机械制造基础1

第一章第一章 机械加工根底知识机械加工根底知识切削加工切削加工：n n钳工：钳工手持工具对夹紧在钳工工作钳工：钳工手持工具对夹紧在钳工工作台虎钳上的工件进行切削加工的方法。台虎钳上的工件进行切削加工的方法。n n机械加工机械加工:工人操纵机床来完成切削加工。工人操纵机床来完成切削加工。钳工的根本操作：钳工的根本操作：n n 1)1)1)1)辅助性操作辅助性操作辅助性操作辅助性操作 即即即即划线划线划线划线，它是根据图样在，它是根据图样在，它是根据图样在，它是根据图样在毛坯或半成品工件上划出加工界线的操作。毛坯或半成品工件上划出加工界线的操作。毛坯或半成品工件上划出加工界线的操作。毛坯或半成品工件上划出加工界线的操作。n n 2)2)2)2)切削性操作切削性操作切削性操作切削性操作 有有有有錾削、锯削、锉削、攻錾削、锯削、锉削、攻錾削、锯削、锉削、攻錾削、锯削、锉削、攻螺纹、套螺纹、钻孔螺纹、套螺纹、钻孔螺纹、套螺纹、钻孔螺纹、套螺纹、钻孔(扩孔、铰孔扩孔、铰孔扩孔、铰孔扩孔、铰孔)、刮削和研、刮削和研、刮削和研、刮削和研磨磨磨磨等多种操作。等多种操作。等多种操作。等多种操作。n n 3)3)3)3)装配性操作装配性操作装配性操作装配性操作 即装配，将零件或部件按即装配，将零件或部件按即装配，将零件或部件按即装配，将零件或部件按图样技术要求组装成机器的工艺过程。图样技术要求组装成机器的工艺过程。图样技术要求组装成机器的工艺过程。图样技术要求组装成机器的工艺过程。n n 4)4)4)4)维修性操作维修性操作维修性操作维修性操作 即维修，对在役机械、设即维修，对在役机械、设即维修，对在役机械、设即维修，对在役机械、设备进行维修、检查、修理的操作。备进行维修、检查、修理的操作。备进行维修、检查、修理的操作。备进行维修、检查、修理的操作。钳工的作用钳工的作用n n1)1)1)1)普通钳工工作范围普通钳工工作范围普通钳工工作范围普通钳工工作范围n n (1)(1)(1)(1)加工前的准备工作，如清理毛坯，毛坯或半成加工前的准备工作，如清理毛坯，毛坯或半成加工前的准备工作，如清理毛坯，毛坯或半成加工前的准备工作，如清理毛坯，毛坯或半成品工件上的划线等；品工件上的划线等；品工件上的划线等；品工件上的划线等；n n (2)(2)(2)(2)单件零件的修配性加工；单件零件的修配性加工；单件零件的修配性加工；单件零件的修配性加工；n n (3)(3)(3)(3)零件装配前的钻孔、铰孔、攻螺纹和套螺纹等；零件装配前的钻孔、铰孔、攻螺纹和套螺纹等；零件装配前的钻孔、铰孔、攻螺纹和套螺纹等；零件装配前的钻孔、铰孔、攻螺纹和套螺纹等；n n (4)(4)(4)(4)加工精密零件，如刮削或研磨机器、量具和工加工精密零件，如刮削或研磨机器、量具和工加工精密零件，如刮削或研磨机器、量具和工加工精密零件，如刮削或研磨机器、量具和工具的配合面，夹具与模具的精加工等。具的配合面，夹具与模具的精加工等。具的配合面，夹具与模具的精加工等。具的配合面，夹具与模具的精加工等。n n (5)(5)(5)(5)零件装配时的配合修整；零件装配时的配合修整；零件装配时的配合修整；零件装配时的配合修整；n n (6)(6)(6)(6)机器的组装、试车、调整和维修等。机器的组装、试车、调整和维修等。机器的组装、试车、调整和维修等。机器的组装、试车、调整和维修等。n n2)2)2)2)钳工在机械制造和维修中的作用钳工在机械制造和维修中的作用钳工在机械制造和维修中的作用钳工在机械制造和维修中的作用 钳工的特点：钳工的特点：n n钳工是一种比较复杂、细微、工艺要求较高的钳工是一种比较复杂、细微、工艺要求较高的钳工是一种比较复杂、细微、工艺要求较高的钳工是一种比较复杂、细微、工艺要求较高的工作。工作。工作。工作。n n所用工具简单，加工多样灵活、操作方便，适所用工具简单，加工多样灵活、操作方便，适所用工具简单，加工多样灵活、操作方便，适所用工具简单，加工多样灵活、操作方便，适应面广，故有很多工作仍需要由钳工来完成。应面广，故有很多工作仍需要由钳工来完成。应面广，故有很多工作仍需要由钳工来完成。应面广，故有很多工作仍需要由钳工来完成。n n在机械制造及机械维修中有着特殊的、不可取在机械制造及机械维修中有着特殊的、不可取在机械制造及机械维修中有着特殊的、不可取在机械制造及机械维修中有着特殊的、不可取代的作用。代的作用。代的作用。代的作用。n n劳动强度大、生产效率低、对工人技术水平要劳动强度大、生产效率低、对工人技术水平要劳动强度大、生产效率低、对工人技术水平要劳动强度大、生产效率低、对工人技术水平要求较高。求较高。求较高。求较高。1)1)钳工工作台简称钳台钳工工作台简称钳台n n常用硬质木板或钢材制成，常用硬质木板或钢材制成，n n要求坚实、平稳，要求坚实、平稳，n n台面高度约台面高度约800800900mm900mm，n n台面上装虎钳和防护网。台面上装虎钳和防护网。2)2)虎钳虎钳n n虎钳是用来虎钳是用来夹持工件，夹持工件，n n其规格以钳其规格以钳口的宽度来口的宽度来表示，常用表示，常用的有的有100100、125125、150mm150mm三种，三种，划线：划线：n n划线平板：划线的基准工具，由铸铁制划线平板：划线的基准工具，由铸铁制成，其上平面是划线的基准平面，要求成，其上平面是划线的基准平面，要求非常平直和光洁。非常平直和光洁。n n划针：划线的根本工具，划线时划针针划针：划线的根本工具，划线时划针针尖应紧贴钢尺移动。尖应紧贴钢尺移动。n n划线盘：立体划线和校正工件位置时用划线盘：立体划线和校正工件位置时用的工具的工具 。n na)a)普通划规普通划规普通划规普通划规 b)b)弹簧划规弹簧划规弹簧划规弹簧划规n n划规：划圆或弧线、等分线段及量取尺寸等划规：划圆或弧线、等分线段及量取尺寸等划规：划圆或弧线、等分线段及量取尺寸等划规：划圆或弧线、等分线段及量取尺寸等 n na)定轴心定轴心 b)定孔中心定孔中心 c)划直线划直线n n划卡：或称单脚划规，主要用于确定轴划卡：或称单脚划规，主要用于确定轴和孔的中心位置和孔的中心位置 。n n千斤顶：在平板上支承较大及不规那么千斤顶：在平板上支承较大及不规那么工件时使用，其高度可以调整。通常用工件时使用，其高度可以调整。通常用三个千斤顶支承工件三个千斤顶支承工件 。n nV V形铁：支承圆柱形工件，使工件轴线与形铁：支承圆柱形工件，使工件轴线与平板平行，便于找出中心和划出中心线。平板平行，便于找出中心和划出中心线。较长的工件可放在两个等高的较长的工件可放在两个等高的V V形铁上。形铁上。n n样冲：在划出的线条上打出样冲眼的工样冲：在划出的线条上打出样冲眼的工具。具。锯削：手锯锯削：手锯n n手锯由锯弓和锯条两局部组成。手锯由锯弓和锯条两局部组成。1)1)、锯弓、锯弓n n锯弓是用来夹持和拉紧锯条的工具。有锯弓是用来夹持和拉紧锯条的工具。有固定式和可调式两种。固定式和可调式两种。2)2)锯条锯条n n锯条：用碳素工具钢锯条：用碳素工具钢(如如T10T10或或T12)T12)或合或合金工具钢，并经热处理制成。金工具钢，并经热处理制成。n n锯条的规格：以锯条两端安装孔间的距锯条的规格：以锯条两端安装孔间的距离来表不离来表不(长度有长度有150150400mm)400mm)。常用的。常用的锯条是长锯条是长300mm300mm、宽、宽12mm12mm、厚、厚0.8mm0.8mm。n n锯齿的粗细是按锯条上每锯齿的粗细是按锯条上每25mm25mm长度内齿长度内齿数表示的。数表示的。14141818齿为粗齿，齿为粗齿，2424齿为中齿为中齿，齿，3232齿为细齿。齿为细齿。n n锯齿的粗细也可按齿距锯齿的粗细也可按齿距t t的大小来划分：的大小来划分：粗齿的齿距粗齿的齿距t t1.6mm1.6mm，中齿的齿距，中齿的齿距t t1.2mm1.2mm，细齿的齿距，细齿的齿距t t0.8mm0.8mm。n n锯割软的材料锯割软的材料锯割软的材料锯割软的材料(如铜、铝合金等如铜、铝合金等如铜、铝合金等如铜、铝合金等)或厚材料时，或厚材料时，或厚材料时，或厚材料时，应选用粗齿锯条，因为锯屑较多，要求较大的应选用粗齿锯条，因为锯屑较多，要求较大的应选用粗齿锯条，因为锯屑较多，要求较大的应选用粗齿锯条，因为锯屑较多，要求较大的容屑空间。容屑空间。容屑空间。容屑空间。n n锯割硬材料锯割硬材料锯割硬材料锯割硬材料(如合金钢等如合金钢等如合金钢等如合金钢等)或薄板、薄管时、应或薄板、薄管时、应或薄板、薄管时、应或薄板、薄管时、应选用细齿锯条，因为材料硬，锯齿不易切人，选用细齿锯条，因为材料硬，锯齿不易切人，选用细齿锯条，因为材料硬，锯齿不易切人，选用细齿锯条，因为材料硬，锯齿不易切人，锯屑量少，不需要大的容屑空间；锯薄材料时，锯屑量少，不需要大的容屑空间；锯薄材料时，锯屑量少，不需要大的容屑空间；锯薄材料时，锯屑量少，不需要大的容屑空间；锯薄材料时，锯齿易被工件勾住而崩断，需要同时工作的齿锯齿易被工件勾住而崩断，需要同时工作的齿锯齿易被工件勾住而崩断，需要同时工作的齿锯齿易被工件勾住而崩断，需要同时工作的齿数多，使锯齿承受的力量减少；数多，使锯齿承受的力量减少；数多，使锯齿承受的力量减少；数多，使锯齿承受的力量减少；n n锯割中等硬度材料锯割中等硬度材料锯割中等硬度材料锯割中等硬度材料(如普通钢、铸铁等如普通钢、铸铁等如普通钢、铸铁等如普通钢、铸铁等)和中等和中等和中等和中等厚度的工件时，一般选用中齿锯条。厚度的工件时，一般选用中齿锯条。厚度的工件时，一般选用中齿锯条。厚度的工件时，一般选用中齿锯条。锉锉 削削n n用锉刀对工件外表进行切削加工，使它到达零用锉刀对工件外表进行切削加工，使它到达零用锉刀对工件外表进行切削加工，使它到达零用锉刀对工件外表进行切削加工，使它到达零件图纸要求的形状，尺寸和外表粗糙度，这种件图纸要求的形状，尺寸和外表粗糙度，这种件图纸要求的形状，尺寸和外表粗糙度，这种件图纸要求的形状，尺寸和外表粗糙度，这种加工方法称为锉削。加工方法称为锉削。加工方法称为锉削。加工方法称为锉削。n n锉削加工简便，工作范围广，多用于錾削、锯锉削加工简便，工作范围广，多用于錾削、锯锉削加工简便，工作范围广，多用于錾削、锯锉削加工简便，工作范围广，多用于錾削、锯削之后，锉削可对工件上的平面、曲面、内外削之后，锉削可对工件上的平面、曲面、内外削之后，锉削可对工件上的平面、曲面、内外削之后，锉削可对工件上的平面、曲面、内外圆弧、沟槽以及其他复杂外表进行加工，锉削圆弧、沟槽以及其他复杂外表进行加工，锉削圆弧、沟槽以及其他复杂外表进行加工，锉削圆弧、沟槽以及其他复杂外表进行加工，锉削的最高精度可达的最高精度可达的最高精度可达的最高精度可达IT7IT7IT7IT7一一一一IT8IT8IT8IT8，外表粗糙度尺。可，外表粗糙度尺。可，外表粗糙度尺。可，外表粗糙度尺。可达达达达1.61.61.61.6一一一一0.8m0.8m0.8m0.8m。n n可用于成形样板，模具型腔以及部件，机器装可用于成形样板，模具型腔以及部件，机器装可用于成形样板，模具型腔以及部件，机器装可用于成形样板，模具型腔以及部件，机器装配时的工件修整，是钳工主要操作方法之一。配时的工件修整，是钳工主要操作方法之一。配时的工件修整，是钳工主要操作方法之一。配时的工件修整，是钳工主要操作方法之一。1)1)锉刀的材料及构造锉刀的材料及构造n n锉刀常用碳素工具钢锉刀常用碳素工具钢T10T10、T12T12制成，并制成，并经热处理淬硬到经热处理淬硬到HRC62HRC626767。2)2)锉刀的种类锉刀的种类n n锉刀按用途不同分为：普通锉锉刀按用途不同分为：普通锉(或称钳工或称钳工锉锉)、特种锉和整形锉、特种锉和整形锉(或称什锦锉或称什锦锉)三类，三类，其中普通锉使用最多。其中普通锉使用最多。n n普通锉按截面形状不同分为：平锉、方普通锉按截面形状不同分为：平锉、方锉、圆锉、半圆锉和三角锉五种；锉、圆锉、半圆锉和三角锉五种；3)3)锉刀的选用锉刀的选用n n(1)(1)根据工件形状和加工面的大小选择锉根据工件形状和加工面的大小选择锉刀的形状和规格；刀的形状和规格；n n(2)(2)根据加工材料软硬、加工余量、精度根据加工材料软硬、加工余量、精度和外表粗糙度的要求选择锉刀的粗细。和外表粗糙度的要求选择锉刀的粗细。粗锉刀的齿距大，不易堵塞，适宜于粗粗锉刀的齿距大，不易堵塞，适宜于粗加工加工(即加工余量大、精度等级和外表质即加工余量大、精度等级和外表质量要求低量要求低)及铜、铝等软金属。及铜、铝等软金属。钻孔、扩孔、锪孔与铰孔钻孔、扩孔、锪孔与铰孔n n各种零件的孔加工，除去一局部由车、各种零件的孔加工，除去一局部由车、镗、铣等机床完成外，很大一局部是由镗、铣等机床完成外，很大一局部是由钳工利用钻床和钻孔工具钳工利用钻床和钻孔工具(钻头、扩孔钻、钻头、扩孔钻、铰刀等铰刀等)完成的。完成的。n n钳工加工孔的方法一般指钻孔、扩孔和钳工加工孔的方法一般指钻孔、扩孔和铰孔。铰孔。攻丝和套丝攻丝和套丝n n攻螺纹攻螺纹(亦称攻丝亦称攻丝)：用丝锥在工件内圆：用丝锥在工件内圆柱面上加工出内螺纹；柱面上加工出内螺纹；n n套螺纹套螺纹(或称套丝、套扣或称套丝、套扣)：用板牙在圆：用板牙在圆柱杆上加工外螺纹。柱杆上加工外螺纹。n一、零件外表的形成一、零件外表的形成n根本外表：外圆面、内圆面根本外表：外圆面、内圆面孔、平面孔、平面n成形面：螺纹、齿轮的齿形、成形面：螺纹、齿轮的齿形、各种沟槽各种沟槽第一节第一节 切削运动及切削要素切削运动及切削要素车外圆面车外圆面播放播放车成形面车成形面播放播放车床上镗孔车床上镗孔播放播放磨外圆面磨外圆面播放播放钻孔钻孔播放播放铣平面铣平面播放播放铣成形面铣成形面播放播放二、切削运动和切削用量二、切削运动和切削用量 1.1.切削运动切削运动切削加工中刀具和工切削加工中刀具和工件之间的相对运动即件之间的相对运动即切削运动切削运动(cutting(cutting motions)motions)。切削运动可以是旋转切削运动可以是旋转运动或直线运动，也运动或直线运动，也可以是连续的或间歇可以是连续的或间歇的的（1 1）主运动主运动由机床或人力提供的刀具与由机床或人力提供的刀具与工件之间主要的相对运动工件之间主要的相对运动,它使刀具切削刃及其邻近的它使刀具切削刃及其邻近的刀具外表切入工件材料，使刀具外表切入工件材料，使被切削层转变为切屑被切削层转变为切屑,从而从而形成工件的新外表。形成工件的新外表。在切削运动中，主运动在切削运动中，主运动(primary motion)(primary motion)速度速度最高、耗功最大。最高、耗功最大。主运动只有一个。主运动只有一个。刀具与工件之间附加刀具与工件之间附加的相对运动的相对运动,它配合主运动它配合主运动依次地或连续不断地切除依次地或连续不断地切除切屑切屑,从而形成具有所需几从而形成具有所需几何特性的已加工外表。何特性的已加工外表。进给运动进给运动(feed movement)可由刀可由刀具完成具完成(如车削如车削)，也可由工，也可由工件完成件完成(如铣削如铣削)，可以是间，可以是间歇的如刨削歇的如刨削,也可以是也可以是连续的如车削。连续的如车削。进给运动可以是进给运动可以是1个或多个个或多个（2 2）进给运动进给运动主运动和进给运动主运动和进给运动合成的运动称为合合成的运动称为合成切削运动。成切削运动。（3 3）合成切削运动）合成切削运动各种切削加工的切削运动各种切削加工的切削运动2 2、切削加工过程中的工件外表、切削加工过程中的工件外表（1 1）待加工表面待加工表面工件上待切除工件上待切除的外表。的外表。（2 2）已）已加工表面加工表面工件上已加工工件上已加工好的外表。好的外表。（3 3）过渡表面）过渡表面工件上切削刃正工件上切削刃正在切削的外表。在切削的外表。3 3、切削用量、切削用量切削用量切削用量(cutting(cutting conditions)conditions)三要素三要素包括包括切削速度、进给量、背切削速度、进给量、背吃刀量。吃刀量。切削速度切削速度切削速度切削速度(cutting(cutting speed)speed)是单位时间内刀是单位时间内刀具和工件在主运动方向具和工件在主运动方向上的相对位移。上的相对位移。主运动为旋转运动车主运动为旋转运动车削、铣削，削、铣削，vc vc为最大为最大线速度，线速度，vc=dwn/1000vc=dwn/1000主运动为往复直线运动主运动为往复直线运动刨削、插削，刨削、插削，vc vc为为平均速度，平均速度，vc=2Lnr/1000vc=2Lnr/1000进给量进给量进给量进给量(feed movement)(feed movement)是指单位时间是指单位时间内刀具和工件在进给运动方向上相对内刀具和工件在进给运动方向上相对位移。位移。当主运动是回转运动时，进给量当主运动是回转运动时，进给量指工件或刀具每回转一周，两者沿进指工件或刀具每回转一周，两者沿进给方向的相对位移量，单位为给方向的相对位移量，单位为mm/rmm/r；当主运动是直线运动时，进给量当主运动是直线运动时，进给量指刀具或工件每往复直线运动一次，指刀具或工件每往复直线运动一次，两者沿进给方向的相对位移量，单位两者沿进给方向的相对位移量，单位为为mm/strmm/str或或mm/mm/单行程；单行程；对于多齿的旋转刀具对于多齿的旋转刀具(如铣刀、如铣刀、切齿刀切齿刀)，常用每齿进给量，常用每齿进给量 f fz z，单位为单位为mm/zmm/z或或mm/mm/齿。它与进给量齿。它与进给量f f的关系为的关系为 f=zff=zfz z 进给速度为进给速度为 v vf f=fn=zf=fn=zfz zn n 背吃刀量背吃刀量a ap p背吃刀量背吃刀量(back(back engagement of the engagement of the cutting edge)cutting edge)是指在是指在基面上垂直于进给运动基面上垂直于进给运动方向测量的切削层最大方向测量的切削层最大尺寸尺寸,工件上待加工外表与已工件上待加工外表与已加工外表之间的垂直距加工外表之间的垂直距离，离，外圆车削外圆车削:ap ap(dw-dm)/2(dw-dm)/2（2 2）切削层参数切削层参数切削层是指切削过程中，由刀切削层是指切削过程中，由刀具切削局部的一个单一动作具切削局部的一个单一动作(如如车削时工件转一圈，车刀车削时工件转一圈，车刀主切削刃移动一段距离主切削刃移动一段距离)所切除所切除的工件材料层。的工件材料层。切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 垂直于正在加工的垂直于正在加工的外表过渡外表度量外表过渡外表度量的切削层参数。的切削层参数。切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D在给定瞬间，作用于主切在给定瞬间，作用于主切削刃截形上两个极限点间削刃截形上两个极限点间的距离，在切削层尺寸平的距离，在切削层尺寸平面中测量，单位为面中测量，单位为mmmm。切削层公称横截面积切削层公称横截面积A AD D在给定瞬间，切削层在在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实切削层尺寸平面里的实际横截面积，际横截面积，单位为单位为mmmm2 2。上述公式中可看出上述公式中可看出 h hD D、b bD D均与主偏角有均与主偏角有关，但切削层公称横截面积关，但切削层公称横截面积A AD D只与只与h hD D、b bD D或或f f、a ap p有关。有关。