机械制造技术常识.ppt

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1、1.1.1 机械加工工艺过程,1.1.2 机械加工过程的组成,1.1 生产过程概述,:在工厂生产过程中，按一定顺序直接改变生产对象的形状尺寸、物理机械性质，以及决定零件相互位置关系的过程。,工艺过程可分为铸造、锻压、焊接、机械加工、热处理、表面处理和装配等过程。,机械加工工艺过程:用机械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改变毛坯的形态（形状、尺寸及表面质量），使其成为合格零件所进行的全部过程。,工艺路线（工艺流程）：零件依次通过全部加工的过程。,工艺规程：按工艺过程的各项内容编写成的工艺文件，包括“机械加工工艺卡”、“机械加工工序卡”等。,机械制造工艺过程,：由一个或若干个顺次排列的工序组成，

2、每个工序又可分为若干个安装、工位和工步。,、工序 工序 ：一个或一组工人在一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程。,当加工对象（工件）更换时，或设备和工作地点改变时，或完成工艺工作的连续性有改变时，都形成另一道工序。这里所谓连续性是指工序内的工作须连续完成。 例如一批轴的加工，如果它的外圆表面的粗车与精车连续进行，则为一道工序；如果一个轴先粗车，然后掉头另一次装夹再精车，则为另一道工序；如果生产量大，则可先完成这批工件的粗车，然后再对这批工件进行精车，虽然其他条件不变，但却变成了两道 工序。,机械加工工艺过程,（1）工步 工步：在加工表面、切削刀具和切削用量（仅指转速和进

3、给量）都不变的情况下 所完成的那部分工艺过程。 复合工步：为了提高生产效率，经常把几个待加工表面用几把刀具同时进行加 工，这也看做是一个工步。,（2）走刀 走刀：刀具对工件的每一次切削。,2、工步和走刀,（1）安装 安装 ：在进行一道工序的加工时，将一个（或数个）工件固定在机床上的夹具 内或直接固定在机床工作台上的过程。,（2）工位 工位 ：工件在一次安装中，工件与夹具或机床可动部分一起相对于刀具或机床 固定部分所占据的每一个位置。,比较： 在同一工序中，工位和安装的改变都是为了完成工件上不同部位表面的加工工作。不同之处在于，从一次安装到另一次安装需松开工件并要重新夹紧固定，但在工位改变时工件

4、则不需要重新夹紧固定（指工件在夹紧状态下改变位置）。所以，利用改变工位的方法一般便于保证加工质量，提高生产效率，并易于实现自动化。,3、安装和工位,：图1.1所示为一阶梯轴，在小批生产条件下，其加工工艺过 程及工序、工步的划分如表1.1所示。,图1.1 阶梯轴,举例,1.2.1 常用金属材料的力学性能,1.2.2 常用金属材料的牌号、性能和用途,1.2 常用金属材料及其热处理,1.2.3 金属热加工简介,1.2.4 钢的热处理方法简介,金属的力学性能：金属在外力或能的作用下所显示 出来的一系列力学特性。,金属的力学性能有：强度、塑性、硬度、冲击韧性 和疲劳强度等。,金属的力学性能,1、 强度

5、强度：材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。,2、 塑性 塑性：材料在外力作用下产生不可逆永久变形而不断裂的能力。,3、 硬度 硬度：金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力。 硬度是衡量材料软硬程度的一种性能指标。 目前机械制造生产中应用最广泛的硬度指标有布氏硬度（ HBS或HBW）、洛氏硬度（HRC）和维氏硬度（HV）。,强度、塑性、硬度,（1）常用的分类方法 按钢的品质（有害杂质硫、磷的含量）不同，划分为普通质量 钢、优质钢、高级优质钢。, 按钢中含碳量不同，可以不太严格地分为低碳钢（WC 0.25%）、中碳钢（WC=0.25%0.60%）和高碳钢（WC 0.60%）。, 合金钢按

6、钢中合金元素含量不同，可分为低合金钢、中合金钢 和高合金钢。,1、钢的分类,国家标准GB/T1330491钢分类是参照国际标准制定的。 按化学成分分类 根据各种合金元素规定含量界限值，将钢分为非合金钢、低 合金钢及合金钢三大类。 按主要质量等级、主要性能及使用特性分类 非合金钢（碳素钢）的主要分类 非合金钢按主要质量等级分类，可划分为普通质量非合金钢、优质非合金钢和特殊质量非合金钢。 低合金钢的主要分类 低合金钢按主要质量等级分类，分为普通质量低合金钢、优质低合金钢和特殊质量低合金钢。按主要性能及使用特性分类，有可焊接的低合金高强度结构钢等。 合金钢的主要分类 按主要质量等级分为优质合金钢和特

7、殊质量合金钢。按主要性能及使用特性又可以划分为很多类。,（2）国标分类方法,我国钢铁产品牌号表示方法（GB22l79）规定，采用汉语拼音字母、化学符号与阿拉伯数字相结合的原则表示钢的牌号。 碳素结构钢和低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服点的汉语拼音首位字母Q、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号等部分按顺序组成。 质量等级用A, B, C, D, E表示硫、磷含量不同；脱氧方法用F（沸腾钢）、b（半镇静钢）、Z（镇静钢）、TZ（特殊镇静钢）表示，碳素结构钢是建筑及工程用非合金结构钢，价格低廉，工艺性能（焊接性、冷变形成形性）优良，用于一般工程结构及制造普通机械零件。,（1）非合金结构钢和低合

8、金高强度结构钢的牌号及用途,Q195、Q215钢通常轧制成薄板、钢筋等供应，可用于制作铆钉、螺钉、地脚螺栓、轻负荷的冲压零件和焊接结构件等； Q235、Q255钢可用于制作螺栓、螺母、拉杆、销子、吊钩、不太重要的机械零件，以及建筑结构中的螺纹钢、工字钢、槽钢、钢筋等； Q235C、Q235D钢可作为重要焊接结构用钢； Q275钢可部分代替优质碳素结构钢2535钢使用。,碳素结构钢的用途举例, 优质碳素结构钢的牌号用两位数字表示，这两位数字表示钢中平均碳的质量分数为万分之几。若钢中锰的含量较高，则在数字后面附化学元素符号Mn。 优质碳素结构钢是用于制造重要机械结构零件的非合金结构钢，一般在经过热

9、处理以后使用，以充分发挥其性能潜力。 优质碳素结构钢的典型用途举例： 08F钢一般轧制成高精度薄板或薄带供应，主要用于制作冷冲压件，如汽车外壳，仪器、仪表外壳等； 1025钢常用于制作冲压件、焊接件、强度要求不高的零件及渗碳件，例如机罩、焊接容器、小轴、销子、法兰盘、螺钉、螺母、垫圈、渗碳凸轮及齿轮等 3055钢调质后可获得良好的综合力学性能，主要用于制作受力较大的机械零件，如曲轴、连杆、齿轮、机床主轴等； 60以上的钢具有较高的强度、硬度和弹性，但焊接性、切削加工性差，主要用于制作各种弹簧、高强度钢丝、机车轮缘、低速车轮及其他耐磨件。, 易切削结构钢的牌号是在同类结构钢牌号前冠以字母“Y”，

10、以区 别其他结构用钢。 碳素工具钢的牌号是在T（碳的汉语拼音字首）的后面加数字表 示，数字表示钢的平均碳的质量分数为千分之几。例如T9，表 示平均WC=0.9%的碳素工具钢。碳素工具钢都是优质钢，若钢 号末尾标A，则表示该钢是高级优质钢。 碳素工具钢生产成本较低，加工性能良好，可用于制作低速、手动刀具及常温下使用的工具、模具、量具等。各种牌号的碳素工具钢淬火后的硬度相差不大，但随含碳量增加，钢的耐磨性提高，韧性降低。因此，不同牌号的工具钢适用于不同用途的工具。,我国合金钢的编号是按照合金钢中的含碳量，以及所含合金元素的种类（元素符号）、含量来编制的。一般牌号的首位是表示碳的平均质量分数的数字，

11、表示方法与优质碳素钢的编号是一致的。对于结构钢，平均质量分数以万分数计，对于工具钢，以千分数计。,（2）合金钢的牌号, 工程用铸造碳钢的牌号前面是ZG（“铸钢”二字汉语拼音字首），后面第一组数字表示屈服点，第二组数字表示抗拉强度，若牌号末尾标字母H（焊），则表示该钢是焊接结构用碳素铸钢。 GB/T56131995铸钢牌号表示方法规定，以化学成分表示的铸钢牌号中“ZG”后面一组数字表示铸钢的名义万分碳含量，其后排列各主要合金元素符号及其名义百分含量。,（3）铸钢的牌号及用途,灰铸铁的牌号以“HT”和其后的一组数字表示。 “HT”表示“灰铁”二字的汉语拼音字首，其后一组数字表示直径30mm试棒的最

12、小抗拉强度值。 球墨铸铁的牌号用“QT”及其后的两组数字表示。 “QT”表示“球铁”二字的汉语拼音字首，后面的两组数字分别表示 最低抗拉强度和最低断后伸长率。 可锻铸铁的牌号用“KTH”、“KTZ”和后面的两组数字表示。 “KT”是“可铁”二字的汉语拼音字首；“H”、“Z”，分别为“黑”、“珠”二字的拼音字首；两组数字分别表示最低抗拉强度和最低断后伸长率。 铸铁具有良好的铸造性能、耐磨性能、吸震性能、切削加工性能及较低的缺口敏感性，而且生产工艺简单，成本低廉，经合金化后还具有良好的耐热性和耐蚀性等。,（4）灰铸铁的牌号及用途,铸造、锻压和焊接是机械制造中最常用的三种金属热加工方法。其产品大多是

13、零件的毛坯。 铸造：熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝 固后获得具有一定形状与性能的铸件的成形方法。 铸件：用铸造方法得到的金属件。铸件一般作为毛坯使用 ，需要进行切削后才能成为零件。,1. 铸造,铸造的适应性广。铸造工艺灵活性大，几乎不受零件尺寸大小及 形状结构复杂程度的限制。铸件的质量可由几克到数百吨，壁厚 可由0.3mm到1m以上。 铸造有良好的经济性。 力学性能较低。 铸造成形的方法很多，主要分为砂型铸造和特种铸造两类。目前砂型铸造应用最广。,铸造生产的特点：,锻压：对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及改 善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法， 它

14、是锻造和冲压的总称。 大多数金属材料在冷态或热态下都具有一定的塑性，因此它们可以在室温或高温下进行各种锻压加工。 常见的锻压方法：自由锻造、模锻、板料冲压、轧制、挤压和拉拔等。,2. 锻压, 锻压加工后，可使金属获得较细密的晶粒，能合理控制金属纤 维方向，使纤维方向与应力方向一致，提高零件的性能。 锻压加工后，坯料的形状和尺寸发生改变而其体积基本不变， 与切削加工相比，可节约金属材料和加工工时。 除自由锻造外，其他锻压方法如模锻、冲压等，都具有较高的 劳动生产率。 能加工各种形状、质量的零件，使用范围广。,（1）金属锻压加工的特点, 轧制：材料在旋转轧辊的压力作用下产生连续塑性变形，获得要求的

15、截面形状并改变其性能的加工方法。通过合理设计轧辊上的各种不同的孔形，可以轧制出不同截面的原材料，如钢板、各种型材、无缝管材等，也可以直接轧制出毛坯或零件。 挤压：坯料在三向不均匀压应力作用下从模具的模孔挤出，使其横截面积减小，长度增加，成为所需制品的加工方法。按挤压温度可分为冷挤、温挤、热挤，适用于加工有色金属和低碳钢等金属材料。,（2）锻压的基本生产方式, 拉拔：坯料在牵引力作用下通过模孔拉出，使其横截面积减小、长度增加的加工方法。拉拔生产主要用于制造各种细线、棒、薄壁管等型材。 自由锻：只用简单的通用性工具或在锻造设备的上、下砧铁间，直接使坯料变形而获得所需的几何形状及内部质量的锻件的加工

16、方法。 模锻：在模锻设备上，利用锻模使坯料变形而获得锻件的锻造方 法。 冲压：使板料经分离或成形而得到制件的工艺。由于冲压多数是 在常温下进行的，所以又称为冷冲压。,定义：焊接是通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，借助于金属原子的扩散和结合，使分离的材料牢固地连接在一起的加工方法。 焊接方法： （1）熔化焊 把焊接局部连接处加热至熔化状态形成熔池，待其冷却结晶后形成焊缝，将 两部分材料连接成一个整体。 （2）压力焊 在焊接过程中对焊件施加压力（加热或不加热）的焊接方法。 （3）钎焊 利用熔点比母材低的填充金属（称为钎料）熔化后，填入接头间隙并与固态的母材通过扩散实现连接的焊接方法

17、。,3. 焊接,焊接有连接性能好，省工省料，成本低，重量轻，可简化工艺等优点，所以应用广泛。但同时它也存在一些不足之处，如结构不可拆，更换修理不方便；焊接接头组织性能变坏；存在焊接应力，容易产生焊接变形；容易出现焊接缺陷等。有时焊接质量成为突出问题，焊接接头往往是锅炉压力容器的薄弱环节，实际生产中应特别注意。,主要的焊接方法分类,钢的热处理是将钢在固态范围内，采用适当的方式进行加热、保温和冷却，以获得所需要的组织结构与性能的工艺方法。热处理工艺方法较多，但其过程都得由加热、保温和冷却三个阶段组成。 根据加热和冷却方法的不同，热处理大致分类。,钢的热处理,退火是将钢加热到适当温度，保温后缓冷，以

18、获得接近于平衡组织的热处理工艺。 目的：降低硬度，以利切削加工； 消除残余应力，以防变形、开裂； 细化晶粒，改善组织，以提高力学性能，并为最后热处理 作好组织准备。 钢的退火方法很多，常用的有完全退火、等温退火、球化退火、均匀化退火和去应力退火等。,1. 钢的退火,正火是将钢加热到一定的温度，保温后在空气中冷却的热处理工艺。 目的：细化晶粒，调整硬度，消除网状渗碳体，并为后续加工和球化退火、淬火等热处理作好组织准备。 特点：冷速较快，所以组织较细密，力学性能也较高，操作简便，费时少，效率高，成本较低，故应用广泛。,2. 钢的正火,： （1）改善切削加工性 这主要是针对低碳钢和低合金钢退火后硬度

19、偏低，切削加工时易“黏刀”。通过正火可使硬度适当提高，改善其切削加工性能。 （2）预备热处理 常用做中碳钢和合金结构钢重要零件的球化热处理等之前的预备热处理，以保证良好的组织和性能。 （3）最终热处理 对于性能要求不很高的普通结构钢工件和形状复杂、大型工件的淬火易变形开裂，可用正火作为最终热处理，以获得晶粒较细、力学性能较高的组织。,正火的用途,淬火是将钢加热到一定的温度，保温后快速冷却的热处理工艺。一般淬火后都配合进行一定的回火工艺，以保证钢的强度、硬度、耐磨性和综合力学性能得到提高，改善钢的使用性能。 4. 钢的回火 回火是淬火后进行的热处理工艺，其目的是稳定组织，消除应力，调整硬度和提高

20、塑性、韧度。回火通常是工件的最终热处理，对工件的组织和性能有决定性的作用。根据不同的回火温度，分为低温回火、中温回火和高温回火三种。 淬火与回火是钢的重要强化手段。,3. 钢的淬火,在生产中，某些零件要求表面具有较高的硬度和耐磨性，而心部却要求有一定的强度和足够的韧性。这时就需要对零件进行表面热处理，以达到强化表面的目的。 表面热处理分为两类：一类是只改变工件表面组织而不改变表面化学成分的热处理，称为表面热处理；另一类是同时改变表面化学成分及组织的热处理，称为化学热处理。,5. 钢的表面热处理和化学热处理, 感应加热淬火。利用感应电流通过工件而产生的热效应，使工件表面局部或整体加热并进行快速冷

21、却的淬火工艺称为感应加热淬火。 根据电流频率不同，感应加热淬火分为高频加热、中频加热和工频加热。如表所示为感应加热表面淬火的应用。,（1）钢的表面热处理, 火焰加热表面淬火。火焰加热表面淬火是利用乙炔氧或其他可燃气体燃烧的火焰，喷射到工件表面上，使它快速加热到淬火温度，然后迅速喷水冷却，从而获得预期硬度和淬硬层深度的一种表面淬火方法。 火焰加热表面淬火操作简便，不需要特殊设备，成本低。但其生产率低，工件表面容易过热，质量难以控制，因此使用受到一定限制。火焰加热表面淬火主要用于单件或小批量生产的各种齿轮、轴等。,钢的化学热处理是将工件置于一定温度的化学活性介质中保温，使一种或几种元素渗入到它的表

22、层，以改变其化学成分、组织和性能的热处理工艺。这种热处理与表面热处理相比，其特点是表层不仅有组织的变化，而且有成分的变化。 最常用的化学热处理有渗碳、渗氮和碳氮共渗。,（2）化学热处理, 渗碳：为了增加钢的表层含碳量，将钢件在含碳的介质中加热并保温，使碳原子渗入表层的化学热处理工艺。 低碳钢和低碳合金钢可以用渗碳处理，如15, 20, 20Cr钢等。渗碳件经淬火和低温回火后，表面具有高硬度、高耐磨性及较高的疲劳强度，而心部仍保持良好的韧性和塑性。 渗氮：在一定温度下，使活性氮原子渗入工件表面的化学热处理工艺。其目的是为了提高工件表层的硬度、耐磨性、红硬性、耐蚀性和疲劳强度。 渗氮处理广泛应用于

23、各种高速传动的精密齿轮、高精度机床主轴、交变载荷下要求疲劳强度高的零件（如高速柴油机曲轴），以及要求变形小且具有一定耐热、抗蚀能力的耐磨零件（如阀门）等。但是氮化层薄而脆，不能承受冲击和震动；而且渗氮处理生产周期长，生产成本较高。, 碳氮共渗：在一定温度下，同时将碳、氮原子渗入工件表层，并以渗碳为主的化学热处理工艺。根据共渗温度不同，可分为低温（520580）、中温（760880）和高温（900950）碳氮共渗。 低温碳氮共渗也称为软氮化，是工件表层渗入氮和碳，并以渗氮为主的化学热处理工艺。它多用于提高各种碳钢、合金钢和铸铁等工件及模具的表面硬度和耐磨性，从而提高其使用寿命。中温碳氮共渗的目的

24、与渗碳相似，主要用于提高各种结构件的表面硬度。由于共渗层具有更好的耐磨性和抗疲劳性能，所以碳氮共渗可在一定范围内代替渗碳。,1.3.1 基本概念,1.3.2 刀具几何形状及角度,1.3 切削加工常识,1.3.3 刀具材料,1.3.4 金属的切削过程,（1）零件表面的形成 圆柱面是以直线为母线，以圆为轨迹，且母线垂直于轨迹所在平面作旋转运动所形成的表面，如图 (a) 。 圆锥面是以直线为母线，以圆为轨迹，且母线与轨迹所在平面相交成一定角度作旋转运动形成的表面，如图 (b) 。 平面是以直线为母线，以另一直线为轨迹作平移运动所形成的表面，如图 (c) 成形面是以曲线为母线，以圆为轨迹作旋转运动或以

25、直线为轨迹作平移运动所形成的表面，如图 (d), (e) 。,1. 切削运动和切削表面,主运动：切屑被切下所需要的最基本的运动，是形成机床切削速度或消耗主要动力的切削运动，其形式有旋转运动和直线往复运动两种。 进给运动：使刀具连续切下金属层所需要的运动，速度较低，消耗动力较少，其形式也有旋转和直线运动两种，而且既可连续，又可间歇。,（2）切削运动,待加工表面：工件上有待切除的表面、 已加工表面：工件上经刀具切削后产生的表面 过渡表面：由切削刃形成的那部分表面,（3）切削表面,切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。车外圆的切削要素如图,2. 切削要素, 切削速度vc：在切削加工时，切削刃上选定

26、点相对于工件的主运动的瞬时速度，即在单位时间内，工件和刀具沿主运动方向的相对位移，单位为m/s。 若主运动为旋转运动（车、钻、镗、铣、磨削加工），则切削速度为加工表面最大线速度。 若主运动为往复直线，则常以往复运动的平均速度作为切削速度。,（1）切削用量, 进给量f：在主运动的一个循环内刀具在进给运动方向上相对工件的位移量，可用刀具或工件每转或每行程的位移量来表述和度量。 背吃刀量ap：待加工表面和已加工表面之间的垂直距离。切削圆 柱面时，ap为该次切除余量的一半。,切削层：由切削部分的一个单一动作（或指切削部分切过工件的一个单程，或指只产生一圈过渡表面的动作）所切除的工件材料层。 切削层公称

27、宽度bD：是沿刀具主切削刃量得的待加工表面至已加工表面之间的距离，即主切削刃与工件的接触长度，单位为mm。 切削层公称厚度hD：是刀具或工件每移动一个进给量f以后，主切削刃相邻两位置间的垂直距离，单位为mm。 切削层公称横截面积AD：切削层在切削平面里的实际横截面积，简称切削面积，单位为mm2。,（2）切削层几何参数,前刀面：刀具上切屑流过的表面。 主后刀面：刀具上与工件的过渡表面相对的表面。 副后刀面：刀具上与工件的已加工表面相对的表面。 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，切削时它完成主要的切削工作。 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线，切削时起辅助切削作用。 刀尖：指主切削刃和副切削刃的连接

28、处相当少的一部分切削刃，是一段过渡圆弧。,1. 车刀切削部分的组成, 切削平面Ps：通过主切削刃选定点，切于工件过渡表面的平面。如图1(b)中的ABCD平面即为P点的切削平面。 基面Pr：通过主切削刃上选定点，并垂直于该点切削速度方向的平面。如图1(b)中的EFGH平面即为P点的基面。 显然，切削平面和基面始终是相互垂直的。 截面：通过主切削刃上选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面。如图2(a)中过P点的Po-Po截面为主截面，截面为副截面。,图1,图2,2. 辅助平面,在截面内测量的角度有： 前角o：前刀面与基面之间的夹角。根据前刀面与基面相对位置的不同，前角又可分为正前角、零前角和负前

29、角。 后角o：主后面与切削平面之间的夹角。在主截面内测量的是主后角（o）、在副截面内测量的是副后角（ ）。 前角、后角的正、负是这样规定的：在主截面中，前刀面与切削平面间夹角小于90时前角为正，大于90时前角为负。后刀面与基面夹角小于90时后角为正，大于90时后角为负，如图所示。,3. 车刀的角度和主要作用,在基面内测量的角度有： 主偏角：主切削刃在基面上的投影与进给运动方向间的夹角。主偏角r的大小影响切削条件和刀具寿命。当切削力一定时，增大主偏角可减小径向的抗力，所以，加工刚性较弱的细长轴时，可适当选用较大的主偏角。 副偏角：副切削刃在基面上的投影与背离进给运动方向间的夹角。副偏角的大小主要

30、影响表面粗糙度。粗加工时副偏角取得较大些，精加工时取小些。, 刃倾角s：主切削刃与基面间的夹角。与前角类似，刃倾角也有正、负和零值，如图a所示。刃倾角s主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。粗加工时为了增加刀头强度，s常取负值；精加工时为了防止切屑划伤已加工表面，s常取正值或零值。负的刃倾角还可在车刀受冲击时起到保护刀尖的作用，如图b所示,在切削过程中，刀具的切削部分要承受较高的温度、较大的压力、摩擦、冲击与振动，因此刀具切削部分的材料应具备以下性能。 较高的硬度，刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度，一般应 在60HRC以上。 足够的强度和韧性，以承受切削力、冲击和振动。 较高的耐磨性，以减少

31、切削过程中的磨损。 较高的红硬性（维持刀具材料切削性能的最高温度限度），以便 提高切削速度。 较好的工艺性，以便于刀具的制造。,1. 刀具切削部分材料的性能要求,碳素工具钢：主要用于手工用刀具及低速简单刀具，如手用铰刀、丝锥、板牙等。 合金工具钢：有较高的红硬性和韧性。 高速钢：韧性好，易于加工和成形，刃口可磨得十分锋利。 硬质合金：耐磨性好。硬质合金一般分为两大类：一类是由碳化钨WC与钴Co组成的钨钴类（YG类）；一类是由碳化钨WC、碳化钛TiC与钴Co组成的钨钛钴类（YT类）。 新型刀具材料：陶瓷材料、人造金刚石 、立方氮化硼（CBN）等。,2. 常用的刀具材料的性能及应用,金属的切削过程

32、：被切削金属层在刀具切削刃和前刀面的挤压作用下而产生剪切、滑移变形的过程。包括： 切削层金属受到刀具的挤压开始产生弹性变形； 随着刀具的推进，应力、应变逐渐加大，当应力达到材料屈服 强度时产生塑性变形； 刀具再继续切入，当应力达到材料的抗拉强度时，金属层被挤 裂而形成切屑。,1. 切屑形成过程及切屑种类,常见的切屑有带状切屑、节状切屑和崩碎切屑三类,积屑瘤：切削塑性好的金属时，在刀具切削刃附近前刀面上黏结一 个金属楔块。 （1）积屑瘤的形成 切削塑性金属时，在一定的切削条件下，随着切屑和刀具前刀面温度的提高，压力的增大，摩擦阻力增大，使切削刃处的切屑底层流速降低。当摩擦阻力超过这层金属与切屑本

33、身分子间的结合力时，这部分金属便粘附在切削刃附近，形成楔形的积屑瘤。如图所示。,2. 积屑瘤,（2）积屑瘤对切削过程的影响 积屑瘤经过强烈的塑性变形而被硬化，其硬度很高，可代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。同时，积屑瘤增大了刀具实际工作前角，使切削轻快，因此粗加工时可利用积屑瘤。但是积屑瘤是不稳定的，它不断产生和脱落，其顶端伸出切削刃之外，使背吃刀量不断变化，影响尺寸精度，并导致切削力变化，引起振动。另外，积屑瘤使表面粗糙度增大，所以，精加工时应避免产生积屑瘤。 （3）避免积屑瘤的措施 采用低速（25m/min）或高速（75m/min）切削，减小进给量，增大刀具前角，降低前刀面粗糙度值

34、，合理使用切削液，适当降低材料塑性等，都是防止积屑瘤产生的有效措施。,以外圆切削为例，总切削力Fr可以分解为三个互相垂直的分力。如图所示。 切削力Fc：总切削力Fr在主运动方向上的正投影，它垂直于工作基面，和切削速度方向相同，故又称切向力。消耗的机床功率最多。 进给力Ff：总切削力Fr在进给方向上的正投影。它投影在工作基面上，并与工件轴线平行，故又称为轴向力。 背向力Fp：总切削力Fr在垂直于工作平面方向上的分力，投影在工作基面上，并与工件轴线垂直，故又称为径向力。,3. 切削力的形成与分解,（1）切削热的主要来源 内摩擦热：由切削层金属的变形产生的热。 外摩擦热：由切屑与刀具前刀面、加工表面

35、与刀具后刀面、已 加工表面与刀具副后刀面之间的摩擦产生的热。 （2）切削热对加工过程的影响 使刀具硬度降低，造成刀具很快磨损。 温度过高时可能改变工件材料的金相组织，从而严重影响零件的 使用性能。 使工件膨胀变形，从而影响测量及加工精度。,4. 切削热,刀具寿命：刀具从开始切削到完全报废，实际切削时间的总和 。 （1）刀具磨损的形成与过程 刀具磨损分为正常磨损和非正常磨损两大类。 非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象。 刀具正常磨损时，按其发生的部位不同，可分为三种形式，即后刀面磨损，前刀面磨损，前刀面、后刀面同时磨损，如图所示。,5. 刀具磨损和刀具耐用度,通常分为三个阶段：

36、第一阶段（OA段）称为初期磨损阶段；第二阶段（AB段）称为正常磨损阶段；第三阶段（BC段）称为急剧磨损阶段。刀具磨损过程如图所示。,刀具的磨损过程,刀具耐用度是指刀具在两次刃磨之间实际进行切削的时间，以T（单位为min）表示。通常，硬质合金焊接车刀的耐用度大致为60min；高速钢钻头的耐用度为80120min；硬质合金端铣刀的耐用度为120180min；齿轮刀具的耐用度为200300min。,（2）刀具耐用度,车刀的刃磨如图所示。 粗磨主后刀面和副后刀面，同时磨出主后角、主偏角、副后角和 副偏角。 粗、精磨前刀面，并磨出前角。 精磨主、副后刀面。 刀尖磨出圆弧。,（1）刃磨的步骤, 车刀刃磨时

37、，不能用力过大，以防打滑伤手。 车刀高低必须控制在砂轮水平中心，刀头略向上翘，否则会出现后角过大或负后角等弊端。 车刀刃磨时应作水平的左右移动，以免砂轮表面出现凹坑。 在平形砂轮上磨刀时，应避免在砂轮侧面上磨。 砂轮表面必须经常修整，使砂轮没有明显的跳动。 磨刀时要求戴防护镜。 刃磨硬质合金车刀时，过热的刀头不可立即放入水中冷却，以防刀片突然骤冷而碎裂。刃磨高速钢车刀时，应随时用水冷却，以防车刀过热退火，降低硬度。 刃磨结束后，应随手关闭砂轮机电源。,（2）注意事项,2.1.1 工艺特点,2.1.2 钳工安全知识、文明生产,2.1 钳工概述,2.1.3 常用设备,钳工的主要工作：划线、錾削、锯

38、切、锉削、钻孔、铰孔、攻丝、套丝、刮削、研磨、装配和修理等。,2.1.1 钳工工艺特点,特点：钳工工具简单，操作灵活，在某些情况下可以完成用机械加工不方便或难以完成的工作，劳动强度大，技术水平要求高，生产效率低，多用在机械制造和修配工作中。, 开始工作前，必须按规定穿戴好防护用品。,2.1.2 钳工安全知识、文明生产, 使用机电设备时，必须严格遵守各个机电设备的安全操作规程。一旦出现意外情况，应立即停机或切断电源，然后进行检查处理。, 钻孔时严禁戴手套进行操作。, 握锤时不得戴手套。挥锤时，首先要检查锤头安装是否牢固，锤头、锤柄、錾尖不得有油；挥锤前要环视四周，以防伤人。, 錾削时，操作者应戴

39、上防护眼镜，錾子不要放得太低平，前面须有安全网，以防錾下的切屑伤人。錾子头部若有飞边和毛刺产生，要立即磨去，以防飞边飞溅，毛刺伤手。, 不能用手擦除或用嘴吹来清理加工过程中产生的铁屑与粉尘。, 工具、夹具、量具应放在专门地点，严禁乱堆乱放。禁止用工具、夹具、量具敲击工件和其他物体，以防损坏其使用精度。, 钳台与场地应保持清洁，毛坯、半成品应按规定堆放整齐，通道上不准堆放任何物品，保证操作过程方便和安全。,功用： 用来夹持工件。 其规格以钳口的宽度表示，有100mm、125mm和l50mm等。,2.1.3 钳工常用设备 1.台虎钳,螺旋传动是由螺杆和螺母组成的螺旋副来实现。可将回转运动转 为直线

40、运动，同时传递运动和动力。, 螺旋传动 (a) 图为螺杆转动，螺母移动，如台虎钳的移动、机床的进给机构； (b)图为螺母固定，螺杆转动并移动，如螺旋起重器或螺旋压力机中。,螺旋传动,传力螺旋：以传递动力为主，要求以较小的转矩产生较大的轴向力，用以克服工作阻力。 特点：主要承受很大的轴向力，一般为间歇性工作，工作速度不高，且要求具有自锁性。 使用场合：用于各种起重或加压装置中。,螺旋传动类型,传动螺旋：以传递运动为主，要求具有较高的传动精度，有时也承受较大的轴向力。 特点：一般需在较长时间内连续工作，且工作速度较高。,调整螺旋：用以调整并固定零件或部件之间的相对位置。 特点：不经常转动，一般在空

41、载下进行调整。,c. 对开螺母结构：这种螺母便于操作，一般用于车床溜板箱的螺旋传动中。,螺旋传动的结构,a.整体螺母结构：不能调整间隙，只能用在轻载且精度要求较低的场合。,b. 组合螺母结构：通过拧紧螺钉2驱使楔块3将其两侧螺母拧紧，以便减小间隙，提高传动精度。,a,b,c, 钳桌台面高度为800900mm，台面前方装有防护网。 台虎钳安装在钳桌上时，必须使固定钳身的钳口工作面处于钳桌边缘之外，以保证夹持长条形工件时，工件的下端不受钳桌边缘的阻碍。 台虎钳必须牢固地固定在钳桌上。两个夹紧螺钉必须扳紧，使钳身在工作时没有松动现象。对于回转式台虎钳，当虎口的方位调整好后，还必须锁紧两个锁紧手柄。

42、夹紧工件时只允许依靠手的力量来扳动手柄，绝不允许用锤子敲击手柄或随意套上长管子来扳手柄，以防丝杠、螺母或钳身因过载而损坏。 不要在活动钳身的光滑平面上进行敲击作业，以免降低它与固定钳身的配合性能。 丝杠、螺母和其他活动表面上都要经常加油并保持清洁，以利润滑并防止生锈。,台虎钳的正确使用和维护,2.钻床,齿条机构, 磨粒选用。一般粗磨或磨软材料时，选用粗磨粒；精磨时选用细磨粒。 磨料选用。磨削碳钢用棕色氧化铝；磨削合金钢用白色氧化铝；磨削铸铁用黑色碳化硅；磨削硬质合金用绿色碳化硅。,3. 砂轮机,功用：用来刃磨刀具，或用于修磨毛刺、锐角倒钝及磨削等。,砂轮的选用,2.2.1 划线的目的,2.1.

43、2 划线工具,2.2 划 线,2.1.3 划线前的准备,2.2.4 基本线条的划法,划线：根据图样要求，在毛坯或半成品上用划线工具划出加工界线，作为加工和校正的依据。,2.2.1 划 线,作用：使加工时有明确的尺寸界线，及时发现不合格的毛坯，避免再去继续加工而造成更大的损失； 在毛坯误差不大时，依靠划线借料的方法予以补救，使加工后的工件仍符合要求； 对于形状复杂的工件，通过划线有助于在机床上装夹找正。 多用于单件小批生产条件。, 保持平板水平。 使用时要随时保持划线平板表面清洁，防止铁屑、砂粒划伤平 板表面。 不能在平板上进行敲击工作。工件和工具在划线平板上都要轻 放，尤其要防止重物撞击平板而

44、损伤其表面。 划线平板应按有关规定进行定期检查、调整、研修 （局部）， 平板表面揩擦干净，并涂上机油，以防生锈。,2.2.2 划线工具 1. 划线平板,使用和保养规则：,划针的用法,2. 划针,划针是用来划线条的，常与钢直尺、90角尺或划线样板等导向工具一起使用。一般用弹簧钢丝或高速钢制成，用钝后重磨时，要经常浸入水中冷却，以防针尖过热而退火变软。,划规是用来划圆弧，分段量取尺寸的工具。 常用的有普通划规、扇形划规、弹簧划规。,3. 划规,工件的清理 清理毛坯件上的氧化铁皮、型砂、毛边、污垢， 毛刺、飞边、铁屑等，保证划线的清晰度、准确 度，避免损伤较精密的划线工具。,2.2.3 划线前的准备

45、,2. 工件的涂色 在工件要划线部位涂上一层薄而均匀的涂料。,3. 选择基准 以两个相互垂直的平面（或线）为基准， 以一个平面（或直线）和一个对称平面为基准， 以两条相互垂直的中心线为基准。,（1）平行线的划法 用直尺和角尺划线： 用钢尺或划规划线：用划规量取所需尺寸，以基准线上任意两点（间距越大越好）为圆心，划出两圆弧线，再用钢尺作切线。 用划线盘和高度尺划线：,2.2.4 基本线条的划法 1. 平面划线,2. 立体划线,划线步骤,零件,2.3.1 手 锯,2.3.2 锯 削 工 艺,2.3 锯 削,2.3.3 锯 削 质 量 分 析,锯削是用手锯锯断金属材料或在工件上锯出窄缝的操作。,2.

46、3.1 手锯,手锯由锯弓和锯条组成。,锯弓的作用是安装和张紧锯条，有可调式和固定式。,锯条材料：锯条用碳素工具钢制成，并经淬火处理。 锯条选用：粗齿锯条适宜锯削铜、铝等软金属及厚的工件； 细齿锯条适宜锯削硬钢、板料及薄壁管子； 中齿锯条适宜锯削普通钢、铸铁及中等厚度的工件。,1. 锯条安装,2.3.2 锯削工艺,安装锯条时，锯齿尖必须朝前。,锯条在锯弓上的松紧程度要适当，过紧或过松，锯条都易折断。,2. 工件装夹,工件尽量夹持在台虎钳的左边，以免锯削时中碰伤左手。,工件悬伸要短，以增加工件刚性，避免锯削时颤动。,对于薄壁管子，应夹在有V形或弧形槽的木块中。,锯削薄板时，应将薄板夹在两个木板之间

47、或多块薄板重叠在一起。,3. 锯削基本方法,握锯,起锯,锯削操作,锯条前推进行切削，应施加适当压力，返回时不切削，不必施加压力，使锯条从工件上轻轻滑过以减小磨损。,锯条应直线往复移动，不要左右摆动，并且垂直于工件或沿划线锯削，不得歪斜。,应保持锯条全长的2/33/4参加工作，以免锯条局部磨钝而降低其使用寿命。,临近锯断时，用力要轻，以免碰伤手臂或折断锯条。,锯削速度通常以每分钟往复2040次左右为宜，不宜太快。锯削硬材料速度可低些，软材料可高些。,必要时可加水、乳化液或机油进行冷却润滑，以减轻锯条的发热磨损。,表2.2 锯削产生废品的原因及措施,锯削质量分析,表2.3 锯条损坏的原因及措施,2

48、.4.1 锉 刀,2.4.2 锉 削 工 艺,2.4 锉 削,2.4.3 锉 削 质 量 分 析,种类：钳工锉、锯锉、整形锉、异形锉、木锉等，常用钳工锉、异形锉和整形锉三类。 断面形状：平锉（又称板锉）、半圆锉、方锉、三角锉和圆锉等； 长度：100mm, 125mm, 150mm400mm。 锉刀的选择 锉刀的长度按工件加工表面的大小选用； 锉刀的断面形状按工件加工表面的形状选用； 锉刀齿纹粗细的选用 粗加工或锉削铜、铝等软金属多选用粗齿锉刀； 半精加工或锉削钢、铸铁多选用中齿锉刀； 细齿和最细齿锉刀只用于表面最后修光。,2.4.1 锉 刀,使用大的锉刀时，右手握住锉柄，左手压在锉刀前端，使其

49、保持水平。 使用中型锉刀时，可用左手的拇指和食指握住锉刀的前端部，以引导锉刀水平移动。 锉削时应始终保持锉刀水平移动，开始推进锉刀时，左手压力大右手压力小；锉刀推到中间位置时，两手的压力大致相等；再继续推进锉刀，左手的压力逐渐减小，右手的压力逐渐增大。锉刀返回时不加压力，以免磨钝锉齿和损伤已加工表面。,锉刀的使用,顺锉法是最普通的锉法，常用于不大的平面或交叉锉法之后，起锉光作用。 交叉锉法适用于粗锉较大的平面。由于锉刀与工件接触面增大，锉刀易掌握平稳，因此应用交叉锉法易锉出较平整的平面。在平面将锉削完成前，应改用顺锉法对工件进行修光。 推锉法仅适用于窄长平面或用顺锉法受阻的情况。 滚锉法用于锉削内、外圆弧面和内、外倒角。,平面锉