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初级钳工知识培训-PPT-第一章-钳工基础


第一章 钳工专业基本知识
化肥维修部技术组 主 讲:郑 敏 平 时 间:2013年6月

钳工基础知识培训

第一章
第一节 第二节 第三节 第四节

钳工专业基本知识
钳工在工业生产中的作用和任务 钳工常用量具及其设备 金属切削原理、刀具几何角度及其切削要素 几何公差和测量知识

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第一章 钳工专业基本知识
第一节 钳工在工业生产中的作用和任务 一、钳工的工作范围及其重要性 工业生产中钳工是利用各种手工工具以及一些简单设备完成目 前机械加工方法不太适宜或还不能完成的工作。 1.钳工的定义: 钳工是以手工操作为主的切削加工的方法。俗话说:“三十六行、 钳工为王”。 2.钳工的特点: 三大优点:加工灵活、可加工形状复杂和高精度的零件、投资小。 两大缺点:生产效率低和劳动强度大、加工质量不稳定。

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3.三大优点: (1)加工灵活,在不适于机械加工的场合,尤其是在机械设备的维 修工作中,钳工加工可获得满意的效果。 (2)可加工形状复杂和高精度的零件,技术熟练的钳工可加工出比 现代化机床加工的零件还要精密和光洁的零件,可以加工出连现代化 机床也无法加工的形状非常复杂的零件,如高精度量具、样板、开头 复杂的模具等。 (3)投资小,钳工加工所用工具和设备价格低廉,携带方便。 4.两大缺点: (1)生产效率低,劳动强度大。

(2)加工质量不稳定,加工质量的高低受工人技术熟练程度的影响。

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二、钳工必须具备的基本操作技能和工作内容 钳工的工作范围广,而且专业化的分工也比较明确,但是每个 钳工都必须熟练掌握如下几方面的基本操作技能,并能很好地应用。 钳工基本操作技能:包括划线、錾削、锉削、锯割、钻孔、扩 孔、锪孔、铰孔、攻丝和套丝、矫正和弯曲、铆接、刮削、研磨以 及基本测量技能和简单的热处理等。不论哪种钳工,首先都应掌握 好钳工的各项基本操作技能,然后再根据分工不同,进一步学习掌 握好零件的钳工加工及产品和设备的装配,修理等技能。 1.划线:划线作为零件加工的头道工序,对零件的加工质量有着 密切的关系。首先应熟悉图样,合理使用划线工具,按照划线步骤 在待加工的工件上划出零件的加工界限,作为零件安装或加工的依 据。 2.錾削技术:錾削是利用錾子和锤子等工具对工件进行切削和切

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2.錾削技术:錾削是利用錾子和锤子等工具对工件进行切削和切断, 是钳工的最基本的操作之一。 3.锉削技术:利用各种形状的锉刀、对工件进行锉削、整形以及装 配,使工件达到较高的精度和较为准确的形状。也是钳工的最基本的 操作。 4.锯削技术:锯削是用来分割材料或在工件上锯割出符合技术要求 的沟槽等。 5.钻孔、扩孔、锪孔和绞孔技术:钻孔、扩孔、锪孔和绞孔是钳工 对孔进行粗加工、半精加工和精加工的三种方法。 6.攻螺纹和套螺纹技术:攻螺纹和套螺纹是利用丝锥个板牙在工件 内孔和外圆柱面上加工出内螺纹和外螺纹。 7.刮削和研磨技术:刮削是钳工对工件进行精加工的一种方法;而研 磨是一种最精密的加工方法.例如:对机泵半开式轴瓦的刮削和对安全 阀阀芯\阀座和各类阀门闸板的研磨等.

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8.矫正和弯形技术:矫正是利用金属的塑性变形,采用合适的方法 对变形或存在某种缺陷的原材料和零件加以矫正来消除变形等缺陷。 弯形是使用简单的机械或专用工具将原材料弯成图样所需要的形状, 并对弯形前的材料进行落料长度计算。如:管工对管子弯90的直角等。 9.装配和修理技术:装配是按照图样规定的技术要求,将零件通过 适当的连接形式组合成部件或完整的机器。对使用日久或由于操作不 当造成机器或零件精度和性能下降甚至损坏,通过钳工的修复、调 整,使机器或零件恢复到原来的精度和性能要求。 10.掌握必须的测量技能和简单的热处理技术: 在生产过程中,为了保 证零件的加工精度和要求,首先对产品进行必要的测量和检验.钳工在 零件的加工和装配过程中,经常利用平板、游标卡尺、千分尺、百分表 等对零件或装配进行测量检查。

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三、钳工的安全技术 钳工在生产实践中除了要严格按照“钳工加工通用工艺守则”操作 外,还必须注意以下几方面安全事项: 1. 工作场地要经常打扫,保持整洁。使用的工具和加工零件等放置 要整齐、稳固,以保证操作中的安全和方便。 2. 使用的机床\工具要经常检查.如砂轮机、钻床、手电钻和锉刀等。 3. 在很多工作中,如钻孔\锯削等都会产生很多的切屑,要用毛刷来清 除。不能用手直接清除和用嘴来吹,以免受到伤害。 4. 使用电器设备时,必须遵守严格的操作规程,防止触电和伤人的 事故发生。 第二节 钳工的常用量具及其设备 一、钳工的常用量具 1. 钢直尺:是一种不锈钢制成的一种直尺。

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钢直尺的规格有150mm、300mm、 500mm、 1000mm四种。 有的钢直尺 将米制与英制尺寸线条分别刻在尺面的两条边上,做到一尺两用。 2. 游标卡尺: 游标卡尺是一种常用量具。它能直接测量零件的外径、内径、长 度宽度、深度和孔距等。 钳工常用的游标卡尺的测量范围有0—125mm、0—200mm、0—300mm等 几种。 游标卡尺有0.1毫米(游标尺上标有10个等分刻度)、0.05毫米(游标尺上标 有20个等分刻度)、0.02毫米(游标尺上标有50个等分刻度)、0.01毫米(游标 尺上标有100个等分刻度)4种最小读数值 。 (1)常用游标卡尺的结构: 如下图—1所示

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常用游标卡尺的结构:
刀口内量爪 紧固螺钉 主尺

深度尺

表盘紧固螺钉

外量爪

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(2)卡尺的测量及读数 a)测量分为直接测量、间接测量和综合测量 直接测量在满足量具选择的情况下,直接检测所需测量的尺寸; 间接测量是通过尺寸的转移而得到测量结果,其结果明显比直接测 量误差加大,等于两个误差的综合(对应公差范围较大),一般不允 许间接-间接测量; 综合测量须借助其他测量工具来完成。 b)卡尺的示值必须满足示值误差 (3)卡尺的使用方法及日常维护 a)所使用的游标卡尺,必须是经过检较合格的。发现有损坏或不准时不要使用。 b)检测前应将卡尺和工件上的油污、粘附清理干净,以免影响测量准确度。 C)测量时,应使被测尺寸的方向与尺身保持平行或垂直的方向,这样才能测出准确的数 据。难以判断是否平行垂直时,测量外径类的尺寸,以最小尺寸为准;测量内径类的尺寸, 以最大尺寸为准。 d)无论测量什么尺寸,检具的测量面应与工件的被测面紧贴无隙。量具与工件之间应有一 定的接触力度。

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e)卡尺使用须满足使用环境湿度和温度,平衡卡尺与物件的温度,同时 应避免碰撞及敲击卡尺。 f)卡尺在不使用时须用盒装住,并且关闭电源及涂防锈油以保护卡尺。 例-1 当测量面是面接触时,应使用卡尺外量爪的最外端的尖牙部分, 避免表面杂质引起的测量误差。(如下图)

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例-2 当测量面是点接触时,使用卡尺外量爪的任意部分均可。 但最好是平面部分。(如下图)

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(4)游标卡尺的正确读法:

首先看主尺上被游标上零刻线超过的刻线整数,如下 图,超出主尺4格,整数为4mm;再看游标上与主尺上刻 线对得最齐的那条刻线是多少(游标上每一小格是 0.02mm),这里对齐的是0.72,二者相加得4.72mm,这 就是测得的尺寸。不用管所对齐主尺上的刻度是多少。

0.72

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(5)读数时应注意事项: a) 测量与读数一般是分成两段进行。 b)按前述正确方法测量后,可先用紧顶螺钉固定游标,再将卡尺 轻轻退出,在亮处仔细读数。 c)不用紧顶螺钉固定时,为避免游标走动,测量外径游标尺应拖 出;测量内径游标尺应推出。

d)为保证量具的精度,小心使用维护,不得作划线、敲击等用途。

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3.其它游标卡尺 (1) 游标深度卡尺:游标深度卡尺是用来测量台阶长度和孔、 槽的深度,其刻度原理和读法与普通的游标卡尺相同。(如下图)

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深度尺测量方法—图示

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深度游标卡尺如测量内孔深度时应把基座的端面紧靠在被测孔的端面上, 使尺身与被测孔的中心线平行,伸入尺身,则尺身端面至基座端面之间的距离 就是被测零件的深度尺寸。(它的读数方法和游标卡尺完全一样。) 测量时,先把测量基座轻轻压在工件的基准面上,两个端面必须接触工件 的基准面,如下图(a) 所示。测量轴类等台阶时,测量基座的端面一定要压紧 在基准面,下图(b)(c) 所示,再移动尺身,直到尺身的端面接触到工件的量面 (台阶面)上,然后用紧固螺钉固定尺框,提起卡尺,读出深度尺寸。多台阶 小直径的内孔深度测量,要注意尺身的端面是否在要测量的台阶上,下图(d)所

示 。当基准面是曲线时,如下图(e) ,测量基座的端面必须放在曲线的最高点
上,测量出的深度尺寸才是工件的实际尺寸,否则会出现测量误差。

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(2)游标高度卡尺 游标高度卡尺是用来测量零件 的高度和进行精密划线的。其刻 度原理和读书方法与普通游标卡 尺相同。 高度游标尺既是检具,又可 作为划线工具。因为有一个稳定 的垂直尺身的基准底座,能够在 检测时,保证测量中尺寸方向的 平行垂直关系,所以在某些检测 项目上更加方便准确。而且能够 测量到一些普通游标卡尺量不到 的地方,如右图所示:

1.主尺 2.紧固螺钉 3.尺框 4.基座 5.量爪 6.游标 7.微调装置

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高度游标卡尺的测量工作,应在平台上进行。当量爪的测量面 与基座的底平面位于同一平面时,如在同一平台平面上,主尺1与 游标6的零线相互对准。所以在测量高度时,量爪测量面的高度, 就是被测量零件的高度尺寸,它的具体数值,与游标卡尺一样可在 主尺(整数部分)和游标 (小数部分)上读出。应用高度游标卡尺划 线时,调好划线高度,用紧固螺钉2把尺框锁紧后,也应在平台上 进行先调整再进行划线。下面图示为高度游标卡尺的应用。

(a)划偏心线

(b) 划拨叉轴

(c) 划箱体

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(3)游标齿厚卡尺 齿厚游标卡尺是用来测量齿轮 (或蜗杆)的弦齿厚和弦齿顶。这种 游标卡尺由两互相垂直的主尺组成, 因此它就有两个游标。A的尺寸由垂 直主尺上的游标调整;B的尺寸由水 平主尺上的游标调整。刻线原理和读 法与一般游标卡尺相同。

右图—厚游标卡尺测量齿轮与蜗杆

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3.千分尺 千分尺是一种精密量具.它 的精度比游标卡尺高.而且测 量比较灵敏.因此,对于一些加 工精度要求高的零件尺寸,要 用千分尺来测量。 千分尺按照用途分为:外 径千分尺、内径千分尺和深度 千分尺.外径千分尺是最常用 的一种。千分尺的读数值为 0.001mm。工厂习惯上把千分 尺称为分厘卡。

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1)根据被测工件选取适当系列的千分尺 千分尺有25、50、75…等规格系列,应根据工件的大小 选取适当的千分尺,例如直径60mm的选用50的。测量所得数字加上规格即是 工件的尺寸,如15.35+25=40.35。 2)刻度读取方法: (1) 数显千分尺 测量值:直接读出所显示的数据。 (2) 刻度显示千分尺: 测量值:主轴刻度+副轴刻度 根据如下图所示的主轴和副轴放大图,说明如下。
a )首先读出副轴边缘在主轴上的刻度。 在下图中,由于其边缘在主轴上处于5和5.5之间,所以主轴刻度是5mm。

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b)读取和主轴刻度基线重合的副轴 刻度。 在下图中,主轴刻度基线对齐到副轴 上的46和47之间位置,因此副轴刻 度是46.5。 c)把〈1〉和〈2〉的结果相加,就 得到(最终)测量值。 在下图中,其测量值是 5+0.465=5.465mm

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其他千分尺 除了外径千分尺外,还有内径千分尺、深度千分尺和螺旋千 分尺等。 例如:三爪内径千分尺,适用于测量中小直径的精密内孔,尤其适于测量 深孔的直径。测量范围(mm):6~8,8~10,10~12,11~14,14~17,17~20,20 ~25,25~30,30~35,35~40,40~50,50~60,60~70,70~80,80~90,90~100。 三爪内径千分尺的零位,必须在标准孔内进行校对。 三爪内径千分尺的工作原理,图示(下图)为测量范围11~14mm的三爪 内径千分尺,当顺时针旋转测力装置6时,就带动测微螺杆3旋转,并使它沿着 螺纹轴套4的螺旋线方向移动,于是测微螺杆端部的方形圆锥螺纹就推动三个测 量爪1作径向移动。扭簧2的弹力使测量爪紧紧地贴合在方形圆锥螺纹上,并随 着测微螺杆的进退而伸缩。 三爪内径千分尺的方形圆锥螺纹的径向螺距为0.25mm。即当测力装置顺 时针旋转一周时测量爪1就向外移动(半径方向)0.25mm,三个测量爪组成的圆 周直径就要增加0.5mm。即微分筒旋转一周时,测量直径增大0.5mm而微分筒 的圆周上刻着100个等分格,所以它的读数值为0.5mm÷100=0.005mm。

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三爪内径千分尺

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螺纹千分尺如右图所示。主要用于测量普通螺纹 的中径。 螺纹千分尺的结构与外径百分尺相似,所不同的是 它有两个特殊的可调换的量头1和2,其角度与螺纹牙形 角相同的。 测量范围与测量螺距的范围见下表。 下表为普通螺纹中径测量范围
测量范围 (mm) 0~25 5 25~50 5 50~75 4 75~100 100~125 测头数量 测头测量螺距的范围(mm) (副) 0.4~0.5;0.6~0.8;1~1.25;1.5~2;2.5~3.5 0.6~0.8;1~1.25;1.5~2;2.5~3.5;4~6 1~1.25;1.5~2;2.5~3.5;4~6

1、2-量头 3-校正规
3 1.5~2;2.5~3.5;4~6

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4. 指示表 指示表是在零件加工或机器装配和修理 时用语检测尺寸精度和形状精度的一种量具。 分度值为0.01mm的为百分表;值为 0.001mm和0.002mm的指示表也称为千分表。 百分表经常用到。 百分表的外形如图所示。 8为测量杆,6为指针,表盘3上刻有100个等 分格,其刻度值(即读数值)为0.01mm。当指 针转一圈时,小指针即转动一小格,转数指 示盘5的刻度值为1mm。用手转动表圈4时, 表盘3也跟着转动,可使指针对准任一刻线。 测量杆8是沿着套筒7上下移动的,套筒8可作 为安装百分表用。9是测量头,2是手提测量 杆用的圆头。

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使用百分表和千分表时,必须注 意以下几点; 1、使用前,应检查测量杆活动的 灵活性。即轻轻推动测量杆时,测量 杆在套筒内的移动要灵活,没有任何 轧卡现象,且每次放松后,指针能回 复到原来的刻度位置。 2、 使用百分表或千分表时,必须 把它固定在可靠的夹持架上(如固定在 万能表架或磁性表座上,图5-3所示) 夹持架要安放平稳,免使测量结果不 准确或摔坏百分表。 用夹持百分表的套筒来固定百分 表时,夹紧力不要过大,以免因套筒 变形而使测量杆活动不灵活。

安装在专用夹持架上的百分表

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5.水平仪
水平仪是测量角度变化的一种常用量具,主要用于测量机件相互位 置的水平位置和设备安装时的平面度、直线度和垂直度,也可测量零件 的微小倾角。 常用的水平仪有条式水平仪、框式水平仪和数字式光学合象水平仪 等。 右图为常用的框式水平仪,主要由框架1和弧形玻璃管主水准器2、 调整水准3组成。利用水平仪上水准泡的移动来测量被测部位角度的变化。 框架的测量面有平面和V形槽,V形槽便于在圆柱面上测量。弧形玻 璃管的表面上有刻线,内装乙醚(或酒精) ,并留有一个水准泡,水准泡 总是停留在玻璃管内的最高处。若水平仪倾斜一个角度,气泡就向左或 向右移动,根据移动的距离(格数) ,直接或通过计算即可知道被测工件 的直线度,平面度或垂直度误差。 水平仪工作原理(右图),精度为0.02mm/1000mm的水平仪玻璃管,曲 率半径R=103132mm,当平面在1000mm,长度中倾斜0.02mm,

图示—框式水平仪 1-框架 2-主水准器 3-调整水准

则倾

斜角为:

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0.02mm tg? ? ? 0.00002 1000

水准泡转过的角度应与平面转过的角度 相等,则水准泡移动的距离(1格) 为:
2?R? a? 360? 60 ? 60 2? ? 103132 m? 4" m
?

图示—框式水平仪工作原理 水平仪的读数方法有直接读数法和平均读数法两种。 1)直接读数法 以气泡两端的长刻线作为零线,气泡相对零线移动格 数作为读数,这种读数方法最为常用,见下图。

360? 60 ? 60 ? 2m m

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(b) (c) 直接读数法 图a表示水平仪处于水平位置,气泡两端位于长线上,读数为“0”; 图b表示水平仪逆时针方向倾斜,气泡向右移动,图示位置读数为“+2”;图c表示 水平仪顺时针方向倾斜,气泡向左移动,图示位置读数为“-3”。

(a)

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6.塞尺: 1)塞尺是用来检验两个结合面之间的间隙大小。钳工也常将工件放在标准平 台上,然后通过用塞尺检测工件与平板之间的间隙来确定工件表面平面度情况。 塞尺长度有50mm、 100mm和200mm,厚度有0.03-0.1mm。 2)塞尺使用方法: a)用干净的布将塞尺测量表面擦拭干净,不能在塞尺沾有油污或金属屑末的情况 下进行测量,否则将影响测量结果的准确性。 b)将塞尺插入被测间隙中,来回拉动塞尺,感到稍有阻力,说明该间隙值接近塞 尺上所标出的数值;如果拉动时阻力过大或过小,则说明该间隙值小于或大于塞 尺上所标出的数值。 c)进行间隙的测量和调整时,先选择符合间隙规定的塞尺插入被测间隙中,然后 一边调整,一边拉动塞尺,直到感觉稍有阻力时拧紧锁紧螺母,此时塞尺所标出 的数值即为被测间隙值。

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二、钳工常用设备 1.钳桌 它是钳工专用的工作台。是用来安 装台虎钳、放置工具和工件的。 2.台虎钳 (1)台虎钳种类:分固定式和回转式(活 动式)两种结构类型。 (2)台虎钳的规格:以钳口的宽度表示, 有lOOmm、125mm、150mm等。 (3)回转式台虎钳的构造和工作原理 ①回转式台虎钳的构造组成 主要由活动 钳身、固定钳身、丝杆、丝杆螺母、施力 手柄、弹簧、挡圈、销、钳口、螺钉、转 座、锁紧手柄以及夹紧盘等组成。

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台虎钳—图示

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第三节 金属切削原理 刀具集合角度及切削要素 一、金属切削原理
1.刀具的结构 运动与切削要素 (1)切削运动 金属切削加工是利用刀具切去工件毛坯上多余的金属层(加工余量),以 获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。刀具的切 削作用是通过刀具与工件之间的相互作用和相对运动来实现的。 刀具与工件间的相对运动称为切削运动,即表面成形运动。切削运动可分解 为主运动和进给运动。 a)主运动是切下切屑所需的最基本的运动。在切削运动中,主运动的速度最 高,消耗的功率最大。主运动只有一个。 b)进给运动是多余材料不断被投入切削,从而加工出完整表面所需的运动。 进给运动可以有一个或几个。

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切削运动及其方向用切削 运动的速度矢量来表示。如图 2-1所示,用车刀进行普通外圆 车削是的切削运动,图中主运 动切削速度νc,进给速度νf和 切削运动速度νe之间的关系为:

Ve= Vc+ Vf

图示--切削运动与切削表面

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(2)切削要素 在切削过程中,工件上通常 存在着3个不断变化的表面,如右 图所示。 已加工表面:工件上已切去切屑 的表面。 待加工表面:工件上即将被切去 切屑的表面。 加工表面(过渡表面):工件上 正在被切削的表面。

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切削要素包括切削用量和切削层的几何参数: 切削用量:切削用量是切削时各参数的合称,包括切削速度、 进给量和背吃刀量(切削深度)三要素,它们是设计机床运动的依据。 1)切削速度v 在单位时间内,刀具和工件在主运动方向上的相对位 移,单位为m/s。 2)进给量f 在主运动每转一转或每一行程时(或单位时间内),刀 具和工件之间在进给运动方向上的相对位移,单位是mm/r(用于车削、 镗削等)或mm/行程(用于刨削、磨削等) 3)背吃刀量ap(切削深度)待加工表面与已加工表面之间的垂直距 离(mm)。

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(3)切削层几何参数 切削层是指工件上正被 切削刃切削的一层金属,亦 即相邻两个加工表面之间的 一层金属。以车削外圆为例 (图2-2),切削层是指工件 每转一转,刀具从工件上切 下的那一层金属。切削层的 大小反映了切削刃所受载荷 的大小,直接影响刀加工质 量、生产率和刀具的磨损等。

切削用量与切削层数

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(a)切削宽度aw 沿主切削刃方向度量的切削层尺寸(mm)。车外圆时:

式中κr—切削刃和工件轴线之间的夹角。
(b)切削厚度ac 两相邻加工表面间的垂直距离(mm)。车外圆时:

ac=fsin κ

r

(c)切削面积Ac 切削层垂直于切削速度截面内的面积(mm2)。车外圆时:

Ac= awac=apf

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二、刀具角度
1、刀具切削部分的组成 切削刀具的种类很多, 结构也多种多样。下面以外 圆车刀为例,如图2-3所示。 其切削部分(又称刀头)由 前面、主后面、副后面、主 切削刃、副切削刃和刀尖所 组成。
车刀的组成

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其定义分别为:
(1)前面(前刀面) 刀具上与切屑接触并相互作用的表面。 (2)主后面(主后刀面) 刀具上与工件过渡表面(参见图2-1及图2-3)接触 并相互作用的表面。 (3)副后面(副后刀面) 刀具上与工件已加工表面(参见图2-1及图2-3)接 触并相互作用的表面。 (4)主切削刃 前刀面与主后刀面的交线,它完成主要的切削工作。 (5)副切削刃 前刀面与副后刀面的交线,它配合主切削刃完成切削工作,并 最终形成已加工表面。 (6)刀尖 连接主切削刃和副切削刃的一段切削刃,它可以是小的直线段或圆 弧。

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2、刀具角度的参考平面 刀具要从工件上切下 金属,必须具有一定的切削 角度,也正是由于切削角度 才决定了刀具切削部分各表 面的空间位置。要确定和测 量刀具角度,必须引入三个 相互垂直的参考平面, 如图2-5所示。

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(1)切削平面 通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平 面。 (2)基面 通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的 平面。 (3)正交平面 通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投 影相垂直的平面。 切削平面、基面和正交平面共同组成标注刀具角度的正交平面 参考系,常用的标注刀具角度的参考系还有法平面参考系、背平面 和假定工作平面参考系。

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3、刀具的标注角度 刀具的标注角度是制 造和刃磨刀具所必需的、 并在刀具设计图上予以标 注的角度。刀具的标注角 度主要有五个,以车刀为 例,如图2-6所示,表示了 几个角度的定义。

车刀的主要角度

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(1)前角γ 。 在正交平面内测量的 前面与基面之间的夹角。 (2)后角α 。 在正交平面内测量的 主后面与切削平面之间的夹角。 (3)主偏角κ r 在基面内测量的主 切削刃在基面上的投影与进给运动方 向的夹具,主偏角一般为正值。 (4)副偏角 在基面内测量的副 切削刃在基面上的投影与进给运动反 方向的夹角,副偏角一般为正值。 (5)刃倾角λ s 在切削平面内测量 的主切削刃与基面之间的夹角。

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第四节 尺寸公差和测量知识
机械零件在加工过程中,不可不免的会产生各种误差。尺寸误差直接决 定两个相互配合零件的配合性质,只要把零件的尺寸误差控制在允许的范围 内,就能满足互换性的要求。尺寸公差用于限制零件的制造尺寸误差,它代 表公差带大小并影响配合精度。加工后的零件是否满足公差要求,则需要通 过检测加以判断之。 一、尺寸公差 1.尺寸 尺寸是特定单位表示线性长度的数值。 尺寸表示长度的大小,由 数字和长度单位组成。 机械工程中通常用㎜表示 (标注时常省略) 如:直 径?40、半径R20,宽度12,高度120,中心距60等。 2.公称尺寸 由图样规范确定的理想形状要素尺寸。公称尺寸可以是一个 整数或是一个小数值。 3.极限尺寸 是指允许尺寸变化的两个极限值。极限尺寸是根据设计要求确 定的,其目的是为了限制实际尺寸的变动范围。 其中孔和轴的最大极限尺寸:Dmax、dmax 孔和轴的最小极限尺寸:Dmin、dmin

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4.尺寸公差 尺寸公差是指上极限尺寸减下极限尺寸之差, 或上极限偏差减下极限偏差之差,它是允许尺寸的的变动量。 公差表示一个尺寸的变动范围是属于绝对值,在公差值前 面不可冠以符号。 5.公差带 在公差带图解中,由代表上极限偏差和下极限偏 差或上极限尺寸和下极限尺寸的两条直线所规定的一个区 域,或是由一个或几个理想的集合线或面所规定的、由线性 公差值表示其大小的区域。它是由公差大小和其相对零线的 位置(如基本偏差)来确定的。 公差带图如右—图示 零线:表示基本尺寸的一条直线,以其为基准确定偏差和 公差,零线以上为正,以下为负。 尺寸公差带:由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个 区域。公差带有两个基本参数,即公差带大小与位置。大小 由标准公差确定,位置由基本偏差确定。 基本偏差:标准中表列的,用以确定公差带相对于零线位 置的上偏差或下偏差。一般为靠近零线的那个极限偏差。 标准公差:标准中表列的,用确定公差带大小的任一公差。

孔 + 0 轴

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尺寸公差带图(举例)
画出基本尺寸为φ50,最

大极限尺寸为φ50 .025 、最
小极限尺寸为φ50 mm的孔与最 大极限尺寸为φ49.975 、最小
+ 0 +0.025

孔 轴
-0.025 -0.041

极限尺寸为φ49.959mm的轴的
公差带图。

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二、轴、孔与基准 1.轴 通常是指工件的圆柱形外尺寸要素,也包括非圆柱形外尺寸要素。 2.基准轴 在基轴制配合中选作基准的轴。在国标中,选作基准的轴(即上 极限偏差为零)的轴,用“h”表示。 3.孔 通常是指工件的圆柱形内尺寸要素,也包括非圆柱形内尺寸要素。 4.基准孔 在基孔制配合中学做基准的孔。用“H”表示。 5.基准 与被测要素有关且来确定其集合位置关系的一个集合或理想要素 353 (直线、平面等),可用零件上一个或几个要素组成。 6.基准要素 零件上用来建立基准并实际起基准作用的实际要素(如一条 边、一个表面或一个孔)。 7.基准符号 是用来建立关联要素之间集合关系的基础。

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三、 配合
配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔与轴公差带之间的关系。 1.间隙或过盈 孔轴配合时,孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸所得的代数差为正时称为间 隙,用X表示;为负时称为过盈,用Y表示。

间隙配合 三 种 关 系 过渡配合 过盈配合

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2. 间隙配合 具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合。此时,孔的公差带在轴的公差带之上。孔与轴 配合后的间隙也会在一定范围内变动,即存在着配合公差。如图1-5所示。 当孔为最大极限尺寸,轴为最小极限尺寸时,装配后得到最大间隙(Xmax);反之,当 孔为最小极限尺寸,轴为最大极限尺寸时得到最小间隙(Xmin),即

Xmax=Dmax-dmin=ES-ei Xmin=Dmin-dmax=EI-es
Xmin

Xmax


Xmax

孔 轴

Xmin=0



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3.过盈配合
过盈配合是指具有过盈(包括最 小过盈等于零)的配合,称为过盈配 合。此时,孔的公差带完全在轴的公 差带之下。 当孔为最大极限尺寸,轴为最小
Ymax

极限尺寸时,装配后得到最小过盈 (Ymin); 当孔为最小极限尺寸、轴为最大 极限尺寸时,装配后得到最大过盈 (Ymax),即



Ymin

Ymin

轴 孔
Ymax

Ymin=Dmax-dmin=ES-ei Ymax=Dmin-dmax=EI-es

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4.过渡配合 可能具有间隙也可能具有过盈的配合。此时,孔的公差带与轴的公差带相 互交叠,如图所示。当孔为最大极限尺寸,轴为最小极限尺寸时,装配后得到

最大间隙;当孔为最小极限尺寸,轴为最大极限尺寸时,装配后得到最大过盈。
即:

Xmax = Dmax — dmin = ES — ei Ymax = Dmin — dmax = EI — es
Ymax Ymax Xmax

Xmax

孔 轴







Xmax

Ymax



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5.配合公差 允许间隙或过盈的变动量称为配合公差,以Tf表示。

对于间隙配合:
对于过盈配合: 对于过渡配合:

T f ? X max ? X min ? ( Dmax ? d min ) ? ( Dmin ? d max ) ? Th ? Ts T f ? Ymin ? Ymax ? ( Dmax ? d min ) ? ( Dmin ? d max ) ? Th ? Ts T f ? Xmax ? Ymax ? ( Dmax ? d min ) ? ( Dmin ? d max ) ? Th ? Ts

可见各类配合的配合公差均为孔公差与轴公差之和,即:Tf=Th +Ts。 这一结论说明配合件的装配精度与零件的加工精度有关,若要 提高装配精度,则应减小零件的公差,即需要提高零件的加工精度。 配合公差的特性也可用表1-1所示的配合公差带图来表示。

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max

Tf max min Tf + 0 Tf min=0 Ymax Ymax Ymax Tf Tf max max Ymin=0 Ymin
零 线

Tf Ymax

间隙配合

过渡配合

过盈配合

配合公差带的大小取决于配合公差的大小,配合公差带相对于零线的位置取 决于极限间隙或极限过盈的大小。前者表示配合精度,后者表示配合的松紧程度。

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例题3-2 计算下列三种孔、轴配合的极限间隙或过盈、配合公差,并绘制公差带图。

(1)孔 (2)孔 ? 30 (3)孔 ? 30

? ? 3000.033 mm ?0.033 0

?0.033 0

与轴 mm 与轴 mm 与轴

? 30?0..020 mm ?0 041
? 30?0..023 mm ?0 002
? 30?0..069 mm ?0 048

配合。 配合。 配合。

解: (1) 最大间隙 Xmax=ES-ei=0.033-(-0.041)=+0.074mm 最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.020)=+0.020mm 平均间隙
Xc ? 1 ? X max ? X min ? ? 1 ?0.074 ? 0.020 ? ? ?0.047 mm 2 2

配合公差 或

Tf = |Xmax-Xmin|=|0.074-0.020|= 0.054mm Tf = Th+Ts = 0.033+0.021=0.054mm

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(2)最大间隙 Xmax=ES-ei=0.033-(+0.002)=+0.031mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.023)= — 0.023mm 平均间隙 配合公差 Tf = |Xmax-Ymax| =|+0.031-(-0.023)|=0.054mm 或 Tf = Th+Ts = 0.033+0.021= 0.054mm (3)最小过盈 Ymin=ES-ei =+0.033-0.048=-0.015mm 最大过盈 Ymax=EI-es= 0-0.069=-0.069mm 平均过盈 1 1 Yc ? ?Ymax ? Ymax ? ? ?? 0.015 ? 0.069 ? ? ?0.042 mm 2 2 配合公差 Tf =|Ymin-Ymax|=|-0.015-(-0.069)|=0.054mm 或 Tf = Th+Ts = 0.033+0.021=0.054mm
Xc ? 1 ? X max ? Ymax ? ? 1 ?0.031 ? ?? 0.023 ?? ? ?0.009 mm 2 2

公差带图如图4-1所示,配合公差带图如图4-2所示。

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+0.069


+0.048 +0.023 +0.033

+ 0 -





+0.002 -0.020


-0.041

图 4-1 公差带图

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+0.074

+0.031 + 0 +0.020 -0.015 -0.023

-0.069

间隙配合

过渡配合

过盈配合

图 4-2 配合公差带图

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有关计算

计算: 孔 ?50 孔 ?50?0.025 0 孔 ? ? 0.002 ?5000.025 配合的极限间隙或极限过盈、配合公差并画出公差带图,说明 配合类别。
+0.043 +0.025 + 0 ? 50

?0.025 0

?50?0..025 mm ?0 041 mm与轴 mm与轴 ?50?0..059 mm ?0 043 mm与轴 ?50?0.018 mm

+ 0 ? 50

+0.025 +
0 -0.025 -

+0.025+0.018
+0.002

-0.041

? 50

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解:(1)最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(-0.041)= +0.066 mm 最小间隙 Xmin=EI-es=0-(-0.025)= +0.025 mm 配合公差 T f =︱Xmax—Xmin︱=︱+0.066-(+0.025) ︱= 0.041 mm (2) 最大过盈 Ymax=EI-es==0-(+0.059)= -0.059mm 最小过盈 Ymin=ES-ei=+0.025-(+0.043) = -0.018mm 配合公差 T f =︱Ymin—Ymax︱=︱-0.018-(-0.059)︱= 0.041 mm (3) 最大间隙 Xmax=ES-ei=+0.025-(+0.002)= +0.023 mm 最大过盈 Ymax=EI-es=0-(+0.018)= -0.018 mm 配合公差 Tf =︱Xmax—Ymax︱=︱+0.023-(-0.018)︱= 0.041 mm

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总结 三种配合别的区别 1.间隙配合: (1)孔的实际尺寸永远大于或等于轴的实际尺寸。 (2)孔的公差带在轴的公差带上方。 (3)允许孔轴配合后能产生相对运动。 2.过盈配合 (1)孔的实际尺寸永远小于或等于轴的实际尺寸。 (2)孔的公差带在轴的公差带下方。 (3)允许孔轴配合后使零件位置固定或专递载荷。 3.过渡配合 (1)孔的实际尺寸可能大于或小于轴的实际尺寸。 (2)孔的公差带在轴的公差带相互交叠。 (3)孔轴配合时,可能存在间隙,也可能存在过盈。


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