机械制造学备课笔记(好东西)

机械制造学备课笔记教材：机械制造技术基础机械制造学教学大纲课程名称：机械制造学课程代号：01324040 学时数：80 （本学期78） 学分数：5适用专业：机械设计制造及其自动化一、本课程的地位、任务和作用机械制造学是机械设计制造及其自动化专业的一门重要的技术基础课。本课程的主要任务是介绍金属切削过程的基本知识、基本理论及主要物理现象的变化规律及其控制方法。着重探讨机械加工工艺理论与影响零件制造质量、经济性及生产率等的工艺因素及其控制方法。介绍典型机床的工作原理、传动系统、主要结构及使用性能。通过该课程的讲授及其它实践环节的实施，使学生获得有关机械制造技术的基本理论和基本方法，并能初步正确地选择加工方法，解决制造工艺规程中技术问题的能力。二、本课程的相关课程先修课程：画法几何及机械制图、机械原理、机械设计、互换性与技术测量、金工实习 、生产实习。后续课程：机械制造装备设计。三、本课程的基本内容及要求（0）绪论1.机械制造工业在经济建设中的地位与作用。2.我国机械制造业的概况及其发展。3.课程的性质和任务。4.课程的主要内容、特点及教学方法。第一部分：金属切削原理基础知识（一）金属切削基本知识1.切削运动、切削要素。2.刀具切削部分几何参数。3.刀具材料。（二）金属切削的基本理论1.金属切削过程：金属切削变形过程；切屑的形成及种类；积屑瘤现象；切削变形程度的表示。2.金属切削过程中的主要物理现象及规律：切削力与切削功率；切削热和切削温度；刀具的磨损和耐用度。3.影响金属加工的主要因素：工件材料的可切削加工性；刀具材料的影响；刀具几何参数的影响；切削用量的影响；切削液的影响。4.磨削：磨削特点；磨削运动与磨削用量。第二部分：机械制造工艺（三）典型表面加工方法1.概述：加工经济精度。2.平面加工。3.外圆加工。4.内孔加工。（四）机械加工工艺规程的制订1.概述：生产过程与工艺过程；机械加工工艺过程的组成；生产纲领与生产类型；机械加工工艺规程（内容，作用，格式，制订原则，原始材料及制订步骤）。2.零件的结构工艺分析：结构工艺性分析；技术要求分析。3.毛坯的选择。4.基准及其选择：基准及其分类；定位基准选择（粗基准选择，精基准选择）。5.工艺路线的拟订：加工方法的选择；加工阶段的划分；加工顺序的安排；工序的集中与分散。6.加工余量的确定：加工余量的概念；确定加工余量的方法。7.工序尺寸及其公差的确定：工艺尺寸链；工序尺寸及其公差的确定方法。8.机床及工艺装备的选择9.机械加工的时间定额与技术经济分析：时间定额、工艺过程的技术经济分析（工艺成本计算，工艺方案比较）；提高劳动生产率的工艺途径。10.机械加工工艺过程实例分析。（五）机械加工精度1.概述：机械加工精度的概念；工艺系统的原始误差。2.工艺系统几何误差引起的加工误差：原理误差；机床的几何误差；工艺系统其它几何误差。3.工艺系统受力变形引起的加工误差：工艺系统受力变形现象；机床部件的刚度及其特点；工艺系统的刚度；受力变形引起的加工误差；减少受力变形的主要途径。4.工艺系统热变形引起的加工误差：工艺系统的热变形及其引起的加工误差；减少热变形的主要途径。5.工件残余应力引起的加工误差：残余应力产生的原因及其引起的误差；消除残余应力的方法。6.提高加工精度的工艺措施。7.加工误差的综合分析：加工误差的性质；加工误差的统计分析法；（六）机械加工表面质量1.概述：表面质量的概念；表面质量对零件使用性能的影响。2.影响零件表面粗糙度的因素及其改善的工艺措施。3.影响零件表层物理机械性能的因素及其改善的工艺措施。4.机械加工中的振动及其对加工表面质量的影响。（七）典型零件的加工工艺1.轴类零件加工：阶梯轴的加工工艺分析；空心类机床主轴的加工工艺及分析。2.箱体类零件加工：箱体的加工工艺分析；箱体的孔系加工；箱体类零件的机械加工工艺过程及分析。（八）装配工艺基础1.装配工作的基本内容。2.装配精度与装配尺寸链的建立。3.装配方法与装配尺寸链的解算。4.装配工艺规程的制订。（九）现代制造技术1.成组技术。2.CAD/CAPP/CAM。3.数控机床。4.柔性制造系统（ F M S ）及计算机集成制造系统（ C I M S ）。第三部分：金属切削机床基础知识（十）金属切削机床的基本知识1.金属切削机床的分类与型号编制：分类，型号的编制。2.工件的表面形状及形成。3.机床的运动：表面成型运动（主运动，进给运动）；辅助运动。4.机床的传动联系和传动原理图。（十一）车床1.概述：车床的用途、运动和分类，普通车床的工艺范围和布局。2.CA6140型普通车床的传动系统分析和主要结构。3.其它车床的特点和用途。（十二）齿轮加工机床1.概述：齿轮加工原理；滚切直齿和斜齿圆柱齿轮时所需的运动及传动原理图。2.Y3150E型滚齿机的传动系统分析：传动系统图和传动路线表达式；范成运动传动链；主运动传动链；进给传动链；差动传动链；运动平衡式和挂轮计算。（十三）其它机床 钻床、镗床、铣床、组合机床、刨床和磨床等的特点、运动和应用范围。第四部分：其它工艺装备（十四）机床夹具1.概述：机床夹具的功用；机床夹具的组成。2.工件的定位：定位原理；典型定位方式。3.工件的夹紧：夹紧的基本要求；夹紧力的确定。通过本课程的教学，应使学生达到如下基本要求： 1.掌握金属切削的基本原理和基本规律，并能对加工方法、机床、刀具、夹具及各种切削参数和刀具几何参数进行合理选择，对加工质量进行正确分析；2.掌握常用机械加工方法的工作原理、工艺特点、质量保证措施。3.掌握机械加工工艺规程和装配工艺规程的基本知识及有关计算方法，具有拟订中等复杂零件机械加工工艺规程的能力；4.掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，初步具备分析解决现场工艺问题的能力；初步了解机床夹具的定位原理；5.初步了解先进制造技术和先进制造模式的发展概况，初步具备对制造系统、制造模式选择决策的能力。四、实验、课程设计及要求(一)本课程可开出8个实验（选做6个），约12学时：1、切削力测量实验 2、切削变形实验 3、机床刚度测量实验 4、削扁镗杆抗震实验 5、主轴回转精度实验 6、车刀角度测量实验 7、滚齿机调整实验 8、齿轮测绘、设计、制造综合实验 (二)课程设计（2周）：本课程设计要求学生制订个一个中等复杂零件的机械加工工艺规程，并设计指定工序的专用夹具。零件可以选择单缸内燃机曲轴、连杆等传统零件，也可选择拨叉等较小的零件，但一般要求零件为大批量生产类型。1.名称：机械制造学课程设计2.目的：通过课程设计，使学生达到如下要求：(1)进一步理解、掌握机械制造工艺的基本知识；(2)掌握制订机械制造工艺规程的方法、步骤；(3)掌握专用夹具的设计方法、过程；(4)学会查阅、使用技术资料；(5)学会设计说明书的编写方法。3.内容：(1)抄画零件图；(2)制订工艺规程：包括一套工艺过程卡片和指定工序的工序卡片；(3)设计指定工序的专用夹具：要求完成装配图；(4)编写设计说明书。 4.时间分配：(1)布置任务、熟悉课题、查找设计资料及其它准备工作：1天；(2)抄画零件图：1天；(3)编制工艺规程：2.5天；(4)填写工艺卡片：0.5天；(5)初定夹具设计方案：0.5天；(6)完成夹具装配图：2.5天；(7)完成设计说明书：1.5天；(8)答辩：0.5天。五、习题数量及要求习题对巩固课堂教学效果，检查学生学习情况，提高学生掌握各种标准的应用能力起着重要的作用。教师应根据各章节所讲授的内容布置适当数量的作业。六、教学方式及考核方式本课程内容丰富，基本概念较多，实践性非常强，在课堂教学的同时，应结合现场教学、教学录像等教学手段进行教学，以提高教学效果。如有合适的多媒体课件，或者教师自己设计有多媒体课件，也可采用多媒体教学。考核方式为闭卷考试。七、学时分配章次0一二三四五六七八九十十一十二十三十四实验学时159215724442441412 八、几点说明、本课程重点内容为第一部分“金属切削原理基础知识”和第二部分“机械制造工艺”，教师讲课时应重点讲授。由于本课程较强的实践性特点，如有可能，在上课的过程中可适当安排学生到工厂参观，或者观看一些与生产实践相关的实况录像，以提高教学效果。2、推荐教材和主要参考书：推荐教材：赵雪松.机械制造技术. 华中科技大学出版社主要参考书：1吉卫喜.机械制造技术.北京:机械工业出版社,20012黄鹤汀.机械制造装备.北京:机械工业出版社,20013 王贵成.机械制造学.北京:机械工业出版社.第一讲机械制造概论【教学目的】通过本讲的学习，使学生掌握机械制造的基概念，并掌握常用的机械加工方法。【教学重点】工艺过程、生产纲领、生产类型；常见的机械加工方法、工艺特征及应用范围。【教学难点】零件表面的成形方法【教学方法及手段】课堂讲授【课外作业】教材P281-2、1-4、1-6、1-10、1-13【学时分配】4学时【学时内容】11机械制造过程的基本术语及概念一、生产过程机械产品的生产过程是指从原材料（或半成品）开始直到制造成为产品之间的各个相互联系的全部劳动过程的总和。二、生产系统的概念为了提高生产企业的管理和控制水平，用系统工程学的原理和方法来组织与指挥，则可以把生产企业看成是一个具有输入和输出的生产系统。三、工艺过程及其组成1工艺过程在生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。它包括：毛坯制造、零件加工、部件或产品装配、检验和涂装包装等。其中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和性能等，使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。2机械加工工艺过程的组成（1）工序：一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。工序是组成工艺过程的基本单元。划分工序的主要依据是工作地是否变动和工作是否连续以及操作者和加工对象是否改变，共四个要素。（2）安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。在工件加工前，先要将工件在机床上放置准确，并加以固定。使工件在机床上占据一个正确的工作位置的过程称为；工件定位后将其固定，使其在加工过程中不发生变动的操作称为夹紧。定位和夹紧的过程称为安装。（3）工位：工件在一次装夹后，在机床上所占据的每一个工作位置，称为工位。（4）工步：在加工表面和加工工具不变以及切削用量中的切削速度和进给量不变的情况下，所连续完成的那部分工序称为一个工步。一般情况下，在一个工序内用一种工具每加工一个表面即为一个工步，如果某一个表面加工要分几次切削时，切削速度和进给量不改变的，算一个工步；切削速度或进给量改变则算两个工步。对于连续进行的几个相同的工步，例如在法兰上依次钻四个15的孔，习惯上算作一个工步，称为连续工步。如果同时用几把刀具（或复合刀具）加工不同的几个表面，这也可看作是一个工步，称复合工步。（5）走刀：在一个工步内，若需切去的材料层较厚时，需要经几次切削才能完成，则每次切削所完成的工步内容称为走刀。注：此处概念的讲解，必须结合生产实例，必须讲透，这是学习机械制造的最基本内容。四、生产纲领图1-3零件的生产纲领是包括备品和废品在内的年产量，可按下式计算 五、生产类型及其工艺特征生产类型是对生产规模的一种分类。根据零件的生产纲领、尺寸大小和复杂程度，一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型：生产类型不同，产品制造的工艺方法、所用的设备和工艺装备以及生产的组织方式均不相同。大批大量生产采用高生产率的工艺方法及设备，生产质量稳定，单件成本可大大降低。单件小批生产采用通用设备及工装时，生产率低，单件成本较高；采用数控机床或加工中心等先进设备时，也能实现高质量和高效益。注：此问题的讲解要让学生理解相同的零件，不同的生产类型，其工艺规程是完全不同的。六、机械装配的概念按照规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动过程，称为装配。前者称为部件装配，后者称为总装配。它包括装配、调整、检验和试验、涂装以及包装等工作。注：此处需让学生了解机械加工过程中，产品的质量一是取决于零件的加工，二是取决于装配工艺，装配工作对加工质量的影响是非常大的。1.2 机械加工表面的成型一、工件表面的成型方法零件的形状是由各种表面组成的，所以零件的切削加工归根到底是表面成形问题。1被加工工件的表面形状，零件表面是由若干个表面元素组成的，这些表面元素有：（a）平面、（b）成形表面、（c）圆柱面、（d）圆锥面、（e）球面、（f）圆环面、（g）螺旋面等。2工件表面的形成方法 各种典型表面都可以看做是一条线（称为母线）沿着另一条线（称为导线）运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的发生线。3零件表面的形成方法及所需的成形运动要研究零件表面的形成方法，应首先研究表面发生线的形成方法。表面发生线的形成方法可归纳为以下4种：（1）轨迹法 （2）成形法（3）相切法（4）展成法 注：在此要讲清四种成形方法所用的刀具、机床所需的运动。特别是展成法，这是学生不容易理解的地方。二、表面成形运动和辅助运动形成发生线，亦即形成被加工表面的运动，称为表面成形运动，简称成形运动。此外，机床还有多种辅助运动。1 表面成形运动 （1）简单运动：如果一个独立的成形运动，是由单独的旋转运动或直线运动构成，则称此成形运动为简单成形运动。（2）复合运动：如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或直线运动按照某种驱动的运动关系组合而成，则称此运动为复合成形运动，简称复合运动。注：在此可以车外圆和车螺纹为例，来讲解简单运动与复合运动之间的根本区别。在切削成形运动中又有主运动和进给运动之分，它们是按照在切削加工中所起的作用而分的。2辅助运动 各种空行程运动。切入运动。分度运动。操作和控制运动。三、加工表面与切削要素1加工表面（1）待加工表面 （2）已加工表面 （3）过渡表面 2切削要素 车削加工时的切削运动、加工表面及切削层参数（1）切削用量要素1）切削速度 它是切削加工时，切削刃上选定点相对于工件的主运动速度。当主运动为旋转运动时，工件或刀具最大直径处的切削速度由下式确定：2）进给量f 它是指刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。进给速度、每转进给量和每齿进给量 的关系为：（3）背吃刀量 在基面上垂直于进给运动方向测量的切削层最大尺寸。外圆车削在金属切削过程中，切削用量三要素选配的大小，将影响切削效率的高低，通常用三要素的乘积作为衡量指标，称为材料切除率，用表示，单位为mm3/min，即2切削层参数切削层是指在切削过程中，由刀具在切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。切削层参数是指在基面中测量的切削层厚度、宽度和面积，它们与切削用量、有关。（1）切削层公称厚度 垂直于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。（2）切削层公称宽度 平行于正在加工的表面（过渡表面）度量的切削层参数。（3）切削层公称横截面积 在切削层参数平面内度量的横截面面积。切削用量要素与切削层参数的关系如下：1.3机械加工方法一、车削2222222222221111111111121二、铣削在铣削加工中按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向是否相同，又分为顺铣和逆铣。相同时为顺铣，相反时为逆铣。三、刨削四、磨削五、钻削与镗削六、齿面加工七、复杂曲面加工八、精密与超精密加工九、特种加工注：此节主要讲述每种加工方法的原理、特点和用途。第二讲 金属切削过程及控制【教学目的】通过本讲的学习，可以使学生理解切削层的切削变形，掌握切削过程中的主要物理现象及其规律，掌握影响切削加工的主要因素，以便应用这些基本理论解决生产实际问题，有效的控制切削加工过程。【教学重点】刀具几何参数及材料；金属切削过程中所产生的物理现象及其内在规律及应用；刀具的磨损过程和原因及刀具耐用度和刀具总寿命；合理选择切削用量的原则和方法；磨削过程和磨削机理。【教学难点】刀具的几何角度；金属切削过程中内在规律的应用；切削用量的实际选择。【教学方法及手段】课堂讲授与模型、实物演示相结合。【课外作业】教材P152 2-14、2-16；教材P215 3-2、3-3、3-6、3-10、3-17【学时分配】课堂讲授12学时，实验4学时。【学时内容】2.1 金属切削刀具一、刀具的几何参数 1、刀具的构成 （1）工作部分 （2）切削部分 2、刀具切削部分的基本定义以车刀为例（1）刀面 1）前面 2）主后面 3）副后面（2）刀刃 1）主切削刃 2）副切削刃（3）刀尖 3、刀具角度（1）刀具的静止参考系1）正交平面参考系a）基面 b）切削平面 c）正交平面2）法平面参考系3）假定工作平面背平面参考系注：主要讲述正交平面参考系，刀具的角度标注也是讲述正交平面的标注方法，其它参考系的角度可用正交平面参考系的角度换算过去。（2）刀具的标注角度1）基面中测量的刀具角度a）主偏角 b）副偏角 c）刀尖角2）切削平面中测量的刀具角度 刃倾角3）正交平面中测量的刀具角度a）前角 b）后角 c）楔角（3）刀具角度标注示例 以切断刀为例（4）刀具的工作角度1）刀具工作参考系的建立2）刀具工作角度的分析注：要讲清刀具工作角度与刀具标注角度的根本区别二、刀具材料 1、刀具材料的基本要求（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高的耐热性与化学稳定性（4）良好的工艺性和经济性2、常用的刀具材料（1）高速钢 1）通用高速钢 2）高性能高速钢 3）粉末治金高速钢（2）硬质合金 1）YT 2）YG 3）YW（3）涂层刀具材料（4）其它刀具材料注：主要讲述每种刀具材料的性能特点和适用场合。2.2 切削过程及切屑类型一、切屑形成过程及切削变形区的划分塑性金属切削过程中切屑的形成过程就是切削层金属的变形过程，可大致划分为三个变形区。 金属切削层变形图像 工件材料：Q235A n=0.01m/min , ac=0.15mm, g0=30 金属切削过程中的滑移线和流线示意图1.第一变形区 从OA线开始发生塑性变形，到OM线晶粒的剪切滑移基本完成。这一区域称为第一变形区（I）。2.第二变形区 切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处金属纤维化，基本上和前刀面相平行。这部分称为第二变形区（II）。3.第三变形区 已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦，产生变形与回弹，造成纤维化和加工硬化。这一部分的变形也是比较密集的，称为第三变形区（III）。这三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力比较集中而复杂，金属的被切削层就在此处与工件本体分离，大部分变成切屑，很小一部分留在已加工表面上。第一变形区金属的滑移注：用此图说明切屑的形成过程第一变形区的宽度仅约0.20.02mm，所以可用一剪切面来表示。剪切面和切削速度方向的夹角叫做剪切角，以表示。剪切角的大小和切削力的大小有直接关系。对于同一工件材料，用同样的刀具，切削同样大小的切削层，当切削速度高时，角较大，剪切面积变小，切削比较省力。角与剪切面面积的关系二、变形程度的表示方法切削变形程度有三种不同的表示方法，分述如下。1变形系数厚度变形系数；长度变形系数 变形系数Ah的计算2相对滑移 剪切变形示意图3.剪切角 分析上式可知：1）前角增大时，剪切角随之增大，变形减小。这表明增大刀具前角可减少切削变形，对改善切削过程有利。2）摩擦角增大时，剪切角随之减小，变形增大。提高刀具刃磨质量、采用润滑性能好的切削液可以减小前刀面和切屑之间的摩擦系数，有利于改善切削过程。三、积屑瘤的形成及其对切削过程的影响1积屑瘤的形成及其影响在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面处粘着一块剖面呈三角状的硬块，它的硬度很高，通常是工件材料硬度的23倍，这块粘附在前刀面上的金属硬块称为积屑瘤。积屑瘤前角gb和伸出量DhD2积屑瘤对切削过程的影响（1）使刀具前角变大 （2）使切削厚度变化 （3）使加工表面粗糙度增大（4）对刀具寿命的影响 3防止积屑瘤产生的措施积屑瘤对切削过程的影响有积极的一面，也有消极的一面。精加工时必须防止积屑瘤的产生，可采取的控制措施有：（1）正确选择切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域。（2）使用润滑性能好的切削液，目的在于减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦。（3）增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力。（4）适当提高工件材料硬度，减小加工硬化倾向。四、切屑的类型及控制1切屑的类型及其分类（1）带状切屑 （2）挤裂切屑 （3）单元切屑 切屑类型a） 带状切屑 b） 挤裂切屑 c） 单元切屑 d）崩碎切屑注：讲清每种切屑的形成条件和特点，并说明可以通控控制切削条件来改变切屑的形状。（4）崩碎切屑 国际标准化组织的切屑分类法2、切屑的控制切屑碰到工件或刀具后刀面折断a） 切屑碰工件折断 b） 切屑碰刀具后刀面折断（1）采用断屑槽 断屑槽截面形状a） 折线形 b） 直线圆弧形 c） 全圆弧形前刀面上的断屑槽形状a） 平行式 b） 外斜式 c） 内斜式（2）改变刀具角度 （3）调整切削用量 2.3切削力一、切削力的来源、切削合力及分解、切削功率1切削力的来源（1）切削层金属、切屑和工件表面金属的弹性变形所产生的抗力；（2）切削层金属、切屑和工件表面金属的塑性变形所产生的抗力；（3）刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。切削力的来源2切削力合力及分解上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr（国标为F），即作用在刀具上的总切削力。为便于测量、计算和实际应用，常将合力Fr分解成三个互相垂直的分力。切削合力与分力主切削力或切向力。Fy切深抗力，或背向力、径向力、吃刀力。Fx进给力或轴向力、走刀力。由图可知切削合力与各分力之间的关系为： = = 注：此处讲清三个分力在实际生产中的作用。 3.切削功率消耗在切削过程中的功率称为切削功率。用Pm（国标为Po）表示。Pm=（Fzv+）10-3（KW） 机床电机功率PE应满足：PE Pm/m 二、切削力的测量三、切削力的计算及经验公式在生产中计算切削力的经验公式可分为两类：一类是指数公式；一类是按单位切削力进行计算。1.计算切削力的指数公式常用的指数公式形式如下： 2.用单位切削力计算主切削力单位切削力指的是单位切削面积上的主切削力，用p（N/mm2）表示： p=（N/mm2） （3-11）四、影响切削力的因素1切削用量的影响（1）背吃刀量和进给量的影响（2）切削速度的影响2工件材料的影响3刀具几何参数的影响前角的影响：主偏角的影响；负倒棱的影响：刃倾角的影响：刀尖圆弧半径4刀具磨损的影响5切削液的影响注：讲清每种因素影响切削力的根源，具体的影响，这对改善切削加工非常重要。2.4切削热、切削温度、切削液一、切削热的产生和传导1.切削热的产生剪切区的变形功转变的热Qp；切屑与前刀面接触区的摩擦功转变的热Qf；已加工表面与后刀面接触区的摩擦功转变的热Qf。故产生的总热量Q为Q=Qp+Qf+Qf （3-13）图3-20 切削热的来源和传导2切削热的传导切削区域的热量由切屑、工件、刀具及周围的介质传散出去。大部分的切削热被切屑传走，其次为工件和刀具。二、切削温度的测量切削温度一般指前刀面与切屑接触区域的平均温度。切削温度的测量方法很多，目前常用的测量方法是热电偶法。三、影响切削温度的主要因素凡是影响切削热产生与传出的因素都会影响切削温度的高低。1切削用量的影响2工件材料对切削温度的影响3刀具几何参数的影响4刀具磨损对切削温度的影响5切削液对切削温度的影响四、切削液的作用机理1切削液的冷却作用2切削液的润滑作用3切削液的清洗作用4切削液的防锈作用五、切削液的类型及选用1常用切削液种类（1）水溶性切削液（2）非水溶性切削液2切削液的选用2.5刀具磨损和耐用度一、刀具磨损形态及其原因1刀具磨损形态（1）前刀面磨损（2）后刀面磨损（3）边界磨损2刀具磨损的原因（1）磨料磨损（2）粘结磨损（3）相变磨损（4）扩散磨损（5）化学磨损二、刀具磨损过程及磨钝标准1刀具磨损过程初期磨损阶 典型的刀具磨损曲线正常磨损阶段急剧磨损阶段2刀具的磨钝标准刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为刀具的磨钝标准。在生产中评定刀具材料切削性能和研究实验都需要规定刀具的磨钝标准。三、刀具耐用度及其经验公式1刀具耐用度的定义所谓刀具耐用度（又称刀具寿命）是指刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，以T表示，单位为分钟。2刀具耐用度的经验公式 不同速度下的刀具磨损曲线 各种刀具材料的T-v曲线四、刀具耐用度的选择1最大生产率耐用度Tp最大生产率耐用度Tp是以单位时间内加工工件的数量为最多，或以加工每个零件所消耗的生产时间为最少的原则来确定的刀具耐用度。2最低成本耐用度Tc五、刀具的破损1刀具的脆性破损2刀具的塑性破损3防止刀具破损的措施2.6工件材料的切削加工性一、衡量材料切削加工性的指标1刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度vT指标在切削普通金属材料时，常用刀具耐用度达到60min时所允许的切削速度的高低来评定材料加工性的好坏，记作v60。v60较高，则该加工材料的切削加工性较好；反之，其加工性较差。此外，衡量金属材料的切削加工性，经常使用相对加工性指标，即以正火状态45钢的v60为基准，写作（v60）j，然后把其他各种材料的v60同它相比，这个比值Kr，称为该材料的相对加工性，即 根据Kr的值，可将常用工件材料的相对加工性分为八级，见表3-6。当Kr大于1时，该材料比45钢易切削，如有色金属、易切钢、较易切削；当Kr小于1时，材料加工性比45钢差，如调质45Cr钢等。vr和Kr在不同的加工条件下都适用，是最常用的材料切削加工性衡量指标。2切削力、切削温度或切削功率指标3加工表面质量指标4切屑控制或断屑的难易指标二、改善材料切削加工性的途径1采用热处理改善材料切削加工性2调整材料的化学成分2.7 切削用量的合理选择一、切削用量的选用原则1制定切削用量时考虑的因素切削用量的合理选择对生产效率和刀具耐用度有着重要的影响。机床的切削效率可以用单位时间内切除的材料体积Q(mm/mm)表示：Q=af v 由式（3-29）可知，Q同切削用量三要素a、f、v均有着线性关系，它们对机床切削效率影响的权重是完全相同的。仅从提高生产效率看，切削用量三要素a、f、中任一要素提高一倍，机床切削效率都能提高一倍，但提高一倍与f、提高一倍对刀具耐用度的影响却是大不相同的。由式（3-19）可知，切削用量三要素中对刀具耐用度影响最大的是v，其次是f，最小的是a。因此，制定切削用量时不能仅仅单一地考虑生产效率，还要兼顾到刀具耐用度。2切削用量的选用原则（1）粗加工阶段切削用量的选用原则粗加工阶段的主要特点是：加工精度要求和表面质量要求低，毛坯余量大且不均匀。此阶段的主要目的是，在保证刀具耐用度一定的前提下，尽可能提高单位时间内的金属切除量，即尽可能提高生产效率。因此，粗加工阶段切削用量应根据切削用量对刀具耐用度的影响大小，首先选取尽可能大的背吃刀量a，其次选取尽可能大的进给量f，最后按照刀具耐用度的限制确定合理的切削速度v。（2）精加工阶段切削用量的选用原则精加工阶段的主要特点是：加工精度要求和表面粗糙要求都较高，加工余量小而均匀。此阶段的主要目的是，应在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率。而切削用量三要素a、f、v对加工精度和表面粗糙度的影响是不同的。提高切削速度v，可使切削变形和切削力减小，且能有效地控制积屑瘤的产生；进给量f受残留面积高度（即表面质量要求）的限制；背吃刀量a受预留精加工余量大小的控制。因此，精加工阶段切削用量应选用较高的切削速度v、尽可能大的背吃刀量a和较小的进给量f。二、切削用量三要素的选用1背吃刀量a的选用背吃刀量a根据加工余量确定。2进给量f的选用粗加工时，对加工表面粗糙度的要求不高，进给量f的选用主要受切削力的限制。在工艺系统刚性和机床进给机构强度允许的情况下，合理的进给量应是它们所能承受的最大进给量。半精加工和精加工时，进给量f的选用主要受表面粗糙度和加工精度要求的限制。因此，进给量f一般选得较小。3切削速度v的选用粗加工时，切削速度受刀具耐用度和机床功率的限制；精加工时，机床功率足够，切削速度主要受刀具耐用度的限制。（1）用公式计算切削速度（2）用查表法确定切削速度v 粗加工的切削速度通常选得比精加工小，这是由于粗加工的背吃刀量和进给量比精加工大所致； 刀具材料的切削性能越好，切削速度选得就越高； 硬质合金可转位车刀的切削速度明显高于焊接车刀； 工件材料的可加工性越差，切削速度选得就越低。(3) 在确定切削速度时，还应考虑以下几点： 精加工时，应尽量避开产生积屑瘤的速度区； 断续切削时，应适当降低切削速度。 在易产生振动的情况下，机床主轴转速应选择能进行稳定切削的转速区进行。 加工大件、细长件、薄皮件及带铸、锻外皮的工件时，应选较低的切削速度。注：在此需举例说明切削用量的选择方法，使学生初步具备选择切削用量的能力。三、提高切削用量的途径1提高刀具耐用度，以提高切削速度2进行刀具改革，加大进给量和背吃刀量3改进机床，使其具有足够的刚性.3.7磨削过程及磨削机理一、砂轮特性1磨料2粒度3结合剂4硬度5组织二、磨削过程及其机理1磨料切削刃的形状特征料磨料的切削过程2磨屑的形成过程（1）弹性变形阶段（2）塑性变形阶段3）形成磨屑阶段三、磨削力和磨削用量1磨削力外圆纵磨时，磨削力F可分为相互垂直的三个分力：主磨削力（沿砂轮切向的切向磨削力）、背向力（沿砂轮径向的径向磨削力）和进给力（沿砂轮回转轴线方向的轴向磨削力），如图3-34所示。FyFxFzfa 磨削受力分析2磨削功率 (W) 3磨削用量（1）砂轮线速度（2）工件速度V（3）磨削深度a（4）砂轮轴向进给量4磨削温度（1）磨削用量对磨削温度的影响（2）工件材料对磨削温度的影响（3）砂轮硬度对磨削温度的影响注：此处应就磨削与切削加工的不同，讲清磨削的特点。四、砂轮的磨损与修整1砂轮的磨损（1）砂轮的磨耗磨损造成砂轮磨耗磨损的主要原因是机械磨损和化学磨损： 摩擦热使磨料表面剥落极微小的碎片； 磨料与被磨材料熔焊，因塑性流动或滞留而加剧磨料磨损； 摩擦热加速化学反应，弱化磨料； 摩擦剪切使磨料耗损。（2）砂轮的破碎磨损 磨料破碎 磨料脱落 （3）砂轮的堵塞粘附2砂轮的磨损过程（1）初期阶段的磨损 （2）第二阶段的磨损 （3）第三阶段的磨损 3砂轮修整五、磨削液1磨削液的种类2磨削液的供给方法六、几种高效磨削方法1高速磨削2强力磨削强力磨削与普通磨削对比3砂带磨削静电植砂砂带结构a) 砂带无心外圆磨削（导轮式）； b)和c) 砂带定心外圆磨削（接触轮式）d) 砂带内圆磨削（回转式）； e) 砂带平面磨削（支承板式）； f) 砂带平面磨削（支承轮式）砂带磨削的几种方式第三讲 机械制造装备【教学目的】通过本讲的学习，使学生掌握常用的设备和工艺装备的作用、工作原理及结构，为能正确设计和选用装备打下基础。 【教学重点】机床的传动原理及传动系统，车床传动系统和滚齿机传动系统分析，机床的选用原则。常用刀具的类型及选用要领。工件的定位。【教学难点】车床车螺纹进给传动链，滚齿机展成运动传动链，定位误差的分析与计算。【教学方法及手段】课堂讲授与多媒体演示相结合。【课外作业】教材P152 2-2、2-4、 2-6、2-8、2-28、2-32【学时分配】课堂讲授16学时，实验2学时，五一放假2学时。【学时内容】31金属切削机床一、机床的分类和型号编制（一）机床的分类机床的分类方法很多，最基本的是按机床的主要加工方法、所用刀具及其用途进行分类。机床共分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其它机床。除上述基本分类方法外，机床还可按其他特征进行分类。按照工艺范围宽窄（通用性程度），机床可分为通用机床、专门化机床和专用机床。按照加工精度不同，同类型机床可分为普通精度机床、精密机床和高精度机床。按照自动化程度的不同，机床可分为手动、机动、半自动和自动机床。按照重量和尺寸的不同，机床可分为仪表机床、中型机床、大型机床（重量达10 t）、重型机床（重量在30 t以上）、超重型机床（重量在100 t以上）。按照机床主要工作部件的数目，可分为单轴、多轴或单刀、多刀机床。（二）机床型号的编制方法1、通用机床型号2.专用机床的型号 - - 设计顺序号（阿拉伯数字） 设计单位代号3.机床自动线的型号 - 设计顺序号（阿拉伯数字） 机床自动线代号（大写的汉语拼音字母） 设计单位代号二、机床的传动原理及传动系统 1、机床传动的组成（1）执行机构 （2）动力源（ 3）传动装置 、机床的传动联系和传动链由动力源一传动装置一执行件或执行件一传动装置一执行件构成的传动联系，称为传动链。按传动链的性质不同可分为：（1）外联系传动链 联系动力源与执行机构之间的传动链。它使执行件获得一定的速度和运动方向， （2）内联系传动链 联系一个执行机构和另一个执行机构之间运动的传动链。它决定着加工表面的形状和精度，对执行机构之间的相对运动有严格要求。因此，内联系传动链的传动比必须准确，不应有摩擦传动或瞬时传动比变化的传动副（如皮带传动和链传动）。车削螺纹时，保证主轴和刀架之间的严格运动关系的传动链就是内联系传动链。传动链中通常包含两类传动机构：一类为:定比传动机构(传动比和传动方向不变)， 另一类是换置机构(可根据加工要求变换传动比和传动方向）：，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等。3、 传动原理图:为了便于研究机床的传动联系,常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来,这就是传动原理图。三、车床 1-车床的特征和分类 2、CA6140型普通车床（1）机床的主运动传动链主运动传动链的两末端件是主电动机与主轴，它的功用是把动力源(电动机)的运动及动力传给主轴，使主轴带动工件旋转实现主运动，并满足卧式车床主轴变速和换向的要求。主运动传动路线表达如下： 主轴的转速可按下列运动平衡式计算：（2）机床的进给运动传动链进给运动传动链的两个末端件分别是主轴和刀架，其作用是实现刀具纵向或横向移动及变速与换向。它包括车螺纹进给运动传动链和机动进给运动传动链。1）车螺纹进给运动传动链CA6140型普通车床可以车削米制、英制、模数和径节四种螺纹。a）车削米制螺纹车削米制螺纹的传动路线其传动路线表达如下：车削米制螺纹的运动平衡式由传动系统图和传动路线表达式，可以列出车削米制螺纹的运动平衡式：扩大导程传动路线从传动路线表达式可知，扩大螺纹导程时，主轴到轴的传动比为：当主轴转速为40125r/min时，当主轴转速为1032r/min 时，而正常螺纹导程时，主轴到轴的传动比为：所以，通过扩大导程传动路线可将正常螺纹导程扩大4倍或16倍。CA6140型车床车削大导程米制螺纹时，最大螺纹导程为。b）车削英制螺纹英制螺纹是英、美等少数英寸制国家所采用的螺纹标准。我国部分管螺纹也采用英制螺纹。其运动平衡式为：扣/in变换、的值，就可得到各种标准的英制螺纹。c）车削模数螺纹模数螺纹主要用在米制蜗杆中，模数螺纹螺距P=m，P也是分段等差数列。所以模数螺纹的导程为：变换、的值，就可得到各种不同模数的螺纹。d）车削径节螺纹径节螺纹主要用于同英制蜗轮相配合，即为英制蜗杆，其标准参数为径节，用DP表示，称为径节。其运动平衡式为：变换、的值，可得常用的24种螺纹径节。e）车削非标准螺纹和精密螺纹所谓非标准螺纹是指利用上述传动路线无法得到的螺纹。这时需将进给箱中的齿式离合器M1、M4和M5全部啮合，被加工螺纹的导程依靠调整挂轮的传动比来实现。其运动平衡式为：所以，拄轮的换置公式为适当地选择挂轮a、b、c及d的齿数，就可车出所需要的非标准螺纹。同时，由于螺纹传动链不再经过进给箱中任何齿轮传动，减少了传动件制造和装配误差对被加工螺纹导程的影响，若选择高精度的齿轮作挂轮，则可加工精密螺纹。注：此部分的讲述应讲清，切削不同螺纹选择不同加工路线的根本原因。（3）机动进给运动传动链1）纵向机动进给传动链 CA6140型车床纵向机动进给量有64种。当运动由主轴经正常导程的米制螺纹传动路线时，可获得正常进给量。这时的运动平衡式为：将上式化简可得： 通过改变变换、的值，可得到32种正常进给量（范围为0.081.22mm/r），其余32种进给量可分别通过英制螺纹传动路线和扩大导程传动路线得到。2）横向机动进给传动链由传动系统图分析可知，当横向机动进给与纵向进给的传动路线一致时，所得到的横向进给量是纵向进给量的一半，横向与纵向进给量的种数相同，都为64种。3）刀架快速机动移动（3）CA6140卧式车床的主要结构.主轴箱：车床的主要部件，其主要功能是支撑主轴，并实现其开，停换向，制动和变速；把进给运动及主轴传向进给系统。.溜板箱：将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向或正，反向机动走刀或快速移动.四、齿轮加工机床1、常用齿轮加工方法、Y3150E滚齿机的传动系统注：主要讲清加工斜齿的四条传动联系。五、其他车床 1、磨床 2、铣床 3、刨床 4、拉床 5、钻床 6、镗床注：此处让学生自学。3、2金属切削刀具一、常用刀具 1、车刀（1）整体车刀（2）焊接车刀： （3）机夹车刀（4）可转位车刀： 2、孔加工刀具 一类是从实体材料种加工出孔的刀具，如：麻花钻，扁钻，中心钻和深孔钻等。另一类是对工件上已有孔进行再加工的刀具，常用的有扩孔钻，铰刀及镗刀。 麻花钻： 中心钻：深孔钻:扩孔钻: 铰刀: 镗刀:拉刀3、铣刀 4、拉刀5、螺纹加工刀具6、齿轮加工刀具二、刀具的选用注：此部分主要是简单讲述各种刀具的结构特点及适用场合。33机床夹具一、概述1机床夹具的定义2机床夹具的功用3机床夹具的分类（1）通用夹具（2）专用夹具（3）可调夹具（4）组合夹具（5）自动线夹具机床夹具也可按所适用的机床不同分为钻床夹具、车床夹具、铣床夹具、磨床夹具、镗床夹具、拉床夹具、插床夹具和齿轮加工机床夹具等。按所使用的动力源，机床夹具又可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具及离心力夹具等。二、机床夹具的组成机床夹具一般由以下几部分组成。1定位元件和装置夹具的组成部分1快换钻套 2导向套 3钻模板 4开口垫圈 5螺母 6定位销 7夹具体2夹紧装置3对刀、引导元件和装置4夹具体5其它元件及装置以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件、夹紧装置和夹具体，它们是夹具的基本组成部分。三、工件在夹具的中的定位1基准及其类型（1）设计基准（2）工艺基准2六点定位原理工件的六点定位原理是指用合理分布的六个支承点去限制工件的六个自由度，使工件在空间得到唯一确定的位置的方法。3工作定位时的几种现象加工时工件的定位需要限制几个自由度，完全由工件的加工要求所决定。（1）完全定位工件的六个自由度完全被限制的定位称为完全定位。图2-90a所示为用立铣刀采用定程法加工六面体工件上的槽，要求保证工序尺寸A、B、C，保证槽的侧面和底面分别与工件的侧面和底面平行。加工时就必须限制全部六个自由度，即完全定位。（2）不完全定位根据加工要求，并不需要限制工件全部自由度的定位，称为不完全定位。如图2-90b所示，在工件上铣通槽，要求保证工序尺寸A、B及槽的两侧面分别平行于侧面和底面，那么加工时只要限制除以外的其余五个自由度就行了。（3）欠定位根据加工要求，工件应该限制的自由度未被限制，这样的定位方式称为欠定位。在夹具设计中欠定位是不允许的。例如在图2-90a中，若没有被限制，出现欠定位，就无法保证C尺寸的精度。（4）过定位工件的同一自由度被二个或二个以上的支承点重复限制的定位方式，称为过定位。工件过定位情况及改善措施注：此处要重点讲述不同定位的实质，要结合实例讲透彻。4定位方式及定位元件（1）工件以平面定位 支承钉 支承板 可调支承 自位支承 辅助支承（2）工件以圆孔定位1）定位销2）心轴（3）工件以外圆柱面定位 V形块定位套筒 半圆孔定位（4）工件以组合表面定位4定位误差的分析与计算使用夹具加工工件时，影响被加工零件位置精度的误差因素很多，其中来自夹具方面的有：定位误差，夹紧误差，对刀或导向误差以及夹具的制造与安装误差等；来自加工过程方面的误差有：工艺系统（除夹具外）的几何误差，受力变形，受热变形，磨损以及各种随机因素所造成的加工误差。上述各项因素所造成的误差总和应当不超过工件允许的工序公差，才能使工件加工合格。可以用下列加工误差不等式表示它们之