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第一章机械加工方法
按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量m的变化, 可分为Δm<0采用材料去除原理, Δm=0采用材料基本不变原理, Δm>0采用材料累加成型原理, 不同原理采用不同的形成工艺方法, Δm<0主要指切削加工。
机械加工方法主要有: 车削、 铣削、 磨削、 钻削、 镗削及特种加工。
*车削主要加工面: 车端面, 车圆面, 加工偏心轴、 ( 加工锥面、 钻孔) 。
车削加工的特点: 工件旋转形成主切削运动, 刀具完成进给运动。
按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反, 可分为顺铣和逆铣, 生产中多采用逆铣。
铣削的特点: 铣刀的旋转形成主运动, 工具完成进给运动。
特种加工方法区别于传统切削加工方法, 是利用化学, 物理( 电、 声、 光、 热、 磁) 或电化学方法对工件材料进行去除的一系列加工方法的总称。包括: 电火花加工、 电解加工、 激光加工、 超声波加工、 ( 化学加工、 电接触加工、 磨料流加工、 电子束加工、 液体喷射加工等) 。
不全
电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温, 溶蚀工件材料来获得工件成形的。其加工机床一般由脉冲电源、 自动进给机构、 机床本体及工作液及其循环过滤系统等部分组成。
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶液的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。工件接直流电源正极, 工具接负极。
电解加工的特点:
1) 工作电压小( 6—24V) 、 工作电流大( 500— 0A)
2) 能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔
3) 可加工难加工材料
4) 生产效率高
5) 加工中无机械切削力或切削热
6) 平均加工公差可达±0.1mm左右
7) 附属设备多、 占地面积大、 造价高
8) 电解液既腐蚀机床又容易污染环境
激光加工的特点:
1) 不需要加工工具
2) 功率密度高
3) 非接触加工, 工件无受力变形
4) 激光打孔、 切割的速度很高
5) 可穿过透明介质进行加工
激光加工应用于金刚石拉丝模、 钟表宝石轴承、 发散是冷气冲片的多孔蒙皮、 发动机喷油嘴、 航空发动机叶片等小孔加工, 以及多种金属材料和非金属材料的切割加工。在大规模集成电路的制作中, 已采用激光焊接、 激光划片、 激光热处理等工艺。
第二章金属切削原理与刀具
切削运动可分解为主运动和进给运动。主运动是切下切削所需的最基本的运动( 速度最高、 功率最大、 主运动只有一个) , 进给运动是多余材料不断被投入切削, 从而加工出完整表面所需的运动( 进给运动能够有一个或几个) 。
切削过程中工件上一般存在着3个不断变化的表面: 已加工表面、 待加工表面、 加工表面。
切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。
切削用量包括切削速度、 进给量和背吃刀量( 切削深度) 三要素。
刀具的切削部分( 又称刀头) 由前面、 主后面、 副后面、 主切削刃、 副切削刃和刀尖组成。
刀具角度的参考平面: 切削平面、 基面、 正交平面。
刀具的标注角度: 前角、 后角、 主偏角、 副偏角、 刃倾角。
刀具的分类:
按加工方式和具体用途: 车刀、 孔加工刀具、 铣刀、 拉刀、 螺纹刀具、 齿轮刀具等。
按所用材料性质: 高速钢刀具、 硬质合金刀具、 陶瓷刀具、 立方氮化硼刀具和金刚石刀具等。
按结构形式: 整体刀具、 镶片刀具、 机夹刀具和复合刀具等。
按是否标准化: 标准刀具和非标准刀具等。
刀具材料满足的基本要求:
1) 高的硬度
2) 高的耐磨性
3) 高的耐热性
4) 足够的强度和韧性
5) 良好的工艺性
6) 良好的热物理能和耐热冲击性能
切削的类型:
1) 带状切屑
2) 挤裂切屑
3) 单元切屑
4) 崩碎切屑
积屑流定义: 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下, 加工一般钢料或其它塑性材料时, 常常在刀具前面粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高, 一般是工件材料的2—3倍, 在处于比较稳定的状态时, 能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前面上的金属称为积屑流或刀流。
切削力的来源:
1) 克服被加工材料弹性形变的抗力
2) 克服被加工材料塑性形变的抗力
3) 克服切削与前面的摩擦力和刀具后面与过渡表面和已加工表面之间的摩擦力
除车螺纹外, 切削力中切削速度的指数几乎全为0, 说明切削速度对切削力影响不明显。
切削力的影响因素很多, 主要有工件材料、 切削用量、 刀具几何参数、 刀具材料、 刀具磨损状态和切削液等
被吃刀量对切削热影响最大, 切削速度次之, 切削力最小。
车削加工时, 切屑带走的切削热>车刀传出的切削热>工件传出的切削热>周围介质( 如空气) 传出的切削热。切削速度越高切削速度越大, 则切屑厚度越大, 则带走的热量越多。钻削加工时, 切屑带走的切削热>刀具传出的切削热>工件传出的切削热>周围介质传出的切削热。磨削加工时工件带走的切削热多。
切削速度对切削温度的影响最大, 进给量次之, 背吃刀量最小。
为了有效地控制切削温度以提高刀具寿命, 在机床允许的条件下, 选用较大的背吃刀量和进给量, 比选用大的切削速度更为有利。
刀具磨损过程的三个阶段:
1) 初期磨损阶段
2) 正常磨损阶段
3) 急剧磨损阶段
切削速度是影响刀具寿命的影响最大, 进给量次之, 背吃刀量最小。耐热性越低的刀具材料切削速度对刀具寿命的影响应该越大。
选择切削用量的顺序为: 首先选尽可能大的背吃刀量, 其次选择尽可能大的进给量, 最后选择尽可能大的切削速度。
?P45粗加工的目的: 以提高生产率为主, 同时还要保证规定的刀具寿命。
精加工的目的: 保证零件的加工精度和表面质量为主, 同时也要考虑刀具寿命和获得较高的生产率。
切削加工性的定义: 工件材料被切削加工的难易程度。
良好的切削加工性是指: 刀具寿命较长或一定寿命下的切削速度较高; 在相同的切削条件下切削力较小, 切削温度较低; 容易获得好的表面质量; 切屑形状容易控制或容易断屑。
反映材料切削加工性的常见指标: 一定刀具寿命下的切削速度和相对加工性。切削速度越高表示材料的切削加工性越好。
第三章金属切削机床
机床的基本组成: 动力源、 传动系统、 支承件、 工作部件、 控制系统、 冷却系统、 润滑系统、 其它装置。
机床的运动分为表明形成运动和辅助运动。表面形成运动包括主运动和进给运动。
机床精度包括: 几何精度、 运动精度、 传动精度、 定位精度、 工作精度、 精度保持性。
? 提高主轴传动系统措施p60
常见的金属切削机床: 车床、 磨床、 钻床、 铣床、 加工中心。
车床包括: 立式车床、 转塔车床。
钻床包括: 立式钻床、 摇臂钻床、 其它钻床。
第四章机床夹具原理与设计
工件的加工方法: 用找正法装夹工件、 用夹具装夹工件。
夹具的主要组成部分: 定位组件、 夹紧装置、 对刀组件、 导引组件、 其它装置、 连接组件和连接表面、 夹具体。
六点定位原理的定义: 要是工件完全定位, 就必须限制工件在空间的六个自由度, 称为工件的”六点定位原理”。
? 105限制自由度的个数
完全定位的定义: 分布的六个定位支承点, 限制了工件全部六个自由度, 称为工件的”完全定位”。
不完全定位的定义: 工件在夹具中并非都需要完全定位, 这种允许少于六点的定位称为工件的”不完全定位”。
过定位的定义: 在加工中, 若工件的某一个自由度同时被一个以上的定位支承点重复限制, 则对这个自由度的限制会产生矛盾, 这种情况被称为”过定位”或”重复定位”。
欠定位的定义: 在加工中, 如果工件的定位支承点数少于应限制的自由度数, 必然导致达不到所要求的加工精度, 这种工件定位点不足的情况, 称为”欠定位”。
基准的定义: 所谓基准就是零件上用来确定点、 线、 面位置时, 作为参考的其它的点、 线、 面。
根据基准的公用不同, 可分为设计基准和工艺基准。
设计基准是在零件图上, 确定点、 线、 面位置的基准。设计基准是由该零件在产品结构中的公用决定的。
工艺基准按照用途不同可分为: 定为基准、 测量基准、 装配基准、 调刀基准。
? P117产生定位误差的原因: 一是由于定位基准与设计基准不重合, 称为基准不重合误差(基准不符误差); 二是由于定位副制造误差而引起定位基准的位移, 称为基准位移误差。
”基准不重合误差”的定义: 由于定为基准与设计基准不重合引起的误差。
”基准位移误差”的定义: 由于定位副制造不准确, 使得定为基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的误差。
夹紧装置的组成: 力源装置、 中间传力机构、 夹紧组件。
典型夹紧机构有: 斜楔夹紧、 螺旋夹紧、 偏心夹紧。
夹紧动力源装置有: 气动夹紧、 液压夹紧、 气—液压组合夹紧。
钻套的四种形式: 固定钻套、 可换钻套、 快换钻套、 特殊钻套。
自动线夹具的种类取决于自动线的配置形式, 主要有固定夹具和随行夹具两大类。
随行夹具中多采用螺旋夹紧机构工作, 随行夹具采用”一面两孔”的定位方式和方案, 一批随行夹具的有关精度就有了严格的互换要求。
第五章机械制造质量分析与控制
加工精度的定义: 零件在加工以后的几何参数( 尺寸、 形状和位置) 与图样规定的理想零件的几何参数符合的程度。
零件的加工精度包括: 尺寸精度、 形状精度、 位置精度。
形状精度的加工方法: 轨迹法、 成形法、 展成法。
尺寸精度的获得方法: 试切法、 定尺寸刀具法、 调整法、 自动控制法。
机械加工工艺系统的定义: 在机械加工时, 机床、 夹具、 刀具和工件就构成了一个完整的系统, 称之为机械加工工艺系统。
原始误差的定义: 工艺系统的误差称为原始误差。
加工误差的定义: 工艺系统中的种种误差, 就在不同的具体条件下, 以不同的程度复映到件上, 形成工件的加工误差。
原始误差是”因”, 是根源; 加工误差是”果”, 是表现。
主轴回转误差的基本形式: 径向圆跳动、 纯轴向窜动、 纯角度摆动。
影响部件刚度的因素: 接触变形、 薄弱零件本身的变形、 间隙的影响、 摩擦的影响、 施力方向的影响。
? P166
”误差复映”的定义: 定量的反映了毛坯误差经加工所减小的程度, 称之为”误差复映”。
? P169
内应力定义: 指的是当外部的载荷去除以后, 仍残存在工件内部的应力。
内应力产生的原因: 由于金属内部宏观的或微观的组织发生了不均匀的体积变化而产生的, 其外界因素就来自热加工和冷加工。
在铸、 锻、 焊、 热处理等加工过程中, 由于各部分冷热收缩不均匀以及金相组织转变的体积变化, 使毛坯内部产生了相当大的内应力。
加工误差按她们在一批零件中出现的规律可分为两大类: 系统性误差和随机性误差。
系统性误差的定义: 当连续加工一批零件时, 这类误差的大小和方向保持不变, 或是按一定的规律而变化。前者称为常值系统性误差, 后者称为变值系统性误差。
随机性误差的定义: 当加工一批零件时, 这类误差的大小和方向是不规律的变化着的。毛坯误差的复映、 定位误差、 夹紧误差、 多次调整的误差、 内应力引起的变形误差等都是随机性误差。
? P191计算题
工艺能力是用工艺能力系数来表示的。
工艺能力系数( Cp) 能够将工艺分为五个等级: ( Cp越大, 工艺能力越高)
Cp>1.67为特级, 说明工艺能力过高, 但不一定经济
1.67≥Cp>1.33为一级, 说明工艺能力足够, 能够允许一定的波动
1.33≥Cp>1.00为二级, 说明工艺能力勉强, 必须密切注意
1.00≥Cp>0.67为三级, 说明工艺能力不足, 可能出少量不合格品
0.67≥Cp为四级, 说明工艺能力不行, 必须加以改进
机械零件加工表面质量的主要内容:
( 1) 表面层的几何形状特征
1) 表面粗糙度
2) 浓度
( 2) 表面层的物理、 力学性能的变化
1) 表面层因塑性变形引起的冷作硬化
2) 表面层因切削热引起的金相组织变化
3) 表面层产生的残余应力
表面质量对零件使用性能的影响:
1) 表面质量对表面耐磨性的影响
2) 表面质量对零件疲劳强度的影响
3) 表面质量对零件抗腐蚀性能的影响
4) 表面质量对配合质量的影响
5) 其它影响
切削加工后的表面粗糙度包括: 纵向粗糙度和横向粗糙度。
切削加工表面粗糙度的形成: 在切削加工表面上, 垂直于切削速度方向的粗糙度, 称之为横向粗糙度; 在切削速度方向上测量的粗糙度, 称之为纵向粗糙度。
按工艺系统振动的性质可分为:
1) 自由振动
2) 强迫振动
3) 自激振动
自激振动的定义: 工艺系统在输入输出间有反馈特性, 并有能源补充而产生的振动, 在机械加工中也称”颤振”。
自激振动( 与强迫振动相比) 的特征:
1) 自激振动是在没有周期性外力干扰下所产生的振动, 与强迫振动有原则区别
2) 自激振动的频率接近于系统的某一固有频率
3) 自由振动受阻尼作用将迅速衰减, 而自激振动却不因有阻尼存在而衰减为0
第六章