《机械制造技术》课程学习指导

<<机械制造技术>>课程学习指导

模块一机械制造概述

一、本章主体内容

1、制造系统及其组成、特性与分类，现代制造观：

2、制造装备及其组成、种类、作用；

3、制造方法与制造过程内涵；

4、制造质量评价内容及生产中获得加工质量的方法。

以上主题分别以对应的四节内容作介绍。

二、本章教学目标

1、通过对制造系统的多方面了解，增强制造宏观认识，并树立正确的现代制造观；

2、通过对制造装备的近距离了解，认识制造装备创设的制造环境及其在制造中的作用;

3、了解制造方法，了解制造过程及其组成，深刻理解制造工艺对生产的作用与意义；

4、熟悉制造质量评价指标，清楚生产中获得制造质量的方法。

第一节机械制造系统

一、导读

1、介绍机械制造系统的概念、组成、特点及现代制造观等内容。

2、按课程思考题顺序寻求答案，逐步了解课程内容。

3、内容了解时，注意与传统制造观的比较，以加深对内容的理解。

4、在理解内容的基础上，努力促进对制造系统宏观认识的形成，并通过对现代制造观的了解和认识,

增强使命感，正确树立学习目标。

二、重点及其小结

1、造系统概念与组成

（1）概念

将制造资源一转化成一》机械产品的系统

结构功能过程

制造彳更件输入F刖造资源完成以、市场分析

1次件输出机械产品到产品1售后服务

人员全过制

（2）组成

功能角度由各种功能模块（如市场分析、产品设计、制造、销售等）组成。

组织角度由各种部门（如人力资源部、制造部、装配部、财务部等）组成。

资源角度由各种资源（如物料、人力、技术、设备、信息、资金、能源、时间等）组成。

2、制造系统的特点

集合性、相关性、目的性、环境适应性、动态性、反馈特性、随机特性

3、制造系统的分类

按生产批量按生产策略按生产布局按生产计划模式

小中大按按按功能项目流水线

批批批定货定货定货布局布局布局

量量量设计制造装配

4、现代制造观

（1）三流结构论

三流指：物料流、信息流、能量流。

制造系统运行过程中，伴随“三流”的运动。

与传统制造观相比，说明了制造中的信息运动、作用。

（2）信息制造观

提出现代制造使产品信息含量提高，产品是信息的物质表现。

三、思考题与习题

1、思考题（略）（按新教材拷贝）

2、习题无

四、自测试题

（一）填空题

1.机械制造系统是指机械制造系统中的主要硬件有

_______________,______________________._________________等.

2.机械制造系统的复杂性体现在__________,_____________,_______________等方面.

3.现代制造观的“三流结构论”中的三流是指.

4.机械制造系统中的主要软件除“制造技术”外,还有制造中的等.

5.信息制造观认为产品是的体现.

（二）判断题

1.机械制造系统一般指某产品的生产企业.

2.机械制造技术一般指制造中的工艺手段.

3.与传统制造观相比，现代制造观只是说法不同而已.

（三）选择题

1.机械制造系统包含以下内容

a.制造设备b.制造工装c.从事制造的人员d.制造工艺e.制造产品

2.机械制造系统有如下特征

a.相关性b.反馈性c.动态性d.宏观性e.多层次性

3.现代制造的三流结构论中的三流是指

a.物料流b.资金流c.能量流d.信息流e.人员流

4.与传统制造相比,现代制造观最大的不同在于

a.先进的设备b.精良的工装c.信息的作用d.工人技术水平e.产品质量

第二节机械制造装备

一、导读

1、介绍机械制造装备的种类、组成、特点及应用等内容，并按思考题顺序寻求答案。

2、对机床在掌握其分类及型号编制的基础上，关注机床组成及其作用，在了解机床技术性能的同时，

更注意其与机床使用的关系。

3、认识各类工装的种类，关注工装各组成部分的作用。

4、通过对装备组成及作用的了解，促进对制造环境的认识。

二、重点及其小结

1、机床

（1）分类

按机床的加工性质及使用刀具不同分：车、铳、包k钻、磨……等十二大类；

按机床的通用程度分：通用、专门化、专用机床；

按机床精度高低分：普通、精密、高精度型；

按机床自动化程度分：机动、半自动、自动化；

按机床结构布局分：卧式、立式、台式、摇臂、龙门；

按机床结构特征分：单轴、多轴、程控、仿形;

按机床重量大小分：轻、中、大、重、特重。

（2）型号编制

系

邦

组

-主

主

反

树

怵

(姝

加

通

自

粘

要

映

(相

附

特

征

用

度

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十

征

动

规

关

机

表

性

二

壮

表

一

格

床

化

步

进i

质

大

一

格I

细

性

类

细

分

分

特)

)

大写汉拼阿拉伯数字有折算比例

（3）机床组成

框架（含布局）：机床主体支撑，精度直接影响加工，决定加工静态环境及其质量；

运动部分：为加工过程提供刀具、工件必需运动，形成加工动态环境；

动力部分：为加工提供所需动力；

控制部分：操纵和控制机床的各个动作。

（4）机床技术性能

工艺范围：反映机床能适应的工序种类、零件及毛坯类型及其生产规模大小。

技术规格：反映机床尺寸大小和工作性能的各种技术参数，含尺寸、运动、动力参数及轮廓与重

量。直接关系到指定零件工序能否完成。

加工精度、表面粗糙度：直接影响加工质量

生产率：关系到机床能适应的生产类型。

”嘈声

另：自动化程度、机床效率、精度保持性及其它J操作、维修方便

、工作安全可靠

2、刀具

（1）分类

按应用于不同的机床：车刀、镶刀、刨刀、铳刀、钻头、钱刀……

按不同的应用特点：普通刀具（车、铳、包h镇……）定尺寸刀具（钻头、较刀、圻磨头……）

成形刀具（成形车、铳刀……）展成刀具（插齿刀、滚齿刀……）

按刀齿数目的不同：单刃刀、多齿刀

按刀具的结构：整体刀、焊接刀、机夹刀

（2）组成

刀杆夹持刀具其结构形式应与机床上的安装接口相适应。

刀头参与切削除外，有些刀还有导向、校准部分。

前刀面：切屑流经的刀面

后刀面：过渡表面相对的刀情'^主刀刃、构成刀齿的基本刀面

副后刀面：已加工表面相对的刀面、副刀刃4刀尖

为适应不同的加工条件，刀具切削部分应设计成不同形态；与之相应，刀具切削部分形态不同，切

削特征、效果则不同。

3、夹具

（1）分类

通用夹具：使用性能广泛，适应性强，结构尺寸已标准化、系列化。

如：三爪、四爪卡盘、虎钳、分度头、顶尖、V形架、磁力工作台……

应用于单件小批生产

专用夹具：为某产品、某工序而设计。加工精度高、生产率高、针对性强、操作方便，但设计、制

造周期长，费用高，不具通用性。

应用于产品固定及工艺过程稳定的大批量生产。

可调夹具：通过元件调整增加夹具适应性。

组合夹具：用标准元件拼装、组合而成。

（2）功能

「定位使工件获得正确位置

主要功能Y

L紧

固定于

一对刀使刀具准确达到加工位置

特殊功能一

''导向引刀具进入加工位置

（3）组成

「定位元件与工件定位面相接触、配合、对准

基本组成Y夹紧装置固定工件

爆具体

支承各组成元件的骨架

「对刀、导向装置

其它组成4连接元件

I按需而设的分度、吊装、靠模装置

4、量具

（1）种类

标准量具复制测量单位的物体

通用量具测量零件（有刻度）

量规无刻度，检验零件

检验夹具检验零件位置的组合量具

三、思考题与习题

1、思考题（略）

2、习题（无）

四、自测试题

第三节机械制造方法与过程

一、导读

1、介绍生产中制造方法及其应用特点，制造过程中工艺过程的组成及工艺规程等内容。

按思考题顺序寻求答案，以逐步了解以上内容。

2、对生产中制造方法的了解，应关注其应用领域，理解本课程重点与其它学科或领域的衔接以及拓展。

3、关注工艺过程中工序、工步的含义，抓住其特点促进深刻理解。

4、以严肃、严谨的态度了解工艺规程内容，体会其对生产的作用与意义。

二、重点及其小结

1、机械制造方法

「材料成型法（无质量变化）常用于毛坯制造结合“工材”学习

材料去除法（质量减少）用于零件制造（分切削、特种加工）是机械产品制造中

最常用方法，亦是本课程中重点学习的内容之一。

机械加工，材料累加法（质量增加）分焊接、快速原型制造。前者用于毛坯制造和永久性连

接零件；后者用于制造零件三维实体模型（产品开发阶段）。

【材料改性法改善材料性能的热处理结合“工材”学习。

「永久结合法

机械装配

机械紧固法

2、工艺过程

（1）概念：是生产过程中与产品形成直接相关（改变原材料形状、尺寸、性能）那部分工作。

（2）组成：由一个个工序组成，工序中又有若干工步。

工序特点：工作地不变、工作对象不变工作连续完成。三条中缺一不可。

工步特点：刀具加工表面、机床用量三不变。是零件加工中最细小的工作内容，使零件达到一定的

加工质量，所需的工步内容变化并不大。但如何将工步有序、合理组织成工序就应根据不同加工条

件灵活处理，且其结果直接加工方便与否，加工质量高低及生产率大小。

3、工艺规程

（1）概念：用文字、图表表示的技杏可行、高效低耗的工艺过程

符合当时当地条件，赢纸要求。

（2）一般内容

零件加工工艺路线（工序目录）含工序顺序、名称、设备等内容

「指出加工位置、提出加工要求、给出安装方案的工序图。

工序内容J有序的工步内容及相关的工装条件

I拓：切削用量、工时定额

检验含检验项目和检测方法（检验图中标项目，表中按项目注量具）

（3）作用

①企业中人人严格遵守，是有序组织生产的指令；

②是生产准备、管理的依据；

③是初步设计与生产能力查定的基础。

（4）设计原则

①满足生产纲领需要

②严格保证产品质量

③现有条件下切实可行

④保证技术先进性，良好的工作条件，高的经济效益。

（5）原始资料

①产品、零件图

②生产纲领及生产类型

③现场条件

④用量定额手册

⑤相似件的工艺规程

（6）工艺文件类型

工艺过程与工艺过程卡

三、思考题与习题

1、思考题

2、习题

第四节机械制造质量

一、导读

1、介绍制造质量内涵及获得质量的方法等内容；按思考题顺序寻求答案，以逐步了解以上内容。

2、对基准应注意在了解应用场合的基础上强调理解的正确性。

3、关注获得质量方法的特点，在此基础上认识其应用场合。

4、通过内容学习，树立正确质量观。

二、重点及其小结

1、质量及其因素「材料及其性能「尺寸

「加工精度1形状

r设计质量「零件质量（基础）＜

位置

产品质量、制造质量（关键AI零件制造（主要XI

I服务质量I装配质量（精度）

「表面粗糙度

I表面质量-加工硬化

、残余应力

2、基准

-对称点、线、面

「尺寸基准1坐标起点

I单一尺寸互为基准

按基准性质Y

〔位置基准J

「设计基准「粗基准

按基准作用＜「定位基准一「主要基准

।工序基准

I工艺基准I精基准＜

测量基准I辅助基准附加基准

l装配基准

「定位基准标、一或文字说明选择时注意尺寸方向

特别关注Y尺寸线

I工序基准工序图中确定加工表面（粗实线）位置＜------J/加工面

工序基准.

3、经济精度、粗糙度

强调正常加工条件（即一般情况）与加工成本相适应（无过分手段）

4、获得尺寸精度的方法

（1）试切法对刀一试切一测量一调整一试切……合格

特点：效率低质量不稳

应用：单件小批量生产

（2）自动获得尺寸精度法含以下四种

①定距切削法（调整法）按图预调刀一工位置一加工

特点：生产率高、质量稳定

应用：大批量生产

「成形刀具加工按图设计刀具刃形，需设计、制造费用

②成形刀具法＜

I定尺寸刀具加工（刀具尺寸按标准设计，非标准需定作）

③导向元件法：以夹具上导向元件确定刀一工位置

特点：效率高、质量稳定、需设计、制造夹具

应用：大批量生产

④自动控制自动循环“加工一测量一反馈一修正”至合格

特点：效率高、质量高、稳定但设备昂贵，前其准备工作量大

应用：只要条件许可，非常广泛

5、获得零件形状精度的方法

轨迹法、成形法、相切法、展成法

6、获得位置精度的方法

（1）直接找正：目测或使用工具调整工件

特点：效率低、质量不稳定、对工人技术水平要求高

应用：小批量生产，或精度要求很高时

（2）划线找正：按图划线，按线找正

特点：余量易保证，效率一般；但过程长，对工人要求高，误差大

应用：单件、小批量生产

（3）夹具安装：以夹具保证工件位置

特点：质量高、稳定（0.01mm）,安装迅速、效率高，但设计、制造（专门）费用高

应用：大批量生产

7、获得良好表面质量的方法

采用常规精加工工艺一采用表面强化工艺

三、思考题与习题

1、思考题

2^习题

模块二制造设备及工艺装备的选择

一、本章主体内容

围绕零件制造介绍制造装备所提供的各项技术服务：

1、机床由其结构、布局提供制造所需静态环境，通过传动及其操纵提供制造所需运动（动态环境）；

2、刀具担当切削任务，刀具几何参数及其优化影响及控制切削过程；

3、夹具安装工件，保证工件在加工中的位置定、准、稳；

4、量具测量工件，评价切削结果。

二、本章教学目标

1、认识机床运动，掌握典型传动机构工作原理与过程；

2、了解切削参数对切削过程的作用，掌握控制切削过程的方法；

3、了解工件定位原理、方法、掌握定位误差计算方法；了解夹紧机构，能根据加工条件确定工件安装

方案；

4、掌握通用量具的应用与特点，根据加工条件合理选择量具。

掌握制造装备提供的基础技术，为正确选择与应用装备打基础。

第一节机床运动与传动

一、导读

1、介绍机床运动、切削用量，机床传动及其机构，机床典型构件，机床精度等内容，可按思考题顺序

寻求答案，逐步学习以上内容；

2、关注切体运动的作用及切削用量含义及其对生产的重要意义；

3、对机床传动，关注常用传动件及其特点，牢记认识传递系统的方法与步骤；

4、对机床中典型构件，注意先把握其动作原理，再认识其结构形式；

5、对机床精度，先理解内涵，再作与加工相关的联想；

6、通过以上内容的学习，加强对机床功能及应用的认识。

二、重点及其小结

1、机床运动

「主运动保证基本切削

「表面成形运动4「走刀形成完整表面

按作用［I进给运动一

I吃刀控制切削尺寸

非表面成形运动一空行程、分度……

2、切削用量

切削速度丫：主运动线速度。

进给量/：刀具在进给方向上相对工件位移量，加工方法不同，f表达不同。

背吃刀量力,：已待加工表面间垂直距离。

U、/、册统称切削用量三要素，直接影响生产率、刀具耐用度、表面质量等，生产中用它们调

节切削运动大小。

3、机床传动

（1）常见变速传动机构

「结构简单、传动平稳、可过载保护；但尺寸大，变速操纵不便。

塔轮机构^

〔用于高速传动的机床（高速机床、小型机床）

「结构简单、紧凑、传动平稳、传动比准确；但变速时需停车。

滑移齿轮变速机构V

I广泛（多数常用机床中均有采用）

「啮合式结构简单、紧凑、结合可靠、传动比准确；不易在运动中啮合。

离合器变速机构1摩擦式结合方便，可在运动中随时接通；但尺寸大，传动比不准。变速方

I便，但易磨损，传动比不高，结构较复杂。应用仍很广泛。

「结构简单、紧凑，可获较多传动比；但变速麻烦，调整费时。

挂轮机构«

〔应用于有一定加工批量，不常变速的场合。

（2）机床换向机构

「利用皮带交叉安装］

换向途径1利用中间齿轮介入'均可达换向目的。形式则有多种。

I锥齿轮相对安装一

（3）改变运动方式的机构

「丝杠、螺母机构

常用＜将旋转运动转变为直线运动。

I齿轮、齿条机构

（4）传动系统

「分析机床运动指出机床提供的所有运动「指出两端件（首、末件）

找出与各运动对应的传动链，并逐条分析有多少个变速组

分析方法与步图执行件的运动量级是多少

分别是何变速组

I获多少级传动比

写出传动路线表达式「结构形式

〔指出该传动系统的特点＜最大、小速度

有无公用齿轮

4、机床典型构件

（1）操纵机构

①组成

定位件控制件

操纵件传动件执行件

操纵位置移动轨迹

「构成摆动

②实现位移途径1齿轮带齿条移动

I凸轮瞬时转动半径的差异

「单独操纵机构操纵件与被操纵件一对一控制

③种类4「顺序变速

I集中操纵机构1一个操纵件控制两个及以上的被操纵件。

%择变速

（2）保险机构

「过载保险装置超25%以打滑、构件分离中断传动

「保险一

一1事故超125〜150%设置易断薄弱环节

〔互锁防运动干涉

（3）主轴部件

-主轴结构、形状、尺寸及其精度对加工有直接影响

组成J支承

影响主轴工作

传动件

I密封

防灰、屑、液，保护主轴工作环境

5、机床精度

「机床几何精度如导轨直线度、工作台平面度、主轴旋转精度

内涵1机床传动精度

针对内联系传动链

〔机床定位精度

调整法加工时影响大

三、思考题与习题

第二节刀具与切削过程

一、导读

1、介绍刀具几何参数含义、角度及其作法对加工的影响，切削过程基本规律及控制切削过程的途径等

内容；按思考题顺序寻求答案，可帮助逐步了解本节内容；

2、对刀具几何角度，牢固定义是关键，在记忆的基础上追求进一步理解；对工作角度，主要联系对生

产的影响，将理论运用于实践；

3、对切削过程基本规律，应先抓住“切削变形”这个基础，再对其余进行理解，更重要的是关注规律

的结果，将之运用于实践；

4、对刀具材料，关注常用刀材的特点，尤其是不足，了解其使用中的禁忌，对掌握其应用范围很有帮

助；

5、对刀具几何参数选择，关注影响及常见条件下的应用，善于查表，查手册；

6、对切削用量选择，首先关注切削条件，再不忘表格、手册运用；

7、对工材、切削液均在了解基本知识的基础上，善于手册运用。

二、重点及其小结

1、刀具几何角度及其作法

（1）几何角度

①在主剖面（正交平面）内测量的角度：前角加、后角a。

②在基面内测量的角度：主偏角Kr、副偏角Kr

③在副剖面（副正交平面）内测量的角度：副前角九

④在切削平面内测量的角度：刃倾角儿%劭P。面内图

（2）几何角度作法Yo

①首先将刀具投影于基面；P、PoKr<-------f

②严格按定义找到各参考平面位置；Kr

③保持在剖面的原方向作剖面或投影图;/P，投影图

④严格按定义作出角度。基面投影4

2、刀具工作角度

工作角度为实际工作条件下的刀具角度，实际工作条件下安装与运动情况不能与理论假设一致，故

角度将发生变化，并对生产产生影响。

（1）车外圆，刀尖高于工件中心时

前角增大，后角减小，变化值sinr=h/r

刀尖装低与刀尖装高结论相反；链孔与车外圆结论相反。考虑到对加工的影响，一般车外圆时，为

确保工件表面质量，刀尖应低于工件中；镶孔时相反。

（2）走刀运动对刀具工作角度的影响

无论纵走刀还是横走刀，走刀运动均使刀具实际后角减小，影响质量。

一般生产中横切时，/不能恒定，越向心/应越小：车螺纹时，纵车/有影响

3、切削过程基本规律

（1）切削变形

切削中有三个变形区，各变形区变形各具特色。

第一变形区以切削层金属的剪切滑移为主，变形中，应力不断增大，流动方向不断改变，当方

向与刀具前刀面平行时，切削层金属转变为切屑。由于内部变形大小的不同，所形成的切屑可能有

（塑性材料）带状、节状、立状三种，分别对切削过程造成不同程度影响。切屑除有种类的区别外,

还有外形上的变化：往往长度要缩短，厚度要增加，即收缩想象，生产中常用“切屑厚度压缩比A

h”予以表示。八h因能直观说明切屑在变形前后的形状变化，生产中用它说明变形程度。

第二变形区在刀一屑之间，刀一屑间因高温高压，造成冷焊想象，切屑流动靠邻近接触面较软

的一层金属内部间的剪切滑移来完成，此被称为内摩擦，内摩擦发生在金属内部，其摩擦力与正压

力不成正比，摩擦力与摩擦面积有关，且摩擦系数随切削条件变化而变化。由于刀一屑间存在内摩

擦，这使该变形区有一奇特现象出现：积屑瘤。积屑瘤是滞流层层层堆积的结果，是由于足够大的

摩擦力，是塑性变形的产物。它将对加工造成影响，尤其是精加工，应避免之。凡能减小摩擦便可

减小其生成可能性（如减小进给，改善工材塑性，增大前角，磨光刀面，增加润滑等），其中，避

开中速区为最佳措施。

第三变形区在刀一工之间，包含内容有三方面，造成已加工表面在剧烈塑变中获得。使已加工

表面出现硬化，残余应力等问题。

（2）切削力

切削力来自于加工中的变形与摩擦，因总切削力受切削条件的影响而大小、方向不定，不便研

究，生产中研究切削分力.

主切削力对刀具压弯刀杆，对工件阻止其旋转，产生与机床动力相反的力矩，是耗费机床动力

最主要的力；径向力顶弯工件，影响工艺系统刚度；轴向力阻止刀具走刀，影响机床进给系统。

切削力的大小主要采用单位切削力计算法进行估算。即

F/=P•于•％•CF工为各修正系数的乘积

式中单位切削力p及各修正系数均可通过表格查取。

（3）切削温度

切削过程中热来自变形功的转换及摩擦生热；热生成后总是向四处传散：切屑、刀具、工件

及周围介质；热的集聚即生热、散热的综合结果为切削温度。

切削温度在刀面上的分布并不均匀，切削塑性材料时：前刀面温度高于后刀面；切屑底层温度

高于上层；最高温度在前刀面上距刀刃一定距离处。生产中常说的切削温度一般指刀面上的平均温

度。

切削温度对加工过程及其装备均有影响。对机床，引起关键部位热变形。影响加工精度，当使

用高精度机床加工高精度零件时，应加以重视；对刀具，温升会降低刀材性能，使刀具磨损加速，

最终丧失切削能力；对工件直接引起热变形而影响零件精度。

生产中控制切削温度往往从两方面着手：一是尽量减小加工过程中生热；另一是设法改善散热

条件。

（4）刀具磨损与刀具耐用度

刀具磨损的部位主要发生在刀具前刀面（月牙洼）和后刀面（磨损小棱面）。造成磨损的主要

原因为两方面：一是机械擦伤；二是热效应磨损。温度不同，刀具材料不同，造成刀具磨损的主要

原因不同。一般高速时，造成高速钢刀具磨损的主要原因为塑性变形与机械擦伤；而造成硬质合金

刀具磨损的主要原因则为扩散、氧化磨损及机械擦伤；低速时，造成高速钢刀具磨损的主要原因是

机械擦伤；造成硬质合金刀具磨损的主要原因为机械擦伤及粘结磨损。

刀具磨损过程呈一定规律性：先初期磨损，再正常磨损，最后剧烈磨损。由磨损过程曲线可知，

刀具在使用一段时间后，必须重磨。

刀具磨损限度是表达刀具是否钝化的后刀面磨损小棱面宽度。定于后刀面的原因有两方面，一

是后刀面磨损易测量；二是在正常生产条件下，无论切削塑性还是脆性材料，刀具后刀面总会发生

磨损。在不同的生产条件下，刀具磨损限度的规定不同。一般粗加工，以充分发挥刀具切削能力为

主旨，其值定在刀具正常磨损的终了，称合理刀具磨损限度；精加工时，以确保工件表面质量为主,

称工艺磨损限度；自动化加工时，考虑到刀具磨损将直接带来刀尖位置变化而影响工件尺寸，定径

向磨损限度

刀具从开始切削到磨损量达到刀具磨损限度值时的切削时间为刀具耐用度。由于生产中各因

素与耐用度关系密不可分，故人们利用其关系通过控制刀具耐用度达到控制切削过程的目的。而合

理科学控制切削过程的前提在于首先科学确定合理的刀具耐用度数值。生产中一般分别以最低单件

工时、最低单件成本及投入收入比为出发点，寻找出最大生产率耐用度（、经济耐用度勿及最大

利润耐用度/。用指导控制生产，生产中按一定（选好的（、〃或耐用度实施，当遇刀具切削

能力强、工材加工性好等有利于切削过程的因素时，将会获得生产率提高。

（5）加工条件（主要因素）与各切规律的影响关系表

说明：1.因素为关系曲线的横坐标，项目为纵坐标，曲线从性质上表达变化趋势;

2.该表格为控制切削规律时调整切削参数提出帮助。

4、工件材料切削加工性

工材加工性指工件材料在被加工过程中所表现出的难易程度。生产中常用“相对加工性”及“分

级加工性”加以衡量。相对加工性是以该材料与45#钢相比，从工件对刀具的对抗能力出发，以一

定耐用度（60min）下允许的最大速度作指标所进行的衡量；分级加工性则以工材本身对加工性影

响最主要的硬度、强度、塑性、韧性及导热系数等性能作基础所进行的较全面的衡量，它可帮助我

们在加工前预估到加工中问题，以便于采取对应措施很好地控制切削过程。

生产中可采取:①.选择工材加工性好的供应状态②.进行合适的热处理③.改变材料内成分

等措施改善工件材料加工性。

5、刀具材料

生产中常用刀具材料有三大类：

（1）高速钢刀具

该类刀具材料的突出优点为强韧性好，工艺性能好；不足为硬度、耐热、耐磨性偏低。这使该

类刀具材料主要面对生产中普通材料加工及采用复杂、微小刀具的情形。

高速钢刀具又分两种，一为通用高速钢（性能偏低），常用于加工普通工件材料；另为高性能

高速钢，常用于加工难切削材料使用复杂微小刀具时。

（2）硬质合金刀具

该类刀具材料的优点为硬度高、耐热、耐磨性好；不足为强韧性低，工艺性不好。因此该类刀

具有良好的切削性能，却因工艺性而难以作成复杂微小刀具。

常用硬质合金又有两类：一类为铝钻类硬质合金，其硬质相为WC,因其有较好的抗冲击性能

（在硬质合金中）及粘结温度较低（640℃）,故生产中常用于加工铸铁及沉重负荷下加工钢料。另

一类为鸨钻钛类硬质合金，其硬质相除WC外还有TiC,因其脆性大且含Ti元素（亲和力极强），

故加工中只能用于无冲击载荷下加工不含Ti元素的钢料，而无法面对脆材加工。

目前，生产中大量采用涂层硬质合金刀片，通过在强韧的硬质合金基体上涂层，可提高刀片的

硬度、耐热、耐磨性，在保证良好切削性能的基础上提高刀具耐用度。

（3）特硬刀具材料

生产中特硬刀具材料主要有金刚石、陶瓷、立方氮化硼刀具，主要用于加工硬度较大的难切削

材料。

6、刀具几何参数合理选择

刀具几何参数包含刃形、刃口、刃面及几何角度四方面，刃形通过刀刃偏角变化影响切削过程;

刃口主要影响切削力；刃面形状影响切屑形态及其尺寸；几何角度影响各切削规律。刀具几何参数

合理，则切削规律理想、刀具耐用度高，故使刀具耐用度增加（同等切削条件）的几何参数方为合

理。

合理选择刀具几何参数时需把握三条件基本原则：一是考虑具体的加工条件，条件不同，选择

不同；二是做到铳字当先，铳中求固；三是参数间的综合协调。

前角选择时，考虑在刀刃强度许可情况下尽量取大值；而后角则应满足质量要求前提下尽量选

小值；另外可通过倒圆或倒棱刃强化刃口。主偏角则应选择较大值以挖掘机床刚度潜力，如：一般

切削时取60°、75°、90°,车台阶轴或细长轴取90°,考虑一刀多用取45°等。副偏角应取较

小值以保证足够的刀头强度及利于减小残留面积，常取15°甚至80°为零时称修光刃。刃倾角在

加工中有锋利刀刃、改善刀尖刀刃受力状况及控制切屑流向的作用，故一般切削时，取0〜-5°,

承受冲击载荷时，取-5〜-12°,冲击载荷大时取-12〜-30°,微量切削取60〜70°,精加工取+5°。

副后角除切断刀等薄型刀具外，一般等同于主后角。

刃面形式不同，切屑在流出过程中所受变形及其应力不同，故卷曲形状及断裂尺寸不同，因而

对切削过程影响不同。生产中通过刀面上刀槽的设计达到控制切屑形态的目的。生产中常用刀槽形

状有直线圆弧型、折线型及全圆弧型三种。

7、切削用量合理选择

合理的切削用量需满足四个条件：一是满足图纸质量要求，二是保证选好的刀具耐用度准确实

施，三是获得最大生产效率，四是为选定的机床所允许。切削用量的合理性与选择顺序密切相关,

当切削用量选择受刀具耐用度限制时，应首先选择大的力,,其次选择较大的了,最后算出相应的

V；当切削用量选择受机床动力限制时，选择顺序应调整成：f一丫一环,；当加工中主要问题出现

在工件表面质量时，则应按丫一%,一/顺序进行选择。

4的选择主要取决于所流余量，理想状态下一次去除，毛坯粗糙度时则需按逆减原则多刀去

除，且注意避免刀尖在硬化层上切削。/的选择需分两种情况，一为粗加工，此时随『增大，切

削力增大，按承受力能力查取粗加工用/范围；二为精加工，按所要求的工件质量查精加工用/范

围。V则应按规定耐用度值进行相关计算和查表，并对应机床进行合理选择。

8、切削液

「冷却液体热容量不同，吸热能力不同，冷却效果不同。

（1）切削液作用1润滑设法挤入刀一屑、刀一工间减小摩擦

I其它清洗作用（磨削）排屑（深孔加工）防锈

「乳化液

（2）切削液种类一

I切削油动、植物油、矿物油+添加剂

三、思考题与习题

第三节夹具与工件安装

一、导读

1、介绍夹具工作过程及基本要求、工件定位原理与方法、定位误差计算、工件夹紧及其机构等内容；

2、对夹具工作过程，关注夹具几个作用的实现方法及过程，从而了解夹具基本作用及基本组成，了解

工件安装要求；

3、对工件定位，应首先关注定位原理与方法，注意把握定位状态，尤其对于不完全定位的规律掌握，

对定位实际限制的自由度，应把握规律；

4、对定位基准选择，应注意在记牢原则的基础上加强应用灵活性，多通过实例练习比较选择结果优劣;

5、对定位方法按表面形式分类记牢；

6、定位误差的计算一定按规律、步骤进行；

7、对夹紧机构，在掌握基本机构的基础上，多了解生产中常用机构形式，增加感性认识，通过拓宽眼

界达到举一反三，灵活运用的目的；

8、本节要求掌握工件定位原理、方法，学会计算定位误差，正确选择夹紧方式、机构，合理制定工件

安装方案。

二、重点内容及其小结

1、夹具工作过程

首先进行工件在夹具中的定位：通过工件上某些面与夹具上对应相接触、相配合、相对准来实

现；工件夹紧是通过一定机构将工件固定于理想位置；刀具相对于工件的位置可通过夹具上引导元

件作调整获得；加工前还需调整夹具在机床上的位置。达到一批工件在夹具中拥有同一正确位置；

夹具在机床上有正确位置；刀具相对夹具有正确位置。

采用夹具安装工件，依靠夹具保证的是加工表面的位置尺寸和位置精度。

2、工件定位

（1）工件自由度及其限制

工件在空间有六个自由度：工了0及£歹2,设置支承点可限制工件自由度，且一个支承点

限制工件一个自由度

（2）工件定位原理

工件六点定则：用分布合理的六个支承点限制工件六个自由度，使工件在夹具中位置完全确定的法

贝h

「面接触三个支承点布置应远且对称于工件接触面以构成较大承力，三角形使定位稳

J定；

合理分布]线接触两个支承点应远，可减小转角误差；

7点接触限工件移动时，支承点应位于工件中心，限工件转动时，支承点应位于工件外

缘处，可增加限制自由度的可靠性。

（3）工件定位状态

①完全定位工件的六个自由度均被限制。当工件被加工表面的位置需由三个坐标方向的工序尺寸

确定时，应限工件全部自由度。

②不完全定位工件的六个自由度未被全部限制。造成不完全定位的原因有二：

A、工件加工前有回转面，且转过任角度不影响加工，可保留该绕轴转动自由度；

B、工序加工要求中，某方向既无尺寸要求又无阻挡，可保留该方向移动自由度。

③欠定位实际限制自由度数少于必须限制自由度数。加工中不允许定位不足。

④过定位定位中，一个或几个自由度被重复限制。该情况需进一步分析：

「安装位置不一致

「一般情况下，尽量避免过定位。过定位易造成《在夹紧力下变形

IL无法安装

]「前提：工件、夹具定位面形状、位置精度高，可避免过定位的不良后果；

I合理采用过定位1

I目的：可助提高工件刚度、安装稳定性、加工精度。

（4）定位基准面选择

「若定位基准与工序基准不一致，将引起定基误差；

选择不同造成的影响一

I影响加工精度或加工难易。

对定位基准的基本要求是确保质量（使加工表面有足够余量，不加工表面符合图纸）的前提下使

定位稳定可靠。按基准面性质不同，有不同的选择原则。

「首先选始终不加工表面作粗基准，有数个时，选关系密切或精度高的表面作粗基准;

各表面均需加工时，选择余量小的表面、重要表面或劳动量大、难加工的表面作粗

①粗基准选择，基准；

尽量选择平整、光滑的表面作粗基准，且避免重复使用，在一个尺寸方向，原则上

I只使用一次。

「尽量与工序基准重合，无定基误差，不增加制造难度；

基准统一原则（采用同一或组基准），以提高生产率、位置精度、简化工艺、

减少工装设计、制造时间及费用；

②精基准选择原则，定位准确稳定，便于装夹、便于加工；

为获得良好表面质量，要求余量小而均匀时，可选加工表面自身作基准；

为获较高位置精度或均匀的加工余量时，可采用互为基准原则；

I选择离加工面近的表面作基准，使受力变形小，加工精度高。

工件加工要求不等式5安装+%11H件

5、定位方法与定位件

「粗基准三点支承法支承钉

工件以平面定位（注意：基准面太窄时或工件刚度不足时不宜采用）

精基准平面定位支承板可调支承自位支承

「用圆柱孔定位夹具上圆孔定位套沿圆周分布的定位块

工件以圆柱面定位1用V形块定位

V形块

I用半圆孔定位

「用外圆柱面定位定位销心轴

工件以圆孔定位1「小锥度

■•用外圆锥面定位V心轴

I大锥度

生产中常用定位件实际限制自由度参见教材中表格。

（6）定位误差计算

定位误差由两部分组成：定基误差线基及定位过程误差5定位

「确认加工中的定位基准及工序基准；

①定基误差计算步骤4两者是否一致，若一致5定法=0；

I不一致，求出两基准面间最大误差。

/•确认定位方式；

，平面定位：b定位=0

查取计算公式孔轴定位：b定位=3孔+2h+b最小间隙

②定位过程误差计算步骤V形块定位：络位=劣/2sina]

〔半孑L定位：6定位=邈言

I确认公式中各参数值，并代入公式计算

③整基、3定位求和

（基准重合线总=5定位COS户（投影于工序尺寸方向）

基准不重合b定总=3定基cos。+b定位cos/7（均投影于工序尺寸方向）

<基准不完全重合（指采用圆柱心轴或球面作定位基准，用圆柱或球面母线