机械加工工艺过程的考试概念

1、工艺过程：由于机械产品的主要劳动力过程都使被加工对象的尺寸、形状和性能产生一定的变化，即与生产过程有直接关系。机械加工工艺过程的概念是机械产品生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件。使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，成为合格零件的生产过程。 机械加工工艺过程中的工序是指：一个（或一组）操作者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工艺过程。工位：在工件的一次安装中，通过分度（或移位）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置。每一个加工位置上的安装内容。工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工

2、位内容。安装：如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容。 装夹：是指定位和夹紧的操作过程。 机械加工工艺系统物质分系统：工件、机床、工具和夹具六个自由度：一个物体在空间可以有六个独立的运动，在直角座标系中分别为3个平移运动和3个转动。习惯上，把上述6个独立运动。 六点定位原理：一个物体在空间可以有六个独立的运动，若采用6个按一定规则布置的约束点，就可以限制工件的6个自由度，实现完全定位。完全定位：根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求，需要6个根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求自由度全部被限制的定位。 不完全定位：根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸

3、）要求，仅需要限制1个或几个（少于6个）自由度的定位。欠定位：根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，或者说在完全定位和不完全定位中，约束点不足，欠定位是不允许的。过定位：工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束点约束。零件的加工精度包含:尺寸精度、形状精度和位置精度。选择粗基准遵循原则：1. 保证相互位置要求的原则2. 保证加工表面加工余量合理分配的原则 3. 便于工件装夹的原则4. 粗基准一般不得重复使用的原则精基准的选择：1基准重合原则2统一基准原则 3. 互为基准原则 4自为基准原则5便于装夹原则一、退火是将钢件加热至高于或低于钢的临界温度，经适当保温后随炉或

4、埋入导热性较差的介质中缓慢冷却。其主要目的包括：（1）降低硬度，改善切削加工性（2）细化晶粒，改善组织，提高力学性能（3）消除内应力，防止开裂与变形，或为下一道淬火工序作好组织准备（4）提高塑性和韧性，便于进行冷冲压或冷拉拔加工二、正火是将钢件加热到亚共析钢或过共析钢临界温度以上3050度，保温适当时间后出炉，在静止的空气中冷却的热处理工艺。正火的主要目的包括：（1）可获得具有较高强度和硬度的组织，因而可用作不太重要的机械零件的最终热处理；（2）提高低碳钢的硬度，避免粘刀，改善其切削加工性（3）对于过共析钢，正火可以减少或消除网状渗碳体，降低材料的脆性，为球化退火作好组织准备；三、淬火是将钢件

5、加热至亚共析钢或共析钢与过共析钢临界温度以上3050度，保温适当时间后置于冷却介质中快速冷却的热处理工艺。其主要目的是提高钢的硬度和耐磨性，常用于各种刃具、量具、模具和滚动轴承等。低碳钢的含碳量太低，一般无法淬硬四、回火是将淬火后的钢件重新加热至一定温度，保温适当时间后置于空气或水中冷却的热处理工艺。消除淬火时因冷却过快而产生的内应力，降低脆性、提高韧性，同时使零件的尺寸稳定化。因此，钢件淬火后都要进行回火（1） 外圆表面的加工路线零件的外圆表面主要采用下列四条基本加工路线来加工 1.粗车一半精车一精车 应用最广，工件材料可以切削，加工精度 IT7，表面粗糙度等于或大于Ra0.8m的外圆表面，

6、如果加工精度要求较低，可以只取粗车或者取：粗车一半精车 2、粗车一半精车一粗磨一精磨 1.黑色金属材料半精车后有淬火要求2.加工精度等于或低于IT6 3.表面粗糙度等于或大于 Ra0.16m的外圆表面 3.粗车一半精车一精车一金刚石车适用于工件材料为有色金属（如铜、铝），不宜采用磨削加工方法加工的外圆表面这种方法已有用于尺寸精度为0.lm数量级和表面粗糙度为0.01m数量级的超精密加工之中4. 粗车一半精车一粗磨一精磨一研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光增加了研磨、超精加工、砂带磨、镜面磨或抛光等精密、超精密加工或光整加工工序，多以减小表面粗糙度、提高尺寸精度、形状和位置精度为主要目的抛光、

7、砂带磨等则以减小表面粗糙度为主。2、 孔的加工工艺路线 1、钻一粗拉一精拉 多用于大批大量生产盘套类零件的圆孔、单键孔和花键孔加工其加工质量稳定、生产效率高，当工件上没有毛坯孔时，第一道工序需安排钻孔，当工件上已有毛坯孔时，则第一道工序需安排粗镗孔，以保证孔的位置精度，如果模锻孔的精度较好，也可以直接安排拉削加工。因为拉刀是定尺寸刀具，所以经拉削加工的孔一般为7级精度的基准孔（H7）2 钻一扩一铰一手铰应用最为广泛的加工路线，在各种生产类型中都有应用，多用于中、小孔加工其中扩孔有纠正位置精度的能力，铰孔只能保证尺寸、形状精度和减小孔的表面粗糙度，不能纠正位置精度，当孔的尺寸精度、形状精度要求比

8、较高，表面粗糙度要求又比较小时，往往安排一次手铰加工，用端面铰刀手铰，可用来纠正孔的轴心线与端面之间的垂直度误差。因为铰刀也是定尺寸刀具，所以经过铰孔加工的孔一般也是7级精度的基准孔（H7）3 钻或粗镗一半精镗一精镗一浮动镗或金刚镗单件小批生产中的箱体孔系加工，位置精度要求很高的孔系加工在各种生产类型中，直径比较大的孔，例如：80mm以上，毛坯上已有位置精度比较低的铸孔或锻孔，材料为有色金属，需要由金刚镗来保证其尺寸、形状和位置精度以及表面粗糙度的要求4 钻（或粗镗）一粗磨一半精磨一精磨一珩磨用于淬硬零件加工或精度要求高的孔加工，珩磨孔属于精密加工珩具：一个圆棒珩磨时：工件作回转运动，珩具作往

9、复送进运动。有时亦可工件不动，珩具同时作回转和往复送进运动3） 平面的加工路线1 粗铣一半精铣一精铣一高速铣 铣削加工用得最多。因为铣削生产率高。近代发展起来的高速铣，其加工精度比较高（IT67），表面粗糙度也比较小（Ra0.161.25m）依据被加工面的精度和表面粗糙度的技术要求，可以只安排粗铣，或安排粗、半精铣；粗、半精、精铣以及粗、半精、精、高速铣2 粗刨一半精刨一精创一宽刀精刨、刮研或研磨刨削加工也是应用比较广泛的一种平面加工方法。同铣削加工相比，由于生产率稍低，因此，从发展趋势上看，不象铣削加工那样应用广泛。对于窄长面的加工来说，刨削加工的生产率并不低。宽刀精刨多用于大平面或机床床身

10、导轨面加工，其加工精度和表面粗糙度都比较好，在单件，成批生产中被广泛应用。3 粗铣（刨）-半精铣（刨）-粗磨-精磨-研磨、精密磨、砂带磨或抛光如果被加工平面有淬火要求，则可在半精铣（刨）后安排淬火淬火后需要安排磨削工序，视平面度和表面粗糙度要求，可以只安排粗磨，亦可只安排粗磨-精磨，还可以在精磨后安排研磨或精密磨。4 粗拉-精拉 在大批大量生产中采用。生产率高，尤其对有沟槽或台阶的表面，拉削加工的优点更加突出。例如，某些内燃机气缸体的底平面、曲轴半圆孔以及分界面等就是全部在一次拉削中直接拉出的拉刀和拉削设备昂贵，因此，这条加工路线只适合在大批大量生产中使用。（1） 工序顺序的安排原则1 先加工

11、基准面，再加工其它表面2 先加工平面，后加工孔3 先加工主要表面，后加工次要表面4 先安排粗加工工序，后安排精加工工序 工艺系统的几何精度对加精度的影响 一、加工原理误差 二、调整误差 1.试切法调整 2.调整法3、 机床误差：1.机床导轨导向误差2.机床主轴的回转误差3.机床传动链的传动误差四、夹具的制造误差与磨损五、刀具的制造误差与磨损主轴回转轴线的运动误差可以分解为:1、径向圆跳动2、端面圆跳动3、倾角摆动一、加工原理误差：加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。二、调整误差：在机械加工的每一个工序中，总是要对工艺系统进行调整工作。调整不可能绝对地准确，

12、因而产生调整误差。工艺系统的调整有两种基本方式。不同的调整方式有不同的误差来源。（一）试切法调整单件、小批生产中普遍采用试切法加工:加工时先在工件上试切根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构调整刀具与工件的相对位置然后再进行试切、测量、调整引起调整误差的因素是：测量误差 量具本身的精度、测量方法。机床进给机构的位移误差 当试切最后一刀时，要按刻度盘的显示值来微量调整刀架的进给量，这时会出现进给机构的"爬行"现象，使刀具的实际位移与刻度盘显示值不一致。试切时与正式切削时切削层厚度不同的影响（2） 调整法在成批、大量生产中，广泛采用试切法（或样件样板）预先调整好刀具与工件的

13、相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置不变来获得所要求的零件尺寸影响调整精度的因素还有：定程机构误差 在大批大量生产中广泛采用行程挡块、靠模、凸轮等机构保证加工尺寸,以及与它们配合使用的离合器、电气开关、控制阀等的灵敏度样件或样板的误差测量有限试件造成的误差 试切加工的工件数（称为抽样件数）不可能太多,因而造成误差3、 机床误差：引起机床误差的原因是机床的制造误差、安装误差和磨损。这里着重分析对工件加工精度影响较大的:（一）机床导轨导向误差（二）机床主轴的回转误差（三）机床传动链的传动误差 四：机床导轨导向误差：导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度

14、，这两者之间的偏差值则称为导向误差。 工艺系统刚度对加工精度的影响（一）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差（二）切削力大小变化引起的加工误差（三）夹紧力和重力引起的加工误差（四）传动力和惯性力对加工精度影响（1） 切削力作用点位置变化引起的工件形状误差1、机床的变形2、工件的变形3、工艺系统的变形二、工艺系统总变形工艺系统的总变形为机床和工件的变形的叠加（车光轴的例子中，车刀变形忽略）测得车床主轴箱、尾架、刀架三个部件的刚度，以及确定了工件的材料和尺寸，就可以按x值，估算工艺系统的刚度，若可得知切削力Fy，利用公式就可以估算出不同x处工件半径的变化。 二、切削力大小变化引起的加工误差 三、

15、传动力和惯性对加工精度影响4、 机床部件刚度（二）影响机床部件刚度的因素1、连接表面间的接触变形零件间接合表面的实际接触面积只是理论接触面的一部分，实际接触的只是一小部分的凸峰。当外力作用时，这些接触点处将产生较大的接触应力，并产生变形（弹性和塑性）。这就是部件刚度曲线不是直线，刚度远小于同尺寸实体的刚度，是造成残留变形和多次加载卸载后残留变形才趋于稳定的原因2、零件间摩擦力的影响。造成加载卸载曲线不重合3、接合面的间隙4、薄弱零件本身变形五、减少工艺系统受力变形对加工精度影响的措施（一）提高工艺系统 的刚度1、合理的结构设计：尽量减少连接面的数目，注意刚度的匹配。采用：空心截形、封闭截形、添

16、加加强肋2、提高连接表面的接触刚度：提高机床部件接合面以及工件定位基准面的精度和表面质量、给机床预加载荷，增加实际接触面积3、采用合理的装夹和加工方法（图例）6、 工件残余应力引起的变形1、概念也称内应力，指在没有外力作用下或除去外力后工件内存留下来的应力特点：不稳定，内部力求恢复到一个稳定的没有应力的状态，导致工件变形，精度丧失2、毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力（图例）3、冷校直带来的残余应力（图例）4、切削加工带来的残余应力措施：增加消除内应力的热处理工序、合理安排工艺过程、改善零件结构，提高零件刚度，壁厚均匀第4节 工艺系统的热变形对加工精度的影响一、概述二、工件热变形对加工精度的影响三、刀具热变形对加工精度的影响四、机床热变形对加工精度的影响五、减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施 刀具热变形对对工件加工精度的影响及的措施1、加工大型零件，刀具热变形往往造成几何形状误差。如车长轴时，可能由于刀具热伸长而产生锥度（尾座处的直径比主轴箱附近的直径大）2、为了减小刀具的热变形，应合理选择切削用量和刀具几何参数