机械制造工艺学考试重点

1、第一章机械加工工艺过程：用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的过程。工序：是指一个（或一组）工人在同一个工作地对一个（或同时对几个）工件连续完成那一部分工艺过程。区分工序的主要依据是工人和工作地点不变，工作对象不变，工作连续。只要其中任意一个因素发生变动，则视为不同工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是制定生产计划、进行经济核算的基本单元。工位：在工件的一次装夹中，通过分度（或移位）装置使工件相对于机床床身变换加工位置，把每一个加工位置上所完成的那部分工艺内容。工步：在被加工表面、切削用量（转速和进给量）、切削刀具均不变的情况下所完成的那部分工艺内容。工步是构

2、成工序的基本单元，其实质是工序的加工内容。由人和（或）设备连续完成的工序，该部分工序不改变工件的形状、尺寸和表面粗糙度，但它是完成工步所必需的，称为辅助工步，如更换刀具等。在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步生产纲领：是企业在计划期内应当生产的产品产量。某零件的年生产纲领就是包括备品和废品在内的年产量：N=Qn(1+a%+b%)(件/年)N-零件的年生产纲领，n-每台产品中该零件的数量，a%-备品率，b%-废品率，Q产品的年产量年生产纲领是设计或修改工艺规程的重要依据，是车间（或工段）设计的基本文件零件的结构工艺性: 指所设计的零件结构在满足使用要求的前提下,制造

3、的可行性和经济性。具有相对性。基准：是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。设计基准：设计图上用来标定其它点、线、面位置的点、线、面，是标注设计尺寸或位置公差的起点。工艺基准：零件在加工、度量和装配时所用的基准分为：工序基准：工序图上用来确定本工序加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。测量基准：在测量工件已加工表面的尺寸和位置时所依据的基准。装配基准：在机器装配时，确定零件在部件或产品中的位置时所依据的基准。定位基准：加工时使工件在机床或夹具上占有正确位置所依据的基准。分为：粗基准：未经机械加工的定位基准，亦即第一道工序采用的定位基准。影响：位置精度、各加工表面的余量大小精

4、基准：经过机械加工的定位基准。辅助基准：根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。定位基准的选择原则：即先考虑精基准的选择，后考虑粗基准的选择。精基准的选择原则：基准重合、统一基准、互为基准、自为基准。主要考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，以及如何使得工件装夹方便可靠。（简答）粗基准的选择原则：优先保证加工余量原则（均匀、足够）、优先保证表面间相互位置要求的原则、可靠定位原则、一般不重复使用原则。（简答）加工方法的选择：根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；考虑被加工材料的性质；考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题；考虑本厂的现有设备和生产条件：即充分利用本厂现有设备和工艺装备

5、。（简答）加工阶段的划分：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段。（简答）划分原则（目的）：保证零件加工质量、及早发现毛坯缺陷、合理利用机床设备、便于穿插热处理工序。（简答）工序的划分原则：即工序的集中和工序的分散。机械加工工序的安排原则：基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔。尺寸链：在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。工艺尺寸链：在零件加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链，称为工艺尺寸链。装配尺寸链：在机器设计和装配过程中，由有关零件设计尺寸形成的尺寸链，称为装配尺寸链。尺寸链的组成：确定封闭环、查找组成环、确

6、定增减环。（加工余量往往是封闭环）尺寸链的特征： 封闭性：尺寸链是一组有关尺寸首尾相接构成封闭形式的尺寸。 关联性：尺寸链中间接保证的尺寸的精度是受这些直接获得的尺寸的精度所支配。极值解法：这种方法又叫极大极小值解法。它是按误差综合后的两个最不利情况，即各增环皆为最大极限尺寸而各减环皆为最小极限尺寸的情况；以及各增环皆为最小极限尺寸而各减环皆为最大极限尺寸的情况，来计算封闭环极限尺寸的方法。竖式计算封闭环(多用于验算封闭环)：增环，上、下偏差照抄；减环，上、下偏差对调、变号1、封闭环基本尺寸=所有增环基本尺寸-所有减环基本尺寸2、封闭环的最大极限尺寸=所有增环的最大极限尺寸之和-所有减环的最小

7、极限尺寸之和 封闭环的最小极限尺寸=所有增环的最小极限尺寸之和-所有减环的最大极限尺寸之和3、封闭环的上偏差=所有增环的上偏差之和-所有减环的下偏差之和 封闭环的下偏差=所有增环的下偏差之和-所有减环的上偏差之和4、封闭环公差=所有组成环公差之和第二章装配精度：指机器装配以后，各工作面间的相对位置和相对运动等参数与规定指标的符合程度。装配精度是机器质量指标中重要项目之一，是保证机器具有正常工作性能的必要条件。机器的装配精度是根据机器的使用性能要求提出的。装配精度包括：零部件间的尺寸精度；位置精度；相对运动精度和接触精度。零部件间的尺寸精度包括：指机器中相关零部件间的距离精度和配合精度。距离精度

8、是指保证一定的间隙、配合质量、尺寸要求等相关零件、部件的距离尺寸的准确程度。配合精度是指相配合零件间的间隙或过盈量。相互位置精度是指机器中相关零部件间的相互位置关系的精度。接触精度是指相互接触、相互配合的表面接触面积大小及接触点的分布情况。各种精度之间的关系：接触精度和尺寸精度是距离精度的基础。位置精度又是相对运动精度的基础。 尺寸精度和接触精度对相互位置精度和相对运动精度的实现又有较大影响。一般来说，零件精度越高，装配精度就越容易保证，即零件精度是保证装配精度的基础，但装配精度并不总是完全取决于零件精度。装配尺寸链的查找方法：取封闭环任一端开始，找相邻零件的尺寸，然后再找与第一个零件相邻的第

9、二零件的尺寸，这样一环接着一环，直到封闭环的另一端为止，从而形成封闭的尺寸组。明确装配关系、确定封闭环、查找组成环、画尺寸链图。查找装配尺寸链原则：简化性原则、最短路线原则、方向性原则装配尺寸链计算：(1)正计算用于验算。已有产品装配图和全部零件图，求封闭环，与设计要求比较。 (2)反计算用于设计。根据产品装配精度要求（封闭环），确定各组成环零件的尺寸及精度。保证产品装配精度的方法：互换装配法：完全互换法、大数互换装配法（不完全互换法、部分互换法）分组装配法：直接选配法、分组选配法调整装配法：可动调整法、固定调整法、误差抵消调整法修配装配法：单件修配法、合并加工修配法、就地加工修配法。修配法是

10、用钳工或机械加工的方法修整产品中某个零件（该零件称为修配件，该组成环称为修配环或补偿环）的尺寸，以获得规定装配精度的一种方法，而其他有关零件仍可以按照经济加工精度进行加工。 补偿环被去除材料的厚度称为补偿量或修配量。（例题2-4、2-5）单件修配法：选择一个固定零件作修配环；如单件生产中键与键槽的配合。合并加工修配法：将两个或多个零件合并进行加工修配；就地加工修配法：机器总装时自己加工自己的方法。第三章夹具的组成：定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀元件、夹具体、连接元件和其他装置六点定位原理：合理布置六个定位支承点，使工件上的定位基面与其紧密接触或配合，一个支承点限制工件一个自由度，使工件六个

11、自由度被完全限制，在空间得到唯一确定的位置。（看表3-1）限制工件自由度与加工要求的关系：完全定位：工件的六个自由度被完全限制的定位。不完全定位：允许少于六点的定位。完全定位和不完全定位都是合理的定位方式。限制自由度越少，则夹具越简单，但夹紧越困难。若考虑加工稳定性，则限制自由度不少于3个。欠定位：工件应限制的自由度未被限制的定位。在实际生产中欠定位是绝对不允许的。过定位：工件一个(或几个)自由度被两个(或两个以上)约束点约束。常用定位方法和定位元件工件以平面定位，常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。支承元件：主要支承：固定支承（支承钉,支承板）、可调支承、自位支

12、承；辅助支承（不作定位元件，不限制自由度）。工件以孔定位，常用定位元件是定位销和心轴。圆柱销：短圆柱销限制两个自由度；长圆柱销（长径比0.8）可以限制四个自由度；圆锥销：常用于工件孔端的定位，可限制三个自由度间隙配合心轴限制工件五个自由度；过盈配合心轴限制工件四个自由度；小锥度心轴限制五个自由度。工件以外圆定位：工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。工件以外圆柱面支承定位的元件常采用V型块，短V型块限制2个自由度，长V型块（或两个短V型块组合）限制4个自由度。浮动式V形块只限制一个自由度。定位套：在工件以端面/外圆柱面为定位基面的场合短定位套可限

13、制2个自由度，长定位套限制4个自由度。锥孔限制工件的3个自由度。半圆孔：当工件尺寸较大，用圆柱孔定位不方便时，可将圆柱孔改成两半，下半孔用作定位，上半孔用于压紧工件。短半圆孔定位限制工件的二个自由度；长半圆孔定位限制工件的四个自由度。工件以其它表面定位、工件以组合表面定位定位误差D：只与工件定位有关的加工误差。一批工件逐个在夹具上定位时，由于工件及定位元件存在公差，使各个工件所占据的位置不完全一致即定位不准确，加工后形成加工尺寸的不一致，形成加工误差。定位误差的来源：基准位置误差y：定位基准面和定位元件本身的制造误差所引起的定位误差，定位基准相对于其理想位置的最大位置变动量。基准不重合误差b：

14、定位基准与设计基准不一致所引起的定位误差。设计基准相对定位基准的理想位置的最大位置变动量。只有在采用调整法加工时才会产生，在试切法加工中不会产生。结论：定位误差只产生在采用调整法加工一批零件的条件下。定位误差是由于工件定位不准产生的加工误差。表现形式为工序基准相对加工面可能产生的最大尺寸或位置的变动范围。D=yb工件的工序基准与工件和定位元件的定位接触点位于工件定位基准同侧时,取“”号；异侧时,取“+”号。第四章机械加工表面质量的研究内容包括加工表面几何形状特征和表面层物理、机械性能的变化。其中表面的几何形状特征：表面粗糙度（是加工方法本身所固有的，其产生与刀刃形状、刀具进给、切屑的形成过程，

15、如裂屑、剪切、积屑瘤、电镀表面的生成等因素有关。）、表面波度（与工艺系统的振动有关）、纹理方向（与所采用的机械加工方法有关。）表面层物理和力学、化学性能的变化指：表面层加工硬化(冷作硬化)、表面层金相组织变化、表面层产生残余应力。机械加工中，表面粗糙度形成的原因：几何因素（P149）、物理力学因素和工艺系统的振动。磨削中影响粗糙度的因素：砂轮粒度、砂轮的硬度、砂轮的修整、磨削用量、工件材料（硬度、塑性、导热性）、切削液。砂轮粒度：砂轮粒度号（粒度越细），则单位面积上磨粒数，在工件上的刻痕也密而细Ra。（注意过细砂轮易堵塞，产生烧伤）砂轮的硬度：砂轮太硬，磨粒破损后还不能脱落工件表面受到强烈摩擦

16、和挤压，塑变Ra；砂轮太软，磨粒易脱落，磨削作用减弱Ra砂轮的修整：砂轮修整除了使砂轮具有正确的几何形状外，更重要的是使砂轮工作表面形成排列整齐（等高性）而又锐利的微刃。砂轮修整的质量对磨削表面的粗糙度影响很大。工件材料：太硬、太软、太韧、导热性差的材料都不容易磨光。如铜、铝合金等软材料，易堵塞砂轮Ra；塑性大、导热性差的耐热合金易使砂轮早期崩落Ra在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层冷作硬化、金相组织的变化和残余应力的产生。冷作硬化：机械加工过程中，工件表面后金属受切削力作用，产生强烈的塑性变形、使金属的晶格扭曲，晶粒被拉长

17、、纤维化甚至破碎而引起的表面层的强度和硬度增加，塑性降低，物理性能（如密度、导电性、导热性等）也有所变化。这种现象称为加工硬化，又称作冷作硬化或强化。淬火钢在磨削时，由于磨削条件不同，产生的磨削烧伤有三种形式。回火烧伤、淬火烧伤、退火烧伤回火烧伤：磨削区的温度未超过淬火钢的相变临界温度（碳钢的相变温度约为720），工件表面将产生一层回火组织（索氏体或屈氏体），硬度比原来的回火马氏体低。淬火烧伤：磨削区温度超过相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属会出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的回火马氏体高。在它的下层，因为冷却较慢，出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织。退火烧伤：磨削区温度超过了

18、相变温度，而磨削过程中又没有冷却液，表层金属即产生退火组织，表层金属的硬度急剧下降。评定烧伤的方法：观色法、酸洗法、金相组织法、显微硬度法。表面层残余应力产生的原因：冷态塑性变形引起的残余应力；热态塑性变形引起的残余应力；金相组织变化引起的残余应力；冷态塑性变形后比容积增大引起的残余应力。磨削加工时产生的残余应力主要与磨削热有关。精细磨削（轻磨）时，表面产生浅而小的残余压应力；粗磨（重磨）时，表面产生极浅的残余压应力，接着就是较深且较大的残余拉应力减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的解决原则：一是减少磨削热的发生，二是加速磨削热的传出。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

19、能。磨削深度的增大回事表面温度升高，工件速度和砂轮速度的增大会使表面温度升高，影响程度不如磨削深度。横向进给量的增大使表面温度下降。机械加工中的振动及分类：按工艺系统振动的类型分类：自由振动、强迫振动、自激振动。按工艺系统的自由度数量分类：单自由度、多自由度。第五章机械加工精度：指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。原始误差：在机械加工时，由机床、夹具、刀具和工件构成的系统称为工艺系统。工艺系统各环节中所存在的各种误差称为原始误差。在加工前已存在，即在无切削负荷的情况下检验的，称为工艺系统静误差；若在有切削负荷情况下产

20、生的则称为工艺系统动误差。加工原理误差：由于采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓所产生的加工误差。工艺系统几何误差：机床的几何误差、其他几何误差机床的几何误差：主轴回转误差、导轨误差、传动链误差。主轴回转误差分解为径向圆跳动、轴向窜动和角度摆动三种不同形式的误差。导轨是机床中确定各主要部件相对位置关系的基准。导轨误差（导向误差）：影响机床移动部件的直线运动精度造成加工表面的形状误差。在机床的精度标准中，直线导轨的导向精度包括下列内容： 导轨在水平面内的直线度误差y；导轨在垂直面内的直线度误差z前后导轨的平行度误差（扭曲）；导轨与主轴回转轴线的平行度误差其他几何误差：刀具误差、夹具误差、测量误

21、差、调整误差图5-22，机床部件刚度的特点： 变形与载荷不成线性关系部件有塑性变形，机床部件的变形不纯粹是弹性变形。 加载曲线和卸载曲线不重合有能量损失，卸载曲线滞后于加载曲线；两曲线所包容的面积代表加载和卸载循环中消耗的能量，它消耗于克服部件内零件间摩擦力和接触塑性变形所做的功。 卸载后曲线不回到原点有残留变形，反复加载才接近于零。 部件实测刚度远比按实体结构估算值小,一般取第一次加载曲线的两个端点连线的斜率为部件的平均刚度。误差复映现象：有误差（尺寸误差、形状误差、位置误差）的工件毛坯，再次加工后，其误差仍以与毛坯相似的形式、程度不同地再次反映在新的加工表面上。（P215图5-24）降低复

22、映误差的主要工艺措施：提高工艺系统刚度、增加工作行程数（或走刀次数）、提高毛坯精度（尺寸变动范围）和材质的均匀性。大批大量生产中，用调整法加工一批工件控制毛坯精度，通过热处理改善材质的均匀性。一次进给达不到要求，为达到加工精度要求，可采用多次走刀、减少进给量、提高工艺系统刚度、减少误差复映系数等工艺措施。残余内应力：是指在没有外力作用下或去除外力作用后残留在工件内部的应力。冷校直带来的内应力：为了纠正细长轴类零件的弯曲变形，有时采用冷校直方法。这种方法在与变形相反的方向上施加作用力，如图（a）所示，使工件产生反方向弯曲，并产生一定的塑性变形。当工件外层应力超过屈服强度时，其内层应力还未超过弹性极限，故其应力分布情况如图（b）所示。去除外力后，由