第四章+机械制造工艺技术

第4章机械制造工艺技术4.1概述

4.2毛坯制造方法4.3材料热处理及表面处理技术

4.4零件加工制造

4.5机器装配

4.6机械制造装备4.1.1机械制造工艺的定义和内涵定义：1)去除成形。

2)受迫成形。

3)堆积成形。

4)生成成形。

内涵：1)直接改变工件形状、尺寸、性能以及决定零件相互位置关系的加工过程，它们直接创造附加价值，其中有：毛坯和零件成形；零件机械加工；材料改性与处理；装配与包装。

2)间接创造附加价值的辅助工艺过程，有：原材料和能源供应；搬运与储存。

3)通过提高前两类工艺过程的技术水平及质量来发挥作用的非独立工艺过程，有：检测与质量监控；自动控制装置与系统。4.1概述4.1.2机械制造工艺的发展现状1.加工精度不断提高

2.高速切削技术的兴起和发展

3.少、无夹具制造技术

4.材料科学促进制造工艺变革

5.重大技术装备促进加工制造技术的发展

6.新一代制造装备技术有了较大的发展和突破

7.优质清洁表面工程技术获得进一步发展

8.精密成形技术取得较大进展

9.热成形过程的计算机模拟技术研究有一定发展4.1.3机械制造工艺技术的发展趋势随着社会经济和科学技术的不断发展，新材料、新能源、新设计、新产品将会不断涌现，人们对物质产品的需求更加多样化，因而对机械制造工艺技术提出更多、更高的要求。从总体发展趋势看，优质、高效、低耗、灵捷、洁净是机械制造业永恒的追求目标，也是先进制造工艺技术的发展目标。4.2.1铸造铸造成形概述

1)能够制造各种尺寸和形状复杂(尤其是具有复杂内腔)的铸件。

2)铸件的形状和尺寸与零件很接近，因而节省了金属材料和加工的工时。3)各种金属及合金都可以用铸造方法制成铸件，对于一些塑性差不宜锻压或材料特性不宜焊接的合金件(如青铜件等)，铸造是一种较好的加工方法。

4.2毛坯制造方法图4-1砂型铸造过程图4-2铸型装配图4)铸造所用的原材料来源方便，价格低廉，而且可以回收使用。

4.2.1.1砂型铸造

(1)砂型铸造的工艺过程用型砂和型芯砂(简称芯砂)制造铸型的铸造方法称为砂型铸造，其工艺过程如图3-1所示。图3-1砂型铸造生产过程(2)造型材料用于制造砂型和型芯的材料，称为造型材料，主要包括型砂、芯砂和涂料等。

(3)造型方法用型砂制造铸型的过程称为造型。图3-2整模造型1、熔模铸造

熔模成型工艺是液态金属在重力作用下浇入由蜡模熔失后形成的中空型壳中成型，从而获得精密铸件的方法，常称为熔模铸造或失蜡铸造。1．熔模铸造的基本工艺过程：(1)蜡模制造：①制造压型：a）机械加工压型。b）易熔合金压型。②压制蜡模：蜡料是50%石蜡和50%硬脂酸，其熔点为50～60℃。③装配蜡模组。4.2.1.2特种铸造(2)结壳①浸涂料②撒砂③硬化、风干。(3)脱蜡(4)熔化和浇注

熔模铸造的特点和适用范围(1)熔模铸造的优点：①铸件的精度高，表面光洁（IT11～14，Ra12.5～1.6μm）。②可铸出形状复杂的薄壁铸件，如铸件上的凹槽（＞3mm宽）、小孔（φ≥2.5mm）均可直接铸出。③铸造合金种类不受限制，钢铁及有色合金均可适用。④生产批量不受限制，单件小批、成批、大量生产均可适用。

(2)熔模铸造的缺点：

①工序复杂，生产周期长。②原材料价贵，铸件成本高。③铸件不能太大、太长，否则蜡模易变形，丧失原有精度。主要用于航天、飞机、汽轮机、燃气轮机叶片、泵轮、复杂刀具、汽车、拖拉机和机床上的小型精密铸件生产。

随着大工业的到来，机器造型和特种铸造的需求日益上升，金属型开始进入使用。砂型───一次型金属型──永久型2.金属型铸造金属型铸造的特点及应用范围金属型铸造的特点是：(1)尺寸精度高，尺寸公差等级为(IT12～IT14)，表面质量好，表面粗糙度(Ra值为12.5m～6.3m)，机械加工余量小。(2)铸件的晶粒较细，力学性能好。(3)可实现一型多铸，提高了劳动生产率，且节约造型材料。但金属型的制造成本高，不宜生产大型、形状复杂和薄壁铸件；由于冷却速度快，铸铁件表面易产生白口组织，切削加工困难；受金属型材料熔点的限制，熔点高的合金不适宜用金属型铸造。用途：铜合金、铝合金等铸件的大批量生产，如活塞、连杆、汽缸盖等；铸铁件的金属型铸造目前也有所发展，但其尺寸限制在300mm以内，质量不超过8kg，如电熨斗底板等。

压铸模是进行压铸生产的主要工艺装备，压铸生产过程能否顺利进行，铸件质量有无保证，在很大程度上取决于模具结构的合理性和技术上的先进性。3.压力铸造压力铸造的特点及其应用压铸有如下优点：(1)压铸件尺寸精度高，表面质量好，尺寸公差等级为IT10～IT12，表面粗糙度Ra值为3.2m～0.8m，可不经机械加工直接使用，而且互换性好。(2)可以压铸壁薄、形状复杂以及具有直径很小的孔和螺纹的铸件，如锌合金的压铸件最小壁厚可达0.8mm，最小铸出孔径可达0.8mm、最小可铸螺距达0.75mm。还能压铸镶嵌件。(3)压铸件的强度和表面硬度较高。压力下结晶，加上冷却速度快，铸件表层晶粒细密，其抗拉强度比砂型铸件高25%～40%，但延伸率有所下降。(4)生产率高，可实现半自动化及自动化生产。每小时可压铸几百个零件。是所有铸造方法中生产率最高的。缺点：气体难以排出，压铸件易产生皮下气孔，压铸件不能进行热处理，也不宜在高温下工作；金属液凝固快，厚壁处来不及补缩，易产生缩孔和缩松；设备投资大，铸型制造周期长、造价高，不宜小批量生产。应用：生产锌合金、铝合金、镁合金和铜合金等铸件；汽车、拖拉机制造业、仪表和电子仪器工业、在农业机械、国防工业、计算机、医疗器械等制造业等。4.离心铸造离心铸造是指将熔融金属浇入旋转的铸型中，使液体金属在离心力作用下充填铸型并凝固成形的一种铸造方法。离心铸造的特点及应用范围特点是：(1)液体金属能在铸型中形成中空的自由表面，不用型芯即可铸出中空铸件，简化了套筒、管类铸件的生产过程。(2)由于旋转时液体金属所产生的离心力作用，离心铸造可提高金属充填铸型的能力，因此一些流动性较差的合金和薄壁铸件都可用离心铸造法生产。(3)由于离心力的作用，改善了补缩条件，气体和非金属夹杂物也易于自金属液中排出，产生缩孔、缩松、气孔和夹杂等缺陷的几率较小。(4)无浇注系统和冒口，节约金属。(5)可进行双金属铸造，如在钢套上镶铸薄层铜衬制作滑动轴承等，可节约贵重材料。(6)金属中的气体、熔渣等夹杂物，因密度较轻而集中在铸件的内表面上，所以内孔的尺寸不精确，质量也较差；铸件易产生成分偏析和密度偏析。应用：主要用于大批量生产的各种铸铁和铜合金的管类、套类、环类铸件和小型成形铸件，如铸铁管、汽缸套、铜套、双金属轴承、特殊钢的无缝管坯、造纸机滚筒等铸件的生产。其工作原理是：浇注前密封室内有一定的压力（或真空度），然后借往密封室A中加压或由密封室B减压，使A、B室之间形成压力差，进进行升液、充型和结晶。5.低压铸造低压铸造的特点及应用特点：(1)浇注时金属液的上升速度和结晶压力可以调节，故可适用于各种不同铸型(如金属型、砂型等)，铸造各种合金及各种大小的铸件。(2)采用底注式充型，金属液充型平稳，无飞溅现象，可避免卷入气体及对型壁和型芯的冲刷，铸件的气孔、夹渣等缺陷少，提高了铸件的合格率。(3)铸件在压力下结晶，铸件组织致密、轮廓清晰、表面光洁，力学性能较高，对于大薄壁件的铸造尤为有利。(4)省去补缩冒口，金属利用率提高到90%～98%。(5)劳动强度低，劳动条件好，设备简易，易实现机械化和自动化。应用：主要用来生产质量要求高的铝、镁合金铸件，汽车发动机缸体、缸盖、活塞、叶轮等。表4-1常用铸造方法的特点比较4.2.2.1锻压概述

锻压是指金属材料在外力作用下产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和结构性能的毛坯和零件的一种加工方法。锻压是锻造和冲压两种加工方法的总称，它们的制品称为锻件和冲压件。

锻压属于金属压力加工方法的一部分。金属压力加工方法主要有锻造、冲压、轧制、挤压和拉拔等。在机器制造工业中，凡受力复杂和承受重载荷的零件，如传动主轴、重要齿轮、内燃机曲柄和连杆、气轮机叶轮等通常采用锻件作毛坯，再经切削加工制成；在航空、汽车制造、电器、仪表及日常生活用品行业中，板料冲压的应用极为广泛；一般常用的金属型材、板材、管材、线材等原材料，大都通过轧制、挤压和拉拔等方式制成。4.2.2锻压成形1、自由锻造利用冲击力或压力使金属在锻造设备的上下抵铁间产生自由变形的方法。自由锻造的加工适应性较广，但对技术水平要求高，劳动条件差，金属损耗大，生产率低。手工锻造——适用于单件、要求不高的小型锻件，机器锻造——适用于小批量生产、大型锻件。*自由锻是制造大型锻件的唯一方法！4.2.2、自由锻造自由锻造设备空气锤——适用于小型锻件蒸汽锤——适用于中、小型锻件主要有空气锤、蒸汽锤、水压机、液压机等。水压机——适用于大型锻件大型水压机自由锻造的基本工序——经塑性变形得到所需形状及尺寸的工艺过程。2.、模型锻造将金属坯料放在锻模模膛内，在锻压冲击力或压力下变形而获得锻件的方法。模型锻造的生产率高，锻件形状准确，可获得形状复杂的锻件，切削加工余量小。但需要专门模锻设备，故成本较高。适用于中小型、批量生产。锤上模锻——在专用的模锻空气锤或模锻蒸汽锤的锻锤和模垫上分别固定上下模，上下模经锤击合拢，而获得锻件的方法。

锤上模锻具有一般模锻的优点，但冲击大、震动大、噪声大、效率低。一般仅用于中小吨位的锻锤。模座模垫下锻模上锻模锤头压力机上模锻——在压力机上的滑块和底座上分别固定上下模，上下模经下压合拢，而获得锻件的方法。

压力机上模锻工作时冲击小、噪声小、操作安全，但生产率低。一般适用于中小批量生产。摩擦压力机底座滑块带传动摩擦盘飞轮丝杠胎模锻——在自由锻造的设备上用胎膜生产锻件的方法。与锤上模锻和压力机模锻不同的是，胎膜不与锤头和下模座连在一起。导销孔导销毛边槽模膛胎膜

胎膜锻造工艺灵活，可提高锻件的精度和形状的复杂程度，减少了加工余量，提高了生产率。模型锻造（10）4.2.2.3、板料冲压

用冲模使薄板料分离或变形的加工方法。板料冲压一般在冷态下进行，故称冷冲压。当板料厚度超过8∼10mm时，可采用热冲压。板料冲压的优点是：（1）可压出形状复杂的零件，废料少，利用率高；（2）冲压尺寸精度高，表面光洁，无须再加工；（3）可直接获得强度高、刚度好、质量轻的零件；（4）操作简单，便于机械化和自动化生产，生产率高；（5）缺点是冲模成本高；

通常用于金属制品的大批量生产。1、冲压设备剪床——将板料剪成适当的条料，供冲压之用。冲床——（又称曲柄压力机）将条料冲压成型。剪床冲床冲模——用于冲压的模具。2、板料冲压基本工序（1）分离工序原料刀片工作台坯料剪切冲头坯料凹模落料、冲孔凹模冲头修整坯料坯料（2）变形工序冲头坯料凹模弯曲冲头凹模坯料压板拉深橡胶芯子坯料凹模成形坯料冲头凹模翻边1.精密模锻

精密模锻是在模锻设备上锻造出形状复杂、高精度锻件的模锻工艺。精密模锻必须有相应的工艺措施来保证，如模具的设计与制造必须精确，坯料的下料尺寸要精确，必须采用无氧化或少氧化的加热方法，以提高锻件的尺寸精度和表面质量等。4.2.2.4特种锻压2.粉末锻造粉末锻造：粉末冶金与精密锻造技术的结合，将各种原料先制成粉末，按一定比例配置成所需的化学成分粉末锻造的工艺流程制粉→混粉→冷压制坯→烧结加热→模锻→热处理→成品3.精密冲裁

精密冲裁简称冲裁，采用强力压边冲裁，可获得剪切面粗糙度值小、尺寸精度高的冲压件。精密冲裁从形式上看是分离工序，但实际上工件与坯料在最后分离前，始终是保持一个整体，即冲裁过程中自始至终是塑性变形，因此，精密冲裁件的结构极限尺寸，如孔径、孔距和边距等都比普通冲裁件小。

4.2.3焊接焊接是现代制造技术中重要的金属连接技术。焊接成形技术的本质在于：利用加热或者同时加热加压的方法，使分离的金属零件形成原子间的结合，从而形成新的金属结构。1.连接方法分类可拆式连接：螺纹联接、摩擦联接不可拆式连接：焊接、粘接、铆接焊接方法种类很多。根据焊接过程的特点，可以把常用的焊接方法分为:熔化焊压力焊钎焊焊接：永久性连接金属材料的工艺方法。实质：利用加热或加压，或两者并用的手段，借助原子间的扩散和结合，使分离的金属牢固地连接起来。特点：下料阶段：化大为小、化复杂为简单焊接：拼大成小、拼简单成复杂电弧焊焊条电弧焊4.2.3.1焊条电弧焊电弧焊焊条电弧焊电弧焊焊条电弧焊工件焊芯熔化熔池焊缝药皮熔化+液态金属熔渣1.气焊气焊是利用可燃气体燃烧的高温火焰来熔化母材和填充金属的一种焊接方法，如图4-6所示。气焊通常用的气体是乙炔和氧气(助燃气体)，并使用不带涂料的焊丝作充填物。与电弧焊相比，气焊热源温度低(约3150℃)，热量分散，加热缓慢，生产率低，焊件易变形。但气焊火焰易控制，操作简便灵活，无需电源。气焊适用于焊接厚度在3mm以下的低碳钢薄板，对焊接质量要求不高的不锈钢、高碳钢、铸铁以及铜、铝等非铁金属也可以采用气焊进行焊接。4.2.3.2气焊与气割图4-6气焊及设备2气割

气割是先用氧乙炔焰将切割处金属预热到熔点，然后让割炬喷出高速切割氧流，使预热处金属燃烧，释放大量热量，形成熔渣，放出的热量使下层金属预热到熔点，利用高速氧流将熔渣从切口吹走，并使下层金属继续熔化。

1、埋弧焊埋弧焊演示4.2.3.3其他焊接方法埋弧焊特点大电流（1000A）、生产率高焊接质量高且稳定节约金属热量集中、可无坡口、无焊条头、飞溅少改善劳动条件无弧光、烟雾自动化程度高工艺装备复杂，适合批量生产2、气体保护焊－氩弧焊气体保护焊－CO2保护焊3、等离子弧焊接与切割电弧压缩机械压缩热压缩电磁收缩中心区域温度极高16000K焊接/切割熔点很高的金属不锈钢钛、钨4、电阻焊电阻热Q=I2Rt特点生产率高、焊接变形小操作简便、易实现自动（汽车外壳焊接）设备复杂、耗电量大接头形式、工件厚度受到限制点焊、缝焊、对焊点焊局部高温焊合分流现象焊点的分布最小距离限制点焊的接头形式硬规范软规范电极压力表面清洗接头形式缝焊对焊对焊接头形式5、钎焊焊接过程示意图－毛细管作用钎焊硬钎焊450℃以上、接头强度200MPa以上自行车架、工具、刀具软钎焊450℃以下、接头强度70MPa以下仪表、导电元件、各种低载荷构件加热方式烙铁、火焰、电阻、感应钎焊的常见接头形式钎焊接头的比较1、电子束焊定义：利用加速和聚焦电子束轰击置于真空或非真空中焊件所生的热能进行焊接的方法称为电子束焊。2.特点：1）焊缝金属纯度高；2）焊缝表面质量好，内部熔合性好；3）焊接热影响区小，焊件不易变形；4）控制灵活，精度高，适应性强。3.应用：电子束焊应用广泛，从微型电子线路组件、真空膜盒、钼箔蜂窝结构、原子燃料器件到大型的导弹外壳都可以采用电子束焊接。此外，熔点、导热性、溶解度相差很大的异种金属，在真空中使用的器件和内部要求真空的密封器件等，用真空电子束焊接也能得到良好接头。4.2.3.4焊接新工艺图11-6电子束焊2、激光焊1.原理：利用激光器受激产生的激光束，通过聚焦系统聚焦到十分微小的焦点，当调焦到焊件接头处时，光能转换为热能，从而使金属熔化形成接头。2.特点：1）焊接热影响区极小，焊件难于变形；2）焊件不易被氧化，可在空气中焊接；3）焊接设备与焊件间无接触，可焊接难于接近的接头。3.应用：激光焊比较容易实现异种金属和异种材料的焊接，目前已广泛用于电子工业和仪表工业中微型件的焊接。图11-7激光焊4.2.4毛坯成形方法比较表4-2常用毛坯成形方法比较表4-2常用毛坯成形方法比较1.精密洁净铸造工艺许多新的铸造方法及工艺，如化学硬化砂铸造工艺、高效金属型铸造工艺以及汽化模铸造工艺等，与普通砂型铸造相比，这些铸造工艺的共同优点可概括为六个字，即“精密、洁净、高效”。具体表现在以下几个方面：可以大量生产同类型、高质量而且稳定的铸件，且铸件尺寸精度和表面质量较高，从而实现少切削或无切削加工；能进一步简化生产工艺过程，缩短生产周期，便于实现生产工艺过程的机械化、自动化，提高劳动生产率，改善劳动条件，使铸造工厂(或车间)绿色化；可大量减少生产原材料的消耗，降低生产成本，获得良好的经济效益和社会效益。4.2.5先进毛坯成形技术2.超塑性成形技术

超塑性成形技术是建立在现代材料科学、力学、数字模拟和计算机、自动化和机器人技术、模具和润滑技术、金属塑性和成形技术等多种科学与技术基础上的一门先进科学技术。超塑性是指材料在一定的内部组织条件(如晶粒形状及尺寸、相变等)和外部环境条件(如温度、应变速率等)下，呈现出异常低的流变抗力、异常高的伸长率的现象。利用材料的超塑性可以在小吨位设备上实现形状复杂的零件精密成形。超塑性成形工艺包括等温模锻、挤压、气压成型(吹塑成型)、真空成型、模压成型、无模拉丝及拉深等。3.焊接自动化技术随着科学技术的飞速发展，近年来发展了各种优质、高效的焊接新技术，如代表当今焊接电源先进水平的逆变电源；代表高能束焊接技术发展主流的激光焊接技术；高效、低稀释的新型堆焊技术；适应微电子技术发展的微连接技术；代表焊接自动化水平的焊接机器人；焊接过程数值模拟技术和专家系统等。这些高新焊接技术的发展，使得焊接这种古老的加工工艺实现了从“技艺”向“科学”的转变。加热冷却普通热处理:退火、正火、淬火、回火表面淬火:感应加热表面淬火、火焰加热淬火表面热处理化学热处理:渗碳、渗氮、渗金属其他热处理：形变热处理、超细化热处理、真空热处理

热处理工艺曲线保温临界温度时间温度4.3材料热处理及表面处理技术4.3.1材料整体热处理

将组织偏离平衡状态的钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却（一般为随炉冷却），以获得接近平衡状态组织的热处理工艺叫做退火。

钢的退火分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火等。1.退火2.正火定义：将钢加热到Ac3（亚共析钢）或Accm（过共析钢）以上30~50℃，保温适当的时间后在静止空气中冷却的热处理叫正火。应用范围：目的：

（1）要求不高的结构件，可作为最终热处理。（2）改善低碳钢的切削加工性（以防粘刀）。（3）共析钢、过共析钢正火后可消除网状二次渗碳体，为球化退火作组织准备。各种退火及正火的加热温度范围碳钢的硬度与热处理的关系第4章金属材料热处理将钢加热到相变温度以上（亚共析钢为Ac3以上30℃～50℃；共析钢和过共析钢为Ac1以上30℃～50℃），保温一定时间后快速冷却以获得马氏体组织的热处理工艺称为淬火。钢的淬火温度范围

图2-61板条马氏体图2-62片状马氏体3.淬火碳钢的淬火加热温度范围合金钢的淬火加热温度稍微高一些，是临界点以上50~100℃。加热时间：箱式炉：1~2min/mm盐浴炉：0·4~1min/mm合金钢适当延长

钢件淬火后,为了消除内应力并获得所要求的组织和性能,将其加热到Ac1以下某一温度,保温一定时间,然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。4.回火（1）消除或降低应力，防止变形或开裂。（2）调整性能（硬度）（3）稳定组织，稳定形状和尺寸，保证精度。回火目的表面具有高硬度和耐磨性，心部具有一定的强度和足够的韧性。

钢的表面热处理表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。

表面淬火是最常用的表面热处理。

主要方法有：1、感应加热表面热处理2、火焰加热表面热处理4.3.2表面处理技术感应加热表面淬火图4-13表面处理分类4.4.1.1、车削加工车削是指在车床上用车刀进行切削加工。车削的主运动是工件的旋转，进给运动是由刀具的直线移动完成的。4.4零件加工制造4.4.1传统切削加工方法1.车床类型卧式车床：应用最普遍、可加工艺艺最广泛。可完成：圆柱面、圆锥面、成形面、螺纹、端面、钻孔、扩孔、铰孔、滚花等加工。落地车床与立式车床落地车床立式车床转塔车床2.车削加工的工艺特点及加工范围易确保轴类、盘类、套类等零件各表面的位置精度；适用于有色金属零件的精加工；切削过程比较平稳，车削工作一般是连续进行的，当刀具的几何形状和背吃刀量及进给量确定时，车削层的截面积是不变的；刀具简单。车削加工的主要范围内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、端面、沟槽、回转型成形面以及滚花等，此外，还可以进行钻孔、铰孔和镗孔等操作。1、铣削特点

①每个刀齿不均匀,不连续切削,切入与切离时均会硬气冲突与振动;

②铣削时切削层参数及切削力是变化的,也易引起振动,影响加工质量;

③同时参加切削的刀齿较多,生产率较高.4.4.1.2铣削加工2、常用铣床及铣削的应用范围 铣床就是用铣刀进行切削加工的机床.⑴应用:加工表面(水平平面,垂直面等),沟槽(键槽,T型槽,燕尾槽等).多齿零件的齿槽(齿轮,链轮,棘轮,花键轴等),螺纹形表面(螺纹和螺旋槽)及各种曲面.铣床上用的刀具是铣刀，以相切法形成加工表面。

铣床分类铣床可分为:卧式升降台铣床;立式升降台铣床;龙门铣床;工具铣床;各种专门化铣床.图4-16卧式升降台铣床图4-17铣床的主要工作

a)圆柱铣刀铣平面b)面铣刀铣平面c)立铣刀铣侧平面d)立铣刀铣槽e)三面刃铣刀铣槽

f)三面刃铣刀铣台阶面g)T形槽铣刀铣T形槽h)锯片铣刀切断i)角度铣刀铣角度

j)燕尾槽铣刀铣燕尾槽k)键槽铣刀铣键槽l)模具铣刀铣型腔m)成形铣刀铣圆弧面刨削加工的特点与应用刨削加工特及其应用刨削加工是在刨床上利用刨刀（或工件）的直线往复运动进行切削加工的一种方法。刨刀或工件所作的直线往复运动是主运动，进给运动是工件或刀具沿垂直于主运动方向所作的间歇运动。

刨削可以加工平面、平行面、垂直面、台阶、沟漕、斜面、曲面等，如图所示。刨削加工具有以下特点：（1）刨削的进给运动是间歇运动，工件或刀具进行主运动时无进给运动，故刀具的角度不因切削运动变化而发生变化。（2）刨削加工的切削过程是断续切削，刀具在空行程中能得到自然冷却。（3）刨削加工的主运动是往复运动，因而限制了切削速度的提高。（4）刨削过程中有冲击，冲击力的大小与切削用量、工件材料、切削速度等有关。

4.4.1.3刨削加工刨削可以加工平面、平行面、垂直面、台阶、沟漕、斜面、曲面等牛头刨床主要用于加工小型零件。其外形如图所示。4.4.1.4插削1.插床插削是用插刀对工件作垂直相对直线往复运动的切削加工方法。插削在插床上进行，插床的结构原理和牛头刨床相似，可视为立式刨床。插床a）外形图b）切削运动示意图1－床身2-下滑座3-上滑座4-圆工作台5-滑枕6-立柱7-变速箱8-分度机构2.插削方法插削和刨削的切削方式相同，只是插削是在铅垂方向进行切削的。在插床上可以插削孔内键槽、方孔、多边形孔和花键孔等，插削的主要内容a）插键槽b）插方孔c）插多边形孔d）插花键孔4.4.1.5拉削1.拉床及拉削方法拉削是用拉刀加工工件内、外表面的方法。拉削在拉床上迸行。拉床分卧式和立式两类，下图为卧式拉床的示意图。拉削时工作拉力较大，所以拉床一般采用液压传动。常用拉床的额定拉力有100，200，400kN等。卧式拉床示意图l-压力表2-液压传动部件3-活塞拉杆4-随动支架5-刀架6-床身7-拉刀8-支挣9-工件10-随动刀架拉刀是一种多齿精加工刀具。拉削时后一刀齿(或后一组刀齿)的齿高高于(或齿宽等于)前一刀齿(或前一组刀齿)，从而能依次地从工件上切下很薄的金属层，以获得精度高、表面质量好的工件表面。

拉削过程1-工件2-拉刀2.拉削的工艺特点(1)拉刀在一次行程中能切除加工表面的全部余量，故拉削的生产效率较高。(2)拉刀制造精度高，切削部分有粗切和精切之分，校准部分又可对加工表面进行校正和修光，所以拉削加工精度较高，经济精度可达IT9～IT7，表面粗糙度Ra值为1.6～0.4µm。(3)拉床采用液压传动，故拉削过程平稳。(4)拉刀适应性差，一把拉刀只适于加工某种尺寸和精度等级的一定形状的加工表面，且不能加工阶台孔、盲孔和特大直径的孔。由于拉削力很大，拉削薄壁孔时容易变形，不宜采用拉削。(5)拉刀结构复杂，制造费用高，因此只有在大批量生产中才能显示其经济、高效的特点。4.4.1.6钻削1.钻床钻削是钻头或扩孔钻在工件上加工孔的方法。钻削时，钻头或扩孔钻的回转运动是主运动，钻头或扩孔钻沿自身轴线方向的移动是进给运动。（1）钻床钻削在钻床上进行。常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。1）台式钻床

台式钻床是放置在台桌上使用的小型钻床，用于钻削中小型工件上的小孔，按最大钻孔直径划分有：2，6，12，16，20mm等多种规格。台式钻床结构简单，主轴通过变换V带在塔形带轮上的位置来实现变速，钻削时具能手动进给。台式钴床用于单件、小批盘生产。2）立式钻床立式钻床有：18，25，35，40，50，63，80mm等多种规格。主轴由电动机通过主轴箱带动回转，同时通过进给箱获得轴向进给运动。可实现主轴转速的变换和进给量的调整，还可以实现机动进给。工作台和进给箱（主轴）可沿立柱上的导轨上下移动，调整其位置高低。立式钻床与台式钻床一样，立轴（刀具）回转中心固定，需要靠移动工件使加工孔轴线与主轴轴线重合以实现工件的定位，因此，只适合于加工中小型工件，用于单件、小批量生产。3）摇臂钻床摇臂钻床外形如图7－2所示，它有一个能绕立柱回转的摇臂，摇臂带着主轴箱可沿立柱轴线上下移动。主轴箱可沿摇臂的水平导轨作手动或机动的移动。因此，操作时能方便地调整主轴（刀具）的位置，使它对准所需钻孔的中心而不必移动工件，适合于大型工件或多孔工件的钻削。钻床除用于钻孔和扩孔外，还可以进行铰孔、锪孔和攻螺纹等作业。钻削的主要内容a）钻孔B）扩孔c）铰孔d）攻螺纹e）锪孔f）刮平面2、钻削方法3.钻削的工艺特点（1）麻花钻的两条切削刀对称分布，钻削时，所受径向抗力相互平衡，因此不像单刃刀具那样容易弯曲。但由于麻花钻刚性差、导向作用差、横刃的不利影响和两个主切削刃不对称等的原因，钻头也容易产生“引偏”（2）钻孔时切削深度达到孔径的一半，金属切除率较高。（3）排屑较困难，已加工孔壁由于切屑的挤压摩擦常被划伤，使表面粗糙度Ra值较大。（4）钻削时，冷却条件差，切削温度高，影响生产率的提高。（5）钻削为粗加工，其加工经济精度等级为IT13～IT11，表面粗糙度Ra值为50～12.5µm。一般用作要求不高的孔（如螺栓通过孔、润滑油通道孔等）的加工或高精度孔的预加工。4.4.1.7镗削1.镗床与镗削方法镗削是镗刀旋转作主运动、工件或镗刀作迸绐运动的切削加工方法。镗削时，工件被装夹在工作台上，并由工作台带动作进给运动，镗刀用镗刀杆或刀盘装夹，由主轴带动回转作主运动。主抽在回转的同时，可根据需要作轴向移动，以取代工作台作进给运动。（1）镗床镗削在镗床上进行。带用的镗床有立式镗床、卧式镗床、坐标镗床等。下图为T618型卧式镗床的外形图，主轴直径为80mm。T618卧式镗床的外形图1－主轴箱2－主立柱3－主轴4－平旋盘5－工作台6－上滑座7－下滑座8－床身9－镗刀杆支承座10－尾立柱镗削的工艺特点（1）与以工件回转为主运动的孔加工方式比较，特别适合箱体、机架等结构复杂的大型零件上的孔加工，因为：

1）大型工件回转作主运动时，由于工件外形尺寸大，转速不宜太高，工件上的孔或孔系直径相对较小，不易实现高速切削；2）工件结构复杂，外形不规则，孔或孔系在工件上往往不处于对称中心或平衡中心，工件回转时，平衡较因难，容易因平衡不良而引起加工中的振动。（2）镗削可以方便地加工直径很大的孔。（3）镗削能方便地实现对孔系的加工。用坐标镗床、数控镗床进行孔系加工，可以获得很高的孔距精度。（4）镗床多种部件能实现进给运动，因此，工艺适应能力强，能加工形状多样、大小不一的各种工件的多种表面。（5）镗孔的经济精度等级为IT9～IT7，表面粗糙度Ra值为3.2～0.8µm。磨削特点1．精度高、表面粗糙度小2．砂轮有自锐作用机床名称立式铣床车床平面磨床外圆磨床精密外圆磨床内圆磨床刻度值0.050.020.010.0050.0020.002表5.3不同机床控制切深机构的刻度值（mm）使得磨粒能够以较锋利的刃口对工件进行切削。4.4.1.8磨削特点3．径向分力较大4．磨削温度高磨削时的切削力同车削一样，也可以分解为三个互相垂直的分力工件材料普通钢淬硬钢铸钢Fn/Ft1.6～1.91.9～2.62.7～3.2Fa/Ft0.1～0.2高的切削速度负前角切削原因砂轮的形状、尺寸及用途为便于对砂轮管理和选用，通常将砂轮的形状、尺寸和特性标注在砂轮端面上外径×厚度×内径其顺序为：形状、尺寸、磨料、粒度号、硬度、组织号、结合剂、允许的最高工作圆周线速度如：砂轮P300×30×75WA60L6V35砂轮种类形状代号断面形状主要用途平形砂轮P磨外圆、内圆，无心磨，刃磨刀具等双斜边砂轮OSX磨齿轮及螺纹双面凹砂轮PSA磨外圆，刃磨刀具，无心磨切断砂轮(薄片砂轮)PB切断及切槽筒形砂轮N端磨平面杯形砂轮B磨平面、内圆，刃磨刀具碗形砂轮BW刃磨刀具，磨导轨碟形砂轮D磨齿轮，刃磨铣刀、拉刀、铰刀表4-2常用砂轮的形状、代号及用途举例1.特种加工的特点主要用其他能量(如电、化学、光、声、热)去除金属材料。工具硬度可以低于被加工材料的硬度（以柔克刚）。加工过程中不存在显著的机械切削力（非接触）。加工范围广，不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。易于加工复杂型面、微细表面以及柔性、低刚度零件。能获得良好的加工表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区以及毛刺等均比较小。各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。有的还可用于超精加工、镜面光整加工和纳米级(原子级)加工。4.4.2特种加工方法2.特种加工的分类电火花加工（电火花成型加工、电火花线切割加工）。电化学加工（电解加工、电解磨削、电铸、电镀）。高能束加工（激光加工、电子束加工、离子束加工）。化学加工（化学铣削、化学抛光、光刻）。超声加工（超声波成形加工、切割、焊接、清洗）。液体喷射加工（表面清理、切割、雕刻、落料及打孔）。复合加工（两种及两种以上特种加工方法组合）。电火花加工（electricaldischargemachining,EDM）（放电加工或电蚀加工）：利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。4.4.2.1、电火花加工1.电火花加工的原理1-工件2-脉冲电源3-自动进给调节装置4-工具5-工作液6-过滤器7-工作液泵8-被蚀除的材料工具和工件与电源的两极相接，均浸在有一定绝缘度的流体介质（通常用煤油或矿物油）中。

脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工件电极运动中，将极间最近点的液体介质击穿，形成火花放电。由于放电通道截面积很小，通道中的瞬时高温使材料熔化和气化。单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑，而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。随着工具电极不断地向工件作进给运动，工具电极的形状便被复制在工件上。

加工过程中所产生的金属微粒，则被流动的工作液流带走。

同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。

电火花加工应用在穿孔加工、型腔加工、线切割加工、电火花磨削与镗磨加工、电火花展成加工、表面强化、非金属电火花加工或用于打印标记、刻字、跑合齿轮啮合件、取出折断在零件中的丝锥或钻头等方面。2、电火花加工的应用穿孔加工常指贯通的等截面或变截面的二维型孔（圆孔、方孔、多边孔、异形孔）、曲线孔（弯孔、螺旋孔）、小孔、微孔等加工的电火花加工。

a)圆孔b)方槽c)异形孔d)弯孔电火花型腔加工一般指三维型腔和型面加工，如挤压模、压铸模、塑料模及胶木模等型腔的加工及整体式叶轮、叶片等曲面零件的加工。型腔多为盲孔加工，且形状复杂，致使工作液难以循环，排出蚀除渣困难，因此比穿孔加工困难。为了改善加工条件，有时在工具电极中间开有冲油孔，以便冷却和排出加工产物

电火花线切割加工电火花线切割加工简称“线切割”，它是通过线状工具电极按规定的轨迹与工件间相对运动，切割出所需工件的。

1-储丝筒2-工作台驱动电机3-导轮4-电极丝5-工件6-脉冲电源电火花磨削和镗削加工。

磨削各种工件，如小孔、深孔、内圆、外圆、平面等磨削和成型磨削。Dk6825数控旋转电火花机床加工范围电子束加工（简称EBM）和离子束加工（简称IBM）是近年来得到高速发展的新兴特种加工。这两种加工主要用于精细加工领域，尤其是微电子领域。4.4.2.2高能束加工1.电子束加工的原理

如图8-7所示为电子束加工原理图。2.电子束加工的特点

1）电子束加工属于精细加工；2）加工范围广，加工质量好；3）生产率高；4）加工过程易于实现自动化。返回文档图8-7电子束加工原理图1—电源及控制系统2—抽真空系统3—电子枪系统4—聚焦系统5—电子束6—工件

3.离子束加工原理和特点

离子束加工的物理基础是，当离子束打击到材料表面上，会产生所谓撞击效应、溅射效应和注入效应，从而达到不同的加工目的。离子束加工装置中的主要系统是离子源，如图8-8是其中一种，称为考夫曼型离子源。4.离子束加工应用

1）刻蚀加工；2）镀膜加工；3）离子注入加工。

返回文档图8-8考夫曼型离子源

1—真空抽气口2—灯丝3—惰性气体注入口4—电磁线圈5—离子束流6—工件7—阴极8—引出电极9—阳极10—电离室4.4.2.3、化学加工

化学加工使利用化学溶液与金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解，改变工件形状、尺寸的加工方法。用于去除材料表层，以减重；有选择地加工较浅或较深的空腔及凹槽；对板材、片材、成形零件及挤压成形零件进行锥孔加工。

4.4.2.4电化学加工电解加工（简称ECM）是电化学加工中的主要加工方法，已成功应用于国防、航空航天、汽车、拖拉机等领域的工业生产。1.电解加工的原理

电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解原理将工件加工成形的，如图8-3所示为加工示意图。电解加工的成形原理如图8-4所示。电解加工的基本设备包括直流设备、电解加工机床和电解液系统三个部分。

返回文档图8-3电解加工示意图

1—直流电源2—工具阴极3—工件阳极4—电解液泵5—电解液

返回文档a)b)

图8-4电解加工成形原理

2.电解加工的特点和应用

1）加工范围广，可加工高硬度、高强度和高韧性的各类导电材料，可加工汽轮机叶片、叶轮等复杂型面；2）生产率高；3）能以简单的直线进给运动一次完成复杂型腔表面的加工，不产生变形和残余应力，也无飞边、毛刺等；

4）可获得较好的表面粗糙度，加工精度不高；5）加工过程中，工具阴极在理论上不会损耗，可长期使用。

4.4.2.5超声波加工超声加工也称超声波加工（简称USM），超声加工不仅能加工金属导电材料，而且更适宜加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料，还可以用于清洗和探伤等。1.超声加工的原理和特点

超声波特点：1）超声波能传递很大的能量；2）当超声波在液态介质中传播时，在介质中连续形成压缩和稀疏区域，产生压力正负交变的液压冲击和空化现象；3）超声波通过不同介质时，在界面上发生波速突变，产生波的反射和折射；4）超声波在一定条件下，会产生波的干涉和共振现象。超声加工的基本原理见图8-5所示。超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及空化作用的综合结果。超声加工设备为超声加工机床，它由超声发生器、超声振动系统、机床本体（由工作头、加压机构和工作进给机构、工作台等组成）、工作液及循环系统和换能器冷却系统等主要部件组成。2.超声加工的特点和应用

1）适宜加工各种硬脆材料，特别是非金属材料；2）能以简单的进给运动加工复杂的表面；3）由于切削力很小，因而其工件的残余应力和加工变形很小，表面质量好，表面粗糙度可达Ra1～0.1μm，加工精度可达0.01～0.02mm。可以加工微细结构，如薄型、窄缝和低刚度零件。

返回文档图8-5超声加工原理图1—工具2—工件3—磨料悬浮4、5—变幅杆6—换能器7—超声波发生器加工方法可加工材料工具损耗率/%

最低/平均材料去除率

mm3/min

最低/平均尺寸精度mm

最低/平均表面粗糙度

Raμm

最低/平均主要适用范围电火花成型任何导电金属材料，如硬质合金钢、耐热钢、不锈钛合金等

0.1/1030/30000.03/0.00310/0.04从数微米的孔、槽到数米的超大型模具、工件等，如各种类型的孔、各种类型的模具电火花线切割较小（可补偿）20/2000.02/0.0025/0.32切割各种二维及三维直纹面组成的模具及零件，也常用于钼、钨、半导体材料或贵重金属切削电解加工不损耗100/100000.1/0.011.25/0.16从微小零件到超大型工件、模具的加工，如型孔、型腔、抛光、去毛刺等电解磨削

1/501/1000.02/0.0011.25/0.04硬质合金钢等难加工材料的磨削，如硬质合金刀具、量具等4.4.2.6各种特种加工方法的综合比较加工方法加工材料工具损耗率/%

最低/平均材料去除率

mm3/min

最低/平均尺寸精度mm

最低/平均表面粗糙度

Raμm

最低/平均主要适用范围超声加工任何脆性材料0.1/101/500.03/0.0050.63/0.16加工脆硬材料，如玻璃、石英、宝石、金刚石、硅等，可加工型孔、型腔、小孔等激光束加工任何材料不损耗（三种加工，没有成型用的工具）瞬时去除率很高，受功率限制，平均去除率不高

0.01/0.00110/1.25精密加工小孔、窄缝及成型切割、蚀刻，如金刚石拉丝模、钟表宝石轴承电子束加工在各种难加工材料上打微小孔、切缝、蚀刻、焊接等，常用于制造大、中规模集成电路微电子器件离子束加工很低/0.01μm/0.01对零件表面进行超精密、超微量加工、抛光、刻蚀、掺杂、镀覆等4.4.2.7

复合加工

同时用二种除传统加工和特种加工方法，使之相辅相成，以及在加工部位上结合或二种以上类型加工法以去除工件材料的特种加工，及多种加工组合之优点。采用复合方法加工可以提高加工质量、生产率。提高加工质量提高生产率扩大加工范围复合加工的分类特种加工＋特种加工特种加工＋传统加工传统加工＋特种加工加工方法作用形式复合切削加工切削复合电解加工切蚀超声复合加工熔化、切蚀电解复合加工离子转移、熔化、切削电化学腐蚀加工熔化、气化、腐蚀电化学电弧加工熔化、气化、腐蚀采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。以切削速度和进给速度界定：切削速度和进给速度为普通切削的5-10倍。以主轴转速界定：主轴转速≥10000r/min。4.4.3高速加工技术加工效率高，材料去除率是常规的3-5倍刀具切削状况好，切削力小，主轴轴承、刀具和工件受力均小。切削速度高，吃刀量很小，剪切变形区窄，变形系数ξ减小，切削力降低大概30%-90%刀具和工件受热影响小。切削产生的热量大部分被高速流出的切屑所带走，故工件和刀具热变形小，有效地提高了加工精度刀具寿命长（高速切削刀具）。刀具受力小，受热影响小，破损的机率很小，磨损慢高速加工的特点工件表面质量好。轴向和径向切深小，工件粗糙度小;切削度高，机床激振频率远高于工艺系统的固有频率，系统振动很小，表面质量好横向切削力很小，有利于加工细筋和薄壁，壁厚甚至可<1mm高速切削刀具热硬性好，且切削热大部分被切屑带走，可进行高速干切削，实现绿色加工可完成高硬度材料和硬度高达HRC40-62淬硬钢的加工，Ra0.4，加工效率是EDM的3-6倍高速加工的特点航空航天汽车工业模具制造其它高速加工的应用1.超精密切削精密加工：加工精度为0.1~1um，表面粗糙度为0.02~0.1um。3、增强互换性、促进自动化装配应用。提高加工精度的好处：1、提高产品的性能与质量、稳定性和可靠性；2、促进产品的小型化；4.4.4超精密加工技术精密切削机理：采用微量切削方法，对普通切削影响不显著的因素将成为影响精密切削的主要因素。过渡切削：切削时，刀具的切削刃与工件表面存在的关系。弹性滑动——塑性滑动——切削——塑性滑动——弹性滑动

零件的最终工序的最小切入深度应小于或等于零件的加工精度。2.精密和超精密磨削研磨

磨削是一种常用的半精加工和精加工方法，砂轮是磨削的主要工具。特点：1)、可加工一般结构材料：铸铁、碳钢、合金钢；难以切削高硬度材料：淬火钢、硬质合金、陶瓷、玻璃等。2)、精度高、表面粗糙度小：IT5及以上，Ra为1.25~0.01um3)、径向作用力大且作用在工艺系统刚性较差的方向上。4)、磨削的温度高，磨削产生的切削热多：80%~90%传入工件。故应大量采用切削液来降低磨削温度。5)、砂轮有自锐作用：磨粒破碎，形成新的菱角。6)、磨削加工的工艺范围广：外圆面、内圆面、平面等。7)、磨削在切削加工中的应用比例增大：发达国家占到30%~40%。

精密磨削加工：细粒度的磨粒或微粉、高精度小表面粗糙度值。是利用微小的多刃刀具去除细微切屑的一种加工方法。一般指砂轮磨削和砂带磨削。分类：研磨、超精加工、珩磨、抛光等等。固结磨料加工：固结磨具：磨料微粉结合剂通过烧结形成砂轮、砂条涂覆磨具：通过涂覆在纸、布或复合材料基底上。涂覆方法有重力落砂法、涂覆法、静电植入法。游离磨料加工（见本课件第48页）在精密和超精密磨削中，磨料大多使用超硬磨料：立方氮化硼。磨粒的粒度影响加工的表面粗糙度值，粒度号数越大，加工表面的粗糙度值越小。精密砂轮磨削：粒度60~80、精度1~0.1um、Ra为0.2~0.25um。超精密砂轮磨削：粒度W40~W5、精度0.1um、Ra为0.025~0.008um。进给＋－图7ELID磨削原理电源金刚石砂轮（铁纤维结合剂）冷却液冷却液电刷◆

ELID（ElectrolyticIn-ProcessDressing）使用ELID磨削，冷却液为一种特殊电解液。通电后，砂轮结合剂发生氧化，氧化层阻止电解进一步进行。在切削力作用下，氧化层脱落，露出了新的锋利磨粒。由于电解修锐连续进行，砂轮在整个磨削过程保持同一锋利状态。砂带：带基材料为聚碳酸脂薄膜，其上植有细微砂粒。砂带在一定工作压力下与工件接触并作相对运动，进行磨削或抛光。有开式（图8）和闭式两种形式，可磨削平面、内外圆表面、曲面等（图9）。接触轮硬磁盘—装在主轴真空吸盘上图8砂带磨削示意图V砂带砂带轮卷带轮F-径向进给f-径向振动◆

精密与超精密砂带磨削加工原理

用细粒度的磨具对工件施加一定压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。磨具与工件之间的运动如下：

1)工件作低速旋转运动,ν工＝3～20m/min;

2)油石磨具作往复振动,每分钟振动300～1200次,振幅为3～5mm；

3、超精密特种加工3)磨具作纵向进给运动,进给量f纵为0.1～0.15mm/r。

特点与应用

超精加工能加工钢、铸铁、铜合金、铝合金、陶瓷、玻璃、硅和锗等各种金属与非金属,可以加工外圆、平面、内孔和各种曲面。尤其适用加工内燃机曲轴、凸轮轴、活塞、活塞销等的光整加工。

超精加工可在普通车床、外圆磨床上进行，对于批量较大的生产则宜在专用机床上进行。工作时应充分地加润滑油，以便形成油膜和清洗极细地磨屑。超精加工后地工件表面粗糙度Ra值约在0.1~0.006μm之间。将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各层截面的轮廓，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地切割一层又一层的片状材料（或固化一层层的液态光敏树脂，烧结一层层的粉末材料，或喷射一层层的热熔材料或粘合剂等方法）形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，再采用粘接、聚合、熔结、焊接或化学反应等手段使其逐层堆积成一体制造出所设计的三维模型或样件。4.4.5快速原型制造技术1.快速原型制造原理RP技术的基本原理图三维CAD模型分层切片各层截面的轮廓激光器（或喷嘴）按各层截面轮廓切割、固化或烧结微小厚度的片状实体逐层堆积三维模型或样件2.主要的快速原型制造方法(1)激光快速原型制造法用激光束扫描各层材料，生成零件的各层切片形状，并连接各切片形成所需要的零件。

(2)原型焊接快速制造法完全使用焊接材料来堆积形成复杂的三维模型。

(3)喷涂原型快速制造法该法用计算机控制喷嘴在XY平面内的运动轨迹，通过喷嘴中喷出的液体或微粒，来形成零件的各层切片形状，制造出三维零件。3.加工工艺快速成形技术经过20多年的发展，其工艺已经逐步完善，发展了许多成熟的加工工艺及成形系统。主要有立体印刷、分层实体制造、形状沉积制造、选择性激光烧结、熔融沉积成形、三维打印制造等。装配工作的重要性在于机械设备(产品)的质量如工作性能、使用效果和使用寿命等，最终是由它来保证的；同时通过它也是对机械设备(产品)和零件加工质量的一次总检验，发现设计和加工中存在的问题从而不断加以改进。另外，装配工作占有较多的劳动量，因此它对产品的经济放益也有较大影响。4.5机器装配4.5.1概述任何机器都是由若干零件和部件所组成的。根据规定的技术要求，将零件结合成组件和部件，并进一步将零件、组件和部件组合成机器的过程称为装配。将零件与零件的组合过程称为组装，其成品为组件；将零件与组件的组合过程称为部装．其成品为部件；而将零件、组件和各部件的组合过程称为总装，其成品为机器或产品。清洗连接平衡校正、调整与配作验收、试验、油漆和包装1.装配的概念2.

机器装配的内容3.装配的组织形式（一）固定式装配产品或部件的全部装配工作都安排在一个固定的工作地点进行的装配组织形式。1）.集中固定式装配产品的全部装配工作由一组工人在一个工作地点集中完成。

特点：（1）占用的场地、工人数量少（2）对工人技术要求全面（3）产品效率低单件小批装配较简单的产品。

应用：2）.分散固定式装配产品的全部装配过程分解为部件装配和总装配，分别在多个工作地点进行。特点：(1)与集中固定式装配相反。(2)对工人技术要求低，易于实现现代化。较大批量装配较复杂的产品。如机床的装配。应用：3）.产品固定式流水装配将固定式装配分成若干个独立的装配工序，分别由几组工人负责，各组工人按工艺顺序依次到各装配地点对固定不动的产品进行本组所担负的装配工作。特点：（1）工人专业化程度高、效率高、质量好、周期短。（2）占用场地、工人多，管理难度大。适合产品结构复杂，尺寸庞大的产品批量生产。如飞机的装配。应用：（二）移动式装配移动式装配是负责各装配工序的工人和工作地固定不变，而所要装配的产品不断的依次通过每个工作地，在每个工作地完成一个或几个工序，在最后一个工作地装配成产品。1）.自由移动式装配在装配过程中由人工或机械运输装置将产品传递至各工作地，从而完成有关的装配工序。2）.强制移动式装配在装配过程中，由传送带或传递链连续或间歇地将产品从一个工作地移向下一个工作地，在各工作地进行不同的装配工序，最后完成全部装配工作。特点：（1）投入费用：强制大于自由（2）劳动强度：强制大于自由主要是生产批量上不一样。较小批量生产采用自由移动式装配；较大批量生产采用强制移动式装配。应用：（3）装配效率：强制大于自由装配尺寸链与工艺尺寸链有所不同。

工艺尺寸链中所有尺寸都分布在同一个零件上，主要解决零件加工精度问题；而装配尺寸链中每一个尺寸都分布在不同零件上，每个零件的尺寸是一个组成环，有时两个零件之间的间隙等也构成组成环，装配尺寸链主要解决装配精度问题。装配尺寸链和工艺尺寸链都是尺寸链，有共同的形式、计算方法和解题类型。小提示：装配尺寸链与工艺尺寸链的区别4.5.2装配尺寸链装配尺寸链的种类及建立步骤装配尺寸链的分类：

直线尺寸链：由长度尺寸组成，且各环尺寸相互平行的装配尺寸链。角度尺寸链：由角度、平行度、垂直度等组成的装配尺寸链。平面尺寸链：由成角度关系布置的长度尺寸构成的装配尺寸链。装配尺寸链的极值法计算所应用的公式与工艺尺寸链的计算公式相同。“相依尺寸公差法”的计算步骤如下：

装配尺寸链的计算方法

极值法1．分析建立装配尺寸链2．确定组成环的公差3．确定组成环的偏差极值法的优点是简单可靠，但是由于它是根据极大极小的极端情况来推导封闭环与组成环的关系式，所以在封闭环为既定值的情况下，计算所得的组成环公差过于严格。因此，在大批大量生产中，当装配精度要求较高，组成环又较多时，用概率法来计算尺寸链是比较合理的，这样可以扩大零件的制造公差，从而降低制造成本。概率法1．各环公差计算2．各环平均尺寸的计算互换法完全互换法装配时各配合零件可不经挑选、修配及调整，即可达到规定的装配精度的装配方法。其装配尺寸链采用极值法解算。4.5.3、保证装配精度的工艺方法部分互换法：又称为不完全互换法、大数互换法。绝大多数产品装配时各组成环可不需挑选、修配及调整，装配后即能达到装配精度的要求，但可能会有少数产品成为不能达到装配精度而需要采取修配措施甚至可能成为废品。采用概率法解算其装配尺寸链。

选配法直接选配法装配时，由工人直接从许多待装配的零件中选择合适的零件进行装配。

分组选配法当封闭环精度要求很高时，先使零件按经济加工精度进行加工，然后再按实际测量的尺寸将零件分为若干组，装配时选择对应组内零件进行装配。复合选配法分组选配法和直接选配法的复合形式。

修配法将尺寸链中各组成环均按经济加工精度制造，在装配时去除某一预先确定好的组成环上的材料，改变其尺寸，从而保证装配精度。被修配的零件称为修配环，又称为补偿环。采用修配法时，解算装配尺寸的方法采用极值法。分为单件修配法、合并加工修配法和自身加工修配法。

调整法在装配时通过改变产品中可调零件的位置或更换尺寸合适的可调零件来保证装配精度的方法。与修配法的实质相同。

分为可动调整法、固定调整法和误差抵消法三种。

1.自动装配机

配合部分机械化的流水线和辅助设备实现了局部自动化装配和全自动化装配，在自动化装配机上必须装备相应的带工具和夹具的夹持装置，以保证所组装的零件相互位置的必要精度，实现单元组装和钳工操作的可能性，如装上－取下、拧出－拧入、压紧－松开、压入、铆接、磨光及其他必要的动作。自动装配机因工件输送方式不同可分为回转型和直进型两类，根据工序繁简不同，又可分为单工位、多工位结构。回转型自动装配机常用于装配零件数量少、外形尺寸小、装配节拍短或装配作业要求高的装配场合。至于基准零件尺寸较大、装配工位较多，尤其是装配过程中检测工序多或手工装配和自动装配混合操作的多工序装配，则以选择直进型自动装配机为宜。4.5.4自动化装配2.装配机器人图4-34装配机器人结构类型

a)水平多关节型b)圆坐标型c)直角坐标型d)垂直多关节型金属切削机床是用切削加工的方法将金属毛坯加工成机器零件的一种工艺装备，人们习惯上称为机床。机床是机械制造系统中最重要的组成部分，它为加工过程提供刀具与工件之间的相对位置和相对运动，提供加工过程中所需的动力。4.6.1机械制造装备及系统4.6.1.1加工装备1.机床的加工范围2.机床的运动在机床上，为了要获得所需要的工件表面形状，必须使工具和工件按上述四种方法之一完成一定的运动，这种运动称为表面成形运动。两种方案：a.工件动，刀具转（铣）；b.刀具走，工件转（车）。一、表面成形运动：是保证得到工件的表面形状的运动（P13）二、辅助运动（一）各种空行程运动：快速运动和调位运动（二）切入运动：获得所需的尺寸（三）

分度运动：获得所需的角度（四）操纵及控制运动：控制执行件运动三、主运动和进给运动主运动：产生切削的运动进给运动：维持切削的运动他们可以是简单的成形运动，也可以是复合的成形运动3.机床的传动系统机床传动中，每个运动均有三个基本部分：执行件、动力源和传动装置。动力源→传动装置→执行件→传动装置→执行件，构成传动联系。执行件是指执行运动的部件，如主轴、刀架以及工作台等；动力源是提供动力的装置，如普通机床常用的三相异步交流电动机；传动装置是传递动力和运动的装置，它把动力源的动力传递给执行件或把一个执行件的运动传递给另一个执行件。传动装置通常还包括改变传动比、改变运动方向和改变运动形式(从旋转运动改为直线运动)的机构。在机床上，为得到所需运动，需要通过一系列的传动装置把执行件和动力源，或者执行件和执行件连接起来，构成传动联系。构成一个传动联系的一系列传动件，称为传动链。4.机床的主要结构各类机床通常由下列基本部分组成：①动力源，为机床提供动力(功率)和运动的驱动部分，如电动机、液压泵等；②传动系统，包括主运动传动系统、进给运动传动系统和其他运动的传动系统；③支撑件，用于安装和支撑其他固定的或运动的部件，承受其重力和切削力；④工作部件，即主运动和进给运动最终实现切削加工的有关执行部件，如主轴等；⑤控制系统，用来控制各工作部件的正常工作，主要是电气控制系统等；⑥冷却系统，包括切削液、切削液箱及其供给装置；⑦润滑系统，包括润滑剂及其润滑方式；⑧其他装置，如排屑装置、自动测量装置等。车床钻床镗床磨床齿轮加工机床螺纹加工机床铣床刨插床拉床特种加工机床锯床其它机床按通用程度分：通用、专门化、专用机床按加工精度分：普通、精密、高精度机床按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：仪表、中型、大型、重型机床、超重型根据国家标准GB/T15375-94，按加工性质和所用刀具的不同，机床可分为12大类：此外，机床还可以按主要工作器官的数目进行分类，如：单刀机床、多刀机床、单轴机床、多轴机床等。目前，机床正在向数控化方向发展，而且其功能也在不断增加。

5、机床的分类1.刀具能从工件上切除多余材料或切断材料的带刃工具称为刀具。工件的成形是通过刀具与工件之间的相对运动实现的，因此高效的机床必须同先进的刀具相配合才能充分发挥作用。切削加工技术的发展，与刀具材料的改进以及刀具结构和参数的合理设计有着密切联系。刀具类型很多，每一种机床都有其代表性的一类刀具，如车刀、钻头、镗刀、砂轮、铣刀、拉刀、螺纹加工刀具、齿轮加工刀具等。刀具种类虽然繁多，但大体上可分为标准刀具和非标准刀具两大类。标准刀具是按国家或部门制定的有关“标准”或“规范”制造的刀具，由专业化的工具厂集中大批量生产，占所用刀具的绝大部分。非标准刀具是根据工件与具体加工的特殊要求设计制造的，也可将标准刀具加以改制而实现。过去我国的非标准刀具主要由用户厂自行生产。根据生产的发展，非标准刀具也应由专业厂根据用户要求提供，以利于提高质量，降低成本。4.6.1.2工艺装备2.夹具

夹具是机床上用以装夹工件或引导刀具的装置。夹具对贯彻工艺规程、保证加工质量和提高生产率有着