CA6140杠桿（831009）加工工藝及夾具設計【銑平臺】【鉆25孔】【說明書+CAD】

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機械加工工藝過程卡片 湖南科技大學 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共1頁 第1頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄件 毛坯外形尺寸 160×95×30（mm） 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設備名稱 工 藝 裝 備 工 時（min） 準終 單件 1 粗、精銑Φ25通孔上下表面 粗精銑杠桿Φ25通孔上下表面，保證粗糙度是Ra3.2 機加工 X52K 硬質合金三面刃圓盤銑刀、高速鋼三面刃圓盤銑刀 0 2.69 2 鉆、擴、鉸Φ25H7的通孔 鉆、擴、鉸Φ25mm孔到Фmm，保證粗糙度是Ra1.6 機加工 Z535 高速鋼麻花鉆、標準高速鋼擴孔鉆、標準高速鉸刀 0 1.21 3 粗、精銑寬度為30mm的下平臺 粗、精銑寬度為30mm的下平臺，保證粗糙度為Ra6.3 機加工 X52K 硬質合金三面刃圓盤銑刀、高速鋼三面刃圓盤銑刀 0 0.82 4 鉆錐孔Φ12.7 鉆、擴Φ12.7mm錐孔到Фmm 機加工 Z535 高速鋼麻花鉆、標準高速鋼擴孔鉆 0 0.58 5 鉆M8底孔及锪鉆Φ14階梯孔 鉆、攻M8底孔到Φ8mm后锪鉆Φ14階梯孔，保證與垂直方向成10゜，保證粗糙度是Ra3.2 機加工 Z535 高速鋼麻花鉆、細柄機用M8絲、小直徑端面锪鉆 0 0.34 6 粗、精2-M6端面 粗、精2-M6端面，保證粗糙度是Ra6.3 機加工 X52K 硬質合金三面刃圓盤銑刀、高速鋼三面刃圓盤銑刀 0 1.92 7 加工2-M6螺紋底孔 鉆、攻2-M6螺紋底孔到Φ6mm保證粗糙度是Ra6.3 機加工 Z535 高速鋼麻花鉆、細柄機用M6絲錐 0 0.16 描圖 8 去毛刺 機加工 鉗工臺 平銼 9 熱處理 局部淬火，低溫回火 熱處理 淬火機等 描校 10 清洗 清洗室 清洗機 11 表面處理 表面噴漆 噴漆室 底圖號 12 檢查 塞規(guī)、百分表、卡尺 裝訂號 設計 （日期） 審核 （日期） 標準化 （日期） 會簽 （日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第1頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 1 粗、精銑Φ25通孔上下表面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 2.69 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/z 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 粗銑Φ25通孔上下表面 專用銑夾具、硬質合金三面刃圓盤銑刀 300 94.2 0.12 2 1 0.69 0.1 描 校 2 精銑Φ25通孔上下表面 專用銑夾具、高速鋼三面刃圓盤銑刀 75 24 0.08 1 1 1.46 0.22 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄1 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第2頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 2 鉆、擴、鉸Φ25H7的通孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z535 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 1.21 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/r 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 鉆Φ23的通孔 專用鉆夾具、高速麻花鉆Φ23 195 14 0.43 11.5 1 0.48 0.07 描 校 2 擴孔至Φ24.8 高速鉆夾具、標準高速鋼擴孔鉆Φ24.8 275 21.4 0.57 0.9 1 0.21 0.03 3 鉸通孔到Φ25H 專用鉆夾具、標準高速鉸刀Φ25 100 7.8 1.6 0.1 1 0.28 0.04 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄2 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第3頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 3 粗、精銑寬度為30mm的下平臺 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 0.82 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/z 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 粗銑寬度為30mm的下平臺 專用銑夾具、硬質合金三面刃圓盤銑刀 300 94.2 0.12 2 1 0.13 0.02 描 校 2 精銑寬度為30mm的下平臺 專用銑夾具、高速鋼三面刃圓盤銑刀 75 24 0.08 1 1 0.52 0.08 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄3 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第4頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 4 鉆錐孔Φ12.7 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z535 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 0.58 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/r 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 鉆Φ12的孔 專用鉆夾具、高速鋼麻花鉆Φ12 530 20 0.2 6 1 0.48 0.07 描 校 2 擴孔至Φ12.7 專用鉆夾具、標準高速鋼擴孔鉆Φ12.7 750 29.9 0.72 0.35 1 0.02 0.003 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄4 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第5頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 5 鉆M8底孔及锪鉆Φ14階梯孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z535 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 0.34 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/r 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 鉆Φ7的孔 專用鉆夾具、高速鋼麻花鉆Φ7 900 19.8 0.25 3.5 1 0.09 0.01 描 校 2 攻M8的螺紋孔 專用鉆夾具、細柄機用M8絲錐 360 10 1.5 0.5 1 0.05 0.01 3 锪鉆Φ14階梯孔 專用鉆夾具、小直徑端面锪鉆Φ14 275 12.1 0.25 3 1 0.13 0.02 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄5 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第6頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 6 粗、精2-M6端面 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式銑床 X52K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 1.92 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/z 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 粗銑2-M6的上端面 專用銑夾具、硬質合金三面刃圓盤銑刀 300 94.2 0.12 2 1 0.13 0.02 描 校 2 精銑2-M6的上端面 專用銑夾具、高速鋼三面刃圓盤銑刀 75 24 0.08 1 1 1.4 0.21 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 附錄6 機 械 加 工 工 序 卡 片 產(chǎn)品型號 零件圖號 831009 產(chǎn)品名稱 零件名稱 CA6140杠桿 共7頁 第7頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 機加工 7 加工2-M6螺紋底孔 HT200 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z535 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 無 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 0 0.16 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸 轉速 r/min 切削 速度 m/min 進給量 mm/r 背吃 刀量 mm 進給 次數(shù) 工步工時 描 圖 機動 輔助 1 鉆Φ5的孔 專用鉆夾具、高速鋼麻花鉆Φ5 900 14.4 0.25 15 1 0.08 0.01 描 校 2 攻M6的螺紋孔 專用鉆夾具、細柄機用M6絲錐 480 9.04 1.5 15 1 0.05 0.008 底圖號 設計 (日期) 審核 (日期) 標準化 (日期) 會簽 (日期) 裝訂號 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 湖南科技大學 畢業(yè)實習報告 學 院：機電工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 班 級：機設二班 姓 名：喻愛中 學 號：1103010207 實習時間：2015年3月16 指導老師： 朱秋玲 第 0 頁 共 6 頁 目 錄 一、 實習目的： 1 二、 實習時間： 2 三、 實習地點、單位和部門： 2 四、 實習內(nèi)容： 2 1. 工廠簡介 2 2. 企業(yè)文化 3 3. 具體實習情況 3 五、 實習體會： 4 1、 實習目的： 1、通過畢業(yè)實習，將理論高度上升到實踐高度，更好的實現(xiàn)將大學期間所學的理 論和實踐的結合，更進一步加深對理論知識的理解，了解和掌握實際生產(chǎn)中的生產(chǎn)流程、工藝原理和技術要求，為今后學習和實際工作打下良好基礎。 2、培養(yǎng)自己善于觀察、勤于思考的良好的學習習慣以及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和實際動手能力，使理論與實踐得到很好的結合。 　　 3、通過本次實習使我能夠親身感受到由一個學生轉變到一個職業(yè)人的過程，進一步了解社會，增強對社會主義現(xiàn)代化建設的責任感、使命感，為離開學校、走向社會、適應社會、融入社會作好充分準備。 4、本次實習對我完成畢業(yè)設計和實習報告起到很重要的作用。 2、 實習時間： 2015年4月13號 3、 實習地點、單位和部門： 地點：東風曲軸廠 部門：生產(chǎn)部、技術部、采購部 4、 實習內(nèi)容： 工廠簡介 湘潭東風是一家專業(yè)生產(chǎn)內(nèi)燃機曲軸的公司，坐落在中國湖南的工業(yè)城市—湘潭，交通便利，相距上瑞京珠高速、湘黔鐵路均不到5公里，公司現(xiàn)有員工110人，其中高級技術人次啊有16人，總廠房面積40余畝，分別由湘潭曲軸加工分廠，鑄造分廠，江西吉安湘吉東風曲軸分廠組成，配置鐵模覆砂柔性鑄造一條、機加工線三條，其中柔性加工線一條，具有完整的材質硬化、疲勞測試檢驗手段，強化措施中涉淬火、輝光離子氮化、圓角滾壓設施齊全。 公司產(chǎn)品結構齊全，能適應不同層次客戶下需要，獲得客戶一致贊譽，現(xiàn)年產(chǎn)量相當于六缸曲軸20000根以上，目前公司生產(chǎn)的品種近百種，其中出口占80多種，國際市場產(chǎn)品出口達30多個國家，國內(nèi)已與玉柴、北內(nèi)、石家莊等主機廠配套，國內(nèi)維修市場場頻供不應求。 公司生產(chǎn)經(jīng)營兼承應變能力強，注意柔性生產(chǎn)設計，新產(chǎn)品開發(fā)速度快的特點，通過完善的管理和不斷創(chuàng)新的精神將最優(yōu)的服務供給客戶，并注意投資引進先進的檢測、生產(chǎn)設備、規(guī)模性采購原材料，真正將實惠讓利給每位客戶，希望實現(xiàn)開發(fā)生產(chǎn)出口品種突破100種，打造總過品種齊全、質量優(yōu)良的出口曲軸生產(chǎn)基地，成為國內(nèi)曲軸制造影響企業(yè)。 企業(yè)文化 湘潭東風人承載著做大做強民族工業(yè)的社會責任，我們致力于生產(chǎn)中國最大的曲軸，圍繞著這一主題，我們能在去的不斷進步的同時，企業(yè)內(nèi)部形成了一種誠信、專業(yè)、發(fā)展、感受的文化氛圍，它不斷的激勵著一代又一代東風人滿懷斗志地為心中的理想奮斗： 誠信:代表了我們隊客戶、對供應商、對員工、對社會的一種態(tài)度。這是企業(yè)生存發(fā)展的根本。 專業(yè)：用先進的工藝和設備，科學嚴謹?shù)墓芾矸椒?，認真高效的工作態(tài)度，制造質量最好的曲軸。 發(fā)展：代表不斷的創(chuàng)新與進步。 干嗽：是指客戶、供應商與員工享受我們的產(chǎn)品與服務，享受每一天的生活和工作。 具體實習情況 經(jīng)過老師與公司的多次協(xié)商，我們終于得到該公司的允許，有幸參觀了公司。我們主要參加了鑄造部與生產(chǎn)部。觀看四缸曲軸和六缸曲軸的及加工工藝過程。一進工廠我們首先看到的就是四缸曲軸 基本工藝路線是：粗車主軸頸—半精車主軸頸—粗磨主軸頸—粗車連桿軸頸—半精車連桿軸頸—粗磨連桿軸頸—粗車法蘭盤外圓及端面—半精車法蘭盤外圓及端面并倒角—粗車前端軸 鍵槽軸及端面—半精車粗車前端軸 鍵槽軸及端面—粗磨粗車前端軸 鍵槽軸及端面—鉆孔 擴孔 鉸孔—電熱淬火—精磨軸頸端面—銑鍵槽攻螺紋—動平衡測試—去毛刺吹凈—終檢入庫 認真并詳細記錄了四缸曲軸及加工工藝過程，并與操作工人驚醒了積極的交流。 5、 實習體會： 這次能有機會去工廠實習，我感到非常榮幸。雖然只有兩個禮拜的時間，但是在這段時間里，對于一些平常理論的東西，有了感性的認識，感覺到受益匪淺。以下是我在實習期間的一些總結以及心得體會。 首先，來實習的短短時間里，使我在思想上有了很大的轉變。以前，在學校里學知識的時候總是有老師往我們的頭腦里灌知識，自己根本沒有那么強烈的求知欲，大多是逼著去學的。然而到這里實習，確使我的感觸很大，自己的知識太貧乏了，工廠里那種緊張的工作氣氛特別在無形中給我營造了一個自己求知的欲望。 其次，在實習中為我提供了與眾不同的學習方法和學習機會.。讓我從傳統(tǒng)的被動授學轉變?yōu)橹鲃忧髮W，從死記硬背的模式中脫離出來，轉變?yōu)樵趯嵺`中學習，增強了領悟、創(chuàng)新和推斷的能力。掌握自學的方法，使學習、生活都能有成熟的思考。這些方法的提高是我終身受益的。我認為這次的實習機會是難得的，讓我真正懂得了工作和學習的基本規(guī)律。 這次實習把我從學校純理論學習中拉到了實踐中學習的環(huán)境。這次實習我沒有白費，實習時期是給予了我一次轉折性的機會 第 5 頁 共 6 頁 第 6 頁 共 6 頁 湖 南 科 技 大 學 畢業(yè)設計（論文）任務書 機電工程 學院 本 部 教研室主任: （簽名） 2015 年 1 月 15 日 學生姓名: 喻愛中 學號:1103010207 專業(yè): 機械設計制造及其自動化 1 設計（論文）題目及專題： CA6140杠桿加工工藝及夾具設計 2 學生設計（論文）時間：自 2015年 3月 1 日開始至 2015年 5月 29 日止 3 設計（論文）所用資源和參考資料： 1、被加工零件圖，年產(chǎn) 20000 件； 2、相關教材及夾具設計、工藝手冊、電機工程手冊； 4 設計（論文）應完成的主要內(nèi)容： 1、計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 2、零件的分析 3、選擇毛坯 4、工藝規(guī)程設計 5、機床夾具設計 6、編寫說明書 5 提交設計（論文）形式（設計說明與圖紙或論文等）及要求： 1、相關圖紙（電腦繪制），不少于折合0號圖2.5張（計算機打印）； 2、編寫的設計說明書正文不少于40頁(按《撰寫打印規(guī)范》打印)； 3、錄光盤一張（含開題報告、設計說明書、圖紙等） 6 發(fā)題時間： 2015年 3 月 15 日 指導教師： （簽名） 學 生： （簽名） 1、計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 根據(jù)題目中給定的零件的年產(chǎn)量計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型。 2、零件的分析 （1）熟悉零件圖，了解零件的用途及工作條件。 內(nèi) 容 及 任 務 （2）分析零件圖上各項技術要求，確定主要加工表面。 （3）加工表面的尺寸精度和形狀精度。 （4）主要加工表面間的相互位置精度。 （5）加工表面粗糙度及其它方面的表面質量要求。 （6）熱處理要求及其它要求。 3、選擇毛坯 （1）根據(jù)零件用途確定毛坯類型。 （2）根據(jù)生產(chǎn)批量確定毛坯制造方法。 （3）根據(jù)手冊查定表面加工余量及余量公差。 4、工藝規(guī)程設計 （1）定位基準的選擇（包括粗、精基準的選擇） （2）零件表面加工方法的選擇 （3）制定工藝路線 （4）確定機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯——零件綜合圖 （5）工序設計 ①選擇加工設備與工藝裝備 a. 選擇機床 b.選擇夾具 c.選擇刀具 d.選擇量具 ②工序尺寸的確定及計算（6）選擇切削用量、確定時間定額 （7）填寫機械加工工藝規(guī)程卡片和機械加工工序卡片。 5、機床夾具設計 （1）擬定夾具的結構方案 ①確定夾具的類型 ②確定工件的定位方案 ③確定工件的夾緊形式 ④確定刀具的導向方式或對刀裝置 ⑤確定其它機械，如分度、裝卸用的輔助裝置等。 ⑥夾具體的結構類型的設計 （2）夾具總圖設計 （3）夾具精度的校核 （4）繪制夾具零件圖樣 6、編寫說明書 說明書內(nèi)容如下： （1）目錄 （2）總論或前言 （3）對零件的工藝性分析（零件的作用結構特點、結構工藝性、關鍵表面的技術 要求分析等） 。 （4）工藝設計 ①確定生產(chǎn)類型。 ②毛坯選擇與毛坯圖說明。 ③工藝路線的確定（粗、精基準的選擇依據(jù)，各表面加工方法的確定，工序集中 與工序分散的運用，工序前后順序的安排，選擇的加工設備及安裝，列出不同工 藝方案，進行分析比較等） 。 ④加工余量、切削用量、工時定額（時間定額）的確定。 湖 南 科 技 大 學 英文文獻翻譯 學 生 姓 名： 喻愛中 學 院： 機電工程學院 專業(yè)及班級： 機械設計制造及其自動化二班 學 號： 1103010207 指 導 教 師： 朱秋玲 2015 年 4 月 5 日 湖南科技大學本科畢業(yè)設計(外文翻譯) Manufacturing Engineering and Technology—Machining The machinability of a material usually defined in terms of four factors: 1.Surface finish and integrity of the machined part; 2.Tool life obtained; 3.Force and power requirements; 4.Chip control. Thus, good machinability good surface finish and integrity, long tool life, and low force And power requirements. As for chip control, long and thin (stringy) cured chips, if not broken up, can severely interfere with the cutting operation by becoming entangled in the cutting zone. Because of the complex nature of cutting operations, it is difficult to establish relationships that quantitatively define the machinability of a material. In manufacturing plants, tool life and surface roughness are generally considered to be the most important factors in machinability. Although not used much any more, approximate machinability ratings are available in the example below. 1.Machinability Of Steels Because steels are among the most important engineering materials (as noted in Chapter 5), their machinability has been studied extensively. The machinability of steels has been mainly improved by adding lead and sulfur to obtain so-called free-machining steels. Resulfurized and Rephosphorized steels. Sulfur in steels forms manganese sulfide inclusions (second-phase particles), which act as stress raisers in the primary shear zone. As a result, the chips produced break up easily and are small; this improves machinability. The size, shape, distribution, and concentration of these inclusions significantly influence machinability. Elements such as tellurium and selenium, which are both chemically similar to sulfur, act as inclusion modifiers in resulfurized steels. Phosphorus in steels has two major effects. It strengthens the ferrite, causing increased hardness. Harder steels result in better chip formation and surface finish. Note that soft steels can be difficult to machine, with built-up edge formation and poor surface finish. The second effect is that increased hardness causes the formation of short chips instead of continuous stringy ones, thereby improving machinability. Leaded Steels. A high percentage of lead in steels solidifies at the tip of manganese sulfide inclusions. In non-resulfurized grades of steel, lead takes the form of dispersed fine particles. Lead is insoluble in iron, copper, and aluminum and their alloys. Because of its low shear strength, therefore, lead acts as a solid lubricant (Section 32.11) and is smeared over the tool-chip interface during cutting. This behavior has been verified by the presence of high concentrations of lead on the tool-side face of chips when machining leaded steels. When the temperature is sufficiently high-for instance, at high cutting speeds and feeds (Section 20.6)—the lead melts directly in front of the tool, acting as a liquid lubricant. In addition to this effect, lead lowers the shear stress in the primary shear zone, reducing cutting forces and power consumption. Lead can be used in every grade of steel, such as 10xx, 11xx, 12xx, 41xx, etc. Leaded steels are identified by the letter L between the second and third numerals (for example, 10L45). (Note that in stainless steels, similar use of the letter L means “l(fā)ow carbon,” a condition that improves their corrosion resistance.) However, because lead is a well-known toxin and a pollutant, there are serious environmental concerns about its use in steels (estimated at 4500 tons of lead consumption every year in the production of steels). Consequently, there is a continuing trend toward eliminating the use of lead in steels (lead-free steels). Bismuth and tin are now being investigated as possible substitutes for lead in steels. Calcium-Deoxidized Steels. An important development is calcium-deoxidized steels, in which oxide flakes of calcium silicates (CaSo) are formed. These flakes, in turn, reduce the strength of the secondary shear zone, decreasing tool-chip interface and wear. Temperature is correspondingly reduced. Consequently, these steels produce less crater wear, especially at high cutting speeds. Stainless Steels. Austenitic (300 series) steels are generally difficult to machine. Chatter can be s problem, necessitating machine tools with high stiffness. However, ferritic stainless steels (also 300 series) have good machinability. Martensitic (400 series) steels are abrasive, tend to form a built-up edge, and require tool materials with high hot hardness and crater-wear resistance. Precipitation-hardening stainless steels are strong and abrasive, requiring hard and abrasion-resistant tool materials. The Effects of Other Elements in Steels on Machinability. The presence of aluminum and silicon in steels is always harmful because these elements combine with oxygen to form aluminum oxide and silicates, which are hard and abrasive. These compounds increase tool wear and reduce machinability. It is essential to produce and use clean steels. Carbon and manganese have various effects on the machinability of steels, depending on their composition. Plain low-carbon steels (less than 0.15% C) can produce poor surface finish by forming a built-up edge. Cast steels are more abrasive, although their machinability is similar to that of wrought steels. Tool and die steels are very difficult to machine and usually require annealing prior to machining. Machinability of most steels is improved by cold working, which hardens the material and reduces the tendency for built-up edge formation. Other alloying elements, such as nickel, chromium, molybdenum, and vanadium, which improve the properties of steels, generally reduce machinability. The effect of boron is negligible. Gaseous elements such as hydrogen and nitrogen can have particularly detrimental effects on the properties of steel. Oxygen has been shown to have a strong effect on the aspect ratio of the manganese sulfide inclusions; the higher the oxygen content, the lower the aspect ratio and the higher the machinability. In selecting various elements to improve machinability, we should consider the possible detrimental effects of these elements on the properties and strength of the machined part in service. At elevated temperatures, for example, lead causes embrittlement of steels (liquid-metal embrittlement, hot shortness; see Section 1.4.3), although at room temperature it has no effect on mechanical properties. Sulfur can severely reduce the hot workability of steels, because of the formation of iron sulfide, unless sufficient manganese is present to prevent such formation. At room temperature, the mechanical properties of resulfurized steels depend on the orientation of the deformed manganese sulfide inclusions (anisotropy). Rephosphorized steels are significantly less ductile, and are produced solely to improve machinability. 2.Machinability of Various Other Metals Aluminum is generally very easy to machine, although the softer grades tend to form a built-up edge, resulting in poor surface finish. High cutting speeds, high rake angles, and high relief angles are recommended. Wrought aluminum alloys with high silicon content and cast aluminum alloys may be abrasive; they require harder tool materials. Dimensional tolerance control may be a problem in machining aluminum, since it has a high thermal coefficient of expansion and a relatively low elastic modulus. Beryllium is similar to cast irons. Because it is more abrasive and toxic, though, it requires machining in a controlled environment. Cast gray irons are generally machinable but are. Free carbides in castings reduce their machinability and cause tool chipping or fracture, necessitating tools with high toughness. Nodular and malleable irons are machinable with hard tool materials. Cobalt-based alloys are abrasive and highly work-hardening. They require sharp, abrasion-resistant tool materials and low feeds and speeds. Wrought copper can be difficult to machine because of built-up edge formation, although cast copper alloys are easy to machine. Brasses are easy to machine, especially with the addition pf lead (leaded free-machining brass). Bronzes are more difficult to machine than brass. Magnesium is very easy to machine, with good surface finish and prolonged tool life. However care should be exercised because of its high rate of oxidation and the danger of fire (the element is pyrophoric). Molybdenum is ductile and work-hardening, so it can produce poor surface finish. Sharp tools are necessary. Nickel-based alloys are work-hardening, abrasive, and strong at high temperatures. Their machinability is similar to that of stainless steels. Tantalum is very work-hardening, ductile, and soft. It produces a poor surface finish; tool wear is high. Titanium and its alloys have poor thermal conductivity (indeed, the lowest of all metals), causing significant temperature rise and built-up edge; they can be difficult to machine. Tungsten is brittle, strong, and very abrasive, so its machinability is low, although it greatly improves at elevated temperatures. Zirconium has good machinability. It requires a coolant-type cutting fluid, however, because of the explosion and fire. 3.Machinability of Various Materials Graphite is abrasive; it requires hard, abrasion-resistant, sharp tools. Thermoplastics generally have low thermal conductivity, low elastic modulus, and low softening temperature. Consequently, machining them requires tools with positive rake angles (to reduce cutting forces), large relief angles, small depths of cut and feed, relatively high speeds, and proper support of the workpiece. Tools should be sharp. External cooling of the cutting zone may be necessary to keep the chips from becoming “gummy” and sticking to the tools. Cooling can usually be achieved with a jet of air, vapor mist, or water-soluble oils. Residual stresses may develop during machining. To relieve these stresses, machined parts can be annealed for a period of time at temperatures ranging from to (to), and then cooled slowly and uniformly to room temperature. Thermosetting plastics are brittle and sensitive to thermal gradients during cutting. Their machinability is generally similar to that of thermoplastics. Because of the fibers present, reinforced plastics are very abrasive and are difficult to machine. Fiber tearing, pulling, and edge delamination are significant problems; they can lead to severe reduction in the load-carrying capacity of the component. Furthermore, machining of these materials requires careful removal of machining debris to avoid contact with and inhaling of the fibers. The machinability of ceramics has improved steadily with the development of nanoceramics (Section 8.2.5) and with the selection of appropriate processing parameters, such as ductile-regime cutting (Section 22.4.2). Metal-matrix and ceramic-matrix composites can be difficult to machine, depending on the properties of the individual components, i.e., reinforcing or whiskers, as well as the matrix material. 4.Thermally Assisted Machining Metals and alloys that are difficult to machine at room temperature can be machined more easily at elevated temperatures. In thermally assisted machining (hot machining), the source of heat—a torch, induction coil, high-energy beam (such as laser or electron beam), or plasma arc—is forces, (b) increased tool life, (c) use of inexpensive cutting-tool materials, (d) higher material-removal rates, and (e) reduced tendency for vibration and chatter. It may be difficult to heat and maintain a uniform temperature distribution within the workpiece. Also, the original microstructure of the workpiece may be adversely affected by elevated temperatures. Most applications of hot machining are in the turning of high-strength metals and alloys, although experiments are in progress to machine ceramics such as silicon nitride. SUMMARY Machinability is usually defined in terms of surface finish, tool life, force and power requirements, and chip control. Machinability of materials depends not only on their intrinsic properties and microstructure, but also on proper selection and control of process variables. - 10 - 制造工程與技術（機加工） 一種材料的可機加工性通常以四種因素的方式定義： 1、分的表面光潔性和表面完整性。 2、刀具的壽命。 3、切削力和功率的需求。 4、切屑控制。 以這種方式，好的可機加工性指的是好的表面光潔性和完整性，長的刀具壽命，低的切削力和功率需求。關于切屑控制，細長的卷曲切屑，如果沒有被切割成小片，以在切屑區(qū)變的混亂，纏在一起的方式能夠嚴重的介入剪切工序。 因為剪切工序的復雜屬性，所以很難建立定量地釋義材料的可機加工性的關系。在制造廠里，刀具壽命和表面粗糙度通常被認為是可機加工性中最重要的因素。盡管已不再大量的被使用，近乎準確的機加工率在以下的例子中能夠被看到。 1、 鋼的可機加工性 因為鋼是最重要的工程材料之一（正如第5章所示），所以他們的可機加工性已經(jīng)被廣泛地研究過。通過宗教鉛和硫磺，鋼的可機加工性已經(jīng)大大地提高了。從而得到了所謂的易切削鋼。 二次硫化鋼和二次磷化鋼 硫在鋼中形成硫化錳夾雜物（第二相粒子），這些夾雜物在第一剪切區(qū)引起應力。其結果是使切屑容易斷開而變小，從而改善了可加工性。這些夾雜物的大小、形狀、分布和集中程度顯著的影響可加工性?；瘜W元素如碲和硒，其化學性質與硫類似，在二次硫化鋼中起夾雜物改性作用。 鋼中的磷有兩個主要的影響。它加強鐵素體，增加硬度。越硬的鋼，形成更好的切屑形成和表面光潔性。需要注意的是軟鋼不適合用于有積屑瘤形成和很差的表面光潔性的機器。第二個影響是增加的硬度引起短切屑而不是不斷的細長的切屑的形成，因此提高可加工性。 含鉛的鋼 鋼中高含量的鉛在硫化錳夾雜物尖端析出。在非二次硫化鋼中，鉛呈細小而分散的顆粒。鉛在鐵、銅、鋁和它們的合金中是不能溶解的。因為它的低抗剪強度。因此，鉛充當固體潤滑劑并且在切削時，被涂在刀具和切屑的接口處。這一特性已經(jīng)被在機加工鉛鋼時，在切屑的刀具面表面有高濃度的鉛的存在所證實。 當溫度足夠高時—例如，在高的切削速度和進刀速度下—鉛在刀具前直接熔化，并且充當液體潤滑劑。除了這個作用，鉛降低第一剪切區(qū)中的剪應力，減小切削力和功率消耗。鉛能用于各種鋼號，例如10XX，11XX，12XX，41XX等等。鉛鋼被第二和第三數(shù)碼中的字母L所識別（例如，10L45）。（需要注意的是在不銹鋼中，字母L的相同用法指的是低碳，提高它們的耐蝕性的條件）。 然而，因為鉛是有名的毒素和污染物，因此在鋼的使用中存在著嚴重的環(huán)境隱患（在鋼產(chǎn)品中每年大約有4500噸的鉛消耗）。結果，對于估算鋼中含鉛量的使用存在一個持續(xù)的趨勢。鉍和錫現(xiàn)正作為鋼中的鉛最可能的替代物而被人們所研究。 脫氧鈣鋼 一個重要的發(fā)展是脫氧鈣鋼，在脫氧鈣鋼中矽酸鈣鹽中的氧化物片的形成。這些片狀，依次減小第二剪切區(qū)中的力量，降低刀具和切屑接口處的摩擦和磨損。溫度也相應地降低。結果，這些鋼產(chǎn)生更小的月牙洼磨損，特別是在高切削速度時更是如此。 不銹鋼 奧氏體鋼通常很難機加工。振動能成為一個問題，需要有高硬度的機床。然而，鐵素體不銹鋼有很好的可機加工性。馬氏體鋼易磨蝕，易于形成積屑瘤，并且要求刀具材料有高的熱硬度和耐月牙洼磨損性。經(jīng)沉淀硬化的不銹鋼強度高、磨蝕性強，因此要求刀具材料硬而耐磨。 鋼中其它元素在可機加工性方面的影響 鋼中鋁和矽的存在總是有害的，因為這些元素結合氧會生成氧化鋁和矽酸鹽，而氧化鋁和矽酸鹽硬且具有磨蝕性。這些化合物增加刀具磨損，降低可機加工性。因此生產(chǎn)和使用凈化鋼非常必要。 根據(jù)它們的構成，碳和錳鋼在鋼的可機加工性方面有不同的影響。低碳素鋼（少于0.15%的碳）通過形成一個積屑瘤能生成很差的表面光潔性。盡管鑄鋼的可機加工性和鍛鋼的大致相同，但鑄鋼具有更大的磨蝕性。刀具和模具鋼很難用于機加工，他們通常再煅燒后再機加工。大多數(shù)鋼的可機加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料變硬并且減少積屑瘤的形成。 其它合金元素，例如鎳、鉻、鉗和釩，能提高鋼的特性，減小可機加工性。硼的影響可以忽視。氣態(tài)元素比如氫和氮在鋼的特性方面能有特別的有害影響。氧已經(jīng)被證明了在硫化錳夾雜物的縱橫比方面有很強的影響。越高的含氧量，就產(chǎn)生越低的縱橫比和越高的可機加工性。 選擇各種元素以改善可加工性，我們應該考慮到這些元素對已加工零件在使用中的性能和強度的不利影響。例如，當溫度升高時，鋁會使鋼變脆（液體—金屬脆化，熱脆化，見1.4.3節(jié)），盡管其在室溫下對力學性能沒有影響。 因為硫化鐵的構成，硫能嚴重的減少鋼的熱加工性，除非有足夠的錳來防止這種結構的形成。在室溫下，二次磷化鋼的機械性能依賴于變形的硫化錳夾雜物的定位（各向異性）。二次磷化鋼具有更小的延展性，被單獨生成來提高機加工性。 2、其它不同金屬的機加工性 盡管越軟的品種易于生成積屑瘤，但鋁通常很容易被機加工，導致了很差的表面光潔性。高的切削速度，高的前角和高的后角都被推薦了。有高含量的矽的鍛鋁合金鑄鋁合金也許具有磨蝕性，它們要求更硬的刀具材料。尺寸公差控制也許在機加工鋁時會成為一個問題，因為它有膨脹的高導熱系數(shù)和相對低的彈性模數(shù)。 鈹和鑄鐵相同。因為它更具磨蝕性和毒性，盡管它要求在可控人工環(huán)境下進行機加工。 灰鑄鐵普遍地可加工，但也有磨蝕性。鑄造無中的游離碳化物降低它們的可機加工性，引起刀具切屑或裂口。它需要具有強韌性的工具。具有堅硬的刀具材料的球墨鑄鐵和韌性鐵是可加工的。 鈷基合金有磨蝕性且高度加工硬化的。它們要求尖的且具有耐蝕性的刀具材料并且有低的走刀和速度。 盡管鑄銅合金很容易機加工，但因為鍛銅的積屑瘤形成因而鍛銅很難機加工。黃銅很容易機加工，特別是有添加的鉛更容易。青銅比黃銅更難機加工。 鎂很容易機加工，鎂既有很好的表面光潔性和長久的刀具壽命。然而，因為高的氧化速度和火種的危險（這種元素易燃），因此我們應該特別小心使用它。 鉗易拉長且加工硬化，因此它生成很差的表面光潔性。尖的刀具是很必要的。 鎳基合金加工硬化，具有磨蝕性，且在高溫下非常堅硬。它的可機加工性和不銹鋼相同。 鉭非常的加工硬化，具有可延性且柔軟。它生成很差的表面光潔性且刀具磨損非常大。 鈦和它的合金導熱性(的確，是所有金屬中最低的)，因此引起明顯的溫度升高和積屑瘤。它們是難機加工的。 鎢易脆，堅硬，且具有磨蝕性，因此盡管它的性能在高溫下能大大提高，但它的機加工性仍很低。 鋯有很好的機加工性。然而，因為有爆炸和火種的危險性，它要求有一個冷卻性質好的切削液。 3、各種材料的機加工性 石墨具有磨蝕性。它要求硬的、尖的，具有耐蝕性的刀具。 塑性塑料通常有低的導熱性，低的彈性模數(shù)和低的軟化溫度。因此，機加工熱塑性塑料要求有正前角的刀具（以此降低切削力），還要求有大的后角，小的切削和走刀深的，相對高的速度和工件的正確支承。刀具應該很尖。 切削區(qū)的外部冷卻也許很必要，以此來防止切屑變的有黏性且粘在刀具上。有了空氣流，汽霧或水溶性油，通常就能實現(xiàn)冷卻。在機加工時，殘余應力也許能生成并發(fā)展。為了解除這些力，已機加工的部分要在（）的溫度范圍內(nèi)冷卻一段時間，然而慢慢地無變化地冷卻到室溫。 熱固性塑料易脆，并且在切削時對熱梯度很敏感。它的機加工性和熱塑性塑料的相同。 因為纖維的存在，加強塑料具有磨蝕性，且很難機加工。纖維的撕裂、拉出和邊界分層是非常嚴重的問題。它們能導致構成要素的承載能力大大下降。而且，這些材料的機加工要求對加工殘片仔細切除，以此來避免接觸和吸進纖維。 隨著納米陶瓷（見8.2.5節(jié)）的發(fā)展和適當?shù)膮?shù)處理的選擇，例如塑性切削（見22.4.2節(jié)），陶瓷器的可機加工性已大大地提高了。 金屬基復合材料和陶瓷基復合材料很能機加工，它們依賴于單獨的成分的特性，比如說增強纖維或金屬須和基體材料。 4、熱輔助加工 在室溫下很難機加工的金屬和合金在高溫下能更容易地機加工。在熱輔助加工時（高溫切削），熱源—一個火把，感應線圈，高能束流（例如雷射或電子束），或等離子弧—被集中在切削刀具前的一塊區(qū)域內(nèi)。好處是：（a）低的切削力。（b）增加的刀具壽命。（c）便宜的切削刀具材料的使用。（d）更高的材料切除率。（e）減少振動。 也許很難在工件內(nèi)加熱和保持一個不變的溫度分布。而且，工件的最初微觀結構也許被高溫影響，且這種影響是相當有害的。盡管實驗在進行中，以此來機加工陶瓷器如氮化矽，但高溫切削仍大多數(shù)應用在高強度金屬和高溫度合金的車削中。 小結 通常，零件的可機加工性能是根據(jù)以下因素來定義的：表面粗糙度，刀具的壽命，切削力和功率的需求以及切屑的控制。材料的可機加工性能不僅取決于起內(nèi)在特性和微觀結構，而且也依賴于工藝參數(shù)的適當選擇與控制。