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1、中南大学中南大学中南大学中南大学Central South UniversityCentral South UniversityCentral South UniversityCentral South University机械制造工程训练机械制造工程训练 中南大学中南大学工程训练中心工程训练中心多媒体教学课件1 制造技术是将原材料转变为产品的应用技术，它既是科学技术走向实际应用的接口和桥梁，又是推动科学技术向前发展的基础。先进的制造技术对于创造物质财富和发展科学技术，具有十分重要的意义。 世界各工业发达国家都无不拥有先进的制造技术和庞大的制造业，制造业已成为各工业发达国家的基本支柱产业。所创
2、造的物质财富达到国民经济总值的一半以上。所以，要使国家繁荣富强，必须大力创新制造技术，大力发展现代制造业。 机械制造工程训练机械制造工程训练是一门以工艺理论教学与制造工程实践相结合的学科基础课程，本课程包括“材料成形工艺基础”、“机械加工工艺基础”两大部分。 2材料成形工艺基础：材料成形工艺基础： 主要介绍机械零件毛坯成形方法的工艺特点、工艺参数的选择、各类零件毛坯的结构工艺性、零件的材料选择与成形方法选择的基本原则。机械加工工艺基础：机械加工工艺基础： 主要介绍机械加工的基本概念、切削基本原理、切削机床与刀具、切削加工基本工艺过程、选择切削加工方法的基本原则，以及零件机械加工结构工艺性。3机
3、械加工工艺基础机械加工工艺基础 中南大学 工业训练中心 中南大学中南大学中南大学中南大学Central South UniversityCentral South UniversityCentral South UniversityCentral South University4第一章第一章. .切削加工的基础知识切削加工的基础知识第二章第二章. .金属切削机床金属切削机床第三章第三章. .机械加工工艺过程机械加工工艺过程第四章第四章. .零件表面的加工方案零件表面的加工方案第五章第五章. .零件的结构工艺性零件的结构工艺性第六章第六章. .数控加工技术数控加工技术第七章第七章. .加工中心
4、自动编程与操作加工中心自动编程与操作第八章第八章. .装配装配第九章第九章. .快速快速第九章第九章成形制造技术成形制造技术第十章第十章. .先进先进制造技术制造技术索引索引5 第一章第一章 切削加工的基础知识切削加工的基础知识返回索引6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.切削加工的概念切削加工的概念71.1 1.1 钳工与机械加工钳工与机械加工钳工钳工：通过工人手持工具进行切削加工。通过工人手持工具进行切削加工。机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床
5、（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床等）对工床、刨床、磨床、钻床等）对工 件进行切削加工。件进行切削加工。82. 2.零件表面质量的概念零件表面质量的概念 零件几何参数：零件几何参数： 宏观几何参数：宏观几何参数： 包括：包括：尺寸、形状、位置尺寸、形状、位置等要素。等要素。 微观几何参数：微观几何参数： 指：指：微观表面粗糙程度。微观表面粗糙程度。92.1 2.1 加加 工工 精精 度度加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、加工精度：指零件经切削加工后，其尺寸、形状、位置等参数同理论参数的相符合的形状、位置等参数同理论参数的相符合的程度，偏差越小，加工精度越高，它包括：程度，偏差越小，加工精度
6、越高，它包括：a. a. 尺寸精度：尺寸精度：零件尺寸参数的准确程度。零件尺寸参数的准确程度。b. b.形状精度：形状精度：零件形状与理想形状接近程度。零件形状与理想形状接近程度。c. c.位置精度：位置精度：零件上实际要素（点、线、面）相对零件上实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。102.1 2.1 加加 工工 精精 度度国家标准规定：常用的精度等级分为国家标准规定：常用的精度等级分为2020级，级，分别用分别用IT01IT01、IT0IT0、IT1IT1、IT2IT2IT18IT18表示。数表示。数字越大，精度越低。其中字越大，精度越低。其中IT5-I
7、T13IT5-IT13常用。常用。高高 精精 度：度：IT5IT5、IT6 IT6 通常由磨削加工获得。通常由磨削加工获得。中等精度：中等精度：IT7-IT10 IT7-IT10 通常由精车、铣、刨获得。通常由精车、铣、刨获得。低低 精精 度：度：IT11-IT13 IT11-IT13 通常由粗车、铣、刨、钻通常由粗车、铣、刨、钻 等加工方法获得。等加工方法获得。112.1.1 2.1.1 尺尺 寸寸 精精 度度250-0.04 零件尺寸要素的误差大小。零件尺寸要素的误差大小。 问：问：精度的高低与哪两个因精度的高低与哪两个因 素有关？素有关？ 基本尺寸和公差大小基本尺寸和公差大小。122.1
8、.2 2.1.2 形形 状状 精精 度度 25 25 轴加工后可能产生的形状误差轴加工后可能产生的形状误差 0 00.0130.013132.1.2 2.1.2 形形 状状 精精 度度指零件上实际要素的形状与理想形状相符指零件上实际要素的形状与理想形状相符合的程度；合的程度；国家标准规定了六类形状公差（见下表）国家标准规定了六类形状公差（见下表）形状精度的标注：框格分为形状精度的标注：框格分为2 2格，格，箭头指向待表达的表面，数字表示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。允许误差的大小，单位为毫米。142.1.3 2.1.3 位位 置置 精精 度度指零件的实际要素（点、线
9、、面）相对指零件的实际要素（点、线、面）相对于基准之间位置的准确度。于基准之间位置的准确度。圆圈中的英文字母表示基准，框格分圆圈中的英文字母表示基准，框格分3 3格，箭头指向待格，箭头指向待表达的表面表达的表面15精度等精度等级级尺寸精度范尺寸精度范围围Ra值值范范围围（m）相相应应的加工方法的加工方法低精度低精度IT13IT 112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等中等中等精度精度IT10IT 96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等扩孔等IT8IT 71.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗精车、精镗、精铣
10、、精刨、粗磨、粗铰等铰等高精度高精度IT7IT 60.80.2精磨、精铰等精磨、精铰等特特别别精密精密精度精度IT5IT2Ra0.2研磨、珩磨、超精加工、抛光等研磨、珩磨、超精加工、抛光等零件精度等级及其相应的加工方法零件精度等级及其相应的加工方法162.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度：表面粗糙度：零件微观表面高低不平的零件微观表面高低不平的 程度。程度。 产生的原因产生的原因： 1 1）切削时刀具与工件相）切削时刀具与工件相 对运动产生的磨擦；对运动产生的磨擦； 2 2）机床、刀具和工件在加工时的振动；）机床、刀具和工件在加工时的振动； 3 3）切削时从零件表面撕裂的切屑
11、产生的痕迹；）切削时从零件表面撕裂的切屑产生的痕迹； 4 4）加工时零件表面发生塑性变形。）加工时零件表面发生塑性变形。 172.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度 表面粗糙度对零件质量的影响：表面粗糙度对零件质量的影响： 零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，零件的表面粗糙度对机器零件的性能和使用寿命影响较大，主要有以下几个方面：主要有以下几个方面： 1 1）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触）零件表面粗糙，将使接触面积减小，单位面积压力加大，接触 变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快；变形加大，磨擦阻力增大，磨损加快； 2) 2) 表面粗糙度影响配合性质
12、。对于间隙配合，表面粗糙易磨损，表面粗糙度影响配合性质。对于间隙配合，表面粗糙易磨损， 造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰造成间隙迅速加大；对于过盈配合，在装配时，可使微小凸峰 挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低；挤平，有效过盈量减少，使配合件强度降低； 3 3）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造）零件表面粗糙，低谷处容易聚积腐蚀性物质，且不易清除，造 成表面腐蚀；成表面腐蚀； 4 4）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而）当零件承受载荷时，凹谷处易产生应力集中，以致产生裂纹而 造成零件断裂。造成零件断裂。182.2 2.2 表表
13、面面 粗粗 糙糙 度度评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差评定参数：常用的是轮廓算术平均偏差RaRa192.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度Rah1 h2 h3hn202.2 表 面 粗 糙 度国家标准规定：表面粗糙度分为国家标准规定：表面粗糙度分为1414个等级，个等级，分别用分别用 表示，表示，数字越大，表数字越大，表面越粗糙。面越粗糙。表面粗糙度符号上的数值表面粗糙度符号上的数值Ra,Ra,单位是微米单位是微米（mm）。）。212.2 2.2 表表 面面 粗粗 糙糙 度度表面粗糙度符号的意义及应用表面粗糙度符号的意义及应用 符号符号 符号说明符号说明 意义及应用意义及应用基本符号基
14、本符号单独使用无意义单独使用无意义基本符号上加一短基本符号上加一短划线划线表示表面粗糙度是用去表示表面粗糙度是用去除法获得除法获得基本符号内加一小基本符号内加一小圆圆表示表面粗糙度是用不表示表面粗糙度是用不去除材料的方法获得去除材料的方法获得 符号上加符号上加Ra值值用去除材料方法获得的用去除材料方法获得的表面，表面，Ra的最大允许值的最大允许值为为3.2m222.3 2.3 常见加工方法的常见加工方法的RaRa表面特征表面特征加工加工方法方法Ra(Ra(微米微米) )表面特征表面特征粗车粗车粗镗粗镗5050 可见明显刀痕可见明显刀痕粗铣粗铣粗刨粗刨2525 可见刀痕可见刀痕钻孔钻孔12.51
15、2.5 微见刀痕微见刀痕精铣精铣精刨精刨半精车半精车6.36.3 可见加工痕迹可见加工痕迹3.23.2 微见加工痕迹微见加工痕迹精车精车1.61.6 看不清加工痕迹看不清加工痕迹粗磨粗磨0.80.8 可辨加工痕迹方向可辨加工痕迹方向精磨精磨0.40.4 微辨加工痕迹方向微辨加工痕迹方向精密加工精密加工0.1-0.0120.1-0.012 只能按表面光泽辩识只能按表面光泽辩识232.42.4零件的加工精度与表面粗糙度的关系零件的加工精度与表面粗糙度的关系精度精度：宏观几何参数的误差：宏观几何参数的误差表面粗糙度表面粗糙度：微观几何参数的误差：微观几何参数的误差加工精度高，必须采用一系列的高精度的
16、加工方法，而加工精度高，必须采用一系列的高精度的加工方法，而经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表经过高精度的加工后零件表面粗糙度一定低，反之，表面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的面粗糙度低，零件必须采用一系列的降低表面粗糙度的加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度加工方法，而低表面粗糙度的加工方法不一定是高精度的加工方法。的加工方法。实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度实例：各种机床上的手柄：表面粗糙度非常低，但精度不高。不高。零件的加工精度与表面零件的加工精度与表面粗糙度的关系如何？粗糙度的关系如何？提问24 机器零件的基本表面包括：外圆、内圆机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法获得基本表面主要由如下的加工方法获得3.切削运动与切削用量25 要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：切削运动：刀具和工件的相对运动刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：主运动：提供切削可能性的运动。主运动
