机械设计概论知识点

1、第一章 金属切削基本知识1、金属切削加工:是利用刀具切去件上多余的金属层(加工余量)，以获得具有一定的尺寸、形状、位置精度和表面质量的机械加工方法。2、切削运动可分解为:主运动（特点：在切削运动中,主运动的速度最高、消耗的功率最大，主运动只有一个。）进给运动（特点：进给运动速度较低，消耗机床功率较少。）。合成切削运动（特点：同时存在主运动和进给运动）。3、切削用量三要素：切削速度v、进给量f、背吃刀量ap。4、工件上的表面：a)已加工表面;b)过渡表面;c)待加工表面。5、刀具结构：三面两刃一尖：前面、主后面、副后面、主切削刃、副切削刃、刀尖。6、刀具角度参考系：1)基面、2)切削平面、3)正

2、交平面。7、刀具的标注角度：1)前角：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角，前角表示前刀面的倾斜程度，其有正负和零之分。2)后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角，后角表示主后刀面的倾斜程度，其一般为正。3)主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，主偏角一般为正值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，副偏角一般为正值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8、切削层几何参数： 切削层宽度切削层厚度切削面积9、刀具材料应具备的性能：1.高的硬度和耐磨性2.高的耐热性3.足够的强度和韧性4.良好的热物理性能

3、和耐热冲击性能5.良好的工艺性6.良好的经济性10、常用刀具材料碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、金刚石等。第二章 金属切削基本理论及应用1、三个变形区分析：第变形区：即剪切变形区，金属剪切滑移，成为切屑。金属切削过程的塑性变形主要集中于此区域。第变形区：靠近前刀面处，切屑排出时受前刀面挤压与摩擦。此变形区的变形是造成前刀面磨损和产生积屑瘤的主要原因。第变形区：已加工面受到后刀面挤压与摩擦，产生变形。此区变形是造成已加工面加工硬化和残余应力的主要原因。3、变形程度的表示方法：1）、变形系数Ak，大于1的数。2）、剪切角（剪切角 剪切面积变形程度切削力。）4、积屑瘤：在

4、切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其它塑性材料时，常常在前刀面处粘着一块剖面呈三角状的硬块,称为积屑瘤。（避免：1）采用低速（高速钢刀具）或高速（硬质合金）进行切削；2）适当增大刀具前角；3）合理选用切削液，以减小摩擦；4）提高工件材料硬度，降低塑性。）5、切削力：金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力。切削分力：1)Fc主切削力，最大。2)Ff进给力。3)Fp背向力。6、切削功率：切削功率Pe：是指消耗在切削过程中的总功率。为切削功率Pc与进给功率Pf之和。7、影响切削力的因素：1）工件材料性能；2）刀具几何角度；3）切削用量（背吃刀量和进给量：

5、ap和f 切削力）；4）刀具材料8、切削热传递：切削热由切屑、工件、刀具和周围介质（切削液、空气)等传散出去9、影响切削温度因素：1）切削用量；2）刀具几何参数；3）刀具磨损；4）工件材料； 5）切削液。10、刀具磨损形态：正常磨损：前刀面磨损（形式：月牙洼）、后刀面磨损（形式：后角=0的磨损面）前、后刀面磨损。非正常磨损：破损（裂纹、崩刃、破碎等），卷刃（刀刃塑性变形）11、刀具磨损原因：1硬质点磨损2粘结磨损3扩散磨损4化学磨损12、刀具磨损三个阶段：1初期磨损阶段2正常磨损阶段3急剧磨损阶段13、磨钝标准：国际标准ISO统一规定后刀面上均匀磨损区的宽度VB作为刀具的磨钝标准。14、刀具寿

6、命（耐用度）概念：刀具总寿命 一把新刀从投入切削开始至报废为止的总切削时间，其间包括多次重磨。15、材料切削加工性的概念：工件材料的切削加工性是指材料在一定条件下被切削加工成合格零件的难易程度。16、材料切削加工性的不同表示方法：考虑生产率和刀具寿命的表示方法： 1）一定生产率条件下，加工这种材料时刀具使用寿命；2）一定刀具寿命前提下，加工这种材料所允许的切削速度；3）相同的切削条件下，刀具达到磨钝标准时所能切除工件材料的体积。考虑已加工表面质量的表示方法、考虑切削力或切削功率的表示方法、考虑是否易于断屑的表示方法。17、刀具几何参数的合理选择：1）.前角o（前角的大小决定着切削刃的锋利程度和

7、强固程度。0 刀刃锋利，切屑变形切削力和切削功率 刀刃和刀尖强度，散热体积刀具寿命）；2）.后角o（0后刀面与工件的摩擦后刀面的摩擦率）；3）.主偏角r（Kr刀具强度，散热条件刀具寿命 背向力Fp，进给力Ff）；4）.副偏角rKr残留面积高度表面粗糙度（ap、f和kr相同)）；5）.刃倾角s（主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。“锐字当先，锐中求固”）18、选择切削用量的原则：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床动力和刚性限制条件或加工表面粗糙度的要求，选取尽可能大的进给量；最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度。19、切削液的作用：1）冷却作用、2）润滑作用、3）清洗作用、4

8、）防锈作用5）排屑作用20、切削液分类：1)水溶液：它的主要成分是水，并在水中加入一定量的防锈剂，其冷却性能好，润滑性能差，呈透明状，常在磨削中使用。 2)乳化液：它是将乳化油用水稀释而成，呈乳白色。为使油和水混合均匀，常加入一定量的乳化剂(如油酸钠皂等)。乳化液具有良好的冷却和清洗性能，并具有一定的润滑性能，适用于粗加工及磨削。 3)切削油：它主要是矿物油，特殊情况下也采用动、植物油或复合油，其润滑性能好，但冷却性能差，常用于精加工工序。（高速钢用切削液，硬质合金不用）1.机械产品生产过程：是机械产品直接生产过程的一部分，传统上是指采用金属切削刀具或磨具来加工零件，使之达到所要求的形状、尺寸

9、、表面粗糙度和力学物理性能、成为合格零件的生产过程。2.工序是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。（三定:定工人、定机床、定工件 一连续:连续完成的工艺过程）3、工位在一次安装中，工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分工序称为工位。工步在被加工的表面、切削刀具、切削用量（仅指切削速度和进给量）都不变的情况下所完成的那部分工序。复合工步在一个工步内，若有几把刀具同时加工几个不同表面，称此工步为复合工步）走刀在一个工步内，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切削，刀具对工件的每一次切削就称为一次走刀。安装工件经一次装夹后所完成的那

10、一部分工序。4、生产纲领在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划。5、生产类型划分：1）单件生产 单个的生产不同结构和不同尺寸的产品，并且很少重复；例如重型机器制造、专业设备制造和新产品试制等；2）成批生产 一年中分批地制造相同的产品，制造过程有一定的重复性； 每批制造的相同产品的数量称为批量。根据批量的大小，成批生产又可分为：小批生产中批生产-大批生产；3）大量生产 产品数量很大，大多数工作地点经常重复地进行某一个零件的某一道工序的加工。6、工件装夹方法：装夹包括定位和夹紧两项内容。1）直接找正装夹精度高，效率低，对工人技术水平高；2）划线找正装夹精度不高，效率低，多用于形状复杂的铸件；3）

11、夹具装夹 精度和效率均高，广泛采用。7、六点定位原理：1）任何一个物体在空间直角坐标系中都有 6 个自由度2）要确定其空间位置，就需要限制其 6 个自由度3）将 6 个支承抽象为6个点，6个点限制了工件的6 个自由度，这就是六点定位原理。8、完全定位与不完全定位：工件的6个自由度均被限制，称为完全定位。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。（仅仅限制影响工件加工精度的自由度，且又少于六点定位的定位方法称为不完全定位。）不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。8、工件加工时必须限制的自由度未被完全限制，称为欠定位。欠定位不能保证工件的正确安装，因而是不允许的。过定位工件定位

12、时，一个自由度同时被两个（或两个以上）约束点所限制，称为过定位。9、基准及其分类：基准分为设计基准和工艺基准。工艺基准分为：定位、测量、装配、工序基准。定位基准分为：精、粗、辅助基准。10、获得尺寸精度的方法：1）、试切法2）、调整法 3）、定尺寸刀具法 4）、自动控制法 第四章 机械加工方法及刀具1、刀具分类：按结构形式，有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种型式。2、车刀加工表面：加工外圆、端平面、螺纹、内孔，也可用于切槽和切断等。3、车削工艺特点：1）、易于保证工件各加工面的位置精度2、切削过程较平稳3、适于有色金属零件的精加工4、刀具简单4、钻削工艺特点：1）.容易产生“引偏”2）、排

13、屑困难3）.切削热不易传散，限制了生产力的提高。5、钻孔为对孔的粗加工，扩、绞（低速）、拉削（低速）、镗削属于对孔的精加工。6、铰孔工艺特点：1）刀齿数多（612个），故导向性好，切削平稳；2）刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）；3）铰孔余量小，使切削力较小，且切削速度较低，不易产生积屑瘤。7、镗削加工工艺特点：1）.对较大孔（D80mm），内成形面，孔内环槽和位置精度较高的孔系（如箱体类零件的孔系加工）等，镗削是唯一合适的加工方法。2）.镗孔适应性强，所能达到的精度和表面粗糙度范3）.镗孔生产率较铰孔低。8、拉削一般只有主运动，无进给运动，通过齿升量进行精加工。9、铣削可以用来加工平

14、面（水平、垂直或倾斜的）、台阶、沟槽和各种成形表面等。逆铣：铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相反。顺铣：铣刀旋转切入工件的方向与工件的进给方向相同。10、铣削的工艺特点：1）.生产率较高2）、容易产生振动3）、刀齿散热条件较好。11、砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织、以及形状和尺寸。常用的磨料有氧化物系、碳化物系和超硬磨料系三类。12、硬度：指砂轮工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。 砂轮硬度主要决定于结合剂的粘结强度，与磨料硬度无关。磨粒不易脱落，称砂轮硬度高13、磨削过程:实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。14、磨削工艺特点：1）.精度

15、高、表面粗糙度小2）、砂轮有“自锐性”3）、背向力Fp较大4）、磨削温度高第五章 金属切削机床1、机床有执行件、动力源、传动装置三个基本部分组成。2、外联系传动链：联系动源和机床执行件，使执行件得到运动，并能改变运动的速度和方向，但不要求动源和执行件之间有严格的传动比关系。内联系传动链：传动链所联系的执行件相互之间的相对速度（及相对位移量）有严格的要求，用来保证运动的轨迹。3、车床组成：主轴箱、进给箱、溜板箱（三箱）、刀架、床身、尾架、床脚。主轴转速范围/(r/min)：正转101400(24级)、反转 141580(12级)4、磨床加工表面：可加工平面、内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮轮齿

16、面及各种成形面等。5、钻床：中小零件生产采用立式钻床，大型零件采用摇臂钻床。第六章 机械加工质量及控制1、加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。反之，越低。2、加工质量包含加工精度和表面质量两大类。3、引起加工误差的根本原因是工艺系统存在着误差，将工艺系统的误差称为原始误差。（不能消除）4、机床误差组成：1）机床导轨导向误差（1导轨在水平面内的直线度误差2导轨在垂直面内的直线度误差3前后导轨平行度（扭曲度）误差）2）机床主轴回转误差（径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动）3）机床传动链（机床传动链误差指传动链

17、始末两端执行元件间相对运动的误差。）。5、一般把通过切削点的已加工表面的法线方向，称为误差敏感方向。6、提高传动精度措施：1）缩短传动链长度2）提高末端元件的制造精度与安装精度3）采用降速传动4）采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节5）对传动误差进行补偿7、定位误差是由于工件在夹具上（或机床上）定位不准确而引起的加工误差。8、工艺系统刚度：工艺系统整体抵抗其变形的能力。（工艺系统的刚度比其中刚度最小的那个环节的刚度还小）9、由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上，此种现象为“误差复映”机械加工中，误差复映系数通常小于1，可通过多次走刀，消除误差复映的影响。10、减小热变形对加

18、工精度影响的措施：1）减少热源发热和隔离热源2）均衡温度场3）采用合理结构4）加速达到热平衡5）控制环境温度11、残余应力是指在没有外部载荷的情况下，存在于工件内部的应力，又称内应力。12、残余应力来源：1）毛坯制造和热处理产生的残余应力2）冷校直带来的残余应力3）切削加工带来的残余应力13、减小残余应力措施：设计合理零件结构 粗、精加工分开 避免冷校 时效处理加工误差系统误差随机误差常值系统误差变值系统误差16、18、正态分布 曲线特点 ：1）曲线呈钟形，中间高，两边低2）曲线以x=的直线为轴线左右对称3）和是正态分布曲线的两个特征参数。 4）曲线与x轴所包含的面积为1 19、机械加工表面质量：是指机器零件加工后表面层的状态。加工表面质量包括表面几何形状和表面层的物理、力学性能两个方面的内容。20、表面几何形状：包括表面粗糙度、波度、纹理方向、伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）表面层的物理力学性能：包括表层加工硬化、表层金相组织变化、表层残余应力21、表面质量对零件使用性能的影响：1）对零件耐磨性的影响；2）对零件疲劳强度的影响；3）对零件工作精度的影响；4）对零件耐腐蚀性能的影响。第七章 工艺规程设计1.机械加工工艺规程简称工艺规程，是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。2.定位基准选择原则（粗、精、辅助基准）：精基准选择：1）基准重合原则；2）基准统一原则；