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武汉纺织大学机电学院 教师：胡峰 Email: 绪论机械制造的地位和作用本课程的主要内容学习目的和要求课堂纪律和考核办法1、机械制造在国民经济中的地位和作用制造业与其它行业的关系绪论2、本课程的主要内容本课程主要介绍以下四部分: 第二章 制造工艺装备 第三章 切削过程及控制 第四章 机械加工质量分析与控制 第五章 工艺规程制定绪论3、学习目的和要求初步了解和掌握金属切削刀具、金属切削机床、机床夹具等方面的专业知识，掌握机械加工工艺过程的拟定方法，初步具备应用金属切削过程基本理论解决生产实际问题的能力，为以后专业课学习、毕业设计以及毕业后从事机械产品的设计、制造及生产管理等方面打下坚实的理论基础。绪论4、 课堂纪律和考核办法考核办法 考试成绩(90%)平时成绩(10%) = 总评成绩课堂纪律 1、严禁迟到早退和旷课，迟到早退发现一次平时成绩扣2分，旷课1次扣5分，迟到早退5次或旷课3次以上者取消考试资格。生病或其它重要事情需要请假者交请假条，请假条必须由辅导员签字或附病历。 2、严禁上课讲闲话、打电话。发现一次平时成绩扣2分。如遇急事可提出申请，在教室外快速打完电话后进来上课。绪论教学内容 金属切削加工基本概念切削刀具基本定义刀具材料了解:切削时工件表面的定义；常用刀具材料的种类及特点； 理解：进给运动对刀具工作角度的影响； 掌握：切削运动、切削用量、切削层参数等基本概念；刀具切削部分的构造和刀具角度的定义；选择常用刀具材料的基本原则和方法；学习重点一、金属切削加工基本概念1 切削运动与切削用量1.1 切削运动 ：刀具和工件间的相对运动一、金属切削加工基本概念1 切削运动与切削用量1.1 切削运动 1.1.1 主运动 切削运动中，速度最高、功率消耗最大的运动 特点： 机床主运动只有一个； 速度高，消耗功率大； 一、金属切削加工基本概念1 切削运动与切削用量1.1 切削运动 一、金属切削加工基本概念1 切削运动与切削用量1.1 切削运动 一、金属切削加工基本概念1 切削运动与切削用量1.1 切削运动 一、金属切削加工基本概念1 切削运动与切削用量1.2 切削用量 切削用量三要素决定了金属切除率的高低。一、金属切削加工基本概念2 切削时的工件表面 待加工表面：将被切除的 工件表面。 已加工表面：切削后形成 的工件表面。 过渡表面：正在被切削的 表面。一、金属切削加工基本概念3 切削层参数 切削层：指切削过程中，由刀具在切削部分的一个单 一动作所切除的工件材料层。 一、金属切削加工基本概念3 切削层参数 一、金属切削加工基本概念3 切削层参数 二、刀具角度1、刀具切削部分的组成三面两刃一尖二、刀具角度2、定义刀具角度的参考系 主剖面参考系 法平面参考系 进给切深参考系进给切深平面参考系二、刀具角度3、刀具的标注角度 二、刀具角度3、刀具的标注角度 二、刀具角度3、刀具的标注角度 二、刀具角度3、刀具的标注角度 二、刀具角度4、刀具的工作角度4.1 研究工作角度的意义 前述刀具标注角度参考系，在定义基面时，都只考虑主运动，不考虑进给运动，即在假定运动条件下确定的参考系。但刀具在实际使用时，这样的参考系所确定的刀具角度，往往不能确切地反映切削加工的真实情况。只有用合成切削运动方向来确定参考系，才符合切削加工的实际。 二、刀具角度4、刀具的工作角度4.2 工作主剖面参考系二、刀具角度4、刀具的工作角度4.3 需要计算刀具工作角度的情况4.3.1 刀具的进给运动速度较大时 如：切断车刀加工4.3.2 刀具安装位置不正确 如：刀具刀尖安装得高于或低于工件中心等高面二、刀具角度4.3.1 刀具的进给运动速度较大时例：切断刀切断轴类零件时工作角度的计算。二、刀具角度4.3.2 刀具安装位置不正确例：刀具高于工件轴线三、刀具材料1 刀具材料应具备的性能高的硬度和耐磨性 常温硬度要求在HRC60(洛式硬度)以上。硬度越高，耐磨性越好。 足够的强度和韧性 承受切削中的冲击和振动，避免崩刀和折断。强度用抗弯强度表示，韧性用冲击值表示。 高的耐热性 高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。 良好的工艺性 便于制造，刀具材料有较好的可加工性，如切削加工性、铸造性、锻造性，热处理性等。三、刀具材料2 高速钢刀具材料及用途高速钢是一种加入较多的钨、钼、鉻、钒等合金元素的高合金工具钢。具有较高的热稳定性，较高的强度、韧性、硬度和耐磨性；其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，这对于一些形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、拉刀、齿轮刀具等尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。三、刀具材料2 高速钢刀具材料及用途2.1 普通高速钢 钨钢 典型牌号为W18Cr4V（简称W18）。含W18%、Cr4%、V1%。有良好的综合性能，可以制造各种复杂刀具。淬火时过热倾向小；磨加工性好；碳化物含量高，塑性变形抗力大；但碳化物分布不均匀，影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度；强度和韧性显得不够；热塑性差，很难用作热成形方法制造的刀具(如热轧钻头)。 钨钼钢 将钨钢中的一部分钨以钼代替而得。典型牌号为W6MoCr4V2具有良好的机械性能，可做尺寸较小，承受冲击较大的刀具；热塑性特别好，更适用于制造热轧钻头等；磨加工性也好，目前各国广为应用。三、刀具材料2 高速钢刀具材料及用途2.2 高性能高速钢高性能高速钢：在普通高速钢材料中，加入一些合金 元素，使其耐热性、耐磨性得以提高，耐用度较普通 高速钢高1.33倍。(高碳高速钢、高钒高速钢、钴 高速钢、铝高速钢)高速钢材料的特点：具有较高的抗弯强度和韧性，抗 冲击能力强，但耐热性和耐磨性比硬质合金差高速钢刀具材料的用途：主要作为低速切削刀具材料 (麻花钻、拉刀、铣刀、齿轮刀具等)三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途硬质合金是由难熔金属化合物(如WC、TiC)和金属粘结剂(Co)经粉末冶金法制成。 因含有大量熔点高、硬度高、化学稳定性好、热稳定性好的金属碳化物，硬质合金的硬度、耐磨性和耐热性都很高。硬度可达HRA8993，在8001000还能承担切削，耐用度较高速钢高几十倍。当耐用度相同时，切削速度可提高410倍。三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途3.1 钨钴类(YG类) 主要成分：WC + Co YG3、YG6、YG8 数字表示含钴量：YG3的含钴量为0.3%，YG8的含钴量为0.8%，含钴量越高，刀具材料的抗弯强度越大，但硬度和耐磨性下降。 三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途3.1 钨钴类(YG类)YG3：含钴量相对较少，硬度较高，耐磨性好，适用于精加工； YG6和YG8：含钴量相对较多，抗弯强度大，耐冲击，适用于粗加工。三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途3.1 钨钴类(YG类)特点：抗弯强度高、耐冲击；材料的导热性能好，有利于降低切削区的切削温度；但硬度和耐热性比YT类硬质合金低。用途：常用于铸铁、不锈钢、高温合金和有色金属工件材料的切削加工。三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途3.2 钨钴钛类(YT类) 主要成分：WC + TiC + Co YT5、YT15、YT30 数字表示含钛量：YT5的含钛量为0.05%、YT30的含钛量为0.3%。含钛量越大，硬度越高，耐磨性越好，抗弯强度越低。三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途3.2 钨钴钛类(YT类)特点：硬度、耐磨性和耐热性比YG类硬质合金高，但材料的抗弯强度低，不耐冲击。用途：常用于一般钢料的工件材料的切削加工，适用于切削比较平稳的场合。由于YT类硬质合金材料中含有钛合金，切削温度较高时，容易与工件材料中的钛元素发生亲和现象，造成刀具表面上的钛元素的流失而加剧刀具的磨损，故YT类硬质合金不能用来切削不锈钢材料。三、刀具材料3 常用硬质合金牌号、性能和用途3.3 通用硬质合金(YW类)主要成分：WC + TiC + TaC + Co常见牌号：YW1、YW2特点：在YT类中加入TaC可提高抗弯强度、疲劳强度、冲击韧性、高温硬度、强度和抗氧能力、耐磨性等。既可用于加工铸铁，也可加工钢，因而又有通用硬质合金之称。用途：适用于切削各种钢料、铸铁和高强度钢。 YW1适用于精加工，YW2适用于粗加工。三、刀具材料4 其它刀具材料4.1 涂层刀具材料 在韧性比较好的硬质合金基体上或在高速钢刀具基体上，涂抹一层耐磨性高的难熔金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al2O3等。 涂层刀具具有较高的抗氧化性能，因而有较高的耐磨性和抗月牙洼磨能力；有低的磨擦系数，可降低切削力及切削温度，可提高刀具的耐用度(提高硬质合金耐用度13倍，高速钢刀具耐用度210倍) 但也存在锋利性、韧性、抗剥落性、抗崩刃性及成本高的缺点。三、刀具材料4 其它刀具材料4.2 人造金刚石 适用于精密加工。热稳定性差，切削温度不宜超过700800；强度低、脆性大、对振动敏感，只宜微量切削；与铁有极强的化学亲和力，不适用于加工黑金属。目前主要用于磨具和磨料，对有色金属及非金属材料进行高速精细车削和镗孔；加工铝合金、铜合金时，切削速度可达8003800m/min。4.3 立方氮化硼(CBN) 硬度与耐磨性仅次于金刚石，一般用于高硬度、难加工材料的精加工。四、刀具角度的合理选择1、前角 前角的作用前角影响切削过程中的变形和摩擦，同时又影响刀具的强度前角对切削的难易程度影响很大。增大前角能使刀刃变得锋利，使切削更为轻快，并减小切削力和切削热。但前角过大，刀刃和刀尖的强度下降，刀具导热体积减少，影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。四、刀具角度的合理选择1、前角 前角的选用原则 在刀具强度许可条件下，尽可能选用大的前角。工件材料的强度、硬度低，前角应选得大些，反之小些(如有色金属加工时，选前角较大)；刀具材料韧性好(如高速钢)，前角可选得大些，反之应选得小些(如硬质合金)；精加工时，前角可选的大些。粗加工时应选得小些。四、刀具角度的合理选择2、后角 后角的作用 后角的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损，其大小对刀具耐用度和加工表面质量有很大影响。 后角同时影响刀具的强度。后角小，刀具强度大； 在相同的磨钝标准下，较大的后角磨损的体积多，故刀具耐用度大。四、刀具角度的合理选择2、后角(2) 后角的选用原则 粗加工以确保刀具强度为主，可在46范围内选取；精加工以加工表面质量为主，可在812。 切削厚度越大，刀具后角应取得越小； 工件材料越软，塑性越大，后角越大。 工艺系统刚性较差时，应适当减小后角(切削时起支承作用，增加系统刚性并起消振作用)； 尺寸精度要求较高刀具，后角宜取小值(保持精度)四、刀具角度的合理选择3、主偏角 主偏角的大小影响切削条件(切削宽度和切削厚度的比例)和刀具寿命。 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，主偏角取较小值；若刚性差(细长轴)，主偏角取较大值(90)； 考虑工件形状、减小冲击等 车台阶轴，取90；镗盲孔大于90。四、刀具角度的合理选择3、主偏角 四、刀具角度的合理选择4、副偏角 影响加工表面粗糙度和刀具强度。其作用是可减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦，防止切削振动。 副偏角的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。通常在不产生摩擦和振动条件下，应选较小的主偏角。 四、刀具角度的合理选择5、刃倾角 刃倾角主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。 粗加工时，为提高刀具强度，刃倾角取负值。 精加工时，为不使切屑划伤已加工表面，刃倾角取正值或取零。教学内容 车刀的种类及其用途孔加工刀具的种类及其用途铣刀的种类及其用途拉刀的种类及其用途了解车刀、孔加工刀具、铣刀、拉刀的种类和形状，掌握不同刀具的用途。 学习目的通过不同刀具种类和用途的学习，为工艺规程的制定打下基础。学习重点一、车刀的种类及其用途副切削刃：对已加工表面起修光作用,决定加工表面质量。1、车刀的构成一、车刀的种类及其用途2、车刀的种类整体式车刀焊接式车刀机夹重磨式车刀可转位式车刀一、车刀的种类及其用途3、车刀的用途车外圆、端面、螺纹、圆弧面；倒角、切槽；镗孔二、孔加工刀具1、麻花钻用途：在工件上加工出孔，也可用于加工攻丝、绞孔、镗孔、磨孔时预制孔。二、孔加工刀具2、扩孔钻扩孔钻与麻花钻的区别 扩孔钻的切削刃一般为34个，且没有横刃，故不能用来钻孔用途 对工件上已有孔(已铸出孔、钻出孔等)进行再加工，以扩大原有孔或提高原有孔的加工精度和表面质量。二、孔加工刀具3、铰刀三、铣刀1、常用铣刀的种类 圆柱铣刀铣削工件上的小平面 键槽铣刀铣削外键槽 盘状铣刀铣削各种窄槽或小台阶面 端面铣刀用于铣削较大的工件平面三、铣刀三、铣刀2、铣床上的典型工作 三、铣刀3、铣削方式逆铣 铣刀的切削速度方向与工件的进给速度方向相反的铣削方法。顺铣 铣刀的切削速度方向与工件的进给速度方向相同的铣削方法。三、铣刀3、铣削方式逆铣特点 切削厚度从零逐渐增大，切削平稳；由于以加工表面加工硬化严重，后续刀齿都从加工硬化层切入，刀具磨损严重。顺铣特点 切削厚度从最大逐渐变为零，刀齿切入时避开了加工硬化层，刀具耐用度比逆铣提高23倍；但当工件表面有硬皮时，刀齿从硬皮切入，刀齿磨损严重。优先采用工件表面有硬皮四、拉刀特点：拉床只有主运动，结构简单，可一次加工成形，质量好，效率高，但刀具设计制造复杂，适于大批量生产。1 圆孔拉刀1、前柄 2、颈部 3、过渡锥 4、前导部 5、切削齿 6、校准齿 7、后导部 8、后柄四、拉刀2 拉刀用途教学内容 了解：机床的型号和分类。理解：机床的传动原理掌握：CA6140型车床和Y3150型滚齿机的工作原理，用途 和传动系统。学习重点一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.1 机床的分类1.1.1 加工方式车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨床拉床电加工机床切断机床其它机床一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.2 机床分类 通用程度 通用机床、专门化机床、专用机床 加工精度 普通精度、精密精度、高精度 自动化程度 手动、机动、半自动、自动机床 机床质量 仪表机床、中型、大型、重型机床一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.3 机床型号的编制 按GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法规定通用机床型号的编制方法如下：一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.3 机床型号的编制 机床类别代号 一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.3 机床型号的编制 按GB/T15375-94金属切削机床型号编制方法规定通用机床型号的编制方法如下：一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.3 机床型号的编制 结构特性代号 区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。通用特性代号已用的字母“I”、“O”不能用。例如：CA6140型普通车床一、基本知识1、金属切削机床分类及机床型号的编制1.3 机床型号的编制 通用特性代号 一、基本知识1.3 机床型号的编制 机床的组别和系别代号 每类机床分10组(09组)，每组又分10系(从09型) 主要参数代号 代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值(1/10或1/100或1/1)来表示。 机床重大改进序号 用字母“A、B、C”等表示，附机床型号末尾，以示区别。一、基本知识2、机床的传动2.1 传动原理图 用国家标准规定的简单符号表达机床各传动件、运动件之间传动联系的示意图。2.2 传动链 从一个元件到另一个元件之间的一系列传动件。 传动链两端的元件称为末端件。两个末端件的转角或移动量称为计算位移。一、基本知识2、机床的传动2.2 传动链 主传动链 末端件：电机主轴 计算位移：电机转n1转主轴转n2转 进给传动链 末端件：主轴刀具 计算位移：主轴转1转刀具直线移动fmm. 车螺纹传动链 末端件：主轴刀具 计算位移：主轴转1转刀具直线移动Tmm，T为螺纹的导程。 一、基本知识2、机床的传动2.2 传动链 按传动链的性质不同可分为： 外联系传动链 两个末端件之间不要求有严格的传动比关系的传动链。车削时电机与主轴间的传动链就是外联系传动链。 内联系传动链 两个末端件之间要求有严格的传动比关系的传动链。车削螺纹时主轴与刀架间的传动链就是内联系传动链。内联系传动链不能用带传动、摩擦轮传动和链传动。一、基本知识2、机床的传动2.3 转速图 传速图是一种表达机床传动方案的简图。 竖线表示轴的数量(传动轴、电机轴、主轴) 水平线与竖线的交点(有小圈者)表示各轴转速 下降斜线表示降速传动；上升斜线表示升速传动；水平线表示传动比为1； 数字表示传动比(齿数比)一、基本知识2、机床的传动2.4 传动系统图 二、CA6140型普通车床1、车床的组成二、CA6140型普通车床1、车床的组成1.1 主轴箱 功能是支承主轴，并实现开、停、换向、制动和变速，把进给运动从主轴传向进给系统。主要零件包括：卸荷带轮、双向多片摩擦离合器及其操纵机构、主轴组件、变速操纵机构。1.2 溜板箱 功能将进给运动或快速移动由进给箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵向、横向和正向、反向机动走刀或快速移动。主要机构有：开合螺母机构、纵向、横向机动进给及快速移动的操纵机构、互锁机构、安全离合器。二、CA6140型普通车床2、车床的功能2.1 卧式车床典型加工工艺： 刀具：各种车刀、钻头、扩孔钻、铰刀、丝锥等。 工艺：外圆柱面、圆锥体、曲面、打中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车端面、切槽、车螺纹、攻丝等工作。二、CA6140型普通车床2、车床的功能二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统(重点)学习要点： 读懂CA6140型普通车床的传动系统图，并根据传动系统图写出主运动传动链、纵向进给传动链和车螺纹进给传动链的末端件、计算位移和运动平衡式。二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统图3.1 主运动传动链末端件：电机主轴 计算位移：电机转速1450r/min主轴转速n转速rpm主运动的传递路线 二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统3.1 主运动传动链 传动路线表达式 正转级数： 23(4-1)+23=24 反转级数：3(4-1)+3=12二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统图3.2 车螺纹传动链 末端件：主轴刀架 计算位移：主轴转1转刀架移动Tmm车螺纹传动链的传递路线 二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统图3.1 车螺纹传动链 车螺纹传动路线表达式 二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统图3.2 车螺纹传动链 车螺纹时的运动平衡式为 化简后得式中：K为螺纹头数；P为螺距；12为车床丝杠的导程。二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统3.3 纵向进给传动链 末端件：主轴刀架 计算位移：主轴转1转刀架移动f纵mm车螺纹传动链的传递路线 二、CA6140型普通车床3、车床的传动系统3.2 车螺纹传动链 纵向进给传动链经公制螺纹传动路线的运动平衡式为 化简后得 三、Y3150E型滚齿机1、Y3150E型滚齿机外形与结构 三、Y3150E型滚齿机2、滚齿原理 滚齿的过程相当于一对交错螺旋齿轮副的啮合过程。将其中的一个螺旋齿轮制成滚刀，就可将另一螺旋齿轮(工件毛坯)切削成实际齿轮。 三、Y3150E型滚齿机3、渐开线齿面的形成 直齿轮：母线(渐开线)成形运动： 滚刀旋转B11+工件转动B12导线：滚切直齿时为齿长直线A2。斜齿轮: 滚切斜齿时为螺旋线： 刀架直线移动A2+工件附加转动B22 三、Y3150E型滚齿机4、滚切直齿传动原理图 三、Y3150E型滚齿机4、滚切直齿传动原理图 主运动传动链(使滚刀获得不同的转速) 末端件：电机滚刀 由点1至点4，属外联系传动链。 范成运动传动链(形成不同的齿面渐开线) 末端件： 滚刀工件； 包括由点4至点5，点6至点7的固定传动比传动及点5至点6传动比可变换的换置机构，属内联系传动链。 轴向进给运动传动链(形成直齿的全齿长) 末端件：工件刀架 工件78910刀架升降丝杠刀架，是外联系传动链。 三、Y3150E型滚齿机5、滚切斜齿传动原理图 三、Y3150E型滚齿机5、滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图 主运动传动链(使滚刀获得不同的转速) 末端件： 电机滚刀； 展成运动传动链(形成不同的齿面渐开线) 末端件：滚刀工件； 轴向进给传动链(滚刀直线进给，形成直齿的全齿长) 末端件：工件刀架； 差动运动传动链(给工件一附加转动，以形成不同的 斜齿螺旋齿长线) 末端件为：刀架工件。 6.1 主运动传动链 末端件：电机滚刀； 计算位移: 电机转n电rpm滚刀转n刀rpm 运动平衡式：三、Y3150E型滚齿机6、Y3150滚齿机的传动系统图 A、B为交换齿轮(挂轮)齿数。三、Y3150E型滚齿机6、Y3150滚齿机的传动系统图 6.3 轴向进给传动链 末端件：工件刀架； 计算位移: 工件转1转滚刀移动fmm 运动平衡式：三、Y3150E型滚齿机6、Y3150滚齿机的传动系统图 6.4 差动传动链 末端件：刀架工件； 计算位移: 刀架移动Tmm工件附加转动正负1转 运动平衡式：三、Y3150E型滚齿机6、Y3150滚齿机的传动系统图 四、其它切削机床1、插齿机 插齿原理相当于一对圆柱齿轮的啮合。 主要用于加工对应滚齿机无法加工的多联齿轮和内齿轮。四、其它切削机床1、插齿机1.1 插齿原理插齿可看作一对齿轮的啮合，如果将其中一个齿轮做成刀齿，这对齿轮的啮合就变成插齿刀与齿轮间的啮合。插齿刀的齿廓是一条直线，插齿刀做上下插齿运动的同时作旋转运动，工件作配合旋转运动，这样可以加工出渐开线的齿面。四、其它切削机床1、插齿机1.2 传动原理图插齿刀的旋转运动必须和工件的旋转运动保持严格的传动比。主要为获得渐开线齿廓。四、其它切削机床2、磨齿机 磨齿机：多用于63级精度的淬硬齿轮的齿面精加工。 磨齿机分为两大类：成形法磨齿和展成法磨齿。四、其它切削机床3、磨床3.1 万能外圆磨床 主要用于磨削圆柱体和圆锥体工件，也可用于磨削内孔3.2 无心外圆磨床 主要用于磨削短轴、短销类工件。3.3 平面磨床 平面磨床主要用于磨削工件上的各种平面。常见有周边磨削和端面磨削两种形式。周边磨削加工精度高，但磨削效率低。端面磨削效率高，但磨削质量较差。四、其它切削机床3、磨床3.1.1 万能外圆磨床结构图 四、其它切削机床3、磨床3.1.2 万能磨床磨削加工示意图 四、其它切削机床3、磨床3.2.1 平面磨床结构图 四、其它切削机床3、磨床3.2.2 平面磨床磨削加工 四、其它切削机床3、磨床3.3 无心外圆磨床 四、其它切削机床4、组合机床 组合机床的特点：以系列化、标准化的通用部件为基础再配以少量的专用部件组成的专用机床。生产率及自动化程度高，精度易保证。 能缩短设计制造周期，经济效果好。能适应产品更新，快速可调、灵活装配，提高设备利用率。易于联成机床动线。教学内容 学习目的学习重点通过机床夹具的学习，为工艺规程的设计作准备。了解：定位误差的分析与计算和典型夹紧机构。掌握：夹具中的基本概念，工件在夹具中的定 位，工件在夹具中的夹紧。一、基本概念1、工件的定位方法 直接找正定位 效率低，适应单件小批量生产和定位精度要求不高的情况。 划线找正定位 适应单件小批量生产或毛坯精度较低，大型工件粗加工。 夹具中定位 效率高，易保证质量，广泛用于批量生产。一、基本概念2、机床夹具的作用 保证加工精度。零件加工精度包括尺寸精度、几何形状位置精度。夹具最大功用保证位置精度。 提高生产效率，降低生产成本。快速将工件定位夹紧，免除找正、对刀等，缩短辅助时间，提高了成品率，降低了成本。 扩大机床的加工范围。如在车床上加镗夹具，可完成镗孔加工。 减轻工人劳动强度。一、基本概念3、夹具的分类和组成3.1 夹具的分类 机床的应用范围 通用夹具：三爪卡盘、台虎钳 专用夹具：专门为某个加工工序设计制造的夹具 组合夹具 随行夹具 机床类型 机床夹具、铣床夹具等一、基本概念3、夹具的分类和组成3.2 夹具的组成 定位元件 夹紧机构 夹具体一、基本概念4、装夹的基本概念装夹:将工件安放在机床上或夹具上进行定位和夹紧的操作过程。定位:使一批工件在机床上或夹具上相对于刀具处于正确的加工位置的操作过程。夹紧:工件在夹具中定位后，将其压紧、夹牢，使工件在加工过程中始终保持定位时所取得的正确加工位置。定位和夹紧的区别:定位是使工件占有一个正确的位置，夹紧是使工件保持这个正确的位置。二、工件在夹具中的定位（重点） 夹具定位涉及的三层关系： 工件在夹具上的定位 夹具相对于机床的定位 工件相对于机床的定位(夹具保证)工件定位以后必须通过一定的装置产生夹具力，使工件保持在准确的位置上。这种产生加紧力的装置就是夹紧装置。二、工件在夹具中的定位 1、六点定位原理 一个自由的物体，它对三个相互垂直的坐标系来说，有六个方向运动的可能性，三个移动，三个转动。因此，空间任一自由物体共有六个自由度。二、工件在夹具中的定位 1、六点定位原理 未受约束的刚体，在空间的位置是不确定的，它具有六个自由度。为使刚体在空间具有确定的位置，就必须限制其六个自由度。 定位就是用各种形状不同的定位元件，来限制工件的自由度。 六点定位原理：用六个支承点分别限制工件的六个自由度从而使工件在夹具中得到正确加工位置的方法称为六点定位原理。 强调：是用六个支承点，而不是用六个定位元件。二、工件在夹具中的定位 1、六点定位原理 二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.1 基准及其分类 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线面。根据功能可分为设计基准和工艺基准。 设计基准 设计基准是设计图样上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置公差的起点。二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.1 基准及其分类二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.1 基准及其分类 工艺基准 工艺基准是工艺过程中采用的基准。 定位基准：加工中用作定位的基准。 测量基准：测量时所采用的基准。 装配基准：装配时确定零件或部件在产品中的相对位置 所采用的基准。 工序基准：工序图中用来确定该工序加工表面加工后得 尺寸、形状、位置的基准。二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.2 工件定位基准面： 粗基准：未经机械切削加工的工件表面（如：铸造面、锻造面等）。 精基面：经过机械切削加工的工件表面。二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.3 以工件平面定位 支承钉和支承板二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.3 以工件平面定位 支承钉和支持板对粗基准：使用三个支承销作为定位元件，限制三个自由度对精基准：用一个支承板代替三个支承销，同样限制三个自由度二、工件在夹具中的定位 多用于粗糙工件表面的定位，每批调整一次，以补偿各批毛坯的误差。2、定位元件和定位方法2.3 以工件平面定位 可调支承二、工件在夹具中的定位 本身可随工件定位基准的变化而自动适应，一般只限制一个自由度，即一点定位2、定位元件和定位方法2.3 以工件平面定位 自位支承二、工件在夹具中的定位 辅助支承不参与定位，起到增强工件支承刚度的作用。2、定位元件和定位方法2.3 以工件平面定位 辅助支承二、工件在夹具中的定位 用V形块定位，工件的定位基准始终处在V形块两定位面的对称面中，对中性好。结构尺寸已标准化，斜面夹角有60901202、定位元件和定位方法2.4 以工件外圆定位 定位套长V形块定位限制工件四个自由度：短V形块定位限制工件二个自由度：二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.4 以工件外圆定位 定位套二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.4 以工件外圆定位 半圆定位座 常用于大型工件的定位，其定位原理与定位套相同。 二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.4 以工件外圆定位 三爪卡盘 用三爪卡盘定位的定位分析，主要看工件的定位表面与三爪卡盘的相对长度的多少。相对夹持长度长时，限制工件四个自由度：相对夹持长度短时，限制工件二个自由度：二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.5 以工件内孔定位 定位销 分固定式和可换式，圆柱销和菱形销长定位销，限制工件四个自由度：短定位销，限制工件二个自由度：二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.5 以工件内孔定位 圆锥销 用于工件孔端的定位，可限制三个移动自由度。二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.5 以工件内孔定位 定位心轴 主要用于盘套类零件的定位。长心轴限制工件4个自由度。短心轴限制工件2个移动自由度(不能限制转动自由度)。带台阶面的心轴可限制5个自由度。二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.5 以工件内孔定位 大锥度心轴 大锥度心轴限制工件5个自由度：二、工件在夹具中的定位 2、定位元件和定位方法2.5 以工件内孔定位 双顶尖定位 二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.1 完全定位工件在夹具中相对刀具的六个自由度全部被限制的定位方法称为完全定位。例：连杆工件在由定位支承板、短销和挡销组成的夹具中定位，试对此定位方案进行定位分析。二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.2 不完全定位（部分定位） 仅仅限制影响工件加工精度的自由度，且又少于六点定位的定位方法称为部分定位。 注意 ： 不能将部分定位片面地理解为“少于六点定位的定位方法”。 “欠定位”也是少于六点的定位，两者不能混淆。 影响加工表面加工精度的自由度称为必须限制的自由度。必须限制的自由度如果不限制的话，必将影响工件的加工精度而出现废品工件。不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.2 不完全定位（部分定位）例1：在长方形工件毛坯上，用盘状铣刀铣削台阶面。必须限制的自由度有哪些？允许不限制的自由度又有哪些？二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.2 不完全定位（部分定位）例2：在球的中心加工一个不透孔，试分析必须限制的自由度和允许不限制的自由度？二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.3 欠定位 按工序加工要求，影响工件加工表面加工精度的自由度没有被限制的错误定位称为欠定位。（欠定位将使工件出现废品，这是一种错误定位）3.4 过定位（重复定位） 工件的同一个自由度被两个或两个以上的支承点重复限制的错误定位称为过定位。（过定位将影响工件的加工精度，有时甚至无法对工件进行安装定位，故应避免）二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.4 过定位（重复定位）过定位的后果 使工件或夹具元件变形，引起加工误差； 使部分工件不能安装，产生定位干涉（如一面两销）二、工件在夹具中的定位 3、生产中的实际定位3.4 过定位（重复定位）消除过定位及其干涉的途径 改变定位元件结构，消除对自由度的重复限制，如长销改成短销； 提高工件定位基面之间的位置精度，提高夹具定位元件之间的位置精度，减少或消除过定位引起的干涉，精加工时可增加刚度和定位稳定性。（如：两个山型导轨）二、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例1：工件上的孔与端面联合定位。试对下图所示工件的定位方案进行定位分析，指出定位性质。如不合理，提出改进意见。二、工件在夹具中的定位 二、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例2：如图所示为一长轴工件在双顶尖和三爪卡盘上定位。试分析此定位方案：写出各定位元件所限制的自由度；属于何种性质的定位？如有不合理之处，提出改进意见。二、工件在夹具中的定位 二、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例3：分析下图所示加工零件，加工两个小孔时必须限制的自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中用示意图画出；确定加紧力作用点的位置和作用方向，用规定的符号在图中标出。二、工件在夹具中的定位 二、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例4：一个平面和与其垂直的两个孔组合这种定位属于过定位：两定位销的中心距为L，当一批工件的两定位孔中心距在公差范围变动时，部分零件发生孔销干涉。二、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例4：一个平面和与其垂直的两个孔组合解：将定位销改成削边销（削边销定位有方向性，注意使用方向）二、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例5：一个平面和与其垂直的两外圆柱面组合如图b所示：支承板限制3个自由度；左面固定的短V形块限制2个自由度；右面活动的短V形块限制1个自由度。三、工件在夹具中的定位 4、定位原理分析举例 例6：一孔和一平行于孔中心线的平面组合。图c定位方案能保证图a零件中A3尺寸(支承板限制工件3个自由度、削边销限制1个自由度、下侧面限制2个自由度)以及工件尺寸A2和A3对称于大孔中心线。 图d定位方案能保证图b零件中A1尺寸(支承板限制工件3个自由度，短销限制工件2个自由度，窄斜契限制1个转动自由度)。三、定位误差的分析与计算1、定位误差概念 定位误差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dw。 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。 定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差。三、定位误差的分析与计算 1、定位误差概念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的尺寸(定位尺寸)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。三、定位误差的分析与计算 1、定位误差概念1.2 基准位移误差jw 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。 三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算 平面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。 圆孔定位时的定位误差计算 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，或在加紧力作用下单向推移工件靠紧定位。三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算2.1 圆孔定位时的定位误差计算 工件单向靠紧定位三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算2.1 圆孔定位时的定位误差计算 工件单向靠紧定位孔(基孔制):Dmax=D+TD，Dmin=D轴(基轴制):dmax=d，Dmin=d-TdO1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2 O1Omin=D/2-d/2影响高度的基准位移误差：jw=O1Omax-O1Omin=(TD+Td)/2即销孔单向靠紧定位的基准位移误差为销和孔的公差的一半。三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算2.1 圆孔定位时的定位误差计算 工件单向靠紧定位孔(基孔制):Dmax=D+TD，Dmin=D轴(基轴制):dmax=d，Dmin=d-Td影响同轴度的基准位移误差：jw=O1Omax=OA-O1A=(D+TD)/2-(d-Td)/2=(TD+Td+Xmin)/2Xmin为孔轴所需的最小间隙。三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算2.1 圆孔定位时的定位误差计算 工件孔与垂直心轴间隙配合jw=TD+Td+Xmin三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算2.1 以外圆定位的定位误差计算 工件在V形块上定位 键槽深度以H3标注， 其定位误差为：d3=B1B2=O2B2+O1O2-O1B1三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算2.1 以外圆定位的定位误差计算 工件在V形块上定位 键槽深度以H1标注， 其定位误差为：Td和Ta分别为工件外圆直径公差和V形块的角度公差。忽略V形块的角度误差，在垂直方向上的定位误差为：三、定位误差的分析与计算 2、定位误差的分析与计算 保证加工精度实现的条件 若规定工件的加工允许差为工件，以夹具表示与采用夹具有关的误差，以加工表示除夹具外与工艺系统其它因素（如机床误差、刀具误差、受力受热变形等）有关的加工误差，为保证工件的加工精度要求，必须满足误差计算不等式：制定夹具公差时，应保证夹具的定位、制造和调整误差的总和不超过零件公差的三分之一。四、工件在夹具中的夹紧 1、关于定位和夹紧的重要概念 夹紧的