机械制造工程训练
索引
一、成本要素 二、切削加工的基础知识 三、金属切削机床 四、机械加工工艺过程 五、零件表面的加工方案 六、下料 七、焊接
一、成本计算

变动成本：计件工人工资、辅料、材料费、能耗 固定成本：设备、厂房、管理费用 计算方法：产生费用分摊到单个时间费用，如车工序 36元/H
机床的传动有机械、液压、气动、 电气等多种形势，最常见的是机械传动和 液压传动。 机械传动包括皮带传动、齿轮传动、 涡轮蜗杆传动、齿轮齿条传动和丝杆螺母 传动
3.1 皮带传动
皮带传动是靠胶带与带轮之间的磨擦作用， 将主动皮带轮的转动传递到另一个被动皮带轮 上去的。 皮带传动的优点是传动平稳、轴间距较大， 结构简单、制造维修方便，过载时皮带打滑。 不易引起机器损坏；其缺点是不能保证精确的 传动比，且磨擦损失大，传动效率较低。
1. 粗加工：经济精度可达到IT10，表面粗糙度在2512.5之间; 精加工：经济精度可达IT7左右，表面粗糙度Ra6.31.6之间。 2. 易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不 同的表面，避免安装误差。 3. 刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的 几何形状和角度，有利于提高生产率。 4. 应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体 表面及端面，均可以用车削方法达到要求。 5. 可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加 工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）
3.容易产生振动，铣刀的刀齿切入和切出时产 生振动，加工过程中切削面积和切削力变化较 大。 4.刀齿的散热条件较好，在刀具旋转过程的不 切削时间内，刀具可以得到一定的冷却。
5.与刨床相比，铣床价格高，适用于批量生产。
7. 刨（插）削加工
刨床主要有牛头刨床和龙门刨床两种 龙门刨床:工作台往复运动，横梁
中等 精度
高精度 特别 精密 精度
IT8～IT 7 IT7～IT 6 IT5～IT2
2.2 表 面 粗 糙 度

表面粗糙度：零件微观表面高低不平的 程度。 产生的原因：
1）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦； 2）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4）加工时零件表面发生塑性变形。
• 高 精 度：IT5、IT6 通常由磨削加工获得。
• 中等精度：IT7-IT10
通常由精车、铣、刨获得。
• 低 精 度：IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。
2.1.1 尺 寸 精 度
零件尺寸要素的误差大小。 问：精度的高低与哪两个因
Φ25
0 -0.04
素有关？
基本尺寸和公差大小。
2.3
加工 粗车 粗铣 钻孔 精铣 精刨 方法 粗镗 粗刨 半精 车
常见加工方法的Ra表面特征
Ra(微米) 50 25 12.5 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.1-0.012 表面特征 可见明显刀痕 可见刀痕 微见刀痕 可见加工痕迹 微见加工痕迹 看不清加工痕迹 可辨加工痕迹方向 微辨加工痕迹方向 只能按表面光泽辩识
2.1.2 形 状 精 度
Φ 25 差
0 －0.013
轴加工后可能产生的形状误
2.1.2 形 状 精 度


指零件上实际要素的形状与理想形状相符 合的程度； 国家标准规定了六类形状公差（见下表）
形状精度的标注：框格分为2格， 箭头指向待表达的表面，数字表示 允许误差的大小，单位为毫米。

2.1.3 位 置 精 度
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二、切削加工的基础知识
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1.切削加工的概念


切削加工是利用刀具和工件的相对运动， 刀具从毛坯或型材上切除多余的材料， 以便获得精度和表面粗糙度均符合要求 的零件的加工过程。 切削加工分为机械加工和钳工。
1.1 钳工与机械加工


钳工：通过工人手持工具进行切削加工。 机械加工：采用不同的机床（如车床、铣
5、 车床的基本结构
挂轮箱 床头箱 进 给 箱 卡 盘 中 心 架 溜 板 箱 尾 架 丝 杆 光 杆
主电机及变速机构
5.1车削的加工范围
车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以 加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、 切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。
5.2 车削的工艺特点
6 铣削加工
6.1立式铣床的基本结构
主轴箱 主轴 工作台 横溜板 升降台
底座
6.2 铣削的主要加工范围
6.3 铣床的分度加工功能
1.分度头手柄与卡盘中心轴之间的传动比为40：1，即手柄转 40圈，卡盘或工件转1圈。 2.孔圈和扇形夹的张开角度用于非整数圈的定位 尾架 铣刀 工件 卡盘
扇形夹 孔圈 分度头手柄
上的刀架可以水平或垂直运动 龙门刨床主要用于加工大型零件
牛头刨床:刨刀的直线往复
三、金属切削机床
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1、机床的类型
金属切削机床是用来对工件进行加工的 机器，故称为“工作母机”，习惯上称机床。



按加工性质和所用刀具分类：分为车床、铣床、 钻床、磨床、齿轮加工机床等12大类； 按精度分类：分为普通精度、精密和高精度三种； 按重量分类：分为一般机床、大型机床和重型机 床。 机床的型号：如：CW6163表示…
采用这种方式，只能由蜗杆带动蜗轮传 动，其传动的优点是：可获得较大的降速比， 传动平稳、噪音小，结构紧凑。其缺点是传动 效率低，并需要良好的润滑条件
3.4 齿轮、齿条传动
齿轮齿条传动机构可将旋转运动转变为直线运 动（当齿轮为主动轮时），也可将直线运动转变为旋 转运动（当齿条为主动件时），在实际运用中，以前 者居多。 齿轮齿条传动的效率很高，但制造精度不高时， 传动的平稳性和准确性较差。
2.2 表 面 粗 糙 度
• 国家标准规定：表面粗糙度分为14个等级， 分别用 表示， 数字越大，表面越粗糙。 • 表面粗糙度符号上的数值Ra,单位是微米 （μm）。
2.2 表 面 粗 糙 度
表面粗糙度符号的意义及应用
符号 符号说明
基本符号
意义及应用
单独使用无意义
基本符号上加一短 表示表面粗糙度是用去 划线 除法获得 基本符号内加一小 表示表面粗糙度是用不 圆 去除材料的方法获得 用去除材料方法获得的 符号上加Ra值 表面，Ra的最大允许值 为3.2µ m
龙门刨床
外圆磨床 内圆磨床 平面磨床
工件往复运动
砂轮高速旋转 砂轮高速旋转 砂轮高速旋转
刨刀横向、垂向、斜向间歇移动
工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件转动，同时工件往复移动，砂轮 横向移动 工件往复移动，砂轮横向、垂向移动
3.2切削用量
切削量三要素包括切削速度、进给量和背吃 刀量
切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度,用V表示，单位为m/s 或m/min 进 给 量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用f表示，车、钻和铣削时单位 为mm/r 背吃刀量: 已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用ap表示，单位为mm，如下图：
3.2.1车削切削速度、背吃刀量的计算
切削速度： 背吃刀量：
πdn v (m/s) 60 1000
d max d min ap (mm) 2
dmax:待加工 表面直径
V:切削速度
d:工件直径 n:工件转速
dmin:已加工 表面直径 ap:背吃刀量
3.3 切削用量的合理选择问题
(1)粗加工按ap（吃刀量）－f （进给量）－v （转速）－的顺序选 择 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多 余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择ap b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在ap确定后，选取大 的f，减少走刀时间 c、ap和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前 提 下选择v (2)精加工按v （转速）－f （进给量）－ ap（吃刀量）的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的 表面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，然后选择 达到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定 ap
2、机床的基本结构
1.主传动部件： 用来实现机床主运动； 2 .进给传动部件：主要用来实现机床进给运动； 3 .工件安装装置：用来安装工件； 4 .刀具安装装置 ：用来安装刀具； 5 .支承件：用来支承和连接机床各零部件，是机 床的基础构件； 6 .机床动力部件：为机床提供动力。
3、机床的传动
精车 粗磨 精磨 精密加工
3.切削运动与切削用量
机器零件的基本表面包括：外圆、内 圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得
3.1 切削运动
机床的切削运动
机床名称卧式车床 钻ຫໍສະໝຸດ 床 卧铣、立铣 牛头刨床主运动
工件旋转运动 钻头旋转运动 铣刀旋转运动 刨刀往复运动
进给运动
车刀纵向、横向、斜向直线移动 钻头轴向移动 工件纵向、横向、斜向直线移动 工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向 间歇移动
6.4 逆铣和顺铣
逆铣：铣刀旋向（或铣削力）与进给方向相反
顺铣：铣刀旋向与进给方向一致
F F V V
6.5 铣削的工艺特点
1.铣削加工的精度可达IT10-IT7，表面粗糙度 可达6.3-1.6左右 2.生产效率高，铣刀是多刀齿刀具，铣削时有 几个刀齿同时参加切削，主运动是刀具的旋转， 所以铣削的生产效率比刨削高。
3.2 齿轮传动
齿轮传动是目前机床中应用最多的一种传动方式， 这种传动方式种类多，如直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿轮 传动等，最常见的是直齿圆柱齿轮。 设 ：z1和n1分别为主动轮的齿数和转速 z2和n2分别为被动轮的齿数和转速 传动比 i = ( z1 / z2) = (n2 / n1)
3.3 涡轮、蜗杆传动