江苏省自考02191机械制造技术高频考点重点

江苏省高等教育自学考试02191机械制造技术高频考点重点汇总（彩色划书版）指定教材：熊良山主编《机械制造技术基础》（第四版）华中科技大学出版社2020年江苏省自考大纲：高纲1310扬州大学2024年编【考试形式与试卷结构】项目内容考试方式闭卷笔试，百分制60分及格；机械制造及自动化专业（专科）题型单选、名词解释、简答、分析题、计算题（特殊符号以公式行给出）能力层次识记40%、领会35%、简单应用15%、综合应用10%；难度2:3:3:2考核范围第1—4章（绪论、第5章非传统加工不考核）总目标围绕加工质量：切削原理—工艺装备—工艺规程—质量分析与控制一、彩色标注体系与使用方法本汇总严格依据本科目考试大纲及指定教材逐章编写，采用“划书”形式：黄色荧光底纹＝必须背记的核心采分词；每条考点前标注〔能力层次〕及可考题型，题型标签颜色如下，可按颜色快速定位、分题型背诵。【单选】蓝色：概念、分类、参数、辨析等客观考点【名词解释】绿色：须准确定义的术语【简答】紫色：分条简答，按原理/步骤/原则列全【分析题】红色：定位、误差、尺寸链、统计分析等综合判断【计算题】橙棕色：切削用量、定位误差、尺寸链、工序能力，蓝色居中行为公式二、复习应考策略黄色荧光＝核心采分词；绿框＝划书速记；蓝色居中行＝计算公式。本课程围绕“加工质量”主线：先学切削与磨削原理和刀具（第1章），再学机床夹具与定位（第2章），进而编制工艺规程和尺寸链（第3章），最后分析控制加工误差与表面质量（第4章）；难点是切削用量选择、夹具定位误差、工艺尺寸链、工艺路线拟定、装配方法和加工误差统计分析，务必会套公式、会判增环减环、会算Cp。

第1章切削与磨削过程考情导航：重点：切削用量、车刀五角度、四大规律（变形/力/温度/耐用度）、磨削考点1-1切削运动、工件表面与切削用量〔识记〕【单选】【名词解释】【计算题】【名词解释】切削运动：金属切削时刀具与工件之间的相对运动，分为主运动和进给运动。主运动是切除金属所必需、速度最高、消耗功率最大的运动，每种加工方法通常只有一个主运动（车削是工件旋转、铣削/钻削是刀具旋转、刨削是刀具或工件往复直线、磨削是砂轮高速旋转）；进给运动是使新金属层不断投入切削、配合主运动形成已加工表面的运动，可以有一个或多个（纵向、横向、圆周进给）。【单选】切削过程中工件上的三个表面：①待加工表面（即将被切去金属的表面）；②已加工表面（切去金属后形成的新表面）；③过渡表面（切削刃正在切削、介于两者之间的表面，又称加工表面）。【名词解释】切削用量三要素：切削速度vc、进给量f（或进给速度vf）、背吃刀量ap，合称切削用量。【计算题】切削用量三要素的定义与计算：①切削速度vc——切削刃选定点相对工件主运动的瞬时线速度（m/min或m/s），车削外圆时按工件最大直径计算：vc=π·d·n/1000（d为工件或刀具直径mm，n为主运动转速r/min，vc单位m/min）②进给量f——主运动每转一转（或每一行程）刀具相对工件在进给方向移动的距离（车削mm/r、刨削mm/行程）；多齿刀具（铣削）还有每齿进给量fz，三者关系vf=f·n=fz·z·n（z为齿数）。③背吃刀量ap（旧称切削深度）——待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，车外圆时ap=(dw−dm)/2（dw待加工直径、dm已加工直径，mm）。要求会由已知转速直径求vc、由加工前后直径求ap、换算三种进给量。【名词解释】切削层参数：刀具相对工件移动一个进给量f时，由一个刀齿（或一转）所切下的金属层称切削层，在垂直于主运动方向的基面内度量，参数有切削层公称厚度hD（切削厚度）、公称宽度bD（切削宽度）、公称横截面积AD=hD·bD≈f·ap。外圆纵车时hD=f·sinKr、bD=ap/sinKr（Kr为主偏角）。考点1-2车刀组成与刀具标注角度〔识记〕【单选】【名词解释】【分析题】【单选】刀具切削部分的组成（三面两刃一尖）：①前刀面Aγ（切屑沿其流出的面）；②主后刀面Aα（与过渡表面相对）；③副后刀面A′α（与已加工表面相对）；④主切削刃S（前刀面与主后刀面交线，承担主要切削）；⑤副切削刃S′（前刀面与副后刀面交线）；⑥刀尖（主副切削刃交点，常磨成圆弧或直线过渡刃）。【名词解释】刀具标注角度参考系（正交平面参考系）：在假定运动条件（不考虑进给运动大小、主运动方向朝上）和假定安装条件（刀尖与工件轴线等高、刀杆轴线垂直进给方向）下建立，由三个互相垂直的基准平面组成——基面Pr（过切削刃选定点、垂直于主运动速度方向的平面，水平）、切削平面Ps（过该点与主切削刃相切并垂直于基面的平面）、正交平面Po（同时垂直于基面和切削平面的平面）。【名词解释】刀具五大标注角度：在正交平面参考系中标注——【单选】①前角γo：正交平面内前刀面与基面的夹角，影响刀刃锋利与强度，γo大则刃口锋利、切削力小但刃口强度低；②后角αo：正交平面内主后刀面与切削平面的夹角，减小后刀面与工件摩擦，αo大摩擦小但刃口弱；③主偏角Kr：基面内主切削刃投影与进给方向的夹角（常用45°、75°、90°），影响径向/轴向切削力比例和散热；④副偏角K′r：基面内副切削刃投影与进给反方向夹角，影响残留面积和表面粗糙度；⑤刃倾角λs：切削平面内主切削刃与基面的夹角，控制切屑流出方向和刀尖强度（λs为正切屑流向待加工面、刀尖最低易崩，为负切屑流向已加工面、刀尖受保护，精加工取正、粗加工/冲击取负）。【分析题】刀具标注角度与工作角度的区别（领会）：标注角度是在假定运动和假定安装条件下的角度，用于刀具设计和图纸标注；工作角度是刀具在实际切削中、以实际合成运动方向和实际安装位置建立的参考系中的角度。影响二者差异的因素：①刀尖安装高低——车外圆刀尖高于工件轴线时工作前角增大、工作后角减小，低于则相反；②刀杆轴线与进给方向不垂直会改变工作主偏角、副偏角；③横向/纵向进给量较大时合成运动方向改变工作角度。分析实际加工问题时必须用工作角度判断刀具与工件是否干涉、后刀面是否摩擦。考点1-3刀具材料〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【简答】刀具材料应具备的性能（识记）：①高硬度（须高于工件硬度，一般HRC60以上）；②足够的强度和韧性（抗弯、抗冲击、防崩刃）；③高耐磨性（抵抗磨损、保证耐用度）；④高耐热性（红硬性，高温下保持硬度，是最关键指标）；⑤良好的工艺性（易锻造、焊接、磨削加工）；⑥经济性。这些性能常相互矛盾（硬而耐磨者往往韧性差），需按加工条件权衡。【单选】常用刀具材料——高速钢与硬质合金（重点）：①高速钢（锋钢、白钢，如W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2）——含W、Mo、Cr、V的合金工具钢，热处理后硬度63—66HRC、耐热约600℃，强度韧性好、刃口锋利、易磨出复杂刃形，适于制造钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具等复杂刀具和低速切削；②硬质合金——由高硬度难熔金属碳化物（WC、TiC）粉末加Co（或Ni、Mo）作黏结剂粉末冶金制成，硬度89—93HRA、耐热800—1000℃、允许切削速度是高速钢的4—10倍，但韧性差、不能承受大冲击，分钨钴类YG（K类，加工脆性材料如铸铁、有色金属，韧性好）、钨钛钴类YT（P类，加工塑性钢料，耐磨耐热）、通用类YW（M类，可加工钢和铸铁、难加工材料）。此外还有陶瓷、立方氮化硼CBN、人造金刚石（最硬，加工非铁材料和非金属，不能加工铁族）等超硬材料。【单选】刀具材料的选择（识记）：加工钢等塑性长切屑材料选YT（P类，含TiC抗粘结耐磨）；加工铸铁、有色金属等脆性短切屑选YG（K类，韧性好抗崩）；切削高温合金、淬硬钢可选YW、陶瓷或CBN；金刚石不能加工钢铁（铁与碳高温亲和、加速磨损）；复杂刃形和低速、受冲击选高速钢。考点1-4切削变形、切屑类型与积屑瘤〔领会〕【单选】【名词解释】【简答】【名词解释】三个变形区：①第一变形区（基本变形区）——切削层金属在刀具推挤下沿剪切面发生剪切滑移、由弹性变形到塑性变形最终成为切屑的区域，是变形最主要区域；②第二变形区——切屑流出时与前刀面剧烈挤压摩擦、进一步纤维化的区域；③第三变形区——已加工表面受切削刃钝圆和后刀面挤压、摩擦产生变形和加工硬化的区域。【单选】切屑的四种类型：①带状切屑（加工塑性材料、较高速度、较小进给、前角大时，切屑连绵不断，过程平稳、表面质量好但需断屑）；②节状（挤裂）切屑（滑移面剪切较充分、外表面可见裂纹）；③粒状（单元）切屑（裂纹贯穿、断裂成单元）；④崩碎切屑（加工铸铁等脆性材料，切屑崩成不规则碎块，切削力波动大、表面质量差）。增大切削速度、前角、减小进给可使切屑由崩碎/节状向带状转化。【名词解释】积屑瘤（刀瘤）：在一定切削速度范围内加工塑性金属时，切屑底层金属因高压、高温和强烈摩擦滞流并冷焊（粘结）在前刀面切削刃附近、逐层堆积形成的硬度很高（为母材2—3倍）的金属楔块。【分析题】积屑瘤对切削过程的影响及控制（领会）：有利——积屑瘤硬度高，可代替刀刃切削、保护刀刃，并增大实际前角、减小切削力；不利——积屑瘤时生时灭、顶部不规则，会引起振动、在已加工表面留下刻痕和鳞刺、增大表面粗糙度和尺寸误差，并造成刀具粘结磨损。因此粗加工可利用、精加工必须避免。避免措施：提高或降低切削速度以避开积屑瘤最易产生的中速区（约vc=5—50m/min，温度300—400℃）；增大刀具前角、减小进给量、减小前刀面粗糙度、合理使用切削液、提高工件材料硬度均匀性（调质）。【单选】已加工表面的形成：受切削刃钝圆半径挤压，一层金属未被切下而被压入已加工表面，经第三变形区挤压、摩擦产生塑性变形、加工硬化（冷作硬化）和残余应力，影响表面质量和疲劳强度；减小刃口钝圆、后刀面磨损和进给、合理用切削液可减轻。考点1-5切削力〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【计算题】【名词解释】切削力：切削时刀具克服被加工材料弹性、塑性变形抗力以及切屑与前刀面、工件与后刀面间摩擦力所需的力。为便于分析，将总切削力F分解为三个互相垂直的分力——主切削力Fc（切向力，垂直向下，最大、消耗功率最多约95%，是计算机床动力、刀杆强度的主要依据）、进给力Ff（轴向力，沿进给方向，验算进给机构）、背向力Fp（径向力，切深方向，不消耗功率但使工件变形、引起振动，是影响工艺系统刚度和加工精度的主要力，“让刀”即由它引起）。切削功率Pc=(Fc·vc)/(60×1000)（Fc单位N、vc单位m/min、Pc单位kW；Ff、Fp功率很小可忽略）【简答】影响切削力的因素（识记）：①工件材料——强度硬度越高、塑性韧性越好，变形抗力和摩擦越大，切削力越大（钢大于铸铁，因铸铁有石墨断屑、变形小）；②切削用量——背吃刀量ap和进给量f增大使切削面积增大、切削力增大，其中ap增大一倍切削力约增大一倍，f增大因变形程度下降、切削力增大约70%—80%（指数小于1）；切削速度对塑性材料呈波动（积屑瘤和变形变化）；③刀具几何参数——前角γo增大切削变形减小、切削力减小；主偏角Kr影响分力比例（Kr增大使背向力Fp减小、进给力Ff增大，故细长轴用大主偏角90°减振）；刃倾角、刀尖圆弧半径也有影响；④切削液——润滑减小摩擦从而减小切削力；⑤刀具磨损后切削力增大。考点1-6切削热、切削温度与刀具磨损耐用度〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【名词解释】切削热：切削过程中变形和摩擦所消耗功绝大部分转化为热，来源有三——剪切区塑性变形热（主要）、切屑与前刀面摩擦热、后刀面摩擦热；传出途径为切屑（带走最多）、工件、刀具和周围介质（空气、切削液）。【简答】影响切削温度的因素（识记）：①切削用量——vc影响最大（升高最显著，因功率随速度增大且散热时间缩短），f次之，ap影响最小（ap增大切削宽度增大、散热条件改善）；②工件材料——强度硬度高、导热差（如高温合金、钛合金）温度高；③刀具角度——前角增大变形小、温度低，但过大散热体积减小；主偏角减小、主切削刃工作长度增大有利于散热降温；④刀具磨损增大温度升高；⑤切削液能显著降温。降低切削温度主要靠合理选切削用量（限vc）、改善散热和充分浇注切削液。【名词解释】刀具磨损形式：分正常磨损（前刀面磨损——月牙洼磨损，塑性材料高速时；后刀面磨损——最常见、形成磨损带VB，脆性材料或低速时；前后刀面同时磨损）和破损（崩刃、碎断、塑性塌陷等非正常形式）。磨损原因包括磨料磨损（硬质点刻划，低速主要）、粘结（冷焊）磨损、扩散磨损（高温下元素相互扩散，高速主要）、氧化磨损和热电磨损。【名词解释】刀具磨损过程三阶段：①初期磨损（新刃微观不平、磨损快）；②正常磨损（均匀稳定、VB随时间近似线性增长，是刀具有效工作阶段）；③急剧磨损（达到磨钝标准后磨损加速、易烧坏刀具和工件，应在此前换刀）。刀具磨钝标准（VB）：后刀面磨损带的允许最大宽度。【名词解释】刀具耐用度（刀具寿命T）：刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间（min）；刀具总寿命则包含多次重磨。耐用度与切削速度关系密切，按经验公式：vc·T^m=C（m为耐用度指数、越小速度影响越大；vc提高则T急剧下降）【简答】影响刀具耐用度的因素（识记）：切削用量中vc影响最大、f次之、ap最小（与对温度影响一致，故优先增大ap、其次f、最后限vc来保证耐用度和生产率）；工件材料越硬韧、导热越差耐用度越低；刀具材料耐热耐磨越好耐用度越高；合理增大前角、减小主偏角改善散热可提高耐用度，但前角过大刃弱反而降低。选择耐用度原则：刀具复杂贵重（拉刀、齿轮刀）取高耐用度，简单可转位刀取较低耐用度以提高生产率。考点1-7材料切削加工性与切削用量、切削液选择〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【计算题】【名词解释】工件材料的切削加工性：材料被切削加工成合格零件的难易程度，是相对概念。常用衡量指标——①以刀具耐用度T（或一定耐用度下允许的切削速度vT，常用v60）衡量，vT越高加工性越好；②以加工表面质量、切屑控制难易、切削力/切削温度高低衡量。相对加工性以45钢（正火）为基准Kr=vT/v60(45)，Kr＞1加工性较好。【简答】改善材料切削加工性的途径（领会）：①热处理调整硬度和组织——高碳钢球化退火、低碳钢正火提高硬度减少塑性、白口铸铁退火；②调整化学成分——加S、Pb、Ca等易切削元素制成易切削钢；③合理选刀具材料和几何参数、切削用量、切削液；④采用新工艺。一般材料硬度在170—230HB范围切削加工性较好，过硬磨损刀具、过软易粘刀积屑瘤。【简答】刀具几何参数的合理选择（识记）：①前角——工件软塑取大、硬脆取小，刀具材料韧性好取大；②后角——精加工、薄切屑取大以减摩擦，粗加工、受冲击取小以强刃；③主偏角——工艺系统刚度好取小（45°、75°，散热好、耐用度高），细长轴/薄壁刚度差取大（90°，减小背向力防振变形）；④副偏角取小以降粗糙度但防振；⑤刃倾角精加工取正排屑、粗加工冲击取负护尖；刀尖磨过渡刃增强。【简答】切削用量的选择原则与步骤（识记，计算题）：原则——在保证加工质量、合理刀具耐用度和机床能力前提下，取得高生产率、低成本。选择顺序“先ap、再f、最后vc”：①背吃刀量ap优先选大，尽量一次走刀切除余量（粗加工），中等余量分两次（半精、精），精加工ap小而均匀；②进给量f受刀杆工件刚度、表面粗糙度限制，粗加工按刚度选大、精加工按粗糙度要求选小；③切削速度vc根据已定ap、f和要求的刀具耐用度，按vc=C/(T^m·ap^x·f^y)计算或查表确定，并换算机床转速n=1000vc/(πd)，最后校核机床功率。精加工时为保证质量，ap、f较小、vc较高（避开积屑瘤）。【名词解释】切削液的作用：①冷却（吸收带走切削热、降低温度、减小热变形、提高耐用度，水基冷却强）；②润滑（渗入刀具—工件界面减小摩擦、降低粗糙度、抑制积屑瘤，油基润滑强）；③排屑与清洗（冲走切屑，磨削尤其重要）；④防锈（保护机床工件）。【单选】切削液的种类与选用（领会）：①水溶液（冷却为主、价廉，粗加工、磨削）；②乳化液（水油混合、冷却兼润滑，应用最广，一般加工）；③切削油（矿物油等、润滑为主，精加工、齿轮加工、难加工材料）；④极压切削油（含硫氯磷添加剂，重载、难加工材料）。选用——粗加工和磨削重冷却选水溶液/低浓度乳化液；精加工重润滑选极压油/高浓度乳化液；加工铸铁一般不用切削液（碎屑易堵塞）或用压缩空气；硬质合金刀具一般干切或充分连续浇注，防冷热不均产生裂纹。考点1-8磨削过程及磨削特征〔领会〕【单选】【名词解释】【简答】【名词解释】磨削：用砂轮表面大量磨粒作为微小切削刃对工件进行切削的精加工方法。每个磨粒相当于一把小刀，经历滑擦（弹性摩擦）→耕犁（刻划、塑性隆起）→切削（形成磨屑）三个阶段；磨粒在砂轮表面随机分布、高低不一、多为负前角，刃口钝圆半径相对切深较大。【简答】磨削加工的特点（领会）：①能加工高硬度材料（淬硬钢、硬质合金、陶瓷等一般刀具难加工材料）；②磨削速度极高（砂轮线速度30—80m/s）、磨削温度高（局部瞬时可达上千℃，易产生磨削烧伤和残余应力，须充分供给磨削液）；③可获得高加工精度（IT5—IT6）和低表面粗糙度；④磨粒有自锐性（磨钝磨粒在磨削力下破碎脱落露出新刃），但砂轮需定期修整（修整=整形+修锐）恢复正确形状和切削能力；⑤径向（法向）磨削力常大于切向磨削力，工艺系统退让明显、需无进给光磨；⑥切除单位体积金属能耗大。【单选】砂轮的特性（识记）：砂轮由磨料（刚玉类A加工钢、碳化硅C加工铸铁和硬质合金）、粒度（粗磨/软材料选粗粒、精磨/硬脆材料选细粒）、结合剂（陶瓷V最常用、树脂B、橡胶R、金属）、硬度（结合剂固结磨粒的牢固程度，即砂轮在外力下磨粒脱落的难易——加工硬材料选软砂轮以便磨钝粒及时脱落自锐，加工软材料选硬砂轮）、组织（磨粒疏密）和形状尺寸六要素决定；标志顺序为磨料-粒度-硬度-结合剂。【划书速记】第1章：主运动一个、速度最高耗功最大；三表面待加工/过渡/已加工；用量vc=πdn/1000、ap=(dw-dm)/2、vf=fzzn。三面两刃一尖；正交系基面Pr/切削平面Ps/正交面Po；五角前角γo后角αo主偏Kr副偏K′r刃倾λs；标注≠工作（刀尖高低改前后角）。刀具材料高速钢600℃复杂刀、硬质合金800-1000℃高速，YG加工铸铁、YT加工钢。三变形区、四切屑、积屑瘤中速产生精加工避免。三力Fc主/Ff进给/Fp背向（让刀振动）；温度vc影响最大；磨损三阶段、耐用度vcT^m=C；用量顺序先ap再f后vc；切削液冷润洗锈；磨削三阶段滑擦耕犁切削、磨硬料、高温、自锐修整、硬材选软砂轮。【分析题】车刀五大角度功用及合理选用综合分析：①前角γo——增大可使刃口锋利、减小切削变形和切削力、切削热下降，但前角过大使楔角减小、刃口强度和散热体积下降，易崩刃、刀具耐用度降低；选用原则是在保证刃口强度和耐用度前提下尽量取大，加工塑性软材料（铝、低碳钢）取大前角、硬脆材料（淬硬钢、铸铁）和断续切削取小甚至负前角，高速钢可取比硬质合金更大的前角。②后角αo——增大减小后刀面与过渡表面摩擦、降低粗糙度，但过大削弱刃口；精加工、薄切屑、塑性材料取大，粗加工、硬材料、受冲击取小。③主偏角Kr——减小主偏角可增大主切削刃工作长度、减小单位刃长负荷、改善散热、提高耐用度，但会增大背向力Fp、易引起工件变形振动，故工艺系统刚度好取小（45°/75°）、细长轴薄壁等刚度差取90°甚至93°以减振。④副偏角K′r——减小可减小残留面积高度、降低粗糙度，但过小增大摩擦和振动，一般5°—15°。⑤刃倾角λs——控制排屑方向和刀尖强度，精加工取正使切屑流向待加工面保护已加工面，粗加工、断续冲击取负使刀尖先不接触、保护刀尖，λs还影响切入切出平稳性。【简答】切削变形的本质与剪切面、变形系数：切削层金属在第一变形区受刀具推挤，最大剪应力方向形成剪切面（剪切面与切削速度方向夹角称剪切角φ），金属沿剪切面发生剪切滑移后变成切屑沿前刀面流出；衡量变形程度可用变形系数ξ（切屑厚度与切削层厚度之比，ξ＞1，ξ越大变形越剧烈）或相对滑移。工件材料塑性越好、前角越小、切削速度在积屑瘤区、摩擦越大，则变形系数越大、切削力和加工硬化越重；增大前角、提高切削速度（越过积屑瘤区）、使用切削液可减小变形。【计算题】切削力与切削功率计算典型：已知车削外圆，测得（或由单位切削力kc计算）主切削力Fc=kc·AD=kc·ap·f（kc为单位切削力N/mm²），再由Pc=Fc·vc/(6×10⁴)kW求切削功率，与机床主电机功率PE比较：要求Pc≤PE·η（η为机床效率约0.75—0.85），否则需降低切削用量；背向力Fp和进给力Ff可按经验比例由Fc估算（如Fp≈0.4Fc、Ff≈0.25Fc，随主偏角变化）。解题先算切削面积AD=ap·f，再算Fc、Pc，最后校核机床功率和刀杆强度。【简答】切削用量对刀具耐用度、生产率和加工质量的影响综合：vc、f、ap增大会不同程度降低耐用度，其中vc影响最剧烈（指数关系）、f次之、ap最小，故从耐用度出发优先增大ap，其次f，最后按耐用度公式确定vc；从表面质量看，精加工f直接决定残留面积、应取小，vc应避开积屑瘤区取较高，ap小而均匀；从生产率看，三者增大都缩短基本时间，但受机床功率、刚度、刀具耐用度、粗糙度约束，粗加工追求高金属切除率、精加工优先保证质量，这就是“粗重效率、精保质量”的用量策略。【分析题】磨削为什么容易产生烧伤和裂纹、如何避免：磨削速度极高、滑擦耕犁阶段耗功大且绝大部分转化为热，磨粒负前角、比切削力大，而磨削液进入弧区困难，热量大量传入工件使表层瞬时温度骤升；当温度超过回火温度产生回火烧伤（硬度下降）、超过相变温度并急冷产生二次淬火烧伤，热胀冷缩受约束形成残余拉应力和磨削裂纹。避免措施：合理选择砂轮（选较软、自锐性好、组织较松、不易堵塞）、及时修整保持锋利；减小径向进给量、增加光磨次数；提高工件速度以缩短热源停留；供给充足且能进入弧区的磨削液（高压大流量、内冷却砂轮）；合理分粗精磨、磨后无进给光磨。【名词解释】剪切角与摩擦系数：剪切面与切削速度方向（基面）的夹角称剪切角φ，φ越大剪切面越短、变形越小、切削力越低；前角增大、前刀面摩擦减小都会使φ增大、变形系数ξ减小。前刀面与切屑间的摩擦分紧密接触区（内摩擦、接触应力大、是摩擦主要部分）和峰点接触区（外摩擦），切削中摩擦规律不同于普通滑动摩擦，摩擦力主要取决于材料剪切强度而非摩擦系数，这是理解积屑瘤和第二变形区的基础。【简答】切屑折断机理与断屑措施：带状切屑连续缠绕会划伤已加工面、威胁安全、影响自动化，必须断屑。断屑机理是让切屑在流动中受附加弯矩、应变达到断裂极限：切屑经断屑槽或断屑台阻挡后卷曲、碰到工件或刀具后刀面而折断（碰断）或自身弯曲疲劳折断。措施——车刀磨制断屑槽（折线型、圆弧型，控制槽宽和反屑角）、采用可转位刀片的断屑槽型、调整进给量（增大f使切屑增厚易断）和主偏角、改变刃倾角控制排屑方向。粗加工重视可靠断屑，精加工切屑薄、主要控制流向不划伤表面。【单选】磨削用量与磨削力特征：磨削用量包括砂轮速度vs（越高单位磨粒切厚越小、粗糙度越低，一般30—35m/s，高速磨削＞50m/s）、工件速度vw、纵向进给量fa和径向（横向）进给量fr（磨削深度，分粗磨、精磨、光磨）。磨削力分解为切向Ft和法向Fn，特点是Fn＞Ft（因磨粒多为大负前角、滑擦耕犁比重大，法向力约为切向的2—3倍），故磨削时机床工艺系统退让明显，最后需无径向进给的光磨（火花磨）消除弹性退让、提高精度。【简答】砂轮的磨损、堵塞与修整：砂轮磨损形式——磨粒磨耗（磨平出现磨损平面）、磨粒破碎和结合剂断裂（自锐脱落）、砂轮堵塞（切屑嵌塞气孔，磨削塑性软材料时严重）。当磨粒磨钝或堵塞后，磨削力和温度升高、出现振动和烧伤，必须修整。修整分整形（恢复砂轮正确几何形状和等分）和修锐（去除磨粒间结合剂、露出锋利切削刃、形成容屑空间），常用金刚石笔车削修整。选砂轮原则：硬材料选软砂轮（钝粒易脱落保持自锐）、软材料选硬砂轮；精磨和成形磨削选较硬较细、粗磨选较粗较软；导热差易烧伤材料选软、组织松的砂轮。【分析题】不同工件材料切削特点：①低碳钢塑性大、易粘刀积屑瘤、不易断屑，宜正火提高硬度、用较大前角和断屑槽、切削液润滑；②中碳钢（45钢）切削加工性基准、综合性能好；③高碳钢和淬硬钢硬度高、切削力大、刀具磨损快，宜退火/球化、用硬质合金YT或CBN、较小前角；④铸铁脆、崩碎切屑、切削力波动、一般干切或风冷，选YG类；⑤不锈钢、高温合金导热差、加工硬化严重、刀具磨损快，选YW/陶瓷、较小切削速度、充分冷却；⑥有色金属（铝铜）软、塑性好、宜高速大前角、用金刚石或YG、不宜磨削（易堵塞砂轮）；⑦钛合金比强度高、导热极差、化学活性高、弹性回复大，是典型难加工材料，宜小前角、锋利刃口、低速、大流量切削液。【简答】合理选择切削液的综合原则：按加工性质分——粗加工发热多，以冷却为主，选水溶液或低浓度乳化液；精加工为减小摩擦、抑制积屑瘤、保证粗糙度，以润滑为主，选极压乳化液或切削油；磨削热大且需冲洗磨屑，选低浓度乳化液或专用磨削液并大流量。按工件材料分——加工钢（尤其合金钢、不锈钢）用含极压添加剂的乳化液/切削油；铸铁一般干切（碎屑混入液体会堵塞、污染导轨），必要时用压缩空气或低浓度乳化液；有色金属用煤油或低黏度乳化液，不用含硫切削油以免变色；镁合金切削不用水基切削液（防燃烧化学危险）。按刀具材料分——高速钢耐热低、宜充分使用切削液；硬质合金一般干切，若用须充分连续浇注，避免断续冷热导致刀片热裂。【单选】切削加工表面残留面积高度：在理想几何条件下，进给运动在已加工表面留下未切除的残留面积，当刀尖圆弧半径rε=0（直线刃）时残留高度Rz≈f/(cotKr+cotK′r)；当刀尖有圆弧rε时Rz≈f²/(8rε)。可见减小进给量f（平方关系影响最显著）、减小副偏角K′r、增大刀尖圆弧半径rε都能降低理论粗糙度；但rε过大增大背向力易振动，故要与系统刚度匹配，实际粗糙度还叠加塑性变形、积屑瘤和振动的影响。第2章制造工艺装备考情导航：加工方法与刀具、机床与传动链、六点定位、基准、定位误差、夹紧考点2-1典型加工方法与常用刀具〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【简答】车削加工的工艺特点及应用（识记）：车削以工件旋转为主运动、车刀直线（曲线）移动为进给，主要加工回转表面——外圆、内孔、端面、锥面、螺纹、成形回转面；加工精度一般IT7—IT8、粗糙度Ra1.6—6.3，精细车可达更高；刀具结构简单、切削平稳、易保证回转面同轴度，应用最广。车床有卧式车床、立式车床（大直径盘类）、转塔车床、数控车床等。【单选】孔加工方法比较（钻、扩、铰、镗、拉）：①钻孔——麻花钻在实体上加工孔，精度低（IT11—IT13）、Ra大、易偏斜，麻花钻有两条主切削刃、一条横刃（轴向力大、定心差）；②扩孔——对已有孔扩大，扩孔钻无横刃、刚度导向好，精度IT10左右、纠正部分轴线偏差；③铰孔——用铰刀对半精孔进行精加工，余量小、IT7—IT9、Ra小，属定尺寸刀具，不能纠正位置误差（位置由前工序保证）；④镗孔——镗刀旋转（或工件旋转）、可加工大孔和箱体孔系，能通过走刀轨迹保证孔的位置和同轴度、纠正偏斜，单件小批和大件常用；⑤拉孔——拉刀多齿、一次行程完成粗精加工，生产率和精度高、适于大批大量或特定键槽/花键孔，刀具昂贵。【单选】铣削加工特点与方式：铣刀旋转为主运动、工件（或铣刀）移动为进给，加工平面、沟槽、齿轮、成形面和曲面；分周铣（圆柱铣刀，又分逆铣和顺铣）和端铣（面铣刀，生产率和表面质量较高）。逆铣——切削厚度由零增大、刀齿打滑挤压、加工硬化、工作台丝杠无窜动问题、应用多；顺铣——切削厚度由大到零、磨损小、表面好但易因丝杠间隙引起“扎刀”窜动，需消除间隙机构。铣削为多齿断续切削、切削力波动、有冲击振动，精度IT8左右。【单选】磨削与其他精加工：外圆磨、内圆磨、平面磨用于淬硬表面和高精度低粗糙度加工；研磨、珩磨（内孔、网纹）、超精加工为光整加工，进一步降低粗糙度、提高配合质量但一般不纠正形状位置误差；齿轮加工分成形法（用与齿槽形状相同的盘状/指状模数铣刀逐齿铣，不需专用机床、精度低、适于单件大齿轮）和展成法（范成法，利用齿轮啮合原理，如滚齿、插齿，精度和生产率高、一把刀具可加工同模数不同齿数齿轮）。【单选】常用刀具结构特点（领会）：车刀（最简单，可整体、焊接、机夹可转位）；麻花钻（两条螺旋槽排屑、两主刃一横刃）；铰刀（多刃定尺寸、有切削和校准部分）；铣刀（多齿回转刀，圆柱/面/三面刃/键槽/成形铣刀）；齿轮滚刀（蜗杆形、展成加工，连续切削生产率高）；拉刀（齿升量逐齿增大、粗切-精切-校准齿）；可转位刀具刀片转位即用、无需重磨、是发展方向。【名词解释】砂轮特性五/六要素与自锐性：砂轮由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织及形状尺寸构成；自锐性是指磨粒磨钝后在磨削力作用下自行破碎或脱落、露出新锋利磨粒的性能。选择原则——加工硬而脆的材料选韧性好的磨料和软砂轮（磨粒易脱落保持锋利）、加工软而韧材料选硬砂轮；精磨选细粒度、硬材料也常用细粒，粗磨和软而韧材料选粗粒。考点2-2金属切削机床基本知识〔识记〕【单选】【名词解释】【分析题】【名词解释】机床型号的组成：我国机床型号用汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合，表示机床类别、通用/结构特性、组系（组别、型别）和主参数。如CM6132——C类代号（车床）、M通用特性（精密）、6组别（卧式车床组）、1型别、32主参数（最大车削直径320mm，主参数常乘折算系数）；类别代号车C、钻Z、镗T、磨M、齿轮加工Y、铣X、刨B、拉L等。【名词解释】形成发生线的方法：工件表面可看作母线沿导线运动形成，机床上形成发生线（母线、导线）的四种方法——①轨迹法（刀尖点按一定轨迹运动形成，如车外圆，需一个简单成形运动）；②成形法（刀具切削刃形状与发生线一致，如成形车）；③相切法（旋切，刀具旋转+移动、切削刃轨迹包络出线，如铣削、磨削）；④展成法（范成法，刀具工件按确定传动比作啮合运动、由相对运动包络形成，如滚齿插齿）。【名词解释】传动链：在机床运动和动力传递中，从一个元件到另一元件之间依次排列的传动件（带、齿轮、丝杠螺母、蜗杆蜗轮等）所组成的传动联系。分外联系传动链（联系运动源与执行件，不要求严格速比，如主轴到电机，决定表面成形速度）和内联系传动链（联系两个执行件、要求严格速比以保证运动关系，如车螺纹时主轴到丝杠、滚齿时滚刀到工件，内联系链不能用摩擦传动或有滑动的传动件，否则破坏成形关系）。【分析题】机床运动与传动调整计算（领会）：传动链两端件、计算位移、传动路线和换置机构是分析四要素。解题步骤：①确定传动链两端件和它们的计算位移（如主轴转1转时刀架移动一个导程）；②按传动路线写出运动平衡式（两端件运动量关系=各传动副传动比连乘×换置机构传动比）；③由运动平衡式解出换置机构（挂轮、进给箱）的传动比，即调整计算。车螺纹传动链是内联系、必须保证主轴转一周刀架精确移动一个螺距；车床主运动传动链是外联系，用于调整主轴转速。【单选】车床传动链的构成（识记）：主运动传动链：电动机→带传动→主轴箱变速齿轮组→主轴（外联系，变换主轴转速）；进给运动传动链：主轴→挂轮架→进给箱→光杠/丝杠→溜板箱→刀架（其中主轴到丝杠为内联系、保证车螺纹；经光杠为外联系实现纵横向机动进给）。齿轮加工机床传动链：展成运动内联系链（滚刀-工件严格速比）、主运动链、轴向进给链、差动链（加工斜齿时附加运动）。考点2-3机床夹具、基准与六点定位原理〔综合应用〕【单选】【名词解释】【简答】【分析题】【名词解释】机床夹具：机床上用以装夹工件（和引导刀具）、使工件相对刀具和机床占有正确位置并在加工中保持不变的工艺装备。功用——保证加工精度（尤其位置精度）、缩短装夹辅助时间提高生产率、减轻劳动强度、扩大机床工艺范围、降低对工人技术等级要求。【简答】夹具的组成（识记）：①定位元件（与工件定位基准接触、确定工件正确位置，如支承钉、V形块、定位销）；②夹紧装置（夹紧工件、抵抗切削力，含力源、中间传力和夹紧元件）；③对刀/导向元件（确定刀具相对定位元件位置，如对刀块、钻套、镗套）；④夹具体（连接各元件的基础件并装到机床上）；⑤其他元件（分度、连接、靠模等）。其中定位、夹紧、夹具体是基本组成。【名词解释】基准及其分类：基准是用来确定生产对象上几何要素之间几何关系所依据的点、线、面。分两大类——设计基准（设计图样上标注尺寸和位置关系所依据的基准）和工艺基准（加工工艺过程中采用的基准，又分工序基准、定位基准——加工时定位所依据、测量基准——测量尺寸所依据、装配基准——装配时确定零件位置所依据）。【名词解释】六点定位原理：在空间直角坐标系中，一个自由刚体有且仅有六个自由度——沿X、Y、Z三轴移动（记为X⃗、Y⃗、Z⃗）和绕三轴转动（X̂、Ŷ、Ẑ）。在夹具中合理布置六个支承点（定位元件），分别限制这六个自由度，使工件位置完全确定，即六点定位原理。典型布置：工件底面三个不共线支承点限制Z⃗、X̂、Ŷ三个自由度；长侧面两个支承点限制X⃗、Ẑ；短端面（挡销）一个支承点限制Y⃗，合计六点。【分析题】四种定位情况辨析（领会，重点）：①完全定位——六个自由度全部被限制，当工件在三个方向都有尺寸/位置要求时需要；②不完全定位——按加工要求没有必要限制全部六个自由度（如磨平面、光轴上车一段外圆允许绕自身轴线转动），允许且合理；③欠定位——按加工要求应当限制的自由度没有被限制，无法保证加工要求，是不允许的；④过定位（重复定位）——同一自由度被两个或多个定位元件重复限制，易引起定位不稳、工件或定位件变形、干涉，一般应避免，但在工件刚度差、定位元件精度高时合理过定位可增刚度（如长轴两顶尖+跟刀架）。判断方法：先列加工要求需要限制的自由度，再数定位元件实际限制的自由度，对照得出结论。【单选】常用定位元件及定位方式（简单应用）：支承钉/支承板（平面定位）；圆柱定位销、心轴（圆孔定位，短销限2个移动、长销限4个自由度）；V形块（外圆柱面定位，对中性好，活动V形块还可夹紧）；定位套、锥顶尖（两顶尖限5个自由度、绕轴转动不限）；一面两孔定位（箱体常用：一个平面+一圆柱销+一菱形销（削边销），菱形销用来补偿两孔间距误差、避免过定位）。选择原则：定位基准与设计基准重合、定位稳定可靠、元件精度足够、便于装卸。【名词解释】基准不重合误差与定位误差：定位误差ΔD是由于定位不准确造成的、工件加工表面相对其工序（设计）基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，由两部分组成——①基准不重合误差ΔB：定位基准与设计（工序）基准不重合、由二者间联系尺寸公差引起；②基准位移误差ΔY：定位基准相对定位元件（限位基准）因配合间隙等产生的位置变动。定位误差ΔD=ΔY（基准位移）+ΔB（基准不重合）（同方向相加、矢量合成；ΔD≤工件工序公差的1/3才易保证加工精度）【分析题】定位误差的分析与计算（综合应用，重点难点）：步骤——①明确工序尺寸和工序（设计）基准；②确定定位基准和定位元件；③求基准位移误差ΔY（如孔与销间隙配合，ΔY=最大间隙=Dmax−dmin，或轴线最大变动量）；④求基准不重合误差ΔB（定位基准到设计基准间联系尺寸的公差之和）；⑤判断二者在工序尺寸方向上是相加还是相减，矢量合成ΔD；⑥与工序公差比较，ΔD不超过工序公差的1/3为合格。减小定位误差的根本途径是尽量使定位基准与设计基准重合（消除ΔB）、提高定位副配合精度（减小ΔY）。考点2-4夹紧装置与夹紧力〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【简答】夹紧装置的基本要求（识记）：①夹紧过程中不破坏定位（夹紧力朝向主要定位面）；②夹紧力大小适当、可靠，既不松动也不使工件产生过大变形和表面损伤；③夹紧动作迅速、操作方便省力、生产率高；④结构简单、紧凑、刚性足、易制造维修；⑤具有自锁性（在切削力和振动下不松脱，手动夹紧尤其重要）。【分析题】夹紧力三要素的确定（方向、作用点、大小）：①方向——主要夹紧力垂直指向主要定位支承面（面积大、稳定），尽量与切削力、重力同向以减小所需夹紧力；②作用点——落在定位元件支承范围内（防翻转）、落在工件刚度好的部位（防变形，薄壁件宜增大接触面积/均布）、靠近加工表面（减小切削力矩和振动）；③大小——应能平衡切削力、离心力等，按静力平衡估算并乘安全系数K（一般1.5—3），过大会变形、过小会松动。常用夹紧机构：斜楔、螺旋（增力大、自锁好、慢）、偏心轮（快、行程小、自锁条件严）、铰链压板、联动定心夹紧（三爪卡盘、弹性心轴、液性塑料，自动定心并夹紧）和气液动夹紧。【单选】常用夹紧机构特点：螺旋夹紧结构简单、增力比大、自锁可靠但较慢；偏心夹紧动作快但行程和自锁范围有限、适于振动小、批量生产；斜楔夹紧利用斜面增力和改变方向、常与其他机构组合；定心夹紧机构（三爪自定心卡盘、弹簧夹头、液性介质定心）使定位夹紧合一、自动对中，适于回转体；气动、液压夹紧力稳定、动作快、适于大批大量和自动化。【划书速记】第2章：车回转、铣平面沟槽（逆铣厚由零增、顺铣易扎刀）、钻扩铰镗拉各有精度（铰不纠位置、镗纠位置、拉高效贵）；齿轮成形法vs展成法（滚插齿）。砂轮磨料粒度结合剂硬度组织、硬材选软砂轮。机床型号C车Z钻T镗M磨Y齿X铣；发生线四法轨迹成形相切展成；传动链分外/内联系（车螺纹、滚齿是内联系、严格速比）。夹具五组成；基准分设计/工艺（定位测量装配）；六点定位限六自由度，完全/不完全合理、欠定位禁止、过定位一般避免（一面两孔+菱形销）；定位误差ΔD=ΔY+ΔB、≤1/3工序公差、基准重合消除不重合误差。夹紧三要素方向朝主定位面、点在支承内近加工处、大小乘安全系数。【简答】各种常用加工方法的工艺范围综合比较：①车——回转体（外圆、内孔、端面、锥、螺纹、成形面），刀具简单、运动平稳、易保证同轴；②钻扩铰镗拉——孔加工链：实体上只能先钻，钻精度最低、扩提高、铰精化但不能纠正孔的位置（铰刀沿原孔走）、镗靠刀具轨迹能纠正轴线偏斜并保证孔系位置、拉一次成形效率最高但刀具贵；③铣——平面、台阶、沟槽、齿轮、曲面，多齿断续有冲击，端铣比周铣生产率高质量稳，周铣分顺逆：逆铣刀齿切入厚度由零到最大、先滑擦硬化、但可避免丝杠间隙窜动故常用，顺铣厚度由大到零、刀具磨损小表面好但必须有丝杠间隙消除机构否则扎刀；④刨插——平面和沟槽、单程切削、生产率低适于单件小批和狭长平面；⑤磨——淬硬钢等高硬度材料和高精度低粗糙度表面；⑥齿形——成形法（模数铣刀、不需专用机床、有分齿误差、精度低）与展成法（滚齿连续高效、插齿可加工内齿和多联齿轮，靠啮合运动包络齿形、精度高）。选择加工方法要同时满足经济精度、材料、批量和现场条件。【分析题】六点定位原理的典型应用分析：①长方体工件铣台阶——底面三个支承点限Z⃗、X̂、Ŷ，长侧立面两个点限X⃗、Ẑ，端面挡销一个点限Y⃗，六点完全定位；②长圆柱轴在长V形块上——长V形块相当于四点限制两移动两转动（水平和垂直移动及绕两水平轴转动），轴线方向移动和绕自身轴线转动未限，属不完全定位（车外圆允许）；③一面两销定位箱体——支承平面限3个自由度，圆柱销限2个，若第二销也用圆柱销会重复限制移动自由度造成过定位装不进，故第二销用削边（菱形）销只限制一个转动自由度，实现完全定位又避免干涉，是过定位转化的经典；④两顶尖装夹轴——前后顶尖共限5个自由度、绕轴转动未限（靠鸡心夹头拨转），是合理的不完全定位。判断时先列加工要求必须限制的自由度，再看实际限制，少了即欠定位（禁止）、重复即过定位。【计算题】典型定位误差计算：例：工件以外圆d在90°V形块上定位铣键槽，求槽底尺寸的定位误差。基准位移误差ΔY——外圆中心在垂直方向随直径公差Td变动，ΔY=Td/(2sin(α/2))，α=90°时ΔY=0.707Td；若工序基准是外圆下母线（槽底到下母线），还要叠加基准不重合误差ΔB=Td/2（外圆中心到下母线尺寸为半径、其公差为Td/2），按矢量方向合成ΔD=ΔY∓ΔB（基准同向相加、反向相减，下母线为ΔY−Td/2、上母线为ΔY+Td/2、以轴线为基准时ΔB=0、ΔD=ΔY）。结论：V形块对中性好，以下母线为基准误差最小。计算后必须验证ΔD≤T/3，否则改定位方案或提高外圆精度。【简答】常用定位元件限制自由度与选择：固定支承钉（一个限1个自由度，三点定平面）、支承板（平面定位、限3个）、短圆柱销/短心轴（与圆孔配合限2个移动）、长圆柱销/长心轴（限4个）、小支承面（1个）、大支承面（3个）、短V形块（限2个）、长V形块（限4个）、浮动（活动）支承只增加支承刚度不限制自由度（不计入定位点）、自位支承一个支承点。选择时定位元件精度等级要高于工件、耐磨、便于排屑，主要定位基准面用面积大的三点支承、导向基准用两点、止推基准用一点，构成3-2-1定位。【分析题】夹紧力方向、作用点不当造成的问题：方向背离主定位面会使工件抬起、破坏定位；作用点落在支承范围外形成力矩使工件翻转；作用在薄壁处产生夹紧变形（如套类用三爪夹紧跟车内孔、松开后孔变三棱形，应改用开口过渡环或液性心轴均布力）；作用点远离加工面则切削力矩大、振动。正确做法：主夹紧力垂直指向面积最大的主要定位面并落在定位元件支承三角形内、靠近加工部位、工件刚性好的部位，必要时多点均布或增加辅助支承，夹紧力大小按静力平衡乘安全系数K=1.5—3并保证自锁。【简答】机床传动副的传动比与运动平衡式：定比传动副传动比：齿轮副i=n1/n2=z2/z1（从动齿数/主动齿数）、带传动i=d1/d2（节径比、忽略滑动）、丝杠螺母i=P（丝杠导程，转一周螺母移动一个导程）、蜗杆蜗轮i=k/z（k头数、z齿数）。写运动平衡式时，从传动链一端件到另一端件，依次把各传动副传动比相乘并乘换置机构传动比ix，令其等于两端件计算位移之比，解出ix即调整计算。内联系传动链必须用定比准确的齿轮、丝杠、蜗杆传动，不能用带传动、摩擦轮等会打滑的传动件。【分析题】车螺纹传动链调整：两端件为主轴和刀架（经丝杠、开合螺母），计算位移为主轴转1转、刀架移动工件螺纹一个导程Ph。运动平衡式：1(主轴转)×(主轴到丝杠总传动比，含进给箱和挂轮ix)×P丝(丝杠导程)=Ph，故ix=Ph/P丝÷定比，按此搭配挂轮和进给手柄；加工不同导程螺纹靠改变ix。要点：这是内联系传动链，主轴与丝杠必须严格保持速比，加工多线螺纹还要分线（轴向移动一个螺距或圆周转过相应角度）；进给传动经光杠、溜板箱齿条齿轮实现纵横向进给，属外联系。【名词解释】对刀与导向装置、夹具在机床上的定位：对刀元件用于确定刀具相对定位元件位置（铣床对刀块配合塞尺对刀）；导向元件用于引导刀具（钻床钻套分固定、可换、快换钻套，镗模镗套引导镗杆）。夹具以定位键、找正基面等安装在机床工作台上并保证相对主轴/进给方向位置（夹具在机床上的定位），即“工件在夹具中定位、夹具在机床上定位、刀具相对夹具对刀导向”三个环节共同保证工件相对刀具的正确位置。【简答】夹具的设计步骤：①明确生产类型和加工要求（工序图、工序尺寸、前后工序关系）；②确定定位方案和定位元件（按六点定位、基准重合原则，分析限制自由度、验算定位误差ΔD≤T/3）；③确定夹紧方案（夹紧力方向作用点大小、选夹紧机构、验算自锁和变形）；④确定对刀导向和夹具在机床上的连接；⑤设计夹具体把各元件连成整体（刚度好、排屑方便、装卸安全）；⑥标注夹具制造装配精度（定位元件之间、定位元件与对刀导向元件间精度，一般取工件相应公差的1/3—1/5）；⑦绘制装配图和零件图、做精度分析。【分析题】典型夹紧机构增力与自锁：①螺旋夹紧相当于斜面绕在圆柱上，升角小、增力比大（可达数十至上百倍）、自锁可靠（升角小于摩擦角），但夹紧慢，可加快速接近机构；②偏心夹紧（圆偏心）利用偏心圆弧半径变化夹紧，动作快，但增力比和行程有限、自锁条件为偏心距与摩擦条件满足D/e≥某值（一般D/e≈14—20），适用于尺寸偏差小、振动小的中批以上；③斜楔增力比i=1/tan(α+2φ)、自锁条件α＜2φ（α楔角、φ摩擦角），常作中间增力；④铰链（肘杆）夹紧接近死点时增力大、有自锁趋势、动作快，气动夹具常用；⑤定心夹紧（弹性夹头、膜片卡盘、液性塑料）定位夹紧同时完成、自动对中、精度高。选择要兼顾夹紧力、自锁、行程、效率和批量。【分析题】不完全定位与欠定位的本质区别（高频辨析）：判断关键不是“限制了几个自由度”，而是“加工要求需要限制的自由度是否都被限制”。不完全定位是按工序加工要求，某些自由度本来就不需要限制（如光轴上车一段外圆，绕自身轴线转动不影响尺寸，通平面磨时垂直方向以外的移动转动可不限制），因此少限制自由度是合理、允许且简化夹具的；欠定位是按加工要求必须限制的自由度没有被限制，工件位置不确定、无法保证工序尺寸或位置精度，是绝对不允许的。答题时先逐条列出保证各工序尺寸和位置精度所必须限制的自由度，再与定位元件实际限制的自由度对照，缺一个必需自由度即为欠定位。【单选】过定位的危害与合理利用：过定位使同一自由度被重复限制，当定位基准面之间或定位元件之间存在误差时，会造成工件装不进、接触不良、夹紧后工件或定位元件变形、定位不稳定。消除方法：改变定位元件结构（两圆柱销改圆柱销+菱形销、长销改短销、固定支承改浮动支承）、提高定位基准间位置精度、撤销重复定位元件。但当定位基准经过精加工、位置精度高，且需要增强工件刚度（如细长轴两顶尖+跟刀架、大平面多支承点）时，合理过定位可提高刚度和稳定性，是允许的。第3章机械加工工艺规程的制定考情导航：工艺组成、基准选择、工艺路线、余量工序尺寸、尺寸链、装配方法考点3-1工艺过程基本概念与生产类型〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【名词解释】机械加工工艺过程：直接改变生产对象的形状、尺寸、表面状态或性能，使其成为零件的过程，由若干个按顺序排列的工序组成。工艺过程的组成单元（由大到小）：【单选】①工序——一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时几个）工件连续完成的那部分工艺过程，是组成工艺过程的基本单元、也是生产计划和成本核算的基本单元，划分依据是工人、工作地点、工件是否改变；②安装——工件经一次装夹后所完成的那部分工序，一次安装含定位和夹紧，应尽量减少安装次数以减小装夹误差；③工位——一次装夹后工件相对机床占据的每一个位置（如回转工作台多工位）；④工步——在加工表面、刀具、切削用量（转速进给）都不变的条件下连续完成的那部分工序，三要素任一改变即换工步；⑤走刀（工作行程）——刀具相对工件每切削一次完成的工作，一个工步可分几次走刀。复合工步（多刀同时加工）算一个工步。【名词解释】机械加工工艺规程：规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件（如工艺过程卡、工序卡），是指导生产、组织管理、新建扩建车间的技术依据。作用——指导生产、保证质量和效率、是生产准备（设备、工装、工时）和计划调度依据、便于积累经验和技术交流。制订原则：保证图样技术要求、保证质量前提下提高生产率降低成本、充分利用现有条件、技术先进经济合理、创造良好劳动条件。【简答】制订工艺规程的步骤（识记）：①零件图分析和工艺性审查；②确定生产类型；③确定毛坯（种类和制造方法）；④拟定工艺路线（选择定位基准、加工方法、划分阶段、安排工序）；⑤确定各工序设备和工艺装备（机床、夹具、刀具、量具）；⑥确定加工余量、工序尺寸及公差；⑦确定切削用量和时间定额；⑧确定各工序技术要求和检验方法；⑨填写工艺文件、技术经济分析。【单选】生产类型及其工艺特征（领会）：按产品年生产纲领分单件生产（品种多、量少、很少重复，通用设备工装、靠熟练工人、工序集中）、成批生产（品种较多、分批轮换，分小批/中批/大批，通用+专用设备、部分专用工装）、大量生产（品种少、产量大、长期重复，专用高效设备和专用工装、流水线、工序分散、生产率高成本低）。生产纲领N=Q·n(1+a%)(1+b%)（Q产品年产量、n每台件数、a备品率、b废品率）。生产类型决定加工方法、设备工装和工艺路线的集中分散。考点3-2零件结构工艺性与毛坯选择〔领会〕【单选】【简答】【简答】改善零件机械加工结构工艺性的原则（领会）：①便于装夹（有可靠定位基准面）；②便于加工（减少走刀和换刀、孔轴线尽量平行或垂直于端面、避免深孔和盲孔内加工）；③便于提高生产率（同类要素规格统一减少换刀、多件同时加工、表面形状简单）；④尽量减少加工面积（如箱体结合面做凸台）；⑤保证能进刀退刀（留退刀槽、越程槽）；⑥尺寸标注便于加工测量、精度等级和粗糙度要求经济合理；⑦提高零件刚度减少变形；⑧便于装配和拆卸。结构工艺性差会显著增加加工难度和成本。【单选】毛坯种类：铸件（形状复杂的箱体床身，铸钢/铸铁/有色）、锻件（受载大、强度高的轴齿轮，自由锻/模锻）、型材（圆钢方钢、热轧冷拉）、焊接件（结构大件、单件小批）、冲压件、粉末冶金和型材精化；选择依据是零件材料、结构形状尺寸、生产类型、力学性能和现有条件，大批大量选精度高的精铸模锻、单件小批选自由锻焊接。考点3-3定位基准的选择〔领会〕【单选】【名词解释】【简答】【分析题】【名词解释】定位基准、粗基准与精基准：加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所依据的基准称定位基准；用未加工过的毛坯表面作定位基准称粗基准（用于最初工序）；用已经加工过的表面作定位基准称精基准。【简答】粗基准的选择原则（领会）：①保证相互位置要求——选不加工表面作粗基准，以保证加工面与不加工面间位置（壁厚均匀、外形对称）；②保证重要表面加工余量合理分配——选重要加工面（余量小、要求高的表面）自身作粗基准，使其余量均匀；③便于装夹——选平整、光洁、面积足够、无浇冒口飞边的面；④粗基准一般不得重复使用（毛坯面精度低、重复定位误差大）；⑤同一方向粗基准一般只用一次。核心是“保位置、均余量、好装夹、不重用”。【简答】精基准的选择原则（领会，重点）：①基准重合原则——尽量选设计基准作定位基准，避免基准不重合误差；②基准统一原则——多工序尽量用同一组精基准（如轴类两中心孔、箱体一面两孔），保证各表面位置精度、减少夹具设计制造；③互为基准原则——对相互位置精度要求高的两表面，反复互为基准反复加工（如主轴轴颈与锥孔）；④自为基准原则——精加工（磨削、浮动铰、拉孔）要求余量小而均匀时，以加工面自身定位（如导轨磨削按自身找正），不能提高位置精度只保证余量均匀；⑤保证装夹稳定可靠、夹具简单。基准重合与基准统一冲突时按主要矛盾选择。考点3-4工艺路线的拟定〔领会〕【单选】【名词解释】【简答】【简答】表面加工方法选择的依据（领会）：①加工表面本身的经济精度和粗糙度要求（查典型加工方案，如IT7、Ra1.6的孔可钻-扩-粗铰-精铰或钻-粗镗-精镗）；②工件材料性质（淬硬只能磨削、有色金属宜高速精车/金刚镗不宜磨削，因屑易堵塞砂轮）；③生产类型（大批大量选高效方法如拉削，单件小批选通用方法）；④现有设备和技术条件；⑤毛坯情况和加工余量。一般由粗到精多工序逐步达到要求。【名词解释】加工阶段的划分：对加工质量要求较高、结构较复杂的零件，工艺过程通常划分为——①粗加工（高效切除大部分余量、毛坯误差大）；②半精加工（消除粗加工误差、为精加工做准备、完成次要表面）；③精加工（达到主要表面的精度和粗糙度）；④光整/超精加工（要求特别高时，研磨珩磨，主要降粗糙度）。【简答】划分加工阶段的作用（领会）：①保证加工质量——粗加工变形、内应力释放后由精加工纠正，避免一次加工到尺寸后变形无法挽回；②合理使用设备——粗加工用大功率刚性好设备、精加工用精密设备，各尽其用；③便于安排热处理工序（粗加工后时效、半精后淬火、精加工在淬火后）；④及早发现毛坯缺陷（粗加工后暴露气孔砂眼，避免浪费后续工时）；⑤保护精加工表面（放在最后减少损伤）。但对精度要求低、刚性好、批量小的零件可不分或合并阶段。【单选】工序集中与工序分散：工序集中是把许多加工内容集中到少数几道工序（每工序装夹少、位置精度易保证、设备数量少、生产周期短、对工人/设备要求高，数控加工和单件小批多用）；工序分散是把加工内容分到很多简单工序（每工序内容简单、专用设备、易平衡节拍、适于大批大量流水线，但设备多、装夹多）。现代数控机床和加工中心趋向工序集中。【简答】切削加工工序的排列原则（领会）：①先粗后精（粗→半精→精→光整）；②先主后次（先加工主要工作表面和装配基准，后加工键槽、螺孔等次要表面，次要表面穿插在半精后精前）；③先面后孔（箱体支架类先加工平面、再以稳定平面定位加工孔，保证孔与面垂直和孔系位置）；④基准先行（先加工出精基准面，如轴先车端面钻中心孔，后续以此定位）。热处理工序安排：预备热处理（退火正火在粗加工前、调质在粗后半精前）、消除内应力（时效在粗后）、最终热处理（淬火渗碳在半精后、精加工前，淬火后只能磨削）；表面处理和检验、去毛刺、清洗、防锈辅助工序不可遗漏。考点3-5加工余量、工序尺寸与时间定额〔识记〕【单选】【名词解释】【计算题】【名词解释】加工余量：加工过程中从被加工表面切去的金属层厚度。工序余量——相邻两工序的工序尺寸之差（本工序切去层）；总余量（毛坯余量）——毛坯尺寸与零件尺寸之差，等于各工序余量之和。分双边余量（回转面直径方向，Z=da−db）和单边余量（平面，Z=a−b）。【单选】影响加工余量的因素（识记）：①上工序留下的表面粗糙度和缺陷层；②上工序的尺寸公差；③上工序形成的形位误差（需在本工序切除）；④本工序的装夹误差（定位夹紧误差）。余量过小不能切除前工序缺陷和误差、过大则浪费材料工时、增大切削力变形。确定方法有经验估计法（单件小批）、查表修正法（应用最广）、分析计算法（大批量、精密度高）。【名词解释】工序尺寸及公差标注：每道工序应保证的尺寸称工序尺寸，由零件图尺寸结合加工余量逐步推算（工艺尺寸链解算）；工序尺寸公差一般按“入体原则”标注——被包容面（轴）公差取负偏差（上偏差为0）、包容面（孔）公差取正偏差（下偏差为0）、毛坯公差双向对称标注。【名词解释】时间定额（工时定额）：在一定生产技术组织条件下，规定完成一件产品（或一道工序）所消耗的时间。组成——基本时间tm（直接切削时间）、辅助时间ta（装卸、对刀、测量）、布置工作地时间ts、休息与生理需要时间tr、准备与终结时间Tb（每批开始结束的准备）；单件时间定额td=(tm+ta)(1+(ts+tr)%)+Tb/N（N为批量）。工艺成本由可变费用（随产量变化：材料、工时、能耗）和不变费用（设备折旧、工装调整，不随产量变）组成。【简答】提高劳动生产率的工艺途径（领会）：缩短基本时间（提高切削用量、多刀多件同时加工、合并工步）；缩短辅助时间并使辅助与基本时间重合（快速夹具、自动测量、主动测量）；缩短准备终结时间（成组加工、标准化工装）；采用先进工艺和自动化设备（数控、成组技术、CAPP）；合理组织生产。考点3-6工艺尺寸链（重点难点）〔综合应用〕【名词解释】【计算题】【分析题】【名词解释】尺寸链：在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的、按一定顺序首尾相接形成封闭回路的一组尺寸组合。组成——封闭环（加工/装配过程中最后自然形成、间接保证的尺寸，用A0表示，一个尺寸链只有一个封闭环）、组成环（直接获得、影响封闭环的尺寸，分增环——其增大使封闭环增大，记Ai带箭头同向；减环——其增大使封闭环反而减小）。【单选】尺寸链的特征与建立步骤：特征——封闭性（各环首尾相接成闭合回路）和关联性（任一组成环变化都引起封闭环变化）。建立步骤：①确定封闭环（间接保证、最后形成的那个尺寸或间隙，最关键）；②从封闭环两端出发，按工艺过程依次找出相关工序尺寸（组成环）直到回路封闭；③画尺寸链图、判断增环减环（箭头方向与封闭环相反为增环、相同为减环，即“箭头法”）；④按极值法公式计算。【计算题】尺寸链极值法计算公式（必须记牢）：封闭环基本尺寸：A0=ΣA(增环)−ΣA(减环)封闭环上偏差ES0=ΣES(增环)−ΣEI(减环)封闭环下偏差EI0=ΣEI(增环)−ΣES(减环)封闭环公差：T0=ΣTi（所有组成环公差之和）【分析题】工艺尺寸链解题方法（综合应用）：①正算（已知各组成环尺寸公差求封闭环）——直接套公式；②反算（已知封闭环即零件要求，求某工序尺寸）——先列基本尺寸方程解未知组成环，再用偏差公式解其上下偏差，最后按入体原则标注。常见题型：测量基准与设计基准不重合的测量尺寸、“渗碳/渗氮层深度”控制、工序间余量校核、一次加工保证多个尺寸。要点：封闭环一定是间接得到的那个；组成环数越少越易保证（最短尺寸链原则）；封闭环公差等于各组成环公差之和，故组成环越多封闭环精度越低，这是基准重合、减少尺寸链环数的原因。考点3-7装配工艺规程与装配尺寸链〔识记〕【单选】【名词解释】【简答】【分析题】【名词解释】装配与装配精度：装配是按规定技术要求把零件结合成组件、部件并最终组合成合格产品的过程。装配精度包括尺寸精度（配合间隙/过盈、距离）、位置精度（平行、垂直、同轴）、相对运动精度（传动、回转精度）和接触精度（接触面积与分布）。装配精度是产品质量的重要指标，取决于零件加工精度和装配方法。【简答】装配精度与零件精度的关系（领会）：零件精度是装配精度的基础，但若完全靠零件精度直接保证（互换法），对零件加工要求过高、不经济甚至无法加工；因此常通过合理的装配方法（选配、修配、调整）在较低零件精度下获得高装配精度。即装配精度由零件加工精度和装配方法共同保证，要在加工成本与装配成本间经济权衡。【名词解释】装配尺寸链：在机器装配关系中，由相关零件的有关尺寸（表面或轴线间距离）或位置关系组成的封闭尺寸链，封闭环是装配后间接形成的装配精度（间隙、过盈、位置要求，即装配技术要求），组成环是各相关零件的尺寸。建立步骤：明确装配精度要求（封闭环）→沿装配关系找相关零件尺寸（组成环）→画链、判增减环→计算。【简答】保证装配精度的四种方法（实质、特点、适用，重点）：①互换法——相关零件按经济精度加工，装配时不经选择修配即可达到要求。完全互换法（极值法，各环公差之和≤封闭环公差，装配简单、便于流水线和备件，但组成环多时零件精度要求高，适于少环、大批大量）；不完全互换法（概率法/大数互换，按统计公差、允许少量超差，扩大零件公差，适于大批大量多环）。②选配法——零件按经济精度放大公差制造，装配前按实际尺寸分组、对应组装配（分组选配法），可达到很高装配精度，用于大批大量、组成环少、精度要求极高的场合（如轴承滚动体与套圈、活塞销），注意组数不宜多、组内零件配套。③修配法——预留一个修配环，装配时通过补充加工（锉、刮、磨）改变其尺寸补偿累积误差，可达很高精度、零件按经济精度加工，但增加手工修配、依赖技术、不便流水线，适于单件小批、成批、高精度多环（如机床导轨）。④调整法——装配时改变一个可调零件的位置（可动调整，如楔块、螺纹）或更换不同尺寸的固定调整件（垫片、套筒）来补偿误差，方便、可补偿磨损恢复精度，适于装配精度要求高或使用中需调整的场合。选择依据：大批大量少环用完全互换、多环用不完全互换或选配；单件小批高精度多环用修配或调整。【简答】制定装配工艺规程的方法步骤（领会）：①研究产品装配图、验收技术要求和生产类型；②将产品分解为部件、组件，确定装配单元（绘制装配单元系统图）；③确定装配基准和装配顺序（先下后上、先内后外、先难后易、先精密后一般，预处理—组件—部件—总装—检验）；④选择装配方法和保证精度的措施；⑤划分装配工序、确定设备工装和工时；⑥制定检验试车方法、填写装配工艺文件。【划书速记】第3章：工艺组成工序-安装-工位-工步-走刀（工序是基本单元）；生产类型单件/成批/大量。粗基准：保不加工面位置、重要面均余量、不重复；精基准：基准重合（消不重合误差）、基准统一（两中心孔/一面两孔）、互为基准、自为基准。路线：基准先行、先粗后精、先主后次、先面后孔；四阶段粗半精光整；集中vs分散。余量=上工序缺陷+公差+形位+装夹误差；入体原则标公差。尺寸链：封闭环间接唯一、增环同向增、T0=ΣTi、ES0=ΣES增−ΣEI减；最短链原则。装配四法互换（完全/大数）、选配、修配、调整，按批量和环数选。【分析题】粗、精基准选择综合实例：以轴类零件为例——第一道工序铣端面钻中心孔用外圆毛坯面作粗基准（保证各加工面余量相对均匀、选重要的主轴颈外圆作粗基准均余量），之后各工序统一以两中心孔为精基准（基准统一，保证各轴颈同轴度）；磨削主轴锥孔时以轴颈为基准（互为基准保证锥孔与轴颈同轴）。以箱体为例——先选重要主轴孔和内壁不加工面作粗基准加工底面（保证箱体内壁不与齿轮相碰、主轴孔余量均匀），再以加工好的底面为统一精基准加工各轴孔（基准统一、装夹稳定、先面后孔）。粗基准只用一次，精基准尽量基准重合+统一，矛盾时抓主要矛盾。【简答】典型表面加工经济路线：①外圆（IT7、Ra1.6钢件）：粗车→半精车→淬火→粗磨→精磨；精度低可只粗-半精车；②平面：粗铣（刨）→半精铣→（淬火）→平磨；③孔：未淬火中小孔钻→扩→粗铰→精铰；箱体孔钻/铸孔→粗镗→半精镗→精镗（→浮动镗/珩磨）；淬硬孔只能磨或珩；④精密螺纹：车→磨；⑤齿面：滚（插）齿→剃齿/渗碳淬火→珩齿/磨齿。每经过一次加工经济精度提高一级，按最终要求和热处理位置倒推安排工序。【计算题】工艺尺寸链典型题型——测量尺寸换算：当设计基准不便直接测量、需改测另一表面时，要通过尺寸链求测量尺寸。步骤：①判断封闭环——零件图要求的设计尺寸在加工中是间接保证的，是封闭环；②组成环是各工序直接控制的尺寸；③列A0=Σ增−Σ减，把未知测量尺寸解出；④用ES0=ΣES增−ΣEI减、EI0=ΣEI增−ΣES减解其偏差。注意：基准不重合时换算出的测量尺寸公差被压缩，可能提高加工难度；若出现假废品（按测量尺寸判废但实际尺寸仍合格）需复查。渗碳层题型：渗碳后淬火磨外圆，要求最终渗层深度，以“渗碳层深度”和“磨量”为组成环、最终层深为封闭环反求渗碳时控制深度。【分析题】四种装配方法的选择与计算思路：①完全互换（极值法）——封闭环公差等于各组成环公差之和，按等公差法或等精度法把封闭环公差分配给各零件，装配时任意取件都合格，用于环数少（≤4）、大批大量；②大数互换（概率法）——各组成环独立随机，封闭环公差T0=√(ΣTi²)，可比极值法放大零件公差、经济性好，允许极小概率超差，用于环数较多的大批大量；③分组选配——把组成环制造公差放大到经济可行（放大k倍），加工后实测分k组、对应组装配，组内满足互换，用于组成环极少（通常2环，如轴-孔）、装配精度极高的大批大量，注意各组零件数量配套、分组数一般2—4；④修配法——选一个拆装方便的零件作修配环、预留修配量，装配时修配保证精度，解算时保证最小修配量≥0、控制最大修配量，用于单件小批高精度多环（机床）；⑤调整法——固定调整件通过尺寸分级、可动调整件通过移动补偿，可补偿磨损和热变形。答题先看生产类型和环数再选方法。【简答】工艺过程的技术经济分析：同一零件可有多种工艺方案，用工艺成本比较经济性。工艺成本=可变费用V（与年产量成正比：材料费、机床工人工资、通用机床折旧、刀具能耗）+不变费用C（与产量无关：专用夹具折旧、调整费），全年工艺成本E=V·N+C，单件工艺成本e=V+C/N。两方案临界年产量N0=(C2−C1)/(V1−V2)，N＜N0选不变费用低的方案（单件小批用通用设备），N＞N0选可变费用低的高效方案（大量生产用专用设备）。提高生产率不能只看单工序，要抓瓶颈工序、缩短辅助时间并与基本时间重合。【名词解释】经济精度与经济表面粗糙度：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工人、不延长加工时间），某种加工方法所能较经济地保证的加工精度（粗糙度）范围，称该方法的经济精度。每种加工方法精度越高成本越高、且存在经济区间，选择加工方法时应使零件要求落在该方法经济精度区间内，既不盲目追求高精度，也不选无法保证要求的方法。【简答】热处理工序在工艺路线中的位置：①预备热处理——退火、正火安排在毛坯之后粗加工之前（改善切削性能、消除毛坯内应力、均匀组织），调质一般安排在粗加工之后半精加工之前（获得综合力学性能并作表面淬火预备）；②消除残余应力——人工时效安排在粗加工之后（铸件、焊接件、精密件，重要件多次时效）；③最终热处理——淬火、渗碳淬火、氮化安排在半精加工之后、精加工（磨削）之前，因淬火变形需后续磨削纠正，氮化变形小可在粗磨后；④表面处理（镀层、发蓝）安排在最后。检验工序安排在粗加工后、重要工序前后、转车间前后和全部加工结束。【分析题】工序集中与分散的比较与选择：工序集中优点——装夹次数少、利于保证各表面相互位置精度；工序数和设备少、占地小、生产计划简单；缩短运输和辅助时间；缺点——设备复杂（加工中心）、投资大、调整维修要求高、工人技术要求高（普通机床集中时）。工序分散优点——设备工装简单、调整方便