机械制造工程学幻灯片2004级

1、2021-5-31 机械制造工程学机械制造工程学 名词解释（5个） 每题3分，共15分 简述题（5个） 每题10分，共50分 计算题（2个） 尺寸链20分 统计分析15分 2021-5-32 绪论 什么是机械？ 机械是一类产品 机械是利用其几何形状实现性能功能的产品 机械的中心问题是几何形状和位置的问题（当然还必须有材料的保证） 什么是机械制造？ 制造机械产品 用机械的方法制造产品 机械制造的关键是获得几何形状和位置 2021-5-33 绪论 机械制造的研究对象和方法 机械制造需要的知识 工艺，手艺？ 机械制造限制的条件 不同的生产模式 机械制造追求的目标 有无、好坏？ 机械制造采用的方法 2

2、021-5-34 绪论 课程性质地位作用 专业、基础、连接 课程要求和教学目标 为学生建立完整的制造工程概念。 帮助学生掌握制造自动化技术的基本规律。 使学生对机械加工的原理和常用方法有较深刻的领会。 让学生学会使用“T、Q、C、S、E”的观点和手段去 分析和解决制造过程中存在的各种问题和矛盾。 2021-5-35 绪论 课程的主要内容 以制造过程为主线 以“T、Q、C、S、E”为目的 解决制造过程的自动化问题 T(Time)时间，效率 Q(Quality)质量 C(Cost)成本 S(Service)服务 E(Environment) 环保 2021-5-36 绪论 第一章 机械制造过程概论

3、（8学时） 第二章 机械加工的成型运动及其实现（10学时） 第三章 加工表面的形成及其质量（15学时） 第四章 工艺过程与加工精度（10学时） 第五章 生产率与经济性（5学时） 第六章 机械加工工艺规程编制的若干问题（6学时） 第七章 装配工艺的基本概念（4学时） 第八章 先进制造技术（2学时） 2021-5-37 第一章 机械制造过程 本章的内容： 1 1 生产过程和机械加工工艺过程生产过程和机械加工工艺过程 2 2 生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型 3 生产自动化 4 4 加工质量和加工误差加工质量和加工误差 2021-5-38 第一章 机械制造过程 一生产过程和制造过程 生产过程生产

4、过程 从确定生产需求之后，到得到产品的过程。包括产品开发过程、产品制造过程和产从确定生产需求之后，到得到产品的过程。包括产品开发过程、产品制造过程和产 品销售过程。在现在，生产过程扩充到服务。品销售过程。在现在，生产过程扩充到服务。 制造过程制造过程 直接把原材料和毛坯转换为成品的过程。包括毛坯制造、机械加工工艺、装配、热直接把原材料和毛坯转换为成品的过程。包括毛坯制造、机械加工工艺、装配、热 及表面处理、检验过程。及表面处理、检验过程。 1-1生产过程和机械加工工艺过程 2021-5-39 第一章 机械制造过程 制造过程的“三流” 能量流 物质流 信息流 产品 制造过程 2021-5-310

5、 第一章 机械制造过程 二机械加工工艺过程 机械加工工艺过程机械加工工艺过程 用切削加工的方法，直接改变工件几何形状及表面机械物理性能的过程。用切削加工的方法，直接改变工件几何形状及表面机械物理性能的过程。 简称简称“工艺过程工艺过程”。 工序工序 一个一个（或同时加工的一组）工件，在（或同时加工的一组）工件，在一个一个工作地，由工作地，由一个一个（或相互协作的（或相互协作的 多个）工人所多个）工人所连续连续完成的工艺过程。完成的工艺过程。 工序的划分工序的划分 三三“一一”，一，一“连续连续”。 2021-5-311 第一章 机械制造过程 工序的组成工序的组成 工步工步 走刀走刀 工位工位

6、安装安装 工步、走刀、工位和安装之间的关系 一次安装可以有多个工位、工步和多次走刀； 一个工位可以有多个工步和多次走刀，但一般在一次 安装下完成； 一个工步只能在一次安装和一个工位下完成，但可多 次走刀。 2021-5-312 第一章 机械制造过程 工序划分的作用和优点 规范工艺 保证质量 工艺过程所要解决的两个基本问题 工序内容 工序排序 2021-5-313 第一章 机械制造过程 三机械加工工艺规程 什么是工艺规程？什么是工艺规程？ 工艺过程的书面表达形式工艺过程的书面表达形式 工艺过程的文字记录工艺过程的文字记录 用法律文件形式规定下来的工艺过程用法律文件形式规定下来的工艺过程 可以有多

7、个工艺过程，但只能有一个工艺规程可以有多个工艺过程，但只能有一个工艺规程 工艺规程的形式工艺规程的形式 工艺路线工艺路线 工序卡工序卡 工序检验卡工序检验卡 机床调整卡机床调整卡 2021-5-314 第一章 机械制造过程 工序卡片的格式和内容工序卡片的格式和内容 标题区 工序图 设 备 区 内容区 标题区 被加工工件的工件名、号，工序 名、号，所属产品/部件名、号， 企业名、号，毛坯形式、材料和 热处理状态等 内容区 按每一个工步用表格形式记录： 工步加工内容，使用刀、辅、 量具，切削用量，机动时间 等。 工序图区 加工位置、加工表面、加工尺寸和 精度要求、定位和夹紧位置 设备区 机床、夹具

8、、辅具料、冷却液、工 时定额等 2021-5-315 第一章 机械制造过程 工序卡片的例子 2021-5-316 第一章 机械制造过程 一制造过程的不同形式 螺栓生产的例子 金工实习的方法： 1. 下料 2. 平端面，车螺纹外径，挑螺 纹 3. 铣六方 专业工厂的方法 切断，墩六方，搓螺纹 1-2生产纲领和生产类型 2021-5-317 第一章 机械制造过程 二生产纲领 什么是生产纲领？什么是生产纲领？ 包括包括备品率备品率和和废品率废品率在内的在内的计划计划年年产量产量（或季产量、（或季产量、 月产量）。月产量）。 生产纲领的种类生产纲领的种类 产品的生产纲领产品的生产纲领Q Q 零件的生产

9、纲领零件的生产纲领N N 式中：n为一台产品中的同一种零件数 为备品率 为废品率 QnN)1)(1 ( 2021-5-318 第一章 机械制造过程 三生产类型 生产类型的分类生产类型的分类 单件生产单件生产 批量生产批量生产 小批生产小批生产 中批生产中批生产 大批生产大批生产 大量生产大量生产 生产类型与生产纲领的关系生产类型与生产纲领的关系 生产类型 零件生产纲领（件/年） 重型中型轻型 单件3103005005000 2021-5-319 第一章 机械制造过程 二二不同生产类型的特点（一）不同生产类型的特点（一） 单件成批大量 设计特点 配对制造部分互换完全互换 毛坯制造 方法 木模手工

10、造型 自由锻造 部分金属模手工造 型，部分模锻 金属模机器造 型，模锻等高 生产率制坯 加工余量大中小 工艺规程 简单，只有工 艺工艺路线 有详细的工序卡详细的工序 、检验和调整 卡 2021-5-320 第一章 机械制造过程 二二不同生产类型的特点（二）不同生产类型的特点（二） 单件成批大量 设备通用设备， NC机床，加 工中心 通用+专用设备， NC机床，加工中心， FMS 专用流水线， 自动线，单机 自动设备 工装通用刀、夹、 量、辅具 专用夹具，组合夹 具，通用+专用刀、 量、辅具 专通用刀、夹、 量、辅具 工艺精度 保证 试切法加工， 划线加工 尺寸自动达到法加 工，工装保证 尺寸自

11、动达到 法及高精度反 馈调整加工 2021-5-321 第一章 机械制造过程 二二不同生产类型的特点（三）不同生产类型的特点（三） 单件成批大量 工人技术 要求 技术条件要求 高，熟练 技术和熟练程 度一般，高的 NC工人 操作工人低技术、 高熟练要求，高技 术维护保障人员 制造柔性大中等小 投资小，可重用 中等，部分重 用 大、专用 单件成本大中小 2021-5-322 第一章 机械制造过程 1-3 生产自动化 为什么要生产自动化 批量法则 随着生产批量的增大，产品的单件成本降低 需求 历史的有无问题 现在的个性化问题 技术的发展 制造技术的发展 材料技术的发展 计算机技术的发展 2021-

12、5-323 第一章 机械制造过程 生产自动化的含义 加工成型自动化 物料输送自动化 系统控制自动化 自动化的目的 满足企业的最大利润？ 满足工人的劳动要求？ 以“TQCSE”为目标，满足需求（市场？计划？） 2021-5-324 第一章 机械制造过程 生产自动化的方法（一） 生产设备自动化单机自动化 先进的加工设备 新颖的加工方法 适合的加工材料 解决成型自动化问题 2021-5-325 第一章 机械制造过程 生产自动化的方法（二） 生产过程自动化物流自动化 刚性自动线 机器人 自动物料小车 解决传输自动化问题 2021-5-326 第一章 机械制造过程 生产自动化的方法（三） 生产信息自动化

13、系统自动化 信息集成 FMS 无人化工厂 网络制造 解决管理与控制自动化问题 2021-5-327 第一章 机械制造过程 从制造工程学的角度，解决生产自动化中的问题 效率问题(Time) 质量问题(Quality) 成本问题(Cost) 服务问题(Service) 环境问题(Environment) 2021-5-328 第一章 机械制造过程 4 加工质量和加工误差 质量 产品质量的组成 加工质量 装配质量 加工质量材料质量 零件质量 产品质量 2021-5-329 第一章 机械制造过程 产品质量 值顾客满意的程度 性能/功能的实际值与理论的符合程度 质量由缺陷度量，缺陷少表示质量好 加工质量

14、 与加工活动有关的质量问题 几何形状、位置实际值与理论值的符合程度 加工中产生的不确定性（集中程度） 2021-5-330 第一章 机械制造过程 加工质量 加工精度（宏观质量） 表面质量（微观质量） 加工精度与加工误差 加工精度零件尺寸、位置、形状的实际值与理论值的符合程度 加工误差零件尺寸、位置、形状的实际值与理论值的差异程度 2021-5-331 第一章 机械制造过程 加工误差的分类（一） 按误差的形态分： 尺寸误差、位置误差和形状误差 按误差的规律分： 系统误差和随机误差 按误差原因出现的阶段分：按误差原因出现的阶段分： 加工前固有的因素引起的误差加工前固有的因素引起的误差 加工中产生的

15、因素引起的误差加工中产生的因素引起的误差 加工后出现的因素引起的误差加工后出现的因素引起的误差 2021-5-332 第一章 机械制造过程 加工误差的分类（二）九大误差因素 1. 原理（理论）原理（理论） 2. 机床、夹具和刀具机床、夹具和刀具 的制造，机床、夹的制造，机床、夹 具的磨损具的磨损 3. 调整（对刀）调整（对刀） 4. 安装安装 5. 切削加工中的力切削加工中的力 6. 切削加工中的热切削加工中的热 7. 刀具磨损刀具磨损 8. 残余应力变形残余应力变形 9. 测量测量 2021-5-333 第一章 机械制造过程 残余应力变形产生的误差 2021-5-334 第一章 机械制造过程

16、 测量误差引起的加工误差 假设量具的测量误差为t。 对于单个零件的测量，希望值为H0，测量值为H。加工误差T=？ 对于一批零件的测量，测量的最大值为Hmax，测量的最小值为 Hmin。加工误差T=？ 2021-5-335 第一章 机械制造过程 加工误差分析 误差合成 JRdfHYB 222 HYP H T 2021-5-336 第一章 机械制造过程 加工误差分析误差统 计 1. 分布曲线法 分布曲线的特征量： 平均值 中值 极大值 分布范围 分布范围 极大值 平均值 中值 2021-5-337 第一章 机械制造过程 分布曲线的比较 频数 某一给定测量值范围内的 记数（测量值个数） 频率 某一给

17、定测量值范围内的 测量值个数相对总测量个数 的百分比 频度（密度）单位测量值范围内的测量 值个数相对总测量个数的百 分比 2021-5-338 第一章 机械制造过程 不同分布曲线形态 双峰平顶偏态 2021-5-339 第一章 机械制造过程 2.正态分布法 分布密度Y与随机变量X的关系： 式中：均值 所有测量值的算数平均 方差 所有测量值的均方根平均 2 2 2 )( 2 1 XX eY N i i X N X 1 1 X N i i XX N 1 2 )( 1 2021-5-340 第一章 机械制造过程 正态分布与加工质量（一）正态分布与加工质量（一） 下公差线LSL上公差线USL 公差中值

18、 偏心距 平均值 公差T X X1X2 下超差废 品率 上超差废 品率 2021-5-341 第一章 机械制造过程 正态分布与加工质量（二）正态分布与加工质量（二） 合格率合格率Q=Q=测量值落在公差带中的概率测量值落在公差带中的概率 上超差废品率上超差废品率 下超差废品率下超差废品率 可修复废品率和不可修复废品率可修复废品率和不可修复废品率 USLXLSLPQ USLXP USLXP 2021-5-342 第一章 机械制造过程 正态分布与加工质量（三） 工序（工艺）能力指数工序（工艺）能力指数C Cp p Cp值反映了质量废品率 对于制造：反映制造能力和水平 对于设计：？ 制造能力 设计要求

19、 制造分散范围 公差带宽度 6 T CP 2021-5-343 第一章 机械制造过程 正态分布与加工质量（四） 偏差与实际工序（工艺）能力指数Cpk 3 2 3 2 , 3 2 T TT MinCPK 2021-5-344 第一章 机械制造过程 3.点图法 加工量随时间的变 化个值点图 加工误差的静态特性 与动态特性变值 系统误差问题 2021-5-345 第一章 机械制造过程 图（一） 减弱随机误差影响的方法低通滤波 随机误差是白噪声 系统变值误差主要是低频波动 实现方法小样本平均 把测量样品按加工时序分组，i=1,2,I， 利用组平均表征对应时间段内的测量值， 称均值 ，组内各测量值的最大

20、和 最小值之差表征对应时间段内的随机误差 大小，称极差Ri，按时序排列，称 图。 RX RX iX 2021-5-346 第一章 机械制造过程 图（二） RX 2021-5-347 第一章 机械制造过程 图的作用 控制线 均值上控线 均值下控线 极差上控线 对加工过程的调整 RX RDRUCL 1 RAXXUCL 2 RAXXLCL 2 2021-5-348 第二章 机械加工的成型运动 及其实现 1 成型运动 2 典型金属切削机床 3 自动化加工机床的特点 4 影响零件加工精度的原因及改进措施 5 特种切削成型运动 2021-5-349 1 成型运动 机械加工零件的表面形成 加工表面的种类 A

21、）平面B）外圆柱面C）内圆柱面 D）回转面 D）曲面E）功能面 加工表面的抽象加工表面的抽象 由线段的运动形成由线段的运动形成 素线素线运动的线段运动的线段 导线导线运动的轨迹运动的轨迹 都称为发生线都称为发生线 2021-5-350 表面与素线和导线的关系 2021-5-351 表面与素线和导线的关系-2 2021-5-352 发生线的形成方法 A A）成型法）成型法 由刀具的切削刃直接形成素线，刀具的切削和（由刀具的切削刃直接形成素线，刀具的切削和（ 或）进给运动形成导线。或）进给运动形成导线。 B B）展成法）展成法 由刀具的切削刃与工件的纯滚动形成素线，刀具由刀具的切削刃与工件的纯滚动

22、形成素线，刀具 的进给运动形成导线。的进给运动形成导线。 C C）轨迹法）轨迹法 由刀具由刀具的的切削刃的切削运动形成素线，刀具的切削刃的切削运动形成素线，刀具的 进给运动形成导线。进给运动形成导线。 D D）相切法）相切法 由刀具的切削刃旋转的切点连线形成素线，刀具由刀具的切削刃旋转的切点连线形成素线，刀具 的进给运动形成导线。的进给运动形成导线。 2021-5-353 发生线的形成方法发生线的形成方法例例1 1 2021-5-354 发生线的形成方法例2 滚齿加工齿形素线形成示意图 2021-5-355 机床的运动 直线运动 圆周运动 间歇运动 切削运动 进给运动 分度运动 不同的机床 运

23、动的实现传动系统 2021-5-356 表面加工方法常规加工方法 切削加工 使用一个或有规律地使用一组刀刃、 在固定前后角关系的条件下对被加工 表面的切削。 切削加工包括：车、铣、刨、拉、钻 等。 磨削加工 利用大量的磨料表面不规则尖角、以 无规的前后角关系对被加工表面的刻 划和涂抹。 磨削加工包括：磨、研、珩等。 2021-5-357 常规加工机床的基本组成 床身系统床身系统 主轴系统主轴系统 进给系统进给系统 工作台及分度系统工作台及分度系统 其它其它 2021-5-358 表面加工方法特种加工方法 电火花加工 电解加工 超声波加工 激光加工 生物加工 堆积制造 快速原型制造 2021-5

24、-359 机床的类型 运动 表面形成方法 车床 铣床（立铣、卧铣） 镗床 拉床 钻床 插（刨）床 磨床 滚齿机 螺纹加工机床 锯床 特种加工机床 现代加工机床 2021-5-360 2 典型金属切削机床 金属切削机床的分类与代号 变形代号（可有） 重大改进序号（可有） 第二主参数（可有） 主参数或设计序列号 组别、系别代号 特征结构代号（可有） 类别代号 分类代号（可有） 2021-5-361 车床 分类分类 主轴的方向主轴的方向（卧车（卧车- -立车）立车） 主轴的数量主轴的数量 （单轴（单轴- -多轴）多轴） 自动化程度自动化程度（自动（自动- -半自动半自动- -手动）手动） 大小大小（

25、仪表（仪表- -普通普通- -落地）落地） 功能功能（普通（普通- -仿形仿形- -丝杆丝杆- -曲轴曲轴- -非圆）非圆） 刀架刀架（普通（普通- -转塔转塔- -回轮）回轮） 2021-5-362 CA6140的组成 主轴箱(1) 刀架(2) 尾座(3) 进给箱(8) 溜板箱(6) 床身(4、7、5) 2021-5-363 车床的主参数 2021-5-364 主轴结构图 2021-5-365 落地车床 2021-5-366 普通立式车床 2021-5-367 龙门立式车床 2021-5-368 转塔式六角车床 2021-5-369 回轮式车床 2021-5-370 丝杆车床 2021-5-

26、371 丝杆车床的误差修正原理 2021-5-372 钻床 分类分类 大小大小（台钻（台钻- -立钻立钻- -摇臂钻）摇臂钻） 主轴的方向主轴的方向（立式（立式- -卧式）卧式） 加工孔形式加工孔形式 （普通钻（普通钻- -深孔钻深孔钻- -中心钻）中心钻） 位置保证方式位置保证方式（找正（找正- -坐标）坐标） 2021-5-373 台式钻床 2021-5-374 立式钻床 2021-5-375 摇臂钻床 2021-5-376 多轴可调立式钻床 2021-5-377 多柱可调立式钻床 2021-5-378 镗床 分类分类 功能功能（普通镗床（普通镗床- -镗铣床）镗铣床） 主轴方向主轴方向（

27、立式（立式- -卧式）卧式） 加工精度加工精度 （普通镗（普通镗- -金刚镗）金刚镗） 位置保证方式位置保证方式（普通（普通- -坐标）坐标） 2021-5-379 镗床加工的几种方法（一） 2021-5-380 镗床加工的几种方法（二） 2021-5-381 镗床加工的几种方法（三） 2021-5-382 镗床加工的几种方法（四） 2021-5-383 普通卧式镗床 2021-5-384 落地镗铣床 2021-5-385 卧式金刚镗床 2021-5-386 立式单柱坐标镗床 2021-5-387 立式龙门坐标镗床 2021-5-388 卧式坐标镗床 2021-5-389 磨床 分类分类 适用

28、性适用性（通用（通用M M，特种，特种2M2M，专用，专用3M3M） 通用磨床通用磨床M M包括：外圆磨床、内孔磨床、平面磨床、包括：外圆磨床、内孔磨床、平面磨床、 万能磨床、工具磨床、无心磨床、齿轮丝杆磨床等万能磨床、工具磨床、无心磨床、齿轮丝杆磨床等 特种磨床特种磨床2M2M包括：珩磨、超精研磨、砂带磨、抛光等包括：珩磨、超精研磨、砂带磨、抛光等 专用磨床专用磨床3M3M包括：轴承磨床、滚珠及滚棒磨床、叶片包括：轴承磨床、滚珠及滚棒磨床、叶片 磨床等磨床等 运动运动 切削运动切削运动主轴的旋转主轴的旋转 进给运动进给运动工作台移动、旋转工作台移动、旋转 2021-5-390 万能磨床的外形

29、 2021-5-391 万能磨床的不同加工 2021-5-392 万能磨床的内孔磨头 2021-5-393 卧轴平面磨床 2021-5-394 立轴平面磨床 2021-5-395 无心磨的加工原理 2021-5-396 无心磨床 2021-5-397 铣床 分类分类 主轴的方向主轴的方向（立铣（立铣- -卧铣）卧铣） 立柱的数量立柱的数量 （单立柱（单立柱- -龙门铣）龙门铣） 功能功能（普通（普通- -仿形仿形- -工具工具- -床身）床身） 运动运动 切削运动切削运动主轴的旋转主轴的旋转 进给运动进给运动工作台移动、主轴伸缩、工作台移动、主轴伸缩、 主轴箱移动主轴箱移动 2021-5-39

30、8 卧式铣床 2021-5-399 立式铣床 2021-5-3100 龙门铣床 2021-5-3101 齿轮加工 分类分类 齿轮形状齿轮形状（圆柱齿轮（圆柱齿轮- -圆锥齿轮圆锥齿轮- -螺旋伞齿轮）螺旋伞齿轮） 齿面齿形齿面齿形 （渐开线（渐开线- -梯形梯形- -圆弧等）圆弧等） 齿面方向齿面方向（内齿（内齿- -外齿外齿- -端面齿）端面齿） 齿轮关联齿轮关联单片盘齿轮、轴齿轮、多联齿轮单片盘齿轮、轴齿轮、多联齿轮 加工方法加工方法 荒加工荒加工滚齿、铣齿、插（刨）齿、拉齿滚齿、铣齿、插（刨）齿、拉齿 精加工精加工磨齿、剃齿、珩齿、研齿磨齿、剃齿、珩齿、研齿 2021-5-3102 滚齿

31、原理（一） 2021-5-3103 滚齿原理（二） 2021-5-3104 滚齿机 2021-5-3105 滚斜齿加工 2021-5-3106 插齿加工 2021-5-3107 插齿机 2021-5-3108 圆弧伞齿轮加工原理 格里森切 齿机 2021-5-3109 格里森切齿机 2021-5-3110 磨齿原理 2021-5-3111 磨齿运动关系 2021-5-3112 磨齿运动实现 2021-5-3113 磨齿机 2021-5-3114 3 自动化加工机床 针对大批大量生产的自动化机床特点 针对单件小批生产的自动化机床特点 2021-5-3115 针对大批大量生产的自动化机床特点 特点

32、 由机械机构实现各种运动的关联， 用机械方法保证运动的精度， 针对某一零件、某一工序， 少人或无人操作， 高效、高劳动生产率， 高价格。 机床形式 自动机床 专用机床 组合机床 2021-5-3116 针对单件小批生产的自动化机床特点 特点 由计算机及数字控制实现各种运动的关联， 用电气测量的方法保证运动的精度， 针对所有零件的某类加工方法， 少人或无人操作， 应用灵活， 高价格 机床形式 程控机床， 数控及计算机数控机床（NCCNC） 加工中心 2021-5-3117 单轴纵切自动车床 1.底座 2.床身 3.天平刀架 4.主轴箱 5.送料装置 6.上刀架 7.三轴钻铰附 件 8.分配轴 2

33、021-5-3118 单轴纵切自动车床传动系统 图 2021-5-3119 单轴纵切自动车床刀架结构 2021-5-3120 单轴纵切自动车床刀架结构 （二） 2021-5-3121 单轴纵切自动车床调整卡 （一） 2021-5-3122 单轴纵切自动车床调整卡 （二） 2021-5-3123 单轴纵切自动车床刀架凸轮 2021-5-3124 单轴六角自动车床 2021-5-3125 卧式六轴自动车床 2021-5-3126 卧式六轴自动车床的传动系统 2021-5-3127 专用机床 定义 为某一特定零件的某一特定工序加工而设计制造的机床。 2021-5-3128 组合机床 定义 为某一特定

34、零件的某一特定工序加工、利用标准模块而设计、组合和制 造的机床。 特点 70%-80%都是通用部件和通用零件； 大大缩短了设计制造周期； 减少了制造中的问题； 提高了工作可靠性。 2021-5-3129 组合机床的组成 底座底座 中间底座、侧底座、立柱等中间底座、侧底座、立柱等 滑台滑台 水平滑台、垂直滑台、倾斜滑台水平滑台、垂直滑台、倾斜滑台 动力头动力头 主轴箱主轴箱 工作台工作台 夹具夹具 2021-5-3130 组合机床的组合 2021-5-3131 组合机床的布局（一） 2021-5-3132 组合机床的布局（二） 2021-5-3133 组合机床的布局（三） 2021-5-3134

35、 组合机床的机床联系图 2021-5-3135 组合机床的加工示意图 2021-5-3136 组合机床的机械动力头结构图（例） 2021-5-3137 以动力滑台为基础的各种动力部件示意图 2021-5-3138 组合机床的主轴箱结构图（例） 2021-5-3139 4 机床对零件加工精度的影响 加工方法误差（原理误差） 机床的制造和磨损误差 调整误差 2021-5-3140 原理误差 利用回转刀盘加 工四边形及六边 形的平面度误差 给定条件： 1.两把刀，速比 1/2、1/3。 2.刀尖直径为D 3.刀盘轴线与工件 轴线的距离为H。 求工件边长和平 面度误差。 2021-5-3141 机床制

36、造及磨损误差 主轴轴系误差主轴轴系误差 导轨误差导轨误差 传动链误差传动链误差 2021-5-3142 主轴轴系误差 主轴轴系的三种误差形式主轴轴系的三种误差形式 轴向窜动轴向窜动 （端面圆跳动）（端面圆跳动） 径向跳动径向跳动 （径向圆跳动）（径向圆跳动） 角向摆动角向摆动 2021-5-3143 主轴回转精度的表测量法 2021-5-3144 主轴端面圆跳动对加工主轴端面圆跳动对加工 的影响的影响 2021-5-3145 导轨误差 误差敏感方误差敏感方 向向 刀具偏移为， 工件半径由R变为 R ， 加工误差为2， 1.如果在半径方向： RR 2.如果在切线方向： 11 2 22 R R R

37、RRR R R 2021-5-3146 导轨误差 误差敏感方向（二） 针对 11 2 R R，令 2 R x ， 在0 x（即：0）点级数展开， RR R x R x R x R xR R R 22 8 3 42 1111 2 2 32 2 2021-5-3147 车床导轨扭曲误差车床导轨扭曲误差 误差关系 x B H tgH y 2021-5-3148 镗床工件进给加工椭圆误差镗床工件进给加工椭圆误差 2021-5-3149 端铣加工工件平面的凹陷误差端铣加工工件平面的凹陷误差 2021-5-3150 传动链误差（一） 进给运动的获得 主轴 丝杆 轴i 轴j 主 丝 主丝主丝 i 主 丝 主

38、丝主丝 i 主丝主主丝 i 主 主丝 i ij ijiij i 2021-5-3151 传动链误差（二） 传动链端的误差 1 0 j i iji j i 0 cos i ii i j tA 2021-5-3152 5 特种切削成型运动 球面镜面铣床结构 AC x y R x a) AC r R a x x b) z z 2021-5-3153 电解在线修整磨削法电解在线修整磨削法ELID（Electrolytic In-Process Dressing） 电源 铁纤维结合剂的金刚石砂轮 冷却液 电刷 转动 + - 进给 冷却液 +- 结合剂磨粒 修整后 离子 修整开始 突出部 修整完成 氧化层

39、 除下的切屑 磨损 磨损的磨粒陷下层 促进氧化作用 更换磨粒 ELID效果 ELID引发 I II III IV V VI ELID继续 2021-5-3154 微细加工方法主要有以下五方面：微细加工方法主要有以下五方面： 1）微型化的定形整体刀具或非定形磨料工具进行机 械加工。由于刀具具有清晰明显的界限，因此可以方 便地定义刀具路径，加工出各种三维形状的轮廓。 2）电加工或在其基础上的复合加工，如微细电火花 加工、线放电磨削加工、线电化磨削、电化加工（电 解液射流或微细喷射制模）。 3）光、声等能量法加工。 4）光化掩膜法加工。 5）层积增生法加工，如曲面的磁膜镀覆，多层薄膜 镀覆（用于SM

40、A微型线圈制造）和液滴层积。 2021-5-3155 电火花线切割加工电火花线切割加工 数值 控制 装置 回转角 检测 反馈 绕线轮 线电极 被加工物 加工工作台 齿轮 （反馈） 送进丝杠 回转角 检测 图 纸 软件 程序 纸带阅 读控制 装置 （数控装置） 指 令 纸 带 被加工物 加工工作台 送出轮 马达 卷绕轮 线电极 电 源 2021-5-3156 电解加工电解加工 电极送 进机构 风扇 （-） （+） 电极 夹具 绝 缘 物 基座 H2 过 滤 器 分 流 阀 电解液 工件 用过的电解液清净的电解液 2021-5-3157 被加工物 弯曲孔 电极送进 电极 电解液 弯曲槽 电极 轮子

41、 被加工物 电解液 电解液 被加工物 （b ) 绝缘膜 电解液 电极送进 电解液 电解液 被加工物 （a ) 绝缘膜 2021-5-3158 被加工物 回转轴 电解液 圆板电极 电解液 电极1电极1电极2电极2 电解液 电解液 被加工物1被加工物1被加工物2被加工物2 电极 电极 被加工物 A-A断面 电解液喷出孔 电极送进 电极 A A 被加工物 2021-5-3159 第三章 加工表面的形成及其质量 1 切削运动与切削参数 2 金属切削过程 3 金属切削过程对加工质量的影响及改进措施 4 切削参数优化 2021-5-3160 1 切削运动与切削参数 加工表面加工表面 待加工表面待加工表面

42、工件上加工前就有，加工后被切除的表面。在切工件上加工前就有，加工后被切除的表面。在切 削过程中不断减少。削过程中不断减少。 已加工表面已加工表面 工件上加工前没有，加工后形成的表面。在切削工件上加工前没有，加工后形成的表面。在切削 过程中不断增加。过程中不断增加。 过渡表面（切削表面）过渡表面（切削表面） 由主切削刃在切削过程中直接作用的表面，该表由主切削刃在切削过程中直接作用的表面，该表 面的素线与主切削刃的形状相一致，一般情况下在待加工面的素线与主切削刃的形状相一致，一般情况下在待加工 表面和已加工表面之间。表面和已加工表面之间。 切削层切削层 过渡表面到主切削刃部的将被切除的金属层。过渡

43、表面到主切削刃部的将被切除的金属层。 2021-5-3161 切削运动切削运动从刀具的角度从刀具的角度 主（切削）运动主（切削）运动 使工件上被刀具刀刃切入的过渡表面部分变为切屑的刀具相对使工件上被刀具刀刃切入的过渡表面部分变为切屑的刀具相对 工件的运动。主运动消耗了绝大多数的机床功率。主运动可以是直线运工件的运动。主运动消耗了绝大多数的机床功率。主运动可以是直线运 动，也可以是圆周运动。对于切削过程，则认为是一样的，都只考虑切动，也可以是圆周运动。对于切削过程，则认为是一样的，都只考虑切 削点的瞬时速度。削点的瞬时速度。 进给运动进给运动 配合主运动，形成切削层的运动。进给运动可以是连续的，

44、也配合主运动，形成切削层的运动。进给运动可以是连续的，也 可以是间歇的。可以是间歇的。 合成切削运动合成切削运动 由主运动与进给运动合成的刀具相对于工件的实际运动。由主运动与进给运动合成的刀具相对于工件的实际运动。 2021-5-3162 加工表面和切削运动的实例（一） 2021-5-3163 加工表面和切削运动的实例（二） 2021-5-3164 加工表面和切削运动的实例（三） 2021-5-3165 加工表面和切削运动的实例（四） 2021-5-3166 切削用量三要素（一）切削用量三要素（一） 切削速度切削速度V Vc c 在考察点，主运动的瞬时速度称为切削速度。单位为每秒米在考察点，主

45、运动的瞬时速度称为切削速度。单位为每秒米 （m/sm/s），过去也用每分米（），过去也用每分米（m/minm/min）。）。 在大多数加工中，主运动为旋转运动，切削速度也经常被用转速在大多数加工中，主运动为旋转运动，切削速度也经常被用转速 来描述，单位为转来描述，单位为转/ /秒（秒（r/sr/s）或转）或转/ /分（分（r/minr/min）。）。 关系为：关系为： nDVc 2021-5-3167 切削用量三要素（二）切削用量三要素（二） 进给量进给量 以时间为研究对象的进给量以时间为研究对象的进给量进给速度进给速度V Vf f。表示在单位时间内在进给。表示在单位时间内在进给 运动方向上的

46、刀具位移，单位为米运动方向上的刀具位移，单位为米/ /秒（秒（m/sm/s）或毫米）或毫米/ /秒（秒（mm/smm/s）。）。 以主轴转动为研究对象的进给量以主轴转动为研究对象的进给量每转进给量每转进给量f f。表示旋转一周时，刀。表示旋转一周时，刀 具在进给运动方向上的位移，单位为毫米具在进给运动方向上的位移，单位为毫米/ /转（转（mm/rmm/r）。）。 以刀刃为研究对象的进给量以刀刃为研究对象的进给量每齿进给量每齿进给量 。表示经过一个刀齿时，。表示经过一个刀齿时， 刀具在进给运动方向上的位移，单位为毫米刀具在进给运动方向上的位移，单位为毫米/ /齿（齿（mm/zmm/z） 。 关系

47、为：关系为： nzfnfV zf z f 2021-5-3168 切削用量三要素（三）切削用量三要素（三） 背吃刀量（切削深度）背吃刀量（切削深度） 已加工表面到待加工表面的距离。已加工表面到待加工表面的距离。 对于车削外圆，背吃刀量：对于车削外圆，背吃刀量： 对于钻孔，背吃刀量：对于钻孔，背吃刀量： p a 2 ba p dd a 2 b p d a 2021-5-3169 刀具角度（一） 结构要素（车刀）结构要素（车刀） 前刀面前刀面 切屑流出的刀切屑流出的刀 具表面称前刀具表面称前刀 面面 。 后刀面后刀面 与工件过渡表与工件过渡表 面相对的刀具表面面相对的刀具表面 称主后刀称主后刀 面

48、面 ，也称，也称 后刀面。与已加工后刀面。与已加工 表面相对的刀具表表面相对的刀具表 面称副后刀面称副后刀 面面 。 A A A A 2021-5-3170 刀具角度（二） 结构要素（车刀）结构要素（车刀） 切削刃切削刃 前刀面与后刀面的前刀面与后刀面的 交线称切削刃，其中，交线称切削刃，其中， 前刀面与主后刀面的前刀面与主后刀面的 交线称主切削交线称主切削 刃刃 ，前刀面与，前刀面与 副后刀面的交线称副副后刀面的交线称副 切削刃切削刃 。 切削刃一般不是纯切削刃一般不是纯 粹的一条线，而有一粹的一条线，而有一 定的宽度，称刃带。定的宽度，称刃带。 刃带可以是圆角过渡，刃带可以是圆角过渡， 也

49、可以用一个狭长的也可以用一个狭长的 平面过渡（称倒棱）。平面过渡（称倒棱）。 S S 2021-5-3171 刀具角度（三） 结构要素（车刀）结构要素（车刀） 刀尖刀尖 主切削刃与副切削主切削刃与副切削 刃的交点称刀尖。刃的交点称刀尖。 刀尖也不是严格的刀尖也不是严格的 一个点，为了保证一个点，为了保证 刀尖有一定的强度，刀尖有一定的强度， 刀尖可以是圆角过刀尖可以是圆角过 渡，称圆弧刀尖，渡，称圆弧刀尖， 也可以用一个狭长也可以用一个狭长 的平面过渡，称倒的平面过渡，称倒 棱刀尖。棱刀尖。 2021-5-3172 刀具切削刃与加工表面的关系 2021-5-3173 刀具角度的标注与参考坐标系

50、（一） 前提 所有的刀具角度的标注 都是针对主切削刃上一点 的。因此，在建立坐标系 时，都与这一点为原点。 基面基面 通过切削刃上选定的通过切削刃上选定的 点，垂直于假定主运动点，垂直于假定主运动 方向的平面。方向的平面。 切削平面切削平面 通过切削刃上选定的通过切削刃上选定的 点，与切削刃相切，并点，与切削刃相切，并 垂直于基面垂直于基面 。 r P s P r P 2021-5-3174 刀具角度的标注与参考坐标系（二） 主剖面参考系主剖面参考系 主剖面主剖面 通过切削刃上通过切削刃上 选定的点，与基面选定的点，与基面 和切削平面和切削平面 都垂直的平面称主都垂直的平面称主 剖面。剖面。

51、主剖面参考系主剖面参考系 由基面由基面 - - 切削平面切削平面 - -主主 剖面剖面 构成的构成的 坐标系（平面之间坐标系（平面之间 的交线为坐标轴）。的交线为坐标轴）。 主剖面参考系为 正交坐标系。 用于刀具尺寸本身 的标注 r P o P s P r P s P o P 2021-5-3175 刀具角度的标注与参考坐标系（三） 主剖面参考系中的角主剖面参考系中的角 度度 确定前、后刀面位置的确定前、后刀面位置的 角度角度 1.1.前角前角 在主剖面在主剖面 上，前上，前 刀面的投影与基面刀面的投影与基面 的夹角。的夹角。 2.2.后角后角 在主剖面在主剖面 上，上， 主后刀面的投影与切削

52、主后刀面的投影与切削 面面 的夹角。的夹角。 r P o 2021-5-3176 刀具角度的标注与参考坐标系（三） 主剖面参考系中的角度主剖面参考系中的角度 确定前、后刀面位置的确定前、后刀面位置的 角度角度 3.3.主偏角主偏角 在基面在基面 上，切削刃上，切削刃 的投影与进给方向的夹的投影与进给方向的夹 角。角。 4.4.刃倾角刃倾角 在主剖面在主剖面 上，切削上，切削 刃的投影与基面的夹角。刃的投影与基面的夹角。 刀为切削刃的最低点时刀为切削刃的最低点时 为负，为最高点时为正。为负，为最高点时为正。 r P r 2021-5-3177 刀具角度的标注与参考坐标系（四） 主剖面参考系中的

53、角度 确定副刀刃位置的 角度 仿照主刀刃的定 义，可定义副偏 角 、副刃倾 角 、副前角 和附后角 。由 于当刃倾角 和 前角 确定后， 前刀面就已确定， 只要副偏角 确定，就可计算出 副刃倾角 和副 前角 ，因此， 只有副偏角 和副后角 是独 立的 。 0 o o s s o r s 0 r o 2021-5-3178 刀具角度的标注与参考坐标系（五） 主剖面参考系中的 角度 派生角度 1.楔角 在主剖面上，前刀 面与后刀面之间的 夹角。 2.刀尖角 主刀刃和副刀刃 在基面上投影的夹 角。 3.余偏角 在基面上，主刀 刃的投影与进给方 向垂线的夹角。 180 rrr 90 ooo r r o

54、 90 rr 2021-5-3179 刀具角度的标注与参考坐标系（六） 法剖面参考系 法剖面 通过切削刃上选定的 点，与切削刃垂直的平 面称法剖面。 法剖面参考系 由基面 -切削平面 -法剖面 构成的坐标 系（平面之间的交线为 坐标轴）。 法剖面参考系为非正 交（斜交）坐标系。 用于切削原理的刀具角 度标注 n P r P s P n P 2021-5-3180 刀具角度的标注与参考坐标系（七） 法剖面参考系中的 角度标注 九个角度中，由于 基面和切削平面是 共同的，因此，在 基面和切削平面投 影的角度（主、副 和余偏角；刀尖角） 是共同的，只有 原在主剖面内的角 度（前角 、后 角 和楔角

55、） 换为法剖面中的法 前角 、法后角 和法楔角 ，以 及在副法剖面中的 角度 。刃倾角 衡为0。 n n n n 0 0 0 2021-5-3181 刀具角度的标注与参考坐标系（八） 进给、切深剖面参考系 进给剖面 通过切削刃上选定的点， 与基面垂直并平行于进 给方向的平面。 切深剖面 通过切削刃上选定的点， 与进给方向垂直于的平 面。 法剖面参考系 由基面 -进给剖面 -切深剖面 构成的正 交坐标系（平面之间的 交线为坐标轴）。 用于切削用量的刀具角 度标注 f P p P p P f P r P 2021-5-3182 刀具角度的标注与参考坐标系（九） 进给、切深剖面 参考系中的角度 标注

56、 由于基面是共同 的，在基面投影 的角度（主、副 和余偏角；刀尖 角；刃倾角）是 共同的，前、后 角和楔角对应有 进给前角 、进 给后角 和进给 楔角 ，以及切 深前角 、切深 后角 和切深楔 角 。 f f p f p p 2021-5-3183 刀具的实际工作角度 基面的定义是与切削速度垂直，因此，切削 速度方向的变化就将引起前、后角和主、副 偏角的变化。变化了的前、后角和主、副偏 角分别称为工作前角 、工作后角 、工 作主偏角 和工作副偏角 。 实际工作角度与进给量大小和安装有关。 oe re oe re 2021-5-3184 由于纵向进给引起的刀具由于纵向进给引起的刀具 实际工作角度

57、变化实际工作角度变化 2021-5-3185 由于横向进给引起的刀具由于横向进给引起的刀具 实际工作角度变化实际工作角度变化 2021-5-3186 由于安装高低引起的刀具实际工作角度变化由于安装高低引起的刀具实际工作角度变化 2021-5-3187 由于安装偏斜引起的刀具由于安装偏斜引起的刀具 实际工作角度变化实际工作角度变化 2021-5-3188 刀具材料（一） 刀具材料的要求 高硬度 必须高于被加工材料的硬度510HRC，60HRC。 高耐磨性 刀具的耐磨性越高越好，可延长刀具的使用寿命。 足够的强度和韧性 刀具在切削时受到很大的切削力、冲击和振动，必须有足够的强度和韧性，不 能在加工

58、中破损。 2021-5-3189 刀具材料（二） 刀具材料的要求（续） 高耐热性 在加工时，刀具表面的温度很高，因此刀具必须能在高温下保持硬度和强度。 高耐热冲击性 在加工时，刀具的升温和降温速度都很快，特别是在有冷却的情况下，刀具有很 大的温度梯度和温变速度，在这样的条件下，不应因较大的内应力。 好的工艺性和经济性 刀具的结构形状复杂，精度高，因此，是否方便加工（工艺性）是很重要的。同 时，刀具的材料价格很高，对刀具的成本也很高。 2021-5-3190 刀具材料（三） 碳素工具钢 高含碳量的碳素钢，如T10A和T12A等，属于高碳钢，经济性好，但韧性差，耐热 性和热稳定性差，变形大，特别是

59、高速下的耐磨性差。用于手工工具，如挫刀、 锯条等。 合金工具钢 在高碳钢中加入合金元素，如9SiCr和CrWMn等，与碳素工具钢相比，改善了韧性 和变形，但成本上升，耐热性、热稳定性和耐磨性同样很差。用于较好的手工工 具，如刮刀、板牙、手用丝锥等。 2021-5-3191 刀具材料（四） 高速钢 属于高合金钢，含有较多的W（钨）、Mo（钼）、Cr（铬）、 V（钒） 等合金元素。为提高高温硬度还加有Co（钴）、Al（铝）、Si（硅）、Nb （铌）等元素。与工具钢相比，较大的改善了刀具的热稳定性、强度和韧性， 因此被称为“高速钢”。加入V能提高耐磨性，但V多后刀具的加工工艺性降低。 之所以称之为高

60、速钢，是因为与碳素钢比较，有较高的高温硬度和热稳 定性，可用于较高的切削速度。 2021-5-3192 刀具材料（五） 高速钢的分类 按性能分： 为普通高速钢 高性能高速钢（增加了C、V、Co、Al的含量，成本也 高）。 按主导元素分： 钨系高速钢 钼金高速钢 钨钼系高速钢 按制造工艺分： 熔炼高速钢 粉末冶系高速钢 2021-5-3193 刀具材料（六） 硬质合金的特点 由难熔金属碳化物（如WC、TiC、TaC-碳化钽、 NbC-碳化铌）和金属粘合剂（Co、 Mo 钼、Ni-镍 等）经粉末冶金的方法烧结而成。是一种混合物。具 有很高的硬度、耐热性、耐磨性和热稳定性。但抗弯 强度和耐冲击性较差