1、 掌握车工(中级)基本知识；了解工艺规程的基本知识；掌握车削时基准的选择；学会编制中等复杂零件的机械加工工艺卡；掌握车削细长轴、薄壁工件的装夹及防止变形方法；掌握花盘的使用；角铁在花盘上的装夹及了解防止畸形工件的变形方法；能根据不同工件材料、加工精度正确选择刀具及几何参数，能刃磨复杂的车削刀具。目目 录录一、工艺规程过程的组成三、生产类型及其二、机械加工工艺工艺特征四、工序的集中与分散五、机械加工工艺规程六、工艺路线的拟定二、偏心轴加工实例一、基准的种类二、定位基准的选择原则一、工件的定位原理二、工件的定位方法和定位元件三、工件夹紧的基本原则四、工件的夹紧方法和夹紧装置五、加工工件时防止工件变
2、形的方法一、细长轴的装夹方法二、薄壁工件的装夹特点三、在花盘角铁上装夹工件四、在角铁上装夹工件五、在四爪单动卡盘上装夹工件一、刀具材料的种类一、刀具材料的种类二、刀具的几何参数二、刀具的几何参数三、刀具几何参数的合理选择三、刀具几何参数的合理选择1.工序 工序是指一个或一组工人，在同一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。划分工序的主要依据是工作地(或设备)是否变动和加工过程是否连续。在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。2.安装与工位(1)安装 工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。在一道工序中可
3、以有一次或几次安装。(2)工位 为了完成一定的工序内容，一次安装工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为一个工位。单件生产3.工步与进给 生产的产品种类很多，而数量不多，只制造一个或几个，制造完以后就不再制造，即使再制造也不定期的，这种生产叫做单件生产。在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。工步进给 在一个工步中，若切除的金属层较厚，应分几次切削，每一次切削称为依次进给(走刀)，在一个工步中包含一次或几次进给。所谓工序集中是在加工零件的每道工序中，尽可能地多加工几个表面。成批生产 零件的数量较多，成批地进行加工，而且通常周期性的
4、重复生产称为批量生产。大量生产 在同一工作地长期地重复进行某一零件某一工序的加工，每一种产品的产量很大。1.工艺规程的内容 机械加工工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。2.工艺文件(1)工艺过程卡 即在加工过程中的工艺路线。(2)工艺卡 工艺卡是以工序为单位说明一个零件的全部加工过程。它是工艺装备工作和施工的重要文件。(3)工序卡 工序卡是具体指导工人生产的。它是根据工艺卡为每个工序所编制的。(4)技术检查卡 卡片中列出该零件的检查项目，允许的偏差，检验方法和使用工具、量具等。1.机械加工工序的安排2.热处理工序的安排(1)预备热处理 预备热处理包括退火、正火、时效和调
5、质。(2)最终热处理 最终热处理包括淬火、渗碳淬火和渗氮处理等。(1)先主后次(2)先基面后其他(3)先粗后精(4)先面后孔3.加工工艺路线的确定一般主轴的加工工艺路线：下料锻造退火(正火)粗加工调质半精加工淬火粗磨时效精磨具有花键孔的双联(或多联)齿轮的加工工艺路线：下料锻造粗车调质半精车拉花键孔套花键心轴精车插齿(或滚齿)齿部淬硬齿部倒角珩齿或磨齿4.工序余量的确定加工误差热处理后的变形定位基准误差切痕和缺陷等渗碳件的加工工艺路线：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工(去除不要硬度的表面)淬火粗磨车螺纹、钻孔或铣槽时效半精磨时效精磨1)偏心轴如图1-5是工具磨床行星差速装置中的一个零件，
6、根据零件要求材料选用40Cr，采用热处理方法：调质220HBS，加工表面粗糙度Ra为3.21.6m。2)粗车偏心距为10mm的各外圆时，可采用在三爪自定心卡盘上增加垫片的方法进行车削，垫片的厚度为13.7mm，另一偏心距为1.85mm的25mm外圆可用专用夹具加工。3)在加工11mm内孔时，可用软爪装夹比较理想，工件在多次装夹中，一般也可保证同轴度与垂直度公差。4)分粗、精磨加工外圆，以保证各外圆的位置公差。1.偏心轴的工艺分析图1-5 偏心轴（单位：mm）工序工序工序名称工序名称工序内容工序内容设备与工装设备与工装1备料下料：40Cr钢6077锯床2热处理调质220HBS3车1)在三爪自定心
7、卡盘上增加厚度为13.7垫片夹56外圆，找正车端面 车出即可车19、12js6外圆放0.50.6放磨量，25js6车至36倒角 端面钻2中心孔2）调头软爪夹36外圆取总长至74车32外圆至钻1032孔 孔口倒角160C6140表1-5 偏心轴的机械加工工艺过程0.50.632工序工序工序名称工序名称工序内容工序内容设备与工装设备与工装4磨以两中心孔定位粗磨 外圆至 至M1432A5车软爪夹 外圆校正1）镗 H7至2）铰 H7至尺寸3）孔口倒角160C61406磨以两中心孔定位粗、精磨12js6至尺寸，至同轴度允差小于0.01M1432A7钳钻 孔至端面长258插插键槽4H912.5H129车用
8、专用偏心夹具（两顶尖加工）1）以一对中心孔为基准车 外圆2）以另一对中心孔为基准车12js6至及 2外圆，沉割1.3 C614019320.250.23320.10.131919110.050.110.811320.0070.0073255600.125.53223.9（续）工序工序工序名称工序名称工序内容工序内容设备与工装设备与工装10铣上回转台铣 两缺口，要求圆弧光滑X6511钳修毛刺12磨用偏心夹具粗、精磨12js6至尺寸M1432M13检验14入库涂防锈油56（续）1.设计基准 设计图样上所采用的基准，称为设计基准。基准：作为根据的点、线、面。图1-7 主轴的设计基准各级外圆的设计基准
9、为轴的轴线。轴向设计基准是端面B。设计基准工艺基准2.工艺基准 在机械制造中加工零件和装配机器所采用的各种基准，总称为工艺基准。按其功用可分为定位基准，测量基准及装配基准三种。(1)定位基准 即在加工中用作定位的基准，称为定位基准。(2)测量基准 用以测量工件各表面的相互位置，形状和尺寸的基准即测量时所采用的基准，称为测量基准。3.装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准，称为装配基准。图1-10中，16H7为径向装配基准，端面B为轴向装配基准。图1-10 锥齿轮装配图1.粗基准的选择 以毛坯上未经加工过表面做基准，这种定位基准称为粗基准。粗基准的选择原则如下：1)各表
10、面不需要全部加工时，应以不加工的面做粗基准。如车削图1-11所示的手轮，手轮内缘不需加工，手轮外缘需加工，应使外缘加工后与内缘保持厚度相等。因此车削外缘时必须找正内缘。图1-11 主轴的设计基准a）以内缘作基准 b）以外缘作基准图1-12 以余量小的表面作粗基准2)所有表面都要加工的工件，应以加工余量较小的表面作为基准。如车削图1-12所示的锻件，B段为粗基准，用找正法定位。3)尽量选择光洁、平整和幅度大的表面做粗基准。4)粗基准只能使用一次，尽量避免重复使用。2.精基准的选择 精基准：以已加工表面作为定位基准。(1)采用基准重合的原则 尽可能采用设计基准、测量基准、装配基准作为定位基准。精基
11、准选择的原则如下：如图1-13所示，零件A、B面有平行度要求，零件套在心轴上车削B面时，轴向定位基准应选择测量基准A面，这样可以避免因定位基准和测量基准不重合引起的误差。图1-13 定位基准与测量基准a)工件 b)直接定位(正确)c)间接定位(不正确)图1-15 以外圆为精基准 a)工件 b)车孔 c)磨孔(2)(2)采用基准统一原则,基准统一后，可减少定位误差，提高加工精度。(3)(3)选择精度较高，装夹稳定可靠的表面作精基准。如图1-15所示。任何一个工件在空间的位置，都可以沿三个坐标轴x、y、z移动(符号为 、)和绕这三个坐标轴转动，(符号为 、)，见图1-17。图1-17 工件的六个自
12、由度 用来使工件在机床上定位和夹紧的装置，称为夹具。xyz工件定位的六点原则在夹具中用适当分布的六个支承点限制工件六个自由度图1-18 工件的六个支承点的分布 水平面(xOz)分布三个支承点，限制了工件绕x、z轴的转动和沿y轴的上下移动三个自由度，称为主要定位面。侧垂直面(yOz)分布两个支承点，限制了工件沿x轴的左右移动和绕y轴的转动两个自由度，称为导向定位面。正垂直面(xOy)分布一个支承点，限制了工件沿z轴前后移动一个自由度，称为止推定位面。六个支承点的分布规律工件安装图工件安装图装夹方法装夹方法工序内容工序内容限制自由度情况限制自由度情况名称名称限制自由度的数目限制自由度的数目移动移动
13、转动转动两顶尖两顶尖车头顶尖车头顶尖尾座顶尖尾座顶尖3 32 2x x、y y、z zy y、z z一夹一顶一夹一顶卡卡 盘盘尾座顶尖尾座顶尖4 43 3y y、z zx xy y、z zy y、z z（过定位）（过定位）卡卡 盘盘卡卡 盘盘4 4y y、z zy y、z z表1-7 车床上常用安装方法限制自由度的情况工件安装图工件安装图装夹方法装夹方法工序内容工序内容限制自由度情况限制自由度情况名称名称限制自由度的数目限制自由度的数目移动移动转动转动带轴肩带轴肩圆圆 柱柱心心 轴轴心心 轴轴圆柱面圆柱面心轴轴心轴轴肩端面肩端面4 41 1y y、z zx xy y、z z卡盘、卡盘、中心架中
14、心架卡卡 盘盘中心架中心架4 42 2y y、z zy y、z zy y、z z（过定位）（过定位）（续）1.工件以平面定位 主要定位元件有支承钉、支承板等。2.工件以外圆柱表面定位(1)在圆柱孔中定位。(2)在V形块上定位3.工件以圆柱孔定位(1)在圆柱体上定位。(2)在圆锥体上定位。常用支撑钉形式常用支撑板结构(2)工件以螺纹表面定位 将工件上的螺纹部分拧在夹具的螺纹表面上(图1-21)。图1-21 螺纹心轴(3)工件以花键孔定位。(4)两销一面定位。4.工件以其他表面定位(1)工件以圆锥孔定位 一般采用与工件锥度相同的圆锥心轴定位(见图1-20a)。当圆锥斜角小于自锁角(锥度C14)时，
15、为了取下工件方便，一般在心轴大端装有卸下工件用的螺母(见图1-20b)。图1-20 圆锥心轴1.对夹紧装置的基本要求2.夹紧力的选择(1)夹紧力方向的选择1)夹紧时应不破坏工件在定位 时所获得的正确位置。2)夹紧力的大小应能保证在加 工过程中工件位置不发生变 化，工作可靠。3)夹紧迅速，操作方便，安全 省力。4)结构简单紧凑，有足够的强 度和刚性，并且便于制造。1)尽量垂直于主要定位面。2)应朝着工件刚性较好或 接触面较大的那个面。3)应使所需夹紧力最小。(2)夹紧力作用点的选择1)应使工件定位正确。2)应靠近加工表面。3)应作用在工件刚性较 好的部位。(3)夹紧力大小选择要适当。1.螺旋夹紧
16、机构1)螺钉式。2)螺母式。(1)单螺旋夹紧(2)螺旋压板夹紧机构 如图122所示 图1-22 螺旋压板夹紧机构1支柱 2工件 3压板 4螺栓5螺母 6弹簧 7球面垫圈2.楔块夹紧机构 图1-23所示为楔块夹紧机构示意图。图1-23a的夹紧方法适用于工件表面直接与楔块表面接触来夹紧的场合。图1-23b是利用中间元件的夹紧方法.图1-23 楔块夹紧机构3.偏心夹紧机构 如图1-24所示。图1-24 偏心夹紧机构4.定心夹紧机构 三爪自定心卡盘，弹簧夹头、液性塑料式定心夹紧装置等。1)合理选择切削用量、车刀材料 和几何角度等。2)粗、精加工分开。3)悬臂工件的装夹、车削。如图1-25所示。(1)防
17、止切削力过大和切削热过高图1-25 使用可调节支钉支承工件1花盘 2工件 3可调节支钉 4压板 5平衡块1)减少精加工时的夹紧力。2)如果工件与夹具定位面 (或工作台面)接触部位 是未加工表面，这时一 般只需选用三点接触。3)如果工件与夹具定位面 (或工作台面)接触部位 是已加工表面，这时必 须就要注意接触表面的 平直。(2)正确装夹工件1)夹紧力的作用点应使工件定位正确。如图1-26a所示。2)夹紧力的作用点应处在工件刚性较大的部位上，如图1-27a所示。3)合理安排压板的支点和作用点的相互位置。4)夹紧力的大小要适当(3)正确选择夹紧力的作用点图1-26 夹紧力的作用点应使工件定位正确图1
18、-27 夹紧力的作用点应处在工件刚性较大的部位上2.用中心架或跟刀架支承细长轴(1)使用中心架支承细长轴1)中心架直接支承在工件中间，见图1-28。图1-28 用中心架车削细长轴图1-29 用过渡套筒支承细长轴2)用过渡套筒支承细长轴，见图1-29。3)中心架支承爪的调整，见图1-30。图1-30 中心架的调整方法图1-31 跟刀架的选用a)两爪跟刀架 b)三爪跟刀架(2)使用跟刀架支承细长轴1)跟刀架的选用，见图1-31。图1-33 跟刀架的调整方法2)跟刀架的使用要求。跟刀架的支承爪跟工件的接触压力不宜过大。如果压力过大，会把工件车成“竹节形”。3)跟刀架支承爪的调整方法，见图1-33。3
19、车削细长轴时减少热变形伸长 工件热变形伸长量L可按下式计算1)使用弹性回转顶尖来补偿工件热变形伸长，见图1-34。2)加注充分的切削液。3)刀具应经常保持锐利状态。4)采用乳化液做切削液。lLL t 式中 -材料线胀系数(1/)；-工件的总长(mm)；-工件升高的温度()。lLt图1-34 弹性回转顶尖1顶尖2圆柱滚子轴承3碟形弹簧片4推力球轴承5滚针轴承1.因工件壁薄，受夹紧力变形图1-35 薄壁工件的变形2.因工件较薄，切削热引起工件热变形3.在切削力(特别是背向力)的作用下，容易产生振动和变形4.残留内应力使工件变形(1)工件分粗、精车(2)合理选用刀具的几何参数5.防止和减少薄壁工件变
20、形的方法(3)增加装夹接触面，见图1-36图1-36 增加装夹接触面减少工件变形a)开缝套筒 b)特制的软卡爪(4)应用轴向夹紧夹具，见图1-37(5)加注切削液(6)增加工艺肋，见图1-38图1-38 增加工艺肋减少工件变形图1-37 薄壁套的夹紧a)错误 b)正确1.花盘和角铁 常用附件种类，见图1-39。图1-39 常用的附件a)花盘 b)角铁 c)V形块 d)方头螺钉 e)压板 f)平垫铁 g)平衡块2.常用的附件(1)V形块 (2)方头螺钉 (3)压板 (4)平垫铁 (5)平衡块3.在花盘上加工件(1)花盘的装夹、检查和修整。1)花盘的装夹。花盘的装夹步骤如下：拆下主轴上的卡盘，放置
21、在安全处。擦净主轴螺纹及定位基准面，放少量润滑油。擦净花盘内螺纹及结合面。用装夹卡盘的方法，将花盘装夹到主轴上，并装上保险装置。2)花盘的检查和修整。检查花盘面对车床主轴轴线的端面全跳动误差,见图1-40a。检查花盘面的平面度误差,见图1-40b。花盘的修整。图1-40 检查花盘面形位公差的方法a)检查端面全跳动误差 b)检查平面度误差图1-42 支承座装夹的第一种方法1、2、3压板 4、6螺钉 5平衡块(2)工件在花盘上的装夹方法 支承座工件的装夹方法，(见图1-41)第一种装夹方法，(见图1-42)图1-41 支承座2.工件在角铁上的装夹方法 轴承座工件，见图1-45。装夹方法，见图1-4
22、6。图1-45 轴承座图1-46 轴承座装夹在角铁上的第一种装夹方法1.外形较复杂而又非圆柱体零件 在四爪单动卡盘装夹车削工件的类型：2.偏心类零件3.有孔间距要求的零件4.车削位置精度及尺寸精度要求高的零件1.碳素工具钢 多用于制造低速手用工具，如锉刀、手用锯条等。2.合金工具钢 作一些低速、手动刀具，如手用丝锥、手动铰刀、圆板牙、搓丝板等。3.高速钢 常用来制造结构复杂的刀具，如成形车刀、铣刀、钻头、铰刀。拉刀、齿轮刀具等。1)普通高速钢，常用牌号有W18Cr4V 和W6Mo5Cr4V2。2)高性能高速钢。高矾高速钢（W12Cr4V4Mo）。超硬高速钢。4.硬质合金(1)钨钴类硬质合金（Y
23、G）(2)钨钴钛类硬质合金（YT）(3)钨钛钽（铌）钴类硬质合金（YW）(4)碳化钛基类硬质合金（YN）牌号牌号用用 途途YG3铸铁、有色金属及合金的精加工、半精加工。切削时不能承受冲击载荷YG6X铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工YG6铸铁、有色金属及其合金的半精加工和精加工YG8铸铁、有色金属及其合金、非金属材料的粗加工、也可继续切削YT30碳素钢、合金钢的精加工YT15YT14碳素钢、合金钢在连续切削时的粗加工、半精加工及精加工、也可用于断续时的精加工YT5碳素钢、合金钢的粗加工。可用于断续切削YW1高温合金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢、铸铁的精加工与半精加工YW2高温合
24、金、高锰钢、不锈钢等难加工材料及普通钢、铸铁的粗加工与半精加工表1-8 常用硬质合金牌号及其应用场合YN05低碳钢、中碳钢、合金钢的高速精车、工艺刚性较好的细长轴精加工YN10碳钢、合金钢、工具钢、淬硬钢连续切削的精加工5.超硬刀具材料及其他刀具材料 超硬刀具材料主要是指金刚石、立方氮化硼和陶瓷。1.切削刃的形式 有直线刃、折线刃、圆弧刃、月牙弧刃、波形刃等。2.刀面形式1)正前角平面型（见图1-48a）。2)正前角平面带倒棱型（见图1-48b）。(1)常用的前面形式（见图1-48）3)正前角曲面带倒棱型（见图1-48c）。4)负前角型（见图1-48d）。图1-48 前面形式3.刀具的几何角度
25、 由六个基本角度组成即：前角o、后角o、主偏角r、副偏角r，副后角o，及刃倾角s等组成。(2)后面形式（见图1-49）图1-49 后面形式1.前角的选择1)影响切屑的变形和总切削力的大小。2)影响加工表面质量。(1)前角的大小对切削性能的影响1)当工件材料的强度和硬度低时，可取较大的前角；反之，应取较小的前角。当加工特硬工件(如淬火钢)时，前角甚至可取负值。2)当加工脆性材料时，可取较小的前角；当加工塑性材料时，应取较大的前角。3)不同的刀具材料，应选取不同的前角。高速钢刀具的前角一般大于硬质合金刀具的前角。4)粗加工、断续切削和承受冲击载荷时，为保证切削刃强度，应取较小的前角，甚至负前角。5
26、)不同用途的刀具，应取不同的前角，如标准铣刀、铰刀等。(2)合理前角的选择3)影响刀具使用寿命。4)影响断屑效果。2.后角的选择(1)后角的作用：减小后面与加工表面之间的摩擦，后角越大，切削刃越锋利，但切削刃和切削部分强度同时减弱，散热体积也减小。1)粗加工时，以确保刀具强度为主，后角可取得小些。2)当加工高硬度材料时，因前角很小，甚至为负值，必须加大后角，才能保证切削刃的锋利；当加工脆性材料时，因总切削力集中在切削刃附近，故宜取较小后角。3)刀具尺寸精度高(拉刀、铰刀等)，应取较小的后角，以增大刀具重磨次数，延长刀具的使用寿命。4)对于不同的刀具材料，由实验曲线(见图1-54)可见，在最高寿
27、命条件下，硬质合金的后角比高速钢的大。(2)选择后角的原则图1-54 刀具的合理后角3.副后角的选择 副后角o的作用与后角o类似，主要是减少副后面与已加工表面之间的摩擦，车刀的副后角o一般与后角o相等。1)减小主偏角和副偏角，使加工残留面积高度降低，以便减小表面粗糙度值，其中副偏角影响较大。2)主偏角的变化，会改变各切削分力之间的比例。实验表明，主偏角对切削力Fc影响较小，对背向力Fp和进给力Ff影响较大；减小主偏角，则Fp增大，Ff减小；反之，则Fp减小，Ff增大。3)影响断屑效果，增大主偏角，使切削厚度增加，切削宽度减小，切削容易折断。(1)主偏角和副偏角的大小对切削性能的影响4.主偏角和
28、副偏角的选择(2)主偏角对刀具寿命的影响 在保持一定刀具寿命条件下，高速钢刀具的主偏角减小，切削速度可增大。硬质合金刀具的主偏角在60处最佳，主偏角太大或太小都会使刀具寿命降低。5.刃倾角的选择 刃倾角的大小对切削性能的影响。1)切屑的流出方向，图1-56所示。图1-56 刃倾角对切屑流出方向的影响2)增大刃倾角的绝对值，可使实际工作前角oe增大，切削刃变得锋利。3)负刃倾角(-s)使切削部分强度增加，切削时刀尖可避免冲击，散热条件好，可提高刀具的寿命。1.什么叫生产过程?什么叫工艺过程?2.什么叫设计基准?什么叫工艺基准?3.何谓粗基准和精基准?如何选择粗基准和精基准?4.划分粗加工、半精加
29、工、精加工的目的何在?5.工件的热处理一般有哪几种?其工序位置的安排是怎样?7.未定位的工件有哪几个自由度?什么是六点定位原理?8.什么是完全定位、不完全定位、欠定位和过定位?为什么不允许在欠定位或过定位的情况下进行加工?9.常用的定位方法有哪些?各限制哪几个自由度?10.什么情况下采用菱形定位销?安装菱形销应注意什么?11.车削细长轴时，形成细长轴弯曲有哪些原因?12.采用跟刀架车削细长轴时，产生“竹节形”原因是什么?13.采用一夹一顶车削细长轴时，为什么要用弹性回转顶尖?而在卡爪处夹紧位置长度尽量要短，这又是什么原因?14.在车削细长轴过程中，发生振动的原因是什么?怎样解决?15.产生薄壁
30、类工件废品有哪些原因?16.车削薄壁类工件采用轴向定位装夹有什么优点?17.在花盘上车削工件时，为保证工件精度，对花盘有什么要求?18.在花盘的角铁上车削工件，为保证工件精度，对角铁有什么要求?19.在花盘和角铁上装夹工件时，为什么要使用平衡块?20.在角铁上装夹应注意哪些事项?21.装夹畸形工件时如何防止变形?22.哪些类型的零件必须采用四爪单动卡盘来车削?并请举例说明。23.硬质合金有哪几类?它们的性质如何?适用于加工什么材料?24.刀具几何参数包括哪四个方面?25.当切削刃高于中心或低于中心时，刀具的前角于后角有何变化?26.简述前角和后角如何选择?27.简述主偏角、副偏角如何选择?28.简述刃倾角的作用?
