机械制造技术 (2)
1工艺系统:一般把机械加工中由机床、刀具、夹具和工件组成
的相互作用、相互依赖,并具有特定功能的有机整体,称为机械
加工工艺系统,简称为工艺系统。
2工序:一个或一组工人在一个工作地点,对一个或同时对几个
工件所连续完成的那部分工艺过程叫工序。
3工步:在加工表面、切削刀具和切削用量(仅指转速和进给量)
都不变的情况下,所连续完成的那部分工艺过程,称为一个工步。
4复合工步:有时为了提高生产效率,经常把几个待加工表面用
几把刀具同时进行加工,这可看作为一个工步,并称为复合工步。
5走刀:刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。
6安装:工件在机床或夹具中定位并夹紧的过程称为安装
7工位:工件在一次安装后,工件与夹具或设备的可动部分一起
相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置上所完成的
那一部分工艺过程称为工位。
8根据产品投入生产的连续性,可大致分为三种不同的生产类
型。1. 单件生产:产品品种不固定,每一品种的产品数量很少,
大多数工作地点的加工对象经常改变。例如,重型机械、造船业
等一般属于单件生产。2. 大量生产:产品品种固定,每种产品数
量很大,大多数工作地点的加工的对象固定不变。例如,汽车、
轴承制造等一般属于大量生产。3. 成批生产:产品品种基本固定,
但数量少,品种较多,需要周期性地轮换生产,大多数工作地点
的加工对象是周期性的变换。
9周铣法(用圆柱铣刀加工平面)
a. 逆铣铣削时,铣刀刀齿在工件切入处的切削速度与工件进给速
度方向相反。
b. 顺铣铣削时,铣刀刀齿在工件切入处的切削速度方向与工件进
给速度方向相同。
10无心磨削的缺陷:导轮接触,左右两接触点在工件的同一直
径上,如果工件外圆右面与导轮接触处有凸起,工件中心就将被
推向左方,被磨工件的左方就将被切去一块金属,反之,如果工
件外圆与导轮接触处有凹坑,工件中心就将被推向右方,被磨工
件就会少切掉一块金属;这样,工件就容易被磨成等直径的棱圆
(三角形棱圆或是多边形棱圆) 。
11齿面加工方法:齿轮加工的关键是齿面加工。按照切削加工
原理的不同,齿面加工可以分为成形法和展成法两大类。滚齿加
工原理:工件的法向模数和压力角均应与齿轮滚刀的法向模数和
压力角相等。一对交错螺旋齿轮副啮合滚动的过程。滚刀与工件
的连续转动,使工件在整个圆周上依次加工出所有齿槽。用传动
链将滚刀主轴与工作台联系起来。滚刀和工件之间必须保持严格
的相对运动关系. 即当滚刀转过1转时,工件相应地转过K 个齿
(K为滚刀头数)
12加工精度:加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、
形状及各表面相互位置等参数)与理想几何参数的符合程度。符
合程度越高,加工精度就越高。反之,越低。
13加工误差:加工误差是指零件加工后的实际几何参数对理想
几何参数的偏离程度,所以,加工误差的大小反映了加工精度的
高低。
14几何误差包括:原理误差,机床的几何误差工艺系统其它几
何误差。
15机床几何误差:(1)机床主轴回转误差:轴向窜动、径向跳
动、角度摆动(2)机床导轨误差:水平面内直线度、垂直面内
直线度、前后导轨的平行度(3)机床传动链误差:内联传动链
始末两端传动元件间相对运动误差。
16工艺系统的刚度:是由组成工艺系统各部件的刚度决定的。
工艺系统的总变形量为: yxt= yjc+ydj+yjj+ygj各部分的刚度:kxt=Fp/yxt, kjc= Fp/yjc ,
kdj= Fp/ydj , kjj= Fp/yjj, kgj= Fp/ygj
工艺系统刚度的一般式为:kxt= 1/(1/kjc+1/ kdj+1/ kj+1/ kgj)
17误差复映:在加工过程中,由于工件加工余量或材料硬度不
均匀,都会引起背向力的变化,从而使工艺系统受力变形不一致
而产生加工误差。这种由于工艺系统受力变形的变化而使毛坯椭
圆形状误差复映到加工后工件表面的现象称为“误差复映”。
18残余应力:是指在没有外部载荷的情况下,存在于工件内部
的应力,又称内应力。
19残余应力产生的原因:残余应力是由金属内部的相邻宏观或
微观组织发生了不均匀的体积变化而产生的,促使这种变化的因
素主要来自热加工或冷加工。
20减少内应力引起变形的措施:1.合理设计零件结构2.增加
消除残余应力的专门工序3.合理安排工艺过程
零件的机械加工质量不仅指加工精度,而且包括加工表面质量。
21零件表面质量:1、表面粗糙度及波度2、表面层物理力学性
能的变化:a 表面层冷作硬化b 表面层残余应力c 表面层金相组
织的变化
22表面粗糙度形成的原因大致可归纳为几何因素和物理力学因
素两个方面。
23影响切削加工表面粗糙度的因素:1刀具几何形状:残留面积
↓ →Ra ↓;前角↑→ Ra ↓;后角↑→摩擦↓→Ra ↓;刃倾角
会影响实际工作前角2切削用量:v ↑→ Ra ↓;f ↑→ Ra ↑;ap
对Ra 影响不大,太小会打滑,划伤已加工表面3工件材料材料
塑性↑→ Ra ↑;同样材料晶粒组织大↑→ Ra ↑,常用正火、
调质处理4刀具材料、刃磨质量:刀具材料强度↑→ Ra ↓;刃
磨质量↑→ Ra ↓;冷却、润滑↑→ Ra ↓
24影响磨削加工表面粗糙度的因素:1砂轮粒度:粒度↓→Ra
↓2砂轮修正:金刚石笔锋利↑,修正导程、径向进给量↓→ Ra
↓;磨粒等高性↑→Ra ↓3砂轮硬度:硬度↑→钝化磨粒脱落↓
→ Ra ↑;硬度↓→磨粒脱落↑→Ra ↑;硬度合适、自励性好↑
→Ra ↓4磨削用量:砂轮V ↑→ Ra ↓;ap 、工件V ↑→ 塑变↑
→ Ra ↑;粗磨ap ↑→生产率↑;精磨ap ↓→ Ra ↓(ap=0光磨) 5:
工件材料性质:太硬、太软、韧性、导热性差↑→ Ra ↓。
25加工硬化:机械加工时,工件表面层金属受到切削力的作用
产生强烈的塑性变形,使晶格扭曲,晶粒间产生剪切滑移,晶粒
被拉长、纤维化甚至碎化,从而使表面层的强度和硬度增加,这
种现象称为加工硬化,又称冷作硬化和强化。
26表面层残余应力:机械加工中工件表面层组织发生变化时,在表面层及其与基体材料的交界处会产生互相平衡的弹性力。这种应力即为表面层的残余应力。1冷态塑变:切削后,表层产生残余压应力,而在里层产生残余拉伸应力2热态塑变:层产生残余拉应力,里层产生产生残余压应力3金相组织变化:比容大的组织→比容小的组织→体积收缩,产生拉应力,反之,产生压应力。
27振动对机械加工的影响:振动会在工件加工表面出现振纹,降低了工件的加工精度和表面质量;振动会引起刀具崩刃打刀现象并加速刀具或砂轮的磨损;振动使机床连接部分松动,影响运动副的工作性能,并导致机床丧失精度;强烈的振动及伴随而来的噪声,还会污染环境,危害操作者的身心健康。为减小加工过程中的振动,有时不得不降低切削用量,使机械加工生产率降低。 28机械加工振动:①自由振动:当系统受到初始干扰力激励破坏了其平衡状态后,系统仅靠弹性恢复力来维持的振动称为 自由振动。由于总存在阻尼,自由振动将逐渐衰减。(占5%)②强迫振动:系统在周期性激振力(干扰力) 持续作用下产生的振动,称为强迫振动。强迫振动的稳态过程是谐振动,只要有激振力存在振动系统就不会被阻尼衰减掉。(占35%)
③自激振动:在没有周期性干扰力作用的情况下,由振动系统本身产生的交变力所激发和维持的振动,称为自激振动。切削过程中产生的自激振动也称为颤振。(占65%)
29强迫振动的特征:1)强迫振动是由周期性激振力引起的,不会被阻尼衰减掉,振动本身也不能使激振力变化。2)强迫振动的振动频率与外界激振力的频率相同,而与系统的固有频率无关。
3)强迫振动的幅值既与激振力的幅值有关,又与工艺系统的特性有关。
30自激振动的特征:①它由振动过程本身引起切削力周期性变化,从不具备交变特性的能源中周期获得能量,使振动得以维持。②自激振动的频率接近于系统的固有频率,即颤振频率取决于振动系统的固有特性。这与自由振动相似,而与强迫振动根本不同③自激振动由振动系统本身参数决定,与强迫振动显著不同。自由振动受阻尼作用将迅速衰减,而自激振动不会因阻尼存在而衰减。
31机械加工常用的毛坯有铸件、锻件和型材等。选用时应考虑下列因素:(1)零件的材料及其力学性能(2)零件的结构形状和外形尺寸 (3)生产类型(生产纲领的大小: 对于大批大量生产,应选择高精度的毛坯制造方法,以减少机械加工,节省材料。)
(4)毛坯车间的生产条件(要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力)(5)利用新工艺、新技术、新材料的可能性
32零件在加工和装配过程中所采用的基准称为工艺基准。工艺基准又可进一步分为:工序基准、定位基准,测量基准和装配基准。
33工序基准:在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准,称为工序基准。在设计工序基准时,
主要应考虑以下三个方面的问题:a) 首先考虑用设计基准为工序基准,b) 所选工序基准应尽可能用于工件的定位、工序尺寸的检验;c) 当采用设计基准为工序基准有困难时,可另选工序基准,但必须可靠地保证零件设计尺寸的技术要求。
34定位基准:在加工时用于工件定位的基准,称为定位基准。定位基准是获得零件尺寸的直接基准,其还可以进一步分为;粗基准、精基准及辅助基准。a) 粗基准和精基准 未经机械加工的定位基准称为粗基准,经过机械加工的定位基准称为精基准。b) 辅助基准 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准,称为辅助基准。例如,轴类零件常用顶尖孔定位,顶尖孔就是专为机械加工工艺而设计的定位基准。
35定位基准选择:各工序定位基准的选择,应先根据工件定位要求来确定所需定位基准的个数,再按基准选择原则来选定每个定位基准。 1、粗基准采用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。
2、精基准采用经过加工的表面作为定位基准。
36精基准的选择:1、基准重合原则2、基准统一原则3、自为基准原则4、互为基准原则5、可靠、方便原则
37粗基准的选择:1. 选择不加工表面作为粗基准,若有几个不加工表面,选其中与加工表面位置精度要求高的一个,以保证两者的位置精度。2. 为保证某重要表面余量均匀,则选择该重要表面本身作为粗基准。3. 若每个表面都加工,则以余量最小的表面作为粗基准,以保证各表面都有足够的余量。4. 粗基准应平整、光滑,无浇冒口、飞边等,定位、夹紧可靠。5. 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上,粗基准通常只允许使用一次,以免产生较大的定位误差。
38机械加工工艺路线的拟定:一、表面加工方法选择;二、加工阶段的划分;三、工序的集中与分散,四、加工顺序的安排 39加工阶段的划分:加工阶段的划分、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段
40加工顺序的安排:1. 机械加工顺序的安排原则1)基面先行2)先粗后精3)先主后次4)先面后孔5)进给路线短6)换刀次数少7)工件刚度好;2. 热处理工序的安排:1)预备热处理2)时效处理3)最终热处理3辅助工序的安排4. 工序间的衔接 41加工余量:是指加工过程中,所切去的金属层厚度。余量有工序余量和加工总余量之分。工序余量是为相邻两工序的工序尺寸之差。总加工余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。公称余量是指相邻两工序的基本尺寸之差。
42余量的确定:1)计算法 2)经验估计法 3)查表法
43机床设备的选择 1). 机床的精度与工序要求的加工精度相适应2). 机床的规格与工件的外形尺寸相适应3). 机床的生产率与工件的生产类型要求相适应4). 机床应与工厂现有条件相适应 44装备尺寸链装配方法:互换法、选配法、修配法、调整法