机械制造技术基础(1-4章-重庆大学-刘英)

刘英副教授重庆大学课程介绍及要求一、课程内容和目的二、特点三、重要性四、学习要求五、参考书参考书金属切削原理与刀具互换性与测量技术（公差）金属切削机床机械制造工艺学机床夹具设计机械制造业的作用与现状机器的组成：合件1组件1合件2部件1组件2组件3部件3合件3机器部件2零件汽车的组成：汽车变速箱部件转向器部件发动机部件驱动桥部件车架车厢驾驶室曲轴组件连杆活塞组件凸轮轴组件发动机缸体发动机缸盖飞轮机油泵组件连杆合件活塞活塞环活塞销连杆体连杆盖铜套机器的组成：合件1组件1合件2部件1组件2组件3部件3合件3机器部件2零件机械零件的表面：例：如轴圆柱面平面如箱体孔（圆柱面）平面如齿轮平面圆柱面渐开线表面机械零件的表面：机械零件的表面非加工表面加工表面（重要的工作表面）有一定的精度要求和粗糙度要求通过机械加工保证一、工件的加工表面及其形成方法1.机械零件常用的表面形状零件的常用表面平面圆柱面特殊表面成型表面圆锥面图2-1机器零件上常用的各种典型表面2.工件表面的形成工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。例、工件表面的形成图2-2组成工件轮廓的几何表面导线导线导线导线母线导线母线母线母线母线母线母线导线导线导线3.发生线的形成1)成型法——利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。图2-3形成发生线所需的运动3.发生线的形成2)轨迹法——靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法。图2-3形成发生线所需的运动3.发生线的形成3)相切法——由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。图2-3形成发生线所需的运动3.发生线的形成4)展成法——利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。图2-3形成发生线所需的运动4.表面成型运动例:车削外圆柱面的成形运动4.表面成型运动例:常见典型表面成形运动二、切削运动与切削要素1.切削加工中的工件表面二、切削运动与切削要素2.切削运动与切削用量切削运动主运动进给运动2.切削运动与切削用量(1)主运动：由机床或人力提供的主要运动，能使刀具从工件上切除金属层使之变为切屑。例如：车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动；铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。2.切削运动与切削用量(1)主运动是一个矢量主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层(1)主运动主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度，用vc表示，单位：m/min（或m/s）。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层(1)主运动主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，用vc表示，单位：m/min（或m/s）。外圆车削时，切削速度的计算公式为：1000wcndv(2)进给运动进给运动：由机床或人力提供的附加运动，它能使把工件切削层不断地投入切削过程。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层(2)进给运动进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层(2)进给运动进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用vf表示，单位常取为(mm/s)或(mm/min)图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层进给运动速度例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述，单位：mm/r刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述，单位为mm/str。铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f来表述，单位：mm/z进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz和刀具齿数Z之间的关系如下：vf=nf=nzfz(3)刀具的工作平面切削过程中刀具的工作平面是指:通过切削刃选定点并同时包含主运动方向和进给运动方向的平面，工作平面的符号为Pfe(4)吃刀量吃刀量是指过切削刃的两个端点，且垂直于所选定的测量方向的两平面间的距离。(4)吃刀量确定吃刀量有三点要注意：1）确定切削刃的两个端点；2）确定测量的方向；3）确定两界限平面。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层(4)吃刀量在一般切削加工中，常用的吃刀量有背吃刀量asp（或ap）和侧吃刀量ase（或ae）两个，其单位为mm。例：车削背吃刀量asp；铣削背吃刀量asp、侧吃刀量ase(5)背吃刀量背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直于工作平面方向上测量的吃刀量。例：外圆车削图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层(5)背吃刀量背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直于工作平面方向上测量的吃刀量。例：外圆车削2mwpdds切削用量三要素背吃刀量asp、进给量f切削速度vc(6)合成切削运动切削过程中，由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动。合成切削运动方向：就是切削刃选定点相对于工件的瞬时合成切削运动的方向；合成切削速度ve：就是切削刃选定点相对于工件的合成切削运动的瞬时速度。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层二、切削运动与切削要素3.切削层参数切削层：切削过程中，由刀具的一个单一动作所切除的工件材料层。切削层尺寸平面：通过切削刃基点并垂直于该点主运动方向的平面。切削刃基点：切削刃等分中点。例：平行四边形BCDF即为切削层尺寸平面，它截切削层于BCDE四边形。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层3.切削层参数（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）：切削面积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层3.切削层参数（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）：切削面积是指在给定瞬间，切削层在切削层尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。AD=aspf图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层3.切削层参数（2）切削层公称宽度bD（切削宽度）：切削宽度是指在给定瞬间，在切削层尺寸平面中测量的作用主切削刃截形上两个极点间的距离，单位：mm。例：如图2-6所示，平面cBCDF即为切削层尺寸平面，BC段为作用的主切削刃，BC两点间的距离bD即为切削层公称宽度，实际横截面积BCDE就是切削面积。图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层3.切削层参数（3）切削层公称厚度hD（切削厚度）：切削厚度是指在同一瞬间的切削层横截面积与其公称切削层宽度之比，单位：mm。即DDbAhD图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层3.切削层参数(4)切削层的工艺参数图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层图2-6外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层4.材料切除率材料切除率Q：在特定瞬间，单位时间所切除的材料体积。单位：mm3/s。Q=1000vcAD=1000vchDbD=1000vcaspf一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（1）工艺范围一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（1）工艺范围是指机床适应不同加工要求的能力。一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（1）工艺范围1）通用机床2）专用机床一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（2）加工精度一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（2）加工精度机床的加工精度是指该机床加工零件表面的实际几何参数与理想几何参数的符合程度，如：零件加工表面的尺寸、形状、位置及粗糙度。一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（3）生产效率及自动化程度一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（3）生产效率及自动化程度生产效率即是单位时间内机床所能加工的工件数量。一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（3）生产效率及自动化程度全自动机床半自动机床普通机床一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（4）人机适应性一、对金属切削机床的基本要求1.机床的性能方面（4）人机适应性人机适应性的基本要求是可靠、安全和舒适。一、对金属切削机床的基本要求2.机床的经济性方面一、对金属切削机床的基本要求2.机床的经济性方面机床的经济性包括两方面：机床制造厂的经济效益机床使用厂的经济效益一、对金属切削机床的基本要求2.机床的经济性方面产品定义、外观设计、结构设计、工艺设计、成本核算、质保措施、运输安装、合理使用、维修折旧，报废回收。一、对金属切削机床的基本要求2.机床的经济性方面机床品种系列化、零部件通用化和标准化是生产和使用机床的一项重要的技术经济措施。二、金属切削机床的分类（1）按机床的加工性能分类车床C钻床Z铣床X镗床T磨床M齿轮加工机床Y拉床L螺纹加工机床S锯床G刨插床B其他机床Q二、金属切削机床的分类（2）按机床的通用性分类1）通用机床2）专门化机床3）专用机床二、金属切削机床的分类（3）按机床的自动化程度分类1）手动机床2）机动机床3）半自动机床4）全自动机床二、金属切削机床的分类（4）按机床的工作精度分类1）普通精度机床2）精密机床3）高精度机床二、金属切削机床的分类（5）按机床的主要工作部件数目精度分类1）单刀机床2）多刀机床3）单轴机床4）多轴机床二、金属切削机床的分类（6）按机床的重量和尺寸分类1）仪表机床2）中型机床3）大型机床4）重型机床5）超大型机床二、金属切削机床的分类（7）按加工过程的控制方式分类1）普通机床2）数控机床3）加工中心4）柔性制造单元三、金属切削机床型号的编制1.机床的技术参数及其结构尺寸系列三、金属切削机床型号的编制1.机床的技术参数及其结构尺寸系列机床的技术参数是表示机床尺寸大小及加工能力的各种数据。三、金属切削机床型号的编制机床的技术参数包括：主参数第二主参数主要工作部件的结构尺寸（如工作台面）主要工作部件的移动行程范围各种运动的速度范围和级数电机功率机床轮廓尺寸三、金属切削机床型号的编制主参数：机床主参数是表示机床规格大小的一种参数，它直接反应出机床的加工能力的大小。P20表2-2三、金属切削机床型号的编制2.机床型号三、金属切削机床型号的编制2.机床型号机床型号是用来表明机床的类型、通用特性、结构特性、主要技术参数等。2.机床型号（△）○（○）△△△（Ⅹ△）（○）（）其它特性代号重大改进顺序主轴数或第二主参数主参数或设计顺序号系代号组代号通用特性、结构特性代号类代号分类代号2.机床型号CA6140主参数（最大加工直径320mm）系代号（1）组代号（卧式车床）通用特性（重大改进序号））类代号（车床）2.机床型号X62主参数（主轴直径20mm）组：卧式升降台铣床铣床2.机床型号Y3150E重大改进序号主参数（最大工件直径500mm）系代号（1）组：滚齿机齿轮加工机床2.机床型号Z525主参数（最大钻孔直径25mm）组：立式钻床钻床2.机床型号一、公差与配合的基本概念公差加工误差一、公差与配合的基本概念1.有关“尺寸”的术语和意义（1）尺寸尺寸是用特定单位表示长度的数字。1.有关“尺寸”的术语和意义（2）基本尺寸基本尺寸是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。1.有关“尺寸”的术语和意义（3）实际尺寸实际尺寸是通过测量所得的尺寸。1.有关“尺寸”的术语和意义（4）极限尺寸极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。其中：较大的一个称为最大极限尺寸较小的一个称为最小极限尺寸（4）极限尺寸图2-8公差与配合示意图图2-9公差带图2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（1）尺寸偏差尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸偏差包括：实际偏差=实际尺寸-基本尺寸极限偏差极限偏差上偏差=最大极限尺寸—基本尺寸ES（孔）、es（轴）下偏差=最小极限尺寸—基本尺寸EI（孔）、ei（轴）2.有关“公差、偏差及误差”的术语和定义（2）尺寸公差（公差）