机械制造工艺学 复习资料(青岛科技大学).doc

第一章 1.生产过程：在机械制造厂制造机器时，将原材料转变成成品的过程。工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。2.生产纲领：机器产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。生产纲领N零=N*n(1+)，N零机器零件的生产纲领、N机器产品在计划期内的产量、n每台机器产品中该零件的数量、备品率、平均废品率。3.生产类型：根据生产纲领和零件的复杂程度来确定生产类型。按专业化程度的不同，分为单件生产、成批生产和大量生产。成批生产：小批生产、中批生产、大批生产。获得尺寸精度的方法试切法：通过试切测量调整再试切，反复进行到工件被加工尺寸达到要求为止的加工方法。调整法：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的加工方法。尺寸刀具法自动控制法4.基准：用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。设计基准：零件设计图样上所采用的基准。工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准，包括工序基准(在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准)、定位基准(工件在机床上或夹具中加工时，用作定位基准)、测量基准(测量时所采用的基准)和装配基准(机器装配时，用来确定零件或部件在产品中的相对位置的基准)。第二章1.装夹：将工件在机床上或夹具中定位、夹具的过程。2.装夹方法：直接装夹；找正装夹；夹具装夹。3.夹具装夹误差(加工误差)：工件装夹误差，装夹：与工件在夹具中装夹有关的加工误差，包括定位和夹紧误差；夹具的对定误差，对定：与夹具相对刀具及切削成型运动有关的加工误差，包括对刀误差和夹具位置误差；过程误差，过程：与加工过程有关的加工误差。二工件的定位(一)1.完全定位：工件在机床或夹具上定位，六个不定度都被限制的情况。 2.部分定位：工件在机床或夹具上定位，六个不定度没有被完全限制的情况。3.欠定位：工件在机床或夹具上定位，定位支承点数少于工序加工要求应予以限制的不定度数的情况。4.重复定位：工件在机床或夹具上定位，几个定位支承点重复限制同一个或同几个不定度的情况。(二)定位元件的选择1.平面定位元件(1)主要支承(点限制1个不定度，板限制2个)：固定支承、可调支撑、自位支撑；(2)辅助支承(不限制不定度)。2.圆孔表面定位元件：定位销(短2，长4，短削边销1，锥面定位销3)、刚性心轴(短2长4)、小锥度心轴(4个)。3.外圆表面定位：定位套(短2长4)、支承板(短1长2)、V型块(短2长4)。 4.锥面定位元件：锥形心轴(5个)，死顶尖(3个)，动顶尖(2个)。(三)定位误差的计算：1定位误差：由于定位不准而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差。基准位置误差：定位基准的最大变动量基准不重合误差：工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。结论：定位误差只产生在采用调整法加工一批工件的条件下，若一批工件逐个按试切法加工，则不存在定位误差。定位误差是由于工件定位不准而产生的加工误差。它的表现形式为工序基准相对加工表面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。它的产生原因是工件的制造误差、定位元件的制造误差、两者的配合间隙及基准不重合等。定位误差由基准位置误差和基准不重合误差两部分组成，但并不是在任何情况下这两部分都存在。当定位基准无位置变动，则位置=0；当定位基准与工序基准重合，则不重=0。定位误差的计算可按定位误差的定义，根据所画出的一批工件定位可能产生定位误差的两种极端位置，在通过几何关系直接求得，也可以按定位误差的组成，由公式定位=位置不重得到。提高工件在夹具中定位精度的主要措施：1减小或消除基准位置误差1）选用基准位置误差小的定位元件2）合理布置定位元件在夹具中的位置3）提高工件定位表面与定位元件的配合精度4）正确选取工件上的第一二三定位基准 2消除或减少基准不重合误差2.几种典型表面定位时的定位误差：平面定位时的定位误差；圆孔表面定位时的定位误差；外圆表面定位时的定位误差；圆锥表面定位时的定位误差。3.表面组合定位时的定位误差。三工件的夹紧1.夹紧装置组成：动力源、夹紧机构。中间递力机构作用：改变原始作用力的方向；改变原始作用力的大小；具有一定的自锁性能，以保证夹紧的可靠性。2.夹紧力的确定：大小、方向、作用点。(1)方向：应垂直于主要定位基准面；应有利于减小夹紧力。(2)作用点：应能保持工件定位稳定，不致引起工件产生位移或偏转；应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小；应尽量靠近切削部位，以提高夹紧的可靠性，若切削部位刚性不足，可采用辅助支撑。3.夹紧机构：斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构、联动夹紧机构。4.斜楔夹紧机构特点：自锁性；能改变原始作用力的方向；具有扩力作用；夹紧行程小(楔角越小，自锁性越好，但夹紧行程也越小，因此，在斜楔长度一定时，增加夹紧行程和斜楔的自锁性能是相矛盾的。采用双升角的斜楔)；效率低。5.螺旋夹紧机构作用原理：通过传动螺杆使相当于绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧工具的。适用范围：手动夹紧装置。特点：结构简单、制造容易、夹紧可靠、扩力比大、夹紧行程不受限制。缺点：夹紧动作慢、效率低。6.圆偏心夹紧机构适用范围：切削负荷不大且无很大振动的场合；夹紧行程较小的情况；与其它夹紧零件联合使用。缺点：増力大、自锁性差。7.定心对中夹紧机构：以加工表面中心线或对称面作为工序基准。8.联动夹紧机构：多点夹紧机构、多件夹紧机构、夹紧与其他动作联动。9.夹紧动力装置设计：(1)气动夹紧：活塞式汽缸、薄膜式汽缸；(2)液动夹紧；(3)气液联合夹紧。良好的工艺性 首先是这种结构便于机械加工，即在同样的生产条件下能够采用简便和经济的方法加工出来。此外零件结构还应适应生产类型和具体生产条件的要求。第三章 1.机械加工工艺过程组成：工序、安装、工位、工步。(1)工序：一个或一组工人在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。(2)安装：工件经过一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。(3)工位：一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。(4)工步：在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序称为工步。(5)行程：刀具对工件每切削一次就称为一次行程。2.定位基准的选择：(1)粗基准的选则原则：如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准；如果在工件上有很大不需加工表面，则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面作粗基准。如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作为粗基准。选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。粗基准一般只能使用一次，以免产生较大的位置偏差。(2)精基准的选择原则：用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差，即所谓基准重合原则当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，即所谓基准统一原则。当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其他表面之间的位置精度则要求由先行工序保证，即自为基准原则。为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，在选择精基准时，可遵循互为基准原则。精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。3.加工阶段的划分：粗加工阶段；半精加工阶段；精加工阶段(荒加工阶段；光整加工阶段)。4.机械加工顺序的安排：先基准后其他；在加工精基准面时需要用粗基准定位；先主要后次要，先粗后精；在重要表面加工前，对精基准应进行一次修正，以利于保证重要表面的加工精度；对于和主要表面有位置要求的次要表面，要放在主要表面之后加工。对于容易出现废品的工序，精加工和光整加工可适当放在前面，某些次要小表面的加工可以放在其后。 定位基准：精基准，粗基准（辅助基准）提高微量进给精度的主要措施：提高进给机构的转动刚度减少进给机构各传动副之间的摩擦力和静动摩擦因数的差值合理布置进给机构中传动丝杠的位置利用不同材料在磁场、电场、温度场和负荷作用下所产生的物理现象来实现(压力陶瓷和弹性变形微量进给装置)。毛柸的选择：应该考虑生产规模的大小考虑工件结构形状和尺寸大小考虑工件结构形状和尺寸大小考虑零件的机械性能的要求应从本厂的现有设备和技术水平出发考虑可能性和经济性考虑利用新工艺新技术和新材料的可能性。提高工艺系统刚度的主要措施：1提高工件加工时的刚度，2提高刀具在加工时的刚度，3提高机床和夹具的刚度。3.热处理工序的安排：(1)退火与正火：一般应安排在机械加工之前进行。对高碳钢零件用退火降低其硬度，对低碳钢零件却要用正火的办法提高其硬度。(2)时效：为了消除残余应力应进行时效处理。(3)淬火：精加工阶段的磨削加工之前进行。(4)渗碳：精加工之前进行。(5)表面处理：一般安排在工艺过程的最后进行。注意：当零件的加工要求较高时，需要把工艺过程划分为不同的加工阶段，这种情况下，工序必须比较分散4.工序设计：(1)工序集中：使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。(2)工序分散：将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。(3)工序尺寸：在工艺过程中，某工序加工应达到的尺寸。(4)加工余量：在加工过程中，从被加工表面上切除的金属层厚度，分为工序余量和加工总余量(毛坯余量)，又分为单边余量和双边余量。极值法是按试切加工原理计算，调整法是按加工过程中误差反映的原理来计算。工序尺寸一般按照“入体原则”标注极限偏差。(5)工艺尺寸链：是互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组。特征：封闭性、关联性、封闭环的一次性；计算式：极值法和概率法。5.时间定额：(1)定义：在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。(2)组成：基本时间t基；辅助时间t辅；布置工作地时间t布；休息时间和自然需要时间t休；准备终结时间t准终。(3)单件时间：t单件=t基+t辅+t布+t休。(4)制定机加工工艺规程的基本要求：在保证产品质量的前提下，尽量提高劳动生产效率和降低成本。生产成本：是制造一个零件或一台产品所必需的一切费用的总和。工艺成本：在分析工艺方案的优劣时只需分析与工艺过程直接有关的生产费用，指这部分生产费用。（可变、不可变）可变费用：与年常量有关并与之成正比例的费用，用V表示。（每件材料费、机床工人工资、机床维修、通用机床折旧费、刀具夹具通用刀具夹具的折旧费）不变费用：与年产量的变化没有直接关系的费用，用Cn表示。（调整工人工资、专用机床刀具夹具折旧费）第四章 1.加工精度：零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)对理想几何参数的符合程度。包括尺寸精度、形状精度、位置精度。尺寸精度：指加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度。形状精度：指加工后零件各表面的实际形状与表面理想形状之间的符合程度。位置精度：指加工后零件表面之间的实际位置与表面之间理想位置的符合程度。2.加工误差：指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。3.原始误差：造成零件加工误差的因素，主要包括工艺系统的原有误差和加工过程的其它因素。4.加工误差的性质：系统误差、随机误差(正态分布)。5.尺寸精度的获得方法：试切法、调整法、尺寸刀具法、自动控制法。6.形状精度的获得方法：成形运动法、非成形运动法。7.位置精度的获得方法：一次装夹获得法、多次装夹获得法。8.影响零件获得尺寸精度的主要因素：尺寸测量精度、微量进给精度、微薄切削曾的极限厚度、定位和调整精度。27系统误差：即在相同的工艺条件下，加工一批零件时产生的大小和方向不变或按加工顺序作有规律性变化的误差。28随机误差：即在相同的工艺条件下，加工一批零件时产生的大小和方向不同且无变化规律的加工误差。随机误差的规律：随机误差有大有小，它们对称分布在尺寸分布中心的左右。距尺寸分布中心越近的随机误差，出现的可能 性越大，反之越小。随机误差在实用中可以认为有一定的分散范围。加工过程其他因素造成的加工误差：在加工细长轴是往往出现腰鼓形误差；加工一个直径和长度尺寸都很大的内孔时经常会出现锥度；加工丝杠时常常产生螺距误差以及磨削薄工件表面后产生弯曲 影响这些现象的因素：工艺系统受力变形、热变形、磨损及残余应力等。29误差分布曲线特点：越大,ymax越小，曲线趋向平坦并向两端伸展。 随即误差的实用范围：330阿贝原则：指零件上的被测线应与测量工具上的测量线重合或在其延长线上。31跃进现象：在进给手轮低速微量转动过程中，工作台由不动道移动，再由移动到停滞不动的反复过程。产生跃进现象的原因：在于进给机构中各相互运动的零件表面之间存在着摩擦力，其中主要的是进给系统的最后环节，即机床工。作台与导轨之间的摩擦力。这些摩擦力在开始转动进给手轮时就阻止工作台移动，并促使整个进给机构产生相应的弹性变形。32加工后的表面包含三种误差：形状误差，表面波度和表面粗糙度。33工艺系统振动：工艺系统的低频振动，一般在工件的已加工表面上产生表面波度，而工艺系统的高频振动将对已加工表面的粗糙度产生影响34磨削加工：Ra=Cv工0.8f0.66ap0.48v砂2.7 35磨削时三种烧伤：回火烧伤 淬火烧伤 退火烧伤 36表面层的金项组织变化：马氏体转变温度而为超过其临界温度,则马氏体组织将产生回火现象.转化成硬度降低的回火组织(索氏体或屈氏体)即回火烧伤.;若磨削区温度超过相变临界温度,由于冷却液的急冷作用,是工件表面出现二次淬火马氏体组织.,硬度较原来的回火马氏体高,而其下层因冷却速度较慢仍为硬度降低的回火组织,称之为淬火烧伤.若不用冷却液进行干磨时超过相变的临界温度,由于共建冷却速度较慢时磨削后表面硬度急剧下降,则产生退火烧伤.第五章 一概述1.机械加工表面质量：(1)表面波度和表面粗糙度等微观几何形状误差；(2)加工过程中表面层的物理力学性能的变化。2.造成加工表面粗糙度的因素有：几何因素、物理因素、工艺系统震动。(1)几何因素：Rz=fctgkr+ctgkr Rz=f28 r（2）物理因素：1切削用量的影响进给量的影响 当F0.15mm/r时，对表面粗糙度的影响很大，符合上述公式。切削速度的影响 v越高，切削过程中切屑和加工表面层的塑性变形程度越轻，加工后表面粗糙度也就越低。当切削速度较低时，刀刃上易出现积屑瘤，将使表面粗糙度提高切削深度的影响2工件材料性能的影响 3刀具材料的影加工表面层的物理力学性能的变化：加工表面层因塑性变形产生的冷作硬化加工表面因且学或磨削热引起的金相组织变化加工表面层因力或热的作用产生的残余应力。3.表面层的冷作硬化：在切削或磨削加工过程中加工层表面的强度和硬度都提高的现象（在切削或磨削加工过程中，若加工表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起表面层的强度和硬度都提高的现象。指标：硬化层深度h，表面层的显微硬度H，硬化程度N）。影响因素：刀具、切削用量（速度增大，冷作硬化减小；进给量增大，冷作硬化增大）、被加工材料（表面层的硬化程度取决于产生塑性变形的力，变形速度及变形时的温度。力越大，塑性变形越大，产生的硬化程度也越大。变形速度越大，塑性变形越不充分，产生的硬化程度也就相应减小。变形时的温度不仅影响塑性变形程度，还会影响变形后的金相组织的恢复程度。若变形时温度超过（0.250.3）熔时，即会产生金相组织的恢复，也就是会部分甚至全部地消除冷作硬化）。减少措施：合理选择刀具的几何形状；使用刀具时，合理限制其后刀面的磨损程度；合理选择切削用量；采用有效的冷却润滑液。 4. 表面残余应力：去除外力和热源作用后，零件内部自身平衡的应力。5. 减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施：合理选择磨削用量；提高冷却效果；提高砂轮的磨削性能。机械加工表面质量对机械产生使用性能和使用寿命的影响：表面质量对零件工作精度及其保持性的影响表面质量对零件抗腐蚀的影响表面质量对零件疲劳度的影响表面质量对零件之间配合性质的影响机械加工表面层残余应力产生的原因：在加工过程中表面层曾出现过高温，引起局部高温塑性变形加工过程中表面层曾发生过局部冷态塑性变形加工过程中表面层产生了局部金相组织变化在加工过程中，表面层经冷态塑性变形后，金属比重下降，比容积增大而引起表面层受力状况变化等（缩略版：产生原因：局部温升过高引起；局部金相组织变化引起；表面层局部冷态塑性变形所引起；金属冷态塑性变形，由比容积增大引起。）减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施：（1）合理选择磨削用量：=进一步观察和分析V工对磨削区温度场的影响时，可以看到V工越大，表面附近处的温度梯度越大，即曾发生高温的表面金属层越薄。磨削区温度梯度分布规律：工作速度增大，温度梯度增大，高温层厚度减少，可以同时提高砂轮和工件速度，既减小高温层厚度，又控制表面粗糙度，较薄的烧伤层可在轻磨时去掉。磨削加工产生的烧伤层如果很薄，常常在本工序中通过最后几次无进给磨削，或通过精磨、研磨、抛光等工序把烧伤层除去，甚至在使用时的初期磨损也能把它除去。可以认为进一步提高v工能减轻磨削表面的烧伤。所以提高v工是一项既能减轻磨削烧伤又能提高劳动生产率的有效措施。但是提高V工会导致表面粗糙度增高，为了弥补这个缺陷，可以相应提高砂轮速度。根据前面公式分析，即V砂用不着增大太多，就可以补偿V工大幅度提高所引起的粗糙度的增高。提高冷却效果：采用高压大流量冷却在砂轮上安装带有空气挡板的冷却液喷嘴利用砂轮的孔隙实现内冷却。机械过程中产生的振动：自由振动5%、强迫振动30%、自激振动65%四振动：1.机械加工中的振动包括自由振动、强迫振动、自激振动。2.强迫振动：在外界周期性干扰力持续作用下，振动系统被迫产生的振动。特征：强迫振动是在外界周期性干扰力的作用下产生的，但振动本身并不能引起干扰力的变化；不管振动系统本身的固有频率如何，强迫振动的频率总是与外界干扰力的频率相等或者是它的整数倍；强迫振动的振幅大小很大程度上取决于干扰力的频率与系统固有频率的比值；当比值等于或接近1时，振幅将达到最大值，及“共振”。强迫振动的振幅大小还与干扰力、系统刚度及其阻尼系数有关。干扰力越大，刚度及阻尼系数越小，则振幅越大控制和消减强迫振动的途径：消除或减弱产生机械振动的条件；改善工艺系统的动态特性，提高工艺系统的稳定性；采用各种消振、减振措施。措施：减小或消除振源的激振力；隔振；提高工艺系统的动刚度及阻尼；采用减振器和阻尼器。2.自激振动：机械加工过程中，在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动。环节：能源机构调节系统振动系统反馈。特点：是一种不衰减的振动；频率等于或接近于系统的固有频率；是否产生及振幅的大小决定于振动系统在每一周期内输入和消耗能量的对比情况。几种学说：负摩擦自振原理、再生效应自振原理(重迭系数的公式=（B-f）/B 越大，振动越强烈)；振型耦合原理。消除或减少自激振动的条件1尽可能减小重叠系数（为了减小再生自振阻尼）2尽可能增加切削阻尼（减小负载摩擦型自激振动）40相对加工性k=v60/(v60)j (v60)j是45钢的v60 K越小材料越难加工，把K小于0.5的材料称为难加工材料衡量材料加工难易的程度的指标：1刀具耐用度的大小2加工表面质量的优劣3切削力和切削功率的大小4材料的断屑性能第七章 加工导电材料：电火花加工、电解加工、激光加工、离子束加工、电子束加工加工不导电材料：超声加工、激光加工、电子束加工、离子束加工1.特种加工方法：电火花加工、电解加工、超声加工、激光加工、电子束加工、离子束加工。2.电火花加工原理：利用工具电极和工件电极之间脉冲行火花放电时所产生的电腐蚀现象来去除多余的金属，而使零件达到预定的尺寸、形状和表面质量。3.电解加工原理：利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理，将工件加工成型。4.超声加工原理：利用工具端面作超声频振动，通过工作液中的悬浮磨料对工件表面冲击抛磨来实现加工的。5. 激光加工原理：经过一系列光学系统，把激光光束聚焦成极小的光斑，从而获得1081010W/cm2的能量密度及10000以上的高温，在千分之几秒甚至更短的时间内，足以使任何材料溶化和气化而被蚀除下来，实现加工。6. 电子束加工原理：在真空状态下，利用高速电子的冲击动能转化成局部热能而对材料进行加工的。7.离子束加工：在真空