机械制造技术基础部分重点难点例题讲解

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1、 重点难点深度剖析及难点例题讲解 第一章 机械加工方法1.1本章知识点串讲第一节，零件的形成原理按照零件由原材料或毛坯制造成为零件的过程中质量m的变化，可分为三种原理 m0（材料去除原理）；m0（材料基本不变原理）；m0（材料累加成型原理）。本节就这么一个知识点，经常以填空题的形式出现在考试中。为防止考试题型发生变化，考生应知道三种原理的典型代表加工方法。即m0：切削加工；m0：磨具制造；m0：快速成型制造。第二节，机械加工方法根据材料去除原理的机械加工方法主要分为八类。车削、铣削、刨削、钻削与镗削、齿面加工、磨削、特种加工。1.车削 工件旋转形成主切削运动。精度IT8 IT7；粗糙度：6.3

2、 1.6m 生产率高，切削过程较平稳，刀具简单。 主要有卧式车床、立式车床以及转塔车床这几类。2.铣削 主运动为刀具的旋转运动，精度IT8 IT7，表面粗糙度6.3 0.8m顺铣和逆铣 ：根据主运动与进给方向相反或相同，分为逆铣和顺铣。铣床的主要类型有升降台式铣床、床身式铣床、龙门铣床、工具铣床、仿形铣床以及数控铣床等。3.刨削 刀具的往复直线运动为主运动。精度IT8 IT7，表面粗糙度3.2 1.6m生产率低，比铣削平稳。4.钻削与镗削 钻削：钻头的旋转运动为主切削运动 加工精度低，IT13 IT11，粗糙度12.5 0.8m钻床适用于加工外形复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，尤其是多孔加

3、工。有立式钻床、台式钻床、摇臂钻床、深孔钻床以及中心孔钻床等。镗削：镗刀位于刀杆上，与刀杆一起旋转形成主切削运动 加工精度IT10 IT8 5.齿面加工 成型法：普通铣床成型铣刀。主运动为刀具的旋转运动，进给运动为刀具的直线运动 展成法：滚齿机或插齿机。 6.复杂曲面加工 ：仿形铣、数控铣、特种加工7.磨削 砂轮的旋转运动为主运动 加工过程平稳、精度高、表面粗糙度小。 加工精度IT7 IT5，表面粗糙度1.6 0.025m，精磨可达0.1 0.008m 砂轮的自锐性：砂轮磨粒磨钝后会使切削能力变差，切削力变大。当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒。常用的磨床类型有：外圆

4、磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具刃磨磨床、各种专门化磨床、研磨床、其他磨床。8.特种加工 电火花加工、电解加工、激光加工、超声波加工1.2本章重难点总结1.2.1重难点知识点总结本章没有什么重点。难点有三个，分别在铣削；孔加工；磨削这三处。先看铣削，根据铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，可分为顺铣和逆铣。在这里要知道顺铣和逆铣各有哪些优缺点。顺铣时，铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，容易引起打刀。逆铣可以避免这一现象，因此，生产中多采用逆铣。在顺铣铸件或锻件等表

5、面有硬度的工件时，铣刀齿首先接触工件的硬皮，加剧了铣刀的磨损，逆铣则无这一缺点。 但逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而切削刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，也会加速刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力具有将工件上抬的趋势，也易引起震动。这是逆铣的不利之处。 在孔加工这部分要知道的是，扩孔、铰孔时，扩孔钻和铰刀均在原底孔的基础上进行加工，因此无法提高孔轴线的位置精度以及直线度。而镗孔时，镗孔后的轴线是由镗杆的回转轴线决定的，因此可以校正原底孔的位置精度。磨削这一部分要了解的就是砂轮的自锐性这一特性。 1.3本章典型题库1.3.1作业1-3 车削加工都能形成哪些表面？1-4

6、镗削与车削有哪些不同？1.3.2作业答案1-3 车削加工后形成的面主要是回转表面，也可加工工件的端面。1-4 镗削一般用于孔加工，而车削用于外圆加工。其次，镗削的主运动是镗杆的回转运动，车削的主运动是工件的旋转运动。第二章 金属切削原理与刀具2.1本章知识点串讲第一节，刀具的结构首先要明白什么是切削运动。刀具与工件之间的相对运动称为切削运动，即表面成形运动。切削运动可分解为主运动和进给运动。其中，主运动是切下切屑所需的最基本的运动。有且只有一个；进给运动是多余材料不断被投入切削，从而加工出完整表面所需的运动。进给运动可以有一个或几个。 其次是切削过程中的三个表面：已加工表面：工件上已切去切屑的

7、表面。 待加工表面：工件上即将被切去切屑的表面。 加工表面（过渡表面）：工件上正在被切削的表面。切削用量（切削三要素）1）切削速度v：在单位时间内，刀具和工件在主运动方向上的相对位移。即主运动的速度。 （注意：不是合成速度。）2）进给量f：在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具和工件之间在进给运动方向上的相对位移。 3）背吃刀量ap（切削深度）。待加工表面与已加工表面之间的垂直距离 刀具角度。在这一部分，首先要知道的是刀具切削部分的组成，即所谓的“三面两刃一尖”前面（前刀面）：刀具上与切屑接触并相互作用的表面。 主后面：刀具上与工件过渡表面接触并相互作用的表面。 副后面：刀具上与工

8、件已加工表面接触并相互作用的表面。 主切削刃：前刀面与主后刀面的交线，它完成主要的切削工作。 副切削刃：前刀面与副后刀面的交线，它配合主切削刃完成切削工作，并最终形成已加工表面。 刀尖：连接主切削刃和副切削刃的一段切削刃。刀具角度的三个参考平面。（1）切削平面：通过主切削刃上某一点并与工件加工表面相切的平面。 （2）基面：通过主切削刃上某一点并与该点切削速度方向相垂直的平面。 （3）正交平面：通过主切削刃上某一点并与主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。几个角度的定义1）前角：在正交平面内测量的前面与基面之间的夹角。 2）后角：在正交平面内测量的主后面与切削平面之间的夹角。 3）主偏角：在基面内

9、测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。4）副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。 5）刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。当刀尖为主切削刃上最低点时刃倾角小于零；刀尖为主切削刃上最高点时刃倾角大于零。第二节，刀具材料刀具材料应满足的基本要求有：高的硬度；高的耐磨性；高的耐热性；足够的强度和韧性；良好的工艺性；良好的热物理性能和耐热冲击性能。切削加工中常用的刀具材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼。新型刀具材料：陶瓷、立方氮化硼、人造金刚石。第三节，金属切削过程及其物理现象切屑形成过程 第一变形区：O

10、A OM之间，变形量最大。（基本变形区） 第二变形区：切屑与前刀面摩擦的区域。（摩擦变形区） 第三变形区：工件已加工表面与后面接触的区域。（加工表面变形区） 切屑的类型 带状切屑 加工金属材料，当切屑厚度较小，切削速度较高、刀具前角较大时，一般得到这类切屑。 挤裂切屑 一般在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时产生。 单元切屑 在挤裂切屑的剪切面上，裂纹扩展到整个面。 崩碎切屑 加工脆性材料的切屑。 积屑瘤现象 在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢材或其他塑性材料时，常常在刀具前面粘着一块剖面有时呈三角形的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2 3倍，在处于比较稳定的状态

11、时，能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前面的金属称为积屑瘤或刀瘤。 积屑瘤的影响： 1）实际前角增大； 2）增大切削厚度，使表面粗糙度增加；（粗加工时有利，精加工时不利） 3）影响刀具寿命。（稳定状态时提高，由于代替切削；不稳定时降低，由于脱落可能把刀具材料撕掉） 第四节，切削力，切削热和切削温度切削三要素对切削力、切削热、切削温度、刀具寿命的影响，按大小顺序排列：切削力： apf v 切削热： apvf 切削温度： vfap 刀具寿命： vf ap第五节，刀具磨损与刀具寿命刀具的磨损形式： 前面磨损：切屑与前刀面互相接触、摩擦。（月牙洼磨损，切削温度越高，洼的深度越深） 后面磨损：工件的新鲜

12、加工表面与刀具后面接触，相互摩擦，引起后面磨损。 边界磨损：磨损发生在主、副切削刃与工件待加工表面或已加工表面接触的地方。 刀具磨损过程：初期磨损阶段（磨损较快）：新刃磨的刀具表面存 在粗糙不平之处以及显微裂纹、氧化或脱碳层等缺 陷，而且切削刃较锋利，后面与加工表面接触面积 较小，压应力较大。 正常磨损阶段（磨损比较缓慢均匀）：经初期磨损后，刀具毛糙表面已磨平，刀具进入正常磨损阶段。 急剧磨损阶段（磨损速度快）：磨损带宽度增加到一定程度后，加工表面粗糙度值增大，切削力与切削温度迅速升高，磨损速度增加很快，以致刀具损坏而失去切削能力。刀具磨钝标准：以1/2背吃刀量处后面上测定的磨损带宽度VB作为

13、刀具磨钝标准。 刀具寿命：刀具两次刃磨之间所经历的实际切削时间。 刀具的总寿命：刀具从第一次投入使用到完全报废时所经历的时间。 第六节，切削用量选择及工件材料加工性合理切削用量的选择：在充分利用刀具的切削性能和机床的动力性能，保证加工质量的前提下，选择获得较高生产率和低加工成本的切削用量。一般应该选择尽可能大的背吃刀量，然后选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。 改善工件材料加工性的途径：（1）调整材料的化学成分（2）采用热处理改善材料的切削加工性2.2本章重难点总结2.2.1重难点知识点总结刀具的结构；刀具材料；金属切削过程及其物理现象；切削三要素对切削过程中各物理量的影响。2.2.

14、2本章重难点例题讲解【例题1】试分析车刀安装高度对工作角度的影响解析：刀尖高于工作轴线：前角增大，后角减小；刀尖低于工作轴线：前角减小后角增大。第三章 金属切削机床3.1本章知识点串讲第一节 概述一、机床的基本组成（1）动力源（2）传动系统（3）支撑件（4）工作部件（5）控制系统（6）冷却系统（7）润滑系统（8）其他装置二、机床的运动机床的运动分为表面形成运动和辅助运动。 表面形成运动包括主运动和进给运动。 辅助运动是指加工过程中，加工工具与工件除工作运动外的其他运动。主要包括切入运动、各种空行程运动、其他辅助运动。 三、机床技术性能指标 1.机床的工艺范围 机床的工艺范围是指在机床上加工的工

15、件类型和尺寸，能够完成何种工序，使用什么刀具等。2.机床的技术参数机床的主要技术参数包括：尺寸参数、运动参数、动力参数 尺寸参数具体反映机床的加工范围，包括主参数等。 运动参数指机床执行件的运动速度。 动力参数指机床电动机的功率 四、机床精度与刚度加工中保证被加工工件达到要求的精度和表面粗糙度，并能在机床长期使用中保持这些要求，机床本身必须具备的精度称为机床精度。它包括几何精度、传动精度、运动精度、定位精度、工作精度及精度保持性等几个方面。1.几何精度几何精度是指机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度。几何精度直接影响加工工件的精度，是评价机床

16、质量的基本指标。它主要取决于结构设计、制造和装配质量。2.运动精度运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，主要零部件的几何位置精度。3.传动精度传动精度是指机床传动系各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。4.定位精度定位精度是指机床的定位部件运动到达规定位置的精度。定位精度直接影响被加工工件的尺寸精度和形位精度。5.工作精度加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的工作精度。6.精度保持性在规定的工作期间内保持机床所要求的精度，称之为精度保持性。第二、四节内容与考试无关，第三节内容已在第一章里融入介绍过了。第四章 机床夹具原理与设计4.1本章知识点串讲第一节 概述 一、装夹 在机床上进行加工时

17、，必须先把工件安装在准确的加工位置上，并将其可靠固定，以确保工件在加工过程中不发生位置变化，才能保证加工出来的表面达到规定的加工要求，这个过程叫做装夹。 定位：确定工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程。 夹紧：在工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。 简而言之，装夹是定位和夹紧过程的总和。 工件在机床上的装夹方法 1.用找正法装夹工件：根据工件表面用划针或指示表找正，或者根据事先划出的线痕进行找正实现装夹。 适用于单件、小批量生产。 2.用夹具装夹工件：工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。 适用于批量生产。 二、机床夹具的工作原理

18、和在机械加工过程中的作用1.夹具的主要工作原理1）是工件在夹具中占有正确的加工位置。2）夹具对于机床应先保证有准确的加工位置，而夹具结构又保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面的相对准确位置，这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置，也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精确要求。3）使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置，这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。2.夹具的作用1）保证稳定可靠的达到各项加工精度要求。2）缩短加工工时，提高劳动生产率。3）降低生产成本。4）减轻工人劳动强度。5）可由较低技术等级的工人进行加工。6）

19、能扩大机床工艺范围。三、夹具的分类与组成1.夹具的分类机床的分类有好几种方法，通常讨论的是按夹具结构与零部件的通用程度来分类的方法。按此方法，可将机床夹具分为：机床附件类夹具；可调夹具；随性夹具；组合夹具；专用夹具。2.夹具的组成夹具的主要组成部分有：（1）定位元件（2）夹紧装置（3）对刀元件（4）引导元件（5）其他装置（6）连接元件和连接面（7）夹具体第二节 工件在夹具中的定位定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具占有正确的位置，并且应用夹具定位工件，还能使同一批工件在夹具中的加工位置一致性良好。 一、六点定位原理采用六个按一定规则布置的支承点，并保证与工件的定位基准面接触，限制工件六个

20、自由度，使工件位置完全确定的原理。任意一刚体在空间都有六个自由度，即x、y、z坐标轴的三个移动自由度和三个转动自由度。假设工件时一刚体，要使它在机床上（或夹具中）完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度。将工件的六个自由度完全限制，工件在空间的位置也就被唯一地确定了。 六点定位“完全定位” 多于六点定位“过定位”或“重复定位”少于六点定位（1）允许的是“不完全定位” （2）不允许的是“欠定位”二、常见的定位方式和定位元件1.工件以平面定位（1）固定支撑；（2）可调支撑；（3）自位支撑；（4）可调支撑2.工件以圆孔定位（1）定位销；（2）锥销；（3）定位心轴3.工件以外圆柱面定位（1）V型块；（

21、2）定位套筒；（3）半圆孔定位座；（4）外圆定心夹紧机构第三节 定位误差分析一、基准的概念 所谓基准是在零件图上，确定点、线、面位置时，作为参考的其他的点、线、面。根据基准的功用不同，可分为设计基准和工艺基准。 1）设计基准：在零件图上，确定点、线、面位置的基准，设计基准是由该零件在产品结构中的功用所决定的。 2）工艺基准：在加工和装配中使用的基准，按照用途不同又可分为定位基准、测量基准、装配基准、调刀基准。 定位基准：在加工中使工件在机床夹具上占有正确位置所采用的基准。 测量基准：在检验时所使用的基准。 装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器中位置所采用的基准。 调刀基准：在加工中用以调整

22、加工刀具位置所采用的基准。 作为基准的点、线、面在工件上不一定存在，如孔的中心线、外圆的轴线等。二、调刀基准在零件加工前对机床进行调整时，为了确定刀具的位置，还要用到调刀基准。由于最终目的是为了确定刀具相对工件的位置，所以调刀基准往往选在夹具上定位元件的某个工作面。因此，设计基准和定位基准都是体现在工件上的，而调刀基准却是由夹具定位元件的定位工作面来体现的。三、定位误差 设计基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差。 定位误差分为两类：基准不重合误差和基准位移误差。 1 基准不重合误差 由于定位基准与设计基准不重合引起的。 2 基准位移误差 由于定位副（工件定位工作面与夹具定位元件的

23、定位工作面的合称）制造不准确，使得定位基准相对夹具的调刀基准发生位移而产生的定位误差，称为基准位移误差。第四节 工件在夹具中的夹紧工件在定位元件上定位后，必须采用一定的装置能将工件压紧夹牢，使其在加工过程中不会因受切削力、惯性力或离心力等作用而发生震动或位移，从而保证加工质量和生产安全，这种装置称为夹紧装置。一、夹紧装置的组成及基本要求（1）力源装置（2）中间传力机构（3）夹紧元件需要满足的基本要求：1）夹紧时不能破坏工件定位后获得的正确位置2）夹紧力大小要合适，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不得产生不能使工件产生变形或损伤工件表面3）夹紧动作要迅速、可靠，且操作要方便、省

24、力、安全。4）结构紧凑，易于制造，易于制造与维修。二、夹紧力的确定1.夹紧力方向的确定原则：（1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力作用方向应使所需夹紧力最小（3）夹紧力作用方向应使工件的变形尽可能小2.夹紧力作用点的确定1）夹紧力作用点应落在支撑元件或几个支撑元件形成的稳定受力区域内2）夹紧力作用点应落在工件刚性最好的部位3）夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。这样可减小切削力对夹紧点的力矩。4.2本章重难点总结4.2.1重难点知识点总结六点定位原理在应用工件“六点定位原理”进行定位问题分析时，应注意如下几点：1）定位就是限制自由度2）定位支撑点限制工件自由度的作用，应理解为定位

25、支撑点与工件定位基准面始终保持紧贴接触。若二者脱离，则意味着失去定位作用。3）一个定位支撑点仅限制一个自由度，一个工件仅有六个自由度，所设置的定位支撑点数目，原则上不超过六个。4）分析定位支撑点的定位作用时，不考虑离得影响，工件的某一自由度被限制，是指工件在这一方向上有确定的位置，欲使其在外力作用下不能运动，是夹紧的任务；反之，工件在外力作用下不能运动，也并非是说工件的所有自由度都被限制了。所以，夹紧和定位是两个概念，不能混淆。5）定位支撑点是由定位元件抽象而来的，在夹具中，定位支撑点总是通过具体的定位元件体现，至于具体的定位元件应转换为几个定为支撑点，需结合其结构进行分析。 组合定位分析（1

26、）组合定位分析要点1）几个定位元件组合起来定位一个工件相应的几个定位面，该组合定位元件能限制工件的自由度总数等于各定位元件单独定位各自相应定位面时所能限制自由度的数目之和，不会因组合后而发生数量上的变化，但他们限制了哪些方向上的自由度却会随不同组合情况而改变。2）组合定位中，定位元件在单独定位某定位面时原起限制工件移动自由度的作用可能会转化成限制工件转动自由度的作用。但一旦转化后，该定位元件就不再起原来限制工件移动自由度的作用了。3）单个表面的定位是组合定位分析的基本单元。（2）组合定位时重复定位现象的消除方法1）使定位元件沿某一坐标轴可移动。2）采用自位支撑结构。3）改变定位元件的结构形式。

27、4.2.3练习第五章 机械制造质量分析与控制5.1本章知识点串讲机器零件的加工质量指标有两大类：一是加工精度，一是加工表面质量 第一节 机械加工精度的基本概念 1.加工精度与加工误差 所谓加工精度指的是零件在加工以后的几何参数（尺寸、形状和位置）与图样规定的理想零件的几何参数符合程度。 2.零件获得加工精度的方法 零件的加工精度包括：尺寸精度、形状精度、位置精度。形状精度的获得方法： 轨迹法。利用切削运动中刀具刀尖的运动轨迹形成被加工表面的形状。此方法的精度取决于成形运动的精度。 成型法。利用成形刀具切削刃的几何形状切出工件的形状。这种方法的精度主要取决于切削刃的形状精度和刀具的装夹精度。 展

28、成法。利用刀具和工件做展成切削运动，切削刃在被加工面上的包络面形成的成型表面。精度取决于展成运动的传动链精度与刀具的制造精度。位置精度（平行度、垂直度、同轴度等） 位置精度的获得与工件的装夹方式和加工方法有关。 尺寸精度的获得 1）试切法：切一小部分，测量，再切，再测，符合要求后切削整个表面。 2）定尺寸刀具法：用具有一定尺寸精度的刀具来保证被加工工件的尺寸精度（如钻孔） 3）调整法：利用定程、对刀装置或预先调整好的刀架，使刀具相对于机床或夹具满足一定的位置精度要求，然后加工一批零件。 4）自动控制法：使用一定的装置，在工件达到要求的尺寸时，自动停止加工。第二节 影响加工精度的因素及其分析在机

29、械加工时，将机床、夹具、刀具和工件构成的一个完整的系统称为机械加工工艺系统。 工艺系统中的种种误差，在不同的具体条件下，以不同的程度复映到工件上，就形成了工件的加工误差。根据因果关系，将工艺系统的误差称为原始误差。 一、原理误差 原理误差是由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具轮廓而产生的。 由于技术的原因，有时要想制造出完全符合理论曲线的刀具轮廓非常困难，于是代替以近似的轮廓曲线，这样就造成了原理误差。 二、机床误差 机床误差来自三方面：机床本身的制造、磨损和安装。 机床静误差中最主要的三个： （1）导轨误差； 车床和磨床的床身导轨误差共有三项： 在垂直面内的直线度（弯曲）； 在水平面内的直

30、线度（扭曲）； 前后导轨的平行度（扭曲）。 误差敏感方向： 一般情况下加工表面的法线方向为误差的敏感方向（2）主轴误差； 可分解为：纯轴向窜动、纯径向移动、纯角度摆动。 不同的加工方法，主轴的回转误差所引起的加工误差也不同。在车床上加工外圆或内孔时，主轴径向回转误差可引起工件的圆度和圆柱度误差，但对于加工工件端面则无直接影响。主轴的轴向回转误差对加工外圆或内孔的影响不大，但对加工端面的垂直度及平面度则有较大影响。（误差敏感方向） （3）传动链误差。三、调整误差 在机械加工的每一个工序中，总要进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对的准确，也就带来了一项原始误差，即调整误差。 四、工艺系统受

31、力变形对加工精度的影响 1.现场加工中工艺系统受力变形的现象 以加工细长轴为例 工件刚性差腰鼓形误差（两头细中间粗） 机床刚度不足马鞍形误差（两头粗中间细）2.机床部件刚度及其特点垂直作用于工件表面的径向切削分力与工艺系统在变形方向上的变形之间的比值。 系统整体刚度取决于系统中最薄弱的环节 3.误差复映： 零件加工完成后产生与毛坯相类似的误差，即毛坯的误差反映在了零件上。 （切削力大时，变形也大；切削力小时，变形也相应地变小）误差复映系数：=CK系统从误差复映系数的公式可以看出，工艺系统刚度越高，误差复映系数越小，也即是复映在工件上的误差越小。 当加工过程分成几次走刀进行时，每次走刀的误差复映

32、系数为1、2、3.则总的复映系数总=123. 需要知道的是，误差复映系数总是小于1的，所以经过几次走刀之后，就降到很小的数值了，加工误差也就降到允许的范围之内了。4.减少工艺系统受力变形的途径 1）提高工艺系统中零件间的配合表面质量，以提高接触刚度。或预加载荷。 2）设置辅助支撑提高部件刚度。 3）缩短切削力作用点和支撑点的距离。 第三节 加工误差综合分析一、加工误差的性质加工误差按性质分类可分为两大类：系统性误差；随机性误差 （1）系统性误差：当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持不变，或是按一定的规律变化。前者称为常值系统性误差，后者称为变值系统误差。 常值系统误差和加工的顺序（或

33、加工时间）没有关系。变值系统性误差是随着加工顺序（或加工时间）而有规律地变化。 （2）随机性误差：在加工一批零件中，这类误差的大小和方向是不规律地变化着的。二、加工误差的统计方法 ： 正态分布的曲线中间大两头小。 工件尺寸落+3以外区域的频率只占99.73% ，所以一般将这之外的忽略不计，只取正态分布曲线的分散范围为3 。 3的大小代表了某一种加工方法在规定的条件下（毛坯余量、切削用量、正常的机床、刀具、夹具等）所能达到的加工精度。 工艺能力系数：Cp =T/6 按照工艺能力系数大小，将工序能力分为五级。一般情况下，工序能力等级不应低于二级。 第四节 机械加工表面质量一、机械零件加工表面的主要

34、内容： （1）表面层的几何形状，包括 1）表面粗糙度； 2）波度 （2）表面层的物理、力学性能变化，包括 1）表面层因塑性变形引起的冷作硬化； 2）表面层因切削热引起的金相组织变化； 3）表面层产生的残余应力。 二、表面质量对零件使用性能的影响： （1）表面质量对耐磨性的影响 1）表面粗糙度对耐磨性影响（适度原则）一般来说，Ra越小，耐磨性越好，但太小，磨损反而会增加； 2）表面冷作硬化对耐磨性影响（适度原则）一般可使耐磨性提高，过分冷作硬化，会使耐磨性下降。 （2）表面质量对疲劳强度的影响 1）表面粗糙度Ra越大，抗疲劳强度越差；2）残余应力、冷作硬化 残余拉应力使疲劳裂纹扩大，加速疲劳破损

35、。 残余压应力阻止疲劳裂纹扩大，延缓疲劳破损。 表面冷作硬化常伴有残余压应力，对提高疲劳强度有利。 （3）表面质量对耐腐蚀性的影响 1）取决于Ra，Ra越大凹谷聚集腐蚀物越多抗腐蚀性越差。 2）残余拉应力降低耐腐蚀性，压应力提高耐腐蚀性。 （4）表面质量对配合质量的影响 1）间隙配合，若Ra大磨损大间隙大。 2）过盈配合实际过盈量减小降低连接强度。 三、影响磨削表面粗糙度的主要因素： （1）砂轮的粒度；（粒度越细，磨削粗糙度越小） （2）砂轮的修整；（修整导程和背吃刀量越小，磨削刃等高性越好，加工工件表面Ra越小） （3）砂轮的速度；（速度增大，Ra值降低） （4）磨削背吃刀量与工件速度； （

36、5）材料的硬度、冷却润滑液的选择与净化、轴向进给速度等。 四、加工表面的冷作硬化切削（磨削）过程中表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这时它的强度和硬度都提高了，这就是冷作硬化现象。 1.影响冷作硬化的主要因素： （1）刀具的影响r0，钝圆半径，后刀面磨损，则冷硬。 （2）切削用量的影响v，冷硬；f，冷硬。 （3）被加工材料的影响若硬度，塑性，则冷硬。 2.表面金相组织的变化： 磨削烧伤：被磨工件表面层温度达到相变温度以上，表层金属发生金相组织变化，使表层金属强度硬度降低，并伴有残余应力产生，甚至出现裂纹，这种现象称为磨削烧伤

37、。 磨削烧伤分为 1）回火烧伤； 2）淬火烧伤； 3）退火烧伤。3.表面层的残余应力： 表面层的残余应力的产生可归纳为一下三方面 （1）冷塑性变形切削时，加工表面金属层内有塑性变形产生，切削后使得表面金属层产生残余压应力，里层产生拉应力。 （2）热塑性变形切削时，切削区会有大量切削热产生，使得切削后，金属表面层产生残余拉应力，里层产生压应力。 （3）金相组织变化切削时高温引起表面层相变，造成体积变化，体积，产生压应力，体积，产生拉应力。 5.2 本章重难点总结本章几乎都是重点，每一个这一章课件中提到的知识点必须搞懂，概念题较多，而且可以在初试考卷第四第五大题名词解释和分析问答中出现。计算题在加

38、工误差统计分析和定位误差分析这两部分出，难点在定位误差分析。前几年的考题来看这部分没出过，但不是说就不会出，所以在后边将会重点讲解。5.2.1 本章重难点例题讲解【例题1】在磨床上加工销轴，要求外径d=12-0.043-0.016mm，抽查检验发现，尺寸分布中心为11.974mm，=0.005mm，其尺寸分布符合正态分布，试分析该工序的工艺能力。解析：该工序尺寸分布如图所示由于Cp=T6=0.02760.005=0.91工艺能力系数小于1，说明该工序工艺能力不足，因此产生次品是不可避免的。如果重新调整机床，使分散中心与公差带中心重合，可减少次品率第六章 工艺规程设计6.1本章知识点串讲第一节

39、概述一、生产过程与工艺过程 在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。 机械制造工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和。工艺规程：人们把合理工艺过程的有关内容写成工艺文件的形式，用以指导生产，这些工艺文件即称为工艺规程。二、机械加工工艺过程的组成工序：一个工序是指一个（或一组）工人，在一台机床上（或一个工作地点），对同一工件（或同时对几个工件）所连续完成的那一部分工艺过程。 工步：在加工表面不变，加工刀具不变，切削用量不变的条件下所连续完成的那部分工序。 工作行程：也叫走刀，是加工工具在加工表面上加工一次所完成的工步。 工位

40、：工件在机床上所占据的每一个加工位置上所完成的那一部分工序。 三、生产类型与加工工艺规程特点单件生产、批量生产、大批量生产生产类型不同，工艺规程制定的要求也不同 对于单件小批量生产，只要制定一个简单的工艺路线就行了；对于大批量生产，应该制定一个详细的工艺规程，对每个工序、工步和工作行程，都要进行设计，详细地给出各种工艺参数。第二节 机械加工工艺规程设计1.定位基准的选择 定位基准分为两种：粗基面和精基面 粗基面：在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基面（或毛基面）。 精基面：第一道工序过后，就可以使用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面（或

41、光基面）。精基面的选择原则 （1）基准重合原则：应尽可能的选用设计基准作为定位基准。 （2）基准统一原则：应尽可能的选择统一的定位基准加工各表面，以保证各表面的位置精度。 （3）互为基准原则：互为基准，反复加工。 （4）自为基准原则：有些精加工工序要求加工余量小而均匀，以保证加工质量和提高生产率，这时就以加工表面本身作为精基面。选择粗基面的原则 （1）如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，就应该选择该表面作为粗基面。 （2）如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基面。 （3）若零件上每个加工表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基面。 由于粗

42、基面的定位精度太低，所以粗基面在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。2.加工阶段的划分零件的加工质量要求较高时，必须把整个加工过程划分为几个阶段。（1）粗加工阶段：这一阶段要切除较大的加工余量，因此主要问题是如何获得高的生产率。 （2）半精加工阶段：在这一阶段应为主要表面的精加工做好准备（达到一定的加工精度，保证一定的精度加工余量），并完成一些次要表面的加工（钻孔、攻螺纹、铣键槽等）。 （3）精加工阶段：保证各主要表面达到图样规定的质量要求。 （4）光整加工阶段：对于精度要求很高、表面粗糙值要求很小的零件还要有专门的光整加工阶段。一般不用于提高形状精度和位置精度。3.工序的集中与分散集中工序具备

43、以下特点1）由于采用高生产率的专用机床和工艺设备，大大提高了生产率。2）减少了设备的数量，相应的减少了操作工人和生产面积。3）减少了工序数目，缩短了工艺路线，简化了生产计划工作。4）缩短了加工时间，减少了运输工作量，因而缩短了生产周期。5）减少了工件的安装次数，不仅有利于提高生产率，而且由于在一次安装下加工多个表面，也易于保证这些表面间的位置精度。6）因为采用的专用设备和专用工艺装备数量多而复杂，因此机床和工艺装备的调整、维修也很费时费事，生产准备工作量很大。工序分散的特点1）采用比较简单的机床和工艺装备调整容易。2）对工人的技术要求低，或只需经过较短时间的训练。3）生产准备工作量小。4）容易

44、变换产品。5）设备数量多，工人数量多，生产面积大。4.加工顺序的安排切削加工工序 （1）先粗后精；（2）先主后次；（3）先基面后其他；（4）先平面后孔。 第三节 加工余量及工序尺寸加工余量：在零件由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层的总厚度称为该表面的加工总余量。1.加工总余量等于各工序间余量的总和Z0=Z1+Z2+Z3+2.对于被包容面而言工序间余量=上工序的基本尺寸本工序的基本尺寸工序间最大余量=上工序的最大极限尺寸本工序的最小极限尺寸工序间最小余量=上工序的最小极限尺寸本工序的最大极限尺寸3.对于包容面而言工序间余量=本工序的基本尺寸上工序的基本尺寸工序间最大余量=本工序的

45、最大极限尺寸上工序的最小极限尺寸工序间最小余量=本工序的最小极限尺寸上工序的最大极限尺寸入体原则：被包容尺寸上偏差为0，最大尺寸为基本尺寸；包容尺寸下偏差为0，最小尺寸为基本尺寸。 第四节 工艺尺寸链一、工艺尺寸链的定义和特征由单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺寸链，就称为工艺尺寸链。封闭性：尺寸链必须是一组有关尺寸首尾相连构成封闭形式的尺寸。 关联性：尺寸链中间接保证的尺寸大小和变化，是受这些直接获得的尺寸的精度所支配的，彼此间具有特定的函数关系，并且间接保证的尺寸的精度必然低于直接获得的尺寸精度。二、尺寸链的组成和尺寸链图的做法 （1）封闭环：最终被间接保证精度的那个环称为封闭环。

46、（2）组成环：除封闭环以外的其他环都称为组成环。 1）增环。当其余各组成环不变，而这个环增大使封闭环也增大者。通常加标一个正向的箭头。 2）减环。当其余各组成环不变，而这个环增大反而使封闭环减小者。通常加标一个反向箭头。三、尺寸链的基本计算式： （1）封闭环的基本尺寸（2）封闭环的上偏差ES（A0）与下偏差EI（A0）的尺寸 第五节 机械加工工艺过程的技术经济分析完成一个零件的一个工序时间成为单件时间。包括下列组成部分:（1）基本时间（T基本） （2）辅助时间（T辅助） （3）工作地点服务时间（T服务） （4）休息和自然需要时间（T休息） 第六节 机器装配工艺规程设计要达到装配精度，不能只依赖

47、于提高零件的加工精度，在一定程度上必须依赖于装配工艺技术。 保证装配精度的工艺方法可归纳为：互换法、选配法、修配法和调整法四大类。 1.互换法 有关零件公差之和应小于或等于装配公差 显然，在这种装配方法中，零件是完全可以互换的，因此它又称为完全互换法。 完全互换法的优点： 1）装配过程简单，生产率高。 2）对工人技术水平要求不高，易于扩大生产。 3）便于组织流水作业及自动化装配。 4）易于实现零、部件的专业协作，降低成本。 5）备件供应方便。 因为有这些优点，因此只要零件能满足经济精度要求，无论何种生产类型都首先考虑采用完全互换法装配。2.选配法 在成批或大量生产的条件下，若组成零件不多而装配

48、精度很高时，采用完全互换法或不完全互换法，都将使零件的公差过严，甚至超过了加工工艺的实现可能性。在这种情况下，就需要用选配法。 选配法是将配合件中各零件仍按经济度制造（即使制造公差放大了），然后选择合适的零件进行装配，以保证规定的装配精度要求。 选配法按形式不同分为三种：直接选配法、分组装配法、复合选配法。 1）直接装配法 直接装配法是由工人在许多待装配的零件中，凭经验挑选合适的互换配件装配在一起。 2）分组装配法 分组装配法是上述方法的发展。这种方法事先将互配零件测量分组，装配时按对应的分组进行装配，以达到精度要求。 3）复合选配法 复合选配法是上述两种方法的复合，即零件预先测量分组，装配时

49、再在各对应组中凭工人经验直接选配。 3.修配法 在单件小批量生产中，装配精度要求高且组成件多时，完全互换法或不完全互换法均不能采用。在这些情况下修配法将是较好的方法而被广泛采用。通常修配法是指在零件上预留修配量，在装配过程中用手工锉、刮、研等方法修去该零件上的多余部分材料，使装配精度满足技术要求。4.调整法 调整法与修配法在原则上是相似的，但具体方法不同。这种方法是用一个可调整的零件，在装配时调整它在机器中的位置或增加一个定尺寸零件（如垫片、垫圈、套筒等）以达到装配精度的。上述两种零件，都起到补偿装配累积误差的作用，故称为补偿件，这两种调整法分别叫做可动补偿件调整法和固定补偿件调整法。6.2本

50、章重难点总结6.2.1重难点知识点总结重点在于尺寸链计算这一块，其中对于闭环及工序尺寸的寻找属于难点。 封闭环：最终被间接保证精度的那个环称为封闭环。 增减环的判别方法： 在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。（如下图）箭头与闭环相反的为增环 箭头与闭环相同的为减环 6.2.2本章重难点例题讲解【例题1】尺寸 不便测量，改测量孔深A2，通过 A1间接保证尺寸 A0，求工序尺寸A2及偏差。 解析：1.画尺寸链 2. 封闭环A0，增环A1，减环A2 3. 计算封闭环基本尺寸：10=50-A2A2=40封闭环上偏差：0=0-

51、EI2EI2=0封闭环下偏差：0.36=-0.17-ES2 ES2=0.19【例题2】如图所示套筒形零件，本工序为在车床上车削内孔及槽，设计尺寸A0=10 -0.20mm，在加工中尺寸A0不好直接测量，所以采用深度尺测量尺寸x来间接检验A0是否合格，已知尺寸A1=50-0.2-0.1mm，计算x的值。解析：1.画尺寸链,如图b所示2.采用列表法计算基本尺寸 上偏差 下偏差 增环 50 -0.1 -0.2 减环 ？ ？ ？ 封闭环 10 0 -0.2 解得：X=40-0.10【例题3】加工如下图所示某零件，定位基准与设计基准不重合时工序尺寸的计算。图中所示为镗孔的工序图，定位基准面是N，M、N已

52、加工，图中L0的尺寸为 ，L2为 ，试求镗孔调整时的工序尺寸L1。【题解】：镗孔时要确定的工序尺寸L1为轴线到定位基准的距离，由加工保证。图中孔线的设计基准是M面，其位置尺寸L0通过工序尺寸L1和已加工尺寸L2简介获得。 画出尺寸链如图 从上分析知L0为闭环 L1为增环，L2为减环。 则进行计算得基本尺寸 100=L1-200 L1=300上偏差 0.15=ES（L1）-0 ES（L1）=0.15下偏差 -0.15=EI（L1）-0.1 EI（L1）=-0.05结果为 L1=【例题4】下图所示为轴套零件加工40沉孔的工序图，其余表面已加工。因孔深的设计为横孔轴线，尺寸30-0.15+0.15m

53、m无法测量，测量A0以间接保证，求A0尺寸。A1=70-0.20，A2=25-0.20，A3= 20-0.1+0.1，A4=30-0.15+0.15【题解】：画出尺寸链，如下图右所示，由题知封闭环为A4，A0为减环，A2、A3为增环，则基本尺寸 30=25+20-A0 A0=15上偏差 0.15=0.1+0-EI（A0） EI（A0）=-0.05下偏差 -0.15=-0.1+（-0.05）-ES（A0） ES（A0）=0即 A0=【难点讲解】： 这一部分，将重点针对初试题目中可能出现的重点、难点的部分以例题的形式给出，并详细解答。从近几年来看，最后一部分的大题有稍微加难的趋势。尺寸链部分是大题

54、经常出现的一道，定位误差分析这一部分在近几年没出现过，但作为本书的一个难点问题，需要好好为大家讲解。另外，加工误差因素分析也是重点，可能出现在第五大题中，以下也为大家详解。 【例1】如图所示零件的A、B、C面，10H7mm孔已加工。试分析加工12H7孔时， 选用哪些定位表面最合理？为什么？ 分析：此定位为典型的“一面两孔”，常用“一面两销”的定位方式。 【题解】：选A面（定位元件为支承板）、30H7孔（定位元件为圆柱销）、10H7（定位元件为削边销）作为定位基准面。选30H7孔和A面可以符合基准重合原则。 【例2】如下图所示为轴类零件加工的几种装夹情况。试分析各属于何种定位？都限制了工件哪些自

55、由度？有无不合理之处？怎样改进？分析：考察定位限制自由度的知识。 【题解】：图a三抓卡盘限制工件的x、y、z的移动自由度，y、z的转动自由度，而后顶尖单独限制x、y、z的移动自由度，与三抓卡盘配合后转化为y、z的移动自由度。属于过定位现象。应该将卡盘的夹持长度减少一些，去掉y、z的移动自由度的限制，而且将后顶尖改为可移动后顶尖去掉x移动自由度的重复定位，以避免重复定位造成的干涉。 图b卡盘限制了y、z的移动和转动自由度，中心架单独限制y、z的移动自由度，与卡盘配合则转化为y、z的转动自由度。属于过定位现象。应该将卡盘夹持长度减短一点。图c卡盘限制工件的y、z的移动自由度，后顶尖单独限制x、y、

56、z的移动自由度，与卡盘配合则转化为限制y、z的转动自由度和x的移动自由度。此定位是合理的。 【例3】在三台车床上各加工一批工件的外圆表面，加工后经度量发现有如图所示的形状误差：（a）锥形；（b）腰鼓形；（c）鞍形。试分析产生上述各种形状误差的主要原因。 分析：加工误差因素是一个比较繁琐的地方，要分析加工误差的产生就要明白加工误差产生的来源，然后一步一步解答。 【题解】：对于（a） 1）导轨对主轴的回转轴线在水平面内的平行度误差（由床头向后斜）；2）刀具磨损； 3）误差复映。 对于图（b） 1）导轨在水平面内的直线度误差（导轨前凸）； 2）工件的刚度差； 3）误差复映。 对于图（c） 1）导轨在

57、水平面内的直线度误差（导轨后凸）； 2）机床床头和尾座的刚度较差； 3）误差复映。 【例4】：精车薄壁内孔，试分析加工后工件的尺寸、形状、位置误差的来源有哪些？ 分析：也是需要知道加工误差因素的来源，主要从原始误差进行分析。 【题解】：（1）产生孔径尺寸误差的主要原始误差项目有 1）车刀的尺寸调整误差； 2）车刀与刀架的受力变形；（调整法加工一批工件时可不计此项） 3）车刀的尺寸磨损；（单件小批加工小尺寸工件时可不计此项） 4）工件的热变形； 5）测量误差。 （2）产生形状误差的主要原始误差项目有 1）工件的夹紧变形； 2）工件的径向刚度不足受切削力作用变形；3）工件的热变形；（工件两端散热条

58、件差异大时） 4）加工前，内孔原有的圆度误差； 5）机床主轴回转误差及机床导轨误差。 （3）产生内孔与外孔同轴度误差的主要原始误差有 1）三抓卡盘的制造与安装误差； 2）加工前内孔与外圆的同轴度误差； 3）机床主轴几何偏心； 4）定位基准不重合误差。 【补充总结】：加工误差综合分析 （1）机床导轨误差产生的加工误差 （2）由工艺系统刚度引起的加工误差（3）由工艺系统热变形引起的 （4）刀具的磨损，万能的误差复映等。 说明：分析时一定是从原始误差影响因素开始的，这是主要，其次从别的方面再分析。 【例5】：如图为连杆小端孔精镗工序的定位简图。选择大端孔及其端面和小端孔为定位基准，分别用带台肩定位销和可插拔的削边销定位。试分析各定位元件限制工件的自由度。 分析：由于是精镗小端孔，其位置精度由镗杆轴线保证，且小孔与大孔轴线的平行度较好。 【题解】：台肩定位销限制x、y、z的移动自由度和y、z的转动自由度，削边销配合限制x、z的转动自由度。由于镗小孔前，工件大小孔之间有较好的平行度，故不会由于表面上y转动自由度的过定位而产生干涉。 【例6】：如图所示零件简图，其内、外圆均已加工完毕，外圆尺寸为 mm，内孔尺寸为 mm。现铣键槽，其深度要求为 mm，该尺寸不便直接测量，