机械制造技术课后作业习题讲解课件

课后作业习题讲解课后作业习题讲解主讲教师：刘英教授主讲教师：刘英教授助教：任庆泰助教：任庆泰 孙明杰孙明杰 课堂作业:列出机床主运动传动链的传动路线,并计算主轴最高、最低转速。课堂作业课堂作业 传动路线传动路线：计算最高转速：计算最高转速：计算最低转速计算最低转速：金属切削机床基本知识金属切削机床基本知识2-32-3：画出画出Y Y0 0=10=10、s s=6=6、0 0=6=6、0 0=6=6、K Kr r=60=60、K Kr r=15=15的外圆的外圆车刀刀头部分投影图。车刀刀头部分投影图。金属切削机床基本知识金属切削机床基本知识2-32-3：画出画出Y Y0 0=10=10、s s=6=6、0 0=6=6、0 0=6=6、K Kr r=60=60、K Kr r=15=15的外圆的外圆车刀刀头部分投影图。车刀刀头部分投影图。2-72-7：按照下列条件选择刀具材料类型和编号。：按照下列条件选择刀具材料类型和编号。1)45 1)45钢锻件粗车钢锻件粗车 2)HT200 2)HT200铸铁件精车铸铁件精车 3)3)低速精车合金钢蜗杆低速精车合金钢蜗杆 4)4)高速精车调质钢长轴高速精车调质钢长轴 5)5)高速精密镗削铝合金缸套高速精密镗削铝合金缸套 6)6)中速车削高强度淬火钢轴中速车削高强度淬火钢轴 7)7)加工冷硬铸铁或淬硬钢加工冷硬铸铁或淬硬钢 金属切削机床基本知识金属切削机床基本知识金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识u4545号钢锻件粗车号钢锻件粗车刀具材料选择：刀具材料选择：车刀车刀 硬质合金钢硬质合金钢 钢锻件钢锻件 P P类硬类硬质合金质合金 粗车粗车 P30P30金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识 uHT200HT200铸铁件精车铸铁件精车刀具材料选择：刀具材料选择：车刀车刀 硬质合金硬质合金 铸铁件铸铁件 K K类硬质类硬质合金合金 精车精车 K01K01金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识u低速精车合金钢蜗杆低速精车合金钢蜗杆刀具材料选择要点：刀具材料选择要点：在加工淬火钢、高强度钢和高温合金时，以及在加工淬火钢、高强度钢和高温合金时，以及在低速下切削钢时，由于切削力很大，易造成在低速下切削钢时，由于切削力很大，易造成崩刃，不宜采用强度低、脆性大的崩刃，不宜采用强度低、脆性大的P P类合金，宜类合金，宜采用韧性好的采用韧性好的K K类硬质合金类硬质合金。（。（P49P49）故选择）故选择K01K01金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识 u高速精车调质钢长轴高速精车调质钢长轴刀具材料选择：刀具材料选择：车刀车刀 硬质合金硬质合金 调质钢调质钢 P P类类精车精车 P01P01 金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识 u高速精密镗削铝合金缸套高速精密镗削铝合金缸套刀具材料选择：刀具材料选择：加工条件：加工条件：高速、精密镗削高速、精密镗削加工材料：加工材料：铝合金铝合金应选择选择金刚石刀具加工！应选择选择金刚石刀具加工！金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识u中速切削高强度淬火钢轴中速切削高强度淬火钢轴刀具材料选择：刀具材料选择：加工材料：加工材料：高强度淬火钢轴。高强度淬火钢轴。这种条这种条件下普通刀具已经无法满足加工要求！件下普通刀具已经无法满足加工要求！选择立方选择立方氮化硼氮化硼或或陶瓷陶瓷刀具！刀具！金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识u加工加工65HRC65HRC冷硬铸铁或淬硬钢冷硬铸铁或淬硬钢刀具材料选择：刀具材料选择：加工材料的硬度加工材料的硬度65HRC65HRC，属于，属于硬态切硬态切削削，普通刀具无法满足加工要求。这，普通刀具无法满足加工要求。这里，里，陶瓷刀具陶瓷刀具是最佳选择。是最佳选择。2-122-12：甲、乙二人每秒钟切下的金属体积：甲、乙二人每秒钟切下的金属体积完全相同完全相同(即生产率相同即生产率相同)，只是甲的吃刀，只是甲的吃刀量量a aspsp比乙大比乙大1 1倍，而进给量倍，而进给量f f比乙小比乙小1 1倍。试倍。试比较二人主比较二人主 切削力的大小，由此可得出什切削力的大小，由此可得出什么有益的结论？么有益的结论？金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识解：解：切除率切除率Q=1000vQ=1000vc ca aspspf f ；由题意可知：由题意可知：a asp1sp1=2a=2asp2sp2，f f1 1=f=f2 2/2/2，所以所以c1c1=v=vc2c2 主切削力经验公式为主切削力经验公式为:查表查表2-52-5，X XFC FC 总是大于或等于总是大于或等于Y YFCFC（、只只与被加工材料、加工刀具以及加工形式有关）与被加工材料、加工刀具以及加工形式有关）所以，所以，FCFC 有益结论：有益结论：在选择切削用量的时候在选择切削用量的时候,为为 了减小切削力及劳动力的损耗了减小切削力及劳动力的损耗,在切除在切除 量相同时，应选择较大的进给量量相同时，应选择较大的进给量f f，较，较 小的被吃刀量小的被吃刀量a aspsp。金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识2-132-13：用：用P10P10的刀具材料，加的刀具材料，加b=650N/mm2的碳钢，当的碳钢，当 增加增加1 1倍且倍且f f减小减小1 1倍时。计算倍时。计算 两种情况下切削温度变化的百分数。两种情况下切削温度变化的百分数。金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识 解：由切削温度公式：由切削温度公式：现令改变用量之前：现令改变用量之前：现现则则有有：故：注：注：这里你也可以根据指数这里你也可以根据指数0.26-0.410.26-0.41，算出，算出一个变化范围，答案是一个变化范围，答案是8.7%-20.6%8.7%-20.6%。金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识 2-15 2-15：甲、乙、丙三人高速：甲、乙、丙三人高速车削车削b=750N/mm750N/mm2 2的碳钢。切削面积的碳钢。切削面积(a aspsp f f)各各为为1010 0.20.2，5 5 0.40.4，4 4 0.50.5，三人的经济耐，三人的经济耐用度用度TcTc=60=60分钟，比较三人的生产率，解释生分钟，比较三人的生产率，解释生产率不同的原因？产率不同的原因？金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识解：刀具寿命计算公式为：刀具寿命计算公式为：故切削速度故切削速度：查表查表2-172-17得到参数得到参数m=0.2,ym=0.2,yv v=0.45,x=0.45,xv v=0.15=0.15；所以，所以，v vc c甲甲vvc c乙乙vvc c丙丙；又因又因 Q=1000vQ=1000vc ca aspspf f故故甲甲 乙乙 丙丙金属切削及机床基本知识金属切削及机床基本知识 2-212-21：在外圆，磨床上磨削淬火钢工件，工：在外圆，磨床上磨削淬火钢工件，工件表面粗糙度要求为件表面粗糙度要求为0.4um0.4um，工艺系统中等刚，工艺系统中等刚度，试选择磨削工件的砂轮特性。度，试选择磨削工件的砂轮特性。根据工艺和查表根据工艺和查表2-212-21选择磨料为白刚玉，选择磨料为白刚玉，粒度粒度54#54#100#100#均可，结合剂为陶瓷，硬均可，结合剂为陶瓷，硬度为中软，组织含磨料度为中软，组织含磨料52%52%。机床夹具设计机床夹具设计7-67-6：试分析图：试分析图7-1207-120中的定位元件所限制的中的定位元件所限制的自由度，并判断有过定位，对不合理的地方自由度，并判断有过定位，对不合理的地方提出改进意见。提出改进意见。机床夹具设计机床夹具设计a a图中图中Z Z轴方向的两个轴方向的两个V V形块限定的自由度为形块限定的自由度为：绕绕X X轴的转动，轴的转动，沿沿 X X方向的移动，绕方向的移动，绕Y Y轴的转动，沿轴的转动，沿Y Y方向的移动；方向的移动；X X轴方轴方向的向的V V形块限定的自由度为形块限定的自由度为沿沿Z Z方向的移动，绕方向的移动，绕Z Z轴的转动。轴的转动。无过定位，是无过定位，是完全定位。完全定位。机床夹具设计机床夹具设计b b图中图中X X平面限定平面限定沿沿Z Z方向的移动，绕方向的移动，绕X X轴转动，绕轴转动，绕Y Y轴转动轴转动三个自由度；左边的三个自由度；左边的V V形块限定形块限定沿沿X X方向的移动，沿方向的移动，沿Y Y方向方向的移动。的移动。为为不完全定位，无过定位不完全定位，无过定位。机床夹具设计机床夹具设计c图图X X平面限定沿平面限定沿Z Z方向的移动，绕方向的移动，绕X X轴转动，绕轴转动，绕Y Y轴转动轴转动三三个自由度，左边短圆柱销限定个自由度，左边短圆柱销限定沿沿X X方向的移动，沿方向的移动，沿Y Y方向方向的移动的移动两个自由度。右边的两个自由度。右边的V V形块限定了形块限定了绕绕Z Z轴的转动和轴的转动和沿沿X X、Y Y方向的移动方向的移动三个自由度。有三个自由度。有过定位过定位，可以把右边，可以把右边的的V V形块换成削边销。形块换成削边销。机床夹具设计机床夹具设计7-117-11、分析图、分析图7-1257-125所示的夹紧力方向和所示的夹紧力方向和作用点，并判断其合理性及如何改进。作用点，并判断其合理性及如何改进。机床夹具设计机床夹具设计 机床夹具设计机床夹具设计机床夹具设计机床夹具设计机床夹具设计机床夹具设计 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计9-3 9-3 指出图中结构在结构工艺性方面指出图中结构在结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见。存在的问题，并提出改进意见。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计存在问题：存在问题：螺纹孔应该加工成通孔，有利螺纹孔应该加工成通孔，有利于消气，保证螺纹连接的可靠性。于消气，保证螺纹连接的可靠性。改进方案：改进方案：孔钻成通孔孔钻成通孔机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计存在问题：存在问题：钻孔时，孔的底部应该有锥形部钻孔时，孔的底部应该有锥形部分，如图做成圆柱形孔尾不便于加工。分，如图做成圆柱形孔尾不便于加工。改进方案：改进方案：在孔底部增加锥形部分。在孔底部增加锥形部分。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计存在问题：存在问题：圆柱面和圆锥面均有粗糙度圆柱面和圆锥面均有粗糙度要求，无越程槽，不便于加工要求，无越程槽，不便于加工。改进方案：改进方案：在锥面和圆柱面相交部位增在锥面和圆柱面相交部位增开越程槽开越程槽。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计图存在问题：图存在问题：内孔的直径不同，均有粗糙内孔的直径不同，均有粗糙度要求，中间细，两端粗不便于加工。度要求，中间细，两端粗不便于加工。改进方案：改进方案：将内孔的直径改为中间大，两将内孔的直径改为中间大，两端小。端小。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计存在问题：存在问题：轴上的退刀槽宽度不一样，切槽时需要轴上的退刀槽宽度不一样，切槽时需要更换刀具；键槽的宽度也不相同，加工时也需要更更换刀具；键槽的宽度也不相同，加工时也需要更换不同的刀具；加工起来费时。换不同的刀具；加工起来费时。改进方案：改进方案：将退刀槽宽度改为一致，键槽宽改为将退刀槽宽度改为一致，键槽宽改为相同的宽度。相同的宽度。存在问题：存在问题：中央凸台未与外边缘对齐，加中央凸台未与外边缘对齐，加工时需要调整刀具且加工困难。工时需要调整刀具且加工困难。改进方案：改进方案：将中央凸台的尺寸设计的和边缘将中央凸台的尺寸设计的和边缘一样高。一样高。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计存在问题：存在问题：孔设计不合理，孔底部无锥面孔设计不合理，孔底部无锥面部分，加工困难。部分，加工困难。改进方案：改进方案：将孔改为通孔。将孔改为通孔。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计存在问题：存在问题：螺纹孔一边为通孔，另一边为螺纹孔一边为通孔，另一边为盲孔，加工时需反转零件，加工不便盲孔，加工时需反转零件，加工不便。改进方案：改进方案：将盲孔改为通孔，以便于一次将盲孔改为通孔，以便于一次加工成型。加工成型。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 9-79-7如图所示的毛坯，在铸造时内孔如图所示的毛坯，在铸造时内孔2 2与外圆与外圆1 1有偏心。有偏心。如果要求获得：如果要求获得：与外圆有较高同轴度的内孔应如何选与外圆有较高同轴度的内孔应如何选择粗基准？择粗基准？内孔内孔2 2的加工余量均匀，应如何选择粗基的加工余量均匀，应如何选择粗基准？准？机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 粗基准选择原则：粗基准选择原则：u 若工件必须保证某重要表面加工余量均匀则应若工件必须保证某重要表面加工余量均匀则应选择该表面为粗基准；选择该表面为粗基准；u 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下若零件上有不需要加工的表面，则应以不加工下若零件上有不需要加工的表面，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准粗基准结论：结论：保证外圆内孔同轴度，则以外圆保证外圆内孔同轴度，则以外圆1 1表面表面为粗基准。为粗基准。为了保证内孔为了保证内孔2 2的加工余量均匀，则选的加工余量均匀，则选择内孔择内孔2 2表面本身为粗基准。表面本身为粗基准。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 9-8 9-8 图示为一锻造或铸造的轴坯，通常是图示为一锻造或铸造的轴坯，通常是孔的加工余量较大，外圆的加工余量较小。孔的加工余量较大，外圆的加工余量较小。试选择粗、精基准。试选择粗、精基准。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 粗基准选择原则：粗基准选择原则：在没有要求保证零件上重要表面加工余量均与的在没有要求保证零件上重要表面加工余量均与的情况下，若零加上的所有表面都需要加工，则应情况下，若零加上的所有表面都需要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。以加工余量最小的表面作为粗基准。结论：结论：粗基准：外圆粗基准：外圆 精基准：孔精基准：孔机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 9-16 9-16 如图所示工件成批生产时用端面如图所示工件成批生产时用端面B B定位加定位加工表面工表面A A（调整法）以保证尺寸（调整法）以保证尺寸10100 0+0.02+0.02，试标，试标注铣削表面注铣削表面A A时的工序尺寸及上、下偏差时的工序尺寸及上、下偏差。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计解：解：由题意可得尺寸链如图所示由题意可得尺寸链如图所示：可知，可知，A A0 0为封闭环，为封闭环，A A2 2、A A3 3为增环，为增环，A A1 1 为减环。为减环。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计经校核，封闭环公差等于各组成环公差经校核，封闭环公差等于各组成环公差值和，尺寸链正确！值和，尺寸链正确！9-17 9-17 如图所示工件，如图所示工件，因因 不便测量，试重新出测量尺寸，并标不便测量，试重新出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。注该测量尺寸的公差。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 解：解：由题意，尺寸链如下图所示：其中，A3为封闭环A1为减环，A2、A4 为增环。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 结论：经校核封闭环公差等结论：经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸于各组成环公差之和，尺寸链正确。链正确。机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 9-209-20有一小轴，毛坯为热轧棒料，大量生产有一小轴，毛坯为热轧棒料，大量生产的工艺路线为粗车的工艺路线为粗车半精车半精车淬火淬火粗磨粗磨精磨，外圆设计尺寸为已知各工序的加工余精磨，外圆设计尺寸为已知各工序的加工余量和经济精度，试确定各工序尺寸及极限偏量和经济精度，试确定各工序尺寸及极限偏差、毛坯尺寸及粗车余量，并填入下表。差、毛坯尺寸及粗车余量，并填入下表。（余量为双边余量）（余量为双边余量）机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计