机械制造工艺学复习资料样稿.doc

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第一章
˙机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分, 是直接生产过程, 其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件, 使之达到所要求的形状、 尺寸、 表面粗糙度和力学物理性能, 成为合格零件的生产过程。( P7)
˙机械加工工艺过程由若干个工序组成。每个工序又可依次细分为安装、 工位、 工步和走刀。˙工序三条件: 一个(或一组)工人在一个工作地点对一个( 或同时对几个) 工作对象( 工件) 连续完成的那一部分工艺过程。
˙安装: 如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹, 则每次装夹下完成的那部分工序内容称为一个安装。
˙工位:在工件的一次安装中, 经过分度( 或移位) 装置, 使工件相对于机床床身变换加工位置, 则把为一个加工位置上的安装内容称为工位。
˙工步: 加工表面、 切削刀具、 切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工位内容, 称为一个工步。
˙走刀: 切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容, 称为一次走刀。
˙零件进行机械加工时, 必须具备一定的条件, 即要有一个系统来支持, 称之为机械制造工艺系统。( P10)
˙在计划期内, 应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。( P11)
˙生产批量是指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。
˙装夹又称安装, 包括定位和夹紧两项内容。
装夹方式: 1.夹具中装夹 2.直接找正装夹 3.划线找正装夹( P13)
˙采用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度, 实现完全定位, 称之为六点 定位原理。( P15)
˙完全定位 工件的6个自由度均被限制, 称为完全定位。( P17)
˙不完全定位 工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制, 称为不完全定位。
˙工件应该完全定位还是不完全定位由工件的加工要求和自身形状决定。
˙欠定位: 在加工时根据被加工面的尺寸、 形状和位置要求, 应限制的自由度未被限制, 即约束点不足, 这样的情况称为欠定位。欠定位的情况下是不能保证加工要求的, 因此是绝对不能允许的。不完全定位不一定就是欠定位, 不完全定位应注意可能会有欠定位。( P19)
˙过定位: 工件定位时, 一个自由度同时被两个或两个以上的约束点( 夹具定位元件) 所限制, 称之为过定位。是否允许视情况而定: 如果工件的定位面经过机械加工, 且形状、 尺寸、 位置精度均较高, 则过定位是允许的; 如果工件的定位面是毛坯面, 或虽经过机械加工, 但加工精度不高, 这时过定位一般是不允许的。( 长销小端面 大端面短销 长销大段面+球面垫圈)
˙在不完全定位和欠定位情况下, 不一定就没有过定位。 P22 图1-25
˙基准可分为设计基准和工艺基准两大类。( P23)
˙设计基准: 设计者在设计零件时, 根据零件在装配结构中的装配关系和零件本身结构要素之间的相互位置关系, 确定标注尺寸( 含角度) 的起始位置, 这些起始位置能够是点、 线或面, 称之为设计基准。即设计图样上所采用的基准。
˙工艺基准: 零件在加工工艺过程中所用的基准称为工艺基准。可分为: 工序基准、 定位基准、 测量基准和装配基准。
˙工序基准——在工序图中用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、 形状和位置的基准, 称为工序基准, 其实质就是工序图中的设计基准。
˙定位基准——加工时用以确定零件在机床夹具中的正确位置所采用的基准。
分为粗基准和精基准。选择基准时, 精先粗后; 使用时, 粗先精后。
˙测量基准——用以测量已加工表面尺寸和位置的基准。
˙装配基准——装配时用以确定零件在机器中位置的基准。

第二章
˙加工精度是指零件加工后实际几何参数( 尺寸, 形状和表面间的相互位置) 与理想几何参数的接近程度。
˙加工精度包含: 尺寸精度、 形状精度、 位置精度。
˙加工误差是指加工后的实际几何参数( 尺寸, 形状和表面间的相互位置) 对理想几何参数的偏离程度。
˙加工精度和加工误差两者关系:
两者从不同角度来评定加工零件的几何参数, 加工精度的高低是由加工误差的小大来表示
的。保证和提高加工精度, 实际上就是限制和减小加工误差。
˙在机械加工时, 机床、 刀具, 夹具和工件构成一个完整的系统, 为工艺系统。
˙工艺系统的误差是工件产生加工误差的根源。工艺系统的各种误差称之为原始误差。
˙原始误差: 1.几何误差: (1)原理误差(2)定位误差(3)调整误差(4)机床几何误差
(5)刀具几何误差(6)夹具几何误差
2. 动误差: (1)测量误差(2)工艺系统力变形(3)工艺系统热变形(4)工艺系 统内应力变形(5)刀具磨损
˙对加工精度影响最大的那个方向( 即经过切削刃的加工表面的法向) 称为误差的敏感方向。
˙研究机械加工精度的方法: 1.分析计算法 2.统计分析法( 只适用于批量生产)
˙加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差。
˙在机械加工的每一工序中, 总是要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确, 因而产生调整误差。
˙工艺系统的调整的基本方式: 1.试切法调整 2.调整法调整
˙机床几何误差的来源: 机床制造误差、 磨损、 安装误差。
˙机床几何误差的组成: 导轨导向误差、 主轴回转误差、 传动链的传动误差。
˙减小工艺系统受力变形的措施: PPT121 书P60
( 1) 提高接触刚度( 2) 提高零部件刚度减小受力变形( 3) 合理安装工件减小夹紧变形
( 4) 减少摩擦防止微量进给时”爬行”( 5) 合理使用机床( 6) 合理安排工艺, 粗精分开
( 7) 转移或补偿弹性变形
˙残余应力/内应力是指在没有外力的作用下或去除外力后工件内残留的应力。
˙产生原因: 由于金属内部相邻组织发生了不均匀的体积变化而产生的。促成这种不均匀体积变化的因素主要来自冷、 热加工。
˙减少内应力引起变形的措施: 1．合理设计零件结构2．增加消除残余应力的专门工序
P63 3．合理安排工艺过程
˙热源可分为内部热源( 切削热和摩擦热) 和外部热源( 环境温度和辐射热) 。
˙减少工艺系统热变形的措施: PPT157 书P69
( 1) 减少发热和隔离热源( 2) 均衡温度场( 3) 改进机床布局和结构设计
( 4) 保持工艺系统的热平衡( 5) 控制环境温度( 6) 热位移补偿
˙统计分析法主要有分布图分析法和点图分析法。
˙直方图: 以工件尺寸为横坐标, 以频数或频率为纵坐标, 即可作出该工序工件加工尺寸的实际分布图。
加工一批工件, 由于随机性误差的存在, 加工尺寸的实际数值是各不相同的, 这种现象称为尺寸分散。
同一尺寸间隔内的零件数量称为频数, 频数与该批零件总数之比称为频率。
˙正态分布 P75

第三章
˙加工表面质量包括两方面内容: 加工表面的几何形貌和表面层材料的力学物理性能和化学性能。
机械产品的失效形式: ( 1) 因设计不周而导致强度不够( 2) 磨损、 腐蚀和疲劳破坏。
˙加工表面的几何形貌包括: (1)表面粗糙度(2)表面波度(波纹度)(3)纹理方向(4)表面缺陷

˙表面层材料的力学物理性能和化学性能包括: (1)表面层加工硬化(冷作硬化)(2)表面层金相组织变化(3)表面层产生残余应力

˙表面质量( 表面粗糙度、 波纹度、 表面纹理、 冷作硬化) 对零件耐磨性的影响: P100
( 1) 粗糙度太大、 太小都不耐磨 ( 2) 适度冷硬能提高耐磨性

˙表面质量( 表面粗糙度、 表面残余应力和表面层加工硬化) 对零件疲劳强度的影响:
( 1) 粗糙度越大, 疲劳强度越差 ( 2) 适度冷硬、 残余压应力能提高疲劳强度

˙表面质量( 表面粗糙度、 表面残余应力) 对零件耐腐蚀性的影响:
( 1) 粗糙度越大, 耐腐蚀性越差( 2) 压应力提高耐腐蚀性, 拉应力反之则降低耐腐蚀性

˙表面质量( 表面粗糙度、 表面残余应力) 对配合性质的影响:
( 1) 粗糙度越大、 配合精度降低 ( 2) 残余应力越大, 配合精度降低

˙影响加工表面粗糙度的主要因素: 几何因素和物理因素。 P102

˙影响切削加工表面粗糙度的因素: ( 1) 刀具几何形状
( 2) 刀具材料
PPT20 ( 3) 刃磨质量
( 4) 切削用量, 工件材料

˙影响磨削加工表面粗糙度的因素: ( 1) 砂轮粒度
( 2) 工件材料性质
PPT31 ( 3) 砂轮修正
( 4) 磨削用量
( 5) 砂轮硬度

˙机械振动的分类: ( 1) 自由振动( 2) 强迫振动( 3) 自激振动

第四章
˙机械加工工艺规程被填写成表格( 卡片) 的形式。
机械加工工艺过程卡片( 小批量) 机械加工工艺卡( 中批量) 机械加工工序卡( 大批量)
˙机械加工工艺规程的步骤: ( 1) 阅读装配图和零件图( 2) 工艺审查( 3) 熟悉或确定毛坯 ( 4) 拟定机械加工工艺路线( 5) 确定满足各工序要求的工艺装备

˙零件结构工艺性是指在满足使用要求的前提下, 制造该零件的可行性和经济性。
˙常见的毛坯的种类有: 铸件、 锻件、 型材、 焊接件、 冲压件等。
˙选择毛坯时, 除了考虑零件的作用、 生产纲领和零件的结构外, 还考虑产品的制作成本和 市场需求。
˙定位基准的选择: P148
1.粗基准( 用未经机械加工表面作为定位基准) 的选择原则:
( 1) 保证相互位置要求的原则( 2) 保证加工表面加工余量合理分配的原则( 3) 便于工件装夹的原则( 4) 粗基准一般不得重复使用原则。
2.精基准( 用经过机械加工表面作为定位基准) 的选择原则:
( 1) 基准重合原则( 2) 统一基准原则( 3) 互为基准原则( 4) 自为基准原则( 5) 便于装夹原则
˙附加基准: 零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。P24

˙加工经济精度是指在正常加工条件下( 采用符合质量标准的设备、 工艺装备和标准技术等级的工人, 不延长加工时间) 所能保证的加工精度和表面粗糙度。 P154
˙加工方法的选择: 根据零件表面( 平面、 外圆、 孔、 复杂曲面等) 、 零件材料和加工精度以及生产率的要求, 考虑本厂( 或车间) 现有工艺条件, 考虑加工经济精度等因素, 选择加工方法。

˙典型表面的加工路线:
1.外圆表面: ( 1) 粗车-半精车-精车( 2) 粗车-半精车-粗磨-精磨( 3) 粗车-半精车-精车-金刚石车( 4) 粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨、 超精加工、 砂带磨、 镜面磨或抛光
2.孔: ( 1) 钻-粗拉-精拉( 2) 钻-扩-铰-手铰( 3) 钻或粗镗-半精镗-精镗-浮动镗或金刚镗( 4) 钻或粗镗-粗磨-半精磨-精磨-研磨
3.平面: ( 1) 粗铣-半精铣-精铣-高速铣( 2) 粗刨-半精刨-精刨-宽刀精刨、 刮研或研磨( 3) 粗铣( 刨) -半精铣( 刨) -粗磨-精磨-研磨、 精密磨、 砂带磨或抛光
( 4) 粗拉-精拉( 5) 粗车-半精车-精车-金刚石车

˙工艺顺序安排原则: ( 1) 先加工基准面, 再加工其它表面( 2) 一般情况下, 先加工平面, 后加工孔( 3) 先加工主要表面, 后加工次要表面( 4) 先安排粗加工工序, 后安排精加工工序

˙工序集中: 是使每个工序中包括尽可能多的工步内容, 因而使总的工序数目减少, 夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。
˙工序分散: 是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成, 因而每道工序的工步少, 工艺路线长。
˙毛坯尺寸与零件设计尺寸之差称为加工总余量( 毛坯余量) 。P165
˙每个工序所切除的金属层厚度称为工序余量。
˙工序尺寸的公差按”入体原则”标注。即对被包容尺寸( 轴的外径, 实体长, 宽, 高) , 其最大加工尺寸就是基本尺寸, 上偏差为零。对包容尺寸( 孔的直径、 槽的宽度) , 其最小加工尺寸就是基本尺寸, 下偏差为零。
˙工序尺寸及公差的计算 P169
★ 工艺尺寸链: 在工艺过程中, 由同一零件上的与工艺相关的尺寸所形成的尺寸链。
*封闭环/组成环; 增环/减环; 极值法; 正/反/中间计算 P171起

˙时间定额: 是指在一定生产条件下, 规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。
˙时间定额的组成: ( 1) 基本时间t基( 2) 辅助时间t辅( 3) 布置工作地时间t布置
( 4) 休息和生理需要时间t休( 5) 准备与终结时间t准终
˙单体时间计算公式: T单体=t基 + t辅 + t布置 + t休

˙单体工时定额的计算公式: T定额=T单体 + t准终 /n

第五章
˙机器装配: 任何机器都是由零件、 套件、 组件、 部件等组成的。为保证有效地进行装配工作, 一般将机器划分为若干能进行独立装配的部分, 称为装配单元。
˙零件时组成机器的最小单元, 它是由整块金属或其它材料制成的。
˙套件是在一个基准零件上, 装上一个或若干个零件构成的。
˙组件是在一个基准零件上, 装上若干套件及零件而构成的。
˙部件是在一个基准零件上, 装上若干组件、 套件和零件构成的。
˙在一个基准零件上, 装上若干部件、 组件、 套件和零件就成为整个机器, 把零件和部件装配成最终产品的过程, 称之为总装。
˙装配工艺系统图: 在装配工艺规程制订过程中, 表明产品零、 部件间相互装配关系及装配流程的示意图。 图P219

˙机器结构的装配工艺性: 1.机器结构应能分成独立的装配单元
2.减少装配时的修配和机械加工
3.机器结构应便于装配和拆卸
˙装配精度包括: ( 1) 相互位置精度( 2) 相对运动精度( 3) 相互配合精度 P226

˙装配尺寸链: 在机器的装配关系中, 由相关零件的尺寸或相互位置关系所组成的尺寸链。
˙装配尺寸链的封闭环就是装配所要保证的装配精度或技术要求。
˙在装配关系中, 对装配精度有直接影响的零、 部件的尺寸和位置关系, 都是装配尺寸链的组成环。分为增环和减环。 P227
˙在查找装配尺寸链是, 每个相关零、 部件只应有一个尺寸作为组成环列入装配尺寸链, 即将连接两个装配基准面间的位置尺寸直接标注在零件图上。这样, 组成环的数目就等于有关零、 部件的数目, 即”一件一环”, 这就是装配尺寸链的最短路线( 环数最少) 原则。
˙保证产品装配精度的方法有: 互换法、 选择法、 修配法和调整法。 P230
˙互换装配法:在装配过程中, 零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法。
˙完全互换装配法: 在全部产品中, 装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置, 装配后即能达到装配精度的要求的装配方法。
工艺特点: 装配质量稳定可靠; 装配过程简单; 生产效率高; 易于时间装配机械化、 自动化; 便于组织流水作业和零部件的协作与专业化生产; 有利于产品的维护和零部件的更换。但当装配精度要求较高, 求其组成环数目较多, 零件难以按经济精度加工。
适用范围: 高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批量生产装配中。
˙事先选定的在尺寸链中起协调作用的组成环, 称为协调环。不能选取标准件或公共环为协调环。
˙大数互换装配法: 在绝大多数产品中, 装配时各组成环不需挑选或改变其大小或位置, 装配后即能达到装配精度的要求, 但少数产品有出现废品的可能性的装配方法。
工艺特点: 零件所规定的公差比完全互换法所规定的公差大, 有利于零件的经济加工, 装配过程与完全互换法一样简单、 方便。但装配时, 应采取适当工艺措施, 以便排除个别产品因超出公差而产生废品的可能性。
适用范围: 大批量生产, 组成环较多、 装配精度要求又较高的场合。

˙选择装配法: 将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度, 然后选择合适的零件进行装配, 以保证装配精度的要求。有三种不同形式: 直接选配法、 分组装配法和复合装配法。
˙直接选配法: 从许多待装配零件中, 直接选择合适零件进行装配, 以保证装配精度要求。
工艺特点: 能达到很高装配精度; 但装配时间不易准确控制, 装配精度取决于工人技术。
适用范围: 不宜用于生产节拍要求较严的大批量流水作业中。
˙分组装配法: 在零件加工时, 常将各组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍, 使其尺寸能按经济精度加工, 再按实际测量尺寸将零件分成数组, 按对应组分别进行装配, 以达到装配精度要求。
工艺特点: 同组内零件能够互换。
适用范围: 对于组成环数少而装配精度要求高的部件的大批量生产。如滚动轴承的装配、 发动机汽缸活塞环的装配、 活塞与活塞销的装配、 精密机床中某些精密部件的装配。
˙复合选配法: 分组装配法与直接选配法的复合。
工艺特点: 配合件公差能够不等, 装配速度较快、 质量高。
适用范围: 能满足一定生产节拍的要求。如发动机气缸与活塞的装配。

˙修配装配法 P241
可分为: 单件修配法、 合并加工修配法、 自身加工修配法。 P245

˙调整装配法 P246
可分为: 固定调整法、 可动调整法、 误差抵消调整法。

第六章
˙机床夹具是在机床上装夹工件的一种装置, 其作用是使工件相对于机床和刀具有一个正确的位置, 并在加工过程中保持这个位置不变。 P259
˙组成部分: ( 1) 定位元件或装置( 2) 刀具导向元件或装置( 3) 夹紧元件或装置
( 4) 联接元件 ( 5) 夹具体 ( 6) 其它元件或装置
˙夹具的功能: ( 1) 保证加工质量
( 2) 提高生产效率, 降低生产成本
( 3) 扩大机床工艺范围
( 4) 减轻工人劳动强度, 保证安全生产

˙常见定位方法与元件:
1.工件以平面定位( 主要形式是支承定位) :
( 1) 固定支承( 2) 可调支承( 3) 自位支承( 4) 辅助支承
2.工件以圆柱孔定位( 一般属于定心定位, 定位元件是心轴和定位销)
3.工件以外圆表面定位( 定心定位和支承定位, 定位元件是套筒、 卡盘和锥套)
4.工件以其它表面定位 5.定位表面的组合 6.一面两孔定位

˙对夹紧装置的要求: ( 1) 在夹紧过称中应能保持工件定位时的正确位置( 2) 夹紧力大小适当。保证加工过程中不松动或振动, 避免工件变形和表面损伤。有自锁作用( 3) 夹紧装置应操作方便、 省力、 安全( 4) 复杂程度和自动化程度与生产批量、 方式相适应。

˙夹紧力包括大小、 方向和作用点三个要素。

˙夹紧力方向的选择原则:
1.夹紧力的作用方向应有利于工件的准确定位, 而不能破坏定位。
2.夹紧力作用方向应尽量与工件刚度大的方向相一致, 以减小工件夹紧变形。
3.夹紧力作用方向应尽量与切削力、 工件重力方向一致, 以减少所需夹紧力。

˙夹紧力作用点的选择:
1.夹紧力作用点应正对支承元件或位于支承元件所形成的支承面内, 以保证工件已获得的定位不变。
2.夹紧力作用点应位于工件刚性较好的部位, 以减少工件夹紧变形
3.夹紧力作用点应尽量靠近加工表面, 以减少切削力对工件造成的翻转力矩。

˙夹紧力大小的估算: 将工件视为分离体, 并分析作用在工件上的各种力, 再根据力系平衡条件, 确定保持工件平衡所需最小夹紧力, 最后将最小夹紧力乘以一适当的安全系数。

˙常见夹紧结构: ( 1) 斜楔夹紧机构
( 2) 螺旋夹紧机构
( 3) 偏心夹紧机构
( 4) 铰链夹紧机构
( 5) 定心夹紧机构
( 6) 联动夹紧机构