫内螺纹。外螺纹的加工方法外螺纹的加工方法:内螺纹的加工方法内螺纹的加工方法:2 2、螺纹的要素、螺纹的要素牙型、直径、螺距、线数和旋向牙型、直径、螺距、线数和旋向 螺纹的牙型螺纹的牙型在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓在通过螺纹轴线的剖面上，螺纹的轮廓形状。形状。螺纹的大径和小径螺纹的大径和小径大径：大径：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱面的直径。假想圆柱面的直径。D D、d d小径：小径：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱面的直径。假想圆柱面的直径。D1D1、d1d1螺纹的中径：一个假想圆柱的直径。该圆螺纹的中径：一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。的地方。螺距和导程螺距和导程螺纹上相邻两牙在中径线上相应两点之螺纹上相邻两牙在中径线上相应两点之间的轴向距离间的轴向距离 P P 称为螺距。称为螺距。同一条螺纹上相邻两牙在中径线上相应同一条螺纹上相邻两牙在中径线上相应两点之间的轴向距离两点之间的轴向距离 L L 称为导程。称为导程。螺纹的线数螺纹的线数 n n单线螺纹单线螺纹:沿一条螺旋线形成的螺纹沿一条螺旋线形成的螺纹。多线螺纹多线螺纹:沿两条或两条以上在轴向等距分布的沿两条或两条以上在轴向等距分布的螺旋线所形成的螺纹。螺旋线所形成的螺纹。螺纹的旋向螺纹的旋向3 3、螺纹的结构、螺纹的结构螺纹收尾和退刀槽螺纹收尾和退刀槽螺纹的末端：螺纹的末端：为了便于装配和防止螺纹起为了便于装配和防止螺纹起始圈损坏，始圈损坏，常在螺纹的起始处加工成一定的常在螺纹的起始处加工成一定的形式，如倒角、倒圆等。形式，如倒角、倒圆等。螺纹的收尾和退刀槽：螺纹的收尾和退刀槽：车削螺纹时，因加工的刀具要退刀或其车削螺纹时，因加工的刀具要退刀或其它因素，螺纹的末尾部分产生不完整的牙它因素，螺纹的末尾部分产生不完整的牙型，称为螺尾。为了避免产生螺尾，可以在型，称为螺尾。为了避免产生螺尾，可以在螺纹末尾处加工出一槽，称为退刀槽。然后螺纹末尾处加工出一槽，称为退刀槽。然后再车削螺纹。再车削螺纹。4 4、螺纹的种类、螺纹的种类5.25.2螺纹的规定画法螺纹的规定画法 牙顶用粗实线表达牙顶用粗实线表达(外螺纹的大径线，外螺纹的大径线，内内 螺纹的小径线螺纹的小径线)。牙底用细实线表达牙底用细实线表达(外螺纹的小径线，外螺纹的小径线，内螺纹的大径线内螺纹的大径线)。在投影为圆的视图上，表达牙底的细实在投影为圆的视图上，表达牙底的细实线圆只画约线圆只画约 3/43/4 圈。圈。螺纹终止线用粗实线表达螺纹终止线用粗实线表达 不管是内螺纹还是外螺纹，其剖视图或不管是内螺纹还是外螺纹，其剖视图或断面图上的剖面线都必须画到粗实线。断面图上的剖面线都必须画到粗实线。当需要表达螺纹收尾时，螺尾部分的牙当需要表达螺纹收尾时，螺尾部分的牙底线与轴线成底线与轴线成 3030。1 1、外螺纹画法、外螺纹画法2 2、内螺纹画法、内螺纹画法不穿通螺纹孔的画法不穿通螺纹孔的画法:螺纹局部结构的画法与标注螺纹局部结构的画法与标注5.35.3螺纹的标注方法螺纹的标注方法标注的基本模式标注的基本模式粗粗牙螺纹允许不标注螺距；牙螺纹允许不标注螺距；单线螺纹允许不标注导程与线数；单线螺纹允许不标注导程与线数；右右旋螺纹省略旋螺纹省略“RH”“RH”，左旋时则标注，左旋时则标注LH;LH;旋合长度为中档时，旋合长度为中档时，“N”“N”可省略。可省略。标注示例标注示例 标注方法标注方法