动力机械制造与维修最全参考

(Section3)§3-3机械加工振动及抑制振动途径mechanicalvibrationandcontrollingwaysofvibration1.机械加工振动主要有强迫振动(Forcedvibration)与自激振动(self-excitedvibration)两大类，前者占30%，后者占65%。(1)强迫振动(forcedvibration)由外界的周期性干扰力的作用而引起的振动。1)强迫振动特征①在外界干扰力(周期性)作用下产生，振动本身并不引起干扰力的变化；②强迫振动频率与干扰力的频率相同或是它的倍数；③受迫振动幅值∝干扰力频率/系统固有频率的比值。干扰力↑，刚度及阻尼系数↓，则振幅愈↑。(2)振动原因（vibratingcause)机内振源:高速旋转件不平衡、传动机械缺陷(齿轮、皮带接扣)、切削冲击。机外振源:通过地基传动，如冲床。(3)防治途径与方法通过频谱分析，从而在工艺系统内外部寻找相同频率(或整数倍的频率)振源来确定干扰源。措施:①消除或减少机内外干扰源n600r/min应进行平衡(卡盘、刀具、砂轮、电机)；外干扰力可采用隔振，用金属弹簧或空气弹簧、橡胶垫片。隔振地基vibrationisolationfoundationbedMachinetoolbasegroundspring②改善机床加工系统的动态特性Δ控制频率比λ1。例：铣削易产生共振。Δ提高机床加工系统的刚度及阻尼例：减轻零件部件的质量→减小惯性力，增加阻尼，采用对振动冲击不敏感材料，如夹布胶木作为齿轮材料。③采用减振装置(采用液压减振)调整杆弹簧后活塞前活塞液压油作用于工件上切削力2)自激振动(self-excitedvibration)加工过程中，没有周期性外干扰力作用下的稳定振动。维持自激振动的交变力是自激振动系统在振动过程中自行产生的(自振或颤振(flutter))。这种振动是由振动过程本身引起某种切削力来加强与维持振动，使振动系统补充因阻尼(damping)作用消耗的能量。(2)自激振动特点①自激振动频率接近于加工系统薄弱环节固有频率，其取决于机床加工系统的固有特征。这一点与自由振动相似，但不相同；与强迫振动根本不同。②自激振动是一种不衰减(fadeless)振动。外部的干扰有可能在最初触发振动时起作用，但是它不是产生这种振动的直接原因。③自振能否产生以及振幅大小，决定于每一振动周期内系统所获得的能量与所消耗的对比情况。④自振形成与持续是由于过程本身产生的激振和反馈作用。如果停止切削，即使机床仍继续空运转，自激振动也就停止了。产生自激振动的交变力及维持振动能量来源干扰力→自由振动→切削厚度变化→切削力变化→系统振动。自激振动没有外来周期性干扰力(disturbingforce)，加工工艺系统产生自激振动前，有一个强迫振动作前导。(3)产生自激振动的几种机理（mechanism）①再生颤振（regenerationflutter）工件转动一圈后，进行第二圈切削时，还会切削前一圈的表面，这就是重叠。由前一圈振纹所引起的振动就是再生颤振。产生再生颤振的两个条件:①重叠切削μ=(B-f)/Bf—进给量；B—刀宽。μ↑,颤振↑；纵磨时,μ1；Bgrinderworkpiecefvelocity重叠切槽、切断μ=1；f=0；(B-f)/B=1CuttingtoolworkpiecemillerworpieceFirsttimecuttingSecondtimecuttingf=0②振动频率与工件转速的比值60f/n=j+εε--小数部分，-0.5≤ε≤+0.5；f—HZ；n=r/min；j—整数部分(一圈中，相对振动次数，切痕数)。1.ε=0，或ε=1例:工件n=200r/min；f=160HZ(J+ε)=60f/n=60×160/200=48(转动一周振动次数)•切槽第一刀与第二刀相位相同，切深没有变化，所以切削力也不发生变化，所以工件成48角形。(一周48个切痕)，无旋向。切入与切出面积相同。E−=E+OФ=0°E+E--振纹无旋向AA’xy２.0.5ε1.0第二圈导前于第一圈,振动；右旋。发生振动。0°ф180°振纹右旋A’AOyxФ=180°振纹无旋向３.ε=0.5相差180°，E+=E-，稳态不产生振动。OyxAA’180°ф360°振纹左旋E+E-AA’４.0ε0.5第二圈的振动导前于第一圈，180°ф360°，E-E+，振动被抑制，不能产生颤振，左旋。OyxnovibratevibratenovibratenovibrateФ=0°0ф180°ф=180°180°ф360°设第二圈的切削的振动运动为yn=Ancosωt则第一圈切削的振动运动为yn-1=An-1cos(ωt+ф)F(t)YXXOO’Ya0yn-1yna(t)βφa(t)=a0+(yn-1-yn)F(t)=kb(a0+yn-1-yn)瞬时切削厚度a(t)及切削力F(t)分别为:a(t)=a0+(yn-1-yn)F(t)=kb(a0+yn-1-yn)a0—名义切削层公称厚度;k—单位切削宽度上的切削刚度系数;b—切削层公称宽度。在一个振动周期内,切削力对振动系统所作功为：βF(t)与坐标Y的夹角0°ф180°，△E０,能量从外界输入振动系统；180°ф360°，△E０，振动系统消耗能量。sincos)(cos)()(/201nnAkbAtdytFEE(2)振型偶合原理实际振动系统都是多自由度系统。例如车销过程中，刀尖相对工件的运动轨迹是一个形状和位置都不十分稳定，封闭的近似椭圆(称为变形椭圆)。Fk1k2x1x2ZY模态耦合（modecoupling）:平面内的两个自由度系统(振动系统)，它的各个自由度上的振动相互联系。假定工件不动，主振系统是刀具系统x1,x2刚性轴y=Aysinωtz=Azsin(ωt+φ)Ay,Az—y,z振幅;φ—z向振动相对y向振动在主振频率ω上的相位差。当φ=0或2π，振动轨迹为一直线y=(1,3)象限y=(AY/AZ)z当φ=π或-π，振动轨迹为一直线y=(2,4)象限y=-(AY/AZ)zＺＹＺＹ不振不振y=Aysinωtz=Azsin(ωt+φ)当φ=-π/2，振动轨迹为椭园（y／AY）２＋（Z／AZ)２＝１当φ=π/2，振动轨迹为椭园（y／AY）２＋（Z／AZ)２＝１ＺＹＺＹ不振不振当φ=π/4，振动轨迹为椭园当φ=-π/4振动轨迹为椭园ＺＹDCBAＺＹDCBA振不振当φ=3π/4，振动轨迹为椭园当φ=-3π/4，振动轨迹为椭园ＺＹＺＹ不振振切入从A、C、B；切削厚度薄，切削力小；从B、D、A切出切削厚度大，切削力大；前者输出的能量后者吸收的能量。ＺＹDCBAVibration4）自激振动防治途径和方法（1）消除或减小产生自激振动的条件①减小切削刚度k(cuttingstiffness)F(t)=kb△a(t)b——切削宽度；a(t)——切削厚度变化量；增加切削厚度、前角、主偏角，可减振。②尽量减小重叠系数μ切断加工时，μ=1，再生效应最大；对一般外圆纵向车削时，μ=0～1，应使μ尽可能减小，以利于提高机床切削的稳定性。kba(t)V③尽量增加切削阻尼减小刀具后角，后角取2°～3°较为合适。在刀具后刀面磨出一小段不大的负倒棱。0.1-0.36°～10°2°～3°④合理调整机械加工系统刚度主轴方位削扁镗杆刚度位置，轴x1为强刚性轴；轴x2为弱刚性轴。。0αβ,不振。αβ,振动。αβYX2,K2X1,K1βworkpieceFαYX2,K2X1,K1βFβ（2）改善机床加工系统动态特征①提高工件系统刚度例：采用跟刀架、支架。导轨跟刀架刀具工件zxyδ2AA振动体M冲击块②提高刀具系统刚性尽可能缩短悬伸部分。（3）采用减振装置当不能根本上消除产生自激振动的条件；不能改善机床加工系统的动态特性时，采用减振装置。间隙计算：δ=T/2(dXmaix/dt)=πAx=AsinωtT-振动体M的振动周期。冲击块与块之间的径向间隙0.08～0.14mm，轴向间隙=0.2～0.4mm。冲击块应选比重和硬度较高的淬硬钢或硬质合金。1.再生颤振（regenerationflutter）产生再生颤振的两个条件:①重叠切削μ=(B-f)/B②振动频率与工件转速的比值60f/n=j+εF(t)YXXOO’Ya0yn-1yna(t)βφa(t)=a0+(yn-1-yn)F(t)=kb(a0+yn-1-yn)novibratevibratenovibratenovibrateФ=0°0ф180°ф=180°180°ф360°2.模态耦合（modecoupling）:平面内的两个自由度系统(振动系统)，它的各个自由度上的振动相互联系。Fk1k2x1x2ZY第四章机械加工工艺规程的制订working-outofprocedureofmechanicalprocession§4-1概述(summarize)１.工艺规程的作用定义：用文件规定下来的工艺过程，称为工艺规程。1)组织生产的指导件文件（生产计划、调度、工人操作、质量检验的依据）。2)生产准备工作的依据（刀具、夹具、量具的设计制造、采购(purchasing）原材料、毛坯料）。3)新建和扩建加工车间时，计算所需设备种类和数量。2.工艺规程(procedure)制订原则制定的工艺规程必须满足优质、高产、低消耗的要求。(Productionincreaseswithqualityupandcostofproductiondown)两级圆锥平行轴圆柱齿轮减速器１)可靠地保证图纸上所有技术要求的实现，这是制定工艺规程的基本原则。２)确保以最经济的办法获得所要求的年生产纲领。3.制定工艺规程步骤1）制定工艺规程的原始资料(sourcematerial)（1）零件图纸、装配图(assemblingdrawing)；（2）生产纲领、投入批量（在成批生产中，一次投入加工的毛坯数量）；（3）生产车间的具体情况；（4）产品验收的质量标准。2）制定零件加工工艺规程的大致步骤（1）分析产品的装配图与零件图①熟悉产品性能、用途、工件条件、关键技术主要技术要求。②工艺审查：图纸上规定的技术条件是否合理，零件结构工艺性是否可行。端盖上通气孔的加工工艺性双联齿轮结构工艺性processabilityofproductstructureofduplicategears越程槽凸台(dummyclub）结构加工工艺性两凸台端面在同一个水平面上（2）将零件结构和工艺特征将其分类分组（成组技术grouptechnology）制定其中有代表性零件的工艺规程。123代表性零件的工艺规程（3）根据生产纲领确定生产组织形式大批大量的单一流水线，应采用高效加工方法与机床、专用工艺设备；单件小批量，采用万能机床和通用工艺设备。（4）选择毛坯（selectionofblank）尽可能减少机械加工量，提高材料利用率，降低机加工成本，少切屑，无切屑加工是目前机械制造工业发展的方向之一。Gearblank（5）工艺路线拟定(drawupoperationpath)确定装夹方式，选择定位基准，确定各表面的加工方法和划分加工阶段；合理安排各表面加工顺序，决定工序集中或分散程度。（6）确定加工工序余量(margin)、工艺尺寸与公差（7）确定每一工序所用设备、夹具与量具。（8）确定切削用量，核定工时定额、工人等级。（9）填写工艺文件。机械加工工序卡片零件图号YP01零件名称圆盘车间工序号工序名称材料牌号机加工01粗车外圆QT600毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数夹具编号夹具名称切削液工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速