机械制造工程学复习重点

./第一章金属切削的基本原理第一节金属切削的基本概念一、金属切削的基本概念1、切削运动：金属切削时所需要的运动。主运动：实现切削的最基本运动；方向：假设工件不动,刀具相对工件的运动方向。进给运动：实现主运动连续切削的运动；方向：假设工件不动,刀具相对于工件的运动方向。2、切削过程中的工件表面已加工表面过渡表面待加工表面3、刀具切削部分的构成〔三面两刃一尖1前刀面Ar铁屑流出的表面2主后刀面Aα与过渡表面对应的刀面3副后刀面Aα＇与已加工表面对应的刀面4主切削刃S前刀面与主后刀面的交线Ar×Aα5副切削刃S＇前刀面与副后刀面的交线Ar×Aα＇6刀尖主切削刃与副切削刃的交点S×S＇4、刀具标注角度1参考系的建立假定运动条件〔不考虑进给运动A、假定条件刀尖过截面圆心假定安装条件〔理想安装刀具中心线垂直于工件轴线B、参考平面〔描述刀具切削部分的空间位置a、切削平面Ps：过主切削刃上的选定点与过渡表面相切的表面。b、基面Pr：〔过切削刃上选定点,垂直于主运动向量的表面c、正交平面Po：〔过切削刃上选定点分别与Ps、Pr垂直2角度标注主偏角Kr在Pr内：〔如图1副偏角Kr＇〔图1在Ps面内刃倾角λs：Pr与S分别向Ps投影下的夹角〔若刀尖为S上的最高点则λs为正,反之为负前角γ0：前刀面Ar与Pr分别向P0投影在Ps面内〔如图2后角α0：主后刀面Aα与ps分别向P0上投影〔图2D、在P0＇内：副后角α0＇如图3E、刀具工作角〔切削角〔1进给运动对工作角度的影响：若刀尖位置低于工件轴线所在水平面则其切削前角减小后角增大。〔2安装位置对工件工作角的影响中心不等高〔图3刀杆中心线与进给方向不垂直二、切削用量1、切削速度vS上的选定点与主运动的速度；方向：主运动方向m/s2、进给量f进给运动的速度vf：工件每转一周刀具相对工件轴向的位移量车削mm/r刨削mm/行程钻mm/min3、背吃刀量ar待加工表面与已加工表面的垂直距离。三、切削层参数切削层的截面尺寸〔如图41、切削厚度ac2、切削宽度aw3、切削面积AcAc＝ac×aw＝f×ap图4七、金属切除率Zw单位时间内所切除金属材料的体积Zw＝v×f×apmm3/min八、切削方式自由切削：只有一条直线刃参与切削非自由切削：两条以上直线刃同时参与切削,如铣削加工、车球头等。直角切削：λs＝00斜角切削：λs≠00第二节金属切削变形理论一、切削变形的特点〔摩擦、剪切、变形第一变形区〔工件上被剥离的部分通过该区变成铁屑第二变形区〔铁屑与Ar发生摩擦的区域第三变形区〔已加工表面与Aα摩擦的区域二、切削变形过程剪切滑移过程〔剪切滑移面剪切角：剪切滑移面与切削方向的夹角。三、铁屑的状态1、袋装铁屑2、挤裂铁屑〔由于剪切面上局部点的剪切力达到了应力极限使铁屑背面局部开裂成脊状3、单元铁屑〔由于剪切面上局部点的剪切力达到了强度极限使铁屑断裂4、崩碎铁屑〔脆性材料四、切屑变形程度的度量方法1、相对滑移ε：衡量第一变形区的滑移变形程度。2、变形参数ζ：利用铁屑外形尺寸的变化来衡量切屑变形程度。五、前刀面上的积屑瘤和摩擦〔第二变形区的变形1、前刀面摩擦特点：外摩擦2、粘结摩擦区：内摩擦3、积屑瘤：高硬度〔是被切削金属硬度的1~2倍〔1积屑瘤塑性材料v降低带状切屑〔2形成由于由于粘结摩擦构成,经过生成、长大、破碎三个阶段。形成条件：刀具与工件间的压力和温度与切屑速度的关系如图5图5代替刀刃切削4、特点γ0增大加工精度降低表面粗糙度增大5、防止切削速度过高以减少积屑瘤的方法降低切削速度利用高速切削采用润滑性能好的切削液γ0增大提高工件材料的硬度六、第一、二变形区的切削变形规律1、工件材料对切削变形的影响强度、硬度增大切削变形减小2、刀具前角γ0对切削变形的影响γ0增大切削变形减小3、切削速度对切削变形的影响考虑积屑瘤及切削温度的影响则：切削速度增加切削变形减小4、切削厚度对切削变形的影响ac=f×sinkrf增大ac增大切削变形减小金属切削的基本规律切削力被切金属的弹、塑性变形来源铁屑、工件和刀具间的摩擦合力FrFz切削力切向分力在Ps面内大小为0.8~0.9Fr2、切削分力Fy吃刀抗力工件截面径向力大小为0.4~0.5FrFx进给抗力沿工件轴向大小为0.3~0.4Fr切削功率Pm＝Fz×v＋Fx×vf≈Fz×v切削力的计算〔经验公式的建立单因素实验法多因素实验法保证v、F不变的情况下改变背吃刀量ap测Fz的方法。1材料强度、硬度增加,切削力减小2切削面积Ac增大,切削力增大3切削速度增大,切削力减小4前角增大,切削力减小5Kr影响Fy与Fx的比值6λs影响Fy与Fx的比值二、切削温度和切削热第一变形区的剪切变形功1、来源第二变形区的摩擦功第三变形区的摩擦变形功切屑2、切削热的传出工件刀具周围介质〔空气、冷却液3、切削温度〔热量的体现切削区平均温度Qmax＞10000CQm＜500切削温度的测量自热电偶〔切削区平均温度热电偶热辐射人工热电偶〔切削区某点的温度远红外热敏涂色4、切削温度变化规律1切削速度、进给速度、背吃刀量增大产生的热量高对温度的影响程度v＞f＞ap2γ0增大F减小Q减小3>Kr增大Q增大〔有效切削刃长度的变化4被加工材料的强度和硬度升高产生的热量升高,材料导热系数大则温度降低。三、刀具的磨损1、磨损状态前刀面磨损月牙洼后刀面磨损主要磨损边界磨损主切削刃磨损原因硬质点磨损粘结磨损扩散磨损〔前刀面上的铁屑与前刀面压紧使自身元素向对方扩散,使化学成分发生变化从而改变了刀具的切削性能4化学磨损〔刀具与周围介质中相关元素发生化学反应刀具的磨损过程〔如图6后刀面VB〔平均磨损量评价标准精加工NB〔刀具轴向磨损量初期磨损阶段正常磨损阶段激剧磨损阶段图6五、刀具的耐用度新刃磨的刀具从开始切削到磨损量达到磨损限度所经过的切削时间tmin第二章机床夹具的基本原理工件的加工与获得加工精度的方法工件的安装方法定位：确定工件在机床或夹具上占据正确的加工位置的过程夹紧：保持定位位置不变的操作安装=定位+夹紧直接找正安装法划线找正安装法夹具安装二、工件获得精确尺寸〔精度的方法1、试切法〔单件小批量生产切测切测切2、定尺寸刀具法3、调整法,夹具在线检测4、自动调整法数控控制三、工件获得形状精度的方法1、轨迹法2、成形法〔如：用普车成形刀车球面3、展成法〔齿轮齿面加工第三节机床夹具的组成和分类一、机床夹具的分类通用夹具1、按使用范围分专用夹具：针对某一工件的某一道工序专门制造的组合夹具：可调、组合、成组工艺2、按使用机床分类〔铣、钻、刨等3、按动力源分类〔手动、气动、液动二、机床夹具的组成定位元件确定工件在夹具中的正确位置夹紧元件是工件保持正确的位置对刀元件在铣削加工时确定刀与工件的相对位置引导元件钻、镗床上引导刀具的运动的设备连接元件连接表面其他装置分度头、分度板工件在夹具中的定位原理定位的基本原理定位：在空间直角坐标系中决定刚体的位置〔限制自由度即根据工件的加工要求,用定位元件来限制影响加工精度的自由度,使工件在夹具中占据正确的加工位置工件在夹具中定位的几种情况完全定位不完全定位：限制自由度数少于6个欠定位：应该被限定的自由度而没有被限制因此不能够满足加工要求重复定位：几个定位元件重复限定某一个自由度。第五节常见的定位元件及定位方式一、单个典型表面定位方式1、平面定位定位分析限定三个自由度毛坯表面三点支撑〔支撑钉定位形式已加工表面2、圆孔定位过盈配合心轴1圆柱心轴间隙配合心轴锥形定位长L/d≥0.8～14个自由度柱面长度短L/d≤0.44个自由度2圆柱定位销间隙配合工件理论直径DV形块高度HV形块开口尺寸N定位高度T夹角α6009001200对中特征3特征定心特征位置特征长v形块4个自由度4定位分析短V形块2个自由度支撑板定位外圆柱表面/内锥套定位外圆柱表面4、圆锥孔定位方式长圆锥孔5个自由度短圆锥孔3个自由度二、组合定位方式1、定位要点：限制自由度的总数之和=每个定位元件单独限制自由度之和2、移动自由度+转动自由度3、消除组合定位中重复定位现象的措施1移动自由度消除2转动自由度清除自位支承结构3改变定位元件的结构形式三、典型的组合定位方式一面两孔定位方式定位分析重复定位缩小销钉直径消除重复定位的措施削边销〔如图7图7第五节定位误差的分析与计算定位误差定位过程中所产生的误差一、基准的基本概念基准：点、线、面设计基准工艺基准制造过程中产生的基准工序基准定位基准由工件上的表面所体现3、测量基准测量基准装配基准调刀基准调整加工刀具所依据的基准由夹具上元件定位工作面来体现定位误差ΔP1第一类定位误差：定位误差ΔPB定位基准与设计基准不重合二产生的定位误差ΔPB2第二类定位误差：定位误差ΔPE定位副制造精度不够而产生的误差ΔPE定位误差ΔP＝ΔPB＋ΔPE3典型表面定位误差分析与计算〔1平面定位方式ΔPB=定位基准与设计基准间联系尺寸的公差值ΔPE=0〔2圆孔定位方式a、过盈配合心轴ΔPE=0接触点固定不变ΔPE=eq\f<<T<D>+T<d>>,2>b、间隙配合心轴接触点随机ΔPE=T<D>＋T<d>＋εmin〔3外圆定位方式V形块定位ΔPE=eq\f<T<d>,<2sin<0.5α>>>〔4圆锥孔定位方式轴向位置误差径向：ΔPE=0轴向：ΔPE=eq\f<T<D>,2>×ctgeq\f<α,2>第六节工件在夹具中的夹紧原理力源装置夹紧装置中间递力机构夹紧元件一、夹紧力的三要素原则1、合理选择夹紧力的作用点1应作用于工件刚性较好的部位2应正对定位元件或定位元件所应形成的稳定受力区〔无附加扭矩3尽可能靠近加工部位4避免直接作用于精加工表面2、合理选取夹紧方向1主要夹紧力方向应指向主要定位面主要定位面：限制3个自由度异向定位面：限制2个自由度2应尽可能有利于减小夹紧力3有助于定位,而不能破坏定位3、准确计算夹紧力大小〔依据：夹紧力静力平衡条件J0：理论夹紧力实际夹紧力Jk:安全系数J＝k×J0粗加工k＝2.52精加工k＝1.52二、基本夹紧机构1、斜楔夹紧机构1具有增力作用2自锁性能〔如图8α＜β1＋β2β1、β2分别为斜楔与工件和夹具间的摩擦角。图83可改变原始作用力方向4夹紧行程小2、螺旋夹紧机构3、园偏心夹紧机构4、对中定心夹紧机构定心定位+夹紧对中定心夹紧元件以均匀等速移动原理实现定心夹紧对中定心夹紧以均匀等速弹性变形原理实现定心夹紧机械加工工艺设计基础第一节工艺过程设计概论一、工艺过程的组成1、生产过程2、工艺过程〔工艺,制造产品的方法3、机械加工工艺过程机械加工方法1工序2工步加工表面、切削用量、加工工具不变的情况下所完成的步骤。3走刀4安装5工位二、实施工艺过程必须遵循的原则优质、高产、低耗能三、设计工艺过程的主要依据加工对象的工作图及全部技术要求产品的生产纲领和生产类型1生产纲领：企业在计划期内应为生产的产品数量。N＝Q×n<1＋a%>×<1＋b%>式中：N生产纲领Q的年产量n每台产品的零件数a%该批零件备品率b%该批零件废品率单位生产小批量生产2生产类型成批生产中批量生产大量生产大批量生产3、现有生产条件四、设计工艺过程的步骤尺寸精度形状精度主要技术要求位置精度1、加工对象的工艺要求表面粗糙度热处理关键技术要求2、工艺审查3、确定生产类型和组织形式4、确定毛坯5、设计工艺路线,选择定位基准6、设计工序7、计算工时定额8、技术经济分析9、填写工艺文件五、工艺路线的设计1、加工方法的选择1依据每个表面的技术要求确定加工方法2被加工材料的性质〔如：铝材不可上磨床等3生产类型、生产率和经济性4现有设备及技术条件2、加工阶段的划分粗加工阶段〔切除大量金属高效1机械加工阶段半精加工阶段〔为主要表面加工做准备精加工阶段〔完成主要表面加工IT6以上Ra＜0.4μm2划分加工阶段的原因〔1、保证加工质量〔2、合理使用机床〔3、便于安排热处理工序〔4、及时发现毛坯缺陷〔5、可减少主要表面的损坏因此：划分加工阶段是保证加工精度的一种工艺措施3、加工顺序的安排先粗后精1切削加工顺序先主后次先基面后其他2热处理工序安排〔1、预备热处理机械加工之前〔Wc＞0.5%退火Wc＜0.5%正火中碳钢调质〔2、最终热处理半精加工之后,精加工之前〔淬火、渗碳、氮化、调质等〔3、去应力处理粗加工之后精加工之前时效处理〔粗加工之后长时间半年或更长放置以释放内应力退火、冰冷处理3辅助工序的安排检验工序〔保证产品质量的主要措施半精加工之后重要工序之后从一个车间到另一个车间之间特种性能检验之前〔高费用,高消耗等全部结束之后4、工序的集中与分散分散一般情况,但件小批量生产时采用工序集中；大批一般集中发展趋势六、加工余量的确定1、加工余量从加工表面切去的金属层厚度双边余量工序间的加工余量单边余量加工总余量2、工序尺寸专供加工用入体原则1被包容面〔轴、键宽工序尺寸公差带取上偏差为02包容面〔孔、键槽宽工序尺寸公差带取下偏差为03毛坯尺寸取对称偏差3、影响加工余量的因素1前工序表面质量2前工序尺寸公差3前工序形状和位置公差4本工序的安装误差4、加工余量的确定方法1分析计算法2经验值法〔适用于单件小批量3查表修正法七、工序尺寸的计算1、基准不重合的尺寸计算尺寸链原理2、简单工序尺寸计算反推法工艺：粗镗半精镗精镗浮动镗工序加工余量所达到的精度工序尺寸及偏差浮动镗精镗半精镗粗镗3、孔系坐标尺寸的计算尺寸链八、工艺文件工艺过程综合卡片机械加工工艺卡片机械加工工序卡片第二节工艺基准的选择定位基准基面体现基准一、定位基面的种类1、粗基准、粗基面使用毛坯表面作为定位基准2、经济准面使用切削加工过的表面作定位基准3、辅助基准面为了加工的需要而专门加工出的定位表面二、精基准的选择1、重点考虑如何保证加工表面有足够的余量,使不加工表面尺寸和位置符合图纸要求。2、粗基准的选择原则1重要表面原则必须保证某些重要表面的加工余量均匀,则选满足要求的面为基准面2相互位置要求原则〔1必须保证零件上加工表面与不加工表面的位置选择不加工表面为粗基准〔2若有几个不加工表面则选择与加工表面位置要求最高的表面〔3若所有表面均需加工,则选择加工余量最小的表面3、平整光洁表面原则选毛坯制造中尺寸、位置比较准确且平整、光洁的表面4、粗基准不允许重复使用原则〔定位精度低在同一方向上只允许使用一次三、精基准选择原则重点考虑的问题如何减小定位误差,提高定位精度2、精基准的选择原则：1基准重合原则尽可能选择设计基准作为定位基准2基准统一原则尽可能选择同一基准加工零件上所有表面3互为基准原则4自身基准原则5定位基准稳定可靠第三节工艺尺寸链一、尺寸链的定义及组成1、尺寸链：在加工过程中由相关的尺寸所组成的一组封闭尺寸图形封闭性2、工艺尺寸链的特点制约性3、工艺尺寸链的组成1环构成尺寸链的每一个尺寸2封闭环Az间接得到的尺寸3组成环A直接得到的尺寸〔除封闭环外增环在其他组成环不变,该环增大使封闭环增大的组成环减环在其他组成环不变,该环增大使封闭环减小的组成环4、建立尺寸链应注意的几个问题1尺寸链的构成取决于工艺过程2对封闭环的判断是计算尺寸链中最关键的问题3一个尺寸链中只能有一个封闭环4增减环的判断二、工艺尺寸链的计算公式极值法：一般用于加工工艺过程中概率法：一般用于装配过程1、封闭环的基本尺寸计算2、封闭环的极限尺寸计算3、封闭环的上偏差ES<AZ>和下偏差EI<AZ>ES<AZ>EI<AZ>4、封闭环的公差值T<AZ>T<AZ>=三、尺寸链的计算形式1、正计算：已知各组成环计算结果唯一；用于工艺过程尺寸校核。2、反计算：已知封闭环求各组成环。1等公差值法各组成环公差值相等〔相近2等公差等级法〔等精度T<Ai>=ai×ii式中：ai为公差等级；ii为公差因子Am3经济精度分配法3、中间计算法已知封闭环和部分组成环求某一组成环。四、工艺尺寸链的竖式计算法1、表格2、求列的代数和五、典型尺寸链的分析与计算1、测量基准与设计基准不重合的工序尺寸计算基本尺寸ESEI+-－－封闭环AZES<AZ>EI<AZ>假废品如果实际换算后的尺寸超差,只要起超差量小于另外几个组成环的公差值之和,则有可能是假废品,因此需要复检。2、设计基准与定位基准不重合的尺寸换算。例如加工如图9所示轴的过程中：〔图91、基准重合B1=A1=22B3=A3=144-0.5-0.8+0.50A2=1000-0.8+184-07-0.3-144+10这个是错的A4Z=40+0.3-0.3*基准的转换必然提高加工难度！第四章机械加工精度加工精度表面质量第一节加工精度和加工误差一、加工精度与加工误差1、加工精度：理想零件2、加工误差3、两者之间的关系：几何参数间的准确程度二、原始误差工艺系统由机床、夹具、刀具和工件所构成的加工系统。原始误差由工艺系统所构成的误差。原始误差的种类1、原理误差〔由工艺原理所产生的误差*2、工件安装误差3、工艺系统静误差〔机床、夹具*、刀具等4、调整误差*5、工艺系统动误差〔由工件、机床、刀具等变形引起；如热变形、刀具磨损、内应力等原因6、度量误差三、经济精度正常情况下采用标准设备及标准技术等级的工人在不延长加工时间的情况下所能达到的精度。第二节影响加工精度的因素及分析一、原理误差由于采用了近似的加工运动或近似的刀具轮廓而产生的误差如：用成型刀具加工复杂的曲线表面成型车、成型铣以及齿轮的加工〔齿轮粗加工铣齿、插齿、滚齿、刨齿；精加工磨齿、剃齿等一套同模数铣刀为8到26把。替代为替代为渐开线基本蜗杆近似造型法阿基米德基本蜗杆法向直齿基本蜗杆刀刃刃数有限车削模数蜗杆螺距t=涡轮的周节πm二、机床误差机床本身的制造误差1、来源磨损安装水平面影响较大2、导轨误差垂直面原始误差的敏感方向加工表面的法向3、主轴误差1、主轴回转精度2、基本形式纯径向跳动纯轴向窜动纯角度摆动轴心线飘移：Δ径+Δ轴+Δ角=Δ飘移3、主轴回转精度对加工精度的影响〔1、纯径向移动即水平方向简谐直线运动如：图10示图10〔2、纯轴向移动导致端面与轴线不垂直如：图11示图114、提高主轴回转精度的措施〔1、结构措施：轴承精度〔滚动轴承,高精滑动轴承,磨床上用油楔动压轴承〔2、工艺措施：减小回转误差对加工精度的影响用两顶尖以替换三抓卡盘。如图12所示图12三、调整误差调整工件所带来的误差1、试切法调整1、度量法测量工具2、加工余量的影响新刃磨的刀具最小切削5μm但在表面产生挤压作用〔工件表面光亮钝化的刀具最小切削20μm精加工：实际加工比试切段直径小外圆粗加工：实际加工比试切段直径大〔试切过程中吃刀量很小3、微进给机构误差爬行误差2、用定位机构调整行程挡块、靠模、凸轮机构3、用样板和样件调整,如多刀加工四、工艺系统受力变形1、工艺系统的变形现象〔轴向尺寸太大变形无进给磨削2、工艺系统刚性1、静刚度k=eq\f<F,y>式中F:作用力y:形变量2、工艺系统刚性整个工艺系统在外力作用下抵抗其变形的能力法向分力与y方向变形量静刚度〔特指动刚度〔阻尼、外力频率、固有频率3、工艺系统各部分的刚度1、刀具工件的刚度计算按悬臂梁受力计算2、机床刚度〔试验测得的静载荷法〔1、力和变形非线性关系〔2、加载曲线与卸载曲线不重合〔两线中间区域的面积为能量损失,用来克服部件间的摩擦力及其间的塑性变形〔3、卸载后变形恢复不到起点弹性变形+塑性变形〔4、部件刚度远远小于实体零件的刚度3、影响机床刚度的因素*〔1、接触变性；即零件与零件间接触点的形变弹性变形+局部塑性变形〔导致变形曲线不是直线如图13图13〔2、薄弱零件本身的形变〔3、间隙间的影响〔4、摩擦的影响加载时f阻止变形有利卸载时f阻止变形恢复不利五、工艺系统刚度的一般计算Y系统=y机床+y夹具+y刀+y工件K系统=eq\f<Fy,y系统>k机床=eq\f<Fy,y机床>k系统=六、工艺系统受力变形对加工精度的影响1、由于受力点位置变化产生的变形误差对于悬臂梁装夹的工件其切削量沿Z向减小,对于两顶尖的方式装夹工件切削后如马鞍状。2、切削力的变化也会使工件产生加工误差1、加工余量的变化误差复映规律：在加工过程中由于加工余量的变化使切削力和工艺系统的受力发生变化,工件产生的误差类似于毛坯的误差的现象。如：用棒料车削偏心件的过程ε=eq\f<Δt,Δ毛坯>=eq\f<y1-y2,ap1-ap2>=eq\f<β,k系>误差复映系数：每一次走刀均有一次复映系数εi=….2、材料硬度的不均匀〔材料里面夹杂硬质点3、工艺系统其他作用力的变化也会使工件产生加工误差〔1、传动力〔2、惯性力,离心力〔3、夹紧力,使薄壁套筒件,镗内孔等使工件变形。〔用弹簧夹圈代替三抓卡盘,将集中载荷转成分布载荷〔4、重力〔摇臂钻、立车、龙门铣等七、减小工艺系统受力变形的主要措施1、提高接触刚度改善工艺系统中主要零部件间的配合质量预加载荷2、提高工件刚度减小受力变形〔可用中心架以增加支点减小变形。其变形如图14所示图143、内应力产生的原因1、毛坯制造过程中产生的内应力2、冷校直工艺带来的应力3、切削加工带来的内应力〔切削力、切削热4、减小和消除内应力的措施1、合理设计零件结构2、时效处理3、退火处理4、热校直工艺第三节加工误差的综合分析一、加工误差的性质1、系统误差：连续加工一批零件时所产生的误差。常值误差：大小和方向始终保持不变的变值误差：变化没有规律性原理误差常值机床、夹具、刀具的误差误差调整误差工艺系统的静力变形机床和刀具的热变形变值误差自动连续补偿刀具的磨损自动同期补偿2、随机性误差：加工一批零件时所产生的大小及方向无一定变化规律的误差。毛坯误差的复映定位误差加紧误差内应力引起的误差这些误差只能是尽量减小但无法消除二、加工误差的统计分析法1、分布曲线法实际分布曲线正态分布曲线；如图15所示1、正态分布曲线的方程式：工件尺寸：工件平均尺寸均方根误差图15特点：a、图形相对于左右对称b、的大小影响曲线的形状,越大曲线越平坦c、影响曲线的位置d、e、f、ZF1=0.997399.73%2、正态分布曲线的应用〔1、分析加工误差性质〔2、确定各种加工方法所能达到的精度等级〔3、计算加工后的合格率和废品率不能区分系统误差和随机性误差不能在加工过程中提供控制工艺2、点图法1、重点：按加工的先后顺序做出尺寸变化图2、用途：工艺能力工艺能力系数〔1、工艺验证工艺稳定性〔2、加工过程中的误差分析第五章机械加工的表面质量第一节表面质量的基本概念表面质量1、由于切削热的影响2、表面层的机械性能1、冷作硬化2、金相组织的变化3、残余应力二、表面质量对零件使用性能的影响1、对零件耐磨性的影响材料润滑当两个条件均确定后则由表面质量控制1、表面粗糙度及最佳粗糙度；如图16所示图162、冷作硬化耐磨性增大3、金相变化耐磨性增大2、对零件疲劳强度的影响1、表面粗糙度降低,疲劳强度降低拉应力疲劳强度降低2、残余应力压应力疲劳强度增加3、冷作硬化疲劳强度增加3、对零件抗腐蚀性能的影响1、表面粗糙度降低抗腐蚀性能增加2、冷作硬化使抗腐蚀性能降低4、对配合质量的影响影响配合间隙的稳定性影响过盈配合间隙的可靠性5、对其他性能的影响1、密封性能Ra0.2~0.8μm2、接触刚度3、发热和功率损失第二节表面加工的粗糙度及影响因素一、切削加工的表面粗糙度1、形式1、几何因素切削残留面积理论表面积式中re为刀具圆弧半径2、物理因素〔1、刀具和工件的挤压和摩擦理论残留面积挤压和沟槽加深〔2、积屑瘤和鳞刺2、减小表面粗糙度的措施1、当几何因素引起的表面粗糙度过大时2>、由物理因素引起的粗糙度过大时减小塑性变形,避免积屑瘤和鳞刺的产生。〔1、控制v增大〔2、控制被加工材料的性能〔3、控制刀具的几何形状、材料的刃磨质量。〔4、冷却液磨削加工表面的粗糙度1、磨削加工的形成大量磨粒刻划出无数极细的沟槽塑性变形〔沟槽边的隆起2、影响磨削表面粗糙度的因素1、砂轮的粒度粒度减小,Ra减小2、砂轮的修整金刚石笔3、砂轮的速度V增大Ra减小4、磨削切深和工件速度〔切深：5、其他第三节机械加工后表面的物理机械性能一、加工表面的冷作硬化1、冷作硬化现象剪切滑移导致晶格严重变形使晶格拉长破碎纤维化从而使工件强度、硬度的提高。冷硬层深度h2、衡量标准表面层的显微硬度H硬化程度N3、影响冷作硬化的主要因素产生塑性变形的力变形速度变形时的速度〔1、〔2、切削用量Vf〔3、被加工材料的性质硬度下降塑性增加二、加工表层的金相组织变化———热变质层1、磨削时工件表层的温度500~600℃〔对于某一磨粒温度可达10002、磨削表层金相组织的变化〔两种磨削灼伤淬火钢〔马氏体M〔1、回火烧伤Qm>马氏体转变温度〔250~300马氏体转变为回火索氏体使磨后硬度<磨前温度〔2、淬火烧伤Qm>相变临界点温度〔720℃马氏体转变为奥氏体然后经过冷却作用转化为二次淬火马氏体导致磨后硬度>磨前温度3、磨削灼伤色烧伤瞬间产生不同组织对光线的反射程度不同而呈现不同颜色4、减小磨削热的生成和损伤途径减小磨削热的生成迅速将热量传走三、加工表面存在残余应力1、残余应力的产生由于表层相对基体发生形状、体积或金相组织的变化使交界处发生平衡的弹性力〔1、塑性变形的影响残余应力〔2、热塑性变形的影响外表面受热超于膨胀,压应力产生于外表面表现为残余拉应力〔3、金相组织变化的影响体积膨胀——参与压应力体积缩小——残余拉应力2、机械加工表面的残余应力切削加工冷塑性变形为主参与应力磨削加工以相变和塑性变形为主表现为残余拉应力磨削裂痕残余拉应力大于材料的强度极限导致材料表面产生网状裂痕应降低磨削热改善散热条件控制表面质量的工艺路径一、表面精密加工方法精密磨削0.04~0.16μm1、精密磨削超精密磨削0.01~0.04μm镜面磨削≤0.01μm2、绗磨Ra0.02μm左右绗磨优点少热量常温纹理存油参与压应力抗疲劳3、研磨4、抛光二、表面机械强化1、喷丸2、滚压：使金属表面产生金属流动塑性变形形成新的表面三、表面质量的检查1、表面粗糙度——轮廓仪〔类似于量表2、波度——圆度仪3、裂纹等微现缺陷〔1、磁粉探伤法〔磁粉悬浮液涂于被测件表面,裂纹处会出现明显磁力线〔2、荧光或有色液体〔渗透进液体〔3、酸蚀〔裂纹放大4、金相组织5、显微硬度酸蚀〔出现大裂痕——残余拉应力6、残余应力逐层去除法〔电解去除应力重新分配——变形X射线第五节机械加工中的振动一、振动类型强迫振动30%自激振动65%自由振动5%二、强迫振动1、概念：工艺系统在外界干扰力作用力下的震动2、产生原因离心力往复冲击〔1、工艺系统内部因素传动系统缺陷油压脉动滚轴不均切削过程中的间隙邻近设备〔2、工艺系统外部因素建筑物幅频特性〔3、特性相频特性〔4、减小强迫振动的途径减小激振动调节震源频率〔远离系统固有频率提高工艺系统刚性增加阻尼消振和隔振三、自激振动1、概念：由周期性变化的切削力所引起的振动2、特性切削过程停止振动随之消失频率等于或接近系统固有频率振幅大小取决于系统所获得的能量和消耗的能量3、控制自激振动的途径〔1、合理选择切削用量〔2、合理选择刀具的几何参数〔3、提高工艺系统的振动抗性〔4、使用减震器第六章一、装配二、机械产品的装配精度零部件间的距离精度相互位置精度相对运动精度接触精度〔配合质量三、装配的组织形式固定式装配移动式装配四、装配生产型及特点第二节装配尺寸链一、定义及组成1、定义：在机器装配中由相关零件的尺寸或相关位置关系所构成的尺寸链。2、封闭环：装配以后所组成的尺寸3、分类：线性尺寸链：同面且平行平面尺寸链：各环都在平面内平行且有某个不平行角度尺寸链空间尺寸链二、装配尺寸链的建立1、确定封闭环——装