机械制造工艺学复习

1、第一章工序：一名（或一组）工人在一台机床（或其他设备及工作地点）上，对一个（或同时几个）工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。安装：工件在加工前，使其在机床（夹具）上定位和夹紧的过程称为安装。工位：工件在加工中，为了减少安装次数，往往采用回转夹具、回转工作台或移位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工。此时，在每个加工位置上所完成的那部分工作就称为工位。工步：在加工表面、切削刀具及切削用量中的转速与进给量不变的条件下所完成的那部分工艺过程，称为工步。走刀：在一个工步内，当被加工表面的切削余量较大，需要分几次切削时，每进行一次切削，称为一次走刀。设计基准：设计零件图样时用以确定其

2、他面、线或点的位置所依据的基准。工艺基准：在制造过程中采用的各种基准。1.2.3.4.1. 工序基准：在工序卡片上用以确定被加工表面位置的基准。2. 定位基准：工件在夹具上定位时，用以使工件工序尺寸方向上相对于刀具得到确定位置的基准。. 粗基准：未经加工的表面。. 精基准：已经加工的表面。1）2）1) 基本精基准：在装配时也作为装配基准。2) 辅助精基准：用作精基准的表面在装配和使用时没有用处者。3. 度量基准：用以度量加工表面位置的基准。4. 装配基准：当零件装配成部件和机器时，用以确定零、部件在机器中位置的基准。基准重合：不同基准重合在一起的情况。基准统一可以减少换算误差，保证零件的精度。

3、设计零件图样时，应尽量以装配基准作为设计基准，这样可以直接保证装配精度；在制定工艺规程时，应尽量以设计基准作为工序基准，以工序基准作为定位基准和度量基准。第二章合金的流动性铸造时液态金属充填铸型的能力，称为流动性。一般流动性好则充型能力强，容易获得轮廓清晰的薄而复杂的铸件，而且液态金属粘度小，有利于气体和杂质的浮出；也有利于对金属在凝固和冷却过程中产生的收缩进行补充，避免产生浇不足和冷隔，减少气孔、夹渣和缩孔等缺陷。提高合金流动性的方法：提高直浇道高度、增加充型静压力、降低铸型导热系数（如用干型代替湿型）、提高铸型温度、提高型砂透气性和开设出气冒口以降低气体阻力、简化浇注系统和增大内浇道截面、

4、减少金属液流动阻力等。合金的收缩合金的收缩分三个阶段. 液态收缩：从浇注温度到液相线温度间的收缩。. 凝固收缩：从液相线到固相线温度间的收缩。. 固态收缩：从固相线到室温温度间的收缩。液态收缩和凝固收缩表现为合金体积的缩小，用体收缩表示，使铸件易产生缩孔和缩松。固态收缩主要体现在铸件尺寸的缩小上，用线收缩表示，使铸件易产生内应力、变形和裂纹。热裂是在合金凝固末期高温下形成的。此时，固态金属已形成完整的骨架，晶粒间还有少量的液体，金属本身的强度塑性很差，收缩时的收缩应力若超过该温度下金属的强度则产生热裂。冷裂是合金在较低温度下形成的。受热应力和收缩应力的综合影响后，其内应力大于该温度下的金属强度

5、则产生冷裂。铸造工艺对铸件结构的要求1. 铸件外形的设计(1) 分型面尽量减少并尽可能为平面。(2) 铸件外形应尽量方便造型。2. 铸件内腔的设计(1) 尽量避免不必要的型芯。(2) 型芯要便于固定、排气和清理。3. 铸件结构斜度的设计在垂直于分型面的不加立壁上应设计出斜度。合金铸造性能对铸件结构的要求1. 合理设计铸件壁厚铸件壁厚设计应大于该合金在一定铸造条件下所能得到的“最小壁厚”。2. 铸件壁厚应尽可能均匀3. 铸件的连接方式要合理(1) 铸造圆角；(2) 铸件要避免交叉和锐角连接；(3) 壁厚与薄壁连接时，应力求平缓过渡，避免截面突变，减少应力集中，防止产生裂纹。第三章金属的可锻性是指

6、金属经受锻压成形的难易程度。可锻性以金属的塑性和变形抗力来衡量。影响金属可锻性的因素(1) 化学成分的影响一般纯金属的可锻性比它们的合金好。对碳钢，随碳含量增加，铁素体量减少，渗碳体量增加，碳钢强度增加、塑性降低，可锻性变差。合金钢总趋势是随合金元素增加钢的塑性降低，变形抗力增高，可锻性降低。(2) 组织的影响单相组织比多相组织塑性好；细晶粒金属的塑性比粗晶粒的好，但变形抗力较大。铸态组织的钢锭具有粗大的柱状晶、夹渣、偏析、疏松和气孔等铸造缺陷，锻造时塑性低，容易开裂。为保证锻件质量，开始锻造铸态钢锭时变形量要小，待其逐渐转变为锻造组织性能较好时，再增大变形量。(3) 变形温度的影响大多数金属

7、随温度升高，塑性增加、变形抗力降低，易产生回复和再结晶，消除加工硬化。但过高的温度会造成金属过烧，降低可锻性。(4) 变形速度的影响随变形速度增加金属回复和再结晶不能及时产生，加工硬化加剧，塑性降低、变形抗力增加。变形过程中，消耗于塑性变形的能量有一部分转化为热能（塑性变形热效应）。当变形速度很大时，热量来不及扩散，导致锻件温度升高、塑性提高、变形抗力下降。变形速度低于临界值a时，可锻性变差；当变形速度高于临界值a时，可锻性大为改善。(5) 应力状态的影响金属在变形过程中，由于受到不同方向的外力，所产生的应力状态就各不相同。压应力个数越多、数值越大，金属塑性越高。压应力有利于抑制和消除由于塑性

8、变形而引起的各种微观破坏和组织缺陷。压应力促使金属内部摩擦增大，变形抗力也随之增大。金属铸锭内存在的非金属夹杂物，在锻压的热变形后沿金属的流变方向分布，在经浸蚀后的宏观研磨面上会出现流线，这种流线称为“纤维组织”。在零件设计时，应使零件所受的最大正应力方向与纤维组织方向重合，最大切应力方向与纤维组织方向垂直，并使纤维分布与零件轮廓相符合。模锻件结构工艺性要求1) 锻件应有一个合理的分模面；2) 为使坯料金属易于充满模膛，锻件外形应力求简单、对称、平直；3) 尽量避免多孔、深孔、窄沟、深槽等结构；4) 与分模面垂直的表面上尽可能避免有凹槽和孔；5) 要有拔模斜度，锻件上孔不可过深；6) 对复杂形

9、状零件用模锻制坯较困难时，可采用锻焊或锻造螺钉连接等组合结构。冲裁件断面处有明显的三个区（四个部分）：剪裂带，光亮带，榻角，毛刺。光亮带尺寸准确、表面光洁，断面质量最好；剪裂带粗糙、略带斜度，断面质量较差。冲孔时，孔的尺寸取决于凸模尺寸；落料件的尺寸取决于凹模尺寸。弯曲变形时，坯料内侧受压缩、外侧受拉伸。为防止材料在弯曲时的断裂，应使内侧的最小弯曲半径rmin（0.251）S；材料的塑性好，rmin值可取小些。轧材、板材具有各向异性，应尽量使坯料的纤维方向与弯曲线垂直。弯曲线必须与坯料纤维方向重合时，应增大rmin；坯料表面不要划伤，以免在弯曲时应力集中而断裂。在设计弯曲模时，应使模具角度比零

10、件小一个回弹角，使零件在弯曲后得到所要求的角度。一般小于10。拉深系数m值越小，变形程度越大，所需变形力也越大，越易产生起皱、拉穿等缺陷。为防止拉深过程中的起皱，可用压边圈。冲压件的结构工艺性1. 冲裁件的结构工艺性1) 外形和内孔形状应尽量简单、对称，避免狭槽、长的悬臂，b>2S。2) 直线相接处均要以圆角过渡。3) 冲孔尺寸不能过小，尺寸精度不要太高。2. 弯曲件的结构工艺性1) 弯曲件的圆角半径不要小于最小弯曲半径。圆角半径过大，受回弹影响。2) 形状尽量对称。3) 弯曲边不要过短。4) 孔不能靠弯曲边过近。5) 弯曲件的精度一般不应超过IT9IT10。3. 拉深件的结构工艺性1)

11、 形状力求简单、对称。2) 拉深件高度尽可能减低。3) 对半敞开或不对称的拉深件可采用合冲工艺，然后切开。4) 带凸缘拉深件的凸缘宽度要适当。5) 底与壁间的圆角半径应满足要求。6) 精度不能要求过高，高精度应不高于IT16IT17,直径精度应不高于IT12IT16。第四章电焊条由药皮和焊芯两部分组成。在焊接时，焊芯作为电极和熔化后填充焊缝，因此焊芯的化学成分和杂质含量直接影响焊缝质量。药皮的作用是：容易引燃电弧和提高电弧的稳定性；造气、造渣包围和覆盖熔池，保护焊缝；提供合金元素渗入焊缝，以保证焊缝的力学性能和焊接工艺性能。酸性焊条，熔渣呈酸性。熔渣的氧化性较强，脱硫能力差，焊缝塑性、韧性差，

12、易产生裂纹。焊接操作工艺性好，价格较低，可交直流两用，常用于要求不高的一般结构的焊接。碱性焊条，熔渣呈碱性。熔渣的氧化性小，脱氧、脱硫能力强，焊缝抗裂性好，常用于重要结构的焊接。碱性焊条容易产生气孔，焊接操作工艺性差，常用直流电焊接。焊接接头的组织和性能根据金属被加热时的状态不同，焊接接头可分为焊缝区和热影响区两部分。(1) 焊缝区焊缝区的金属被加热熔化后进行冷却结晶，其结晶是从熔池底侧面开始向中心生长。由于两边晶粒同时生长而互相阻碍，晶体长大方向指向熔池中心而形成铸态柱状晶。在焊接时受到电弧吹力和保护气体吹动，使晶体长大受到干扰，柱状晶呈层片状，使晶粒细化；同时合金元素渗入焊缝使焊缝合金化，

13、所以焊缝金属的性能不低于母材。(2) 热影响区焊缝两侧的金属母材因焊接热作用而产生组织和性能变化的区域称为热影响区。根据组织变化的特征不同，热影响区可分为熔合区、过热区、正火区和部分相变区。焊接应力和变形焊接过程中对焊件进行不均匀加热而产生的膨胀、冷却时的收缩，均受到周围金属的限制，使焊件产生了应力和变形。常见的变形基本形式有收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪形变形。金属材料的焊接性金属材料的焊接性是指在一定的工艺条件下金属材料获得优质焊接接头的难易程度。其一是工艺焊接性，即金属形成焊接缺陷的敏感性要小；其二是使用性能，即金属的焊接接头适应使用时的性能要求。焊接碳当量CE：将钢中各种元

14、素对焊接性的影响都折算成与碳作用相当的量。计算碳钢及低合金钢的碳当量CE（%）经验公式为CE=wC+wMn6+wCr+wMo+wV5+wNi+wCu15式中各项均为该元素在钢中的质量分数。碳钢及低合金钢的焊接1. 碳钢的焊接低碳钢的碳含量少（wC0.25%），焊接性良好，能活动优质焊接接头。中碳钢的碳含量为wC=0.25%0.60%，随着碳含量增加焊接性变差。因此，应适当进行预热，wC在0.45%以下，预热温度为150250摄氏度；wC在0.45%以上，预热温度为250400摄氏度。焊接时应尽量选用抗裂性能好的低氢型焊条，而且采用细焊条小电流、开坡口多层焊、焊后缓慢冷却和去应力退火。该方法主要

15、用于焊接铸钢和锻件。高碳钢焊接性很差，一般进行焊补，不进行结构焊接。2. 低合金钢的焊接CE<0.4%，强度低，焊接性良好，常温下焊接性能与低碳钢差不多。CE=0.4%0.6%，强度级别较高，焊接性较差；焊接前一般都要进行预热，选用低氢焊条及焊后进行退火处理。铸铁的焊补铸铁不考虑作为焊接结构件，只能进行焊补。铸铁件的焊补常用手弧焊和气焊，焊补方法可分为热焊法和冷焊法。焊接结构材料的选择尽量选用焊接性良好的材料。应多采用成型材料。熔化焊接头基本形式有对接接头、搭接接头、角接接头、T形接头。当焊件厚度较大时，为了保证焊透，接头处应根据工件厚度加工出各种坡口。焊缝的布置(1) 焊缝的位置应便于

16、操作(2) 焊缝应避开应力最大和应力集中的部位(3) 焊缝布置应尽可能分散(4) 焊缝位置应尽可能对称(5) 焊缝位置应远离加工表面第五章各种毛坯的特点和应用场合P83铸件的特点：液态成形，铸件精度低、加工余量较大，铸造合金组织粗大、内部有缺陷；铸造工序较多，废品率较高，抗冲击性能不如同材料的锻件；铸件的应用场合：对一些形状复杂，用其他方法难以成形的零件；一些要求耐磨、减振、承压、价廉的零件。砂型铸件机床机身，缸体，带轮，箱体等；金属铸件铝活塞、铜套；熔模铸件汽轮机叶片，成形刀；离心铸件缸套，污水管；低压铸件大功率柴油机活塞，曲轴箱，汽缸头；压铸件微型电动机外壳，化油器体；锻压件特点：没有铸造

17、的粗大组织和内部缺陷，其力学性能较好，但因它是在固态下塑性成形而难以获得复杂的形状；常用锻压件的应用场合：一些要求强度高、耐冲击、抗疲劳的重要零件。自由锻件精度低、生产率不高，适用于小批生产形状简单的零件，如光轴、阶梯轴、齿 轮坯；模锻件可锻制比自由锻件形状复杂的零件，精度较高，加工余量小，生产率高。用于大批量中、小型锻件；冲压件主要用于6mm以下，塑性良好 的金属板料、条料制品，也适用于一些非金属材料的冲裁。可冲制出形状复杂、尺寸精度较高的薄壁件、空心件。焊接件特点：可以小拼大，气密性好，生产周期短，但抗振性差，易变形；型材的应用场合：冷轧型材尺寸较小精度较高，易实现自动送料，适于自动加工；

18、热轧型材多应用于普通零件制造（机械零件多采用型材为毛坯：钢等）；型材：常用型材有圆钢、方钢、六角钢及角钢、槽钢等。型材根据精度可分普通精度的热轧型材和高精度的冷轧型材。热轧型材多应用于普通零件的制造，冷轧型材尺寸较小、精度较高，易实现自动送料，也可直接选用冷轧型材而不需要表面切削加工。毛坯选择原则使用要求保证使用要求是选择毛坯的首要原则。由于工作条件、使用要求不同，其毛坯的类别、材料和制造方法也不一样。农业机械、建筑机械中的一些齿轮，常在低速下运转，受力不大，对啮合及振动要求不高，常用灰铸铁或合金铸铁铸造后，不经机械加工即可直接使用。机床中的齿轮，工作时要求传动平稳振动小，受力稳定，在静态下变

19、换转速，且有良好的润滑条件，工作环境较好，故常选用碳钢或低合金钢经锻造和机械加工后，根据需要进行不同热处理后使用。汽车齿轮速度较高，在动态下进行变速，路面不平、超载等，要承受较大冲击，要求齿轮具有较高的耐磨性和抗冲击性，常选用低碳合金结构钢如20CrMnTi等材料，经锻造、机械加工、渗碳淬火后使用。经济性1. 选择合适的毛坯生产工艺2. 选择合适的材料3. 批量和生产周期实际生产条件所谓实际生产条件，主要是指本企业的设备条件、技术水平、厂房情况及原材料供应情况等。常用零件的毛坯选择（如曲轴，车架，外壳）P88轴类零件钢或铸铁（光轴热/冷轧圆钢；阶梯轴圆钢或锻件；凸轮轴和曲轴球墨铸铁或锻件）轮盘

20、类零件铸造或锻造毛坯（大型齿轮铸钢或球墨铸铁；小型低速齿轮铸铁；带轮等轮灰铸铁）套类零件钢，铸铁，青铜，黄铜等（孔径小于20mm热/冷轧或实心铸件；大于20mm无缝钢管或有孔的铸件和锻件；批量大挤压和冶金件）箱体类零件灰铸铁（客车车架，机床和机架铸钢件；航空发动机和箱体类零件高强度铝合金铸件）第六章互换性概述P90在机器制造业中，零、部件的互换性是指同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不经过任何挑选或附加修配，装在机器上就能达到规定的功能的要求。这样的一些零件或部件，就称为具有互换性的零、部件。画公差带图P91何谓标准公差，基本偏差？P92标准公差：国标规定的，用以确定公差带大小的任一公差值

21、.用来确定公差带的宽度，由公差单位和公差等级构成.基本偏差：国标规定的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差，用来确定公差带的位置.H下偏差为零，h上偏差为零必须会查标准公差，基本偏差P93基准制的选用P101基孔制：孔的公差带位置确定，基准孔下偏差为零，“H”基轴制：轴的公差带位置确定，基准轴上偏差为零，“h”公差等级的选用P101对于基本尺寸小于或等于500mm的较高等级的配合，由于孔比同级的轴加工困难，当标准公差小于或等于IT8级时，国标推荐孔比轴低一级相配合。但对于标准公差大于IT8级或基本尺寸大于500mm的配合，由于孔的测量精度比较容易保证，故推荐

22、采用同级孔、轴配合；何谓最小条件？P102最小条件：理想要素的确定准则，就是最小条件，即被测实际要素对理想要素的最大变动量为最小.形状公差与位置公差怎么标注？P102 表面粗糙度参数值的选择P113表面特征代号及其标注法P113何谓尺寸链、封闭环？P114尺寸链：由有相互关系并按一定次序排列的一组尺寸组成的一个封闭尺寸链环.封闭环：在零件加工后或机器装配后间接形成的尺寸。画尺寸链图，判断封闭环，增减环P115极值解法计算公式P116完全互换装配法P120画尺寸链判断增减环用极值解法求上、下偏差在工序图上改变设计尺寸的标注P129一次加工同时保证多个设计尺寸P130表面热处理层深度及镀层深度工艺

23、尺寸链P132第七章切削用量：指切削速度、进给量和切削深度三者的总称.常称为切削用量三要素。切削速度v：它是切削刃上选定点相对于工件的主运动的速度。进给速度vf与进给量f：进给速度vf是切削刃上选定点相对于工件的进给运动的速度，单位为mms。进给量f是工件或刀具的主运动每转或每一行程时，工件和刀具在进给运动方向上的相对位移量。切削深度ap：对外圆车削而言，切削深度（mm）是工件上待加工表面和已加工表面间的垂直距离。刀具耐用度：刃磨后刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，称为刀具耐用度，以T表示车床加工范围及特点P143用于加工各种回转表面，如内外圆柱表面、圆锥表面、成形回转表面和

24、回转体端面；卧式车床通用性较大，但结构复杂且自动化程度低，适用于单件、小批生产和修理车间等（车床应用最广）齿轮的加工方法，滚齿和插齿P144成形法和展成法；滚齿机滚切直齿和斜齿圆柱齿轮和涡轮；插齿机内、外啮合的圆柱齿轮铣床、刨床和插床的加工范围及特点P146铣床加工平面和沟槽、螺旋面，适用于加工单件、小批成批生产小型零件（凸轮、样板、模具）刨床和插床加工平面和沟槽，适用于单件、小批生产和修理车间钻床和镗床加工范围及特点P148钻床加工外形较复杂，没有对称回转轴线的工件上的孔，如箱体、机架等零件上的各种孔，加工时，工件不动，刀具作旋转主运动。镗床镗孔、钻孔、铣平面、车削何谓加工精度，加工误差？P

25、149加工精度：指零件在机械加工以后的尺寸、几何形状和各表面间的相互位置等实际数值与理想数值相接近的程度.加工误差：零件在加工过程中，产生的误差.产生加工误差的主要因素P150加工原理误差机床、刀具及夹具的制造误差与磨损工件的安装误差工艺系统的受力变形工艺系统的热变形工件内应力的影响测量误差和调整误差毛坯误差的复映原理 P153工件的毛坯在尺寸上、形状上以及表面层硬度的均匀性上都有较大的误差。毛坯的这些误差在加工时使切削深度不断地变化，从而引起切削力的变化，使工艺系统产生相应变形，因而在加工后的工件表面上还保留着与毛坯表面类似的形状或尺寸误差。误差敏感方向误差敏感方向：通过刀刃的加工表面法线方

26、向，在此方向上原始误差对加工误差影响最大。主轴及轴承误差对工件形状的影响P151当车床主轴采用滑动轴承时，由于切削载荷使主轴的轴颈始终压紧在轴承表面的一定部位上，则主轴轴颈的圆度就会反映到工件上去。误差的分类（系统性误差变值、常值系统性误差，偶然性误差，并举实例）P155系统性误差（变值、常值系统性误差）、偶然性误差；常值系统性误差：机床导轨偏斜后引起的形状误差和定尺寸刀具偏大时，孔径偏大于相应的数值；变值系统性误差：刀具磨损后，零件直径逐渐变大。系统性误差：当顺序加工一批零件时，加工误差的数值大小不变，或者按明显的规律变化，这些误差被称为系统性误差。偶然性误差：如果误差的出现没有明显的规律性

27、则被称为偶然性误差；因内应力重新分布所引起的工件变形;因材料硬度不均匀、加工余量不均匀、毛坯表面有缺陷等原因导致切削力变化所造成的加工误差都属于偶然性误差。何谓加工表面质量？包括哪些内容？P158加工表面质量：指机械加工以后，零件表面的几何形状（主要是表面粗糙度）和表面层的物理力学性能两个方面。表面的几何形状包括：宏观几何形状偏差或宏观不平度、表面粗糙度、表面波度。表面层的物理力学性能：表面层的冷硬程度和深度、表面层残余应力和种类（拉伸或压缩）、大小及其分布状况、表面层的金相组织。表面质量对零件使用性能的影响原因和结论.P159表面层存在残余压应力，可提高表面硬度；零件表面进行强化处理（如冷挤压）后，可以显著降