01机械零件加工表面的形成
机械制造中的机械加工表面处理技术
机械制造中的机械加工表面处理技术机械加工是制造业中一项重要的工艺技术，通过对材料进行切削、磨削、冷加工等方式，将材料加工成所需的形状和尺寸。
然而，仅仅满足形状和尺寸要求还不足以满足实际应用的需要，往往还需要对机械零件的表面进行处理，以提高其表面质量、使用寿命和功能。
机械加工表面处理技术是通过改变零件的表面特性，改善其性能，以适应特定工作环境和使用要求。
常见的机械加工表面处理技术有热处理、电镀、喷涂、化学处理等。
1. 热处理热处理是指通过加热、保温和冷却等工艺，使材料的结构和性能发生改变的过程。
常见的热处理方法包括淬火、回火、正火、退火等。
这些方法可以优化材料的硬度、强度、韧性等性能，从而提高零件的抗疲劳和耐磨性能。
2. 电镀电镀是利用电解原理，在机械零件表面镀上一层金属或合金薄层的方法。
通过电镀可以改善零件的耐腐蚀性能、外观光洁度和导电性能，同时还能提高零件的硬度和耐磨性。
3. 喷涂喷涂是将一种涂料喷射到机械零件表面的方法。
喷涂可以提供防腐、防磨、耐高温等特殊性能，同时也可以实现美观的外观效果。
常见的喷涂方式有喷砂、喷漆、喷粉等。
4. 化学处理化学处理是利用化学反应改变机械零件表面的方法。
常见的化学处理方法有酸洗、脱脂、溶解、氧化等。
化学处理可以消除零件表面的氧化皮、污垢，增加表面的粗糙度，从而提供更好的附着力和润滑性。
除了以上常见的机械加工表面处理技术外，还有其他一些高级技术，如等离子渗氮、激光熔覆、等离子刻蚀等。
这些技术更加复杂，适用于特殊领域和高要求的机械零件制造。
在机械制造中，机械加工表面处理技术起着关键的作用。
通过适当的表面处理，不仅可以提高机械零件的质量和性能，还可以降低零件的使用成本和维护成本。
因此，制造企业需要根据实际情况选择适合的机械加工表面处理技术，以满足市场需求和提高竞争力。
总之，机械加工表面处理技术在机械制造中具有重要的地位。
通过热处理、电镀、喷涂、化学处理等方法，可以改善零件的表面性能，提高零件的质量和使用寿命，从而满足不同领域和需求的机械制造要求。
机械加工工艺过程
高速精铣 IT6～7
Ra 0.16¬1.25
精磨 IT6～8 Ra 0.16¬1.25
宽刀精刨 IT6
Ra 0.16¬1.25
刮研
Ra 0.04¬1.25
半精车
IT8～11 Ra 2.5～10
精车
IT6～8 Ra 1.25～5
精拉
IT6～9 Ra 0.32～2.5
具 按夹具所用夹紧动力源：手动夹紧夹具、气动
夹紧夹具、液压夹紧夹具、气液联动夹紧夹具
、电磁夹具、真空夹具等
（1）通用夹具
此类夹具具有通用性，只需调整或更换少量零件就
可用于装夹不同的工件。如三爪、四爪卡盘、顶尖（下 左图）、平口钳、V型块（下右图）、分度头等。通用 夹具的结构复杂，适用于大批量生产，也适用于单件小 批生产，是使用最广泛的一类夹具。
精磨 IT6～7 Ra 0.16~1.25
研磨 IT5
Ra 0.008~0.32
超精加工 IT5
Ra 0.01~0.32
砂带磨 IT5
Ra 0.01～0.16
精密磨削 IT5
Ra 0.008~0.08
抛光 Ra 0.008~1.25
外圆表面的典型加工工艺路线
7.1.2 孔的加工
孔也是组成零件的主要表面之一，其技术要求与外圆表 面基本相同。零件上的孔的种类很多，加工方法也很多。
标准元件组拼装而成的夹 具。
组合夹具实例
气动虎钳
液压夹具
2.夹具的主要组成部分 机床夹具的构造各不相
同，但任何一套完整的夹具概 括起来都由以下几部分组成： （1）定位元件：确定工件正确 位置的元件，如定位销； （2）夹紧装置：使工件在外力 作用下仍能保持其正确定位位 置的装置； （3）对刀元件、导向元件：夹 具中用于确定（或引导）刀具 相对于夹具定位元件具有正确 位置关系的元件，如对刀块、 钻套、镗套等；
机械制造技术基础课件最新版第一章机械加工方法
Δm=0 材料基本不变原理,如铸造、锻造及模具成形(注塑、冲压等) 工艺,在成形前后,材料主要是发生形状变化,而质量基本不变。
Δm>0 材料累加成形原理,如20世纪80年代出现的快速原形(Rapid Prototyping)技术,在成形过程中通过材料累加获得所需形状。
第二节 机械加工方法
按照铣削时主运动速度方向与工件进方向的相同或相反,又分为顺铣 和逆铣。
顺铣:铣削力的水平分力与工件的进给方 向相同,而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般又 有间隙存在,因此切削力容易引起工件和工作台一 起向前窜动,使进给量突然增大,容易引起打刀。
在顺铣铸件或锻件等表面有硬皮的工件时
二、等材制造技术(Δm=0) 等材制造技术主要是指用模具成形的方法,成形前后,材料质量基本不
变,只是形状的改变。
值得注意的是,统计数据表明,机电产品40%~50%的零件是由模具成 形的,因此模具的作用是显而易见的。模具可分为注塑模、压铸模、锻模、 冲压模、吹塑模等。在我国模具的设计与制造是一个薄弱环节。模具制造 精度一般要求较高,其生产方式往往是单件生产。模具的设计要用到CAD、 CAE等一系列技术,是一个技术密集型的产业。
图1-10 电火花加工原理示意图 1—床身 2—立柱 3—工作台 4—工件电极 5—工具电极 6—进给机构 7—工作液 8—脉冲电源 9—工作液循环过滤系统
第三节 特种加工
电火花加工机床已有系列产品,根据加工方式,可将其分成两种类型: ➢用特殊形状的电极工具加工相应工件的电火花成形加工机床(如前所述); ➢用线(一般为钼丝、钨丝或铜丝)电极加工二维轮廓形状工件的电火花线切割机床。
机械零件加工表面的形成
机械零件加工表面的形成1. 引言机械零件的表面形成是指在工艺操作过程中，通过不同的加工手段和方法，使得零件的表面达到特定的形状和加工质量的过程。
正确的表面加工能够提高零件的精度和质量，增强零件的耐磨性和耐腐蚀性，同时也美化了零件的外观，提高了产品竞争力。
2. 表面加工方法2.1 机械加工机械加工是指通过机械设备对零件的表面进行磨削、车削、铣削等加工方法。
机械加工可以获得较高的加工精度和表面质量，适用于各种材料的加工。
常见的机械加工方法包括平面磨削、外圆磨削、内圆磨削、车削、铣削等。
2.2 热处理热处理是指通过加热和冷却等操作，改变零件的组织结构和性能。
在热处理过程中，零件表面会形成一层不同材质和性质的氧化膜或者硬化层，从而改变零件的表面硬度和摩擦性能。
常见的热处理方法有淬火、回火、渗碳等。
2.3 表面涂层表面涂层是指通过在零件表面涂覆一层保护性或者功能性的薄膜来改善零件的表面性能。
涂层能够提高零件的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能，并且可以改变零件的颜色和外观。
常见的涂层方法有喷涂、浸涂、电镀、喷电等。
2.4 化学处理化学处理是指通过化学反应来改变零件表面的化学成分和性质。
化学处理可以通过溶液中的化学物质与零件表面的物质发生反应，形成一层新的物质，从而改变零件的表面硬度、抗腐蚀性和耐热性。
常见的化学处理方法有酸洗、镀膜、氧化等。
2.5 表面打磨和抛光表面打磨和抛光是指通过机械或化学方法，去除零件表面的凹凸不平和粗糙度，使得零件表面更加光滑和平整。
表面打磨和抛光能够提高零件的外观质量和触感，同时也可以减少零件的摩擦和磨损。
常见的打磨和抛光方法有研磨、抛光膏、超声波抛光等。
3. 表面形成的影响因素3.1 材料的性质材料的性质直接影响着加工表面的形成方式和难度。
不同的材料具有不同的硬度、韧性和热膨胀系数等特性，在加工过程中会对切削力和工具磨损等产生影响，从而影响表面形成质量。
3.2 加工手段和工艺不同的加工手段和工艺会对加工表面的形成产生影响。
零件表面的形成方法
滚齿加工的成形运动： 母线（轮齿的渐开线）是滚刀切削刃的包络线， 由B11和B12构成。 导线事沿齿长方向的直线，由相切法形成，即需 滚刀旋转并向下的直线运动B11+A2 滚切直齿圆柱齿轮时共需两个运动，即展成运动 B11+B12和滚刀沿工件轴向移动的直线运动A2
母线
组成零件轮廓的几何表面
螺纹的生成线是由“Λ”形线（母线）和螺旋线（导线）
直齿圆柱齿轮生成线是渐开线（母线）和直线（导线）
三.发生线的形成及所需运动
1）切削刃的形状为一 个切削点，形成点接触 2）切削刃的形状为一 个一段曲线，形状吻合 形成线接触。 3）切削刃的形状为一 个一段曲线，形状不吻 合形成共轭关系。
本意：两头牛背上的架子称为轭，轭 使两头牛同步行走。共轭即为按一定 的规律相配的一对。
1) 成型法——利用成形刀具来形成发生线， 对工件进行加工的方法。
形成发生线所需的运动
2) 轨迹法——靠刀尖的运动轨迹来形成所需 要表面形状的方法。
形成发生线所需的运动
3) 相切法——由圆周刀具上的多个切削点来 共同形成所需工件表面形状的方法。
形成发生线所需的运动
4) 展成法——利用工件和刀具作展成切削运 动来形成工件表面的方法。
形成发生线所需的运动
四、零件表面成形所需的成形运动
车削所需的表面成形运动： 母线为直线，导线为圆，因此，形成表面的 成形运动总数为一个，是一个简单成形运动。
螺纹车刀车削螺纹： 母线—成形刀刃，不需要成形运动。 导线—螺旋线，由轨迹法形成，需要一个 复合成形运动B11A12。 表面成形运动的总个数为1个，是复合成 形运动。
第一节
零件表面的形成方法
金属切削机床的工作原理是使金属切削刀 具和工件产生一定的相对运动，以形成具 有一定形状、一定尺寸精度和表面质量的 零件表面。
机械零件的成形方法
本 零件表面的成形的方法（形成发生线的四种方法） 节 教 学 重 点 难 点
.
第三节 机械零件的成形方法
一、零件的成形方法
1.材料成形工艺
零
在加工过程中材料的形状、尺寸、性能等发生变化，而
件 重量近似等于加工前的重量。如铸造、锻造、压力加工、粉
的 末冶金、注塑成形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直
机械制造技术
第一章 机械制造过程概述
机制教研室
第一章 机械制造过程概述
第三节 机械零件的成形方法
第三节 机械零件的成形方法
一
零件的成形方法
本
节
教
二
零件表面的成形
学
内
容
.
第三节 机械零件的成形方法
本节教学要 求：
本
掌握零件表面的成形的方法（形成发生线的
节 四种方法）
教
学
要
求
.
第三节 机械零件的成形方法
成 接成形零件。
形 方 法
2.材料去除工艺 以一定的方式从工件上去除多余的材料，得到所需形状、
尺寸的零件。如切削加工、磨削加工、特种加工等。 3.材料累加工艺
利用一定的方式是零件的重量不断增加的工艺方法。 传
统的累加方法有焊接、粘接、铆接、过盈配合、电铸和电镀
等。近几年才发展起来的快速原型制造（RPM）。
的
快速成形是将零件以微元叠加方式逐渐累积生成。将
成 零件的三维实体模型数据经计算机分层切片处理，得到各
形 层截面轮廓，按照这些轮廓，激光束选择性地切割一层层 方 的箔材（LOM叠层法，图1.7）；或固化一层层的液态树 法 脂（SLA光固化法图1.8）；或烧结一层层的粉末材料
01 机械加工工艺系统的基本知识
刀刃为旋转刀具（铣刀或砂轮）上的切削点1，刀具 作旋转运动的同时，其中心按一定规律运动，切削点 1的运动轨迹（如图中的曲线3）与工件相切，形成了 发生线2。 由于刀具上有多个切削点，发生线2是刀具上所有的 切削点在切削过程中共同形成的。 形成发生线需要二个成形运动：刀具的旋转运动和
展成法
2019/3/6
重庆人文科技学院
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形成发生线的方法可归纳为四种：
c.轨迹法
利用刀具作一定的轨迹运动对工件进行加 工的方法。 刀刃为切削点1，它按一定轨迹运动，形 成所需的发生线2。 形成发生线需要一个运动。
轨迹法
2019/3/6
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形成发生线的方法可归纳为四种：
d.相切法
（1）主运动
机床上形成切削速度并消耗大部分
动力的运动。
速度高，消耗的功率大。
任何一种机床，必定有、且通常只 有一个主运动。
主运动可能是简单运动，也 可能是复合的成形运动。
（2）进给运动
• 机床上维持切削加工过程连续不断进行 的运动。 • 速度较低，消耗的功率较小。 • 一台机床的进给运动可能有一个或几个。
2. 金属切削机床型号的编制方法
机床品种多，用机床型号表示。通用机床型号的组成： 由基本部分和辅助部分组成，中间用“／”隔开，读作 “之”前者需统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。
代号顺序依次为：类代号，通用特性和结构特性代号， 组代号，型代号，主参数代号，重大改进顺序代号。
（1）类代号 用大写汉语拼音字母表示，位于型号之前。表1机 床类别代号表。
第二节 金属切削机床与数控机床的基本知识
机械零件加工表面的形成概述
第二章 机械零件加工表面的形成第一节 机械零件加工表面的形成过程一、工件的加工表面及其形成方法:1. 机械零件常用的表面形状2.工件表面的形成:工件表面可以看成是一条线沿着另一条线移动或旋转而形成的。
并且我们把这两条线叫着母线和导线，统称发生线。
3.发生线的形成1)成型法——利用成形刀具来形成发生线，对工件进行加工的方法。
2)轨迹法——靠刀尖的运动轨迹来形成所需要表面形状的方法.3)相切法——由圆周刀具上的多个切削点来共同形成所需工件表面形状的方法。
4)展成法——利用工件和刀具作展成切削运动来形成工件表面的方法。
4. 表面成型运动二、切削运动与切削要素:1.切削加工中的工件表面 2.切削运动与切削用量(1) 主运动：由机床或人力提供的主要运动，能使刀具从工件上切除金属层使之变为切屑。
例如：车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动；铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。
主运动是一个矢量,主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主运动方向。
主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定点相对于工件主运动的瞬时速度，用vc 表示，单位：m/min （或m/s ）。
外圆车削时，切削速度的计算公式为： .dw:工件或切削刃上选定点的直径，计算时常以工件待加工表面的直径来计算。
(2) 进给运动:由机床或人力提供的附加运动，它能使把工件切削层不断地投入切削过程。
进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。
进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给运动的瞬时速度，用vf 表示，单位常取为(mm/s)或(mm/min).进给运动速度:例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f 来表述,单位：mm/r ；刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述，单位为mm/str 。
铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f 来表述，单位：mm/z 。
进给速度vf 、进给量f 、每齿进给量fz 和刀具齿数Z 之间的关系如下：vf=nf= nzfz 。
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图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(1) 主运动
主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬 时主运动方向。 主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定 点相对于工件的主运动的瞬时速度，用vc表示， 单位：m / min（或m / s）。 外圆车削时，切削速度的计算公式为：
vc
dw n
1000
(2) 进给运动
进给运动：由机床或人力提供的附加运动，
它能使把工件切削层不断地投入切削过程。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(2) 进给运动
进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的 瞬时进给运动方向。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(2) 进给运动
3.切削层参数
(4)切削层的工艺参数
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
4.材料切除率
材料切除率Q：在特定瞬间，单位时间所切 除的材料体积。 单位：mm3 / s 。 Q = 1000 vc AD = 1000 vc hD bD = 1000 vc asp f
零件 合件1 组件1 合件2 组件2 合件3 组件3
部件1
部件2
部件3
机 器
汽车的组成：
发动机部件 曲轴组件 连杆活塞组件 连杆合件 连杆盖 活塞环 活塞销 连杆体 铜套
汽车
变速箱部件
驱动桥部件
转向器部件
凸轮轴组件
发动机缸体
车架
车厢 驾驶室
发动机缸盖
飞轮 机油泵组件
活塞
机器的组成：
合件1 组件1 合件2 组件2
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
3.切削层参数
（3）切削层公称厚度hD（切削厚度）： 切削厚度是指在同一瞬间的切削层横 截面积与其公称切削层宽度之比，单位： mm。即 AD hD bD
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
3.切削层参数 切削层：切削过程中，由刀具的一个 单一动作 所切除的工件材料层。 切削层尺寸平面：通过切削刃基点并垂直于该 点主运动方向的平面。 切削刃基点：切削刃等分中点。 例：平行四边形BCDF即为切削层尺寸平面，它 截切削层于BCDE四边形。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
3.切削层参数
3) 相切法——由圆周刀具上的多个切削 点来共同形成所需工件表面形状的方 法。
图2-3 形成发生线所需的运动
3.发生线的形成
4) 展成法——利用工件和刀具作展成切削
运动来形成工件表面的方法。
图2-3 形成发生线所需的运动
4. 表面成型运动 例:
车削外圆柱面的成形运动
4. 表面成型运动 例:
AD = asp f
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
3.切削层参数
（2）切削层公称宽度bD（切削宽度）： 切削宽度是指在给定瞬间，在切削层尺寸 平面中测量的作用主切削刃截形上两个极点间 的距离，单位：mm。 例：如图2-6所示，平面cBCDF即为切削层尺寸 平面，BC段为作用的主切削刃，BC两点间的 距离bD即为切削层公称宽度，实际横截面积 BCDE就是切削面积。
背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直
于工作平面方向上测量的吃刀量。 例：外圆车削
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(5) 背吃刀量
背吃刀量是指过切削刃选定点在垂直
于工作平面方向上测量的吃刀量。 例：外圆车削
dw dm sp 2
切削用量三要素
背吃刀量asp、 进给量f 切削速度vc
（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）： 切削面积是指在给定瞬间，切削层在切削层 尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
3.切削层参数
（1）切削层公称横截面积AD（切削面积）： 切削面积是指在给定瞬间，切削层在切削层 尺寸平面里的实际横截面积，单位：mm2。
常见典型表面成形运动
二、切削运动与切削要素
1.切削加工中的工件表面
二、切削运动与切削要素
2.切削运动与切削用量
主运动 切削运动
进给运动
2.切削运动与切削用量
(1) 主运动：由机床或人力提供的主要运 动，能使刀具从工件上切除金属层使之 变为切屑。 例如：车削时，车床主轴带动工件作的旋转运动；
铣削时，铣床主轴带动铣刀作的旋转运动。
2.切削运动与切削用量
(1) 主运动是一个矢量
主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬时主 运动方向。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(1) 主运动
主运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的瞬 时主运动方向。 主运动速度：也就是切削速度，是指切削刃选定 点相对于工件主运动的瞬时速度，用vc表示， 单位：m / min（或m / s）。
机械制造技术基础
刘英 副教授
重庆大学
课程介绍及要求
一、课程内容和目的 二、特点 三、重要性 四、学习要求 五、参考书
参考书
金属切削原理与刀具
互换性与测量技术（公差）
金属切削机床
机械制造工艺学
机床夹具设计
第一章 绪论
机械制造业的作用与现状
第二章 机械零件加工表面的形成
机器的组成：
vf = n f = n z fz
(3) 刀具的工作平面
切削过程中刀具的工作平面是指: 通过切削刃选定点并同时包含主运动 方向和进给运动方向的平面，工作平 面的符号为Pfe
(4) 吃刀量
吃刀量是指过切削刃的两个端点， 且垂直于所选定的测量方向的两平 面间的距离。
(4) 吃刀量
确定吃刀量有三点要注意： 1）确定切削刃的两个端点； 2）确定测量的方向； 3）确定两界限平面。
1. 机械零件常用的表面形状
平面 零件的 常用表面 圆柱面
圆锥面
成型表面
特殊表面
图2-1 机器零件上常用的各种典型表面
2. 工件表面的形成
工件表面可以看成是一条线沿着另一条 线移动或旋转而形成的。并且我们把这两 条线叫着母线和导线，统称发生线。
例、工件表面的形成
导线 母线 母线 导线
母线 导线 母线
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
(4) 吃刀量
在一般切削加工中，常用的吃刀 量有背吃刀量asp（或ap）和侧吃刀量 ase（或ae）两个，其单位为mm 。 例：车削 背吃刀量asp； 铣削 背吃刀量asp、侧吃刀量ase
(5) 背吃刀量
进给运动方向：是指切削刃选定点相对于工件的 瞬时进给运动方向。 进给运动速度：指切削刃选定点相对于工件进给 运动的瞬时速度，用vf表示，单位常取为 (mm / s)或(mm / min)
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
进给运动速度
例：外圆车削时，进给运动速度常常用进给量f来表述， 单位：mm / r 刨削时，进给运动速度用每一行程多少毫米来表述， 单位为mm / str。 铣削时，进给运动速度常用每齿进给量f来表述， 单位：mm/z 进给速度vf、进给量f、每齿进给量fz 和刀具齿数 Z之间的关系如下：
导线 导线
导线
导线
导线
母线 母线
母线
图2-2 组成工件轮廓的几何表面
3.发生线的形成
1) 成型法——利用成形刀具来形成发生 线，对工件进行加工的方法。
图2-3 形成发生线所需的运动
3.发生线的形成
2) 轨迹法——靠刀尖的运动轨迹来形成 所需要表面形状的方法。
图2-3 形成发生线所需的运动
3.发生线的形成
零件
合件3 组件3
部件1
部件2
部件3
机 器
机械零件的表面：
例：
如 轴 圆柱面 平面 如 齿轮 平面 圆柱面 渐开线表面 如 箱体 孔（圆柱面） 平面
机械零件的表面：
机械零件的表面
非加工表面
加工表面
（重要的工作表面）
有一定的精度要求和粗糙度要求
通过机械加工保证
第一节
机械零件加工表面 的பைடு நூலகம்成过程
一、工件的加工表面及其形成方法
(6)合成切削运动
切削过程中，由主运动和进给运动合成 的运动称为合成切削运动。 合成切削运动方向：就是切削刃选定点相 对于工件的瞬时合成切削运动的方向； 合成切削速度ve：就是切削刃选定点相对 于工件的合成切削运动的瞬时速度。
图2-6 外圆车削时的加工表面、切削用量与切削层
二、切削运动与切削要素