机械制造技术(第二版) 李晓辉.pdf

2 1 世 纪 高 等 职 业 教 育 通 用 教 材 机 械 制 造 技 术 第二版 陈立德 李晓辉 主编 上 海 交 通 大 学 出 版 社 内容提要 本书是在第一版基础上 ,根据多年来教学实践以及兄弟院校同行们所提出的宝贵意见 , 加以 修改编写的。本书是将金属切削机床概论部分、 金属切削原理及刀具概论部分、 机械制造工 艺学总论部分、 金属切削机床夹具设计等四门课程以加工工艺方法为主干线建立的新体系的 “机械制造技术” 课程。本书共分两篇 12 章 , 内容包括绪论 , 总论 , 车削加工 , 钻削、 镗削加工 , 铣 削加工, 磨削加工 ,齿形加工 ,特种加工 , 机械加工工艺规程的制订 , 机床夹具设计基础, 机械加工 质量分析与控制 , 装配工艺基础 , 现代制造技术等。本书贯彻了国家最新标准 , 内容少而精 , 理论 以够用为度 , 突出应用性 , 反映出高等职业教育的特点。可作为高等职业技术学院、 民办高校及本 科院校中的二级学院机械类及近机类专业的教材 ,也可供专业技术人员参考。 图书在版编目CIP数据 机械制造技术/ 陈立德, 李晓辉主编 . 2 版 .上 海 上海交通大学出版社,2004 21 世纪高职高专通用教材 ISBN7 - 313 - 02392 - 8 Ⅰ . 机 . . . Ⅱ . ①陈 . . .②李 . . . Ⅲ . 机械制造 高等学校 技术学校教材 Ⅳ . TH 中国版本图书馆 CIP 数据核字2000第 44124 号 机械制造技术 第二版 陈立德 李晓辉 主编 上海交通大学出版社出版发行 上海市番禺路 877 号 邮政编码 200030 电话64071208 出版人张天蔚 上海颛辉印刷厂 印刷 全国新华书店经销 开本787mm1 092mm 1/ 16 印张 24 字数585 千字 2000 年 11 月第 1 版 2004 年 8 月第 2 版 2004 年 8 月第 2 次印刷 印数3 051 - 6 100 ISBN7 - 313 - 02392 - 8/ TH088 定价34 .00 元 版权所有 侵权必究 序 发展高等职业教育,是实施科教兴国战略、 贯彻 高等教育法 与 职业教育法 、 实现 中国 教育改革与发展纲要 及其 实施意见 所确定的目标和任务的重要环节; 也是建立健全职业教 育体系、 调整高等教育结构的重要举措。 近年来,年轻的高等职业教育以自己鲜明的特色, 独树一帜, 打破了高等教育界传统大学 一统天下的局面,在适应现代社会人才的多样化需求、 实施高等教育大众化等方面,做出了重 大贡献。从而在世界范围内日益受到重视,得到迅速发展。 我国改革开放不久,从 1980 年开始,在一些经济发展较快的中心城市就先后开办了一批 职业大学。1985 年, 中共中央、 国务院在关于教育体制改革的决定中提出, 要建立从初级到高 级的职业教育体系,并与普通教育相沟通。1996 年 中华人民共和国职业教育法的颁布, 从 法律上规定了高等职业教育的地位和作用。目前, 我国高等职业教育的发展与改革正面临着 很好的形势和机遇职业大学、 高等专科学校和成人高校正在积极发展专科层次的高等职业教 育;部分民办高校也在试办高等职业教育; 一些本科院校也建立了高等职业技术学院, 为发展 本科层次的高等职业教育进行探索。国家学位委员会 1997 年会议决定, 设立工程硕士、 医疗 专业硕士、 教育专业硕士等学位, 并指出,上述学位与工程学硕士、 医学科学硕士、 教育学硕士 等学位是不同类型的同一层次。这就为培养更高层次的一线岗位人才开了先河。 高等职业教育本身具有鲜明的职业特征,这就要求我们在改革课程体系的基础上, 认真研 究和改革课程教学内容及教学方法,努力加强教材建设。但迄今为止, 符合职业特点和需求的 教材却还不多。由泰州职业技术学院、 上海第二工业大学、 金陵职业大学、 扬州职业大学、 彭城 职业大学、 沙洲职业工学院、 上海交通高等职业技术学校、 上海交通大学技术学院、 上海汽车工 业总公司职工大学、 立信会计高等专科学校、 江阴职工大学、 江南学院、 常州技术师范学院、 苏 州职业大学、 锡山职业教育中心、 上海商业职业技术学院、 潍坊学院、 上海工程技术大学等百余 所院校长期从事高等职业教育、 有丰富教学经验的资深教师共同编写的21 世纪高等职业教 育通用教材 , 将由上海交通大学出版社等陆续向读者朋友推出,这是一件值得庆贺的大好事, 在此,我们表示衷心的祝贺。并向参加编写的全体教师表示敬意。 高职教育的教材面广量大,花色品种甚多, 是一项浩繁而艰巨的工程, 除了高职院校和出 版社的继续努力外,还要靠国家教育部和省市教委加强领导, 并设立高等职业教育教材基 金,以资助教材编写工作, 促进高职教育的发展和改革。高职教育以培养一线人才岗位与岗位 群能力为中心, 理论教学与实践训练并重, 二者密切结合。我们在这方面的改革实践还不充 分。在肯定现已编写的高职教材所取得的成绩的同时,有关学校和教师要结合各校的实际情 况和实训计划,加以灵活运用, 并随着教学改革的深入,进行必要的充实、 修改,使之日臻完善。 阳春三月,莺歌燕舞, 百花齐放,愿我国高等职业教育及其教材建设如春天里的花园, 群芳 争妍,为我国的经济建设和社会发展作出应有的贡献 叶春生 21 世纪高等职业教育通用教材 编 审 委 员 会 主 任 名 单 以姓氏笔画为序 编审委员会顾问 叶春生 詹平华 编审委员会名誉主任 李 进 李宗尧 编审委员会主任 闵光太 潘立本 编审委员会常务副主任 东鲁红 编审委员会副主任 孔宪思王俊堂王继东白玉江 冯拾松匡亦珍朱懿心吴惠荣 李 光李坚利陈 礼赵祥大 洪申我饶文涛秦士嘉黄 斌 董 刚薛志信 前 言 20 世纪后期诞生了微电子技术, 它与机械相结合,使机械本身出现了革命性的变化,同时 也对机械提出了新的要求。教育必须适应这种发展的需要,必须要进行教学改革, 重新取舍教 学内容和优化课程组合等等。本书就是为满足这一需要而编写的。它是将金属切削机床概 论部分、 金属切削原理及刀具概论部分、 金属切削机床夹具设计及机械制造工艺学等四门 课程,以加工工艺方法为主干线建立起的一门新体系的 “机械制造技术” 课程, 它是教改的产 物。本书是在第一版基础上,根据多年的教学实践以及兄弟院校同行们所提出的宝贵意见, 加 以修改的。 本书仍保持原书的体系与特点,对有些内容作必要的增、 删或更换。例如, 原第 10、 11 章 改写成第 10 章机械加工质量分析与控制。 本书贯彻了国家最新标准。 本书由陈立德、 李晓辉任主编, 杜洪香、 刘志方任副主编, 南昌科技学院朱祥熹教授任主 审。全书共分 12 章, 讲课时数为 120 学时。 参加本书修订工作的有0绪论、 第 1、 7 章由陈立德修订; 第 2、 3、 4、 5、 6 章由李晓晖修 订;第 8、 11 章由喻林平, 李斌艳, 刘建春修订; 第 9、 12 章由杜洪香修订; 第 10 章由赵海霞修 订。全书由陈立德教授统稿。 本书可作高等职业技术学院、 民办高校及本科院校中的二级学院机械类及近机类专业的 教材,也可供机电行业的工程师学习参考。 由于编者水平有限,缺点和错误在所难免, 恳请广大读者批评指正。 编 者 2004 年 5 月 目 录 0 绪论1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 0 .1 机械制造技术发展史1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 0 .2 机械制造技术课程研究的对象1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 0 .3 学习本课程的目的与要求2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第一篇 金属切削原理及装备 1 总论5⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 .1 金属切削机床的分类5⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 .2 我国机床型号的编制方法6⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 .3 机床的运动9⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 .4 机床传动系统的基本概念10⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 .5 刀具材料14⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题16⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 车削加工17⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 .1 车削原理17⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 .2 车床41⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题73⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 钻削、 镗削加工75⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 .1 钻削原理75⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 .2 钻床79⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 .3 镗床81⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题87⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 铣削加工88⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 .1 铣削原理88⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 .2 铣床93⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题97⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 磨削加工98⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 .1 磨削原理98⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 .2 磨床103⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5 .3 先进磨削方法简介111⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题118⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 齿形加工119⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 .1 成形原理119⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 6 .2 滚齿机及滚齿加工120⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 .3 加工齿形的其他方法131⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 .4 齿形加工的刀具138⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题145⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 特种加工146⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 .1 特种加工概述146⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 .2 电火花加工148⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 .3 电火花线切割加工153⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 .4 其他特种加工156⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 7 .5 模具型腔表面的光整加工158⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题161⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 第二篇 制造工艺 8 机械加工工艺规程的制订165⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .1 基本概念165⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .2 零件的工艺分析172⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .3 毛坯的选择174⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .4 定位基准的选择174⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .5 工艺路线的拟定178⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .6 加工余量及工序尺寸的确定184⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .7 工艺过程的生产率和经济性187⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .8 工艺尺寸链191⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 8 .9 典型零件的加工工艺209⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题217⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 机床夹具设计基础220⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 .1 机床夹具概述220⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 .2 工件的定位221⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 .3 工件的夹紧247⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 .4 典型机床夹具设计260⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 9 .5 专有夹具设计方法275⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题281⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 机械加工质量分析与控制286⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 .1 机械加工质量概述286⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 .2 机械加工精度的分析与控制288⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 .3 加工误差的综合分析302⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 .4 机械加工表面质量307⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 .5 机械加工中的振动311⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 10 .6 提高加工质量的途径314⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 思考题与习题317⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11 装配工艺基础320⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11 .1 概述320⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11 .2 装配尺寸链323⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11 .3 保证装配精度的方法 解装配尺寸链326⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 11 .4 装配工艺规程的制订342⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题352⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 现代制造技术354⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 .1 传统工艺方法研究的内容354⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 .2 计算机辅助工艺规程设计简介355⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 .3 数控加工与计算机辅助制造357⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 .4 装配工艺358⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 12 .5 成组技术359⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 思考题与习题362⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 附录363⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 附录 1 常用机床组、 系代号及主参数363⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 附录 2 机构运动简图符号GB/ T44601984 摘录366⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 附录 3 卧式普通车床精度标准摘录GB/ T40201983368⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 参考文献371⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 0 绪 论 0 .1 机械制造技术发展史 机械制造工业是国民经济的装备部,在国民经济中具有十分重要的地位和作用。机械制 造工业提供的装备水平对国民经济各部门的技术进步, 有很大的和直接的影响。机械制造工 业的规模和水平是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志。因而, 世界各国都把发展 机械制造工业作为振兴和发展本国经济的战略重点之一。 机械制造技术是人类历史上最早发展起来的实用技术之一, 一般包括机械制造热加工技 术、 机械制造冷加工技术和机器装配技术三部分。本书仅论述后两部分的内容, 并仍取名为机 械制造技术。 在 14 世纪以前, 我国机械制造技术水平是远远超过西方国家的。但由于长期封建统治, 使中国科学技术得不到进一步发展,然后慢慢地趋于落后地位。一直到解放前我国几乎没有 什么可以称道的机械制造工业,只有一些门类不全、 规模较小的修配工厂。中华人民共和国成 立后,我国机械制造工业有了飞速发展。20 世纪 70 年代以后, 由于微电子技术、 控制技术、 传 感器技术与机电一体化技术的迅速发展,特别是计算机的广泛使用, 不仅给机械制造领域带来 了许多新技术、 新工艺、 新观念,而且使机械制造技术产生了质的飞跃, 走上一个新台阶。 21 世纪中国的机械制造技术的发展战略特别是冷加工技术的发展将沿着三条主线进行 第一, 机械制造工艺方法进一步完善与开拓。一方面是传统的切削、 磨削技术仍在不断地发 展,不断上升到新的高度; 另一方面是各种特种加工技术也在不断开拓、 努力开创出新的工艺, 达到新的技术水平,并在生产中发挥越来越大的作用。第二, 加工技术向高精度方向发展, 使 “精密工程” 和 “纳米技术” 逐步走向实用化和生产化。第三,加工技术向自动化方向发展, 继续 沿着 NCCNCFMSCIMS 的台阶向上攀登。 当前,我国机械制造工业虽然取得了很大的成绩, 但与国民经济发展需要和世界先进水平 相比还存在一定的差距,必须迎头赶上。 0 .2 机械制造技术课程研究的对象 本课程是一门重要的专业课,是将传统的机制专业改造成机电一体化或机电、 机械制造 与自动化专业等专业时课程改革的产物。是将金属切削机床概论与设计、 金属切削原理与 刀具设计、 机械制造工艺学及金属切削机床夹具设计等四门课, 以加工工艺方法为主干线, 重 新建立的新体系的一门 “机械制造技术” 课。 本课程分为两大篇。 1 第一篇金属切削原理及装备,其研究对象为 1 切削刀具材料、 几何参数、 切削过程变形规律及介绍各种加工工艺方面所采用的刀 具; 2 各种加工工艺所采用的典型设备的性能、 工作原理、 选用知识等。 第二篇制造工艺,其研究对象为加工工艺规程的一般问题, 即工艺规程的制定,夹具设计 基础、 加工精度、 表面质量、 装配工艺基础、 现代制造技术等。 总之,机械制造技术课程是以加工工艺方法为主干线的, 并牵涉到加工设备与刀具的一门 应用性技术学科。 0 .3 学习本课程的目的与要求 通过本课程的学习,使学生初步具有分析和解决工艺、 有关装备包括机床与夹具与刀具 的选用等问题的能力,以及自学工艺理论和新工艺、 新技术的能力。具体的要求如下 第一篇1 掌握金属切削原理的基本理论,合理地选择刀具材料、 刀具几何参数、 切削用 量等等; 2 围绕工艺方法能正确地选择和使用机床设备及刀具。 第二篇1 掌握机械加工工艺规程和机器装配工艺规程拟订的基本知识及有关计算方 法,具有拟订中等复杂程度零件机械加工工艺规程的能力; 2 掌握夹具设计、 机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识, 并具有分析和解决 生产现场工艺技术问题的初步能力; 3 对于机械制造中的新工艺、 新技术的发展动向应有所了解。 2 第一篇 金属切削原理及装备 本篇以加工工艺方法为主干线, 讨论其加工机理、 装备及刀具的有关内 容。即以车削加工为中心,研究其切削机理切削过程中产生的各种物理现象、 切 削规律的产生、 变化及其控制的方法以及车床概论等。同时适当地介绍有关加工 工艺的数控技术和特种加工。 本篇共分七章总论以及六种加工工艺方法。 本篇以车削加工和齿形加工为重点,在传统工艺领域中适当地渗透一些机床 和工艺等方面的新成就 ,新技术。 1 总 论 1 .1 金属切削机床的分类 机床是装有动力驱动装置 大多是固定安装的 利用物理、 化学或其他方法进行各 种不同加工的机器。金属切削机床是用切削和特种加工等方法主要加工金属工件,使之获得 所要求的几何形状、 尺寸精度和表面质量的机器。它是机床中的一种, 人们习惯上称为机床。 目前金属切削机床的品种和规格繁多,为了便于区别、 使用和管理, 须对机床加以分类和 编制型号。 机床的分类方法很多,最基本的是按机床的加工性质和所用的刀具进行分类。根据国家 制定的机床型号编制方法GB/ T153751994 ,机床共分为 11 类 车床、 钻床、 镗床、 磨床、 齿 轮加工机床、 螺纹加工机床、 铣床、 刨插床、 拉床、 锯床和其他机床。 在每一类机床中,又按工艺特点、 布局型式和结构特性等不同, 可分为若干组。每一组又 细分为若干系系列。 除了上述基本分类外,还有其他分类的方法。 按照工艺范围通用性程度 ,可分为 1 通用机床。它为可加工多种工件, 完成多种工序的使用范围较广的机床, 例如卧式车 床、 万能升降台铣床等。通用机床由于功能较多, 结构比较复杂,生产率低, 因此主要适用于单 件、 小批量生产。 2 专门化机床。它为用于加工形状相似而尺寸不同工件的特定工序的机床,例如曲轴 车床、 凸轮轴车床等。 3 专用机床。它为用于加工特定工件的特定工序的机床, 例如机床主轴箱专用镗床等。 它的生产率比较高,机床的自动化程度往往也比较高, 所以专用机床通常用于成批及大量生 产。各种组合机床也属于专用机床。 按照加工精度的不同,同类型机床可分为普通精度级机床、 精密级机床和高精度级机床。 按照机床的布局方式不同,可分为卧式机床、 立式机床、 台式机床、 双柱机床、 单柱机床、 单 臂机床、 摇臂机床、 龙门机床、 马鞍机床、 落地机床等。 按照自动化程度不同,可分为手动、 机动、 半自动和自动机床等。 按照加工零件的大小和机床重量,可分为仪表机床、 中小型一般机床、 大型机床、 重型机 床等。 随着生产技术水平的不断发展,机床的类型和品种将越来越多, 机床的分类方法也将不断 地发展。 5 1 .2 我国机床型号的编制方法 机床的名称往往十分冗长,书写和称呼都很不方便。为了便于使用和管理, 每台机床都应 该赋予一个代号即型号。例如最大车削直径为 320mm 的精密普通车床, 用型号 CM6132 表示就十分简便。机床型号是机床产品的代号, 用于简明地表示机床的类型、 主要技术参数、 性能和结构特点等。 我国的机床型号编制方法,自 1957 年第一次颁布以来,随着机床工业的发展, 曾作过多次 修订和补充。目前工厂中使用和生产的机床,有相当一部分的型号仍是按照前几次颁布的机 床型号编制方法编制的,其涵义可查阅 1957 年、 1959 年、 1963 年、 1971 年、 1976 年和 1985 年 历次 颁 布 的 机 床 型 号 编制 方 法。 我 国 现行 的 机 床 型 号 是 按 1994 年 颁 布 的 标 准 “ GB/ T1537594 金属切削机床型号编制方法” 编制的。本书只介绍 1994 年颁布的标准。此标准 规定,机床型号由汉语拼音字母和数字按一定的规律组合而成, 它适用于新设计的各类通用机 床、 专用机床、 自动线,不包括组合机床、 特种加工机床。本书只介绍各类通用机床型号的编制 方法。 1 型号表示方法。通用机床的型号由基本部分和辅助部分组成, 中间用 “/ ” 隔开, 读作 “之” 。基本部分需统一管理,辅助部分纳入型号由企业自定。型号的构成如下 注 1 有 “ ” 的 代号 或数字 ,当 无内 容时, 则 不表示 ;若 有内 容则不 带括号 。 2 有 “○” 符号 者, 为大 写的汉 语拼 音字母 。 3 有 “△” 符号 者, 为阿 拉伯数 字。 4 有 “” 符 号者 ,为 大写的 汉语 拼音字 母、 或阿 拉伯数 字、 或两 者兼有 之。 2 机床类、 组、 系的划分及其代号。机床类的代号, 用大写的汉语拼音字母表示, 并一律 按其名称读音。必要时可分为若干分类,分类代号用阿拉伯数字代表, 作为型号的首位。第一 分类代号前的 “1” 可省略, 第 “2” , “3” 分类代号则应予以表示。例如磨床分为 M,2M,3M 三个 分类。机床的类别和分类代号及其读音如表 1 .1 所示。 6 表 1 .1 机床的类别和分类代号 类别车床钻床镗床磨床 齿轮加 工机床 螺纹加 工机床 铣床刨插床拉床锯床其他机床 代号CZTM2M3MYSXBLGQ 读音车钻镗磨二磨三磨牙丝铣刨拉割其 机床按其加工性质和所用的刀具划分为 11 类。每类机床划分为 10 个组, 每个组又划分 为 10 个系系列。在同一类机床中, 主要布局或使用范围基本相同的机床, 即为同一组。在 同一组机床中,其主参数相同、 主要结构及布局型式相同的机床,即为同一系。机床的组、 系分 别用一个阿拉伯数字来表示。机床类、 组划分及其代号如表 1 .2 所示。 表 1 .2 金属切削机床类、 组划分表 组别 类别 01M235456‘78y9 车床 C 仪 表 车床 单 轴 自 动 车 床 多 轴 自动、 半 自 动 车 床 回轮、 转 塔 车 床 曲 轴 及 凸 轮 轴车床 立 式 车床 落 地 及 卧 式 车床 仿 形 及 多 刀 车床 轮、 轴、辊、 锭 及 铲 齿车床 其他 车床 钻床 Z 坐 标 镗钻床 深 孔 钻床 摇 臂 钻床 台 式 钻床 立 式 钻床 卧 式 钻床 铣 钻 床 中 心 孔钻床 其他 钻床 镗床 T 深 孔 镗床 坐 标 镗床 立 式 镗床 卧 式 铣镗床 精 镗 床 汽车、 拖 拉 机 修 理 用 镗床 其他 镗床 磨床 M 仪 表 磨床 外 圆 磨床 内 圆 磨床 砂 轮 机 坐 标 磨床 导 轨 磨床 刀 具 刃磨床 平 面 及 端 面 磨床 曲轴、 凸轮轴、 花 键 轴 及 轧 辊 磨床 工具 磨床 2M 超 精 机 内 圆 珩磨机 外 圆 及 其 他 珩磨机 抛 光 机 砂 带 抛 光 及 磨 削 机 床 刀 具 刃 磨 及 研 磨 机 床 可 转 位 刀 片 磨 削 机 床 研 磨 机 其他 磨床 3M 球 轴 承 套 圈 沟磨床 滚 子 轴 承 套 圈 滚 道 磨床 轴 承 套 圈 超 精机 叶 片 磨 削 机 床 滚 子 加 工 机 床 钢 球 加 工 机 床 气门、 活 塞 及 活 塞 环 磨 削 机 床 汽 车、 拖 拉机修 磨机床 7 续表 组别 类别 01M235456‘78y9 齿轮加工机床 Y 仪 表 齿 轮 加 工机 锥 齿 轮 加 工 机 滚 齿 及 铣 齿 机 剃 齿 及 珩 齿 机 插 齿 机 花 键 轴铣床 齿 轮 磨齿机 其 他 齿 轮 加 工机 齿轮 倒角及 检查机 螺纹加工机床 S 套 丝 机 攻 丝 机 螺 纹 铣床 螺 纹 磨床 螺 纹 车床 铣床 X 仪 表 铣床 悬 臂 及 滑 枕 铣床 龙 门 铣床 平 面 铣床 仿 形 铣床 立 式 升 降 台 铣床 卧 式 升 降 台 铣床 床 身 铣床 工 具 铣床 其他 铣床 刨插床 B 悬 臂 刨床 龙 门 刨床 插床 牛 头 刨床 边 缘 及 模 具 刨床 其他刨 床 拉床 L 侧 拉 床 卧 式 外拉床 连 续 拉床 立 式 内拉床 卧 式 内拉床 立 式 外拉床 键槽、 轴 瓦 及 螺 纹 拉 床 其他 拉床 锯床 G 砂 轮 片锯床 卧 式 带锯床 立 式 带锯床 圆 锯 床 弓 锯 床 锉 锯 床 其他机床 Q 其 他 仪 表 机 床 管 子 加 工 机 床 木 螺 钉 加 工 机 刻 线 机 切 断 机 多 功 能机床 3 通用特性代号、 结构特性代号。通用特性代号有统一的固定含义, 它在各类机床型号 中表示的意义相同。当某类机床,既有普通型又有某种通用特性时, 则在类代号之后加通用特 性代号予以区分。如某类机床仅有某种通用特性,而无普通型式者, 则通用特性不予表示。如 C1312 型单轴转塔自动车床, 由于这类自动车床没有 “非自动” 型, 所以不必用 “Z” 表示通用特 性。当在一个型号中需同时使用两至三个通用特性代号时, 一般按重要程度排列顺序。通用 特性代号如表 1 .3 所示。 表 1 .3 通用特性代号 通用特性 高精度 精密 自动 半自动 数控 加工中心 自动换刀 仿形 轻型 加重型 简式或 经济型 柔性加 工单元 数显高速 代号GMZBKHFQCJRXS 读音高密自半控换仿轻重简柔显速 8 对主参数相同而结构、 性能不同的机床, 在型号中加结构特性代号予以区分。它在型号中 没有统一的含义。结构特性代号用汉语拼音字母表示通用特性代号已用的字母和 “I, O” 两 个字母不能用 , 排在类代号之后。当型号中有通用特性代号时,应排在通用特性代号之后。 4 主参数、 主轴数和第二主参数的表示方法。机床主参数代表机床规格的大小, 用折算 值主参数乘以折算系数表示,位于系代号之后。常用机床型号中主参数的表示方法详见附 录一。某些通用机床,当无法用一个主参数表示时, 则在型号中用设计顺序号表示。 对于多轴车床、 多轴钻床等机床, 其主轴数应以实际数值列入型号, 置于主参数之后, 用 “” 分开,读作 “乘” 。 第二主参数多轴机床的主轴数除外一般不予表示。它是指最大模数、 最大跨距、 最大工 件长度等。在型号中表示第二主参数,一般折算成两位数为宜。 5 机床的重大改进顺序号。当对机床的结构、 性能有更高的要求, 并需按新产品重新设 计、 试制和鉴定时, 才按改进的先后顺序选用 A,B,C, ⋯汉语拼音字母但 “I, O” 两个字母不得 选用 , 加在型号基本部分的尾部,以区别原机床型号。 6 其他特性代号。主要用以反映各类机床的特性, 如对于数控机床, 可用它来反映不同 的控制系统。对于一般机床,可以反映同一型号机床的变型等。 其他特性代号可用汉语拼音字母表示,也可用阿拉伯数字表示, 还可用两者组合表示。 7 企业代号。包括机床生产厂及研究所单位代号, 置于辅助部分尾部, 用 “” 分开, 若 辅助部分仅有企业代号,则可不加 “” 。 通用机床型号示例如下 图 1 .1 车削圆柱面过程中的运动 ⅠⅤ - 成 形运动 ⅡⅢ - 快 速趋近 运动 Ⅳ - 切 入运 动 Ⅵ Ⅶ - 快速退 回运 动 例 1 .1 最大回转直径为 400mm 的半自动曲轴磨床,其型号为 MB8240。 例 1 .2 沈阳第二机床厂生产的最大钻孔直径为 40mm, 最大跨距为 1 600mm 的摇臂钻 床,其型号为 Z3040/ SZ。 1 .3 机床的运动 在切削加工中,为了得到具有一定几何形状、 一定精度和表面质量的工件, 就要使刀具和工件 间按一定的规律完成一系列的运动。这些运动按 其功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。 1 .3 .1 表面成形运动 直接参与切削过程, 使之在工件上形成一定 几何形状表面的刀具和工件间的相对运动称为表 面成形运动。如图 1 .1 所示, 为了在车床上车削 圆柱面,工件的旋转运动Ⅰ和车刀的纵向直线移 动Ⅴ是形成圆柱外表面的成形运动。表面成形运 动是机床上最基本的运动。它对被加工表面的精 度和粗糙度有着直接的影响。各种机床加工时所 必须具备的表面成形运动的形式和数目, 决定于 9 被加工表面的形状以及所采用的加工方法和刀具结构。图 1 .2 为常见的几种工件表面的加工 方法及加工时的成形运动。由图可看出,用不同加工方法形成各种表面所需的成形运动, 其基 本形式为旋转运动和直线运动。即使刀具和工件的运动轨迹比较复杂, 也仍然是由这两种运 动合成所得到的。例如,车削成形表面时见图 1 .2g ,车刀沿曲线的运动是由相互垂直的 两个直线运动 S1和 S2所组合而成的。 图 1 .2 常见工件表面的加工方法及其成形运动 a 车外 圆柱 面 b 磨 外圆 柱面 c 钻内圆 柱面 d 铣平 面 e 刨平面 f 磨平 面 g 用 尖头 车刀车 回转 成形面 h 用 螺纹 车刀车 螺纹 根据切削过程中所起的作用不同,表面成形运动又可分为主运动和进给运动。主运动是 直接切除工件上的被切削层,使之转变为切屑的主要相对运动, 它是速度最高、 消耗功率最多 的运动。进给运动是不断地把被切削层投入切削,以逐渐切出整个工件表面的运动。在图1 .1 中,Ⅰ运动为主运动, Ⅴ运动为进给运动。任何一种机床, 必定有, 且通常也只有一个主运动, 但进给运动可能有一个或几个,也可能没有如拉削。主运动和进给运动合成的运动称为合 成切削运动。 1 .3 .2 辅助运动 机床上除表面成形运动外的所有运动都是辅助运动, 其功用是实现机床加工过程中所必 需的各种辅助动作。辅助运动的种类很多,它包括 保证获得一定加工尺寸所需的切入运动, 如图 1 .1 中的Ⅳ运动;为反复进行切削加工创造条件的快速引进和退回运动, 如图 1 .1 中的 Ⅱ,Ⅲ, Ⅵ,Ⅶ运动; 使刀具和工件具有正确相对位置的调位运动, 如摇臂钻床上移动钻头对准 被加工孔中心;多工位工作台和刀架周期换位以及逐一加工许多相同的局部表面时工件周期 换位所需的分度运动,如在万能升降台铣床上用分度头加工齿轮时工件周期地转过一定角度 等。此外,机床的起动、 停止、 变速、 变向以及部件和工件的夹紧、 松开等操纵控制运动, 也都属 于辅助运动。 1 .4 机床传动系统的基本概念 为了实现加工过程中所需的各种运动,机床应具备三个基本部分 1 执行机构 执行运动的部件,如主轴、 刀架、 工作台等。其任务是带动工件或刀具完成 01 旋转或直线运动,并保持准确的运动轨迹。 2 动力源 为执行机构提供运动和动力的装置,如交流异步电动机、 直流电动机、 步进电 动机等。 3 传动装置 传递运动和动力的装置。通过它把动力源的运动和动力传给执行件或把 一个执行件的运动传递给另一个执行件,使执行件获得运动, 并使有关执行件之间保持某种确 定的运动关系。传动装置还可以变换运动性质、 方向和速度。 机床的传动装置按其所采用的传动介质的不同,可分为机械传动、 液压传动、 电气传动和 气压传动等。目前机械传动在机床上得到广泛应用。 为了分析和研究机床的传动系统,必须掌握如下几个基本概念 1 .4 .1 传动链 在机床的传动装置中,常用的传动件有带轮、 齿轮、 蜗杆蜗轮、 齿轮齿条和丝杆螺母等。通 过这些传动件把动力源与执行机构、 或者把两个执行机构之间联系起来, 称为传动联系。构成 一个传动联系的一系列顺序排列的传动件称为传动链。 传动链中通常包含两类传动机构一类是传动比和传动方向固定不变的传动机构, 如定比 齿轮副、 蜗杆蜗轮副等, 称为定比传动机构;另一类是根据加工要求可以变换传动比和传动