【正文】 人是很重要的。 為了達(dá)到解決問(wèn)題的目的，以下的指導(dǎo)會(huì)很有幫助 ： 1. 在每一頁(yè)頂開始一個(gè)問(wèn)題，盡管問(wèn)題的解決方案會(huì)少于一頁(yè)。通過(guò)這種方式將問(wèn)題細(xì)化，可以使得他人很容易地定位和閱讀你的每一個(gè)方案。每一頁(yè)紙只寫一面。這個(gè)習(xí)慣也會(huì)讓你的成果在查閱時(shí)變得容易。 2. 對(duì)于已知的問(wèn)題和未知的問(wèn)題，寫一個(gè)一兩句的小結(jié)。通過(guò)弄清楚問(wèn)題的目標(biāo)，你會(huì)忽略枝節(jié)信息而以更直接的方式抓住問(wèn)題的主干。 3. 在你開始下筆計(jì)算前請(qǐng)思考一下問(wèn)題。用簡(jiǎn)短的話做一個(gè)總結(jié)，總體闡釋你將采用的方法，列出你將用到的主要的概念，等式以及假設(shè)。 4. 采用你正在分析的系統(tǒng)的圖紙，對(duì)主要的零 件進(jìn)行標(biāo)記，并且采用相關(guān)尺寸。工程師應(yīng)將想法和知識(shí)圖形化，你的圖紙和圖表就是快速傳遞復(fù)雜信息的最好方式。幾乎在解決每一個(gè)工程問(wèn)題時(shí)，非常重要的第一步就是用圖表將問(wèn)題呈現(xiàn)出來(lái)。 5. 畫出正在使用的坐標(biāo)系，這樣可以說(shuō)明你采用的正方向。比如，如果你在方案中寫“ Fx=30N”，但是卻沒有在圖紙是指明 x 方向，那么這樣的方案對(duì)于查閱你成果的來(lái)的說(shuō)就沒有意義。 6. 在你計(jì)算的每一步和最后的結(jié)果中，要確保每一個(gè)數(shù)值后都帶有單位。一個(gè)沒有單位的數(shù)，正如沒有數(shù)值的單位一樣，都是無(wú)意義的。 7. 要檢查你結(jié)果中的有效數(shù)字，還要確保你的結(jié)果不要 比真實(shí)的有效數(shù)字還多。數(shù)值的精確度是你使用的數(shù)據(jù)最后一位有效數(shù)字的一半。 The factor of onehalf arises， because the last digit of a number represents the roundingoff process, either higher or lower, of the tailing digits. 8. 你的計(jì)算結(jié)果僅對(duì)你有意義還不夠。你還要讓你的結(jié)果對(duì)希望閱讀你成果的人有意義。如果其他工程師不能審查和快速讀懂你的結(jié)果，那么你的結(jié)果將不會(huì)被采 用，原因就是混亂不清，不完整，或者不精確。要花時(shí)間寫清楚步驟。 9. 闡明你的結(jié)果的意義。這樣的結(jié)果對(duì)你有多合理？是否你的來(lái)自經(jīng)驗(yàn)、判斷、直覺的結(jié)果的數(shù)量級(jí)有意義？ 2鉆孔操作 鉆床分類 鉆孔操作可以通過(guò)使用手電鉆或鉆床實(shí)現(xiàn)。后者在形狀和尺寸上不同。然而，刀具總是繞著它的軸線旋轉(zhuǎn)而工件是牢牢固定的。這和車床上的鉆孔操作是相反的，工件的放置位置和卡盤的旋轉(zhuǎn)。以下是常用的鉆床種類。 臺(tái)式鉆床： 臺(tái)式鉆床是一種通用鉆床，小的加工工具通常安放在工作臺(tái)上。這種鉆床有一個(gè)電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，運(yùn)動(dòng)經(jīng)由滑輪和皮帶傳到安放刀具的主 軸上。進(jìn)給量由人工通過(guò)調(diào)節(jié)手柄改變，手柄設(shè)計(jì)來(lái)降低或升高主軸的。 工件安裝在工作臺(tái)上，盡管有時(shí)一個(gè)特制的虎鉗用來(lái)固定工件。要加工的工件的最大高度限制于主軸和工作臺(tái)的最大差距。 立式鉆床： 基于尺寸的機(jī)床，立式鉆床刀具可以用于輕型、中型、甚至中型工件。它基本上和臺(tái)式機(jī)床相似，主要區(qū)別是有一個(gè)長(zhǎng)圓柱形床身固定在基部。沿著床身是一個(gè)附帶的用于固定工件以使工件而已在任何理想高度鎖定的滑動(dòng)工作臺(tái)。這種鉆床需要的功率比臺(tái)式鉆床要大。 搖臂鉆床： 搖臂鉆床特別適合于在不方便安放在立式鉆床工作臺(tái)上的又大又重的工件上鉆孔。搖臂鉆 床有一個(gè)主要的床身固定在基部。攜帶鉆頭的懸臂引導(dǎo)手臂，能夠沿著床身提高或降低，夾緊在任意位置。這個(gè)鉆頭沿引導(dǎo)臂滑動(dòng)，提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。此外，這個(gè)懸臂引導(dǎo)臂可以彎曲旋轉(zhuǎn)，因此使刀具可以根據(jù)柱面坐標(biāo)系統(tǒng)沿不同方向運(yùn)動(dòng)。 2車床 在切割操作中使用的機(jī)床的一般特征，在這篇文章進(jìn)行闡述。依據(jù)功能和所包含的配件，設(shè)備可分為不同類別。主要類別如下所述。 車床 車床通常被認(rèn)為是最古老的機(jī)床，并在 1750s 產(chǎn)生 .車床上進(jìn)行基本操作有車削，鏜，和端面車削。 最常見的車床（普通車床）的基本組成部分是床身，床頭，尾座 和 .托架。工件的一端是被一個(gè)安裝在主軸的夾頭夾緊，主軸在床頭旋轉(zhuǎn)。工件的另一端是由尾座支撐。床頭包含主軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)齒輪，并通過(guò)適當(dāng)?shù)凝X輪和進(jìn)給桿，驅(qū)動(dòng)車架，使滑動(dòng)裝配滑動(dòng)。托架提供運(yùn)動(dòng)平行旋轉(zhuǎn)軸，橫滑板提供了正常的運(yùn)動(dòng)。切削刀具，連接到一個(gè)刀架和托架，沿床消除材料。切割操作是按工件所需的一定的外設(shè)速度，進(jìn)給速度，切削深度運(yùn)行。 進(jìn)一步發(fā)展的是自動(dòng)車床。通過(guò)各種機(jī)械手段，運(yùn)動(dòng)和控制更加精確。，如凸輪和數(shù)控和計(jì)算機(jī)控制，從而減輕了工人的勞動(dòng)或要求不太熟練的勞動(dòng)力。 轉(zhuǎn)塔車床（在 19 世紀(jì) 50 年代開發(fā)的）能夠進(jìn)行 了多種切割操作，如車削，鏜，鉆，線切割，端面車削。各種切削工具，通常在最多六個(gè)炮塔上安裝。操作相當(dāng)靈活。它可能是手工操作或自動(dòng)，一旦正確安裝，它并不需要熟練的勞動(dòng)力。有種類繁多的炮塔車床可用于不同的目的 螺桿機(jī)（在 18 世紀(jì) 70 年代開發(fā)了第一個(gè)螺絲車床）是專為高產(chǎn)率，自動(dòng)化生產(chǎn)螺釘和類似部件的設(shè)計(jì)的。所有的操作都由連接到一個(gè)特殊的炮塔的工具自動(dòng)執(zhí)行。每個(gè)螺絲加工成成品后，棒料自動(dòng)送入。這些機(jī)器可能會(huì)配有單個(gè)或多個(gè)主軸，以減少循環(huán)時(shí)間 鏜床 雖然鏜操作可以在車床上進(jìn)行，但鏜床用于大型工件。這些機(jī)器是臥式或 立 式，并有各種用于鏜和端面車削操作的功能 坐標(biāo)鏜床是精度高的立式鏜床和用于生產(chǎn)工裝夾具，鏜部分安裝在夾具中。 銑床，銑床是最通用和最有用的工具機(jī)，因?yàn)樗鼈兡軌驁?zhí)行各種切割操作。有大量的提供眾多特性的銑床可供選擇（在 19 世紀(jì) 60 年代開發(fā)的）?；绢愋透攀鋈缦?。 升降臺(tái)式銑床是最常見的，用于一般用途的加工。連接銑刀的主軸，可水平（板坯銑削），或垂直（面銑）。 床身式銑床上安裝一個(gè)平臺(tái)，只可以在縱向方向移動(dòng)。這些機(jī)器很簡(jiǎn)單，嚴(yán)格裝配并用于高量產(chǎn)。主軸可水平或垂直，可以雙工或三工類型（即有兩個(gè)或三個(gè)主軸，同時(shí)加工 兩個(gè)或三個(gè)部分表面）。其他類型的銑削機(jī)也可用，如用于繁重的工作的龍門式和特殊用途的機(jī)器。 銑床，使用最廣泛的配件是通用的分度頭。這是一個(gè)夾具，在各個(gè)加工步驟使工件旋轉(zhuǎn)到指定角度。典型的用途是加工銑削有多邊形表面的零件和加工齒輪齒。 龍門刨床和牛頭刨床，這些機(jī)床一般用于加工大平面 ，雖然其他形狀，如凹槽，也可以加工。在龍門刨床，工件上在裝有刀具的下軌移動(dòng)，而在牛頭刨床，工具移動(dòng)和工件是固定的。 由于所涉及的工件的大小，龍門刨床是位于最大的機(jī)床之列。刨邊機(jī)可水平或垂直，也用于加工凹槽和鍵槽。 拉床 這些機(jī)器 推或拉拉刀，水平或垂直，從而加工各種內(nèi)部或外部的表面。他們的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，液壓驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)，拉刀只有直線運(yùn)動(dòng)。由于涉及的形狀和部分種類繁多，拉床被制造成各式的設(shè)計(jì)和尺寸。 鉆孔機(jī)，這些機(jī)器用于鉆孔，攻絲，锪孔，鉸孔，和其他通用的鏜操作。它們通常是垂直的，最常見的一種是鉆床。鉆床制造成種類繁多的尺寸，從簡(jiǎn)單的板凳類型單元到搖臂鉆床和有多個(gè)主軸的大型生產(chǎn)設(shè)備。 2銑削 除了車床銑床是在制造業(yè)使用最為廣泛。在銑削過(guò)程中，工件被送入一個(gè)旋轉(zhuǎn)的銑刀，這是一種如圖 所示的多刃工具。去除金屬是通過(guò)銑刀和工件 同時(shí)直線運(yùn)動(dòng)而相結(jié)合成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成的。 在銑刀和工件接觸時(shí)每一個(gè)銑刀刀刃都是單一的銑削。因此，每個(gè)切削刃都有適當(dāng)?shù)膬A斜和救濟(jì)角度。由于一次只有少數(shù)的切削刃與工件接觸，所以重切削不影響刀具的使用壽命。事實(shí)上，允許的切削速度和進(jìn)給速度是車削或鉆的三到四倍。此外，銑削的表面質(zhì)量大體上優(yōu)于車削，塑造，鉆的表面質(zhì)量。 銑削過(guò)程的特點(diǎn)是： 斷續(xù)切削。每個(gè)切削刃去除材料只有旋轉(zhuǎn)銑刀的一部分。因此，銑刀在再次進(jìn)行銑削前有時(shí)間冷卻。因此，銑削操作相比車削操作更為冷。 小尺寸的碎片。雖然碎片的尺寸很小，由于多個(gè)切削刃同時(shí)接觸材 料所以材料被切除很多，因此工件一般是在一個(gè)單一的行程中完成不像車削過(guò)程需要大量切割才能完成。 碎片厚度的變化。這有助于非穩(wěn)態(tài)循環(huán)條件下不同切削力作用時(shí)切削刃與碎片接觸厚度從零到最大尺寸，反之亦然。這種周期性變化的力，可以激起機(jī)床系統(tǒng)的自然頻率，這對(duì)刀具的壽命是有害的同時(shí)使表面粗糙度產(chǎn)生。 對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)和工件進(jìn)給的方向而言，銑削是通過(guò)以下兩種方法之一完成的。 向上銑削（逆銑）。逆銑刀具的轉(zhuǎn)向和工作臺(tái)的移動(dòng)方向相反，碎片厚度從零開始并逐漸增加到最大厚度，如圖 所示。這有讓工件離開工作臺(tái)的趨勢(shì)。有一種可能就 是刀具在開始移動(dòng)之前將摩擦工件。然而，加工過(guò)程中不涉及沖擊載荷，從而確保機(jī)床的平滑操作。 在逆銑中最初的摩擦有讓刀刃變頓的趨勢(shì)，因此刀具具有較短的壽命。此外，由于刀具傾向于削減和滑動(dòng)，所以通過(guò)這種方法獲得的加工表面質(zhì)量不是很高。然而，逆銑在工業(yè)中常用，特別是粗切削。 向下銑削（順銑）。在順銑中銑刀得轉(zhuǎn)向和工作臺(tái)的移動(dòng)方向相同，碎片從最大厚度逐漸變?yōu)榱?，如圖 （ b）所示。這將導(dǎo)致一系列沖擊或突然加載。因此，這種方法不能用于銑削加工除非工作臺(tái)與絲桿間隙消除。 最大切削深度是通過(guò)刀具切削工件并給很大一個(gè)力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這必須要一個(gè)剛性的絲桿來(lái)配合工作臺(tái)的進(jìn)給。 這種方法的優(yōu)點(diǎn)是切削力下降所以能獲得更高品質(zhì)的加工表面同時(shí)工件的裝夾更簡(jiǎn)單。順銑比逆銑允許更大的進(jìn)給撮合和擁有更長(zhǎng)的刀具壽命。但是，它不能被用來(lái)加工鑄件或熱軋鋼板，否則硬的刻度將損壞刀具。 齒輪材料 制造齒輪的材料多種多樣 ,無(wú)論是金屬還是非金屬。作為設(shè)計(jì)所選用材料的根據(jù)，所選材料應(yīng)該使一個(gè)特定的齒輪最便宜 ,同時(shí)確保有滿意的性能。在做出一個(gè)選擇前 ,設(shè)計(jì)師必須決定對(duì)這個(gè)問(wèn)題手上的哪些條件是最重要的。如果高強(qiáng)度是首要考慮的 , 應(yīng)該經(jīng)常選鋼 ,而不是鑄鐵。如 果耐磨性是最重要的考慮條件 ,一個(gè)有色金屬比一個(gè)黑色金屬好。還有一個(gè)如何做出選擇的例子，對(duì)于降噪問(wèn)題、非金屬材料與金屬材料的表現(xiàn)比較。然而 ,在大多數(shù)設(shè)計(jì)上的問(wèn)題中 ,最后通常都是一個(gè)折中的選擇材料。換句話說(shuō) ,選擇合理的材料 ,符合所有的要求我們之前提到的 ,雖然在每一個(gè)方面它不一定是最好的?？偟恼f(shuō)這一次討論中 ,我們將根據(jù)各種金屬和非金屬齒輪材料的一般分類來(lái)考慮他們的特點(diǎn)。 鑄鐵 鑄造鑄鐵是一種最常用的齒輪材料。其成本低 ,易于鑄造 ,有良好的切削性能 ,具有高的耐磨性和良好的降噪性能，使它成為一個(gè)較好的選擇。鑄鐵作為一 個(gè)齒輪材料主要的缺點(diǎn)是其抗拉強(qiáng)度低 ,這使齒輪容易屈曲而且需要相當(dāng)大的齒牙。 另一種類型的鑄鐵是球墨鑄鐵 ,它是在鑄鐵里增加了諸如鎂或鈰。這樣的合金化處理使得他們比 普通鑄鐵 有更強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度的同時(shí)保留了良好的耐磨性和易于加工的特點(diǎn)。 通常的設(shè)計(jì)是在鑄鐵齒輪和鋼齒輪于成本、強(qiáng)度、磨損間取一個(gè)平衡。 鋼 鋼齒輪通常由碳素鋼和合金鋼制成。他們與鑄鐵相比有更高的強(qiáng)度和更低的成本。然而 ,為了達(dá)到滿意的耐磨性他們通常需要經(jīng)過(guò)表面熱處理。不幸的是 ,熱處理工藝通常會(huì)使齒輪產(chǎn)生變形 ,結(jié)果是齒輪負(fù)載不能均勻分布在整個(gè)齒輪齒面。通常 更愿意選擇合金鋼因?yàn)樗麄儫崽幚頃r(shí)變形比碳素結(jié)構(gòu)鋼小。 雖然說(shuō)討論各種熱處理方法和他們對(duì)材料特性的影響不是我們這里的目的，設(shè)計(jì)師同樣應(yīng)該意思到材料熱處理可能帶來(lái)的問(wèn)題。 齒輪經(jīng)常通體淬火或者用水或油淬火 ,以增加其耐磨性。回火通常是齒輪淬火后立即執(zhí)行 , 包括加熱齒輪溫度到 200 度至 700 度 ,然后慢慢在空氣冷卻到室溫。如果較低的硬度就能滿意 ,最好的方法可能是通體淬火，因?yàn)樗畠r(jià)。 在許多情況下 , 雖然表面必須有非常高的硬度但主體部位只需要適當(dāng)強(qiáng)度。對(duì)于齒輪 ,例如 ,表面硬度必須較高 ,在齒輪的一生中齒牙將抵抗數(shù)百萬(wàn) 次磨損。在每一個(gè)接觸齒牙表面都會(huì)有很高的應(yīng)力。如果真的需要的話對(duì)這種情況就采用表面淬火。表面 ~ 毫米深得部分被賦予一個(gè)較高的硬度 ,盡管對(duì)里面的部分 (核心 )只有輕微的影響。表面淬火的優(yōu)勢(shì)在于 ,當(dāng)表面達(dá)到所需的耐磨硬度時(shí)、核心的部分仍然具有較好的的韌性、耐沖擊和抗疲勞性。最常用的表面硬化過(guò)程為是火焰表面淬火、感應(yīng)淬火、滲碳、滲氮、 氰化 , 碳氮共滲 。 圖 :顯示了一個(gè)典型的 碳氮共滲 齒輪的截面部分 ,清楚地顯示出堅(jiān)硬的表面圍繞著柔軟而有韌性的核心。 有色金屬 用銅、鋅、鋁、鈦是來(lái)獲取的合金材 料是有用的齒輪材料。銅合金 ,稱為青銅器 ,也許是應(yīng)用得最廣泛的。他們?cè)趯?duì)耐腐蝕性有較高要求和需要較大滑動(dòng)的場(chǎng)合非常有用，因?yàn)樗鼈兛梢詼p少摩擦損耗 ,他們通常被用做蝸輪蝸桿的原料。在鋁、鋅合金用于制造重載齒輪。 非金屬材料 非金屬材料制造齒輪已經(jīng)很多年了。尼龍、各類塑料等都已被使用過(guò)。使用這些材料的優(yōu)勢(shì)有，運(yùn)行平穩(wěn)、內(nèi)部潤(rùn)滑、減弱沖擊和振動(dòng) ,而且制造經(jīng)濟(jì)。他們的主要缺點(diǎn)是承載能力低、導(dǎo)熱率低 ,導(dǎo)致齒牙的熱變形而且可能導(dǎo)致齒輪嚴(yán)重弱化。 近來(lái)熱塑性樹脂 ,與玻璃纖維加固和潤(rùn)滑油作為添加劑 ,已被用來(lái)在齒輪材料上。這些復(fù)合材料給予了更大的承載能力 ,降低了熱膨脹 ,而且有更大的耐磨性和耐疲勞性。 3機(jī)械加工精度基礎(chǔ) 加工是通過(guò)最簡(jiǎn)單和最廉價(jià)的方式將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫漠a(chǎn)品。因此，只為了加工某些原材料和獲得預(yù)期的產(chǎn)品，這樣還不夠。事實(shí)上，通過(guò)采用最簡(jiǎn)單、最快以及最高效的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)是非常重要的。如果采用的技術(shù)不夠高效，所得零件的成本將會(huì)很高，并且這樣的零件會(huì)在和其他制造商生產(chǎn)的類似零件的競(jìng)爭(zhēng)中失去優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間應(yīng)盡量短以使廠家占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。 可以通過(guò)不同的方式對(duì)現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)行分類。其分類方式可以是按加工 過(guò)程，按產(chǎn)品類型也可以按產(chǎn)量和差異程度分類。按加工過(guò)程分類可以用鑄造行業(yè)和沖壓行業(yè)以及類似的行業(yè)來(lái)印證。當(dāng)按產(chǎn)品分類時(shí)，產(chǎn)業(yè)可以分為汽車行業(yè)，航空航天產(chǎn)業(yè)以及電子產(chǎn)業(yè)。第三種方式，即按產(chǎn)量分