《机械制造技术基础》

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1.在机床上形成发生线的方法有四种：轨迹法、成形法、相切法、展成法

2.分类：按其作用不同，成形运动分为主运动和进给运动两种；按其组成不同，成形运动分为简单成形运动和复合成形运动。

3.切削用量三要素：切削速度、进给量、背吃刀量（俗称切削深度）

(1)工艺系统：由机床、夹具、刀具和工件组成的系统称为工艺系统.

(2)机床应具备的三个基本部分：执行件、运动源、传动装置

(3)定比传动装置和换置机构、内联系传动链和外联系传动链

4．刀具常用材料：高速钢（如W18Cr4V ）、硬质合金（YG 类、YT 类、YW 类、YN 类）、超硬刀具材料（陶瓷、人造金刚石、立方氮化硼）。

(1)三面两刃一刀尖：前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖

(2)正交平面参考系：基面P r 、切削平面P S 、正交平面P a

(3)五个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角

(1)磨料、结合剂、气孔三者构成了砂轮三要素

(2)砂轮的特性主要由磨料、粒度、结合剂、硬度和组织5个参数决定。

(1)夹具组成：由定位元件、夹紧装置、对刀及导向装置、夹具体以及其它元件或装置所组成 其中，定位元件、夹紧装置和夹具体是不可缺少的。

(2)夹具作用：一是容易地、稳定地保证加工精度；二是提高劳动生产率；三是扩大机床工艺范围；四是改善劳动条件。

(3)夹具分类：按照应用范围（通用夹具、专用夹具、组合夹具等）、夹具动力源（手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具等）、使用机床（车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具等）来划分。

2．基准分类：?????

??????????????????装配基准测量基准精基准粗基准定位基准工序基准工艺基准设计基准基准

1．定位：工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为定位。

2．夹紧：工件定位后，使其在加工过程中始终保持位置不变的操作。

注意：定位与夹紧的区别。①定位是指一批工件在夹紧前要占有一致的、正确的位置。而夹紧在任何位置均可被夹紧，并不保证一批工件在夹具中的一致位置；②定位必须使工件与定位元件保持接触，这样才能限制工件的自由度，而夹紧是保证在整个加工过程中的工件位置始终不发生改变。

3．装夹：工件在机床或夹具中定位、夹紧的过程

4．工件定位方式：直接找正定位、划线找正定位、使用夹具定位

5．六点定则：按照一定要求合理布置夹具上的六个定位点，使工件在夹具中的位置完全确定的方法称为六点定则。（注意完全定位与不完全定位、过定位与欠定位的区别）

1．获得尺寸精度的方法：试切法、调整法、定尺寸刀具法、自动控制法

2．获得形状精度的方法：轨迹法、成形法、展成法

3．获得位置精度的方法：直接找正装夹、划线找正装夹、夹具装夹

4．切屑的形成与三个变形区：

(1)切屑形成过程：被切削层金属在刀具切削刃和前刀面作用下，因受挤压而产生剪切滑移变形的过程（当刀具与工件开始接触的最初瞬间，工件内部产生弹性变形。随着切削运动的继续，切削刃对工件材料挤压作用加强，使金属材料内部的应力和应变逐渐增大。当材料内部的应力达到屈服极限时，被切削的金属层开始沿着剪应力最大的方向滑移，从而产生塑性变形，并沿着前刀面流出）。

(2)三个变形区：

第一变形区：剪切面金属的剪切滑移变形，发生在约45°C的剪切面内，从OA到OM，厚度约0.02~ 0.2mm宽。

第二变形区：前刀面金属的挤压摩擦变形，发生在刀具前刀面与切屑底层之间。

第三变形区：后刀面金属的挤压摩擦变形，发生在刀具后刀面与已加工表面之间。

5．切屑类型：带状切屑、挤裂切屑（节状切屑）、单元切屑（粒状切屑）、崩碎切屑

6.(1)积屑瘤的形成：在切削塑性材料、切削速度为20m/min左右时，由于刀屑接触区的粘结摩擦和滞流作用，当前刀面上的温度和压力适宜时，使切屑底层金属粘结在前刀面的刃口附近而形成硬度很高的楔块，这个硬块就称为积屑瘤。积屑瘤的硬度可达工件材料硬度的2~3.5倍。

(2)积屑瘤的影响：增大前角、影响尺寸精度、增大表面粗糙度值、减小刀具磨损

3．鳞刺：在较低切削速度切削塑性材料时，有时会在已加工表面上产生一种鳞片状毛刺，这就是鳞刺，对表面粗糙度的影响严重。

1．切削力的来源：一是在加工过程中，使切削层产生弹性变形和塑性变形的切削抗力作用在刀具上；二是前刀面与切屑间、后刀面与已加工表面间的摩擦力作用在刀具上。

2．切削力分解：切削力（切向力）、背向力（径向力）、进给力（轴向力）

3．影响切削力因素：工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具磨损、切削液

(1)作用：冷却作用、润滑作用、清洗作用、防锈作用

(2)种类：水溶液、乳化液、切削油

3．刀具磨损过程：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段

1．磨削过程：磨削是利用砂轮上无数个微小磨粒的微切削刃对工件表面进行的切削加工

2．磨削的三个阶段：滑擦阶段、刻划阶段、切削阶段

2．工艺过程的组成

工序、安装、工位、工步、走刀

4．经济加工精度

在正常生产条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的工时定额），所能保证的加工精度。

二、毛坯的选择

1．毛坯的种类：铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件、冷挤压件、粉末冶金

2．毛坯制造方法：铸造、锻造、焊接、冲压、烧结

3．毛坯的选择原则：零件材料、零件结构、外形尺寸、生产类型、生产条件

三、定位基准选择

1．精基准选择：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则、便于装夹原则2．粗基准选择：保证相互位置原则、余量均匀分配原则、便于工件装夹原则、不得重复使用原则。以上原则是为了保证各加工面都有足够的加工余量、保证加工面与不加工面之间的位置关系、尽量选择没有缺陷（如飞边、浇口、冒口等）的平整表面。

四、工艺路线拟订

(2)加工方法选择步骤：首先选定主要加工表面的最终加工方法，然后再选定其先行各工序的加工方法，最后再选定各次要加工表面的加工方法。

2．加工阶段划分

(1)四个阶段：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段（超精加工阶段）

4．工序的划分

(1)工序集中的特点：将零件的加工集中在少数几道工序内完成。每道工序加工内容多、工序数目少、工艺路线短。随着数控技术的发展，工序集中已成为现代化生产的发展趋势。

(2)工序分散的特点：将零件的加工分散在较多的工序内完成。每道工序加工内容少、工序数目多、工艺路线长。

5．工序顺序的安排：

(1)机械加工工序顺序安排：基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔

(2)热处理工序的安排：预备热处理（正火和退火、调质、时效处理）、最终热处理（淬火、渗碳淬火、渗氮、表面处理）

(3)辅助工序安排：检验、去毛刺、清洗、防锈、去磁、平衡等

6．零件机械加工一般工艺路线(P123)：毛坯制造→退火或正火→主要表面粗加工→次要表面加工→调质(或时效)→主要表面半精加工→次要表面加工→淬火(或渗碳淬火)→修基准→主要表面精加工→表面处理→检验

(5)影响加工余量的因素：①前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度，②前工序的尺寸公差，③前工序形成的需单独考虑的位置偏差，④本工序的安装误差。

2．工序尺寸计算

(2)入体原则：中间工序尺寸的公差习惯上按“入体原则”标注，即被包容面的工序尺寸上偏差为零，包容面的工序尺寸下偏差为零。但是，毛坯尺寸公差、孔轴心距以及内孔到平面的距离一般按双向标注（对称标注或者不对称标注）。

3．加工余量、工序尺寸及公差的关系（图3.13）

五、切削用量选择

1．考虑因素：生产率（金属切除率）、机床功率、刀具耐用度、加工表面粗糙度

2．基本原则：首先选择背吃刀量，以求一次进刀全部切除加工余量；其次根据机床进给动力允许或被加工表面粗糙度的要求，选择一个较大的进给量；最后根据已确定的背吃刀量和进给量，并在刀具耐用度和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。

3．选择步骤

(1)背吃刀量a p的选择：根据加工余量大小，除留下后续工序的余量外，尽可能一次切除，以使走刀次数最少。当粗切余量太大或工艺系统刚性较差时，才考虑分几次切除；

(2)进给量f的选择：根据工艺系统的刚性和强度，采用计算或查表的方式来确定。粗加工的进给量主要受到机床进给动力的限制，半精加工和精加工的进给量主要受到表面粗糙度的限制。

(3)切削速度v c的选择：按照刀具耐用度所允许的切削速度进行计算，或者按实践经验和手册查表确定。

(4)校验机床功率：根据机床功率计算最大切削速度（参考教材P93）

1．加工精度：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状、位置）与理想几何参数的符合程度。加工精度是零件图上以公差T的数值给定的，是一个确定值。

2．加工误差：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状、位置）与理想几何参数的偏离程度。加式误差是零件加工后实际测得的偏离值?，是一个变化值。

3．工艺系统原始误差：由于零件加工是在工艺系统中完成的，而工艺系统的各种误差都会不同程度反映为加工误差，所以把工艺系统误差称为原始误差（即工艺系统的误差是“原因”，零件加工误差是“结果”）

4．误差敏感方向：当原始误差方向与工序尺寸方向相同时，引起的加工误差为最大，该方向称为误差的敏感方向，与之垂直的方向称为误差的非敏感方向。

工艺系统刚度特点之一：整个工艺系统的刚度比其中刚度最小的那个环节的刚度还小。

工艺系统刚度特点之二：工艺系统各环节的刚度和整个工艺系统的刚度，是随着受力点位置变化而变化。

(2)误差复映现象：当毛坯或工件存在形状误差或某些位置误差时，加工后的工件仍会存在同类的加工误差，但每次加工后的误差都会逐步减少。

(3)误差复映系数：ε=Δg/Δm（Δm——加工前误差(毛坯误差)，Δg——加工后误差）

因为Δg总是小于Δm，所以ε是一个小于1的正数。它定量反映了毛坯误差经加工后所减小的程度。当工件的加工精度要求较高时，可以通过增加走刀次数来减小工件的复映误差，即

ε总=ε1ε2ε3…εi…

由于是εi一个小于1的正数，多次走刀后，毛坯的误差就可以减小到满足精度要求的理想值。这就是精度要求高的零件安排加工次数多的原因。

4．减小受力变形的途径：提高工艺系统刚度（合理的结构设计、提高接触刚度、合理的装夹和加工方式）、减小载荷及其变化。

六、加工质量统计分析

1．加工误差分类

(1)系统误差：连续加工一批工件，加工误差的大小和方向保持不变，或者按一定规律变化。前者是常值系统误差，后者是变值系统误差

(2)随机误差：连续加工一批工件，加工误差的大小和方向在一定范围内随机变化。

2．工件尺寸分布规律

(1)在正常条件下，若引起加工误差的诸因素中没有特别显著的因素时，加工一批工件所得尺寸的实际分布曲线非常近似于理论正态分布曲线。

(2)若实际分布曲线与正态分布曲线基本相符，则加工过程中没有变值系统误差（或影响很小）

(3)若实际分布曲线中心与公差带中心重合，则加工过程中不存在常值系统误差

(4)若实际分布曲线的6 T（工件公差），则加工过程中的随机误差影响很小。

1．夹紧装置的组成：动力源、中间传力机构、夹紧元件

2．对夹紧装置的基本要求：夹紧过程可靠、夹紧力大小适当、结构工艺性好、夹紧动作迅速、操作方便并安全省力

4．常用夹紧装置：斜楔夹紧装置、螺旋夹紧装置、偏心夹紧装置、铰链夹紧装置、定心夹紧装置、联动夹紧装置

四、典型夹具

1．钻床夹具（钻模）

(1)结构特点：钻床夹具安装在钻床工作台上，通过钻套引导刀具进行加工，主要用于加工内孔及螺纹

4．镗床夹具（镗模）

(1)结构特点：镗床夹具安装在镗床工作台上，通过镗套引导镗杆进行加工，主要用于加工精密孔或孔系。若采用双支承引导，其镗孔精度不受机床精度影响，用于加工精密孔或孔系。

应用镗床夹具可以加工出有较高精度要求的内孔或孔系，广泛用于镗床和组合机床上，也可通过使用镗床夹具来扩大车床、摇臂钻床的加工范围。

(2)镗模支架：单支承引导（单支承前引导、单支承后引导）、双支承引导（前后支承引导、双支承后引导）

(2)镗套：固定式镗套、回转式镗套

5．组合夹具：孔系组合夹具、槽系组合夹具

第六章机械装配工艺基础

一、装配精度

1．装配：将若干个零件、合件、组件和部件结合成产品的过程称为装配。其中又可分为合件装配、组件装配、部件装配和总装配。

三、获得装配精度的工艺方法

1．互换法

(1)完全互换法：装配中各零件不经任何选择、修配和调整就能保证全部产品装配合格，其特点一是被装配零件必须全部合格，二是装配中零件能完全互换。

(2)部分互换法：装配中各零件不经任何选择、修配和调整就能保证绝大部分产品装配合格，其特点一是被装配零件公差稍微扩大，二是装配后有极少数产品不合格。

2．选配法

(1)概念：当被装配零件按经济加工精度制造而不能保证装配精度时，通过选择合适的零件进行装配来达到装配精度要求。

(2)方法：直接选配法、分组选配法、复合选配法

3．修配法：当被装配零件按经济加工精度制造而不能保证装配精度时，装配前在被装配零件中选择一个修配件，预先留有修配余量，装配时通过加工修配件尺寸来达到装配精度要求。

4．调整法

(1)概念：当被装配零件按经济加工精度制造而不能保证装配精度时，装配时通过调整其中一个零件位置或更换一个不同尺寸的零件来达到装配精度要求。

(2)方法：固定调整法、可动调整法、误差抵消调整法

5．装配方法选择原则：一般情况下，优先采用完全互换法；若生产批量大、组成环较多、装配精度较高时，可以采用部分互换法；若生产批量大、组成环较少、装配精度高时，可以采用分组互换法；上述方法不便于采用时，可以考虑用修配法或调整法装配。

大题1：工艺路线拟订:1.如图所示轴类零件，拟订批量生产的简明工艺路线。

材料：45#

热处理：HRC40~45

表 轴类零件工艺路线（批量生产）

实例1：如图所示轴承座零件，(a)图为工序图，其工艺路线是以B 面为基准加工A 面，保证尺寸

A 1=10-0.1，再以A 面为基准加工C 面，试确定工序尺寸X 及公差。

解：

(1)确定封闭环，画出尺寸链图

因A 是间接得到，故而是封闭环，尺寸链图如图(b)所示。

(2)确定各环的性质

由于A 是封闭环，则X 和A 1就是组成环，其中X 是增环，A 1是减环

(3)计算X 尺寸及公差

02.0-A

02.030-

X 基本尺寸：30=X －10，即X ＝40

X 上偏差：0＝ES(X)－(-0.1)，即ES(X)＝-0.1

X 下偏差：-0.2＝EI(X)－0，即EI(X)＝-0.2

最后得到：X ＝401.02.0-

-

(4)分析“假废品”现象

当按上述公式计算得到的尺寸X ＝401.02.0--进行加工时，

若某一零件加工后的实际尺寸X ＝39.95，即较工序尺寸的上限还超差0.05。从工序上看，此件即应该报废。但若将该零件的A 1实际尺寸再测量一下，如果A 1＝10，则封闭环尺寸A ＝39.95－10＝29.95，仍然符合工序尺寸30-0.2的要求。这就是工序上报废而产品仍合格的所谓“假废品”现象。因此，对换算后工序尺寸超差的零件，应该按设计尺寸再进行一次验算，以免将实际尺寸合格的零件报废而造成浪费。

考题2：定位方案分析

实例5：工件以一面两孔在一面两销上定位，如右图所示

单个定位分析 支承板： 圆柱销1： 圆柱销2： 组合定位分析 首先分析圆柱销1： 其次分析圆柱销2：

最后结论

组合限制了 ，重复限制了

属于完全定位， 是过定位。

解决方法

圆柱销2采用菱形销

实例6：工件在三个V 形块上定位，如右图所示

单个定位分析

V1：

V2： V3：

组合定位分析

首先分析V1：

其次分析V2： 最后分析V3：

最后结论：完全定位

实例7：工件两顶尖中定位，如右图所示

单个定位分析 前顶尖（固定顶尖）： 后顶尖（活动顶尖）： 组合定位分析 首先分析前顶尖（固定顶尖）： x y z x y x y x y

x z x x y y z z x x y y x z z x

x z y z y

x z y y z

x z x z z y X Z Y

其次分析后顶尖（活动顶尖）：

最后结论：不完全定位

3.定位方案综合分析

a) 两支承板、两支承钉、菱形销的组合 b) 三爪、中心架的组合

c) 支承板、活动锥坑、圆锥销的组合 d) 长圆柱销、定位块、自位支承的组合 解答：a) 两支承板： ；b) 三爪卡盘： ； c) 支承板： ；d) 长圆柱销： 两支承钉： ； 中心架： ； 活动锥坑： ； 定位块： 菱形销： ； 圆锥销： ； 自位双支承：

x y z x z y x z x z x y z y z

x z x z y x y