机械制造技术基础知识点Word文档格式.docx
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3、第三变形区:
已加工表面受挤压和摩擦，产生变形和回弹，造成表层金属纤维化与加工硬化
七、积屑瘤
1、现象：
在切削速度不高又可以产生连续性切屑，加工钢等塑性材料。
（即低速切削塑性材料产生连续性切屑时）。
2、产生原因：
切屑与前刀面发生强烈摩擦形成新鲜表面接触，在适当温度及较高压力下产生粘结（冷焊）。
不断地发生并滞留在刀面就形成切屑瘤。
八、切削力
1、来源：
（1）切削层金属、切屑和工件表层金属的弹塑性变形产生的抗力
（2）刀具与切屑、工件表面间的摩擦力
2、合成与分解：
主切削力Fc—垂直于基面，与切削速度方向一致，又称切向力。
计算切削功率和设
计机床的主要参数。
切深抗力Fp—在基面内，与进给方向垂直。
会使工艺系统发生变形，影响加工进度
及已加工表面质量
进给抗力Ff—在基面内，与进给方向平行。
设计机床进给机构和校核进给强度的主
要参数。
F=Fp=FNcosκrFf=FNsinκr
3、影响因素：
（1）工件材料强度、硬度越高，材料的剪切强度越大；
强度、硬度相近的材料，若塑性较大，则切削力也较大；
脆性材料切削力较小。
（2）切削用量1）背吃刀量与进给量的影响背吃刀量与进给量增加，切削力增加（进给量对切削力影响更小，更有利）
2）切削速度的影响速度＜27m/min,速度越大切削力越小；
速度＞27m/min，速度越大切削力越大（速度为17m/min时切削力最小）。
（3）刀具几何参数的影响
1）前角影响前角越大，切削力越小，材料塑性越强影响越大；
2）负倒棱影响倒棱宽度小于切屑与前刀面接触长度时，切削力略微增大；
倒棱宽度大于切屑与前刀面接触长度时，切削力显著增大。
3）主偏角影响主偏角增大，Fp减小，Ff增大
（4）刀具磨损影响后刀面磨损越大，切削力越大。
（5）切削液影响润滑切削液减小切削力，冷却切削液影响不大
（6）刀具材料影响切削条件相同情况下，切削力随碳化硼（CBN）刀具、陶瓷刀具、涂层刀具、硬质合金刀具、高速钢刀具增大。
九、切削热的产生与切削温度
1、来源（三个变形区）:
切削层金属发生弹性、塑性变形；
切屑与前刀面、工件与后刀面发生摩擦。
2、影响因素:
（1）工件材料的导热系数导热系数越高，切削温度越小
（2）刀具的导热系数导热系数越高，切削温度越小
（3）周围介质采用冷却性能好的切削液降低切削温度
十、影响切削温度的因素
1、切削用量：
增大切削用量增加切削温度。
切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小
2、刀具几何参数:
（1）前角小于18°
-20°
大前角低温，小前角高温；
超过则影响减弱。
（2）主偏角增大主偏角切削温度升高；
反之降低。
3、刀具磨损刀具磨损增大切削温度
4、工件材料硬度强度越高、导热系数越低，切削温度越高；
脆性材料切削温度较低
5、切削液使用切削液降低切削温度
十一、刀具磨损形态及磨钝标准
1、磨损形态：
（1）前刀面磨损塑性材料工件
（2）后刀面磨损脆性材料工件
2、刀具寿命：
刀具从开始切削到达到磨钝标准的净切削时间
（1）影响因素：
切削用量三要素中切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。
十二、材料的切削加工性：
指工件材料加工的难易程度。
钢料以45钢为基准；
铸铁以灰铸铁为基准。
1、指标：
（1）刀具使用寿命相同切削条件下，以定切削速度达到刀具使用寿命长或到相同刀具使用寿命定切削速度大，则材料加工性好。
（2）切削力、切削温度相同切削条件下加工不同材料，切削力小，切削温度低，加工性越好。
（3）加工表面质量容易获得好加工表面则加工性能好。
（4）断屑难易程度切屑易于控制断屑性能良好则加工性能好。
2、切削条件的合理选择
（1）刀具几何参数（精加工小后角，粗加工小前角）
1）前角a.低硬度强度工件，塑形（尤其冷硬严重）材料，刀具材料抗弯强度大，韧性好，工艺系统刚性差或机床功率不足大前角
b.粗加工、断续切削或工件有硬皮小前角
2）后角a.精加工，工件材料软、塑性大，后刀面摩擦大大后角
b.粗加工、强力切削受冲击载荷，工件材料强度、硬度高，加工脆性材料，工艺系统刚性差，刀具尺寸要求大小后角
3）主偏角和副偏角减小主偏角和副偏角提高刀尖强度，改善散热条件，提高刀具寿命；
降低残留面积高度，减小加工表面粗糙度；
减小切削厚度增大切削宽度降低单位负荷。
a.粗加工和半精加工，工艺系统刚性不足大主偏角
b.加工硬质材料，工艺系统刚性好小主偏角
（2）切削用量选择原则
1）三要素与生产率关系提高任意因素都使生产率提高
2）原则优先提高背吃刀量；
根据机床刚度、刀杆刚度、已加工面粗糙度要求，提高进给量；
最后确定切削速度
贰金属切削刀具和金属切削机床
一、刀具材料
（一）刀具材料应具备的基本性能：
（1）高硬度60HRC以上；
（2）高耐磨性；
（3）足够的强度及硬度；
（4）良好的导热性及耐热冲击性；
（5）高耐热性/热稳定性；
（6）良好的工艺性；
（7）经济性
（二）常用刀具材料
1.高速钢较高的硬度和耐热性
2.硬质合金K类：
韧性、磨削加工性、导热性、抗弯强度较好，适合加工产生崩碎切屑、有冲击切削力和切削热集中在刀尖附近的脆性材料
P类：
较好的硬度耐磨性抗粘结扩散能力抗氧化能力，适合高速切削钢料。
不宜加工含钛的不锈钢及钛合金
M类：
含有适当TaC增加Co，强度提高，可用于断续切削
增加Co减少WC、TiC，提高冲击韧性和抗弯强度，适于粗加工
减少Co增加WC、TiC，提高硬度、耐磨性、耐热性，降低强度韧性，适于精加工
二、铣削
1、铣削方式
（1）周铣
1）逆铣铣削时，铣刀切入工件时的切削速度方向和工件进给方向相反。
刀齿磨损快加工表面质量较差容易使工件装夹松动。
但铣削过程平稳，工作台无窜动现象。
2）顺铣铣削时，铣刀切出工件时的切削速度方向与工件进给方向相同。
无刀齿滑行现象，加工硬化程度轻，已加工表面质量高，刀具使用寿命长。
加工过程平稳。
但带动工件及工作台窜动，使进给量不均匀，容易打刀。
（2）端铣
1）对称铣削切入、切出时，切削厚度相同，较大的平均切削厚度。
用于铣削淬硬钢。
2）不对称逆铣切入时切削厚度小，切出时切削厚度大。
用于铣削碳钢和一般合金钢。
3）不对称顺铣切入时切削厚度大，切出时切削厚度小。
用于加工不锈钢和耐热合金。
三、拉刀
1.拉削过程及特点拉削时，拉刀沿其轴线作等速直线运动一次从工件上切下金属层。
特点：
1）生产率高；
2）加工后工件精度与表面质量高；
3）拉刀寿命高；
4）加工范围广；
5）运动简单
2.拉刀种类和应用范围
1）按加工表面不同分为内拉刀，外拉刀
2）按工作时受力方向不同分为拉刀，推刀
3）按拉刀结构分为整体式，组合式
四、金属切削机床
1.机床型号
（1）机床类代号
（2）通用性代号
（3）机床组、系代号
（4）机床主参数、设计顺序号和第二主参数
（5）机床的重大改进序号
（6）其他特性代号
1421
五、机床的运动与传动
（一）机床的运动
1.表面成形运动保证得到工件要求的表面形状的运动
简单成形运动由单独的直线运动或旋转运动构成的成形运动
复合成形运动由两个或两个以上直线运动或旋转运动按照某种确定的运动关系构成的成形运动
2.辅助运动为表面形成创造条件，如：
切入运动，分度运动，调位运动
（二）机床的组成
（1）执行机构机床上最终实现所需运动的部件，具有带动工件或刀具运动作用，如主轴、刀架、工作台。
（2）动力源一般采用电机为执行机构提供动力，可以存在多个动力源。
（3）传动装置把动力源的运动和动力传递给执行机构，或将运动由一个执行机构传递到另一个执行机构，以保持两运动的准确关系，也可以改变运动的形式、方向、类别。
（三）机床的传动链由动力源—传动装置—执行件，执行件—传动装置—执行件构成的传动联系。
（1）外联系传动链联系动力源与执行机构间的传动链。
使执行件获得动力及一定的速度和方向，只影响生产率和表面粗糙度，不影响加工表面形状和精度。
可以存在可以存在传动比不准确的运动副。
（2）内联系传动链联系两个执行机构间运动的传动链。
决定加工表面的形状及精度，对执行机构间的传动比要求严格，故需有精确的传动比。
传动链通常包含两类机构：
一是传动比和传动方向不变的机构，即定比传动机构；
二是根据加工要求可以改变传动比和传动方向的传动机构，统称换置机构。
六、齿轮加工机床
1.齿轮加工原理
（1）成形法：
加工齿轮时，采用与采用被加工齿轮齿槽形状相同的成形齿轮刀具切削齿轮。
（2）展成法：
又称包络法或范成法，应用齿轮啮合原理进行齿轮加工。
叁机床夹具设计原理
一、机床夹具的组成
（1）定位元件及定位装置与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证在加工时工件相对于夹具和机床加工运动间的相对正确位置。
（2）夹紧装置用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。
（3）对刀与导引元件保证工件与刀具间的正确位置。
在加工前确定位置的元件，称对刀元件，如对刀块；
用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称导引元件。
（4）夹具体用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。
（5）其他元件及装置
任何夹具都必须具有定位元件和夹紧装置，是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定位准确，夹紧牢固。
二、六点定位原理
1.原理：
按一定要求分布的六个支撑点来限制工件的六个自由度，使工件得到正确的位置。
2.几种情况
（1）完全定位将工件的六个自由度全部限制
（2）不完全定位限制的自由度小于六
（3）欠定位根据工件被加工表面的加工精度要求，需要限制的自由度没有完全限制。
这种方法不能保证加工精度，加工中绝不允许出现
（4）过定位工件的某自由度被两个或两个以上的定位元件重复定位。
但可能导致定位干涉或工件装夹困难进而导致工件或定位元件变形、定位误差增大。
消除方法：
1）改变定位元件结构2）提高工件定位基准间以及工件表面间的位置精度（刚性工件允许过定位）
3.V形块
（1）分类与应用a.用于较短的精基准定位；
b.用于较长的粗基准定位；
c.用于两段精基准面相距较远的场合；
d.用于定位基准直径与长度较大的场合
（2）优点:
1）对中性好2）应用范围广
三、定位误差
（一）定位误差及其产生原因
1.定位误差指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。
2.原因
1）由于定位基准与工序基准不一致引起的误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量。
2）由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸的方向上的最大变动量。
定位误差由于调整法产生，逐件试切法不存在定位误差。
肆机械加工质量
一、加工精度与加工误差
1.加工精度是指零件经机械加工后，其几何参数（尺寸、形状、表面相互位置）的实际值与理想值的符合程度。
（1）零件的加工精度包括三方面：
尺寸精度、形状精度、相互位置精度。
二、获得加工精度的方法
1.获取尺寸精度的方法
（1）试切法通过试切、测量、调整、再试切，反复进行到加工尺寸达到要求为止。
效率低，操作要求高，适用于单件、小批量生产。
（2）调整法调好刀具和工件在机床上的相对位置，并加工过程中保持位置不变。
适于成批、大量生产。
（3）定尺寸刀具法用刀具的相应尺寸来保证工件被加工部位的尺寸。
如：
钻孔、铰孔。
优点是生产率较高；
缺点是刀具制造复杂。
常用于孔、螺纹、成形表面的加工。
（4）自动控制法用测量装置、进给机构和控制系统构成加工过程的自动循环。
2.获得形状精度的方法
（1）轨迹法依靠刀具与工件的相对运动轨迹来获得工件形状。
其加工精度与机床精度密切相关。
（2）成形刀具法采用成形刀具加工工件的成形表面以达到所要求的形状精度。
取决于刀具的形状精度。
（3）展成法利用刀具与工件作展成运动，其包络线形成工件形状。
取决于刀具精度及机床传动精度。
（多用于齿轮加工）
3.获得相对位置精度的方法
直接找正法、划线找正法、夹具定位法。
取决于机床精度、夹具精度和工件装夹精度。
三、影响加工精度的因素
工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都为原始误差。
柒机械加工工艺规程设计
一、机械加工工艺过程及其组成
1.机械加工工艺过程
指用机械加工的方法改变生产对象（毛坯）的形状、尺寸、表面质量，使其成为零件的过程。
是整个工艺过程的重要组成部分。
2.机械加工工艺过程的组成
由若干工序组成，工序是最基本的组成单元。
工序又可依次细分为安装、工位、工步、走刀。
（1）工序指一个或一组工人，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。
四要素：
工作地、工人、工件、连续作业。
任何一个要素变更即变成另一个工序。
（2）安装工件经一次装夹后所完成的那部分工序。
也可以为多次装夹。
（3）工位一次安装中，通过分度（或位移）装置，使工件相对于机床经过不同的位置顺次进行加工。
此时工件在机床上占据每一个位置所完成的那一部分工序为工位。
（4）工步指加工表面、加工工具、主要切削用量（切削速度、进给量）不变的条件下完成的工序。
同一表面经过几次加工完成，每一次的加工称为工作行程或走刀。
采用多刀同时切削的方法称为复合工步，可以提高效率。
二、机械加工工艺规程
1.工艺文件
（1）机械加工工艺过程卡片简要说明零件整个工艺过程的卡片，又称过程卡。
内容：
工序名称、序号、实施车间、工段、各工序时间定额。
反映加工过程全貌，制定其他工艺文件的基础。
单件小批量生产中起到指导生产作用。
（2）机械加工工序卡片又称工序卡，用来具体指导工人的操作。
详细说明该工序的工艺过程并有工序简图。
用于大批量生产的各个工序和重要零件成批生产的重要工序。
（3）机械加工工艺卡片又称工艺卡，以工序为单位说明工艺过程，详细规定每一工序及其工艺和工步的内容。
复杂工序绘有工序简图，注明工序尺寸及公差。
详细程度介于工艺过程卡和工序卡之间。
用来指导生产和管理加工过程，广泛用于成批生产或重要零件小批量生产。
三、零件结构工艺性与毛坯选择
（一）零件加工工艺结构性
分析：
1.了解零件的各项技术要求，提出必要的改进条件
目的是熟悉该产品的用途、性能及工作条件，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解零件上各项技术要求制定的依据，找出主要技术要求和加工关键，以便拟定工艺规程时采取适当的工艺措施。
还可以对图样的完整性、技术要求的合理性、材料选择是否合理做出改进。
2.审查零件结构的工艺性
指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。
零件结构对加工工艺过程影响很大。
良好的工艺性，首先指零件结构应方便加工；
还应适应生产类型和具体生产条件要求。
可以从一下几个方面分析：
1）工件应便于装夹，减少装夹次数；
2）刀具易于接近加工部位；
3）减少刀具调整和走刀次数；
4）减少加工面积与走刀行程；
5）采用标准刀具，减少刀具种类；
6）减少刀具和工件的受力变形；
7）改善加工条件，便于加工，必要时采用多刀、多件加工；
8）有适宜的定位基准，且定位基准至加工面的标注尺寸便于测量。
（二）毛坯选择
1.毛坯选择要考虑的因素
（1）毛坯种类的选择主要考虑：
1）设计图纸规定的材料和力学性能。
铸铁零件用铸造毛坯。
钢质零件在结构不复杂、力学性能要求不高时用型材毛坯，否则锻造毛坯；
2）零件的结构形状和外形尺寸；
3）企业现有生产条件；
4）新工艺、新技术、新材料的利用。
（2）毛坯的结构形状与尺寸形状应力求接近零件形状，以减少机械加工劳动量。
尺寸在原有零件尺寸基础上，考虑后续加工余量确定。
尺寸小而薄的零件，多个工件连在一起由一个毛坯制出；
某些零件，两件合为一个毛坯，加工至一定阶段后切开；
为安装方便，毛坯应留有工艺搭子。
（3）毛坯制造精度生产纲领大，选择毛坯制造精度高。
提倡采用精密铸造、精密锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金等方法。
2.常见零件的毛坯选择
（1）轴杆类零件一般为重要受力和传动零件。
安装齿轮和轴承的轴，轴颈处有好的力学性能，选用中碳调制钢；
承受重载和冲击载荷以及耐磨性较高的轴用合金结构钢，多采用锻造毛坯。
异形断面或弯曲轴，采用球墨铸铁铸造成形。
直径变化不大的轴采用圆钢直接切削加工。
发动机中的排气阀零件将合金耐热钢和普通碳素钢焊在一起。
（2）盘套类零件承受冲击载荷的重要齿轮，选用综合力学性能较好的中碳钢或合金钢，采用型材锻造；
结构复杂的大型齿轮采用铸钢件毛坯或球墨铸铁件毛坯；
单件小批量生产的齿轮选用圆钢；
大批量中小型齿轮采用模锻件；
低速轻载齿轮采用灰铸铁；
高速轻载低噪声普通齿轮采用铜合金、铝合金、工程塑料等材料的棒料或采用挤压、冲压、压铸件毛坯；
轮子类受力不大的零件选用灰铸铁或钢铸件毛坯；
法兰、套环等零件采用铸铁件、锻件或圆钢。
垫圈采用低碳钢板冲压件。
（3）箱体架类零件一般选用铸铁件或铸钢件；
单件小批量生产时采用焊接件毛坯；
航空、军用发动机采用铝合金铸件毛坯；
特殊情况下，形状复杂的大型零件采用铸-焊或锻-焊组合毛坯。
四、表面加工方法选择
1.加工经济精度正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和技术标准等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。
2.加工阶段划分加工阶段按加工质量要求较高的主要表面进行划分，其他表面的加工工艺过程根据先粗后精原则，分别安排到主要表面所确定的各个加工阶段中。
主要任务如下：
（1）粗加工阶段主要切除加工表面的大部分余量，使毛坯在形状、尺寸上接近成品，并加工出精基准。
但达到的精度较低，表面粗糙度大。
（2）半精加工阶段消除主要表面的加工误差，达到一定精度，为精加工做准备，完成一些次要表面的加工。
（3）精加工阶段保证主要加工表面达到图纸规定要求。
可达到较高尺寸精度较小表面粗糙度。
（4）光整加工阶段精度要求IT5以上，表面粗糙度Ra0.2µ
m一下，必须光整加工。
主要为了降低表面粗糙度或提高尺寸精度和形状精度，但多数不能提高位置精度。
五、加工顺序安排
1.机械加工工序安排原则：
（1）基面先行
（2）先主后次（3）先粗后精（4）先面后孔
六、工序的集中与分散
1.工序集中每个工序具有多个加工内容。
主要特点1）减少安装次数，保证位置公差要求高的工件的加工质量
2）减少工件装夹、运输等辅助时间，提高生产率
3）较少设备数量、操作人员、生产面积，缩短工艺路线和生产周期，简化计划管理
4）采用复杂、专用设备及工装，投资大、调整和维修费事，生产准备工作量大
2.工序分散每个工序加工内容少，工序多，路线长
1）工序多，每个工序内容少；
工艺装备简单，容易调整；
工人技术水平要求低
2）有利于合理选择切削用量，减少机动时间
3）机床结构简单，但数量多，占地面积大，工艺路线长
七、基准的概念
1.设计基准零件设计图样采用的基准。
通常以零件轮廓表面为基准，对称中心为中心基准，简称轮廓要素基准和中心要素基准。
可以有多个设计基准。
2.工艺基准零件在工艺过程中采用的基准。
按用途可分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。
（1）工序基准工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的形状、尺寸和位置的基准。
（2）测量基准测量已加工表面的尺寸和位置时采用的基准。
（3）装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置的基准。
（4）定位基准加工中用做工件定位的基准。
总是由具体表面来体现，称之为基准面。
基准
基准面
轮廓要素
中心要素
中心要素对应的轮廓要素
以平面定位
平面
圆柱面或圆锥面
轴线
八、精基准选择原则
（1）基准重合原则尽量选用被加工表面的设计基准，避免基准不重合产生的定位误差
（2）基准统一原则尽可能选择同一组精基准加工工件上的加工表面。
保证各加工表面之间的相对位置关系，并减少夹具种类，降低夹具设计费用
（3）互为基准原则两加工表面的位置精度要求高时，采用两个基准面互为基准反复加工
（4）自为基准原则表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准
（5）便于装夹原则所选的精基准应保证定位准确、可靠，加紧机构简单，操作方便。
用作定位的表面除应具有较高的精度和较小的表面粗糙度，还应有较大面积，尽量靠近加工表面
基准选择：
首先选定最终完成零件主要表面加工和保证主要技术要求所需的精基准；
接着考虑为了加工出上述主要精基准，是否需要选择一些表面作为中间精基准；
然后再结合粗基准所应解决的问题，考虑粗基准的选择。
九、工序内容确定
（一）机床与工艺装备选择
1.机床选择遵循如下原则：
1）机床的加工范围与零件的外廓尺寸相适应；
2）机床精度与工序加工要求精度相适应；
3）机床生产率与生产类型相适应
2.工艺装备选择
（1）夹具选择主要考虑生产类型。
单件小批量生产，尽量选用通用夹具和机床自带卡盘、钳台、钻台等附件。
大批量生产，根据工序加工要求采用或设计制造高效率专用夹具，采用成组夹具、组合夹具提高效率。
（2）刀具选择取决于工序采用加工方法、加工表面尺寸、工件材料、加工精度、表面粗糙度、生产率、经济性。
尽可能选用标准刀具。
组合机床加工时，根据加工质量和生产率要求，采用专用复合刀具；
自控线和数控机床刀具，考虑刀具寿命期内的可靠性；
加工中心机床的刀具应考虑是否与刀夹、刀套结构适应。
（3）量
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