机械制造工艺学

机械制造工艺学第一章1.生产过程：在机械制造中，将原材料转变成为成品的全过程称为生产过程。2.工艺过程：生产过程中，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。3.生产类型：按生产的专业化程度可将生产划分（单件生产、成批生产、大量生产，成批生产又可分为小批、中批和大批生产。）4.各类基准的含义1）基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些几何要素称为基准。（点线面等几何要素）2）设计基准：：零件设计图样上所采用的基准3）工艺基准：零件在工艺过程中所采用的基准（包括工序基准、定位基准、测量基准、装配基准）4）工序基准：在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、位置的基准称为工序基准。5）定位基准：工件在机床或夹具中进行加工时，用于定位（确定工件相对于夹具或机床的位置）。6）测量基准：在测量时所用的基准。7）装配基准：机器装配时，用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准。第二章1.装夹的概念及方法1）概念：将工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为装夹。2）定位：工件在机床或夹具上占据正确位置的过程称为定位。3）夹紧：为保持工件的正确定位而将工件夹牢的过程称为夹紧。4）方法：直接装夹、找正装夹、夹具装夹2.夹具组成定位原件及定位装置、夹紧装置、对刀与导引元件、夹具体、其他原件及装置3.夹具装夹的误差采用夹具装夹所造成的加工表面的尺寸、位置误差由三个方面的加工误差组成：工件装夹误差𝛅装夹：与工件在夹具中装夹有关的加工误差对定误差𝜹夹位：与夹具相对刀具及切削成形运动有关的加工误差过程误差𝜹过程：与加工过程有关的加工误差4.工件定位的原理1）工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。2）工件定位可归纳为以下三点：○1一个工件在空间有六个不定度；○2运用各种定位元件限制工件某一方向上的不定度，工件在该方向上的位置就确定了。○3通过多个定位元件的组合，限制一定数目的不定度，才可满足该工序的加工精度要求。5.各种定位元件的选择1）平面定位元件：主要支承（固定支撑、可调支撑和自位支撑）和辅助支承。2）圆孔表面定位元件：定位销、刚性心轴和小锥度心轴。3）外圆表面定位元件：定位套、支撑板、V型块4）锥面定位元件，当轴类零件要求精确定心时，可以工件上的锥孔作为定位基准。6.基准位置误差与基准不重合误差1）基准位置误差：δ位置（O）：定位基准O相对于其理想位置O’的最大变动量。2）基准不重合误差δ不重（A）：工序基准A相对于定位基准理想位置O’的最大变动量。7.定位误差的分析和计和计算1）组成：定位误差主要由基准位置误差δ位置（O）和基准不重合误差δ不重（A）组成。2）计算8.斜楔机构、螺旋机构、偏心圆机构、铰链夹紧机构的结构原理、夹紧力及自锁条件的计算1）斜楔机构：2-3-12自锁条件为，楔角小于斜楔与工件及斜楔与夹具体之间的摩擦角之和。2）螺旋机构：相当于将斜楔绕在圆柱体上，作用原理与斜楔夹紧相似。3）偏心圆机构：2-32-274）铰链夹紧机构：9.加紧动力装置设计机动夹紧主要有气动、液动和电动等。1）气动加紧：气缸结构及其夹紧作用力（活塞式和薄膜式）2）液动夹紧：与气动夹紧相似，油压较气压高得多，可达6Mpa3）气—液联合夹紧10.一般夹具设计的基本步骤2-4-361）收集和研究有关资料2）定夹具结构方案3）绘制夹具总图4）确定并标注有关尺寸、配合及技术要求第三章1.零件的工艺性分析3-1-31）了解零件技术要求，提出必要的改进意见2）审查零件结构的工艺性（是指设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性）3）零件结构工艺性主要指标2.零件毛胚的选择3-1-11零件常用毛坯：铸件、锻件、焊接件选择毛坯应考虑的因素：1）毛坯的形状、精度、加工余量、制造费用等2）生产规模3）零件的尺寸、机械性能、强度、刚度等4）本厂设备、人员现状3.零件加工工艺过程3-1-12由一系列工序、安装、工步、工位组成的4.定位基准、加工方法的选择3-1-19，3-1-251）定位基准的选择：粗基准：用毛坯表面定位称为粗基准，一般只用于第一道工序。精基准：用加工过的表面定位称为精基准，第二道工序开始尽量采用精基准定位。辅助基准：为工艺需要，在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。2）定位基准选择原则：基准重合、基准统一、自为基准、互为基准、精基准应使定位准确、夹紧可靠3）加工方法选择：A、应考虑加工方法的经济精度B、应考虑工件材质的性质C、应考虑工件的结构形状和尺寸D、应考虑生产率和经济性E、应考虑现有生产设备条件5.加工顺序的确定1）加工阶段划分：粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、荒加工阶段、光整加工阶段2）机械加工顺序的安排原则：先粗后精、先基准后其他、先主后次、精密偶件需装配后加工3）热处理工序安排：预备热处理、最终热处理、时效处理、表面处理4）辅助工序安排：检验；特种检验；洗、防锈6.加工余量的计算加工余量有两种计算方法极值法：用于单件、小批生产调整法：用于大量生产7.工序尺寸计算及工艺尺寸链解算1）工序尺寸的计算：？2）工艺尺寸链的计算：工艺尺寸链的计算方法有两种，即极值法和概率法。3-1-518.时间定额的估算在一定生产条件下，生产一件产品或完成一道工序所需的时间称为时间定额。时间定额t定额的组成：基本时间t基、辅助时间t辅、布置工作地时间t布、休息和自然需要时间t休、准备终结时间t准终单件时间：t单件=t基+t辅+t布+t休时间定额：t定额=t单件+t准终/N零9.工艺文件机械加工工艺过程卡片机械加工工序卡片10.提高机械加工劳动生产率的途径（1）．缩短基本时间；（2）．缩短辅助时间；（3）．缩短工作地点服务时间；（4）．缩短准备与终结时间；（5）．采用新工艺和新方法；（6）．高效自动化加工及成组加工。第四章1.机械加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）的获得方法一、尺寸精度的获得方法：1）试切法：常用于单件、小批生产2）调整法：常用于大批大量生产3）尺寸刀具法：钻、铰、镗、铣等4）自动控制法：自动、半自动车床二、形状精度的获得方法：1）成形运动法：磨削、车削、铣削等（成形刀具法、轨迹法）2）非成形运动法：钳工刮研三、位精度的获得方法：1）一次装夹获得法2）多次装夹获得法2.影响尺寸精度的主要因素及提高尺寸精度的措施4-3-131）影响尺寸精度的因素：尺寸测量精度、微量进给精度、微薄切削层的极限厚度、定位和调整精度2）提高尺寸精度的措施：3.影响零件形状精度的主要因素及提高形状精度的主要措施4-1-301）影响形状精度的主要因素：各成形运动本身的精度、各成形运动之间的相互位置关系精度、各成形运动之间的速度关系精度、.成形刀具的制造和安装精度2）4.影响零件加工表面之间位置精度的主要因素及提高位置精度的措施4-1-491）影响位置精度的主要因素：机床的几何精度、工件的找正精度、夹具的制造和安装精度、工件加工表面之间位置的检测精度2）5.工艺系统受力变形对零件加工精度的影响及提高加工精度的措施1）受力的影响：○1夹紧力的影响（薄壁受夹紧力作用变形，松开后，变形消失，加工误差较大；导致钻套偏斜，加工的孔发生偏斜）；○2拨动力和离心力的影响（造成外圆表面与定位基准（顶尖孔连线）的同轴度误差）；○3切削力的影响（切削力会使工艺系统有关部分变形，造成加工误差）；○4重力的影响（使工艺系统有关部分变形，造成加工误差）；○5测量力的影响（有时会发生测量力使工件变形的情况）2）提高加工精度的措施：○1减小切削用量；○2补偿有关部件的受力变形，根据试切结果，对刀具位置适当调整；○3采用恒力装置；○4增大系统刚度（例如：跟刀架）。6.工艺系统受热变形对零件加工精度的影响及提高加工精度的措施1）影响：17.工艺系统磨损对零件加工精度的影响及提高加工精度的措施1）工艺系统磨损对加工精度的影响：机床、夹具、量具、刀具的磨损都会对零件加工精度产生影响。只是磨损规律、影响规律各有不同。机床、夹具、量具磨损周期较长，刀具磨损速度相对较快。2）控制工艺系统磨损的主要措施：A、合理设计机床有关零部件的结构：对机床有关零部件的易磨损表面采用防护装置、采用静压结构B、提高有关零件表面的耐磨性：材料、表面处理技术、表面粗糙度、合理润滑C、合理选择刀具材料、切削用量及刀具刃口形式：减小刀具磨损（选择耐磨刀具材料、合理选用切削用量、合理使用冷却润滑液、采用宽刃刀具）8.加工误差的分析及估算1）分析方法：分析计算法、统计分析法A、分析计算法：主要用于确定各个单因素所造成的加工误差，通过建立产生加工误差的因素与加工误差之间的关系，计算加工误差B、统计分析法：分布曲线法、点图法2）估算：系统误差和随机误差的性质不同，在综合时，系统误差为代数和，随机误差为方根平方和。9.提高机械加工精度的主要途径第五章1.机械加工表面质量的概念微观几何形状和表层物理力学性能2.切削加工对加工表面粗糙度的影响1）切削用量的影响：A、进给量（f）的影响：f0.15mm时f↑→Rz↑f0.15mm时f↑→Rz↗f0.02mm时f↑→Rz→B、切削速度的影响：加工脆性材料时，切削速度对于粗糙度影响不大；加工塑性材料时，积屑瘤对粗糙度影响很大。D、切削深度𝑎𝑝的影响:一般切削深度𝑎𝑝对于粗糙度影响不大，但太小时，有可能吃不住刀，摩擦严重。2）工件材质的影响：工件材质韧性、塑性增大，Ra增大；工件材质晶粒越均匀，颗粒越细小，Ra减小3）刀具材料的影响：刀具越硬，越耐磨，加工Ra越低；硬质合金刀具加工后的Ra高速钢加工后的Ra3.磨削加工对加工表面粗糙度的影响1）砂轮：砂轮粒度↑→表面粗糙度Ra↑2）磨削用量：砂轮速度v砂↑→表面粗糙度Ra↓工件速度v工↑→表面粗糙度Ra↑砂轮相对于工件的进给量f↑→表面粗糙度Ra↑磨削深度ap↑→表面粗糙度Ra↑3）砂轮修整：砂轮修整质量越高，磨削表面质量越好。4.超精研对加工表面粗糙度的影响5.降低表面粗糙度的工艺措施6.加工过程中的表面冷作硬化及其影响因素1）冷作硬化：加工层材料因塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格扭曲、晶粒拉长、破碎和纤维化，材料的强度、硬度都提高的现象称为冷作硬化2）影响因素：A、刀具：刃钝圆半径↑，冷作硬化↑；后刀面磨损↑，冷作硬化↑。B、切削用量：切削速度↑，切削温度↑，则冷作硬化↓；进给量↑，冷作硬化↑。C、被加工材料:硬度↑，冷作硬化↓；塑性↑，冷作硬化↑。7.零件表面层的金相组织变化切削一般不会导致金相组织变化，磨削因单位切削截面消耗的功率较大，常常导致金相组织变化。1）磨削淬火钢时容易出现的烧伤：A、回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度，而未达相变温度，产生回火组织索氏体或屈氏体）。B、淬火烧伤：磨削区温度超过相变温度，由于冷却液急冷，表层出现二次淬火马氏体。C、退火烧伤：磨削区温度超过相变温度，不用冷却液，工件缓慢冷却，发生退火。8.残余应力产生原因及改善措施1）产生原因：A、局部温升过高引起的热应力：材料在高温下，处于塑性状态，因温度升高体积膨胀而发生塑性流动；*材料在低温下，处于弹性状态，因温度降低体积减小而发生收缩，受下层材料的限制，发生弹性变形，形成残余应力。B、局部金相组织变化引起的相变应力：残余奥氏体→回火马氏体：体积膨胀，表层为残余压应力；马氏体→屈（索）氏体：体积收缩，表层为残余拉应力。C、表面局部冷塑变形引起的塑变应力：在切削方向上存在拉应力，与其垂直的方向上存在压应力。D、金属冷塑变形，比容积增大导致的表面残余应力：金属发生冷塑变形，比重下降，体积增大，使表层存在压应力下层存在拉应力2）改善措施：合理选择磨削用量、提高冷却效果、提高砂轮磨削性能、9.表面层强化工艺主要指冷压工艺，使表面层发生冷塑变形，硬度提高，产生残余压应力。常用冷压工艺有：喷丸强化、滚柱滚压强化10.机械加工中工艺系统强迫振动、自激振动及其控制1）强迫振动：机内振源：电机、回转件、齿轮啮合冲击机外振源：可通过隔振地基消除2）消除强迫振动的措施A、减