机械制图、机械基础知识培训教程

机械制图、机械加工基础知识培训教程2010年1月6日目录一、机械制图基本知识二、机械加工基础知识一、机械制图基本知识1.机械制图的基本原则机件的真实大小应以图样上所注的尺寸数值为依据，与图形的大小及绘图的准确度无关；图样中的尺寸，以毫米为单位时，不需标注计量单位的代号或名称，如采用其他单位，则必须注明相应的计量单位代号或名称；图样中的尺寸，为该图样所示机件的最后完工尺寸，否则应另加说明；机件的每一尺寸，一般只标注一次，并应标注在反映该结构最清晰的图形上。一、机械制图基本知识2.尺寸数字、尺寸线和尺寸界线尺寸数字，线性尺寸的数字一般应注在尺寸线的上方，也允许注在尺寸线的中断处。尺寸线，尺寸线用细实线绘制，其终端可以是箭头，也可以是斜线。尺寸界线，尺寸界线用细实线绘制，并应由图形的轮廓线、轴线或对称中心线处引出，也可利用图形的轮廓线、轴线或对称中心线处作为尺寸界线。一、机械制图基本知识3.标注尺寸的符号标注直径时，应在尺寸数字前加注符号“φ”表注半径时，应在尺寸数字前加注符号“R”标注球面的直径或半径，应在符号“φ”或“R”前再加注符号“S”标注弧长时，应在尺寸数字的上方加注符号“⌒”标注参考尺寸时，应讲尺寸数字加注园括弧标注板状零件的厚度时，应在尺寸数字前加注符号“δ”一、机械制图基本知识4.公差尺寸公差：最大极限尺寸减最小极限尺寸之差。公差是尺寸允许的变动量，是一个没有符号的绝对值。形状公差有6种：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度位置公差有8种：平行度、垂直度、倾斜度、位置度、同轴（心）度、对称度、园跳动、全跳动一、机械制图基本知识5．螺纹的代号及标注普通螺纹：普通螺纹的牙型代号为“M”，其直径、螺距可查表得知。普通螺纹的标注格式：例如：M10×1LH-5g6g-SM——螺纹代号（普通螺纹）10——公称直径10mm1——螺距1mm（细牙螺蚊标螺距，粗牙螺纹不标）LH——旋向左旋（右旋不标注）5g——中径公差带代号（5g）6g——顶径公差带代号（6g）S——旋合长度代号（短旋合长度）一、机械制图基本知识螺纹的旋合长度有三种表示法：L—长旋合长度；N—中等旋和长度；S—短旋合长度。一般中等旋合长度不表注。内外螺纹旋合在一起时，标注中的公差带代号用斜线分开。如：M10×6H/6g当中径和顶径的公差带代号相同时，只标注一个。2）管螺纹：管螺纹只注牙型符号、尺寸代号和旋向。标注格式为：G——管螺纹代号1——尺寸代号1英寸管螺纹的尺寸代号不是螺纹的大径，而是管子孔径的近似值，管螺纹的大径、小径和螺距咳查表。原材料经过加工制成机器零件的制造过程有很多种，大致可分为如下两类：1.改变原材料性质的制造过程（化学反应、热处理等）；2.改变原材料形状的制造过程。后一种制造过程可分为三种：附加加工（电镀、焊接、刷镀等）变形加工（铸造、锻造、塑性加工等）切除加工（切削、磨削、电火花加工、电子束加工等）。金属切削加工是用刀具或磨具把工件表面多余的部分切去，加工出具有所需形状、尺寸与表面质量的零件。具体地说，除了用车刀、钻头铣刀、刨刀等刀具在车床、钻床、铣床、刨床等机床上进行车削、钻削、铣削、刨削等狭义的切削加工外，还包括使用磨具进行磨削、珩磨、超精加工等广义的切削加工。二、机械加工基础知识（一）、概述表面加工方法切削刀具常用的刀具材料常用刀具材料基本性能1.切削加工的优点：1）.切削加工受被加工材料性质限制较少，大部分金属材料都可以进行切削加工，只要被加工材料比刀具软就可以。随着高硬度材料（硬质合金、金刚石等）在刀具中的普遍使用，切削加工已不受工件硬度条件的限制了。2）.切削加工基本不受零件形状的限制，很多形状各异的零件可以通过切削加工来得到。3）.切削加工可以得到很高的加工精度和表面质量。粗加工精度可达IT13—IT8；半精加工精度可达IT10—IT7；精加工精度可达IT8—IT6；超精加工精度可达IT7—IT5。4）.切除单位体积材料所消耗的能量较小。（二）、切削加工的特点2.切削加工有如下缺点：1）.切削时会产生切屑，这不仅浪费材料，而且增加了清理切屑的困难。2）.切削时会产生切削力，从而使工艺系统（机床-刀具-工件）产生变形和振动，降低加工精度。3）.由于切削所消耗的能量大部分转化成热能，因而使工件产生热膨胀，工件表层组织发生变化，造成加工表面质量下降、刀具磨损加快等后果。4）.由于切削力和切削热的影响，已加工表面层会因塑性变形、弹性变形的作用而形成变质层，即已加工表面冷作硬化，产生表面残余应力等。切削用量是指切削时各运动参数的数值，它是调整机床的依据。切削用量包括切削速度υ、进给量ƒ和切削深度αp。这三者常称之为切削用量三要素。1.切削速度υ，切削速度是指主运动的线速度；2.进给量，进给量是指工件或刀具每旋转一周，刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移；3.切削深度，是指待加工表面与已加工表面的垂直距离。（三）、切削用量工件材料的切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。材料切削加工性好坏的标志是多方面的，一般从以下几方面衡量：1.以获得的加工表面质量衡量。切削加工中，表面质量主要是对工件表面所获得的表面粗糙度而言的。在合理选择加工方法的前提下，容易获得较小表面粗糙度的材料，其切削加工性为好。2.以刀具耐用度衡量。在相同的切削条件下，加工某种材料时，刀具的耐用度愈高，则表明该材料的切削加工性愈好。3.以单位切削力衡量。在相同的切削条件下，单位切削力较小的材料，其切削加工性较好。4.以切削热衡量。在相同的切削条件下，产生较少切削热的材料，其切削加工性较好。5.以断屑性能衡量。工件除了在切削加工中愈容易断屑，其切削加工性愈好。（四）、工件材料的切削加工性常用材料的相对加工性Kr分为8级影响工件材料切削加工性的因素主要有一下方面：1.材料的强度和硬度。材料在常温和高温下的强度和硬度愈高，则在加工中产生的单位切削力愈大，切削温度愈高，使刀具磨损加快，因而其切削加工性愈差。2.材料的塑性及韧性。材料的塑性及韧性愈强，加工中产生的单位切削力和切削热愈大，愈容易产生粘结磨损，使加工表面粗糙，刀具磨损加快，而材料的韧性和塑性过低时，则使切削与前刀面接触面过小，切削力和切削热集中在刀韧附近，将导致刀具切削韧破损加剧和表面质量下降。因此，材料的塑性和韧性过大或过小，都将使其切削加工性能下降。3.材料的导热性。导热性（导热率）好的材料，可以通过切削和工件较快的将切削区产生的切削热传散出去，因而这种材料的切削加工性较好。（五）、影响工件材料切削加工性的因素在合理选用刀具材料的情况下，切削用量的选择应满足下列要求：1.保证工件的加工精度和表面粗糙度。2.充分发挥刀具的切削性能，保证刀具的合理耐用度。3.充分发挥机床的功率、转矩的传递等性能。（六）、选择切削用量的一般要求在机床上加工工件，为保证加工精度，需要使工件在机床上占有重要的位置，称之为定位。要使工件正确定位，不致因切削力作用而移动，就必须将工件压紧或夹牢，也即必须夹紧。定位与夹紧的过程称为工件的安装。用于安装工件的工艺装备称为夹具。（七）、工件的安装与夹具1）.自由度概念在空间建立三个相互垂直的坐标轴OX、OY、OZ，根据力学原理可知，任何一个不受限制的物体对这三个坐标轴有六个独立的运动：沿三个坐标轴的移动（用X、Y、Z表示）和绕三个坐标轴的转动（用X、Y、Z表示），每个独立的运动称为物体的一个自由度。由此可见，一个不受限制的物体在空间具有六个自由度。2）.六点定位原理在机械加工中，要使工件按一定要求固定下来，就必须限制工件的自由度，如上所述，一个物体在空间有六个自由度，因此，要完全确定工件的位置，就需要有按一定要求布置六个支承点来限制工件的六个自由度。其中每个支承点限制相应的一个自由度。这就是工件的“六点定位原理”。1.工件的定位工件的六点定位3).工件定位的几种情况⑴完全定位用六个支承点限制工件的六个自由度称之为完全定位。⑵不完全定位在保证加工精度要求的前提下，有时不需要限制工件的六个自由度就能满足定位要求，这种定位称之为不完全定位。⑶欠定位与过定位当定位元件所能限制的自由度数目少于工件加工精度所要求限制的自由度数目时，造成工件定位不足，这种定位称之为欠定位。当定位元件所能限制的自由度数目多于所要求限制的自由度数目时，便产生重复限制自由度的现象，称之为过定位。工件定位时，其六个自由度并非在任何情况下都要全部加以限制，要限制的只是那些影响工件加工精度的自由度。如图所示4).定位基准基准定义：零件上（或与零件直接有关）的某些点、线、面被用作确定该零件其它点、线、面位置的依据，则称这些作为依据的点、线、面为基准。根据基准的不同功用，可将其分为两大类：⑴设计基准。在零件设计图上所采用的基准称设计基准。⑵工艺基准。凡零件在加工、测量、装配等工艺过程中所使用的基准统称为工艺基准。工艺基准可分为以下几种：1）装配基准，即零件装配时用以确定它在机器中所处位置的基准。2）测量基准，用以测量工件已加工表面所依据的基准。3）工序基准，工序图中用以确定被加工表面所依据的基准。4）定位基准，用以确定工件在机床或夹具中正确位置所依据的基准。5).定位基准的选择粗基准的选择选择粗基准的原则是应保证用粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度。具体选择方法如下：⑴若工件有不加工表面，则选择不加工表面为粗基准。⑵若工件所有表面都需要加工，则可依据下述原则选择：以有较高要求加工质量的表面为粗基准。以加工余量最小的表面为粗基准。选择光洁、平整、面积足够大、装夹可靠的表面为粗基准。⑶粗基准原则上只能使用一次。精基准的选择选择定位基准主要是指选择精基准。因为精基准直接保证工件的精度，而且各工序都要由它定位。选择精基准应遵循下述原则：⑴基准重合原则。直接选用被加工表面的工序基准为定位基准，称为基准重合。采用基准重合可以保证被加工表面精度，避免基准不重合误差。⑵基准统一原则。同一零件的多道工序，应尽可能选择同一个定位基准，称基准统一。⑶稳定可靠，便于装夹，便于加工的原则。⑶互为基准原则。2.机床夹具概述1).夹具的种类机床夹具按照使用情况，也即按照通用化程度来分，可分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具、随行夹具等。2).夹具的作用与组成专用夹具的组成：定位元件、夹紧元件、导向元件、其它元件、夹具体等。专用夹具的作用：保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床使用范围、减轻工人劳动强度、降低对工人技术要求的等级。3.常见定位方式及定位元件1）.工件以平面定位在机械加工过程中，箱体、支架、机座等零件，常用平面作定位基准。工件以平面定位时，常采用多基准组合定位，即用工件上三个相互垂直的平面同时作为定位基准，再通过夹具上相应的定位元件限制六个自由度。一般将定位基准分为第一、第二、第三定位基准。⑴第一定位基准。起主要定位作用，限制三个自由度。⑵第二定位基准。起导向作用，限制两个自由度。⑶第三定位基准。起定程作用，限制一个自由度。2）.工件以外圆柱面定位定心定位。常见的定位装置有：三爪卡盘、各种弹簧夹头、定位套。支承定位。支承定位最常见的是V形块定位。3）.工件以圆孔定位工件以圆孔定位一般是指套筒类工件以孔中心线为定位基准，在夹具定位心轴或定位销等元件上定位，常见的定位元件有：定位心轴、定位销。4.夹紧装置夹紧装置是夹具的重要组成部分，对于确保加工质量和提高生产率有很大影响。因此在设计或选用夹紧装置时，应满足下列要求：1）.在夹紧过程中应保持工件的正确定位。2）.夹紧力大小适当，工件在加工过程中不能产生移动，而且不能使工件产生不允许的变形和表面损伤。3）.操作安全、省力、迅速、方便，以减轻工人劳动强度，缩短辅助时间，提高生产效率。4）.要求夹紧机构能自锁。5）.在保证加工精度和生产效率的前提下，结构应简单、紧凑，有足够的刚性和强度。6）.尽量采用标准化夹紧装置或元件。5.典型夹紧机构典型夹紧机构有以下几种：1）.斜锲夹紧机构。2）.螺旋夹紧机构。3）.偏心夹紧机构。4）.定心夹紧机构。5）.联动夹紧机构。谢谢大家!文化的长安期待你魅