机械制造技术基础(第二章)

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1、主讲主讲: : 肖新华肖新华天津工业大学机械工程学院天津工业大学机械工程学院2.1 概述概述 机械零件的结构形状千变万化。零件结构形式的机械零件的结构形状千变万化。零件结构形式的不同，使之有很多的加工方法，根据加工过程中零不同，使之有很多的加工方法，根据加工过程中零件质量的变化情况，零件的制造过程可分为件质量的变化情况，零件的制造过程可分为m0三种形式，不同的类型有不同的工艺三种形式，不同的类型有不同的工艺方法。方法。 一一. m0. m0的制造过程的制造过程可以成形任意复杂形状的零件，而无须刀可以成形任意复杂形状的零件，而无须刀具、夹具等生产准备活动。这类加工方法包括具、夹具等生产准备活动。

2、这类加工方法包括电镀、化学镀、喷涂等沉积加工以及快速原型电镀、化学镀、喷涂等沉积加工以及快速原型制造等。制造等。快速原形（快速原形（Rapid PrototypingRapid Prototyping：RPRP，3D3D打印）技术是在零件三维打印）技术是在零件三维CADCAD模型建立之后，可模型建立之后，可立即输入快速成形系统，然后自动生成数控代立即输入快速成形系统，然后自动生成数控代码控制成形机进行零件的制造。快速制造出来码控制成形机进行零件的制造。快速制造出来的原型可作为设计评估、投标或展示的样件，的原型可作为设计评估、投标或展示的样件，有些甚至可以用于样机试验。有些甚至可以用于样机试验。

3、2.2 零件的成形方法零件的成形方法一、零件表面的形状一、零件表面的形状内内 孔孔外外 圆圆平平 面面锥锥 面面渐开线表面渐开线表面螺纹表面螺纹表面二、零件表面成形原理二、零件表面成形原理 零件表面可看成母线沿着导线运动形成的轨迹。零件表面可看成母线沿着导线运动形成的轨迹。母线母线A和和导线导线B统称为形成表面的统称为形成表面的发生线发生线。根据母。根据母线和导线的运动关系，常见零件表面可分成线和导线的运动关系，常见零件表面可分成3类类 1.旋转表面旋转表面2.纵向表面纵向表面3.特形表面特形表面 三、零件表面成形方法三、零件表面成形方法1.轨迹法轨迹法2.成形法成形法3.相切法相切法4.展成

4、法展成法 四、零件表面的成形运动四、零件表面的成形运动1.主运动主运动(只有一个只有一个)2.进给运动进给运动3.辅助运动辅助运动 分度运动分度运动 切入运动切入运动外圆表面的技术要求一般为：外圆表面的技术要求一般为：（1 1）外圆面直径和长度的尺寸精度。）外圆面直径和长度的尺寸精度。（2 2）圆度、圆柱度和轴线的直线度）圆度、圆柱度和轴线的直线度等形状精度。等形状精度。（3 3）与其他外圆面（或孔）之间的）与其他外圆面（或孔）之间的同轴度，与相关平面的垂直度和径向同轴度，与相关平面的垂直度和径向圆跳动等。圆跳动等。（4 4）表面粗糙度、表面）表面粗糙度、表面层硬度等热处理要求等。层硬度等热处

5、理要求等。 2.3外圆表面加工外圆表面加工1.车削车削2.磨削磨削3.光整加工光整加工 2.3外圆表面加工外圆表面加工2.3外圆表面加工外圆表面加工车削加工车削加工钳工和机械加工钳工和机械加工 车削加工范围车削加工范围车削的四个阶段车削的四个阶段：外圆车削外圆车削粗车粗车半精车半精车精细车精细车精车精车IT13IT10 Ra12.56.3 m IT8IT7 Ra3.20.8 m IT10IT9 Ra6.33.2 m IT7IT6 Ra0.80.2 m 七七. .磨削磨削特点特点: :主运动是砂轮的旋转运动；主运动是砂轮的旋转运动；磨削过程磨削过程: :实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三

6、种实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应；作用的综合效应；砂轮的砂轮的“自锐性自锐性” ：磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，：磨削中，磨粒本身也会由尖锐逐渐磨钝，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过粘结剂强度时，使切削能力变差，切削力变大，当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒，这就是砂轮的“自自锐性锐性”。 砂轮的修整砂轮的修整 由于砂轮的由于砂轮的“自锐性自锐性”以及切屑和碎磨粒会阻塞砂轮，以及切屑和碎磨粒会阻塞砂轮，在磨削一定时间后，需用金刚石车刀等对砂轮进行修整在磨削一定时间后，需用金刚石车

7、刀等对砂轮进行修整七七. .磨削磨削 磨床是精加工机床磨床是精加工机床, , 磨削精磨削精度可达度可达IT6IT6IT4, IT4, 表面粗糙度表面粗糙度RaRa可达可达1.251.250.01m, 0.01m, 甚至可甚至可达达0.10.10.008m.0.008m.往往作为最往往作为最终加工工序终加工工序. .磨削的另一特点是磨削的另一特点是可以对可以对淬硬淬硬的金属材料进行加的金属材料进行加工。磨削时工。磨削时, , 产生热量大产生热量大, , 需有需有充分的切削液进行冷却。充分的切削液进行冷却。1.中心磨削中心磨削(1)纵磨纵磨(2)横磨横磨(3)复合磨复合磨2.无心磨削无心磨削(纵磨

8、、横磨、复合磨纵磨、横磨、复合磨)外圆表面的磨削外圆表面的磨削纵磨特点：纵磨特点：工件或砂轮需作轴向进给。工件或砂轮需作轴向进给。磨削深度小、磨削接触面积磨削深度小、磨削接触面积小，散热较好，容易得到较高的精度和表面质量，因而应用广泛。小，散热较好，容易得到较高的精度和表面质量，因而应用广泛。但由于走刀次数多，生产效率低，适用于单件小批生产中磨削较长但由于走刀次数多，生产效率低，适用于单件小批生产中磨削较长的外圆表面。的外圆表面。横磨横磨横磨特点：横磨特点：砂轮宽度大于磨削宽度。工件不需作轴砂轮宽度大于磨削宽度。工件不需作轴向进给，砂轮相对工件连续或断续地作径向进给。向进给，砂轮相对工件连续或

9、断续地作径向进给。横磨法生产效率高，但加工精度低，表面粗糙度大。主要原因是磨横磨法生产效率高，但加工精度低，表面粗糙度大。主要原因是磨削时工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热较多，容易产生磨削时工件与砂轮的接触面积大，磨削力大，发热较多，容易产生磨削烧伤和变形。适用于大批大量生产中磨削刚性较好的工件外圆。削烧伤和变形。适用于大批大量生产中磨削刚性较好的工件外圆。 复合磨复合磨 对于刚性较好的长轴外圆表面，可以先用横磨法分段粗对于刚性较好的长轴外圆表面，可以先用横磨法分段粗磨外圆表面的全长，相邻各段留磨外圆表面的全长，相邻各段留515mm515mm重合区域，最后重合区域，最后用纵磨法进行精磨，

10、此法即为复合磨法。复合磨法兼有横用纵磨法进行精磨，此法即为复合磨法。复合磨法兼有横磨法的高生产效率和纵磨法加工质量较好的优点。磨法的高生产效率和纵磨法加工质量较好的优点。无心磨削无心磨削加工视频加工视频无心磨削特点无心磨削特点1）生产效率较高，省去了打中心孔的工序。同时，由于有导轮和托板全长支撑工件，即使刚度较差的工件也可以用较大的磨削深度进行磨削。2）无心磨削所获得的外圆表面的尺寸精度和形状精度较高，表面质量也比较好。这是因为没有中心孔之间误差的影响，主轴跳动的影响。3）配以适当的自动装卸工件机构，容易实现加工过程的自动化。4）工件的外圆表面与其它表面的位置精度较低。5）调整比较费时，批量小

11、时不宜采用。外圆表面的光整加工外圆表面的光整加工光整加工是从工件表面不切除或切除极薄金属层，以提高工件表面的尺寸和形状精度、减小表面粗糙度和提高表面性能为目的的加工方法。加工精度能达到IT6以上，表面粗糙度能达到小于0.2m。外圆表面的光整加工方法有高精度磨削、超精加工、研磨、珩磨及抛光等。(1)高精度磨削高精度磨削 高精度磨削是在普通磨削方法的基础上：提高砂轮磨粒的等高性 选择合适的砂轮(材料、粒度、硬度)选择合适的磨削用量 (磨削速度、进给量、磨削深度)性能良好的切削液 精度和刚度较高的磨床 (2)超精加工超精加工 强烈切削阶段强烈切削阶段 、正常切削阶段、正常切削阶段 、微弱切削阶段、微