北航制造工程基础2与互换性复习整理

1、互换性:一种产品替代另一种产品满足同样要求的性能。作用：在设计方面：缩短设计周期，并便于采用计算机辅助设计。在制造加工方面：提髙劳 动生产率，提高产品质量，降低生产成本。在使用维修方面：减少维修时间和费用，提高机 器的使用价值。鉴干互换性在提髙产品质量和可靠性、提商经济效益等方面的重大意义，互换性原则巳 成为现代机械制造业中一个普遍遵守的原则墓本尺寸一指结构设计和强度、刚度计算确定的尺寸实际尺寸一对完工零件用两点法测量所得到的尺寸极限尺寸：允许零件实际尺寸变化的两个界限值偵差一某一尺寸与基本尺寸的代数差尺寸公差允许尺寸的变动量配合基本尺寸相同的，相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。间陳配合一过

2、盈配合过渡配合基准制为了设计和制造上的经济性，把其中孔公差带或轴公差带的位置固定，而改变轴公 差带或孔公差带的位直,来实现所需要的各种配合的制度。优先采用基孔制：因为采用基孔制可以减少定值刀、量具的规格数目，有利于刀量具的标准 化、系列化，因而经济合理，使用方便，能以广泛采用基孔制配合选择基轴制配合情况：1、由冷拉棒材制造的零件，其配合表面不经切削加工2、与标准件 相配合的孔或轴3、同一根轴上与几个零件孔配合，且有不同的配合性质。轮廓要素是指构零件的点，线，面各要素。中心要素是指轮廓要素对称中心所表示的点线面 各要素。理想要素是指具有几何意义的要素，即几何的点、线、面。它们不存在任何误差

3、76; 实际要素是指零件上实际存在的要素。在评定形位误差时，通常以测得要素代替实际要素。 屡大实体尺寸(MMS):实际孔(轴)在最大实体状态下的极限尺寸屡大实体实效尺寸(MMVS)：实际孔(轴)在最大实体实效状态下的体外作用尺寸最大实体要求：用最大实体实效边界MMB控制被测孔(轴)的形位误差f,用T(极限尺寸)控制实际尺寸Da(da)o/合格：dR+dB=dMv=dulft；:+ tM Da-ADfe >t M尺寸合格：dUiin<dA<dmft?.DminW DrMD山略表面粗糙度:指由加工零件表面上具有的较小间距和谷峰所组成的微观几何形状特征。表面粗樋度对件工作性能的影响

4、:耐磨性 配合性质稳定性 疲劳强度 抗腐蚀性(1) 取样长度1T :用于判别被评定轮廓的不规则特征的长度。(2) 评定长度In:评定表面轮廓所必需的一段长度商度评定参数：轮廓最大峰高Rp轮廓最大谷深Rv轮廓最大髙度Rz：取样长 度，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离。 轮廓总高度Rt：评定长度，轮廓的峰顶线和 谷底线之间的距离。高度均化评定参数轮廓算术平均偏差Ra：取样长度，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距 离绝对值的平均值。Ra能充分反映表面微观几何形状商度方面的待征滚动轴承團与轴（轴颈）配合采用基孔制、外圈与孔（轴承座孔）的配合分别采用基轴制平懷联接的公差与配合在平键联结中，键宽和槽宽b是配合尺

5、寸，键标准件，是平键结合中的“轴”，所以键宽与 槽宽的配合采用基轴制配合。三种朕接类型，即较松联接、一般联接和较紧联接矩形花健结合的公差与配合国标规定矩形花键朕结采用小包定心；为了减少加工花键的拉刀的品种、规格，花键联结采 用基孔制配合；定心直径d的公差带在一般情况下，、外花键取相同的公差誓级。为了保证、 外花键小径定心表面的配合性质，国标规定该表面的形状公差与尺寸公差的关系采用包容要 求。三种朕接形式，即清动联接、紧淆动联接和固定联接测：取被测董童值的实脸过程。计量一保持董值统一和传递为目的的专门测童。四个要素：测对象：几何量（长度，角度，表面粗糙度，形状和位直误差以及螺纹，齿轮 的各几何参

6、数等）计童单位：长度的基本单位是米、平面角度单位为弧度。测畳方法：测量 时所采用的测量原理，计量器具和测量条件的综合。测童的准确度：测得值与被测量克值相 一致的程度。量块的用途：作为长度尺寸的实物基准，将国家的长度基准按照一定的规逐级传递到机 械产品制造环节，实现量值统一。作为标准长度标定量仪，检定量仪的示值误差。相对 测量时以量块为标准，用测量器具比较量块与被测尺寸的差值。也可直接用于精密测量、 精密划线和精密机床的调整。按等使用:以La为工作尺寸，按级使用:以标称长度L为工作尺寸按辱使用比按级使用的测童精度商。宜接测:指被测几何量的量值直接由计量器具读出。间接测:指欲测量的几何量的量值 由

7、实测几何量的量值按一定的函数关系式运算后获得。（按实测几何Jt是否为被测几何董分 绝对测董：计量器具的示值即为被测几何量的量值.相对测童：计量器具显示出被测几何 量相对干巳知标准量的偏差，被测几何量量值为巳知标准量与该偏差的代数和.（按示值是 否为被测几何童的:值分）切削加工：切削刀具和工件按一定规律作相对运动，利用切削刃去除工件上多余的(预留) 的材料，使工件的形状、尺寸及表面质量都合乎设计要求。待加工表面：加工时即将被切除 的表面。巳加工表面：被切去多余材料而形成符合要求的工件新表面。过渡表面：又称加工 表面，加工时由主切削刃正在切削的那个表面，它是待加工表面和巳加工表面之间的表面 切削用

8、童三要素：切削速度冬、进给速度刃、切削深度&P前刀面：切下的切屑沿其流出的表面。前刀面：切下的切屑沿其流出的表面。副后刀面：与 工件上巳加工表面相对的表面。主切削刃：前刀面与后刀面相交而得到的边锋，用以形成加 工的加工表面，主要完成金属切除工作。副切削刃：前刀面与副后刀面相交而得到的边锋, 协同主切削刃完成切除工作。刀尖：主切削刃和副切削刃的连接处。主僞角耐：在基面上，主切削刃的投影与进给方向的夹角。副偵角否:在基面上，副切 削刃的投影与进给方向的夹角劃倔角広:在基面上，副切削刃的投影与进给方向的夹角。后角：在同一主剖面匕，后刀面与切削平面的夹角。刃倾角入：在切削平面，主切削刃 与基面

9、的夹角。切削层：在各种切削加工中，刀具相对于工件沿进给方向每移动/或厶之后，刀齿正在切削 的材料层称为切削戻。切削犀度Ad切bD切削面积取材料去除率Z：单位时间刀具从工件上切除的材料体积，是衡.加工效率的指标。 车削外圆或镜孔：益劝冋/(血±如)钻孔：乙力血/4扩孔：7- nnf (dm2- dw2) / 4刀具材料具备的基本性能硬度：一般情况下必须高于工件硬度，应在62HRC以上；咐磨性：通常硬度髙耐磨性好;(3) 耐热性:在高温条件下保持较高的硬度、强度、韧性及耐磨性；强度和韧性：承受切削 力、冲击和振动；用抗弯强度来表示；诚磨性：减小切削力、降低切削温度；导热性和热膨 胀系数：

10、散热性，降低切削区温度，提高刀具使用寿命；工艺性和经济性：可加工性好，易 干刃磨。价格低廉，推广应用。2、商速钢嘀速钢可以锻造，淬火前可以切削加工，强度高，价格便宜。所以广泛用干齿轮 刀具、螺纹刀具、拉刀等負杂刀具。硬度可达到HRC62-65,超过6009硬度下降，失去 切削能力。商性能商速钢：増加V、Co、Al、稀土竽元素，提商商速钢的性能。粉末冶金商速钢：粉 末冶金高速钢无碳化物偏析，晶粒粉细小均匀，杂质含量少。3、硬质合金：是由硬度很高的金属碳化物(如WC、T1C等)+金属粘结剂(如Co、Ni、 Mo等)，以粉末冶金法制成的。与商速钢相比硬度高，能够达到HRC85以上(HV2000 以上

11、)，8009时能够到达HRC55以上。强度低、韧性差。(1) 涂层技术：涂层技术分为化学气相漁层(CVD)和物理代相涂层(PVD)o(2) 涂层材料：传统：C、N或O的二元化合物，如TiC、TiN、Al 203等。新型多元化 合物：TiCN、TiAlN、TiCrN、AlCrN、TiAlSiN 等；氮化碳(CNx)、氮化物(TiN/NbN、 TiN/VN)等，3、3、细化晶粒：减小晶粒尺寸可以提高硬质合金的硬度、耐磨性、韧性。 普通硬质合金的晶粒尺寸约10微米以下，细晶粒1微米、超细晶粒0.5微米。4、瓷刀具：便用的主要成分铝、硅、氧、氮等在地壳中含量丰富；优点：很髙的硬度和耐 磨性，髙温性能好

12、，与金属的亲和力小，具有良好的抗粘结性能，化学稳定性好，扩散磨损 小，抗氧化能力好；摩擦系数也低干硬质合金。缺点：强度和断裂韧性较低，脆性较大，导 热性差，抗热震性不高。5、金刚石刀具：待点：最硬的刀具(800012000HV),高的导热性，低的热胀系数，高 的弹性模量和较低的摩擦系数。用途：加工有色金属和非金属材料效果良好。但其主要成分 C,在Fe中有较高的溶解度，所以不能加工铁族金属。分类：单晶、聚晶(PCD)、CVD厚膜和CVD涂层四类6、立方氮化硼刀具： 材质：结构、化学键类型、晶格常数与金刚石相似，因此具有与金 刚石相近的硬度和强度。性能：较好的化学稳定性、较好的导热性和较低的摩擦系

13、数，硬度 高、耐热性商。金属的切削过程就是工件的被切金属戻在刀具前刀面的推挤下,沿着剪切面产生剪切变形并 转变为切屑的过程。从OA线始涓移面金属开始发生剪切变形到OM线终滑移面金属晶粒剪切滑移基本结束， OA和OM所形成的塑性变形区称为发生在切屑上的第I变形区。1、剪切角：剪切面与切削速度方向的夹角叫做剪切角，用来表示。剪切角的大小反映了 剪切变形的程度，剪切角越小则变形越大。和弗公式：O>+P-Yo=tt/4 （0作用在切屑上的摩 擦角；沟刀具前角）2、积肩病：特点：硬度为工件硬度的2-3.5倍；不是一块堆积物一直驻留在前刀面上，而 是以一定频率反复生长和脱落。形成条件：1）切削塑性材

14、料；2）切削区的温度、压力和 界面状况符合材料在刀面上发生冷焊和相对流动在材料部进行（即摩擦成为可能）的条件。 影响：优点：1）保护刀具。2）増大前角。降低切削力，使切削过程容易进行。缺点：3） 影响加工精度。4）增大巳加工表面的粗糙度。5）加速刀具磨损控制：改变切削速度，加 注切削液，增大刀具前角。3、影响切屑变形的因素：1）工件材料强度越商，变形系数§越小，切屑的变形越小。2） 增大刀具前角X,剪切角©将随之增大，变形系数§将随之减小。3）切削速度4）切削戻 厚度（进给量/）増大切削层厚度，切削变形减小.4、切削力：来源：（1）切別过程中，切削区（被切金厲层、

15、切膚和巳加工衰面层金厲）产 生的弾性变形和規性变形抗力；（2）切膺、工件表面与刀具之间的摩擦力。切削功率：P=FC VXIO-3 （kW）5、影响切削力的因素：（1）切削用童的影响：背吃刀量和进给量f切削速度 （2）刀 具几何参数的影响:前角增大，f减小，切削力下降；主偏角增大，背向力禺减小， 进给力E增大；刃倾角入増大片减小，月增大（3）刀具癣损：后刀面磨损增大时，后刀 面上的法向力和摩擦力都増大，故切削力増大。6、切削热及切削温度：产生：一是切削戻金属发生弹性和塑性变形所消耗的能量；二是 切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的摩擦热。传导：切削热由切肩、工件、刀具及周围的 介质（空气，切削液）

16、向外传导。第三变形区是热的主要来源，屡商温度将在刀尖处且靠近后刀面的地方，磨损也将首先从此处开始。Q=FC % （ J/S ）7、影响切削温度的主要因素：（1）切削和1° =取厂刀具几何秦数：前角K>增大，变形减小，切削力减小，切削温度下降。主偏角山减小，切削刃工作长度和刀尖角 増大，散热条件变好，使切削温度下降。（3）刀具嚴损使切削刃变钝，切削时变形增大、 摩擦加剧，切削温度上升。刀具磨损过程：1）初期磨损阶段：与刀具刃磨质量有关2）正常廉损阶段：VB与切削时 间近似正比，斜率表示磨损强度，是衡量刀具切削性能的重要指标之一；3）急剧磨损阶段： 切削力、温度急升，刀具磨损加剧，

17、在此之前换刀。刀具寿命T的定义为：刀具由刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的 总切削时间切削液：1）切削液的种类：水溶液（冷却性能最好）、乳化液、切削油2）切削液的作用： 冷却、润滑、清洗、防锈1、机床：机床是机械制造的基础机械，是制造机器的机器，被称为"工作母机”。机床的运动：1）主运动：它是机床上形成切削速度并消耗大部分切削动力的运动，是必不 可少的成形运动。2）进给运动：进给运动是配合主运动维持切削加工连续不断进行的运 动。2、车床是机械制造中便用最广的一类机床，主要用于加工各种回转表面（外圆柱面、圆锥 面及成形回转表面）和回转体的端面，有些还可加工螺纹面，主

18、运动通常是由工件的旋转运 动实现的，进给运动则由刀具的直线移动来完成。3、钻床是孔加工机床，是用钻头在工件上加工孔的机床，通常用干加工尺寸较小，精度要 求不太高的孔，可完成钻孔、扩孔、较孔以及攻螺纹等工作，钻孔时，工件固定不动，刀具 作旋转主运动，同时沿轴向作进给运动。4、铳床是用铳刀进行切削加工的机床，可加工平面、沟槽、多齿零件上的齿槽、螺旋形表 面及各种曲面，用途广泛，由干铳削是多刃连续切削，生产率较高。5、矚床是用磨料磨具（砂轮、砂袋）为工具进行切削加工的机床，广泛用于零件的精加工， 尤其是淬硬零件、高硬度特殊材料及非金属材料的加工。1、加工表面质:是指经过机械加工后，在雲件巳加工表面上

19、几微米至几百微米表面层所 产生的物理机械性能的变化，以及表面微观几何形状误差。2、表面层几何形状误差：表面戻几何形状误差主要由表面粗糙度和波度两个部分组成。 表面粗糙度（波长/波商V50）:指表面的微观几何形状误差，它是切削运动后，刀刃在被加工表面上形成的峰谷不平的痕迹，主要指标是Ra、Rz；披度（波长/波商501000）:是介于加工精度（宏观几何形状误差，波长/波商 1000 ）和表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。主要由工艺系统的振动所引起的。3、衰面质童对使用性能的影响：1）表面粗糙度对第件碰輕的影响：表面粗糙度太大和太小都不耐磨；表面粗糙度的最佳 值与机器零件的工作情况有关。衰面纹理对

20、件感1鏗的影响:圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好，尖峰状的耐磨性差； 在运动副中，两相对运动零件的刀纹方向和运动方向相同时，耐磨性较好，两者的刀纹方向 和运动方向垂直时，耐磨性最差。表面层的冷作硬化对題件嵐慶遂的影哺：加工表面的冷作硬化，一般能提商零件的耐磨性; 并非冷作硬化程度越髙，耐磨性就越高2）表面粗糙度对军件疲翹度的影响：表面粗糙度越大，抗疲劳破坏的能力越差；对承受 交变栽荷零件的疲劳强度影响很大；表面粗糙度值越小，工件耐疲劳性越好；表面层冷作硬化与残余应力对雯性疲缠度的影响:适度的表面戻冷作硬化能阻止疲劳裂 纹生长并产生表面压应力，提高零件的疲劳强度；残余拉应力容易使巳加工表面产生裂

21、纹并 使其扩展而降低疲劳强度；残余压应力则能够部分地抵消工作栽荷施加的拉应力，延缓疲劳 裂纹的扩展，从而提髙零件的疲劳强度。3）表面粗糙度对配合质置的影响：表面粗糙度较大，则降低了配合精度。表面残余应力对配合质量的影响:表面层有较大的残余应力，就矣影响零件精度的稳定性。4、影响表面粗糙度的因素工件材料：塑性t -表面粗糙度t ；韧性f 一表面粗糙度f ；脆性f -表面粗糙度t ；同 一材料金相组织越粗大-表面粗糙度to5、工件在加工过程中由于受到切削力和切削热的作用，其表面层的物理性能矣产生很大的 变化，导致表面戻与基体材料性能有很大的不同，最主要的变化是表面层的金厲组织变化、 显微硬度变化和

22、在表面层中产生残余应力。加工硬化一机械加工时，工件表面层金属受到切削力的作用产生强烈的塑性变形，便晶格扭 曲，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长、纤维化甚至碎化，从而便表面层的强度和硬度增加， 这种现象称为加工硬化，又称冷作硬化和强化。产生塑性变形的力越大，硬化程度越大；变形速度越大，硬化程度越小；切削加工中，由干切削热的作用，在工件的加工区及其邻近区域产生了一定的温升，当工件 表戻温度达到或超过金属材料相变温度时，表层金相组织、显微硬度发生变化，并伴随残余 应力产生，同时出现彩色氧化膜。1、加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数（尺寸、几何形状和表面间的相互 位直等）符合程度。加工课差：

23、雲件的实际几何参数与理想几何参数的偏离程度。加工精度 的商低是由加工谋差的小大来衰示尺寸精度：用尺寸公差的大小来表示，尺寸公差分2 0个等级；形状精度：直线度、圆度、 圆柱度、平面度；位賣精度：平行度、垂直度、同轴度、对称度；2、系统课差：在顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工 误差。加工课差：静态愎差：工艺系统在不切削状态下所出现的误差，如机床的几何精度和传动精 度等。切削状态锲差：工艺系统在切削状态下所出现的误差，如机床在切削时的受力变形和 热变形等。3、加工精度的保证方法：1）试切法2）调孩法3）定尺寸刀具法4）主动测法主轴保差：机床主轴是工件或刀具的位直基准

24、和运动基准，它的误差直接影响工件的加工精 度。谋差：纯径向跳动、纯角度樱动、纯轴向窜动和轴心漂移。工艺系统刚度定义：在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比k= Fp/Ayk一工艺系统刚度；吃刀抗力；"一一工艺系统位移（切削合力作用下的位移）。 工艺系统柔度定义：则度倒数4、减小热变形对加工精度影响的推施：减少热源的能量和隔离热源热补偿或者均衡温 度场改善机床结构保持工艺系统的热平衡控制环境温度1、机械加工工艺规程的含义机械产品生产过程：主要生产过程（工艺过程）包括毛坯的制造、零件的机械加工和热处理、 机器的装配、检验、测试和油漆等主要劳动过程。辅助生产过程包括专用工具、夹具

25、、量 具和辅具的制造、机器的包装、工件和成品的储存和运输、加工设备的维修,以及动力（电、 压缩空气、液压等）供应等辅助劳动过程。机械加工工艺过程是制造产品的方法，是机械产品直接生产过程的一部分。机械加工工艺规程是技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺 过程，并将有关容写成工艺文件，这种工艺文件就称工艺规程。2、机械加工工艺过程的组成：工序、安装、工位、工步和走刀安一在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。工位一采用转位（或移位）夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次 装夹后，要经过若干个位直依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那 一部分工序就称为工位。備