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.机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程是由若干个顺次排列的工序组成。工序又可分为安装、工位、工步和走刀。工序是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。工人、工作地和工件三不变加上连续完成是构成工序的 四个要素，工序是组成工艺过程的基本单元。工序数目和工艺过程的确定与零件的技术要求、零件的数量和现有工艺条件等有关，如阶梯轴零件的加工。第1页/共85页三种生产类型：1 1、单件生产2 2、成批生产3 3、大量生产 单个地生产不同结构尺寸的产品，且很少重复的生产。如重型机械、大型船舶制造、新产品试制等。成批地制造相同产品，且周期性地重复生产，如机床制造等。根据产品特征及批量大小，又分为小批、中批和大批生产三种。产品数量很大，大多数工作地一直按照一定的节拍进行同一种零件的某一道工序的加工，称为大量生产。如自行车、洗衣机、汽车等生产。第2页/共85页.工艺规程的设计原则工艺规程的设计原则 (1)(1)质量第一原则(2)(2)效益优先原则 (3)(3)效率争先原则第3页/共85页二、机械零件设计工艺性评价二、机械零件设计工艺性评价1.结构应便于装夹结构应便于装夹2.便于加工和测量便于加工和测量3.提高切削效率，保证产品质量提高切削效率，保证产品质量4.4.提高标准化程度提高标准化程度第4页/共85页一、概述一、概述装配工艺装配工艺装配：按照规定的程序和技术要求，将零件进行配合和连 接使之成为机器或部件的过程。装配单元：零件、套件、组件、部件、机器总装：组成整台机器的过程称为总装配部装：组成部件的过程称为部件装配1.1.装配工作的主要内容：（1 1）清洗 作用、方法 （2 2）连接 连接方式 （3 3）校正 找正、找平 （4 4）调整 具体调节 （5 5）配作 组合加工 （6 6）平衡 动静平衡（7 7）验收和试验 涂漆、包装等 第5页/共85页5.5.装配方法的选择装配方法的选择互换法互换法完全互换法完全互换法优先选用，多用于低精度或较高精度少环装配优先选用，多用于低精度或较高精度少环装配统计互换法统计互换法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况选配法选配法直接选配法直接选配法成批大量生产精度要求很高环数少的情况成批大量生产精度要求很高环数少的情况分组选配法分组选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况大批量生产精度要求特别高环数少的情况复合选配法复合选配法大批量生产精度要求特别高环数少的情况大批量生产精度要求特别高环数少的情况修配法修配法单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情单件小批生产装配精度要求很高环数较多的情况，组成环按经济精度加工，生产率低况，组成环按经济精度加工，生产率低调整法调整法可动调整法可动调整法 小批生产装配精度要求较高环数较多的情况小批生产装配精度要求较高环数较多的情况固定调整法固定调整法大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况大批量生产装配精度要求较高环数较多的情况误差抵消法误差抵消法 小批生产装配精度要求较高环数较多的情况小批生产装配精度要求较高环数较多的情况第6页/共85页三、装配工艺规程设计三、装配工艺规程设计1.研究产品装配图和装配技术条件2.确定装配的组织形式 （1）固定式装配是全部装配工作都在固定工作地进行，产品位置不变。对工人技术要求高，效率不高，多用于单件小批生产。（2）移动式装配产品或部件不断地从一个工作地移到另一个工作地，每个工作地重复地完成某一固定的装配工作。对工人技术要求低，效率高，多用于大批量生产。第7页/共85页3.划分装配单元,确定装配顺序，绘制装配工艺 系统图 将产品划分为套件、组件、部件等能进行独立装配的 装配单元，选定装配基准件，便于组织生产。划分装配单元确定装配基准零件之后即可安排装配顺序，并以装配工艺系统图的形式表示出来。安排装配顺序的原则是：先下后上，先内后外，先难后易，先精密后一般第8页/共85页 4 4.划分装配工序,进行工序设计 主要任务是：划分装配工序，确定工序内容；确定各工序所需设备及工具；制订各工序装配操作规范；制订各工序装配质量要求与检验方法；确定各工序的时间定额，平衡各工序的装配节拍；5.编制装配工艺文件单件小批生产时，通常只绘制装配工艺系统图。成批生产时还编制部装、总装工艺卡。在大批量生产中，编制装配工艺卡及装配工序卡。第9页/共85页2 2）工艺基准）工艺基准工序基准工序图上用来确定本工序所加工 表面加工后的尺寸、形状、位置的基准定位基准a.粗基准和精基准b.附加基准测量基准装配基准第10页/共85页主要应保证加工精度和装夹方便选择精基准一般应遵循以下原则：1 1）基准重合原则 设计(工序)与定位2）基准统一原则 各工序的基准相同3）互为基准原则 两表面位置精度高4）自为基准原则 加工余量小而均匀（3 3）精基准的选择）精基准的选择第11页/共85页 2.2.表面加工方法的选择表面加工方法的选择（1）尽量采用经济加工精度方案进行加工零件结构形状虽多种多样，但都是由基本表面组合而成。同一种表面又有不同的加工方案，一般选择原则如下：（2）首先考虑主要表面的加工方案（3 3）确定加工方案时应考虑零件的材料、硬度、结构形状、尺寸大小等。（4）加工方案要和生产类型、生产率的要求相适 应，考虑现有技术力量和设备。第12页/共85页 3.3.加工阶段的划分加工阶段的划分（1）粗加工阶段去除各表面大部分余量，关键是提高生产率（2）半精加工阶段次要表面达到要求，为主要表面的精加工作准备（3）精加工阶段各主要表面达到零件图规定的质量要求（4）光整加工阶段主要用于高精度、小粗糙度要求的表面第13页/共85页 5.5.工序顺序的安排工序顺序的安排（1 1）机械加工顺序的安排 1 1）先基准后其它 2 2）先平面后孔 3 3）先主后次 4 4）先粗后精第14页/共85页2.工序尺寸及其公差的确定1）工艺基准与设计基准重合同一表面经多次加工达到图纸尺寸要求，其中间工序尺寸根据零件图尺寸加上或减去工序余量即可得到，即从最后一道工序向前推算，得出相应的工序尺寸，一直推算到毛坯尺寸。2）工艺基准与设计基准不重合必须通过工艺尺寸的计算才能得到，第部分介绍第15页/共85页现以查表法确定工序余量，各加工方法按经济精度和相应公差值，确定某箱体零件上孔加工的各工序尺寸和公差。设毛坯为带孔铸件，零件孔要求达到100H7（+0.035）,Ra为0.8m，材料为HT200。其工艺路线为粗镗半精镗精镗精密镗0工序名称工序余量工序达到的经济精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差浮动镗孔0.11T7（H7）100100精镗孔0.51T8（H8）100-0.1=99.999.9半精镗孔2.41T10（H10）99.9-0.5=99.499.4粗镗孔51T12（H12）99.4-2.4=9797毛坯孔81T17（H17）97-5=9292工序名称工序余量工序达到的经济精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差浮动镗孔0.11T7（H7）100100精镗孔0.51T8（H8）100-0.1=99.999.9半精镗孔2.41T10（H10）99.9-0.5=99.499.4粗镗孔51T12（H12）99.4-2.4=9797毛坯孔81T17（H17）97-5=92929292+2.597-5=921T17（H17）8毛坯孔9797+0.3599.4-2.4=971T12（H12）5粗镗孔99.499.4+0.1499.9-0.5=99.41T10（H10）2.4半精镗孔99.999.9+0.045100-0.1=99.91T8（H8）0.5精镗孔100100+0.0351001T7（H7）2Zb0.1浮动镗孔工序尺寸及偏差工序基本尺寸工序经济精度工序余量工序名称工序尺寸及其偏差0000-1第16页/共85页3.3.工艺尺寸的计算工艺尺寸的计算按尺寸链在空间分布的位置关系，分为直线尺寸链、平面尺寸链和空间尺寸链。在尺寸链中，以直线尺寸链即全部组成环平行于封闭环的尺寸链用得最多。尺寸链：尺寸链：由相互联系、按一定顺序首尾相接排列的尺寸封闭图叫作尺寸链。根据用途不同分为工艺尺寸链工艺尺寸链和装配尺寸链装配尺寸链工艺尺寸链是由单个零件在工艺过程中有关尺寸形成的；装配尺寸链指机器在装配过程中由相关零件的尺寸或相互 位置关系所组成的尺寸链第17页/共85页（1）极值法解工艺尺寸链1）工艺尺寸链的基本概念A1和A2是在加工过程中直接获得，尺寸A0是间接保证的，A1、A2和A0构成一个封闭的尺寸组，都叫尺寸链的环。组成环：加工过程中直接获得的尺寸如A1、A2是组成环；封闭环：间接获得的尺寸A0称为封闭环；增环：它增大将使封闭环随之增大的组成环如A2叫增环；减环：它增大反使封闭环随之减小的组成环如A1叫减环第18页/共85页2）尺寸链的基本计算公式用极值法解尺寸链的基本计算公式如下：a)a)封闭环的基本尺寸等于增环的基本尺寸之和减去减环 的基本尺寸之和，即b)封闭环的最大极限尺寸等于增环最大极限尺寸之和减去减环最小极限尺寸之和，即c)封闭环的最小极限尺寸等于增环最小极限尺寸之和减去减环最大极限尺寸之和，即第19页/共85页2）一次加工满足多个设计尺寸要求时工序尺寸及公差的计算齿轮上内孔及键槽的加工顺序如下：工序1：镗内孔至39.6+0.062；工序2：插槽至尺寸A1；工序3：热处理淬火；工序4：磨内孔至4040+0.039，同时保证键槽深度43.343.3+0.2+0.2。000解：作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环A1、A3和减环A2；中间工序尺寸A1的计算A1基本尺寸A0=A1+A-A243.3=A1+2019.8得A1=43.1验算公差T0=T1+T3+T2T1=0.20.0310.0195=0.1495A1上偏差0.2=ESA1+0.01950ESA1=0.20.0195=0.1805A1下偏差0=EIA1+00.031EIA1=0.031故插键槽时的工序尺寸A1=43.1+0.1805+0.031第20页/共85页3)保证渗碳或渗氮层深度的工序尺寸及公差的计算例轴颈衬套内孔145表面需渗氮处理，渗氮层深度要求为0.30.5mm(单边0.3+0.2，双边0.6+0.4)。其加工顺序为：工序1：初磨孔至144.76+0.04；工序2：渗氮处理，渗氮的深度为t；工序3：终磨孔至145+0.04,保证渗氮层深度为0.30.5mm，试求终磨前渗氮层深度t 及其公差。0000解：作出尺寸链图；按照加工顺序确定封闭环A0；画箭头分出增环A1、t 和减环A2；渗氮深度t 的计算t 基本尺寸A0=A1+t-A20.6=144.76+t145得t=0.84验算公差T0=T1+Tt+T2Tt=0.40.040.04=0.32t上偏差0.4=0.04+Est0ESt=0.40.04=0.36t下偏差0=0+EIt0.04EIt=0.04双边渗氮深度t=0.84+0.36=0.88+0.32，单边渗层t/2=0.44+0.16+0.0400第21页/共85页4)验算加工余量如图一批小轴零件，加工过程如下：1.半精车端面A、B，保证两者之间的尺寸A1=49.6+0.20mm；2.调头，以A面为基准半精车端面C，保证总长度A2=80-0.05；3.热处理；4.以C面为基准磨端面B，保证尺寸A3=30-0.15。试校核端面B的磨削余量是否合适？若不合适，应如何调整？-0.2000解：列出尺寸链判断各环性质Z 为封闭环，A2为增环，A1、A3为减环计算：Z=80-49.6-30=0.4 BS Z=-0.05-0-(-0.15)=0.10BI Z=-0.20-0.20-0=-0.400分析最小余量为零，需要调整。A2、A3为设计尺寸，保持不变若令最小余量为0.1mm，将工艺尺寸A1改为49.6+0.10，此时 Z0.4+0.10。-0.300第22页/共85页5)复杂工序尺寸计算有关轴向表面工艺过程如下：.A定位车D得全长ATA1/2,车小外圆到B得长度40-0.2；D定位车A得全长A2TA2/2,镗大孔到C得尺寸A3TA3/2；D定位磨A保证全长A4=50-0.5。求A、A2、A3、A4及公差验算Z3解作图分解尺寸链；确定封闭环A0；画箭头定增环A3、A4 和减环A2；A1AD40-0.2A2BCA3A4=50-0.5A0=36+0.5Z3Z2第23页/共85页用双向对称偏差注尺寸50-0.5=49.750.2540-0.2=39.900.1036+0.5=36.250.25计算工序尺寸及偏差计算A2、A3的基本尺寸：A4=49.75 A2=49.75+0.2=49.95 A0=A3+A4-A2 A3=A0+A2-A4=36.25+49.95-49.75=36.45A1=A2+Z2=49.95+2.8=52.75把封闭环公差分配给组成环:TA0=TA3+TA4+TA2 TA4=TA0 应修改为TA4/2=0.05 TA2/2=0.1TA3/2=0.1 A1按粗车精度TA1/2=0.25验算工序余量Z3 Z3为A2、A4的封闭环，公称余量Z3=A2-A4=0.2 TZ3/2=TA2/2+TA4/2=0.1+0.05=0.15 即Z3=0.20.15Z3max=0.35，Z3min=0.05工序余量是合理的AD40-0.2A2BCA3A4=50-0.5A0=36+0.5Z3Z2A1第24页/共85页(3)(3)工艺过程特点工艺过程特点1）定位基准常以设计基准（中心孔）为精基准，加工各阶段反复修正中心孔不断提高精度，采用基准重合、重准统一原则。空心轴需解决深孔加工和定位问题，常用外圆表面定位加工内孔，以内孔定位加工外圆。必要时借用锥堵，仍用顶尖孔定位，如此内孔、外圆互为基准反复加工，保证内孔、外圆的同轴度。第25页/共85页（2 2）定位基准的选择）定位基准的选择 1）精基准的选择根据基准重合原则选M面和N面作精基准，定位稳定可靠，且箱体开口朝上，镗孔时调整刀具、测量孔径等方便。加工箱体内部隔板上的孔时，只能使用活动结构的吊架镗模，刚度较差，精度不高，且操作费事。一般只在单件小批生产中应用。第26页/共85页（2）定位基准的选择 1）精基准的选择在大批量生产中，用顶面R和两定位销 孔作统一的精基准。定位可靠，中间导向 支承刚度好，易保证 孔系位置精度，装卸 工件方便。加工中无法观察、测量和调整刀具；存在基准不重合误差，为保证主轴孔至底面M的尺寸要求，须提高顶面R至底面M的加工精度。第27页/共85页 2）粗基准的选择 选主轴承孔毛坯面和距主轴孔较远的轴孔作粗基准。保证主轴孔加工余量均匀，还可保证箱体内壁与各装配件 间有足够的间隙。第28页/共85页（4 4）加工阶段的划分）加工阶段的划分 主轴箱体加工精度要求高，宜将工艺过程划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。（5 5）加工顺序安排）加工顺序安排 根据先粗后精、先基准后其它、先平面后孔、先主后次 等原则，安排箱体加工顺序。在大批量生产中主轴箱加工 顺序如下：第29页/共85页4.定位误差的分析计算定位误差的分析计算 定位误差概念 指一批工件在夹具中定位时，工件的设计基准（或工序 基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，以d dw w 表示。成批加工工件时，夹具相对机床的位置及切削运动的行程调定后不再变动，可认为加工面的位置是固定的。但因一批工件中每个工件在尺寸形状及表面相互位置上均存在差异，所以定位后各表面有不同的位置变动。工序基准的位置变动将对加工精度有直接影响第30页/共85页 定位误差定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差1 1）基准不重合误差jb其大小等于设计基准与定位基准间联系尺寸在加工尺寸方向上的变动量（公差）。一次安装加工两孔A和B，孔B在X方向定位基准C与设计基准A不重合，基准不重合误差为联系尺寸22的公差0.2第31页/共85页2 2）基准位移误差jw是指工件的定位基准在加工尺寸方 向上的变动量。由工件定位面和夹具定位元件的制造误差 以及两者之间的间隙所引起。第32页/共85页 常见定位方式定位误差计算(1)(1)以平面定位时的定位误差计算(2)(2)以圆孔定位时的定位误差计算平面度误差很小，定位副制造不准确误差可忽略，所以定位误差主要由基准不重合引起。工件孔与定位心轴无间隙配合，不存在定位副制造不准确误差，定位精度较高。工件单向靠紧定位，如定位心轴水平放置，或在夹紧力作用下单向推移工件靠紧定位。第33页/共85页1.切削速度切削速度v (m/s或m/min)主运动为旋转运动v=d n/1000往复运动v=2Lnr/1000切削用量三要素切削用量三要素2.进给量进给量f (mm/r或mm/双行程)进给速度进给速度 vf=n f=n fz z（mm/s或或mm/min)3.背吃刀量背吃刀量（切削深度）（切削深度）ap车削外圆时 ap=(dw-dm)/2钻孔时ap=dm/2第34页/共85页刀具标注角度参考系刀具标注角度参考系 设计制造测量角度时的基准 刀具角度的参考系刀具角度的参考系刀具工作角度参考系刀具工作角度参考系实际切削中确定角度的基准 vcReferencesystemsfortoolangles第35页/共85页 法平面法平面P Pn n:过切削刃上选定点并垂直于主切削刃或其切线的平面进给平面Pf:过切削刃上选定点并垂直于刀杆轴线及基面的平面切深平面Pp:过切削刃上选定点平行刀杆轴线并垂直基面的平面第36页/共85页第37页/共85页在正交平面参考在正交平面参考系中的标注角度系中的标注角度“一刃四角一刃四角”（5）副偏角r（6）副后角o派生角度：派生角度：楔角o、刀尖角r余偏角rr（1）主偏角r（4）后角o（2）刃倾角s（3）前角o第38页/共85页在法平面参考在法平面参考系中的标注角系中的标注角度度（1）主偏角r（2）刃倾角s（3）法前角n（4）法后角n“一刃四角一刃四角”（5）副偏角r（6）副后角o第39页/共85页在进给切深平面参在进给切深平面参考系中的标注角度考系中的标注角度（1）主偏角r（2）进给前角f（3）进给后角f（4）背前角p（5）背后角p（6）副偏角r（7）副后角o第40页/共85页六、刀具材料六、刀具材料刀具的切削性能决定于刀具结构、切削部分的材料和几何参数（一）刀具材料必须具备的性能（一）刀具材料必须具备的性能1.高的硬度和耐磨性常温硬度60HRC以上，耐磨性是硬度、组织结构及化学性能等的综合反映。2.足够的强度和冲击韧性3.高耐热性高温硬度、强度、耐磨性，抗氧化性、抗扩散粘结性等4.良好的工艺性锻造性能、磨削性能、热处理性能等5.经济性第41页/共85页（二）常用刀具材料的种类及特性（二）常用刀具材料的种类及特性碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。1.1.高速钢高速钢（1 1）通用型高速钢）通用型高速钢（含碳量0.70.70.9%0.9%，626266 HRC66 HRC）钨系高速钢 W18Cr4VW18Cr4V W14Cr4MnREW14Cr4MnRE 钼系高速钢 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2 高温塑性好 主要用于一般材料的常规加工，速度不高于50m/min.50m/min.（2 2）高性能高速钢）高性能高速钢（增加碳量钒量，添加钴铝等666670HRC70HRC）9 9W18Cr4V W6Mo5Cr4VW18Cr4V W6Mo5Cr4V3 3 W6Mo5Cr4V2 W6Mo5Cr4V2Co8Co8 W W2 2MoMo9 9Cr4Cr4VCo8VCo8 W6Mo5Cr4V2W6Mo5Cr4V2AlAl W W1010MoMo4 4Cr4VCr4V3Al3Al 主要用于难加工材料的加工，加工普通材料可达90m/min.90m/min.粉末冶金化，表面处理及涂层等第42页/共85页由于刀刃形状和加工方法不同，形成发生线的方法也由于刀刃形状和加工方法不同，形成发生线的方法也不同，可归纳为四种：不同，可归纳为四种：1.轨迹法：轨迹法：刀刃为切削点，它按一定的轨迹运动而形成发生线。此发生线需要一个独立的成形运动2.成形法：成形法：刀刃为一条切削线，其形状与发生线相同。此发生线不需要成形运动3.相切法：相切法：刀具边旋转边作轨迹运动，刀具切削点运动轨迹的包络线形成一条发生线。此发生线需要两个独立的成形运动4.展成法：展成法：刀刃为一条切削线，但形状与发生线不吻合，刀具与工件作展成运动，发生线是切削刃各瞬时位置的的包络线。此发生线需要一个独立的成形运动，刀工共同完成第43页/共85页3.4 3.4 刀具磨损、破损及使用寿命刀具磨损、破损及使用寿命刀具失效形式：磨损（正常工作时逐渐产生的损耗）破损（突发的破坏，随机的）一、刀具的磨损形式一、刀具的磨损形式（一）前刀面磨损（一）前刀面磨损切塑性材料，v 和ac较大时，在前刀面上形成月牙洼磨损，以最大深度KT 表示（二）后刀面磨损（二）后刀面磨损切铸铁或v 和ac较小切塑性材料时，主要发生这种磨损。第44页/共85页后刀面磨损带不均匀，刀尖部分磨损严重，最大值为VC；中间部位磨损较均匀，平均磨损宽度以VB表示；边界处磨损严重，以VN表示。（三）边界磨损（三）边界磨损切钢料时，主刃、副刃与工件待加工表面或已加工表面接触处磨出沟纹，称为边界磨损。边界处的加工硬化层、硬质点、较大的应力梯度和温度梯度所造成。第45页/共85页三、刀具磨损过程及磨钝标准三、刀具磨损过程及磨钝标准（一）刀具磨损过程（一）刀具磨损过程1.1.初期磨损阶段 与刀具刃磨质量有关 2.2.正常磨损阶段 VBVB与切削时间近似正比 斜率表示磨损强度 3.3.急剧磨损阶段 切削力、温度急升，刀 具磨损加剧，之前换刀第46页/共85页（二）刀具几何参数的影响（二）刀具几何参数的影响 1.1.前角前角0 0 的影响的影响 0 0 变形程度F F q 但0 0 2020时，因散热面积，对的影响减小2.2.主偏角主偏角r r的影响的影响 r r，切削宽度aw w ，散热面积 3.3.负倒棱和刀尖圆弧半径的影响负倒棱和刀尖圆弧半径的影响b b1 1、r r，切屑变形程度q 同时散热条件改善，两者趋于平衡对影响很小第47页/共85页（三）工件材料的影响（三）工件材料的影响强度硬度、塑性和韧性越大，切削力越大，切削温度升高。导热率大，散热快，温度下降（四）刀具磨损的影响（四）刀具磨损的影响后刀面磨损增大，切削温度升高;VB达一定值影响加剧;v越高刀磨损对影响越显著（五）切削液的影响（五）切削液的影响浇切削液对切削温度刀具磨损加工质量有明显效果。热导率比热容和流量越大，本身温度越低冷却效果越显著第48页/共85页 3.7 3.7 切削条件的合理选择切削条件的合理选择一、刀具几何参数的合理选择一、刀具几何参数的合理选择刀具几何参数包含四方面内容：几何角度、刃形、刃面、刃口型式及参数（一）前角的选择（一）前角的选择1.1.前角的作用 0 0 变形程度F F q T T振动质量 刀刃和刀头强度散热面积容热体积断屑困难 在一定的条件下，存在一个合理值第49页/共85页对于不同的刀具材料和工件材料，T T 随0 0 的变化趋势为驼峰形。高速钢的合理前角比Y合金的大。加工塑材的合理前角比脆材的大2.2.合理前角的选择原则粗加工、断续切削、刀材强度韧性低 工材强度硬度高，选较小的前角；工材塑韧性大、系统刚性差，易振动 或机床功率不足，选较大的前角；成形刀具、自动线刀具取小前角；A A磨损增大前角，A A磨损减小前角第50页/共85页（二）后角的选择（二）后角的选择 1.1.后角的作用 0 0r rn n锋利、l摩擦F F 质量 VB VB 一定，磨损体积T T但NBNB 刀头强度散热体积重磨体积 在一定的条件下，存在一个合理值2.2.合理后角的选择原则粗加工、断续切削、工材强度硬度高，选较小后角,已用大负前角应0 0 ；精加工取较大后角，保证表面质量；成形、复杂、尺寸刀具取小后角；系统刚性差，易振动，取较小后角；工材塑性大取较大后角，脆材0 0 第51页/共85页（三）主偏角的选择（三）主偏角的选择 1.1.主偏角的作用 r rac caw w单位刃长负荷 T T 刀尖强度散热体积，RaRa F Fp p变形加工精度，易振动RaRa，T T 在一定的条件下，存在一个合理值2.2.合理主偏角的选择原则主要看系统刚性。若刚性好，不易变形和振动，r r取较 小值；若刚性差（细长轴），r r取较大值（9090）；考虑工件形状、切屑控制、减小冲击等，车台阶轴，取90；镗盲孔90；r r小切屑成长螺旋屑不易断；较小r r，改善刀具切入条件，不易造成刀尖冲击。第52页/共85页（四）副偏角的选择（四）副偏角的选择 副偏角的主要作用是形成已加工表面。副偏角 RaRa刀尖强度散热体积 副刃工作长度 摩擦F Fp p易振动RaRa，T T 在一定条件下，存在一合理值。系统刚性好，取较小值；刚性差，取较大值,参考表2-132-13。第53页/共85页（五）刃倾角的选择（五）刃倾角的选择 1.1.刃倾角的作用 影响刀刃锋利性.s s0e 0e、r rn n 锋利性 负刃倾角刀头强度散热体积 负刃倾角 F Fp p变形，易振动RaRa 正s s切屑流向待加工表面，负s s切屑流向已加工表面 在一定条件下，存在一合理值第54页/共85页2.2.刃倾角的选择原则粗加工、有冲击、刀材脆、工材强度硬度高，s s取负值；精加工、系统刚性差（细长轴），s s取正值；微量极薄切削，取大正刃倾角。第55页/共85页二、刀具使用寿命的合理选择二、刀具使用寿命的合理选择生产目标：生产目标：加工质量、加工效率、经济性 优化指标：优化指标：单件生产时间、单件加工成本、利润率 切削参数：切削参数：切削用量、刀具材料、几何参数、机床等 常用T T 作中间控制因素把优化指标和切削参数联系起来。1.最大生产率刀具使用寿命Tp根据单件工时最短的原则确定的刀具使用寿命。单件工时tw=tm+tcttm/T+tatm为切削时间；tct为换一次刀时间；ta为辅助时间tm=l./(n f ap)=l.d/(1000vf ap)=l.d Tm/(1000C0f ap)=K Tm 第56页/共85页磨削过程大致分为三个阶段：磨削过程大致分为三个阶段：1.1.滑擦阶段工件表层产生弹性变形和热应力2.2.刻划阶段产生塑性变形沟痕隆起现象和热应力3.3.切削阶段切削厚度、切应力和温度达一定值，材料明显滑移形成切屑。第57页/共85页3.2 3.2 切削力切削力切削力的来源：切削力的来源：被切削材料的弹性、塑性变形抗力刀具与切屑、工件表面之间的摩擦力将切削合力F分解为三个互相垂直的分力Fc、Ff、FpFc主切削力，与切削速度方向一致Ff进给力，与进给方向平行，车外圆时称为轴向力Fp背向力(切深抗力)，与进给方向垂直，又称径向力一、切削力的分解一、切削力的分解第58页/共85页三、影响切削力的因素三、影响切削力的因素（一）工件材料的影响（一）工件材料的影响（系数C CF F 或单位切削力k kc c体现）工件材料的强度、硬度、塑性和韧性越大，切削力越大。（二）切削用量的影响（二）切削用量的影响 apAc成正比，kc不变，ap的指数约等于1，因而切削力成正比增加fAc成正比，但kc略略减小，f 的指数小于1，因而切削力增加但与f 不成正比速度v 对F 的影响分为有积屑瘤和无积屑瘤两种情况在无积屑瘤阶段，v 变形程度切削力减小第59页/共85页1.在积屑瘤增长阶段随v 积屑瘤高度变形程度，F 2.在积屑瘤减小阶段 v变形程度，F 3.在无积屑瘤阶段随v，温度升高，摩擦系数变形程度F 计算F 时乘以修正系数Kv或指数zF约为-0.15来体现第60页/共85页（三）刀具几何参数的影响（三）刀具几何参数的影响1.1.前角前角0 0 的影响的影响 加工塑性材料时，0 0 变形程度F FFc加工脆性材料时，切削变形很小，0 0对 F F 影响不显著0 0 3030或高速切削时，0 0对 F F 影响不显著第61页/共85页2.2.主偏角主偏角r r的影响的影响（1 1）r r对F Fc c影响较小，影响程度不超过10%10%r r在60607575之 间时，F Fc c最小。（2）r r对F Fp p、F Ff f影响较大 F Fp p F FD D coscosr r F Ff f F FD D sinsinr r F Fp p随r r 增大而减小，F Ff f随r r 增大而增大第62页/共85页3.3.刃倾角刃倾角s s的影响的影响（1 1）s s对F Fc c影响很小（2）s s对F Fp p、F Ff f影响较大 F Fp p随s s增大而减小，F Ff f随s s增大而增大第63页/共85页（一）第一变形区（一）第一变形区OA始滑移线OM终滑移线变形的主要特征：变形的主要特征：剪切滑移变形加工硬化一般速度范围内一区宽度为0.020.2mm，速度越高，宽度越小，可看作一个剪切平面（剪切滑移区）第64页/共85页（二）第二变形区（二）第二变形区（三）第三变形区第三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，使靠近前刀面的金属纤维化，基本与前刀面平行。（挤压摩擦区）已加工表面受到切削刃钝圆部分和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。刃前区：刃前区：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力集中而复杂，被切削层在此与工件本体材料分离（挤压摩擦回弹区）第65页/共85页五、切屑的类型及控制五、切屑的类型及控制从变形观点出发，可将切屑归纳为四种形态：切塑性材料带状切屑挤裂切屑单元切屑切削平稳，力波动小滑移量较大，局部切削不平稳，力波动大加工面光洁，断屑难剪应力达断裂强度加工表面粗糙少见0vac0vac0vac0vac切脆性材料不平稳,表面粗糙应0vac第66页/共85页 零件的加工精度包括零件的加工精度包括 尺寸精度、形状精度、位置精度 通常尺寸精度要求高形位精度要求也越高常用加工误差的大小来评价加工精度的高低加工误差越小，加工精度越高 获得加工精度的方法获得加工精度的方法 （1 1）获得尺寸精度的方法 1 1）试切法 用于单件小批生产 2 2）调整法 用于成批大量生产 3 3）定尺寸刀具法 生产率高，刀具制造复杂 4 4）自动控制法 切削测量补偿调整第67页/共85页二、影响加工精度的因素二、影响加工精度的因素1.1.原始误差 零件加工的误差是由于工件与刀具在切削过程中相互位置发生变动而造成。工件和刀具安装在夹具和机床上，工件、刀具、夹具、机床构成了一个完整的工艺系统。工艺系统的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。第68页/共85页 原原始始误误差差加工前误差加工前误差加工中误差加工中误差加工后误差加工后误差调整误差机床误差刀具制造误差夹具误差加工原理误差工件装夹误差工艺系统受力变形刀具磨损残余应力引起变形测量误差工艺系统热变形第69页/共85页.工艺系统的几何误差工艺系统的几何误差 （1 1）加工原理误差 近似的成形运动或刃形所产生的误差，多为形状误差（2 2）机床的误差 1）主轴回转误差 主轴回转误差概念 主轴回转时实际回转轴线与理想回转轴线的偏移量 三种基本形式：a.纯径向跳动 b.b.纯角度摆动 c.c.轴向窜动 第70页/共85页影响主轴回转精度的主要因素轴承本身误差、轴承间隙、轴承间同轴度误差，各段轴颈、轴孔的同轴度误差主轴系统的刚度和热变形等。但它们对主轴回转精度的影响大小随加工方式而不同第71页/共85页主轴采用滑动轴承的车床类，主轴受力方向一定，主轴颈圆度误差影响较大，轴承内径圆度误差没影响镗床主轴受力随镗刀旋转方向不断变化轴承孔误差影响大第72页/共85页滚动轴承结构复杂，影响主轴精度因素也较复杂除轴承本身精度外，与配合件精度有很大关系如主轴轴颈、支承座孔等精度第73页/共85页产生轴向窜动主要原因是主轴轴肩端面和轴承承载端面对主轴回转轴线有垂直度误差。主轴不同形式的回转误差引起的加工误差不同 车床上加工外圆内孔时，主轴径向跳动引起工件圆度和圆柱度误差，对工件端面无影响；轴向窜动对圆柱表面影响不大，对端面垂直度平面度影响大，车削螺纹时会造成导程的周期性误差；纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时，会使镗出的孔为椭圆形。第74页/共85页纯角度摆动会造成车削外圆或内孔的锥度误差；在镗孔时，若工件进给会使镗出的孔为椭圆形。提高主轴及支承座孔的加工精度，选用高精度轴承，提高主轴部件装配精度、预紧和平衡等，提高主轴回转精度。第75页/共85页2 2）机床导轨误差 导轨精度要求主要有以下三方面：在水平面内的直线度（以卧式车床为例）1将直接反映在工件加工表面法线方向（误差敏感方向）上，误差R=1，对加工精度影响最大。刀尖在水平面内的运动轨迹造成工件轴向形状误差。第76页/共85页在垂直面内的直线度对工件的尺寸和形状误差影响比1小得多对卧式车床R 22/D 若设2=0.10.1mm,D=40=40mm，则R=0.00025=0.00025mm，影响可忽略不计。而对平面磨床、龙门刨床误差将直接反映在工件上。第77页/共85页导轨在垂直面内的直线度的特殊情况为斜坡状，加工的工件轴向形状为鞍形。第78页/共85页前后导轨的平行度（扭曲）卧式车床或外圆磨床若前后导轨存在平行度误差时，刀具和工件之间相对位置发生变化，刀尖运动轨迹是一条空间曲线，使工件产生形状误差。若扭曲误差为3,工件误差R(H/B)3，一般车床H/B2/3，外圆磨床H/B1，误差对加工精度影响很大除导轨制造误差外，导轨的不均匀磨损和安装质量，也是造成导轨误差的重要因素。导轨磨损是机床精度下降的主要原因之一。可采用耐磨合金铸铁、镶钢导轨、贴塑导轨、滚动导轨导轨表面淬火等措施。第79页/共85页）机床传动链误差 指机床内传动链始末两端的传动元件间相对运动的误差，一般用传动链末端元件的转角误差来衡量。产生的原因是传动链中各传动元件的制造误差、装配误差及磨损等。若传动齿轮i 在某一时刻产生转角误差为i，则它所造成传动链末端元件的转角误差：wi=Ki i Ki 为该轴到末端元件的总传动比，称为误差传递系数，若Ki大于1 1则误差被扩大；反之，若Ki小于1 1误差被缩小。各传动件对工件精度影响的总和为：=wi=Ki i 第80页/共85页减少传动链误差的措施：减少传动链误差的措施：尽可能缩短传动链，减少传动元件数目；尽量采用降速传动，误差被缩小；提高传动元件、特别是末端元件的制造和 装配精度；消除传动间隙；采用误差补偿机构或自动补偿装置。第81页/共85页（3 3）刀具的几何误差）刀具的几何误差 包括刀具切削部、装夹部的制造误差及刀具安装误差定尺寸刀具刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度成形刀具刀具形状精度直接影响工件形状精度展成刀具刀刃形状精度会影响工件加工精度一般刀具制造精度对工件加工精度无直接影响第82页/共85页（4 4）夹具的几何误差）夹具的几何误差 包括夹具制造误差、安装误差及磨损 对工件尺寸精度和位置精度影响很大（5 5）定位误差）定位误差 包括基准不重合误差、定位副制造不准确误差 直接影响工件的尺寸精度和位置精度第83页/共85页（6 6）调整误差）调整误差 在工序的调整工作中所存在的误差即调整误差一次调整后存在的误差对这一批零件的影响是不变的。但大批量加工中存在多次调 整，不可能每次完全相同。对全部零件来说，每次调整 误差为偶然性误差。机床调 整误差可理解为零件尺寸分 布曲线中心的最大偏移量。加工中不产生废品的条件：fb+tT第84页/共85页感谢您的观看！第85页/共85页