机械制造工程学复习

1、 复复 习习 第一章第一章 金属切削加工中的基本定义金属切削加工中的基本定义 工件表面的形成方法（工件表面的形成方法（P108110） 各种典型表面都可以看作是一条线各种典型表面都可以看作是一条线(称为称为母线母线)沿着另一沿着另一 条线条线(称为称为导线导线)运动的轨迹。运动的轨迹。母线和导线统称为形成表面的母线和导线统称为形成表面的 发生线。发生线。 发生线的形成方法发生线的形成方法 发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。形发生线是由刀具的切削刃与工件间的相对运动得到的。形 成发生线的方法可归纳为四种。成发生线的方法可归纳为四种。 (1) 成形法；成形法；(2) 展成法展成法 ；

2、(3) 轨迹法；轨迹法；(4) 相切法相切法 切削三表面切削三表面 切削用量三要素切削用量三要素 切削速度切削速度V、进给量、进给量 f 和切削深度和切削深度 ap ，称之为切削用量，称之为切削用量 三要素。三要素。 切削用量三要素直接影响切削力的大小、切削温度的高切削用量三要素直接影响切削力的大小、切削温度的高 低、刀具磨损、刀具耐用度，同时还对生产率、加工成本、低、刀具磨损、刀具耐用度，同时还对生产率、加工成本、 加工质量都有很大的影响。加工质量都有很大的影响。 v、f、 ap中，中，v对刀具耐用度影响最大，其次是进给量对刀具耐用度影响最大，其次是进给量f ，影，影 响最小的是切削深度响最

3、小的是切削深度ap 。 刀具角度（刀具角度（P34） 刀具切削部分的结构要素刀具切削部分的结构要素 尽管金属切削刀具的种类繁多，但其切削部分的几何形尽管金属切削刀具的种类繁多，但其切削部分的几何形 状与参数都有共性，即不论刀具结构如何复杂，其切削部分状与参数都有共性，即不论刀具结构如何复杂，其切削部分 的形状总是近似地以外圆车刀切削部分的形状为基本形态。的形状总是近似地以外圆车刀切削部分的形状为基本形态。 因此，在确定刀具切削部分几何形状的一般术语时，常因此，在确定刀具切削部分几何形状的一般术语时，常 以车刀切削部分为基础。刀具切削部分的结构为：以车刀切削部分为基础。刀具切削部分的结构为： 一

4、尖：一尖：刀尖刀尖 二刃：二刃：主刀刃和副刀刃主刀刃和副刀刃 三刀面：三刀面：前刀面、主后刀面和副后刀面。前刀面、主后刀面和副后刀面。 刀具标注角度刀具标注角度 在刀具标注角度参考系中确定的切削刃与各刀面的方位角在刀具标注角度参考系中确定的切削刃与各刀面的方位角 度，称为刀具标注角度。度，称为刀具标注角度。 1. 主剖面主剖面参考系内的标注角度参考系内的标注角度 (1)在主剖面在主剖面Po内的标注角度内的标注角度 1)前角前角o ：在主剖面内度量的基面：在主剖面内度量的基面Pr与前刀与前刀 面面A的夹角。的夹角。 2)后角后角o ：在主剖面内度量的后刀面：在主剖面内度量的后刀面A与切与切 削平

5、面削平面Ps的夹角。的夹角。 3)楔角楔角o ：在主剖面内度量的后刀面：在主剖面内度量的后刀面A与前与前 刀面刀面A的夹角。的夹角。 显然有如下关系：显然有如下关系： o =90 （o +o ） (2)在在切削平面切削平面Ps内的标注角度内的标注角度 刃倾角刃倾角s ：在切削平面内度量的主切削刃：在切削平面内度量的主切削刃S与基面与基面Pr的夹角。的夹角。 S向向 (3)在在基面基面Pr内的标注角度内的标注角度 1)主偏角主偏角kr：在基面：在基面Pr内度量的切削平面内度量的切削平面Ps与进给平面与进给平面Pf的夹角。它也的夹角。它也 是主切削刃是主切削刃S在基面内的投影与进给运动方向之间的夹

6、角。在基面内的投影与进给运动方向之间的夹角。 2)刀尖角刀尖角r ：在基面内度量的切削平面：在基面内度量的切削平面Ps和副切削平面和副切削平面Ps的的 夹角。也可以定义为主切削刃夹角。也可以定义为主切削刃S和副切削刃和副切削刃S在基面上投影的在基面上投影的 夹角。从图可知夹角。从图可知 r =180 （kr + kr） 前角前角o、后角、后角o和刃倾和刃倾 角角s是有正负号的。是有正负号的。 第二章第二章 切屑形成过程及加工表面质量切屑形成过程及加工表面质量 积屑瘤的概念、影响积屑瘤的概念、影响 已加工表面质量已加工表面质量 积屑瘤的形成及影响积屑瘤的形成及影响 切削切削塑性金属塑性金属时，常

7、在刀刃时，常在刀刃 附近前刀面上产生紧密粘结的附近前刀面上产生紧密粘结的 硬块，硬度一般为被切材料的硬块，硬度一般为被切材料的 2、3倍，在处于比较稳定的状倍，在处于比较稳定的状 态时，能够代替刀刃进行切削。态时，能够代替刀刃进行切削。 这块冷焊在前刀面上的金属称这块冷焊在前刀面上的金属称 为为积屑瘤积屑瘤或或刀瘤。刀瘤。 （3）积屑瘤对切削过程的主要影响）积屑瘤对切削过程的主要影响 (a)增大了实际前角增大了实际前角 由于积屑瘤粘附在由于积屑瘤粘附在 前刀面上，代替了刀刃前刀面上，代替了刀刃 参加切削，故使实际前参加切削，故使实际前 角加大，这可使切削力角加大，这可使切削力 减小。积屑瘤愈高

8、，实减小。积屑瘤愈高，实 际前角愈大。际前角愈大。 (b)增大了切削厚度增大了切削厚度 积屑瘤使切削深度积屑瘤使切削深度 增加了增加了 ac。由于积屑瘤。由于积屑瘤 的产生，成长与脱落是的产生，成长与脱落是 一个带有一定周期性的一个带有一定周期性的 动态过程动态过程(如每秒几十至如每秒几十至 几百次几百次)， ac 值的变化，值的变化， 可能引起振动。可能引起振动。 (c)使加工表面粗糙度增大使加工表面粗糙度增大 积屑瘤的底部相对稳定一些，其顶部不稳定，容易破裂，破裂的积屑积屑瘤的底部相对稳定一些，其顶部不稳定，容易破裂，破裂的积屑 瘤硬块一部分粘附在切屑底面排除，一部分留在工件的加工表面上。

9、积屑瘤硬块一部分粘附在切屑底面排除，一部分留在工件的加工表面上。积屑 瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工时必须设法避免瘤凸出刀刃部分使加工表面切得非常粗糙，因此在精加工时必须设法避免 或减小积屑瘤。或减小积屑瘤。 (d)对刀具耐用度的影响对刀具耐用度的影响 积屑瘤粘附在前刀面上，相对积屑瘤粘附在前刀面上，相对稳定稳定时，可以代替刀刃切削，起到减小时，可以代替刀刃切削，起到减小 刀面磨损，刀面磨损，提高刀具耐用度提高刀具耐用度的作用。的作用。不稳定不稳定时，积屑瘤的脱落，可使刀具时，积屑瘤的脱落，可使刀具 产生粘结磨损产生粘结磨损。 第三章第三章 切削过程中的物理现象及影响因素切

10、削过程中的物理现象及影响因素 切削合力及其分解（切削合力及其分解（P3738） 上述各力的总合形成作用在车刀上的合力上述各力的总合形成作用在车刀上的合力Fr。为了实际应用，。为了实际应用，Fr可可 分为相互垂直的分为相互垂直的Fx、Fy和和Fz三个分力。三个分力。 Fz 主切削力或切向力。主切削力或切向力。Fz是计算车是计算车 刀强度，设计机床功率所必需的。刀强度，设计机床功率所必需的。 Fx 进给抗力。进给抗力。轴向力或走刀力。轴向力或走刀力。Fx 是设计走刀机构，计算车刀进给功率所是设计走刀机构，计算车刀进给功率所 必需的。必需的。 Fy 切深抗力、径向力或吃刀力。切深抗力、径向力或吃刀力

11、。Fy 用来确定与工件加工精度有关的工件挠用来确定与工件加工精度有关的工件挠 度，计算机床零件和车刀强度。它也是度，计算机床零件和车刀强度。它也是 使工件在切削过程中产生振动的力。使工件在切削过程中产生振动的力。 与切削用量三要素与切削用量三要素 的方向关系！的方向关系！ 刀具磨损的形式刀具磨损的形式 （P59） 切削时，刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触，产生剧烈摩切削时，刀具的前、后刀面与切屑及已加工表面相接触，产生剧烈摩 擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。擦。在接触区内有相当高的温度和压力。因此在前后刀面上都会发生磨损。 但它们的磨损情况有各自不同的

12、特点，而且相互影响：刀具磨损形式有以但它们的磨损情况有各自不同的特点，而且相互影响：刀具磨损形式有以 下几种：下几种： 前刀面磨损前刀面磨损 后刀面磨损后刀面磨损 边界磨损边界磨损 刀具磨损的原因刀具磨损的原因（P6062） 刀具在正常磨损的情况下，其主要原因包括：刀具在正常磨损的情况下，其主要原因包括： 硬质点磨损硬质点磨损 粘接磨损粘接磨损 扩散磨损扩散磨损 化学磨损化学磨损 1）对于一定的刀具材料和工件材料，起主导作用的是切削温度。）对于一定的刀具材料和工件材料，起主导作用的是切削温度。 2）高速钢刀具磨损的主要原因高速钢刀具磨损的主要原因：硬质点磨损和粘结磨损；：硬质点磨损和粘结磨损；

13、 硬质合金刀具磨损的主要原因硬质合金刀具磨损的主要原因：粘结磨损和扩散磨损；：粘结磨损和扩散磨损； 金刚石刀具的扩散磨损最大金刚石刀具的扩散磨损最大，不宜加工铁簇金属材料。，不宜加工铁簇金属材料。 第四章第四章 影响切削加工效率及表面质量的因素影响切削加工效率及表面质量的因素 刀具材料的合理选择（刀具材料的合理选择（P7480） 高速钢高速钢和和硬质合金的特点、种类及应用场合硬质合金的特点、种类及应用场合 （1）通用型高速钢）通用型高速钢 广泛用于制造各种形状复杂的刀具。广泛用于制造各种形状复杂的刀具。 （2）高性能高速钢）高性能高速钢 主要用于加工奥式体不锈钢、高温合金、钛合金、高强度纲等难

14、加工材料。主要用于加工奥式体不锈钢、高温合金、钛合金、高强度纲等难加工材料。 （3）粉末冶金高速钢）粉末冶金高速钢 常用于加工难加工材料，制造大尺寸刀具等等。常用于加工难加工材料，制造大尺寸刀具等等。 常用硬质合金的分类及其特性常用硬质合金的分类及其特性 ISO将硬质合金刀具材料分为三类：将硬质合金刀具材料分为三类： P类类(YT类类)，主要主要用于用于钢件钢件 ； K类类(YG类类)，主要主要用于加工用于加工铸铁、有色金属和非金属铸铁、有色金属和非金属； M类类(YW类类)，可以可以用于用于钢钢，也可以加工，也可以加工铸铁铸铁，但主要用于，但主要用于 加工加工耐热钢、高锰钢、不锈钢耐热钢、高

15、锰钢、不锈钢等难加工材料。等难加工材料。 4.3 合理的刀具几何参数的合理的刀具几何参数的选择选择 前角、前角、后角、后角、主偏角主偏角、副便角及、副便角及 刀尖、刃倾角刀尖、刃倾角 4.3.1 前角及前刀面形状的选择前角及前刀面形状的选择 2.2.合理前角的选择合理前角的选择 刀具前角一般根据刀具材料、工件材料和切削条件来选择。刀具前角一般根据刀具材料、工件材料和切削条件来选择。 （1）刀具材料的强度、韧性高，应选择较大的前角；）刀具材料的强度、韧性高，应选择较大的前角； （2）根据工件材料的种类和性质选择）根据工件材料的种类和性质选择 1）加工）加工塑性材料塑性材料时，宜取时，宜取较大较大

16、前角；加工前角；加工脆性材料脆性材料时，宜取时，宜取较小较小前角；前角； 2）工件材料的强度、硬度越高，前角宜取较小，甚至负前角。）工件材料的强度、硬度越高，前角宜取较小，甚至负前角。 4.3.3 主偏角、副偏角及刀尖形状选择主偏角、副偏角及刀尖形状选择 1.1.主偏角的功用及选择主偏角的功用及选择 （2 2）合理主偏角的选择）合理主偏角的选择 1 1）粗加工、半精加工时，则主偏角大；因为）粗加工、半精加工时，则主偏角大；因为KrKr大，大，FyFy小，不易产生小，不易产生 振动，比如适合车削细长轴。振动，比如适合车削细长轴。 2 2）工艺系统刚性好，则主偏角小；）工艺系统刚性好，则主偏角小；

17、 3 3）切断刀的主偏角大；）切断刀的主偏角大； 4 4）工件工件形状：比如同时车外圆、端面、倒角，取）工件工件形状：比如同时车外圆、端面、倒角，取4545。 切削液（切削液（P9194P9194） 在金属切削过程中，正确选择和使用切削液可以在金属切削过程中，正确选择和使用切削液可以减小减小切切 削力和降低切削温度，削力和降低切削温度，改善改善切屑、工件和刀具的摩擦状态，切屑、工件和刀具的摩擦状态， 减小刀具磨损，减小刀具磨损，提高提高刀具耐用度，同时还能刀具耐用度，同时还能减小减小工件的热变工件的热变 形、抑制积屑瘤和鳞刺的生长，形、抑制积屑瘤和鳞刺的生长，提高提高加工精度，加工精度，减小减

18、小表面粗表面粗 糙度，糙度，提高提高切削效率。切削效率。 常用的切削液有三大类：常用的切削液有三大类：水溶液、乳化液、切削油水溶液、乳化液、切削油。 切削液的作用机理：切削液的作用机理： （1 1）冷却冷却、（、（2 2）润滑润滑 、（、（3 3）清洗清洗 、（、（4 4）防锈防锈 。 4.5 切削用量的选择切削用量的选择 4.5.1 切削用量选择原则切削用量选择原则 （1 1）切削用量）切削用量对生产率对生产率的影响的影响 P=A0P=A0* *v v* *f f* *apap （2 2）切削用量对）切削用量对刀具耐用度刀具耐用度的影响的影响 从刀具耐用度出发，首先选最大的从刀具耐用度出发，

19、首先选最大的apap， 其次选最大的其次选最大的f f， 最后根据最后根据T T计算计算v v。 （3 3）切削用量对）切削用量对加工质量加工质量的影响的影响 精加工和半精加工时，宜选较小的精加工和半精加工时，宜选较小的ap和和f。 加工钢件时，硬质合金刀具用高速加工钢件时，硬质合金刀具用高速v，高速钢用低速，高速钢用低速v。 第五章第五章 金属切削机床与刀具金属切削机床与刀具 5.2.1 工件表面形状与成形方法工件表面形状与成形方法 切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件间的相对运动得到的，切削加工中发生线是由刀具的切削刃和工件间的相对运动得到的， 由于使用的刀具切削刃形状和采用的加工方法不

20、同，形成发生线的方由于使用的刀具切削刃形状和采用的加工方法不同，形成发生线的方 法也不同，概括起来有以下四种：法也不同，概括起来有以下四种： 轨迹法轨迹法 、成形法成形法 、相切法相切法 、展成法展成法 机床的传动链机床的传动链 由动力源由动力源传动装置传动装置执行件，或执行件执行件，或执行件传动装置传动装置执行件构成的执行件构成的 传动联系，称为传动链。传动链可分为外联系传动链和内联系传动链。传动联系，称为传动链。传动链可分为外联系传动链和内联系传动链。 实现简单运动的传动链称为外联系传动链，外联传动链不要求运动源实现简单运动的传动链称为外联系传动链，外联传动链不要求运动源 与执行件间有严格

21、的传动比关系。与执行件间有严格的传动比关系。 实现复杂运动的传动链称为实现复杂运动的传动链称为内联系传动链内联系传动链，它决定这，它决定这复合运动的轨迹复合运动的轨迹 （发生线的形状），（发生线的形状），传动链所联系的执行件之间的相对速度传动链所联系的执行件之间的相对速度(及相对位及相对位 移量移量)有严格的要求。因此，传动链中各传动副的有严格的要求。因此，传动链中各传动副的传动比必须准确传动比必须准确。 滚刀的安装滚刀的安装 在滚齿时，要求滚刀的在滚齿时，要求滚刀的刀齿螺旋线方向与工件齿槽方向必须一致刀齿螺旋线方向与工件齿槽方向必须一致，这，这 是沿齿向进给切出全齿长的条件。所以，加工前要调

22、整滚刀的安装角。是沿齿向进给切出全齿长的条件。所以，加工前要调整滚刀的安装角。 滚刀加工滚刀加工直齿直齿圆柱齿轮的安装角。滚刀位于工件前面，滚刀的螺旋升圆柱齿轮的安装角。滚刀位于工件前面，滚刀的螺旋升 角为角为 0。从几何关系可知，。从几何关系可知，滚刀安装角滚刀安装角 0。角度的偏转方向与刀齿的。角度的偏转方向与刀齿的 螺旋方向有关。螺旋方向有关。 0 0 （a）右旋右旋滚刀滚切滚刀滚切直直齿轮齿轮（b）左旋左旋滚刀滚切滚刀滚切直直齿轮齿轮 用滚刀加工用滚刀加工斜齿斜齿圆柱齿轮时，由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、圆柱齿轮时，由于滚刀和工件的螺旋方向都有左、 右方向之分，则它们之间共有四种不同

23、的组合。则有右方向之分，则它们之间共有四种不同的组合。则有 0，式中，式中 为为 被加工齿轮螺旋角。被加工齿轮螺旋角。 0 0 0 0 0 0 0 0 （d）右旋右旋滚刀滚切滚刀滚切左旋左旋齿轮齿轮 （a）左旋左旋滚刀滚切滚刀滚切左旋左旋齿轮齿轮b）右旋右旋滚刀滚切滚刀滚切右旋右旋齿轮齿轮 （c）左旋左旋滚刀滚切滚刀滚切右旋右旋齿轮齿轮 花键滚刀花键滚刀 加工加工花键轴花键轴键槽的滚刀称为花键滚刀。花键滚刀加工花键轴属于键槽的滚刀称为花键滚刀。花键滚刀加工花键轴属于螺螺 旋齿轮啮合原理旋齿轮啮合原理，因为刀齿在滚刀上成螺旋形分布，加工花键轴时刀齿，因为刀齿在滚刀上成螺旋形分布，加工花键轴时刀齿

24、 螺旋方向应与花键轴齿槽方向一致，因而刀具轴线与工件轴线空间相错螺旋方向应与花键轴齿槽方向一致，因而刀具轴线与工件轴线空间相错 正好构成螺旋齿轮啮合。滚花键所需运动与滚齿轮所需运动完全相同。正好构成螺旋齿轮啮合。滚花键所需运动与滚齿轮所需运动完全相同。 花键滚刀是专用刀具。花键滚刀是专用刀具。 普通花键滚刀普通花键滚刀 加工外径定心 的花键轴 带角花键滚刀带角花键滚刀 加工内径定心 的花键轴 第六章第六章 机械加工精度机械加工精度 基础概念与分析方法。基础概念与分析方法。 62 获得加工精度的方法获得加工精度的方法 1试切法试切法 手工逐步逼近；手工逐步逼近； 试切试切测量测量调整调整 效率低

25、，技术水平要求高；效率低，技术水平要求高； 多用于单件、小批量生产。多用于单件、小批量生产。 2调整法调整法 调整法可以分为调整法可以分为静调整法静调整法（又称（又称样件法样件法）和）和动调整法动调整法（又称（又称尺寸调整法尺寸调整法， 按试切零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸）两类。按试切零件进行调整，直接测量试切零件的尺寸）两类。 （1）静调整法：不切削时用对刀块或样件来调整刀具的位置。）静调整法：不切削时用对刀块或样件来调整刀具的位置。 主动测量法主动测量法 支架支架 千分表千分表 砂轮砂轮 工件工件 4自动控制法自动控制法 （主动测量法）（主动测量法） 边加工边测量边加工边测量 3定

26、尺寸刀具法定尺寸刀具法 钻头、镗刀、拉刀等钻头、镗刀、拉刀等 成形刀具成形刀具 效率高，成本也高，多用于效率高，成本也高，多用于 大批大量生产。大批大量生产。 6.3.1 加工原理误差对加工精度的影响加工原理误差对加工精度的影响 加工原理误差，指采用原理上近似的加工方法所引起的误差。加工原理误差，指采用原理上近似的加工方法所引起的误差。 例如，在普通公制丝杠的车床上加工模数制和英制例如，在普通公制丝杠的车床上加工模数制和英制螺纹螺纹，只能用，只能用近似的近似的 传动比传动比配置挂轮，加工方法本身就带来一个传动误差。配置挂轮，加工方法本身就带来一个传动误差。 又如，齿轮的滚齿加工，常用又如，齿轮

27、的滚齿加工，常用阿基米德滚刀阿基米德滚刀，由于制造阿基米德滚刀由于制造阿基米德滚刀 的基本蜗杆螺纹面的形成原理与制造渐开线滚刀的基本蜗杆螺纹面的形成的基本蜗杆螺纹面的形成原理与制造渐开线滚刀的基本蜗杆螺纹面的形成 原理不同，因而这两种基本蜗杆的螺纹面形状不同。原理不同，因而这两种基本蜗杆的螺纹面形状不同。阿基米德基本蜗杆轴阿基米德基本蜗杆轴 向截面为直线，渐开线基本蜗杆轴向截面为曲线，向截面为直线，渐开线基本蜗杆轴向截面为曲线，所以用阿基米德基本蜗所以用阿基米德基本蜗 杆制造的阿基米德滚刀加工渐开线齿轮会产生齿形误差。杆制造的阿基米德滚刀加工渐开线齿轮会产生齿形误差。 63 影响加工精度的因素

28、影响加工精度的因素 零件的加工精度主要取决于零件的加工精度主要取决于工艺系统工艺系统（机床、夹具、刀具及工件组（机床、夹具、刀具及工件组 成的系统）的成的系统）的结构要素结构要素和和运行方式运行方式。 一般来说，一般来说，形状精度形状精度由机床精度和刀具精度来保证；由机床精度和刀具精度来保证；位置精度位置精度主要主要 取决于机床精度、夹具精度和工件的装夹精度。因此，工艺系统中的各取决于机床精度、夹具精度和工件的装夹精度。因此，工艺系统中的各 种误差，会在不同的具体条件下，以不同的程度反映到加工工件上，形种误差，会在不同的具体条件下，以不同的程度反映到加工工件上，形 成加工误差。所以把成加工误差

29、。所以把工艺系统的误差称为工艺系统的误差称为原始误差原始误差。 6.3.2 工艺系统的制造误差和磨损对加工精度的影响工艺系统的制造误差和磨损对加工精度的影响 1机床机床的制造精度和磨损的制造精度和磨损 （1）导轨误差导轨误差 导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它导轨是机床中确定主要部件相对位置的基准，也是运动的基准，它 的各项误差直接影响被加工工件的精度。例如车床的床身导轨，在的各项误差直接影响被加工工件的精度。例如车床的床身导轨，在水平水平 面内面内有了弯曲以后，在纵向切削过程中，刀尖的运动轨迹相对于工件轴有了弯曲以后，在纵向切削过程中，刀尖的运动轨迹相对于工件轴 心线

30、之间就不能保持平行，当导轨心线之间就不能保持平行，当导轨向后凸出向后凸出时，工件上就产生时，工件上就产生鞍形加工鞍形加工 误差误差。而当导轨。而当导轨向前凸出向前凸出时，就产生时，就产生鼓形加工误差鼓形加工误差。 导轨在导轨在垂直平面内垂直平面内的弯曲对加工精度的影响就不大一样，小到可以忽的弯曲对加工精度的影响就不大一样，小到可以忽 略不计的程度，其原理类似于车刀安装平面是否通过工件中心的影响。略不计的程度，其原理类似于车刀安装平面是否通过工件中心的影响。 6.4.4 保证和提高加工精度的途径保证和提高加工精度的途径 对加工误差进行分析计算或统计分析，弄清了对加工误差进行分析计算或统计分析，弄

31、清了原始误差原始误差对加工误对加工误 差差(表现误差表现误差)的影响程度，就为减少加工误差，提高加工精度指明了的影响程度，就为减少加工误差，提高加工精度指明了 方向。方向。 减少加工误差的措施从技术上看，可将它们分为两大类。减少加工误差的措施从技术上看，可将它们分为两大类。 误差预防、误差补偿误差预防、误差补偿 1)误差预防：误差预防：指减少原始误差或减少原始误差的影响，亦即减少误指减少原始误差或减少原始误差的影响，亦即减少误 差源或改变误差源至加工误差之间的数量转换关系。常用的工艺方法：差源或改变误差源至加工误差之间的数量转换关系。常用的工艺方法： 1、合理采用先进工艺装备、合理采用先进工艺

32、装备 2直接减少原始误差直接减少原始误差 3误差转移法误差转移法 4误差分组法误差分组法 5“就地加工就地加工”法法 6误差平均法误差平均法 2)误差补偿：误差补偿：在现存的表现误差条件下，通过分析、测量，进而建在现存的表现误差条件下，通过分析、测量，进而建 立数学模型，以这些信息为依据，人为地在系统中引入一个附加的误差立数学模型，以这些信息为依据，人为地在系统中引入一个附加的误差 源，使之与系统中现存的表现误差相抵消，以减少或消除零件的加工误源，使之与系统中现存的表现误差相抵消，以减少或消除零件的加工误 差。差。 第七章第七章 机械加工工艺规程的制订机械加工工艺规程的制订 机械加工工艺过程一

33、般可分为机械加工工艺过程一般可分为工序工序、安装安装、工位工位、工步工步和和走刀走刀。 （P200201P200201） （1 1）工序）工序 工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对工序是指：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对 几个）工件连续完成的那一部分加工过程。几个）工件连续完成的那一部分加工过程。工作地工作地、工人工人、零件零件和和连续连续 作业作业是构成工序的是构成工序的四个要素四个要素，其中任一要素的变更即构成新的工序。，其中任一要素的变更即构成新的工序。 （2 2）安装）安装 在同一个工序中，工件每在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次定位和夹紧一次

34、所完成的那部分加工称所完成的那部分加工称 为为一个安装一个安装。在一个工序中，工件可能只需要安装一次，也可能需要在一个工序中，工件可能只需要安装一次，也可能需要 安装几次。安装几次。 定位基准的选择（定位基准的选择（P204207P204207） 基准基准是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点、是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点、 线、面。线、面。 设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以设计时零件尺寸的标注、制造时工件的定位、检查时尺寸的测量以 及装配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念。及装配时零、部件的装配位置等都要用到基准的概念

35、。 从设计和工艺两个方面看，可把基准分为两大类，即从设计和工艺两个方面看，可把基准分为两大类，即设计基准设计基准和和工工 艺基准艺基准。 工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。工艺基准按其用途工艺基准按其用途 不同又可分为不同又可分为工序基准工序基准、定位基准定位基准、测量基准测量基准和和装配基准装配基准 定位基准又分为定位基准又分为粗基准粗基准和和精基准精基准。在加工的最初工序中，只能用毛坯上。在加工的最初工序中，只能用毛坯上未未 经加工经加工的表面作为定位基准，这种定位基准叫的表面作为定位基准，这种定位基准叫粗基准粗基准。在以后的工序中，。在以后的工序中，

36、 则使用则使用已经过加工已经过加工的表面作定位基准，这种定位基准称为的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准精基准。 精基准的选择原则精基准的选择原则 （1）“基准重合基准重合” 原则原则 应尽量选用被加工表面的应尽量选用被加工表面的设计基准设计基准作为作为精基准精基准，即，即“基准重合基准重合”的原的原 则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差bc。 （2）“基准统一基准统一”原则原则 应选择应选择多个表面加工多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统基准统 一一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互的原

37、则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度位置精度，避免基准变换，避免基准变换 所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。 如轴类零件，采用如轴类零件，采用顶尖孔顶尖孔作统一基准加工各外圆表面。又如，机床床作统一基准加工各外圆表面。又如，机床床 头箱多采用底面和导向面加工各轴孔，而一般箱体形零件常采用一大平面头箱多采用底面和导向面加工各轴孔，而一般箱体形零件常采用一大平面 和两个距离较远的孔（和两个距离较远的孔（一面双销一面双销）为精基准来完成各种工序的加工。）为精基准来完成各种工序的加工。 （3）“互为基准互为基准”原则原则 当两个表面的相互位置精度及其

38、自身的尺寸与形状精度都要求很高时，当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时， 可采用这可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。两个表面互为基准，反复多次进行精加工。 例如，精密齿轮高频淬火后，为消除淬火变形、提高齿面与轴孔的精例如，精密齿轮高频淬火后，为消除淬火变形、提高齿面与轴孔的精 度并保证齿面淬硬层的深度和厚度均匀，则在磨削加工时就度并保证齿面淬硬层的深度和厚度均匀，则在磨削加工时就以齿面定位以齿面定位 磨削轴孔，再以轴孔定位磨削齿面磨削轴孔，再以轴孔定位磨削齿面。这样可以保证轴孔与齿面有较高的。这样可以保证轴孔与齿面有较高的 相互位置精度。相互位置精度。 （4

39、）“自为基准自为基准”原则原则 在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工加工 表面本身作为定位基准表面本身作为定位基准。 例如，用浮动镗刀镗孔、圆拉刀拉孔、珩磨及无心磨床磨削外圆等。例如，用浮动镗刀镗孔、圆拉刀拉孔、珩磨及无心磨床磨削外圆等。 粗基准的选择粗基准的选择 （1）若工件必须首先保证）若工件必须首先保证某重要表面某重要表面的加工余量均匀的加工余量均匀，则应选该表，则应选该表 面为粗基准。面为粗基准。 例如车床床头箱，其例如车床床头箱，其主轴孔主轴孔的精度要求很高，要求在加工主轴孔时余量的精度要求很高，要求在加

40、工主轴孔时余量 均匀，使加工时的切削力和工艺系统的弹性变形均匀。这样就会有利于保均匀，使加工时的切削力和工艺系统的弹性变形均匀。这样就会有利于保 证高的尺寸精度和形状精度。因此证高的尺寸精度和形状精度。因此选用主轴孔为粗基准选用主轴孔为粗基准加工底面（或顶加工底面（或顶 面），再以底面（或顶面）为基准加工主轴孔。面），再以底面（或顶面）为基准加工主轴孔。 （2）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个每个 表面都要加工表面都要加工，则应以加工，则应以加工余量最小的表面余量最小的表面作为粗基准。这样，可使作为粗基准。这样，可使

41、 这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面， 致使工件报废。致使工件报废。 例如、铸造和锻造的轴套，常是孔的加工余量较大，这时就以外圆表例如、铸造和锻造的轴套，常是孔的加工余量较大，这时就以外圆表 面为粗基准来加工内孔。面为粗基准来加工内孔。 （3）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件）在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表有的表 面不需要加工时，面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较位置精度要求较 高高的表面为粗基准。若既需保证

42、某重要表面加工余量均匀，又要求保证不的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不 加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。 （4）选作粗基准的表面，）选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、，不能有飞边、浇口、 冒口及其它缺陷，以便定位准确，装夹可靠。冒口及其它缺陷，以便定位准确，装夹可靠。 （5）粗基准在）粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误，否则定位误 差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件时，毛坯质量高，而工件加差太大。但是，当毛坯

43、是精密铸件或精密锻件时，毛坯质量高，而工件加 工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。 7 75 5 工艺路线的制订工艺路线的制订 7 75 51 1 加工经济精度与加工方法的选择加工经济精度与加工方法的选择 了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度是拟定零件加了解各种加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度是拟定零件加 工工艺路线的基础。工工艺路线的基础。 （1 1）加工经济精度）加工经济精度 所谓所谓加工经济精度加工经济精度是指在正常加工条件下是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的（采用符合质量标准的设备设备、 工艺工艺装备装备和标准技

44、术等级的和标准技术等级的工人工人，不延长加工，不延长加工时间时间）所能保证的加工精所能保证的加工精 度和表面粗糙度。度和表面粗糙度。 加工顺序的安排（加工顺序的安排（P208209P208209） 1 1工序顺序的安排原则（工序顺序的安排原则（4 4条）条） （1 1）先加工基准面，再加工其它表面）先加工基准面，再加工其它表面（先基准，后其它）（先基准，后其它） 这条原则有两个含义：这条原则有两个含义： 工艺路线开始安排的加工面应该是选作定位基准的精基准面，然工艺路线开始安排的加工面应该是选作定位基准的精基准面，然 后再以精基准定位，加工其它表面。后再以精基准定位，加工其它表面。 为保证一定的

45、定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前为保证一定的定位精度，当加工面的精度要求很高时，精加工前 一般应先一般应先精修精修一下精基准。一下精基准。 （2 2）一般情况下，先加工平面，后加工孔）一般情况下，先加工平面，后加工孔（先面，后孔）（先面，后孔） 这条原则的含义是：这条原则的含义是： 当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来作定位面，当零件上有较大的平面可作定位基准时，可先加工出来作定位面， 以面定位，加工孔。这样可以保证定位稳定、准确，安装工件往往也比以面定位，加工孔。这样可以保证定位稳定、准确，安装工件往往也比 较方便。较方便。 在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需

46、要加工，则应在在毛坯面上钻孔，容易使钻头引偏，若该平面需要加工，则应在 钻孔之前先加工平面。钻孔之前先加工平面。 （3 3）先加工主要表面，后加工次要表面）先加工主要表面，后加工次要表面（先主，后次）（先主，后次） 这里所说的主要表面是指：设计基准面，主要工作面。而次要表面这里所说的主要表面是指：设计基准面，主要工作面。而次要表面 是指键槽、螺孔等其它表面。次要表面和主要表面之间往往有相互位置是指键槽、螺孔等其它表面。次要表面和主要表面之间往往有相互位置 要求。因此，一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定要求。因此，一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定 位加工次要表面

47、。位加工次要表面。 （4）先安排粗加工工序，后安排精加工工序）先安排粗加工工序，后安排精加工工序（先粗，后精）（先粗，后精） 对于精度和表面质量要求较高的零件，其粗精加工阶段应该分开。对于精度和表面质量要求较高的零件，其粗精加工阶段应该分开。 7 75 53 3 工序集中程度的确定工序集中程度的确定 在安排工序时还应考虑工序中所包含加工内容的多少。在安排工序时还应考虑工序中所包含加工内容的多少。 在每道工序中所安排的加工在每道工序中所安排的加工内容多内容多，则一个零件的加工只，则一个零件的加工只集中集中在少在少 数几道工序里完成，这时数几道工序里完成，这时工艺路线短工艺路线短，称为，称为工序集

48、中工序集中。 反之，在每道工序里安排的反之，在每道工序里安排的内容少内容少，一个零件的加工，一个零件的加工分散分散在很多工在很多工 序里完成，这时序里完成，这时工艺路线长工艺路线长，称为，称为工序分散工序分散。 工序集中具有以下特点：工序集中具有以下特点： （1）在工件的）在工件的一次装夹一次装夹中，可以加工好工件上中，可以加工好工件上多个表面多个表面。这样，可。这样，可 以较好地保证这些表面之间的相互以较好地保证这些表面之间的相互位置精度位置精度；同时可以减少装夹次数和；同时可以减少装夹次数和 辅助时间辅助时间，并减少工件在机床之间的，并减少工件在机床之间的搬运次数和工作量搬运次数和工作量，

49、有利于缩短生，有利于缩短生 产周期。例如，加工中心机床就可以实现在一次装夹中，完成工件的多产周期。例如，加工中心机床就可以实现在一次装夹中，完成工件的多 种加工。种加工。 （2）可以）可以减少机床和夹具的数量减少机床和夹具的数量，并相应地减少操作工人，节省车，并相应地减少操作工人，节省车 间面积，简化生产计划和生产组织管理工作。间面积，简化生产计划和生产组织管理工作。 工序分散具有以下特点：工序分散具有以下特点： （1 1）机床设备及工夹具比较）机床设备及工夹具比较简单简单，调整比较容易，能较快地更换、生，调整比较容易，能较快地更换、生 产不同的产品。产不同的产品。 （2 2）生产）生产工人易

50、于掌握工人易于掌握生产技术，对工人的技术水平要求较低。生产技术，对工人的技术水平要求较低。 一般情况下，一般情况下，单件小批生产多遵循工序集中原则，大批大量生产则为单件小批生产多遵循工序集中原则，大批大量生产则为 工序集中与工序分散两者兼有。工序集中与工序分散两者兼有。但从今后发展看，随着数控机床应用的但从今后发展看，随着数控机床应用的 普及，工序集中程度将日益增加。普及，工序集中程度将日益增加。 尺寸链原理（尺寸链原理（P213219） 在零件加工或机器装配过程中，由相互关联的尺寸彼此首尾相接形成在零件加工或机器装配过程中，由相互关联的尺寸彼此首尾相接形成 的封闭尺寸组，称为的封闭尺寸组，称

51、为尺寸链尺寸链。 在零件加工过程中，由在零件加工过程中，由同一零件同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链，称为有关工序尺寸所形成的尺寸链，称为 工艺尺寸链工艺尺寸链；在机器设计和装配过程中，由；在机器设计和装配过程中，由有关零件有关零件设计尺寸所形成的设计尺寸所形成的 尺寸链，称为尺寸链，称为装配尺寸链装配尺寸链。 组成尺寸链的每一个尺寸，称为尺寸链的组成尺寸链的每一个尺寸，称为尺寸链的环环。根据尺寸链中各环。根据尺寸链中各环 形成的顺序和特点，尺寸链的环可分为形成的顺序和特点，尺寸链的环可分为封闭环和组成环封闭环和组成环。 封闭环封闭环在零件加工过程或机器装配过程中在零件加工过程或机器装配过程中

52、最终形成的环最终形成的环（或（或 间接得到的环）称为封闭环，如上图中的间接得到的环）称为封闭环，如上图中的A0。 组成环组成环尺寸链中除了封闭环尺寸链中除了封闭环 以外的各环称为组成环，如上图中以外的各环称为组成环，如上图中 的的A1和和A2。一般来说，组成环的尺。一般来说，组成环的尺 寸是寸是由加工直接得到由加工直接得到的。的。 封闭环封闭环 组成环组成环 组成环组成环 组成环按其对封闭环的影响又可分为组成环按其对封闭环的影响又可分为增环和减环增环和减环。 凡该环变动（增大或减小）引起封闭环凡该环变动（增大或减小）引起封闭环同向同向变动（增大或减小）的环变动（增大或减小）的环 称为称为增环增

53、环；反之，由于该环的变动（增大或减小）引起封闭环；反之，由于该环的变动（增大或减小）引起封闭环反向反向变动变动 （减小或增大）的环称为（减小或增大）的环称为减环减环。 封闭环封闭环 组成环组成环 组成环组成环 增环 减环 尺寸链的计算方法尺寸链的计算方法 尺寸链计算方法有尺寸链计算方法有极值法极值法和和概率法概率法两种。两种。 1极值法计算尺寸链极值法计算尺寸链 （1）各环）各环基本尺寸基本尺寸的计算的计算 尺寸链封闭环的基本尺寸等于各增环基本尺寸和各减环基本尺寸尺寸链封闭环的基本尺寸等于各增环基本尺寸和各减环基本尺寸 的的代数和代数和。即。即 m i n mj ji AAA 1 1 1 0

54、（2）各环）各环极限尺寸极限尺寸的计算的计算 封闭环的最大极限尺寸等于各增环的最大极限尺寸和各减环的最小封闭环的最大极限尺寸等于各增环的最大极限尺寸和各减环的最小 极限尺寸的代数和，而封闭环的最小极限尺寸则等于各增环的最小极限极限尺寸的代数和，而封闭环的最小极限尺寸则等于各增环的最小极限 尺寸和各减环的最大极限尺寸的代数和。即尺寸和各减环的最大极限尺寸的代数和。即 m i n mj ji AAA 1 1 1 minmaxmax0 m i n mj ji AAA 1 1 1 maxminmin0 （3）各环）各环公差公差的计算的计算 由上两式相减得由上两式相减得 m i n mj n i iji

55、 TATATATA 1 1 1 1 1 0 封闭环的公差（封闭环的公差（TA0）等于所有组成环的公差）等于所有组成环的公差TAi之和之和。 （4）各环）各环极限偏差极限偏差的计算的计算 即封闭环的上偏差即封闭环的上偏差ESA0等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差 之和，而封闭环的下偏差之和，而封闭环的下偏差EIA0则等于所有增环下偏差之和减去所有减环上则等于所有增环下偏差之和减去所有减环上 偏差之和。偏差之和。 m i n mj ji EIAESAESA 1 1 1 0 m i n mj ji ESAEIAEIA 1 1 1 0 （3）一次加工后需要

56、同时保证多个设计尺寸及公差）一次加工后需要同时保证多个设计尺寸及公差 为保证零件表面处理层（渗碳、渗氮、电镀等）深度而进行的工序尺为保证零件表面处理层（渗碳、渗氮、电镀等）深度而进行的工序尺 寸及其公差换算也是多尺寸保证问题的一种常见类型。寸及其公差换算也是多尺寸保证问题的一种常见类型。 例例7-5 图示偏心轴零件，表面图示偏心轴零件，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为要求渗碳处理，渗碳层深度规定为 0.50.8mm。 零件上与此有关的加工过程如下：零件上与此有关的加工过程如下： 1）精车精车A面面，保证尺寸，保证尺寸 ； 2）渗碳处理渗碳处理，控制渗碳层深度为，控制渗碳层深度为H1； 3）

57、精磨精磨A面面，保证尺寸，保证尺寸 ， 同时保证渗碳层深度达到规定的要求。同时保证渗碳层深度达到规定的要求。 试确定渗碳层深度试确定渗碳层深度H1的数值。的数值。 mm 0 1 . 0 4 .38 mm 0 016. 0 38 0 016. 0 38 A 0 016. 0 38 A R2 H0 H1 R1 根据已知条件：根据已知条件： 可解出：可解出： 。即在渗碳工序应保证渗碳层深度为。即在渗碳工序应保证渗碳层深度为 0.7080.95mm。 公式参考公式参考 基本尺寸：基本尺寸：H0 = R2 + H1 R1，则，则 H1 = 0.7 封闭环上偏差：封闭环上偏差：0.3 = 0 + ESH1

58、 (-0.05)，则，则ESH1 = +0.25 封闭环上偏差：封闭环上偏差：0 = -0.008 + EIH1 0，则，则EIH1 = +0.008 mmHRmmR 3 . 0 00 0 008. 02 0 05. 01 5 . 0192 .19 ， mmH 25. 0 008. 01 7 . 0 增环 增环 减环 封闭环 习题习题17、18 7 78 8 生产率与技术经济分析生产率与技术经济分析 7.8.3 7.8.3 工艺过程的技术经济分析工艺过程的技术经济分析 制定工艺规程时，在保证质量的前提下，往往会出现几种不同的方案。其中有些制定工艺规程时，在保证质量的前提下，往往会出现几种不同的

59、方案。其中有些 方案方案生产率高生产率高，但设备和工夹具的，但设备和工夹具的投资较大投资较大；另一些方案可能；另一些方案可能投资较省投资较省，但，但生产生产 效率较低效率较低，因此，不同的方案就有不同的经济效果。为选取给定生产条件下最经，因此，不同的方案就有不同的经济效果。为选取给定生产条件下最经 济合理的方案，就需要进行技术经济分析。工艺方案的技术经济分析大致可分为济合理的方案，就需要进行技术经济分析。工艺方案的技术经济分析大致可分为 两种情况：一是对不同工艺方案进行两种情况：一是对不同工艺方案进行工艺成本工艺成本分析和比较；二是按某些相对分析和比较；二是按某些相对技术技术 经济指标经济指标

60、进行比较进行比较。 第八章第八章 装配工艺规程的制订装配工艺规程的制订 基本概念：套装、组装、部装、总装基本概念：套装、组装、部装、总装 利用装配尺寸链达到装配精度的方法（利用装配尺寸链达到装配精度的方法（P236241） 利用装配尺寸链来达到装配精度的工艺方法一般可以分为四类：即利用装配尺寸链来达到装配精度的工艺方法一般可以分为四类：即 互换法、分组法、修配法及调整法。互换法、分组法、修配法及调整法。 第九章第九章 机床夹具设计原理机床夹具设计原理 夹具的作用和组成（夹具的作用和组成（P243245） (1) 保证加工精度的稳定保证加工精度的稳定 (2) 缩短辅助时间，提高劳动生产率缩短辅助