軸類零件加工工藝分析及設(shè)計

機(jī)械制造技術(shù)工作項(xiàng)目之一：

軸類零件的加工工藝分析與設(shè)計機(jī)械制造技術(shù)工作項(xiàng)目之一：

軸類零件的加工工藝分析與設(shè)計1.1軸類零件的功用與結(jié)構(gòu)軸是組成機(jī)械的重要零件，也是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。它支撐著其它轉(zhuǎn)動件回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，同時又通過軸承與機(jī)器的機(jī)架連接。

軸類零件是旋轉(zhuǎn)零件，其長度大于直徑，由外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔、螺紋及相應(yīng)端面所組成。加工表面通常除了內(nèi)外圓表面、圓錐面、螺紋、端面外，還有花鍵、鍵槽、橫向孔、溝槽等。

零件的技術(shù)要求

一、表面粗糙度二、尺寸精度三、形狀精度四、位置精度 五、熱處理 1.2軸類零件的技術(shù)要求一、表面粗糙度指零件的表面微觀不平度。在切削加工中，由于振動、刀痕以及刀具與工件之間的摩擦，在工件已加工表面上不可避免地會產(chǎn)生一些微小的峰谷。即使是光滑的磨削表面，放大后也會發(fā)現(xiàn)高低不同的微小峰谷。

表面上這些微小峰谷的高低程度稱為表面粗糙度，也稱微觀不平度。表面粗糙度共分14級：不加工符號：加工符號：表面粗糙度符號：Ra表面粗糙度單位：μm不同的加工方法可以達(dá)到不同的表面粗糙度。要合理地在圖紙上標(biāo)注表面粗糙度，必須掌握各種加工方法，以及詳細(xì)了解零件各表面在裝配體中的功能。除了外觀需要外，一般情況在滿足使用要求的情況下，選用較低要求的表面粗糙度，以降低成本。

二、尺寸精度

尺寸精度是指零件加工后的實(shí)際尺寸相對于理想尺寸的準(zhǔn)確程度。尺寸精度是用尺寸公差來控制的。尺寸公差是切削加工中零件尺寸允許的變動量。在基本尺寸相同的情況下，尺寸公差愈小，則尺寸精度愈高。反之亦然。尺寸精度由尺寸公差等級來確定。尺寸公差等級共有20個等級。尺寸公差等級為：IT01、IT0、IT1、IT2IT3、IT4T5、IT6、IT7、IT8、IT9、IT10IT11、IT12、IT13、IT14、IT15、IT16、IT17、IT18不同的加工方法，可以達(dá)到不同的尺寸公差等級。工程技術(shù)人員要使自己的設(shè)計合理，必須掌握各種加工方法。在滿足使用要求的前提下，一般選用較低的尺寸公差等級，以降低制造成本。1.標(biāo)準(zhǔn)公差系列公差等級

標(biāo)準(zhǔn)公差共分20級:

IT01、IT0、IT1、IT2、…到IT18。

IT—國際標(biāo)準(zhǔn)公差（ISOTolerance）的縮寫代號

IT7表示標(biāo)準(zhǔn)公差7級。從IT01至IT18，公差等級依次降低，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值依次增大。

任務(wù)1：公差等級的分析與選用公差等級的選用1）IT01、IT0、IT1級公差一般用于高精度量塊和其它精密標(biāo)準(zhǔn)量塊的尺寸。2）IT2~IT5級公差用于特別精密的零件尺寸。3）IT5（孔到IT6）級公差用于高精度和重要表面的配合尺寸；4）IT6（孔到IT7）級公差用于零件較精密的配合尺寸；5）IT7~IT8級用于一般精度要求的配合尺寸；6）IT9~IT10級常用于一般要求的配合尺寸，或精度要求較高的與鍵配合的槽寬尺寸。7）IT11~IT12級公差用于不重要的配合尺寸。8）IT12~IT18級公差用于未注公差的尺寸。三、形狀精度

1.直線度2.平面度3.圓度4.圓柱度

1.直線度

直線度是指零件被測素線（如軸線母線、平面交線、平面內(nèi)直線）直與不直的程度。

2.平面度

平面度是指零件被測平面要素平整的程度。

3.圓度

圓度是指零件的回轉(zhuǎn)表面（圓柱面、圓錐面、球面等）橫剖面上的實(shí)際輪廓圓和理想圓相差的程度。

4.圓柱度

圓柱度是指零件上被測圓柱輪廓表面的實(shí)際形狀對理想圓柱相差的程度。四、位置精度（基準(zhǔn)概念）1.平行度2.垂直度3.同軸度4.圓跳動5.對稱度

1.平行度

平行度是指零件上被測要素（面或直線）相對于基準(zhǔn)要素（面或直線）平行的程度。1.定向位置公差—平行度

被測實(shí)際要素相對于基準(zhǔn)要素的方向成0o的要求。

以平面為基準(zhǔn)的平行度公差帶

2.垂直度

垂直度是指零件上被測要素（面或直線）相對于基準(zhǔn)要素（面或直線）垂直的程度。定向位置公差—垂直度

被測實(shí)際要素相對于基準(zhǔn)要素的方向成90o的要求。

以軸線為基準(zhǔn)的垂直度公差帶3.同軸度同軸度是指零件上被測回轉(zhuǎn)表面的軸線相對于基準(zhǔn)軸線同軸的程度。定位位置公差—同軸度

要求被測實(shí)際要素與基準(zhǔn)要素同軸。同軸度公差帶4.圓跳動圓跳動是指零件上被測回轉(zhuǎn)表面相對于以基準(zhǔn)軸線為軸線的理論回轉(zhuǎn)面的偏離度。5.對稱度

對稱度常用在具有對稱結(jié)構(gòu)的溝或槽處，例如軸系傳動中的軸徑與軸上零件的配合。例如當(dāng)齒輪、蝸輪、皮帶輪安裝在軸上時，需要靠鍵實(shí)現(xiàn)連接和傳遞扭矩。此時軸上的鍵槽和輪轂孔內(nèi)的鍵槽必須對中心線對稱，否則很難裝配。（四）形位公差的選用(1)

一般形狀公差應(yīng)比位置公差?。?/p>

同一要素上給定的形狀公差值應(yīng)小于位置公差值。如同一平面上，平面度公差值應(yīng)小于該平面對基準(zhǔn)的平行度公差值。(2)

表面粗糙度與形狀公差的大概的比例關(guān)系：

通常，表面粗糙度的Ra值可取為形狀公差值的(20%~25%)。1.2軸類零件的技術(shù)要求(1)加工精度1)尺寸精度軸類零件的尺寸精度主要指軸的直徑尺寸精度和軸長尺寸精度。按使用要求，主要軸頸直徑尺寸精度通常為IT6-IT9級，精密的軸頸也可達(dá)IT5級。

2)幾何精度軸類零件一般是用兩個軸頸支撐在軸承上，這兩個軸頸稱為支撐軸頸，也是軸的裝配基準(zhǔn)。對于一般精度的軸頸，幾何形狀誤差應(yīng)限制在直徑公差范圍內(nèi)，要求高時，應(yīng)在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差值。

3)相互位置精度軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動件的軸頸）相對于支撐軸頸間的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。通常普通精度的軸，配合精度對支撐軸頸的徑向圓跳動一般為0.01-0.03mm，高精度軸為0.001-0.005mm。

(2)表面粗糙度

根據(jù)機(jī)械的精密程度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的高低，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。一般情況下，支撐軸頸的表面粗糙度Ra值為0.63-0.16μm；配合軸頸的表面粗糙度Ra值為2.5-0.63μm任務(wù)2：分析零件圖，確定支撐軸頸的公差尺寸。選擇加工、測量所用的刀具和量具。

零件機(jī)械加工時，哪些要素應(yīng)著重保障？

1.3軸類零件的材料和毛坯

常用的軸類零件材料有35、45、50優(yōu)質(zhì)碳素鋼

對于受載荷較小或不太重要的軸也可用Q235、Q255軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼

40Cr經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)性能

若是在高速、重載條件下工作的軸類零件，選用20Cr、20CrMnTi、20Mn2B等低碳鋼或38CrMoA1A滲碳鋼(2)軸類零件的毛坯

軸類零件的毛坯常見的有型材（圓棒料）和鍛件。大型的，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸也可采用鑄件。內(nèi)燃機(jī)中的曲軸一般均采用鑄件毛坯。

工件材料的切削加工性分級高錳鋼、不銹鋼是常用的難加工材料。改善工件材料切削加工性的途徑1.進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚韺⒐ぜ牧线M(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚硎歉纳撇牧锨邢骷庸ば缘闹饕胧?。對于性質(zhì)很軟、塑性很高的低碳鋼,加工時不易斷屑、容易硬化。往往采用正火的辦法,提高其強(qiáng)度和硬度、降低韌性,從而改善其切削加工性。對于硬度很高的高碳工具鋼,加工時刀具極易磨損?？梢圆捎们蚧嘶鸬霓k法,降低其硬度,從而改善其切削加工性。

2.改變加工條件合理選擇刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量也是改善材料切削加工性的有效措施。

1.4外圓表面的加工方法和加工方案

1、外圓表面的加工方法及加工精度外圓表面常用的機(jī)械加工方法有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，但就其經(jīng)濟(jì)精度來說，一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面主要精加工方法，特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后進(jìn)行的超精密加工方法（如滾壓、拋光、研磨等），適用于某些精度和表面質(zhì)量要求很高的零件。

第二節(jié)外圓表面加工一、外圓表面的車削加工1、加工方法1)

粗車主要任務(wù)：以去除余量為目的，以提高生產(chǎn)率為目標(biāo)。切削用量：背吃刀量和進(jìn)給量較大，切削速度較低；刀具參數(shù)：主偏角較大，前、后角較小，刃傾角為負(fù)值加工精度：IT12-11，Ra50-12.5返回2)精車主要任務(wù)：保證加工精度和表面質(zhì)量。切削用量：背吃刀量和進(jìn)給量較小，切削速度較高；刀具參數(shù)：前、后角較大，刃傾角為正值；加工精度：IT8-7(6)，Ra1.6-0.8返回3)精細(xì)車

主要任務(wù)：以提高加工精度和表面質(zhì)量為主要任務(wù)。

切削用量：背吃刀量和進(jìn)給量極小，切削速度很高；

刀具參數(shù)：一般采用立方氮化硼、金剛石等超硬材料刀具進(jìn)行加工。

加工精度：IT6級以上，Ra0.4-0.05

用途：多用于有色金屬工件的精密加工。返回二、外圓表面的磨削加工1、加工方法1)工件有中心支承的外圓磨削縱向進(jìn)給磨削特點(diǎn)：磨削精度較高，表面粗糙度較小，生產(chǎn)率較低適用：單件小批量生產(chǎn)中磨削較長的外圓表面橫向進(jìn)給磨削(切入磨法)特點(diǎn)：加工精度低，表面粗糙度較大，生產(chǎn)率較高適用：大批大量生產(chǎn)中加工剛性較好的工件外圓表面成形表面。返回

2)

工件無中心支承的外圓磨削（無心磨削）返回2、外圓磨削的尺寸控制：加工過程中主動測量。

3、外圓磨削加工的工藝特點(diǎn)及應(yīng)用范圍

工藝特點(diǎn)：磨粒硬度高，能加工一般金屬切削刀具所不能加工的工件表面；能切除極薄極細(xì)的切屑，修正誤差的能力強(qiáng)，加工精度高，表面粗糙度較小。應(yīng)用范圍：廣泛用于精加工，但不適于加工塑性較大的材料。

新形高速磨削和高效磨削得到發(fā)展。返回三、外圓表面的精整、光整加工定義：精加工后，從工件表面上不切除或切除極薄金屬層，用以提高加工表面的尺寸和形狀精度、減小表面粗糙度或用以強(qiáng)化表面的加工方法。目的：減小表面粗糙度。（提高尺寸精度和形狀精度）分類：研磨、超精加工、滾壓、拋光返回1、研磨1）原理2)

研具：比工件材料軟，常用硬度為120-160HBS的鑄鐵

3)

研磨劑：磨料、研磨液、表面活性物質(zhì)

磨料：剛玉、碳化硅、碳化硼等。

研磨液：煤油、汽油、機(jī)油、工業(yè)甘油等；

表面活性物質(zhì)：油酸、硬脂酸返回

4)分類：手工研磨、機(jī)械研磨

5)工藝特點(diǎn)：設(shè)備和研具簡單、成本低、容易保證質(zhì)量。具有較強(qiáng)的對誤差與缺陷的修正能力，能提高加工表面的尺寸精度、形狀精度和減小表面粗糙度。但不能提高位置精度，生產(chǎn)率較低。

6)應(yīng)用：可加工鋼、鑄鐵、硬質(zhì)合金、光學(xué)玻璃、陶瓷等多種材料。返回2、超精加工

1)

原理：

2）工藝特點(diǎn)：

設(shè)備簡單、自動化程度高、操作簡便、生產(chǎn)效率高。能減小表面粗糙度，但不能提高工件的加工精度。返回任務(wù)3：分析確定下列軸零件的加工方案

序號加工方法經(jīng)濟(jì)精度（公差等級）經(jīng)濟(jì)粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車IT13-IT1150-12.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車IT10-IT86.3-3.23粗車-半精車-精車IT8-IT71.6-0.84粗車-半精車-精車-滾壓IT8-IT70.2-0.0255粗車-半精車-磨削IT8-IT70.8-0.4主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不適用于有色金屬6粗車-半精車-粗磨-精磨IT7-IT60.4-0.17粗車-半精車-粗磨-精磨-超精加工（或輪式超精磨）IT50.1-0.012（或Rz0.1）8粗車-半精車-精車-精細(xì)車（金剛車）IT7-IT60.4-0.025主要用于要求較高的有色金屬9粗車-半精車-粗磨-精磨-超精磨（或鏡面磨）IT5以上0.025-0.006（或Rz0.1）極高精度的外圓加工10粗車-半精車-粗磨-精磨-研磨IT5以上012（或Rz0.1）外圓表面加工方案車削加工方案的確定一般根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸及生產(chǎn)類型確定零件表面的車削加工方法及加工方案。(1)加工精度為IT7~IT8級、Ra0.8~1.6μm的除淬火鋼以外的常用金屬，可采用普通型數(shù)控\車床，按粗車、半精車、精車的方案加工。

(2)加工精度為IT5~IT6級、Ra0.2~0.63μm的除淬火鋼以外的常用金屬，按粗車、半精車、精車、細(xì)車的方案加工。

(3)加工精度高于IT5級、Ra<0.08μm的除淬火鋼以外的常用金屬，可采用高檔精密型車床，按粗車、半精車、精車、精密車的方案加工。(4)對淬火鋼等難車削材料，其淬火前可采用粗車、半精車的方法，淬火后安排磨削加工。刀具選擇切削加工的基本知識項(xiàng)目任務(wù)3：金屬切削刀具分析與選擇機(jī)械加工工藝系統(tǒng)：是機(jī)械制造系統(tǒng)的一部分，由機(jī)床、夾具、刀具和工件四要素組成。金屬切削加工必須具備三個條件：刀具與工件之間要有相對運(yùn)動；刀具具有適當(dāng)?shù)膸缀螀?shù)，即切削角度等；刀具材料應(yīng)具有一定的切削性能。3.1切削加工的基本知識1.切削運(yùn)動刀具與工件間的相對運(yùn)動，即表面成形運(yùn)動。分1）主運(yùn)動是刀具與工件之間最主要的相對運(yùn)動，消耗功率最大，速度最高。有且僅有一個。運(yùn)動形式：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，如車削、鏜削的主軸運(yùn)動，直線運(yùn)動，如刨削、拉削的刀具運(yùn)動；運(yùn)動主體：工件，如車削，

刀具，如銑削。2）進(jìn)給運(yùn)動使新切削層不斷投入切削。速度較低，消耗功率較少。運(yùn)動形式：

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、直線運(yùn)動或兩者組合。連續(xù)的，如車削；間歇的，如刨削。一個運(yùn)動，如鉆削；多個運(yùn)動，如車削時的縱向與橫向進(jìn)給運(yùn)動；沒有進(jìn)給運(yùn)動，如拉削。運(yùn)動主體：

工件，如銑削、磨削，

刀具，如車削、鉆削。1.切削運(yùn)動3.切削用量切削用量即切削三要素：切削速度、進(jìn)給量和切削深度。

1）切削速度Vc指切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的瞬時速度。各點(diǎn)不同，取最大，m/s。主運(yùn)動為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(如車、鉆、銑、鏜、磨等)，Vc＝πnd/10d—刀具或工件的最大回轉(zhuǎn)直徑mm；n—主運(yùn)動轉(zhuǎn)速r/s。3.切削用量2）進(jìn)給量f或進(jìn)給速度Vff—刀具在進(jìn)給運(yùn)動方向上相對工件的位移量。mm/r。Vf—切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的進(jìn)給運(yùn)動瞬時速度。mm/s。

3.切削用量3）切削深度ap（背吃刀量）是工件上已加工表面與待加工表面間的垂直距離，mm。車外圓時：ap=(dw－dm)/2鉆孔時：ap=dw/2金屬切除率Q＝1000·Vc·f·apmm3/min即單位時間內(nèi)切除金屬的體積，衡量切削效率。切削刀具種類很多，形狀各異，但其切削部分都有共同的特征?？煽醋魇峭鈭A車刀的演變和組合。刀具由刀頭和刀體組成刀具的幾何參數(shù)

圖2-47各種刀具切削部分形狀1.刀具切削部分的組成

車刀的結(jié)構(gòu)a）焊接式車刀b）整體式車刀c）機(jī)夾式車刀圖2-48車刀的結(jié)構(gòu)1.刀具切削部分的組成

車刀由刀頭和刀桿組成。刀桿用于裝夾，刀頭用于切削。結(jié)構(gòu)形式有：

1.刀具切削部分的組成

基本定義：前刀面Aγ

控制切屑流向。主后面Aα

與工件過渡表面相對。副后面Aα’

與工件已加工表面相對。主切削刃S

前刀面與主后面的交線。承擔(dān)主要切削工作。副切削刃S’

前刀面與副后面的交線。修光已加工表面。刀尖主、副切削刃交匯處。一小段直線或圓弧。由一尖二刃三面組成。刀具工作角度◆刀具安裝對工作角度的影響圖2-52車刀安裝高度對工作角度的影響γre=γrα0e=α0a）α

0e＜α0b）α

0e＞α0c）γre＜γrγre＞γr

刀具的幾何參數(shù)對刀具切削部分材料的要求1）高的硬度和耐磨性2）足夠的強(qiáng)度和韌性3）較好的熱硬性4）良好的工藝性5）經(jīng)濟(jì)性刀具材料

在車床上以70m/min的切削速度精加工右圖所示大端φ50,小端φ45的材料為45鋼零件,試選用合理刀具材料。分析:選擇刀具材料時,要考慮的主要是:工件材料、切削加工速度和不同的切削加工階段:粗車、精車和半精車等;切削速度在很大程度上決定著刀具材料的選用。刀具種類碳素工具鋼合金工具鋼高速鋼車刀、鏜刀﹣﹣W18Cr4V(T1),W6Mo5Cr4V2(M2鉬系)成形車刀﹣﹣W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2麻花鉆﹣﹣W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2機(jī)用鉸刀﹣﹣W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2手用鉸刀T12A9SiCr﹣拉刀﹣CrWMnW18Cr4V圓板牙T12A,T10A9SiCr﹣常用刀具材料的選用:⒈低速切削時的刀具材料

部分刀具常用工具鋼碳素工具鋼和合金工具鋼僅適合制作手用鉸刀、圓板牙等手用刀具,而手用刀具的切削速度不會超過10m/min。只有高速鋼才是機(jī)加工刀具的主要材料,但高速鋼材料的耐熱溫度僅600~700℃,在使用中,切削中碳鋼時,切削速度一般不能大于30m/min。高速鋼成形工藝性能好,在形狀復(fù)雜刀具制作中,占主要地位。刀具種類碳素工具鋼合金工具鋼高速鋼車刀、鏜刀﹣﹣W18Cr4V(T1),W6Mo5Cr4V2(M2鉬系)成形車刀﹣﹣W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2麻花鉆﹣﹣W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2機(jī)用鉸刀﹣﹣W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2手用鉸刀T12A9SiCr﹣拉刀﹣CrWMnW18Cr4V圓板牙T12A,T10A9SiCr﹣刀具材料

圖2-55刀具材料的發(fā)展與切削加工高速化的關(guān)系切削速度（m/min）2000100050020010050201018001850190019502000年代碳素工具鋼合金工具鋼WC系硬質(zhì)合金高速鋼WC-TiC系硬質(zhì)合金涂層硬質(zhì)合金TiAlN涂層硬質(zhì)合金DLC涂層硬質(zhì)合金TiC-TiN金屬陶瓷聚晶立方氮化硼（PCBN）陶瓷聚晶金剛石（PCD）刀具材料的發(fā)展刀具材料種類很多，常用的有：工具鋼：碳素工具鋼（如T10A、T12A）、合金工具鋼（如9SiCr、CrWMn）和高速鋼，前兩者因耐熱性很差，僅用于手工工具；硬質(zhì)合金；陶瓷；(天然和人造)金剛石；立方氮化硼。刀具材料

常用刀具材料◆高速鋼

高速鋼是一種加入了較多的鎢、鉬、鉻、釩等合金元素的高合金工具鋼。

特點(diǎn)：1）強(qiáng)度高，抗彎強(qiáng)度為硬質(zhì)合金的2～3倍；2）韌性高，比硬質(zhì)合金高幾十倍；3）硬度HRC63以上，耐熱性較好；4）可加工性好，熱處理變形較小。

應(yīng)用：常用于制造各種復(fù)雜刀具（如鉆頭、絲錐、拉刀、成型刀具、齒輪刀具等）。刀具材料

各類高速鋼刀具常用高速鋼牌號及其應(yīng)用范圍類別牌號主要用途1.普通高速鋼W18Cr4V廣泛用于制造鉆頭、絞刀、銑刀、拉刀、絲錐、齒輪刀具等W6Mo5Cr4V2用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等W14Cr4VmnRe用于制造要求熱塑性好和受較大沖擊載荷的刀具，如軋制鉆頭等2.高性能高速鋼高碳95W18Cr4V用于制造對韌性要求不高，但對耐磨性要求較高的刀具高礬W12Cr4V4Mo用于制造形狀簡單，對耐磨性要求較高的刀具超硬W6Mo5Cr4V2Al用于制造復(fù)雜刀具和難加工材料用的刀具W10Mo4Cr4V3Al耐磨性好，用于制造加工高強(qiáng)度耐熱鋼的刀具W6Mo5Cr4V5SiNbAl用于制造形狀簡單的刀具，如加工鐵基高溫合金的鉆頭W12Cr4V3Mo3Co5Si耐磨性、耐熱性好，用于制造加工高強(qiáng)度鋼的刀具W2Mo9Cr4VCo8（M42）用作難加工材料的刀具，因其磨削性好可作復(fù)雜刀具，價格昂貴

刀具材料

◆硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金是用高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物經(jīng)高壓成型后，再在高溫下燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性都很高，允許的切削速度遠(yuǎn)高于高速鋼，且能切削諸如淬火鋼等硬材料。硬質(zhì)合金的不足是與高速鋼相比，其抗彎強(qiáng)度較低、脆性較大，抗振動和沖擊性能也較差。硬質(zhì)合金因其切削性能優(yōu)良而被廣泛用來制作各種刀具。在我國，絕大多數(shù)車刀、面銑刀和深孔鉆都采用硬質(zhì)合金制造，目前，在一些較復(fù)雜的刀具上，如立銑刀、孔加工刀具等也開始應(yīng)用硬質(zhì)合金制造。刀具材料

各類硬質(zhì)合金鋼刀具

超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預(yù)燒結(jié)的硬質(zhì)合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。天然金剛石是自然界最硬的材料，根據(jù)其質(zhì)量的不同，硬度范圍為HK8000～12000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.48～3.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700～800℃。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01μm左右，刀具壽命可長達(dá)數(shù)百小時。但天然金剛石價格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK6500～8000，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當(dāng)前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質(zhì)合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復(fù)雜的刀具（如硬質(zhì)合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進(jìn)行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV3000～4500間變動，其耐熱性達(dá)1200℃左右，化學(xué)惰性很好，在1000℃的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機(jī)床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機(jī)床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進(jìn)刀具材料的作用，取得良好的使用效果?！?/p>

陶瓷刀具材料刀具材料

有純Al2O3陶瓷及Al2O3－TiC混合陶瓷兩種，以其微粉在高溫下燒結(jié)而成。性能：硬度(HRA91～95)、耐磨性、耐熱性比硬質(zhì)合金更高，在1200℃以上仍能進(jìn)行切削；化學(xué)穩(wěn)定性很高、與金屬的親合力小、摩擦系數(shù)小，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散磨損能力強(qiáng)，因而切削速度比硬質(zhì)合金高2～5倍；并可切削難加工的高硬度材料。

超硬刀具材料包括天然金剛石、聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼三種。金剛石刀具主要用于加工高精度及粗糙度很低的非鐵金屬、耐磨材料和塑料，如鋁及鋁合金、黃銅、預(yù)燒結(jié)的硬質(zhì)合金和陶瓷、石墨、玻璃纖維、橡膠及塑料等。立方氮化硼主要用于加工淬硬鋼、噴涂材料、冷硬鑄鐵和耐熱合金等。天然金剛石是自然界最硬的材料，根據(jù)其質(zhì)量的不同，硬度范圍為HK8000～12000（HK，Knoop硬度，單位kgf/mm2），密度為3.48～3.56。由于天然金剛石是一種各向異性的單晶體，因此，在晶體上的取向不同，耐磨性及硬度也有差異，其耐熱性為700～800℃。天然金剛石的耐磨性極好，刃口鋒利，切削刃的鈍圓半徑可達(dá)0.01μm左右，刀具壽命可長達(dá)數(shù)百小時。但天然金剛石價格昂貴，因此主要用于制造加工精度和表面粗糙度要求極高的零件的刀具，如加工磁盤、激光反射鏡、感光鼓、多面鏡等。金剛石刀具不適于加工鋼及鑄鐵。聚晶金剛石是由金剛石微粉在高溫高壓下聚合而成，因此不存在各向異性，其硬度比天然金剛石低，為HK6500～8000，價格便宜，焊接方便，可磨削性好，因此成為當(dāng)前金剛石刀具的主要材料，可在大部分場合替代天然金剛石刀具。用等離子CVD法開發(fā)的金剛石涂層刀具，其基體材料為硬質(zhì)合金或氮化硅陶瓷，用途和聚晶金剛石相同。由于可在形狀復(fù)雜的刀具（如硬質(zhì)合金麻花鉆、立銑刀、成形刀具及帶斷屑槽的刀片等）上進(jìn)行涂層，故具有廣闊的發(fā)展前途。聚晶立方氮化硼是由單晶立方氮化硼微粉在高溫高壓下聚合而成。由于成份及粒度的不同，聚晶立方氮化硼刀片的硬度在HV3000～4500間變動，其耐熱性達(dá)1200℃左右，化學(xué)惰性很好，在1000℃的溫度下不與鐵、鎳和鈷等金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。主要用于加工淬硬工具鋼、冷硬鑄鐵、耐熱合金及噴焊材料等。用于高精度銑削時可以代替磨削加工。由于陶瓷、金剛石和立方氮化硼等材料韌性差、硬度高，因此要求使用這類刀具的機(jī)床剛性好、速度高、功率足夠、主軸偏擺小，并且要求機(jī)床一夾具一工件一刀具系統(tǒng)的剛性好。只有這樣才能充分發(fā)揮這些先進(jìn)刀具材料的作用，取得良好的使用效果。刀具材料

主要缺點(diǎn)：脆性大、抗沖擊韌性差、抗彎強(qiáng)度低、易崩刀。應(yīng)用：可用于車、銑加工鋼、鑄鐵；作為連續(xù)切削用的刀具材料，有很大發(fā)展前途。金屬切削過程與控制金屬切削過程中，刀具與工件相互作用，產(chǎn)生切削變形、形成切屑、產(chǎn)生切削力、切削熱與切削溫度、刀具磨損等現(xiàn)象。為了保證產(chǎn)品加工質(zhì)量、減少能耗、提高生產(chǎn)率、必須合理使用與設(shè)計刀具、夾具和機(jī)床，必須研究切削過程，分析金屬切削變形及其規(guī)律。金屬切削過程與控制主要內(nèi)容一.金屬切削過程四個基本規(guī)律：切削變形切削力切削熱與切削溫度刀具磨損與壽命二.基本規(guī)律在生產(chǎn)上五個方面的應(yīng)用控制切屑改善工件材料的切削加工性合理選擇切削液合理選擇刀具幾何參數(shù)合理選擇切削用量積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤是堆積在前刀面上近切削刃處的一個楔塊。特點(diǎn)：硬度比工件基體高2～3.5倍，故可替代切削刃參加切削。頂部凹凸不平，使加工表面粗糙度增加。反復(fù)生長和脫落，脫落后粘附在已加工表面上。積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤的形成條件：

1.切削塑性材料；

2.切削區(qū)溫度高；

3.接觸面間的壓力、粗糙程度、粘結(jié)強(qiáng)度等因素，符合內(nèi)摩擦條件。積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤對切削過程的影響：積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤控制方法：改變切削速度最有效；使用冷卻潤滑液；降低前刀面粗糙度值；增大刀具前角。粗加工時可利用，使積屑瘤穩(wěn)定存在；精加工時避免或抑制積屑瘤的產(chǎn)生。積屑瘤的形成及其對切削過程的影響積屑瘤控制方法：改變切削速度最有效；切削中碳鋼時低速(vc≤3m/min)切削時，切削溫度很低；較高速(vc>60m/min)切削時，切削溫度較高，這兩種情況的摩擦系數(shù)均較小，故不易形成積屑瘤。中速(vc≈20m/min)時，積屑瘤的高度達(dá)到最大值。5切屑的類型與控制形成條件影響名稱簡圖形態(tài)變形帶狀，底面光滑，背面呈毛茸狀節(jié)狀，底面光滑有裂紋，背面呈鋸齒狀粒狀不規(guī)則塊狀顆粒剪切滑移尚未達(dá)到斷裂程度局部剪切應(yīng)力達(dá)到斷裂強(qiáng)度剪切應(yīng)力完全達(dá)到斷裂強(qiáng)度未經(jīng)塑性變形即被擠裂切削塑性材料，速度高，切削厚度小前角大加工塑性材料，切削速度較低，進(jìn)給量較大，刀具前角較小工件材料硬度較高，韌性較低，切削速度較低加工硬脆材料，刀具前角較小切削過程平穩(wěn)，表面粗糙度小，妨礙切削工作，應(yīng)設(shè)法斷屑切削過程欠平穩(wěn)，表面粗糙度欠佳切削力波動較大，切削過程不平穩(wěn)，表面粗糙度不佳切削力波動大，有沖擊，表面粗糙度惡劣，易崩刀帶狀切屑擠裂切屑單元切屑崩碎切屑切屑類型及形成條件切屑的類型與控制切屑類型帶狀切屑節(jié)狀切屑粒狀切屑崩碎切屑圖3-6切屑形態(tài)照片切屑的類型與控制切屑控制

為使切削過程正常進(jìn)行和保證已加工表面質(zhì)量，應(yīng)使切屑卷曲和折斷。

切屑的卷曲是切屑基本變形或經(jīng)過卷屑槽使之產(chǎn)生附加變形的結(jié)果（圖3-7）圖3-7切屑的卷曲圖3-8斷屑的產(chǎn)生斷屑是對已變形的切屑再附加一次變形（常需有斷屑裝置，圖3-8）

切削用量的合理選擇切削深度ap

盡可能一次切除全部余量，余量過大時可分2次走刀，第一次取2/3～3/4進(jìn)給量f◆

粗切時根據(jù)工藝系統(tǒng)強(qiáng)度和剛度確定(計算或查表)◆

精切時根據(jù)加工表面粗糙度要求確定(計算或查表)切削速度v

根據(jù)規(guī)定的刀具耐用度確定(計算或查表)切削用量的合理選擇切削用量選擇原則選擇依據(jù)工件材料加工性質(zhì)與加工要求切削條件背吃刀量ap首先根據(jù)加工余量和加工系統(tǒng)剛性選擇。盡可能大表層硬，ap應(yīng)超過硬層厚度，以免刀尖磨損。粗加工時，一次走刀盡可能切除全部余量；半精加工時取0.5～2mm；精加工時取0.1～0.4mm進(jìn)給量f其次根據(jù)機(jī)床動力和剛性或加工表面質(zhì)量要求，f盡量大。加工精度和表面質(zhì)量要求高時，f宜小。查表選取工藝系統(tǒng)剛度好時取大。切削速度Vc最后利用手冊查取或根據(jù)刀具耐用度用公式計算Vc。強(qiáng)度硬度高時，Vc應(yīng)較低粗加工時ap和f較大，Vc應(yīng)小，精加工時相反，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生區(qū)域。刀具材料的切削性能好時Vc大。切削液的合理選擇切削液的作用冷卻，降低切削溫度；冷卻快慢：水、乳化液、油潤滑，減少摩擦，提高刀具壽命，提高加工質(zhì)量；切削液在切屑、工件與刀具界面之間形成邊界潤滑清洗與防銹。切削液的合理選擇切削液的選用水溶液，主要起冷卻作用。切削油，主要起潤滑作用。乳化液，使用較廣，由乳化劑加水配制而成。含水多的主要起冷卻作用，用于粗加工和磨削，濃度高的主要起潤滑作用，適于精加工。極壓切削油和極壓乳化液。車削刀具

車刀的種類和用途

刀具的種類2、刀具類型：（1）按進(jìn)刀方向：左、右、中間進(jìn)刀；（2）按加工位置：內(nèi)孔、外圓、端面；（3）按加工形狀：槽、螺紋、仿形。車刀內(nèi)孔用機(jī)床的分類按機(jī)床的加工性質(zhì)和所用刀具分12大類：項(xiàng)目任務(wù)5：

金屬切削機(jī)床基本知識每一類又按結(jié)構(gòu)、性能和工藝特點(diǎn)細(xì)分為10個組(表2-2)，每個組又分10個系，組別、系別代號用0~9表示。前一位表示組別，后一位表示系別。同類機(jī)床按通用性程度分：通用機(jī)床、專門化機(jī)床、專用機(jī)床按加工精度分：普通精度、精密(M)和高精度(G)機(jī)床按自動化程度分：手動、機(jī)動、半自動和自動機(jī)床按重量與尺寸分：儀表、中型、大型、重型和超重型機(jī)床按機(jī)床主要工作部件的數(shù)目分：單軸、多軸、單刀、多刀機(jī)床

類別車床鉆床鏜床磨床齒輪加工機(jī)床螺紋加工機(jī)床銑床刨插床拉床鋸床其他機(jī)床特種加工機(jī)床代號CZTM2M3MYSXBLGQ讀音車鉆鏜磨磨磨牙絲銑刨拉割其表2-1機(jī)床的類別代號通用特性高精度精密自動半自動數(shù)控加工中心仿型輕型加重型簡式或經(jīng)濟(jì)型柔性加工單元數(shù)顯高速代號GMZBKHFQCJRXS讀音高密自半控?fù)Q仿輕重簡柔顯速表2-3通用特性代號機(jī)床特性代號機(jī)床的分類與型號機(jī)床主參數(shù)、設(shè)計順序號和第二主參數(shù)用主參數(shù)或第二主參數(shù)值的1/10或1/100表示機(jī)床的重大改進(jìn)順序號按A、B、C……的順序選用例如CA6140型臥式車床的代號意義為：

CA6140主參數(shù)（最大車削直徑400mm)系別代號（臥式車床系）組別代號（落地及臥式車床組）結(jié)構(gòu)特性代號（結(jié)構(gòu)不同）類別代號機(jī)床的分類與型號主參數(shù)基本參數(shù)尺寸參數(shù)運(yùn)動參數(shù)動力參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)尺寸參數(shù)指機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)尺寸，表示機(jī)床的加工范圍，包括主參數(shù)、第二主參數(shù)和其他參數(shù)。運(yùn)動參數(shù)指機(jī)床執(zhí)行件運(yùn)動速度?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)床，為主軸的最高、最低轉(zhuǎn)速n(r/min)；直線運(yùn)動機(jī)床，為工作臺或滑枕每分鐘往返次數(shù)；進(jìn)給運(yùn)動的最大、最小進(jìn)給量。動力參數(shù)指驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動的電動機(jī)功率。應(yīng)根據(jù)切削用量和傳動系統(tǒng)的效率來確定。精度參數(shù)

如主軸回轉(zhuǎn)精度、工作臺定位精度等。

機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)機(jī)床的分類與型號表2-4常用機(jī)床的主參數(shù)和第二主參數(shù)機(jī)床主參數(shù)名稱折算系數(shù)第二主參數(shù)臥式車床最大工件回轉(zhuǎn)直徑1/10最大工件長度立式車床最大車削直徑1/100最大工件高度搖臂鉆床最大鉆孔直徑1/1最大跨距臥式鏜銑床鏜軸直徑1/10－坐標(biāo)鏜床工作臺面寬度1/10工作臺面長度外圓磨床最大磨削直徑1/10最大磨削長度內(nèi)圓磨床最大磨削孔徑1/10最大磨削深度矩臺平面磨床工作臺面寬度1/10工作臺面長度齒輪加工機(jī)床最大工件直徑1/10最大模數(shù)龍門銑床工作臺面寬度1/100工作臺面長度升降臺銑床工作臺面寬度1/10工作臺面長度龍門刨床最大刨削寬度1/100最大刨削長度插床及刨床插及刨削最大長度1/10－拉床額定拉力（t）1/1最大行程機(jī)床的分類與型號XZn◆普通車床1—主軸箱2—夾盤3—刀架4—后頂尖5—尾座6—床身7—光杠8—絲杠9—溜板箱10—底座11—進(jìn)給箱

機(jī)床的組成

機(jī)床的組成

機(jī)床的組成

◆立式加工中心機(jī)床的組成

nXYZ圖2-41立式加工中心1—床身2—滑座3—工作臺4—立柱5—數(shù)控柜6—機(jī)械手7—刀庫8—主軸箱9—驅(qū)動電柜10—操縱面板項(xiàng)目任務(wù)6工件定位基準(zhǔn)與裝夾分析基準(zhǔn)基準(zhǔn)

確定加工對象上幾何要素間幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點(diǎn)、線、面稱為基準(zhǔn)。

設(shè)計基準(zhǔn)

在設(shè)計圖樣上所采用的基準(zhǔn)

圖2-8定位支座零件基準(zhǔn)工藝基準(zhǔn)

在工藝過程中所采用的基準(zhǔn)。又可分為：工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)與裝配基準(zhǔn)。

圖2-9a支座零件第1工序（車削）基準(zhǔn)圖2-9b支座零件第1工序（鉆孔）基準(zhǔn)圖2-9c支座零件第3工序（鉆、锪4分布孔）基準(zhǔn)圖2-9c支座零件第3工序（鉆、锪4分布孔）基準(zhǔn)圖2-9d支座零件第4工序（磨內(nèi)孔、端面）圖2-9e支座零件第5工序（磨外圓、臺階面）工件裝夾劃線找正裝夾（圖2-11）——

精度不高，效率低，多用于形狀復(fù)雜的鑄件直接找正裝夾（圖2-10）——

精度高，效率低，對工人技術(shù)水平高夾具裝夾（圖2-12）——

精度和效率均高，廣泛采用裝夾的含義

裝夾又稱安裝，包括定位和夾緊兩項(xiàng)內(nèi)容。定位

——使工件在機(jī)床或夾具上占有正確位置夾緊

——對工件施加一定的外力，使其已確定的位置在加工過程中保持不變工件裝夾方法工件裝夾圖2-10直接找正安裝flash毛坯孔加工線找正線圖2-11劃線找正安裝flash工件裝夾圖2-12工件在夾具上裝夾（滾齒夾具）定位原理

圖2-13六點(diǎn)定位原理XZY

六點(diǎn)定位原理要確定其空間位置，就需要限制其6個自由度將6個支承抽象為6個“點(diǎn)”，6個點(diǎn)限制了工件的6個自由度，這就是六點(diǎn)定位原理。任何一個物體在空間直角坐標(biāo)系中都有6個自由度——用表示圖2-14工件以平面3點(diǎn)定位XYZ與理論力學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)自由度概念差別

——位置不定度

——夾緊與定位概念分開

——工件、夾具是彈性體

兩點(diǎn)注意：“點(diǎn)”的含義

——對自由度的限制，與實(shí)際接觸點(diǎn)不同定位原理

工件的6個自由度均被限制，稱為完全定位。工件6個自由度中有1個或幾個自由度未被限制，稱為不完全定位。完全定位與不完全定位定位原理

欠定位工件加工時必須限制的自由度未被完全限制，稱為欠定位。欠定位不能保證工件的正確安裝，因而是不允許的。圖2-16欠定位示例XZYa）b）BBB定位原理

過定位過定位——工件某一個自由度（或某幾個自由度）被兩個（或兩個以上）約束點(diǎn)約束，稱為過定位。過定位是否允許，要視具體情況而定：1）如果工件的定位面經(jīng)過機(jī)械加工，且形狀、尺寸、位置精度均較高，則過定位是允許的。有時還是必要的，因?yàn)楹侠淼倪^定位不僅不會影響加工精度，還會起到加強(qiáng)工藝系統(tǒng)剛度和增加定位穩(wěn)定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或雖經(jīng)過機(jī)械加工，但加工精度不高，這時過定位一般是不允許的，因?yàn)樗赡茉斐啥ㄎ徊粶?zhǔn)確，或定位不穩(wěn)定，或發(fā)生定位干涉等情況。定位原理

過定位分析（桌子與三角架）圖2-17過定位分析定位原理

過定位討論如圖示，齒輪坯以內(nèi)孔和一小端面定位，車削外圓和大端面。加工后檢測發(fā)現(xiàn)大端面與內(nèi)孔垂直度超差。試分析原因，提出改進(jìn)意見。4A0.02A間隙配合剛性心軸圖2-22過定位示例定位原理

圖2-22a過定位引起夾緊變形2.4.3定位原理

橡膠墊圖2-22b過定位處理分析定位原理

ZXYZXYZXYZXY圖2-24工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承釘、支承板、夾具支承件和夾具體的凸臺及平面等。圖2-24給出了平面定位的幾種情況。ZXYZXY定位方法與定位元件

工件以平面定位圖2-25工件以圓孔定位工件以圓孔定位多屬于定心定位（定位基準(zhǔn)為圓柱孔軸線）。常用定位元件是定位銷和心軸。定位銷有圓柱銷、圓錐銷、菱形銷等形式；心軸有剛性心軸（又有過盈配合、間隙配合和小錐度心軸等）、彈性心軸之分。工件以圓孔定位所限制的自由度見圖2-25。XYZXYZXYZXYZXYZXYZ定位方法與定位元件

工件以圓孔定位圖2-26工件以外圓柱面定位工件以外圓柱面定位兩種形式：定心定位和支承定位。工件以外圓柱面定心定位的情況與工件以圓孔定位的情況相仿（用套筒和卡盤代替心軸或柱銷）。工件以外圓柱面支承定位的元件常采用V型塊，短V型塊限制2個自由度，長V型塊（或兩個短V型塊組合）限制4個自由度。XYZXYZXYZXYZXYZ定位方法與定位元件

工件以外圓柱面定位除平面、圓孔、外圓柱面外，工件有時還可能以其它表面（如圓錐面、漸開線齒面、曲面等）定位。圖2-27為工件以錐孔定位的例子，錐度心軸限制了除繞工件自身軸線轉(zhuǎn)動外的5個自由度。圖2-27工件以錐孔定位定位方法與定位元件

工件以其他表面定位在多個表面同時參與定位情況下，各定位表面所起作用有主次之分。通常稱定位點(diǎn)數(shù)最多的表面為主要定位面或支承面，稱定位點(diǎn)數(shù)次多的表面為第二定位基準(zhǔn)面或?qū)蛎?，稱定位點(diǎn)數(shù)為1的表面為第三定位基準(zhǔn)面或止動面。定位方法與定位元件

定位表面的組合定位誤差

定位誤差的概念例如在軸上銑鍵槽，要求保證槽底至軸心的距離H。若采用V型塊定位，鍵槽銑刀按規(guī)定尺寸H調(diào)整好位置（圖2-29）。實(shí)際加工時，由于工件直徑存在公差，會使軸心位置發(fā)生變化。不考慮加工過程誤差，僅由于軸心位置變化而使工序尺寸H也發(fā)生變化。此變化量（即加工誤差）是由于工件的定位而引起的，故稱為定位誤差。圖2-29定位誤差HOAO1O2ΔDW定位誤差是由于工件在夾具上（或機(jī)床上）定位不準(zhǔn)確而引起的加工誤差。1）由于工件定位表面或夾具定位元件制作不準(zhǔn)確引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)位置誤差，如圖2-29所示例子。2）由于工件的工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。圖2-30所示工件以底面定位銑臺階面，要求保證尺寸a，即工序基準(zhǔn)為工件頂面。如刀具已調(diào)整好位置，則由于尺寸b的誤差會使工件頂面位置發(fā)生變化，從而使工序尺寸a產(chǎn)生誤差。bΔDWa圖2-30由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差工序基準(zhǔn)

定位基準(zhǔn)定位誤差

定位誤差的來源定位誤差

定位誤差計算在采用調(diào)整法加工時，工件的定位誤差實(shí)質(zhì)上就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。因此計算定位誤差，首先要找出工序尺寸的工序基準(zhǔn)，然后求其在工序尺寸方向上的最大變動量即可。項(xiàng)目任務(wù)7：

機(jī)械加工工藝的分析與制定一、零件(產(chǎn)品）的生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程包括：1)

原材料的運(yùn)輸、保管和準(zhǔn)備；2)

生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作；3)

毛坯的制造；4)

零件的機(jī)械加工與熱處理；5)

零件裝配成機(jī)器；6)

機(jī)器的質(zhì)量檢查及運(yùn)行試驗(yàn)；7)

機(jī)器的油漆、包裝和入庫。2.工藝過程1)毛坯制造工藝過程2)機(jī)械加工工藝過程3)熱處理工藝過程4)裝配工藝過程

二、機(jī)械加工工藝過程的組成1.工序一個或一組工人在一個工作地（機(jī)械設(shè)備）對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程，稱為工序。

例：表7-1單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔*；

調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I

2車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑床表7-2大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機(jī)床2車大外圓及倒角車床I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床

5去毛刺鉗工臺圖7–1階梯軸討論：生產(chǎn)規(guī)模不同，工序的劃分不一樣。二、機(jī)械加工工藝過程的組成2.安裝工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序內(nèi)容，稱為安裝。

例：表7-1單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔*；

調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I

2車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑床表7-2大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機(jī)床2車大外圓及倒角車床I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床

5去毛刺鉗工臺圖7–1階梯軸兩次兩次一次一次一次一次一次討論：安裝次數(shù)多好還是少好？二、機(jī)械加工工藝過程的組成3.工步

工步是指在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序內(nèi)容。

例：表7-1單件小批生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1車一端面，鉆中心孔*；

調(diào)頭，車另一端面，鉆中心孔車床I

2車大外圓及倒角；調(diào)頭，車小外圓、切槽及倒角車床II3銑鍵槽、去毛刺銑床表7-2大批大量生產(chǎn)的工藝過程工序號工序內(nèi)容設(shè)備1銑兩端面，鉆兩端中心孔*銑端面鉆中心孔機(jī)床2車大外圓及倒角車床I3車小外圓、切槽及倒角車床II4銑鍵槽專用銑床

5去毛刺鉗工臺圖7–1階梯軸四個五個一個兩個三個兩個一個二、機(jī)械加工工藝過程的組成4.走刀

在一個工步中，有時因所需切除的金屬層較厚而不能一次切完，需分幾次切削，則每一次切削稱為一次走刀。

二、機(jī)械加工工藝過程的組成5.工位

為了完成一定的工序內(nèi)容，工件一次裝夾后，與夾具或設(shè)備的可動部分一起，相對于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。

二、機(jī)械加工工藝過程的組成5.工位

圖7–3在三個工位上鉆、鉸圓盤零件上的孔工件機(jī)床夾具回轉(zhuǎn)部分夾具固定部分分度機(jī)構(gòu)例：三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型1.生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量。

零件在計劃期一年中的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計算：

式中

Q——產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位：臺/年；

n——每臺產(chǎn)品中所含零件的數(shù)量，單位：件/臺；a%——備品率，對易損件應(yīng)考慮一定數(shù)量的備品，以供用戶修配的需要；b%——廢品率。

三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型2.生產(chǎn)類型及其工藝特征

生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類。一般分為：1）大量生產(chǎn)2）成批生產(chǎn)3）單件生產(chǎn)

四、制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟1.根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型2.對被加工零件進(jìn)行工藝分析3.確定毛坯4.擬定工藝路線什么是工藝路線？工藝路線就是零件從毛坯到成品所經(jīng)過工序的先后順序。

定位基準(zhǔn)的選擇表面加工方法的選擇加工階段的劃分工序順序的安排工序集中與分散的安排

五、制定機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟1.根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類型2.對被加工零件進(jìn)行工藝分析3.確定毛坯4.擬定工藝路線5.確定各工序所用的設(shè)備和工藝裝備6.確定加工余量、工序尺寸及公差7.確定切削用量及時間定額8.填寫工藝文件子任務(wù)1：工藝路線的分析與擬訂1.基準(zhǔn)分類設(shè)計基準(zhǔn)：根據(jù)零件使用要求確定的基準(zhǔn)，標(biāo)注在設(shè)計圖樣上。工藝基準(zhǔn)：零件在加工過程中采用的基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)：工序圖上確定本工序加工尺寸的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)：加工時用于工件定位。測量基準(zhǔn)裝配基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)：未經(jīng)機(jī)械加工的表面作為定位基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)：經(jīng)過機(jī)械加工的表面作為定位基準(zhǔn)。附加基準(zhǔn)：根據(jù)加工需要專門設(shè)計的定位基準(zhǔn)。如軸的頂尖孔，殼體的工藝孔或工藝凸臺等。附加基準(zhǔn)工藝凸臺A向A一、定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)精基準(zhǔn)用毛坯表面作的定位基準(zhǔn)用已經(jīng)加工過的表面作的定位基準(zhǔn)a）b）c）1.粗基準(zhǔn)的選擇◆保證相互位置要求原則——若工件上加工面與不加工面的相互位置有要求，則應(yīng)以不加工面為粗基準(zhǔn)。

◆余量均勻分配原則——若工件某重要表面加工余量要求均勻時，應(yīng)選擇該表面的毛坯面作為粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)選擇比較床身粗基準(zhǔn)選擇比較工序1工序1工序2工序2

◆便于工件裝夾原則——粗基準(zhǔn)面盡可能平整、足夠大?！舸只鶞?zhǔn)一般不重復(fù)使用原則

2.粗基準(zhǔn)的選擇主軸箱零件精基準(zhǔn)選擇2.精基準(zhǔn)的選擇

◆基準(zhǔn)重合原則——選用被加工面的設(shè)計基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)?！艋鶞?zhǔn)統(tǒng)一原則——各工序盡可能用同一個基準(zhǔn)。

有利于保證各加工面間的位置精度；可以簡化夾具設(shè)計，減少工件搬動和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

◆互為基準(zhǔn)原則軸徑軸徑錐孔主軸零件精基準(zhǔn)選擇2.精基準(zhǔn)的選擇二、加工方法的選擇選擇加工方法應(yīng)考慮的因素：1）各加工表面所要達(dá)到的加工技術(shù)要求；2）工件所用材料的性質(zhì)、硬度和毛坯的質(zhì)量；3）零件的結(jié)構(gòu)形狀和加工表面的尺寸；4）生產(chǎn)類型；5）車間現(xiàn)有設(shè)備情況；6）各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度和表面粗糙度等。序號加工方法經(jīng)濟(jì)精度（公差等級）經(jīng)濟(jì)粗糙度Ra值/μm適用范圍1粗車IT13-IT1150-12.5適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車IT10-IT86.3-3.23粗車-半精車-精車IT8-IT71.6-0.84粗車-半精車-精車-滾壓IT8-IT70.2-0.0255粗車-半精車-磨削IT8-IT70.8-0.4主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不適用于有色金屬6粗車-半精車-粗磨-精磨IT7-IT60.4-0.17粗車-半精車-粗磨-精磨-超精加工（或輪式超精磨）IT50.1-0.012（或Rz0.1）8粗車-半精車-精車-精細(xì)車（金剛車）IT7-IT60.4-0.025主要用于要求較高的有色金屬9粗車-半精車-粗磨-精磨-超精磨（或鏡面磨）IT5以上0.025-0.006（或Rz0.1）極高精度的外圓加工10粗車-半精車-粗磨-精磨-研磨IT5以上012（或Rz0.1）外圓表面加工方案三、加工階段的劃分1.粗加工階段2.半精加工階段3.精加工階段4.光整加工階段四、工序內(nèi)容的合理安排1.工序集中

如果在每道工序中所安排的加工內(nèi)容多，則一個零件的加工就集中在少數(shù)幾道工序里完成，這樣，工藝路線短，工序少，稱為工序集中。

四、工序內(nèi)容的合理安排2.工序分散

如果在每道工序中所安排的加工內(nèi)容少，把零件的加工內(nèi)容分散在很多工序里完成，則工藝路線長，工序多，稱為工序分散。

五、安排加工順序的原則1.機(jī)械加工工序的安排

1）先基面后其它2）先主后次3）先粗后精4）先面后孔五、安排加工順序的原則2.熱處理工序的安排1）預(yù)備熱處理：為了改善工件材料機(jī)械性能和切削加工性能的熱處理（正火、退火、調(diào)質(zhì)），應(yīng)安排在粗加工以前或粗加工以后，半精加工之前進(jìn)行；2）時效處理：為了消除工件內(nèi)應(yīng)力的熱處理，安排在粗加工以后，精加工以前進(jìn)行；3）最終熱處理：為了提高工件表面硬度的淬硬處理，一般都安排在半精加工之后，磨削等精加工之前進(jìn)行；

五、安排加工順序的原則2.熱處理工序的安排4）當(dāng)工件需要滲碳淬火時，由于高溫滲碳會使工件產(chǎn)生較大的變形，故常將滲碳工序放在次要表面加工之前進(jìn)行，待次要表面加工完畢之后再進(jìn)行淬火，以減少次要表面的位置誤差；5）氮化、氰化等熱處理工序，可根據(jù)零件的加工要求安排在粗、精磨之間或精磨之后進(jìn)行；6）表面裝飾性鍍層、發(fā)蘭、發(fā)黑處理，一般都安排在機(jī)械加工完畢之后進(jìn)行。五、安排加工順序的原則3.輔助工序的安排如：檢驗(yàn)工序動平衡去磁去毛刺倒鈍銳角邊子任務(wù)2：擬定工藝路線圖所示方頭小軸，中批生產(chǎn)，材料為20Cr，要求12h7mm段滲碳（深0.8mm~1.1mm），淬火硬度為50HRC~55HRC，試擬定其工藝路線。方頭小軸擬定工藝路線1.分析零件圖;2.加工方法;3.擬訂工藝路線。圖7-14方頭小軸

表7-10方頭小軸制造工藝路線下料：20Cr鋼棒22mm×470mm若干段粗加工1車車右端面及右端外圓，留磨余量每面0.2mm(7mm不車)，按長度切斷，每段切留余量(2~3)mm。2車夾右端柱段，車左端面，留余量2mm；車左端外圓至20mm。3檢驗(yàn)4滲碳半精加工5車夾左端20mm段，車右端面，留余量1mm，打中心孔；車7mm、12mm圓柱段。6車夾12部分，車左端面至尺寸，打中心孔。7銑銑削17mm×17mm方頭。8檢驗(yàn)9淬火HRC=50~60。精加工10研中心孔粗糙度Ra0.4m11磨磨12h7mm外圓，達(dá)到圖紙要求。12檢驗(yàn)13清洗、油封、包裝子任務(wù)3：加工余量、工序間尺寸及公差的確定

工序(工步)余量——某一表面在某一工序(工步)中所切材料層厚度。◎?qū)τ谳S表面◎?qū)τ诳妆砻鎍）b）c）d）Zbab工序加工余量ZbbabaZb2Zb2Zb2Zb2ab式中Zb—本工序余量；

a—本工序加工前尺寸

b—本工序尺寸。1.加工余量——加工表面應(yīng)切材料層厚度。工序名稱工序余量（mm）工序間工序間尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸（mm）表面粗糙度（μm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra（μm）研磨0.01h5（0-0.011）0.0450Φ500-0.0110.04精磨粗磨半精車粗車毛坯

子任務(wù)3：某階梯軸上一軸頸，加工后要達(dá)到Φ50h5（0-0.011）mm，表面粗糙度Ra為0.04μm，并要求進(jìn)行高頻淬火，毛坯為鍛件。計算該加工表面的工序間尺寸及公差。解：（1）擬定工藝路線：

粗車—半精車—高頻淬火—粗磨—精磨—研磨；（2）查手冊確定各工序的加工余量、經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度；（3）計算各工序的工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸。返回工序名稱工序余量（mm）工序間工序間尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸（mm）表面粗糙度（μm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra（μm）研磨0.01h5（0-0.011）0.0450Φ500-0.0110.04精磨0.1h6（0-0.016）0.1650+0.01=50.01Φ50.010-0.0160.16粗磨半精車粗車毛坯工序名稱工序余量（mm）工序間工序間尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸（mm）表面粗糙度（μm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra（μm）研磨0.01h5（0-0.011）0.0450Φ500-0.0110.04精磨0.1h6（0-0.016）0.1650+0.01=50.01Φ50.010-0.0160.16粗磨0.3h8（0-0.039）1.2550.01+0.1=50.11Φ50.110-0.0391.25半精車粗車毛坯工序名稱工序余量（mm）工序間工序間尺寸（mm）標(biāo)注工序尺寸（mm）表面粗糙度（μm）經(jīng)濟(jì)精度（mm）表面粗糙度Ra（μm）研磨0.01h5（0-0.011）0.0450Φ500-0.0110.04精磨0.1h6（0-0.016）0.1650+0.01=50.01Φ50.010-0.0160.16粗磨0.3h8（0-0.039）1.2550.01+0.1=50.11Φ50.110-0.0391.25半精車1.1h11（0-0.16）2.550.11+0.3=50.41Φ50.410-0.162.5粗車4.49h13（0-0.39）1650.41+1.1=51.51Φ51.510-0.3916毛坯±251.51+4.49=56Φ56±2工序名稱工序間余量（mm）工序間經(jīng)濟(jì)精度及表面粗糙度工序尺寸（mm）標(biāo)注公差等級或公差值（mm）表面粗糙度Ra（μm）工序尺寸及極限偏差表面粗糙度Ra金剛鏜孔0.1H7（+0.035）0.8100Φ100+0.0350.8精鏜孔0.5H8（+0.054）1.25100-0.1=99.9Φ99.9+0.0541.25半精鏜孔2.4H10（+0.14）2.599.9-0.5=99.4Φ99.4+0.142.5粗鏜孔5H13（+0.54）12.599.4-2.4=97Φ97+0.5412.5毛坯孔±197-5=92Φ92±1子任務(wù)4：某車床主軸箱主軸孔的設(shè)計尺寸是：Φ100H7（0+0.035）mm，Ra≤0.8μm。材料為HT200。確定加工主軸孔的各工序尺寸及公差。解：（1）確定該孔的加工工藝路線為：

粗鏜—半精鏜—精鏜—金剛鏜。（2）查表確定各工序的加工余量及經(jīng)濟(jì)精度。（3）計算工序尺寸及公差。返回確定工序尺寸的一般方法1）確定各工序加工余量；2）從最終加工工序開始，即從設(shè)計尺寸開始，逐次加上（對于被包容面）或減去（對于包容面）每道工序的加工余量，可分別得到各工序的基本尺寸；3）除最終加工工序取設(shè)計尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所對應(yīng)的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差；4）除最終工序外，其余各工序按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差；5）毛坯余量通常由毛坯圖給出，故第1工序余量由計算確定。歸納小結(jié)：工序尺寸確定強(qiáng)化練習(xí)圖小軸

子任務(wù)3：如圖所示小軸零件，毛坯為普通精度的熱軋圓鋼，裝夾在車床前、后頂尖間加工，主要工序：下料–––車端面–––鉆中心孔–––粗車外圓–––精車外圓–––磨削外圓。表工序尺寸及公差的計算（單位：mm）工序名稱工序余量工序經(jīng)濟(jì)加工精度工序基本尺寸工序尺寸及偏差磨削IT70.02125.00Φ25.00-0.021精車粗車毛坯項(xiàng)目任務(wù)9：工藝尺寸鏈分析與計算尺寸鏈基本概念

尺寸鏈定義

在零件加工或機(jī)器裝配過程中，由相互聯(lián)系的尺寸形成的封閉尺寸組，稱為尺寸鏈★

工藝尺寸鏈——在加工過程中，由同一零件有關(guān)工序尺寸所形成的尺寸鏈

圖工藝尺寸鏈a1a2a0A1A2A0b)c)A1A2A0a)ABC0.05A0.1C尺寸鏈基本概念工藝尺寸鏈?zhǔn)纠汗ぜ嗀、C面已加工好，現(xiàn)以A面定位用調(diào)整法加工B面，要求保證B、C面距離A0尺寸鏈基本概念

尺寸鏈的環(huán)

封閉環(huán)——在零件加工過程或機(jī)器裝配過程中最終形成的環(huán)（或間接得到的環(huán)）——指組成尺寸鏈的每一個尺寸

增