机械制造技术基础-卢秉恒-答案-第一章
机床夹具在设计过程中夹紧力的计算
收稿日期:2006年10月机床夹具在设计过程中夹紧力的计算刘俊成自贡硬质合金有限责任公司摘 要:在机床夹具的设计过程中,夹紧力起着非常重要的作用。
本文结合应用实例,主要介绍了在实际加工中如何正确计算夹紧力的大小,基本思路是根据静力平衡原理求出理论夹紧力的大小,然后乘以安全因数得到合理的实际夹紧力的大小。
关键词:夹具, 夹紧力, 静力平衡原理, 计算方法C alculation of Chucking Force in Designing Process of Machine Tool ClampLiu JunchengAbstract:The chucking force is very important in designing process of machine tool clamp.With examples,the calculation of the chucking force in machining process is expatiated,the factual chucking force is equal to the product of the safety factor and the theoretical chucking force,which is figured out by principle of statical equilibrium.K eyw ords:clamp, chucking force, principle of statical equilibrium, calculation method 1 引言在机床上加工零件时,为了保证加工精度,必须先对工件进行定位并将其夹紧。
夹具夹紧力的作用主要用来保证工件的定位基准与定位件保持良好的接触,使加工时不致于受切削力、离心力、惯性力、工件自重等作用而移位。
夹紧力通过其大小、作用点和方向来体现[1,2],在夹具设计过程中十分重要。
完整版机械制造技术基础答案
前刀面流出时有很大摩擦所以切屑底层乂一次塑性变形。第三变形区已加工 表而与后
刀而的接触区域。
这三个变形区汇集在切削刃附近 应力比较集中 而且复杂 金属的被切削层 在此处
于工件基体分离变成切屑一小部分留在加工表面上。
2-3.分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响 生产中最有效地控制它的手 段是什么
加很快一直刀具损坏而失去切削能力。
2-14刀具磨钝标准是什么意思 他与哪些因素有关
答刀具磨损到一定限度就不能继续使用这个磨损限度称为磨钝标准
2-15什么叫刀具寿命 刀具寿命和磨钝标准有什么关系 磨钝标准确定后 刀具寿命是否
就确定了为什么
答一把新刀或重新刃磨过的刀具从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际 切削时间叫做
同
答切屑形成后与前刀面之间存在压力所以流出时有很大的摩擦因为使切 屑底层又一次
产生曲性变形而且切屑与前刀面之间接触的是新鲜表而化学性质很活跃。而 刚体之间的
滑动摩擦只是接触表面之间的摩擦并没有塑性变形和化学反应
2 - 5车刀的角度是如何定义的 标注角度与工作角度有何不同
答 分别是前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角P1 7。
的背吃刀量和进给量比选用打的切削速度更为有利。
2-12增大前角可以使切削温度降低的原因是什么 是不是前角越大切削温度 越低
答 因为前角增大 变形和摩擦减小 因而切削热减小 但前脚不能郭达 否 则到头部分散
热体积减小不利于切削温度的降低。
2-13刀具的正常磨损过程可分为儿个阶段 各阶段特点是什么 刀具的磨损 应限制在哪一
3-8常用的高速加工进给系统有：高速滚珠丝杠副传动系统和直线电动机进给 驱动系统。系统的滚珠丝杠副在数控机床中应用比较广泛，但其在高速场合下， 具有以下的缺点：系统刚度低，动态特性差：高速下热变形严重；噪声大，寿命 低。直线电动机进给驱动系统省去减速器和滚动丝杠副等中间环节，不仅简化
第一章切削加工基础知识
第⼀章切削加⼯基础知识第⼀章切削加⼯基础知识⼀、本章的教学⽬的与要求本章主要介绍了机械加⼯基础知识。
重点应掌握切削运动及切削⽤量概念；切削⼑具及其材料基本知识；切削过程的物理现象及控制；砂轮及磨削过程基本知识；材料切削加⼯性概念；机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量的概念等。
掌握本章内容为后续内容的学习打基础，为初步具备分析、解决⼯艺问题的能⼒打基础，为学⽣了解现代机械制造技术和模式及其发展打基础。
学⽣学习本章要注意理论联系⽣产实践，才能更好体会，加深理解。
可通过课堂讨论、作业练习、实验、校内外参观等及采⽤多媒体、⽹络等现代教学⼿段学习，以取得良好的教学效果。
为学好本章内容，可参阅邓⽂英主编《⾦属⼯艺学》第4版、傅⽔根主编《机械制造⼯艺基础》(⾦属⼯艺学冷加⼯部分)、李爱菊等主编《现代⼯程材料成形与制造⼯艺基础》下册及相关机械制造⽅⾯的教材和期刊。
⼆、授课主要内容1切削运动和切削要素主要学习零件表⾯的形成、切削运动、切削⽤量、切削层参数2切削⼑具和切削过程主要学习切削⼑具材料、车⼑、刨⼑、镗⼑、⿇花钻、铣⼑的结构及⼑具⼏何⾓度，切削的形成及形态、积屑瘤、切削⼒、切削热和切削温度、⼑具磨损和⼑具耐⽤度3磨具和磨料切削主要学习磨具和磨削原理4材料的切削加⼯性主要学习衡量材料切削加⼯性能的指标、常⽤材料的切削加⼯性、改善材料切削加⼯性的⽅法5机械加⼯⼯艺过程基本概念主要学习⼯艺过程的基本概念、⼯件的安装和夹具、基准及其选择原则、⼯件在夹具中的定位6机械加⼯质量的概念主要学习机械加⼯精度、机械加⼯表⾯质量三、重点、难点及对学⽣的要求（掌握、熟悉、了解、⾃学）让学⽣重点掌握切削运动及切削⽤量概念、切削⼑具及其材料基本知识、切削过程、砂轮及磨削过程、材料切削加⼯性、机械加⼯⼯艺过程基本概念；机械加⼯质量等概念。
四、要外语词汇主运动：primary motion进给运动：feed movement车⼑：turning tools⼑具材料：cutting tools materials切削过程：cutting process磨具：abrasive grinding tools表⾯质量：machining quality of machined surfaces五、辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、⽰数等）主讲（板书）+课堂讨论+作题练习+实验+多媒体课件+实物六、复习思考题1.试说明下列加⼯⽅法的主运动和进给运动：a.车端⾯；b.在钻床上钻孔；c.在铣床上铣平⾯；d.在⽜头刨床上刨平⾯；e.在平⾯磨床上磨平⾯。
机械制造技术基础-卢秉恒 答案 第五章
5-10：
解：如图可知：以底面定位镗孔，定位基准为底面，
工序基准为B尺寸下面，放在加工方向上Δjb=Ta+Tb
5-13：
原因：垫圈、螺母压紧过大，夹紧后使工件在轴线上
值误差的系统服从偏态分布，如端面跳动、径向圆跳
动等（2）服从正态分布的误差：大批量生产，工件 的尺寸误差是有很多相互独立的随机误差综合作用的 结果，且没有一个随机误差是起决定性作用的。如调 整好的机床，加工好的一批零件。
5-19：
解：工艺系统不稳定。
5-20为什么机器零件一般都是从表面层开始 破坏？
零件表面和表面层经过常规机械加工或特种加工后总
是存在一定程度是微观不平度、冷作硬化、残余应力
以及金相组织变化等问题，零件在高应力、高速度、
高温等条件下工作时，由于表面作用着最大的应力并
直接受外界介质的腐蚀，表面层的任何缺陷都可能引 起应力集中，应力腐蚀等现象，从而机器零件一般是
从表面层开始破坏。
机械加工过程中，因切削力作用产生的塑性变形，使
晶格扭曲，畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长
和纤维化，甚至破碎，这些都会使表面金属的硬度和
强度提高，故切削加工中易产生冷作硬化现象。
5-23：什么是回火烧伤？什么是淬火烧伤？ 什么是退火烧伤？为什么切削加工中易产生 烧伤？（1）
（1）回火烧伤是指对淬火钢，磨削区温度超过马氏 体转变温度，工件表面原来的马氏体组织将转变为回
5-2. 在卧式镗床上来用工件送进方式加工直 接Ø200mm的通孔时，若刀杠与送进方向似 斜α=1º30´，则在36径横截面内将产生什么 样的形状误差？其误差大小为多少？
(完整版)卢秉恒《机械制造技术基础》第三版考试重点
第一章△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法:无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣：磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度IT7～IT5, Ra值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3. 磨削温度高；4. 磨削的径向力大；第二章1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动（即切削运动），从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面。
加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素：1）切削速度V：2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）a p：3.切削层几何参素：（1）切削厚度ac (hD)（2）切削宽度aw (bD) －沿加工表面度量的切削层尺寸。
（3）切削面积Ac (hD) －切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面Pr：2）切削平面Ps：3）正交平面Po：道具分类：1.整体车刀；2.焊接车刀；3.机夹车刀；4.可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高；3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本；麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差；3）排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格PPT 2-45）拉刀特点：1）生产率高；2）加工质量高；（一般为IT8IT7，Ra2.5 1.25μm)3）加工范围广；4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单，操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点.pdf
卢秉恒-《机械制造技术基础》-第三版-考试重点.pdf△m＜0的制造过程主要指切削加工。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
齿面加工齿轮加工方法:无屑加工：热轧、冷轧、压铸、注塑、粉末冶金。
切削加工：成形法、展成法。
复杂曲面加工1）仿形铣：2）数控铣：磨削加工特点：1. 属精加工，尺寸精度7～5, 值0.8~0.2m2. 能加工硬度很高的工件；3. 磨削温度高；4. 磨削的径向力大；1、切削运动金属切削加工：通过机床提供的切削运动和动力，使刀具和工件产生相对运动（即切削运动），从而切除工件上多余的材料，以获得合格零件的加工过程。
(1)主运动：切下金属所必须的最主要的运动。
(2)进给运动：不断地把金属层投入切削的运动。
2、切削要素已加工表面：已被切去部分多余金属而形成的新表面。
待加工表面：即将被切除金属层的表面。
加工表面(或称过渡表面)：切削刃正在切削的表面。
切削用量三要素：1）切削速度V：2）进给量f：3）背吃刀量（切削深度）：3.切削层几何参素：（1）切削厚度 ()（2）切削宽度 () －沿加工表面度量的切削层尺寸。
（3）切削面积 () －切削层垂直于切削速度截面内的面积。
二、刀具角度：（图+角度）1）基面：2）切削平面：3）正交平面：道具分类：1.整体车刀；2.焊接车刀；3.机夹车刀；4.可转位车刀；5.成形车刀与焊接车刀比较，可转位车刀的优点：1）刀具使用寿命长；2）生产率高；3）有利于推广新技术、新工艺；4）有利于降低刀具成本；麻花钻的工作部分：6面＋1横刃＋2主切削刃＋2副切削刃＋4刀尖。
麻花钻的缺点：1）主切削刃上前角不等；2）横刃长且为大负前角，切削条件差；3）排屑、断屑、散热困难。
钻、扩、铰孔的工艺特点比较（书P21 手抄表格 2-45）拉刀特点：1）生产率高；2）加工质量高；（一般为87，2.5 1.25μm)3）加工范围广；4）刀具磨损缓慢，寿命长；5）机床结构简单，操作方便；6）拉刀的设计、制造复杂，价格昂贵。
机械制造技术基础
2、车床 卧式车床，立式车床，转塔车床，自动和半自动
车床，仿形车床，数控车床等。
卧式车床：中小型零件加工。
立式车床：大型或重型零件加工。
转塔车床：形状比较复杂的小型零件加工，不 能加工螺纹。
图1.2 CA6140普通型卧式车床 1、11-床腿；2-进给箱；3-主轴箱；4-床鞍；5-中滑板；6-刀架；7-回转盘
机械加工——通过机床利用工具去除毛坯上多余 的材料，获得零件所需的形状、尺寸和表面质 量。
也就是通过刀具和工件之间力的作用以及相对运 动去除材料形成工件表面。
主（切削）运动：施加力的作用去除材料。 进给运动：通过相对运动形成所需要的工件表
面。
机械加工方法——运动关系和工具形式
1.1 传统切削加工方法与切削机床 1.1.1 车削与车床
大批量生产中，采用钻模、多轴钻或组合机 床加工。
精度高和表面质量要求高的小孔，在钻削后 常常采用扩孔（扩孔钻头）和铰孔（铰刀） 进行半精加工和精加工。
图1.20 分屑槽
工艺特点 （1）钻孔 加工精度低，表面质量差，用于粗加工。 容易产生“引偏”。 排屑困难。 不易散热。
图1.36 卧轴矩台平面磨床
1.2 曲面加工方法与加工机床 1.2.1 齿轮齿面加工与加工机床 1、齿轮齿面加工方法 齿面形成方法 成形法 在普通铣床上采用成形铣刀实现齿轮齿面加工，
铣刀的旋转运动为主运动，铣刀的直线移动 为进给运动。
展成法
展成法加工齿面的典型机床是滚齿机，滚刀旋转 形成主运动，滚刀沿工件轴线方向的移动为进 给运动。
图1.18 钻孔引偏
图1.19 减少引偏的措施
机械制造技术基础卢秉恒 答案 教育课件
对加工的影响：1、实际前角增大；2、增大切屑 厚度；3、增大表面粗糙度；4、影响刀具寿命。
2-3 分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响 ，生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么? （2）
控制：1、降低切削速度、切削温度、使粘度不易 发生。2、采用高速切削，使切削温度高于积屑瘤消失 的温度。3、采用润滑好的切削液、减小摩擦。4、增大 刀具前角，减小切屑接触区压力。5、提高工件材料硬 度，减少加工硬化倾角
2-2 切削过程的三个变形区各有何特点？它 们之间有什么关联？（2）
关联：三个变形区汇集在切削刃附近，此处的切削 层先经过第一变形与工件基体分离，大部分变成切屑经 历第二变形，很少一部分留在已加工表面上经历第三变 形。
2-3 分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响， 生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么? （1）
温度分布与三个变形区的联系：三个发热区与 三个变形区是相对应的。1.是因为第一变形区和第 三变形区的摩擦热不断增加，而且热向外传导；2. 是因为第三变形区后刀面接触长度较小，温升用的 时间短；3.是因为材料塑性越大，则前刀面的接触 长度越大，使温度分布均匀，而材料为脆性时，接 触长度很小是否是一样？为什么？如何指导生产 实践？
答：切削温度一般是指前刀面与切屑接触区域的平
均温度。
在刀具上的分布：1.前刀面与后刀面上的最高温度
都不在刀刃上，而是在离刀刃有一定距离的地方；2.
后刀面温度上升快；3.切削脆性材料时刀尖处温度升
最高，切削塑性材料时分布比较均匀。
2-10切削温度的含义是什么？他在刀具上是如 何分布的？他的分布和三个变形区有何联系？ (2)