机械制造技术基础考试知识点复习

1、机械制造技术基础考试知识点 复习自考机械制造技术知识点复习第 1 章 金属切削基础 金属切削加工是利用刀具从工件待加工表面切去一层多余的金属，从而使工件达 到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方法。 机床的切削运动：主运动、进给运动。切削用量：切削速度 vc 、进给量 f 和背吃刀量 a p的总称。 在切削时，工件上存在：1. 待加工表面（工件上即将被切除的表面） ；2. 已加工表面（工件上经刀具切削后形成的表面） ；3. 过渡表面（工件上被切削刃正在切削着的表面） 。 刀具切削部分的结构要素为：三面（前刀面、主后刀面、副后刀面） ；二刃（主切 削刃、副切削刃）；一点（刀尖）。刀具角

2、度的参考系：正交平面参考系1. 基面 Pr ：通过主切削刃上选定点，垂直于该点速度方向的平面；2. 切削平面 Ps ：通过主切削刃上选定点，与主切削刃相切，且垂直于该点基面的平 面；3. 正交平面 Po ：通过主切削刃上选定点，垂直于基面和切削平面的平面。 刀具材料： 刀具材料应具有的性能：高硬度、高耐磨性、足够的强度和韧性、良好的热物理 性能和耐热冲击性能、良好的工艺性能。常用材料：1. 碳素工具钢、合金工具钢（这些刚因耐热性差，只适用于手工刀具，切削速度较 低的工具，如 T10AT12A9SiCrCrW 有色金属 Mn ）；2. 高速钢（有较高硬度和耐热性以及高的强度和韧性其切削速度是碳素

3、工具钢切削速度的 1-3 倍，耐用度是他们的 10-40倍，可加工碳素钢、有色金属和高温合金，可制造各种刀具和复杂刀具）3. 硬质合金（高硬度、高耐热性和高耐磨性，允许的切削速度达 100-300m/min，应 用广泛，但其抗弯强度低，冲击韧性差，刀口不锋利，不易加工，不易做成形状 较复杂的整体刀具） ；其他材料（陶瓷、金刚石、立方氮化硼 CBN）. 刀具角度选择：前角 0 ：对切削难易程度有较大关系，增大前角是刀刃变得锋利，使切削变得轻快，可以减少切削变形，减少切削力和切削功率，但增大前角 会使刀刃和刀尖强度下降，刀具散热体积减小，影响刀具寿命， 前 角的大小对 工作表面粗糙度、刀具的排屑及

4、断屑性能也有一定影响； 前角的选择：工件的强度和硬度较低时应选用较大的前角，反之取较小的前角； 加工塑性材料（钢）时应选较大的前角；加工脆性材料时（如铁）时选较小的前 角；刀具材料韧性好（如高速钢）可选较大的前角，反之选较小的前角；粗加工 时，特别是断续切削时，应选较小的前角；精加工是选较大的前角。后角 0 ：它主要减小后刀面的与工件的摩擦和后刀面的摩损，其大小对刀具耐用 度和工件已加工表面质量影响很大； 后角选择：切削层公称厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软、塑性越大，后 角越大；工艺系统刚性较差时应适当减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，选较 小的后角。主偏角 kr 和负偏角 kr ：两角

5、对刀具耐用度有很大的影响，减小主偏角和负偏角可 使刀尖角增大，刀尖强度提高，散热条件改善，使刀具耐用度提高；同时可将降 低残留面积的高度， 减小加工表面的粗糙度， 增大主偏角可使切深抗力明显较小， 进给抗力增大，有利于减小工艺系统的弹性变形和振动。刃倾角 s ：主要影响刀头的强度和切屑的流动方向。刀具：车刀的结构形式：整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式； 孔加工定尺寸工具：钻头、扩孔钻、铰刀； 拉刀：有内外拉刀，可拉孔、加工内表面、外表面和平面；铣刀（多刃回转刀具）：铣刀方式是指铣削时铣刀相对于工件的运动和位置关系， 它有固铣法、端铣法，固铣法分顺铣和逆铣：1. 逆铣法：刀齿旋转方向和工

6、件进给方向相反，由切屑层内切入，从待加工表面切 出，切屑厚度由小增至最大，刚切入时刀齿抬磨已加工表面，产生冷硬层，降低 表面质量，但切削过程平稳切削分力使夹紧力增大；2. 顺铣： 刀齿旋转方向和工件进给反方向响相同，切削厚度由小到大，切削分力 压向工件，可提高铣刀的耐用度和加工表面质量，但水平切削分力和进给方向相 同，可能使铣床工作台产生窜动，引起震动和进给不均匀，加工有黑皮和硬皮工 件时刀齿已损坏。砂轮：最重要的磨削工具，砂轮的特性由磨料、粒度、结合剂、硬度、组织和形 状尺寸等决定，1. 砂轮硬度：砂轮的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度，其中不易脱落的硬度 高，反之硬度低；2. 砂轮的选用

7、：磨削钢时，选用刚玉砂轮，磨削硬铸铁、硬质合金和非铁合金时， 选用碳化硅砂轮；磨削软材料时，选用硬砂轮，磨削硬材料时，选用软材料；磨 削软而刃的材料时，选用粗磨粒，磨削硬而脆材料时，选用细磨料；磨削表面的 粗糙度值要求较低时，选用细磨粒，金属磨除率要求高时，选用粗磨粒；要求加 工表面质量好时，选用树脂或橡胶结合剂的砂轮，要求最大金属磨除率时，选用 陶瓷结合剂砂轮。金属切削过程中的三个变形区：第一变形区： 产生剪切滑移变形，是切削变形的主要区域，在外力作用下，靠近 切削刃处产生弹性变形，随着刀刃与工件变进，而变形增大，产生塑性变形，金 属内部晶格产生畸形与滑移， 到一定程度剪应力 max 达到最

8、大，切削金属变为切屑； 第二变形区： 在第一变形区终了，切屑与基体分离，沿前刀面流出，受到前刀面 的挤压和摩擦，使切屑进一步产生滑移变形，位于刀屑接触区；第三变形区： 刀具后刀面与已加工表面挤压和摩擦产生的加工硬化和残余应力为 特征的滑移变形。56的进给量，一减少振动。耐用度：硬质合金焊接车刀耐用度为 60 分钟，制造和刃磨复杂、成本较高的刀具 如高速钢钻头耐用度为 80-120 分钟，硬质合金端铣刀耐用度为 90-180分钟，齿轮 刀具耐用度为 200-300 分钟，调整、安装费时的刀具，其耐用度约为同类刀具的 200%-400% 。磨钝标准：精车： 0.1-0.3；合金钢粗车： 0.4-0

9、.5；粗车弱性钢工件： 0.4-0.5；粗车 刚件： 0.6-0.8；粗车铸铁件： 0.8-1.2；低速粗车刚及铸铁大件： 1.0-1.5。 切削液：切削液的作用：减少摩擦，降低切削力和切削温度，改善散热条件，从而减轻刀 具磨损，提高刀具耐用度，减少工件热变形，提高加工质量和生产率。切削液分类：1. 水溶性切削液：水溶性切削液有水溶液、乳化液、化学合成液三种，水溶液主要 用于粗加工、普通磨削加工，水溶液经济、冷却效果强烈，在水溶液中加入清洗 剂、防锈剂、油性添加剂可提高其性能；乳化液是由矿物油、乳化剂、其它添加 剂与水混合而成的不同浓度的切削液，低浓度乳化液已冷却为主，用于粗加工、 普通磨削加

10、工，高浓度乳化液具有良好的润滑作用，可用于精加工和复杂刀具加 工；化学合成液是有水、各种表面活性剂和化学添加剂组成，具有良好的冷却、 润滑、清洗和防锈作用；2. 油溶性切削液：他有切削油和极压切削油两种，主要起润滑作用，切削油有矿物 油、动植物有、混合油等，起润滑作用，极压切削油是在切削油上加入了S、P、cl 等极压添加剂的切削液，可显著提高润滑和冷却作用。切削液的选用：1. 粗加工：切削量大，产热多，已冷却为主，选用 %3-5% 的乳化液，硬质合金刀具 耐热性较好，可不用切削液；2. 精加工：以润滑为主，提高加工精度、降低表面粗糙度，选用 10%-12% 的挤压乳 化液；3. 难加工材料的切

11、削：切削力大，切削温度高，摩擦严重，选用挤压乳化液；4. 磨削：磨削温度高，工件易烧伤，产生的细屑、磨屑会刮伤已加工表面，一冷却、清洗为主，选用乳化液或挤压乳化液。磨削：1. 磨削过程包括：滑擦、刻划、切削三个过程；2. 磨削特点：a. 磨削速度高，滑擦、刻划作用导致严重的挤压和摩擦变形，产生大量热，而磨削加工时，热量难以带走，传入工件使工件产生烧伤，尺寸发生变化，产生裂纹。b. 磨削加工的精度高，表面粗糙度值小，可以实现微量切削，磨削精度可达 IT5-6级，表面粗糙度值小至 Ra1.25-0.01um；c. 磨削径向磨削力大，且作用在工艺系统刚性较差的方向上；d. 磨削温度高；e. 砂轮有自

12、锐作用；f. 磨削除可以加工铸铁、碳钢、合金钢等一般结构材料外，还可加工一般刀具难以切削的高硬度材料，但不宜加工塑性较好的有色金属，g. 磨削加工的工艺范围广，不仅可以加工各种表面，还可用于各种刀具的刃磨；h. 磨削在切削加工中的比重增大。磨内孔和外孔的区别：外圆磨削工艺性好，高速可通过改变砂轮直径易以实现，砂轮与工件接触区敞开，接触面积小，冷却方便；而磨内孔时，砂轮和砂轮轴尺寸受孔的限制，直径较小，为获得较高的速度，必须提高转速，故易产生振动，影响表面粗糙度，砂轮与内孔内切，接触区封闭，接触面积大，产热集中，散热条件差，由此工件热变形大，轴也变形，加工精度低，形状误差大， 磨内孔改善方法：采

13、用较小进给量和背吃刀量，多次重复磨削，以降低效率换取精度 提高。知识点：机床上的运动：切削运动，辅助运动。辅助运动有：分度运动，送夹料运动，控制运动，其他各种空程运动。按刀具分为 切刀，孔加工刀具，铣刀，拉刀，螺纹刀具，齿轮刀具，自动化加工刀具。按刀具上主切削刃多少分为 单刃刀具，多刃刀具。按刀具切削部分的复杂程度分为 一般刀具，复杂刀具。按刀具尺寸和工件被加工尺寸的关系分为 定尺寸刀具，非定尺寸刀具。 按刀具切削部分本身的构造分为 单一刀具 和 复杂刀具。 按刀具切削部分和夹持部分之间的结构关系分为整体式刀具和装配式刀具。 切刀主要包括 车刀，刨刀，插刀，膛刀。孔加工刀具有 麻花钻，中心钻，

14、扩孔钻，铰刀等。 用得最多的刀具材料是 高速钢 和 硬质合金钢。 高速钢分 普通高速钢 和 高性能高速钢。高性能高速钢分 钴高速钢，铝高速钢，高钒高速钢。 外圆车刀切削部分的结构要素：前刀面，后刀面，副后刀面，主切削刃，副切削刃，刀尖。 刀具的参考系分为 标注角度参考系 和 工作角度参考系。标注角度参考系由 主运动方向确定，工作角度参考系由 切削运动方向确定。 构成刀具标注角度参考系的参考平面有 基面，切削平面，正交平面，法平面，假定工作平面， 背平面。基面 过切削刃选定点垂直于主运动方向的平面。切削平面 过切削刃选定点与切削刃相切并垂直于基面的平面。正交平面 是通过切削刃选定点并同时垂直于基

15、面和切削平面的平面。 法平面 是通过切削刃选定点并垂直于切削刃的平面。假定工作平面 是通过切削刃选定点平行进给方向并垂直于基面的平面。 在正交平面内标注的角度 前角，后角，楔角。在切削平面内标注的角度 刃倾角。 在基面内标注的角度 主偏角，副偏角，刀尖角。 前角 在正交平面内度量的前刀面与基面之间的夹角。 后角 在正交平面内度量的后刀面与切削平面之间的夹角。 楔角 在正交平面内度量的前刀面与后刀面之间的夹角。 刃倾角 在切削平面内度量的主切削刃与基面之间的夹角。 主偏角 主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。 副偏角 副切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。 刀尖角 在基面内度量的主刃与

16、副刃之间的夹角。刀具的几何参数包括 切削刃形状，刃区剖面型式，刀面型式，刀具角度。 前角的选择原则（ 1）工件材料的强度低，硬度低，塑性大，前角数值应取大些，加工脆性材料 时，应取较小的前角。 （2）刀具材料的强度和韧性越好应选用较大的前角。 （3）粗切时前角取小值，工艺系统差时，前角取大值。后角的选择原则 （1）粗切时后角可取小值，精切时，后角取大值（ 2）当工艺系统刚性较差或 使用有尺寸精度要求的刀具时取较小的后角。前角的功用 增大前角能减小切削变形和摩擦， 降低切削力和切削温度， 减少刀具磨损和改善加 工表面质量。后角功用 增大后角能减少后刀面与过度表面件的摩擦， 还可以减少切削刃圆弧半

17、径， 使刃口锋 利。刃倾角的功用 影响切屑流出方向，影响切削刃的锋利性，影响刀刃强度，影响切削分力。主偏角和副偏角的功用 （1） 影响已加工表面粗糙度（ 2）影响切削分力的大小和比例，影响工 艺系统的弹性变和振动。 （3）直接影响刀尖强度，影响对切削热的传散（ 4）主偏角影响切屑层 形状，影响断屑效果和排屑方向。主偏角的选择原则 （1）粗加工，半精加工，硬质合金车刀，选较大主偏角（ 2）加工很硬材料 取较小主偏角（ 3）工艺刚性好取较小主偏角，车细长轴选较大主偏角（ 3）单件小批量生产 主 偏角等于 90 度或 45 度。；副偏角选择原则 （1） 一般刀具取较小副偏角（ 2）精加工刀具取更小副

18、偏角（ 3）加工高强度 高硬度或断续切削时取较小副偏角。磨具由 磨料，结合剂，空隙三者构成。砂轮的特性包括 磨料，粒度，硬度，结合剂，组织，形状和尺寸。粒度分 磨粒 和 微粉。砂轮硬度 是指砂轮工作时，磨料自砂轮上脱落的难易程度。一般情况下， 加工硬度大的金属， 应选软砂轮 ；加工软金属时， 应选硬砂轮。 粗磨时选软砂轮， 精磨时选硬砂轮。第 2 章 机械加工方法与机床工件表面形成的方法：工件表面都可以看成一条发生线沿另一条发生线运动而成 的，工件、刀具之一或两者同时按一定规律运动，形成两条发生线，从而生成所 要加工的表面。形成发生线的方法：轨迹法、成形法、相切法、展成法。采用轨迹法形成所需的

19、10 发生线需要一个独立的运动； 成形法加工时勿需任何运动便可获得所需的发生线； 采用相切法形成发生线，需要刀具旋转和刀具与工件之间的相对移动两个彼此独 立的运动；展成法需要复合（工件的旋转和刀具的旋转或移动两个运动的复合） 运动。机床 机床的分类与型号： 机床共有 12 类，每类有 10 组，如 C6140：C 表示类代号 （车 床），A 表示结构特征代号（结构不同） ，6 表示组代号（落地及卧式车床组） ， 1 表示系代号（卧式车床系），40 表示主参数 9最大工件回转直径） ；又如 MG1432A ， M 表示类代号（磨床） ，G 表示通用特性代号（高精度） ，1 表示组代号（外圆磨 床

20、组），4表示系代号（万能外圆磨床系） ，32表示主参数（磨削直径） ，A 表示重 大改进顺序号（第一次重大改进） 机床工件的运动：机床上形成被加工表面所必须的运动，它分主运动（速度最大， 消耗功率最大的运动，是产生切削作用必不可少的运动） 、进给运动（使切削运动 得以继续进行，直至形成整个表面的运动，此运动速度较低，消耗功率也较小） 。 机床每个运动具备三个基本组成部分：执行件、传动件、动力源。传动联系有两种模式：动力源传动装置执行件；执行件传动装置 执行件。传动链：从一个元件到另一个元件之间的一系列传动件。 两类机床传动链：内联系传动链（传动链的两个末端件的转角或移动量之间如果 有严格的比例

21、关系要求） ；外联系传动链（只传递运动没有上述要求） 。类如：展 成法加工齿轮时，单头滚刀转一转，工件也应该转过一个齿，才能形成准确的齿 形，因此，连接工件与滚刀的传动链即展成运动链，就是一条内联系传动链。第 3 章 机械加工工艺规程的制定生产过程与工艺过程：1. 生产过程：将原材料转变成成品的全过程；2. 工艺过程：直接改变生产对象的形状、尺寸及相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。11 机械加工工艺过程：采用机械加工方法（切削或磨削）直接改变毛坯的形状、尺 寸、相对位置与性质等，使其成为零件的工艺过程，它决定产品精度，对成本、 生产周期有影响。机械制造工艺是对各种机械制造方法与过程

22、的总称，机械制造工艺过程包括机械 加工工艺过程和机器装配工艺过程。机械加工工艺过程基本组成单元：工序、安装、工位、工步、走刀。1. 工序：指一组工人或一个人在一个工作地点对同一个或同时几个工件所连续完成 的那一部分工艺过程。工序是制定时间定额，配备工人和机床设备，安排作业计 划和进行质量检验的基本单元。2. 安装：工件经过一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。3. 装夹：工件在机床上或夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程。一个工序可能 装夹一次，也可能多次，但减少装夹次数以减少装夹带来的误差，节约装夹时间4. 工位：一次装夹后，工件与夹具或设备可动部分一起相对于刀具或设备的固定部 分所占据的每一

23、位置，5. 工步：在加工表面（或装配时连接表面）、加工工具不变的情况下，所连续完成 的那一部分工序（工艺过程）加工表面、加工刀具、切削用量、进给量、切屑 速度不变所完成的工艺过程。6. 走刀：一个工步中若分几次切削某一金属层，每一次切削就称一次走刀。工艺规程：规定的产品或零部件制造过程和操作方法等工艺文件，它指导生产。 工艺规程分类：加工工艺过程卡和机械加工工序卡。前者以工序为单位说明零件 的整个工艺过程应如何进行的文件。后者，以每道工序所编制的工艺文件说明工 序内容、进行步骤、并绘有工序图注明该工序定位基准、装夹方式、加工表面粗 糙度、 IT、刀具、进刀方向、切削用量、设备、检具、辅具等。生

24、产纲领：企业在计划内应当生产的产品产量和进度计划、包括每台零件数、备 品、废品率。产品类型：大量、成批、单位生产基准、设计基准、工艺基准121基准：用来确定生产对象上叫几何要素间的几何关系所依据的那些点线面。2设计基准：设计图上所采用的基准，是标注设计尺寸或位置尺寸的起点。 3工艺基准：在工艺过程中所采用的基准，它分为：测量、工艺、装配、定位基准a. 定位基准：在加工中用作定位的基准。它分粗基准、精基准。b. 测量基准：为测量所采用的基准。c. 工序基准：工序图上用来确定该工序加工表面加工后、尺寸、形状位置的基准。d. 装配基准：在装配时用来确定零件、部件在产品中的相对位置的基准。 粗、精基准

25、级选用原则： 粗基准：用毛坯上未经加工的表面作定位基准。粗基准选用原则：1. 合理分配余量原则。a. 若要保证某保证重要表面余量分配均匀，选它作为粗基准b. 在没有上述的要求情况下，若每一个平面都要加工，则应以加工余量最小的表面 作粗基准。2. 保证不加工面与已加工表面具有一定位置精度的原则，以达壁厚均匀、外形对称。3. 便于装夹原则：选用粗基准的表面应平整光洁，不应有毛剌、浇口、冒口、以减少 定位误差，夹紧可靠。4. 粗基准一般不得重复使用原则：一般只在第一道有用，在以后的工序中不能重复之 用。精基准：使用经过加工的表面作为定位基准：选用原则1. 基准重合原则：尽量选设计基准作精基准，避免基

26、准不重合带来的误差。2. 基准统一原则：应尽可能选加工多个表面都选用的定位基准为精基准。以便保证 加多个工表面的相互位置精度，便于夹具的制造与设计， 加工阶段划分：粗加工，精加工加工安排，将主要表面加工按粗精基准分开，次 要加工表面也以此安排则相应加工阶段中去而组成零件全部加工内容的加工工艺 过程。131. 粗加工：主要切除大部分余量，加工出精基准，特点：表面粗糙度数值大，以生 产率为考虑2. 半精加工：清楚粗加工残留下来的误差，达到一定精度为精加工作准备，完成一些次要表面的加工 (钻孔、改丝、铣键槽等) ，可达 IT10-12. 粗糙度 Ra6.3-3.2um3. 精加工：达到最低要求，加工

27、余量，较小的粗糙度值( IT7-10.Ra1.6-0.4um )4. 光洁加工：对于 IT5 以上 Ra0.2um 的零件必须有此阶段，它有研磨，抛光，起 精加，它能调高表面机械物理性质，粗糙度小数值， IT 提高，但不能提高位置精 度。工划分阶段的目的：1. .减少或消除内应力、切削力和切削热对精加工的影响。2. 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理。3. 便于安排热处理。4. 可合理使用机床。5).表面精加工安排在最后，可避免或减少在夹紧和运输过程中的损伤已加工过 的表面。工序顺序的排列：1. 基准先行，后加工表面，当粗精基准定下后顺序大概也出来了2. 先主后次3. 先粗后精4. 先面后孔

28、，对于体之家类零件以孔作粗基准加工表面，以平面作精基准加工孔、 面的面积大定位稳定，精度高。加工余量及影响因素：加工余量是指加工表面达到所需的精度和表面质量而应切 除的金属层表面。加工余量分为工序余量和加工总余量。影响：1.加工表面的表面粗糙度和表面缺陷层深度。 2.加工前或上工序的尺寸公差 Ta。 3.加工前或上工 序各表面间的相互位置的空间偏差 a。4.本工序加工时的装夹误差 ?b。 工艺尺寸链计算：141. 工艺尺寸链：由单个零件加工过程和机器装配中互换联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合。 尺寸链由组成环、封闭环组成，组成环分为增环、减环；需要特别指出封闭环是加工最后形成 的尺寸，不是已

29、在加工的尺寸。例如：一套筒，车外圆直径，钻孔2。 当2 一钻成型成壁厚 t ，t 为封闭环，装配也一样：孔的直径 D，装进轴 d，形成间隙 X, 间隙的封闭环。 知识点：1. 工艺规程规定产品制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。2. 工艺文件将工艺规程的内容填入一定格式卡片，即成为生产准备和施工所依据的工艺文件。3. 工艺文件长用的有机械加工过程综合卡片，机械加工工艺卡片，机械加工工序卡片。4. 加工工艺过程设计应解决好 定位基准的选择，工艺路线的拟定，工序尺寸及公差的确定，加工 工序设计等问题。5. 定位基准有 粗基准和精基准两种。6. 加工经济精度是指在正常加工条件下所能达到的

30、加工精度。7. 加工阶段的划分 粗加工阶段，半精加工阶段，精加工阶段，光整加工阶段，超精密加工阶段。8. 机械加工工序的安排基面先行，先粗后精，先主后次，先面后空。9. 热处理工序的安排 预备热处理，最终热处理。10. 加工余量分为 工序余量 和 加工总余量。11. 工序余量 工序余量等于前后两道工序尺寸之差。12. 工序尺寸都按 入体原则 标注极限偏差， 即被包容面的工序尺寸取上偏差为 0，包容面的工序尺 寸取下偏差为 013. 最小工序余量 =工序余量基本尺寸 - 上工序尺寸的公差最大工序余量 =工序余量基本尺寸 +本工序尺寸公差=最小工序尺寸 +上工序尺寸的公差 +本工序尺寸的公差14.

31、 被包容面指轴，包容面指孔。15. 加工余量有 双边余量 与 单边余量之分。16. 对外圆和孔等回转表面，加工余量指双边余量是从直径上考虑的，实际切削金属时加工余量的 一半。平面的加工余量是指单边余量，等于实际切削的金属层厚度。17. 工艺尺寸链 在零件加工过程中，由一系列相互联系切按一定顺序排列的工序尺寸所形成的封 闭尺寸组合，称为工艺尺寸链。18. 环 工艺尺寸链中每一个组成尺寸称为 环。19. 封闭环 是加工过程中最后自然形成或间接得到的尺寸。每一组尺寸链中只有一个封闭环。20. 组成环 在工艺尺寸链中对封闭环有影响的所有尺寸。1521. 组成环分为 增环 减环。22. 增环 当其他组成

32、环大小不变，某一组成环的增大会导致封闭环也增大时，该组成环为增环，23. 减环 当其他组成环大小不变，某一组成环的增大会导致封闭环反而减小时，该组成环为减环。24. 机械产品的装配包括 组装，调整，检验 和 试验 等。25. 机械产品的装配精度一般包括 零部件件的尺寸精度，相互位置精度，相对运动精度，和 接触 精度。26. 装配尺寸链 是产品或部件装配过程中，由相关零件的尺寸或位置关系所组成的封闭的尺寸系 统，是为了定量分析产品或部件的装配精度与构成产品或部件的零件精度的密切关系，在装配过程 中建立的尺寸链。长用于保证产品装配精度方法有 互换装配法，选择装配法，修配装配法 和 调整装配法。第4

33、章 机床夹具设计原理一、夹具1、机床夹具是将工件进行定位、夹紧、将道具进行导向或对刀，一保证工件相对于 机床和刀具有正确位置的附加装置，简称夹具。2、夹具的组成：定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹具体、 其他元件及装置。（定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分）3、夹具的作用：保证加工质量、提高劳动生产率、减轻劳动强度、扩大机床使用范 围4、夹具的分类：（1）按通用化程度分类：通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹 具、随行夹具。（2）按机床类型分：车床夹具、磨床夹具、钻床夹具、镗床夹具、 铣床夹具（3）按用途分类：机床夹具、装配夹具、检验夹具（4）按动力源分：手动夹具

34、、气动夹具、液压夹具、气压夹具、电动夹具、电磁夹 具、真空夹具、自紧夹具等。5、工件在夹具中加工时加工误差组成：1、安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差2、对定误差： a、道具的导向或对刀误差即夹具与机床的相对位置误差。 b、夹具16 在机床上的定位和夹紧误差即夹具与机床的相对位置误差；3、加工过程误差。二、定位和夹紧1、定位：工件在机床上加工时，首先要把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它 和刀具之间有相对正确的位置，这个过程称为定位。 定位的任务：使工件相对于刀具占有某一正确的位置。2、夹紧：工件定位后，应将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变，这个 过程称为夹紧。夹紧的任务：是保

35、持工件的定位位置不变。3、安装：工件从定位到夹紧的整个过程称为安装。正确的安装是保证工件加工精度 的重要条件。定位过程与夹紧过程都可能使工件偏离所要求的正确位置而产生定位误差 与夹紧误差。4、安装误差：定位误差与夹紧误差之和。5、工件安装方法：直接找正安装精度高、 效率低、 对工人技术水平要求高。 一般用于单件小批 量生产或定位精度要求特别高的场合。划线找正安装精度不高、效率低、多用于批量不大，形状复杂的铸件。 夹具安装精度和效率均高，广泛采用。特点： 1）工件在夹具中的正确定位， 是通过工件上的定位基准面与夹具上的定位元件相接处而实现的。 因此，不再需要找正便可将工件 夹紧。 2）由于夹具预

36、先在机床上 已调整好位置， 因此， 工件通过夹具相对于机床也就占有了正确的 位置。 3）通过家具商的对刀装置，保证了工件加工表面相对于刀 具的正确位置。三、定位原理1、六点定位原理：采用六个按一定规律布置的约束点，可限制工件的六点自由度， 实现完全定位，称六点定位原理。172、定位支承点说明：定位支承点必须与工件的定位基准面始终保持紧贴接触；是定位元件抽象而来的；分析其作用时，不考虑里的影响。3、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。有一个或 几个自由度未被限制，为不完全定位。4、不完全定位的两种情况： 1）工件本身相对于某个点、线是完全对称的，则工件绕 此点、线旋

37、转地自由度无法被限制， 即使限制了也无 意义。2）工件加工要求不需要限制某一个或几个自由度。5、欠定位：定位点少于应消除的自由度、工件定位不足的定位。欠定位是不允许的。6、过定位：工件某一个（或某几个）自由度被两个（或两个以上）约束点约束。7、过定位可能导致的后果：工件无法安装；造成工件或定位元件变形。8、如何判断过定位是否允许：1）如果工件的定位面经过机械加工，切形状、尺寸、位置精度均较高，则过定位 是允许的。因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会起到加强工艺系统刚 度和增加定位稳定性的作用。2）反之，如果工件的定位面是毛坯面，或虽经过加工，蛋加工精度不高。这时过 定位不允许。因为它可能

38、造成定位不准确，或定位不稳定，或发生定位干涉等情 况。9、解决过定位的方法：1） 改变定位元件结构，从根本上消除过定位因素，抓源头。2） 提高工件及定位元件的制造精度，特别是位置精度，允许过定位的存在，但是 把影响降低或消除。四、常用定位方法与定位元件1、工件以平面定位 平面定位的主要形式是支承定位。夹具上常用的支承元件有：固定支撑、可调支承、 自位支承、辅助支承。（1） 固定支承：有支承钉和支承板两种形式。前者用于较小平面支承；后者用于较18 大平面。（ 2）可调支承：是支承点位置可以调整的支承。在支承钉的高度需要调整时采用。 主要用于工件一粗基准面 定位，或定位几面的形状复杂， 以及各批毛

39、 坯的尺寸、形状变化较大时。（ 3）自位支承：在工件定位过程中能自动调整位置的支承。其作用相当于一个固定 支承，只限制一个自由度。一板适用于毛面定位或刚性不足的场合。（4） 辅助支承：是工件定位后才参与支承的元件。 工件因尺寸形状或局部刚度较差， 使其定位不稳或受力变形等原因，需增设辅助支承，用以承受工件重力、夹紧 力或切削力。其特点是：带弓箭定位夹紧后，再调整辅助支承，使其与工件的 有关表面接触并锁紧。且辅助支承是没安装一个工件就调整一次。但它不限制 工件的自娱度，也不允许破坏原有定位。辅助支承与可调支承的区别： 辅助支承是工件定位后才参与支承的元件， 其高度有工 件确定，因此不起定位作用，

40、蛋锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。2、工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位， 定位基准为圆孔的轴线。 常用定位元件是定位销和 心轴。定位销有圆柱销（限制 2 个）、圆锥销（ 3个）、菱形销（一个）等；心轴有刚性心轴、 弹性心轴等。3、工件以外圆表面定位形式：定心定位和支承定位。常用元件： V 形块。（长 V 形块或两个短 V 形块限制 4 个自由度；短 V 形块限制 2个）。特点是：对中性好，可用于非完整外圆表面的定位。4、工件以其他表面定位5、定位表面的组合 定位点数最多的胃主要定位面或支承面；次多的为第二定位面或导向面。五、定位误差的分析与计算1、引起的原因：工件在夹具中按六点定

41、位原理所确定的位置产生变动，导致在工件 加工表面至工序基准间的尺寸 （即工序尺寸） 发生了变化而造成的误差。192、产生的前提：采取调整法加工一批零件时，由于基准不重合（工序基准和定位基准）或定位面的配合间隙而引起；试切法没有。3、定义：用夹具装夹一批工件时，工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最 大变动量。4、基准不重合误差：由于工件的工序基准和定位基准不重合而引起的定位误差。5、基准位置误差： 由于工件定位表面或夹具定位元件制作不准确而引起的定位误差六、工件在夹具中的夹紧 为防止工件的定位在切削力、振动、惯性力及离心力等作用下发生变化，需对其进行 夹紧，主要有三部分组成：力源装置，夹紧

42、元件、中间传力机构 夹紧装置的基本要求：不破坏工件的定位；夹紧力大小适中；夹紧装置安全、方便、 省力；夹紧装置的自动化及复杂程度与生产纲领相符1、夹紧力作用方向的选择1）应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位。因此，一般应垂直指向主要定位 面。2）应尽量与工件刚度最大的方向相一致，以减小工件变形。3）应尽可能与切削力、工件重力方向一致，以减小所需夹紧力。2、夹紧力作用点的选择1）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）应处在工件刚性较好的部位，以减小工件的夹紧变形。3）应尽可能靠近被加工表面，一边减小切削力对工件造成的翻转力矩。必要时应 在工件刚度差的部

43、位增加辅助支承并施加夹紧力，以减小切削过程中的振动和变形。 第 4 章练习题1. 何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？ 答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。机床夹具的功用：稳定保证工件的加工精度；20减少辅助工时，提高劳动生产率； 扩大机床的使用范围，实现一机多能。夹具的分类： 1）通用夹具； 2 ）专用夹具； 3 ）成组夹具； 4 ）组合夹具； 5）随行夹具。2. 工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？ 答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。 划线安装是按图纸要求， 在加工表面是上划出加工

44、表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上 对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使 其夹紧。3. 夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？答： 1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；2 ）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置；3 ）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；4 ）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧 的动力源；5 ）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件；6 ）其他元件及其他装置。4. 机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？ 答：机床夹具有通用夹具

45、、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。5. 何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？ 答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。工件在 夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使 其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。6. 什么叫做六点定位原理？ 答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全 定位，这称为六点定位原理。7. 工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位21 支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不会出现过定位，这种说法对吗， 为什么？答：不对；

46、过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的 定位元件限制。8. 定位、欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？根据加工要求应予以限制的 自由度或工件六个自由度都被限制了就不会出现欠定位或过定位吗？试举例说 明。答：1）加工要求限制自由度而没有限制，是欠定位，是不允许的；所限制的自由 度小于六个时，不一定是欠定位； 2）一个自由度由一个以上定位元件限制时，产 生超定位，超定位一般是不允许的，它可能产生破坏；所限制自由度小于六个时， 也可能产生过定位； 3）如果工件定位而精度较高，夹具定位元件精度也很高时， 过定位是可以允许的，它可以提高加工刚度； 4）工件定位应根据加工要求而定

47、， 不必完全定位； 5）过定位和欠定位也可能同时存在。9. 常见的定位元件有哪些，分别限制的自由度的情况如何？答：常见的定位元件： 1）平面定位：支撑钉及支撑板、可调支撑与自位支撑、辅助支撑； 2）孔定位：定位销、锥销、心轴； 3）外圆面定位：三爪卡盘、 V 型铁 定位10. 可调支承、自位支承和辅助支承的不同之处？答：可调支撑：当工件的定位基面形状复杂时或者各毛坯的尺寸、形状变化较大时，多采用这类支撑，它的顶端位置在一个范围内调整，并可用螺母锁紧；自位支撑：为了避免超定位，需要减少某个定位元件所限制的自由度数目时，常把支撑做成浮动或联动结构，使之自为；辅助支撑：当工件定位基面较小，致使其一

48、部分悬伸较长时，为增加工件的刚性，减少切削时的变形，常采用辅助支撑。11根据六点定位原理，是分析图 4.74 中各零件的定位方案中各个定位元件所限制 的自由度。221轴销2轴销23V型块图 4.74 零件的定位方案答：在（ a）图中，三扎卡盘限制四个自由度：工件绕 y 轴、z轴的转动和延 y、z 轴的移动；挡块限制延 x 轴方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。在（b） 图中，三扎卡盘限制两个自由度：延 y、z 轴的移动；若顶尖为死定 尖，则顶尖配合三扎卡盘限制工件绕 y、z 轴的转动，同时，顶尖限制延 x 方向 的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。若顶尖为活定尖，则顶尖只配 合

49、三扎卡盘限制工件绕 y、z 轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。 在（c） 图中，两顶尖限制工件绕 y、 z 轴转动， x、y、 z 移动。共五个自由度， 属于不完全定位。在（ d）图中，小锥度心轴限制工件绕 y、z 轴的转动和 y、z 的移动；顶尖限制 心轴延 x 方向的移动。共限制四个自由度，属于不完全定定位。在（ e）图中，若三扎卡盘为相对夹持长三扎卡盘， 则三扎卡盘限制四个自由度： y、z 轴的旋转以及 x、y 轴的移动，中心架起辅助作用，增加工件的强度。共限制四 个自由度，输油不完全定位。若三扎卡盘为相对夹持短三扎卡盘，则三扎卡盘限制两 个自由度： x、y 轴的移动，中心架配

50、合三抓卡盘，限制 Y、Z 轴的转动。共限制四个 自由度，属于不完全定位。在（ f ）图中，心轴限制 Y,Z 轴的转动与移动，小平面限制 X轴移动，共限制五 个自由度，为不完全定位。在（g）图中,双顶尖限制 Y,Z 轴的转动与移动，小平面限制 X轴的移动，总共 限制五个自由度，为不完全定位。24在（h）图中,心轴 1控制 X,Y轴的移动，平面 2控制 Z轴的移动 X,Y的转动， 总共限制五个自由度，为过定位。在（i ）图中心轴控制 Y,Z 的转动与移动，平面 2控制 X轴的移动 Y,Z 的转动， 总共限制七个自由度，为过定位。在（j） 图中，左端固定锥销，限制 X、Y、Z 的移动自由度；右端浮动

51、锥销与固 定锥销组合后限制 Y、Z 的转动自由度。在（k）图,中当为长 V型块限制 X,Z 移动，为不完全定位；当为短 V型块时限制 X,Z 的移动, 为不完全定位。在（l ）图中,圆柱销控制 X,Y的移动，圆柱销和小平面配合限制 X,Z 的转动， 共限制五个自由度，为不完全定位。12. 何谓定位误差 ?定位误差有哪些因素引起的 ?定位误差的数值一般应控制在零件公 差的什么范围之内 ?答：指工件在夹具中定位不准确而带来的误差。引起定位误差的因素：1）定位基准与设计基准不重合， 2）定位基面与定位元件之间的间隙， 3）定位基面本身的形状误 差。13. 图 4.75（a） 所示零件，底面 3和侧面

52、 4 已加工好，现需加工台阶面 1和顶面 2，定 位方案如图 4.75（b） 所示，求各工序的定位误差。1.（a ）（b）图 4.75 各零件和定位方案答：在加工顶面 2 时，设计基准与定位基准重合，所以定位误差即为本工序的加 工误差，即 C=H=2H.在加工台阶面 1 时，由于设计基准与定位基准不重合， 25所以定位误差为本道工序的加工误差与基准转换误差之和，即A+2H=2(A+H)。C= A+ H=214. 图 4.76 所示为套筒零件铣平面，以内孔( D+D 0 )中心为定位基准，套在心轴 上，则 为调刀基准，配合间隙为，工序尺寸为 ，求心轴水平和垂直放置时工序尺寸 的定位误差。15.

53、图 4.77 所示圆柱体零件的直径为, 均放在 V 型块上定位铣平面，其加工表面的设计尺寸的基准分别为上母线、 差。下母线和零件中心线， 试分别计算其定位误答：当心轴垂直放置时，由于基准位移而产生基准位移误差，则有孔： Dmax=D+ D Dmin=D 轴： dmax=d dmin=d- d 所以 O1Omax=(D+ D)/2-(d- d) /2 O1Omin= D/2-d/2 又因为间隙配合为 基准位移误差所造成的加工误差为： 1= (D+d)/2+所以水平放置时定位误差为 :H=1+H=(D+d)/2+ +H 当心轴垂直放置时：加工误差等于间隙配合误差 所以，垂直放置时的定位误 差为：

54、v=+ H计尺寸基准为上母设当答： =90o, 则定位误差B=21sin 2+1=d21sin 4+1=1.207d当设计尺寸基准为下母线 C 时，定位误差 C=2(1sin 2-1)=d21sin 4-1 )26=0.207 d 差为：d当设计尺寸基准为零件中心线 O时，定位误o=2sin 2=d2sin 4 =0.70716. 为什么会出现基准位移误差？以工件的孔和外圆在心轴和V型块上定位为例答：由于定位副的制造误差而造成定位基准位置的变动， 对工件加工尺寸造成的误差称为基准位移误差工件以圆柱孔定位1）工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位由于过盈配合，定位基准不会发生移动：故 Y =0因此定位

55、误差因基准不重合情况不同而不同1）工序基准与定位基准重合，均为圆柱孔轴线时B=0Y =0D=B +Y =01D B Y 1 D22）工序基准在工件定位孔的母线上时工序基准在工件定位孔的上母线上时2Y0式中： D 工件定位内孔的尺寸公差工序基准在工件定位孔的下母线上时B= 227Y =01D=B +Y = 23）工序基准在工件外圆上、下母线上时1dD=B +Y = 2式中：d工件外圆尺寸的公差Bd2Y02） 工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（圆柱销）上定位，单边接触时1） 若工序基准与定位基准重合，则B=01 1 1 1X max(Dmax d min ) D d0Y= 22 min 2 2D=B +Y 2111 D12 d0式中 d0定位心轴的尺寸公差。为了安装方便，有时还增加一最小间隙 Xmin ,由于最