《机械制造概论》自学知识点梳理汇总

《机械制造概论》自学指导第1部分概述本部分简要介绍《机械制造概论》课程的概况，包括课程的知识体系与内容结构，对自学方法给出一些参考意见，同时排出了自学计划和自学时间安排表，供读者参考。课程的知识体系《机械制造概论》是本专业一门主要的技术基础课。它由原机械制造工艺学，金属切削原理与刀具、互换性与技术测量、工程材料、先进制造技术、精密加工与特种加工等课程的主要内容组成。本课程是一门以机械加工技术为主线，有机地融入零件的加工精度、材料、切削过程，机床、刀具等内容的有关机械制造的综合性课程。课程的基本要求是：了解切削过程，机床功用，典型零件机械加工工艺和现代机械制造技术的新发展。重点掌握机械零件的精度设计，机械零件的材料选择，机械加工工艺过程制订，机械加工质量等基本理论和基本技能。通过本课程的学习，使学生具备解决机械制造生产过程工艺技术问题的初步能力。为从事本专业的技术和管理工作奠定基础。

课程的知识体系包括：（1）几何精度设计（2）工程材料（3）切削加工技术（4）先进制造技术1.2教材的内容结构学生在阅读教材时，应该了解每章内容是属于知识体系中的哪一部分。几何精度篇：教材《制造技术》第1章了解几何精度的基本概念。第2章了解几何精度设计的基本内容，着重了解《极限与配合》国标的主要内容、《形状和位置公差》国标的主要内容、《表面粗糙度》国标的主要内容。第3章了解几何精度的设计方法，着重了解极限与配合的选用和标注、形位公差项目的选择和标注、表面粗糙度的选用和标注。切削加工技术篇：教材《制造技术》第4章了解金属切削的基本知识，着重了解切削运动与切削用量、刀具几何参数及刀具材料、金属切削过程。第5章了解机械加工方法及设备，着重了解金属切削机床的基本知识;外圆表面加工方法;内孔表面加工方法;平面加工方法;零件表面加工方案的确定。第6章了解机械加工质量，着重了解加工精度和表面质量;机械加工误差的分布曲线分析法;点图法。第7章了解机械加工工艺，着重了解机械加工工艺过程的基本概念;定位基准的选择;零件加工工艺的制定;工序尺寸的确定;工艺方案经济分析。现代制造技术篇：教材《制造技术》第8章了解数控加工技术，了解数控机床的组成、分类及常用数控加工方法。第9章了解特种加工技术，了解超声波加工原理及应用、电火花加工原理及应用、激光加工原理及应用。第10章了解现代机械加工新技术，了解超高速切削技术及应用、超精密加工及应用、干式切削技术的应用、快速原型制造技术等。第11章了解先进生产制造技术，计算机辅助工艺设计（CAPP）、计算机辅助制造技术（CAM）、柔性制造系统（FMS）、计算机集成制造系统（CIMS）、敏捷制造系统（AM）等工程材料篇：教材《工程材料》第1章材料的性能：材料的静、动载荷性能及其指标。第2章材料的结构与结晶：材料的晶体结构；材料的凝固与结晶；二元合金相图、铁碳合金相图；相图的应用。第3章黑色金属及其合金：碳钢的分类及牌号；钢的热处理及常见热处理工艺；合金钢分类及牌号；铸铁的分类及常见应用。第4章有色金属及其合金：铝、铜、钛等合金及其应用；轴承合金及其应用。第5章非金属材料：高分子材料的性能及其应用；陶瓷材料的性能特点及其应用；复合材料的性能特点及塑料基复合材料的应用。第6章材料的选用：机械零件的失效分析；失效和选材的关系及选材的原则；典型零件的选材举例。自学方法指导课程特点：1.与生产实际联系密切。如图1所示传动轴的零件图，设计时，当传动轴的尺寸、结构确定后，要解决以下问题：（1）几何精度设计：每个尺寸给出相应的公差，每个要素给出相应的表面粗糙度，重要的相关要素给出形位公差。（2）确定传动轴的材料。（3）当传动轴加工时，要解决以下问题：a.确定加工方法及机床；b.拟定加工方案，制定工艺规程。本课程的任务就是解决以上问题。图1传动轴2.多门课程的综合（互换性与技术测量、工程材料、金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械制造工艺学、精密加工与特种加工、先进制造技术等课程）。由于本课程是一门以机械加工技术为主线，有机地融入零件的加工精度设计、零件材料、加工方法，机床、刀具等内容的有关机械制造的综合性课程，其内容由原来各门课程的主要内容组成，其深度自然不及原有课程的内容，不少内容只能限于定性了解。因此，学生在学习过程中，要注意调整学习方法，该深入的内容要理解深透，定性了解的内容要一带而过，不必耗费很多精力；重要的基本计算公式要掌握，而某些经验公式却不必去追究来龙去脉；学习中要注重基本概念，尽量联系实际理解概念。3.基本概念多、符号代号多、名词术语多。本课程的基本概念多、符号代号多、名词术语多，因此学习过程中很多内容比较枯燥，学生要克服畏惧思想，树立信心，理解概念、理解名称术语的含义，在理解的基础上记忆概念和符号代号。根据课程的知识体系，学完第3章后，可以先学习工程材料，以便在切削加工技术中，更好地根据不同的材料来选择加工方案。自学计划与安排下面分别以课程所用教材《制造技术》和《工程材料》给出自学计划与安排（总学时80学时，其中《制造技术》内容计划学时60，《工程材料》内容计划学时20），读者可以根据自己的情况参照执行。《制造技术》自学计划与安排：（学时：60）几何精度篇：教材《制造技术》第1章几何精度概述学时：1顺次教材章节重点难点本章习题11.11.21.31.4几何精度的研究对象和表达；加工过程和加工误差；几何精度设计的基本原则。零件与产品的互换性及公差的概念1、2、3第2章几何精度设计的基本内容学时：10顺次教材章节重点难点本章习题2~52.1《极限与配合》国标的主要内容：基本术语及定义；极限与配合在图样上的标注孔的基本偏差值的确定（计算或查表）1、2、36~102.2《形状与位置公差》国标的主要内容：形位公差的图样标注；形状公差；位置公差；综合公差公差带的表示；形位公差的标注4、5112.3《表面粗糙度》国标的主要内容：基本术语；评定参数；表面粗糙度标准及图样表示第3章几何精度的设计学时：4顺次教材章节重点难点本章习题123.13.2几何精度设计的方法；极限与配合的选用：基准制的选择；公差等级的选择；配合的选择；有关计算过程1、4133.3形位公差的选用：公差项目的选择；形位公差值的选择7143.4表面粗糙度的选用：评定参数项目的选择；参数值的选用原则；5、6153.5典型结构几何精度设计：轴；端盖；定距环切削加工技术篇：教材《制造技术》第4章金属切削的基本知识学时：8顺次教材章节重点难点本章习题16~184.1工件表面的成形方法；切削运动；切削用量；切削用量的选择；展成法1、2、319~214.2刀具切削部分的基本定义；刀具角度的静止参考系；刀具标注角度；刀具几何参数的合理选择；刀具材料；刀具标注角度的含义4、5、6、7、8、922~234.3三个切削变形区；切削力；切削热；积屑瘤；表面变形强化切削变形区的理解10、11、12第5章机械加工方法及设备学时：8顺次教材章节重点难点本章习题245.1金属切削机床的分类；金属切削机床的型号编制；机床的主要技术参数；机床的基本要求金属切削机床的型号编制125~265.2外圆表面的技术要求；外圆表面的车削加工；外圆表面的磨削加工；高效磨削;外圆表面加工方案427~285.3内孔表面的技术要求；内孔表面加工方法；钻孔；扩孔；铰孔；镗孔；拉孔；磨孔；内孔表面加工方案329~305.4平面的技术要求；平面的加工方法；平面车（镗）削加工；平面的刨削加工和拉削加工；平面铣削加工；平面的磨削加工；平面加工方案2315.55.6成形表面加工方法；零件表面加工方案的确定第6章机械加工质量学时：4顺次教材章节重点难点本章习题32~336.1加工精度;表面质量1、234~356.2加工误差的性质；加工误差的分布曲线分析法；点图法实际分布曲线的绘制3、4第7章机械加工工艺学时：9顺次教材章节重点难点本章习题36~377.1生产过程与工艺过程；机械加工工艺过程的组成；生产纲领与生产类型1387.2设计基准；工艺基准；定位基准的选择基准的区分239~407.3制定零件加工工艺的内容和要求；制定零件加工工艺的步骤41~437.4加工余量；工序尺寸的基本概念；尺寸链尺寸链计算3、4、5、6、7447.5生产成本的组成；工艺过程经济方案的选择现代制造技术：教材《制造技术》第8章数控加工技术学时：2顺次教材章节重点难点本章习题458.1数控加工与传统加工的区别；数控加工的工作原理468.28.3数控加工机床的特点和应用；数控加工机床的组成；数控机床的分类；常用数控加工方法第9章特种加工技术学时：6顺次教材章节重点难点本章习题47~489.19.2常用特种加工方法分类；超声波加工原理;超声波加工的应用499.3电火花加工原理；电火花加工的应用；509.4电化学加工原理；电化学加工的应用519.5激光加工的原理；激光加工的应用529.6电子束加工技术的原理和特点；电子束加工的应用第10章现代机械加工新技术学时：5顺次教材章节重点难点本章习题5310.1超高速切削技术及其特点；超高速切削技术发展的新趋势；超高速切削的应用领域5410.2超精密加工方法；超精密加工技术的关键技术；超精密加工的发展趋势5510.3干式切削技术；干式切削技术的应用5610.4快速原型制造技术（RPM）；典型RPM工艺方法；RPM技术的应用5710.5微机械加工技术；超微机械加工；表面微加工技术；体微加工技术；封装技术第11章先进生产制造技术学时：3顺次教材章节重点难点本章习题5811.111.2CAPP系统的类型与原理；CAPP的发展趋势；CAM的工作流程；CAM的关键技术5911.311.4FMS的组成；FMS的分类；FMS的发展趋势；CIMS的组成；CIMS的发展趋势6011.511.6AM的实施方法；AM的关键技术；AM的发展趋势；智能制造系统的特征；IMS的关键技术《工程材料》自学计划与安排：学时20，具体计划参见第2部分《工程材料》学习计划、进度和知识点。第2部分课程知识点概要本部分将按教材章节顺序以最简洁的文字概要性地阐述有关知识点的基本概念和基本内容。既然是概要性，就意味着是课程的要点，其覆盖范围相对于考试内容八九不离十。读者应根据教学大纲及考试大纲，结合本自学指导、精讲内容及教材进行学习。教材《制造技术》第1章几何精度概述基本概念与知识点精度设计机械设计过程可以分为：系统设计、参数设计和精度设计三个阶段。精度设计确定机械各零件几何要素（包括零件的尺寸、宏观与微观几何形状、相互的位置关系）的允许误差——公差，所以精度设计也称公差设计。互换性的概念①互换性现代化产品的生产是建立在互换性原则基础之上的。所谓互换性，是指按规定的技术条件和几何精度要求来分别制造产品的各组成部分和零件，使其在装配和更换时，不需任何挑选、辅助加工和修配，就能顺利地装入整机中的预定位置，并能满足使用性能要求。读者从三个阶段理解互换性：装配前：不需选择；装配时：不需修配、调整；装配后：满足预定的使用要求。本课程主要研究几何要素的互换性。②互换性与公差的关系实际生产中，只要将零件的有关几何要素，限制在公差范围内，就能满足使用性能要求。规定公差，是保证互换性生产的一项基本技术措施。③互换性与检验的关系生产出来的零件和产品是否满足公差要求，靠正确的测量和检验来保证，所以测量检验是保证互换性生产的又一基本技术措施。加工误差的误差源组成切削过程的各环节的不完善，都将导致零件的实际几何要素偏离其理想状态，形成加工误差。切削过程的主要误差源有机床、夹具、刀具、工艺、环境和人员等因素。4.几何精度设计的基本原则几何精度设计的基本原则是经济地满足功能要求。进行精度设计时，特别要注意生产经济性。在满足功能要求的前提下，尽量选用低精度（公差值较大），以提高产品的性价比。5.几何精度的表达①采用“一般公差”②单独标注教材《制造技术》第2章几何精度设计的基本内容基本概念与知识点1．《极限与配合》国标的主要内容尺寸用特定单位表示长度值或角度值的数值称为尺寸。代表长度值的尺寸称为线性尺寸，也简称为尺寸；代表角度值的尺寸称为角度尺寸，简称为角度。基本尺寸基本尺寸是设计给定的尺寸（D，d）。相配合的孔、轴基本尺寸相同。一般来说，基本尺寸不是所希望的尺寸，它只是一个基本的大小，它是设计人员综合考虑了产品的使用性能、结构要求、强度、刚度，经计算、试验或类比所确定的尺寸，由它再确定极限偏差。给出基本尺寸时，设计人员应自觉地、尽量地采用标准尺寸（优先数）。实际尺寸实际尺寸是通过测量获得的尺寸（Da,da）。关于实际尺寸有三个概念：例：一根轴，其理想尺寸就是图纸上标注的尺寸Φd。（1）由于加工误差的存在，轴存在直线度误差，故各个部位直径的测得值都不相同，由定义，它们都是实际尺寸，称为局部实际尺寸。（2）由于存在测量误差，如：仪器误差、方法误差、温度误差，故：实际尺寸并非被测尺寸的真值！（3）对同一尺寸，用不同方法，不同仪器，测量出的结果是不相同的。例：测量尺寸L=20mm,游标卡尺外径千分尺立式光较仪20.8mm20.78mm20.782mm虽然测量精度不一样，但都是被测量的实际尺寸。极限尺寸极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极限值，如图2-1。两个极限尺寸中较大的一个称为最大极限尺寸（Dmax，dmax）；较小的一个称为最小极限尺寸（Dmin，dmin）。合格零件的实际尺寸应在规定的极限尺寸范围内。图2-1公差与配合示意图图2-2公差带图尺寸偏差（简称偏差）尺寸偏差是指某一个尺寸减其基本尺寸所得的代数差，如图2-1。①上偏差：ES=Dmax-Des=dmax-d②下偏差：EI=Dmin-Dei=dmin-d上偏差和下偏差统称为极限偏差。③实际偏差：Ea=Da-Dea=da-d偏差可以为正值、负值或零值。在计算或标注上、下偏差时，标准规定，必须带正负号，且偏差为零时不能省略。合格零件的实际偏差应在规定的极限偏差范围内。极限偏差与极限尺寸性质相同，引出极限偏差概念，主要是为了计算方便，图样上标注简单。尺寸公差（简称公差）尺寸公差是指允许尺寸的变动量，如图2-1。TD=Dmax-Dmin=ES-EITd=dmax-dmin=es-ei对某尺寸：公差值小→加工精度高→加工困难公差值大→加工精度低→加工容易零线与公差带①零线：在公差与配合图解（简称公差带图，图2-2）中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。通常零线表示基本尺寸。正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。②公差带：在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，叫公差带。在国标中，公差带包括了“公差带大小”与“公差带位置”两个参数。前者由标准公差确定，后者由基本偏差确定。标准公差标准公差是由国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差，常用IT表示。国家标准规定了20个标准公差等级，按加工精度由高到低的顺序依次排列为：IT01，IT0，IT1，IT2，IT3，…，IT17，IT18。各标准公差等级的标准公差数值参见教材表2-1。基本偏差基本偏差是国标规定的，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。当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差；位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。基本偏差系列见教材图2-3，基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写代表孔，小写代表轴。在26个字母中，除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W（i，l，o，q，w）5个字母外，采用21个。再加上用两个字母CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、JS（cd、ef、fg、za、zb、zc、js）表示的7个，共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差。轴及孔的基本偏差数值见教材表2-2、2-3。轴的基本偏差：计算得出；孔的基本偏差：由轴的基本偏差换算得出，换算前提：保证“两种基准制中同一代号形成的配合性质相同”。换算规则1：A~H:EI=-es

J~ZC:ES=-ei适宜范围：孔轴同级或异级。特点：基本偏差与公差等级无关。换算规则2：ES=-ei+△△=TD-Td或△=ITn-ITn-1适用范围：KMN:当孔的公差等级≤IT8，且孔比轴低一级的配合。P~ZC:当孔的公差等级≤IT7，且孔比轴低一级的配合。特点：基本偏差与公差等级有关。配合配合是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。①基孔制：基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔为基准孔。标准规定基准孔的下偏差为零，基准孔的代号为“H”。②基轴制：基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴。标准规定基准轴的上偏差为零，基准轴的代号为“h”。按照孔、轴公差带相对位置的不同，两种基准制都可以形成间隙配合、过渡配合和过盈配合三种类型的配合。间隙配合在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其差值为正时是间隙。孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差，称为最大间隙（Xmax）。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，称为最小间隙（Xmin）。配合公差Tf（间隙公差）：允许间隙的变动量，它等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和。间隙配合：孔的公差带完全在轴的公差带之上，即具有间隙的配合（包括最小间隙等于零的配合）。过盈配合在孔与轴配合中，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其差值为负时是过盈。实际过盈也随着孔和轴的实际尺寸而变化。孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，称为最大过盈（Ymax）；孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差，称为最小过盈（Ymin）。配合公差Tf（过盈公差）：允许过盈的变动量。它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和。过盈配合：孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）。过渡配合在孔与轴的配合中，孔与轴的公差带相互交迭，任取其中一对孔和轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。在过渡配合中，其配合的极限情况是最大间隙（Xmax）与最大过盈（Ymax）。配合公差Tf等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值。也等于相互配合的孔与轴公差之和。公差带的表示公差带用基本偏差字母和公差等级数字表示。例如：H7、M6孔公差带；h7、g8轴公差带。标注公差尺寸的表示对标注公差的尺寸，可用下列方式之一表示：①基本尺寸后跟所要求的公差带，例如：φ32H8，φ80js15，φ100f7；②基本尺寸后跟所要求的公差带的对应的极限偏差值，例如：；③基本尺寸后跟所要求的公差带和对应的极限偏差，例如：。配合的表示配合用基本尺寸后跟孔、轴公差带表示。孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带，分母为轴公差带。例如：φ52H7／f6或。2．《形状和位置公差》国标的主要内容形位误差零件几何要素的实际形状和位置对其理想形状和位置的差异就是形状和位置误差，简称形位误差。形位公差及形位公差带在机械零件图样上规定几何要素的形状和位置精度要求时，用形状和位置公差的特征项目及相应的公差值来表达。①形状公差形状公差是单一实际被测要素对其理想要素的允许变动量。②位置公差位置公差是关联实际被测要素对具有确定方向或位置的理想被测要素的允许变动量。③综合公差综合公差是对实际被测要素形状和位置的综合精度要求，即跳动公差，包括圆跳动和全跳动。形状公差和位置公差的14种特征项目及其符号如教材表2-11所示。④形位公差带形位公差带的特点：形状（几何图形）大小（公差带的宽度、直径）方向(测取误差值的方向)位置(由图样上所给基准要素决定)形状公差的公差带方向和位置都是浮动的；定向公差的公差带具有确定的方向；定位公差的公差带有确定的位置。浮动：公差带的方向或位置可以随实际被测要素的方向和位置的变动而变动，对其他几何要素（基准）没有保持正确几何关系的要求。固定：公差带的方向或位置不能随实际被测要素变动，必须与另外一个或几个要素（基准）保持给定的正确几何关系。形位公差的图样标注采用形位公差框格表示法进行图样标注时，主要标注三部分内容：框格、被测要素和基准要素。形位公差框格形位公差框格是由两格或多格组成的矩形框格。在零件图样上，形位公差框格多按水平方向放置，必要时也可垂直放置。框格中从左到右（框格垂直放置时为从下到上）依次填写以下内容：第一格——形位公差特征项目的符号；第二格——标注形位公差值及其相关符号；第三、四、五格——标注基准要素的字母及其相关符号。因此，形状公差和无基准要求的线（面）轮廓度公差与成组要素的位置度公差的公差框格只有两格，位置公差、跳动公差和有基准要求的线（面）轮廓度公差与成组要素的位置度公差的公差框格有三格或多格。被测要素的标注被测要素由指引线与形位公差框格相连，指引线由指示箭头和细实线构成。指引线指向被测要素，垂直于相应的形位公差带，再用细实线与框格相连。基准要素的标注被测要素的形位公差带有方向或位置要求时，需用基准代号，并在框格中示出被测要素与基准要素之间的关系。3．《表面粗糙度》国标的主要内容实际轮廓实际轮廓是平面与实际表面垂直相交所得的轮廓线。取样长度l取样长度是用于判别具有表面粗糙度特征的一段基准长度。规定取样长度是为了限制和减弱表面波纹度对表面粗糙度测量结果的影响，以区分表面形貌中表面粗糙度和表面波纹度两种成分。评定长度ln评定长度是为了全面、充分地反映被测表面的特性，在评定或测量表面轮廓时所必需的一段长度。评定长度可包括一个或多个取样长度。表面形貌不均匀的表面，宜选用较长的评定长度。轮廓最小二乘中线m轮廓的最小二乘中线是在取样长度范围内，实际被测轮廓线上的各点至该线的距离平方和为最小。轮廓算术平均中线轮廓的算术平均中线是在取样长度范围内，将实际轮廓划分为上下两部分，且使上下面积相等的直线。表面加工纹理机械加工后零件表面的加工痕迹通常呈一定的方向性，这种微观结构称为表面加工纹理，其主要方向称为表面纹理方向。与高度特性有关的评定参数①轮廓算术平均偏差Ra在取样长度l内，被测实际轮廓上各点至轮廓中线距离绝对值的平均值，即②微观不平度十点高度Rz在取样长度l内5个最大的轮廓峰高ypi的平均值与5个最大的轮廓谷深yvi的平均值之和。③轮廓最大高度Ry在取样长度l内，轮廓的峰顶线和谷底线之间的距离（见图2-32）。峰顶线和谷底线平行于中线且分别通过轮廓最高点和最低点。轮廓峰是指在取样长度内，中线所截轮廓两相邻交点以外的轮廓部分；轮廓谷是指在取样长度内，中线所截轮廓两相邻交点以内的部分。峰高和谷深均取正值。与间距特性有关的评定参数①轮廓微观不平度的平均间距sm②轮廓单峰平均间距s与形状特性有关的评定参数轮廓支承长度率tp表面粗糙度图样表示表面粗糙度的基本符号如图2-3所示。其中图（a）表示用去除材料的方法获得的表面，如车、铣、磨等；图（b）表示用不去除材料的方法获得的表面，如铸、锻等；图（c）表示用任何方法获得的表面。在表面粗糙度基本符号的周围可标注有关的参数值或代号图2-3表面粗糙度的基本符号零件图上所有表面都应给出粗糙度要求。重要表面:单独标注粗糙度代号；一般表面:统一给出粗糙度数值，标注在图的右上方。表面粗糙度代号应标注在：⑴可见轮廓线上（或其延长线上）⑵尺寸界限上。符号尖端应从材料外指向被注表面教材《制造技术》第3章几何精度的设计基本概念与知识点1．几何精度设计的方法①类比法类比法亦称经验法。类比法是通过与类似的经过实际使用证明合理的产品上的相应要素相比较，确定所设计零件几何要素的精度。采用类比法进行精度设计的基础是资料的收集、分析与整理。迄今为止，几何精度设计仍处于以经验设计为主的阶段。大多数要素的几何精度都采用类比法由设计人员根据实际工作经验确定。②试验法试验法是先根据一定条件，初步确定零件要素的精度，并按此进行试制。经过反复试验和修改，最终确定满足功能要求的合理设计。试验法的设计周期较长、费用较高，因此主要用于新产品设计中个别重要要素的精度设计。③计算法计算法是根据由某种理论建立起来的功能要求与几何要素公差之间的定量关系，计算确定零件要素的精度。目前，用计算法确定零件几何要素的精度，只适用于某些特定的场合，而且，用计算法得到的公差，往往还需要根据多种因素进行调整。2．极限与配合的选用孔轴配合的使用要求①活动连接这类配合孔可以在轴上（或轴可在孔内）周向旋转或轴向移动。②固定连接这类孔轴配合是将两个零件装配固定成一体，需要传递足够的扭矩或承受很大的轴向力。③定心可拆连接这类配合主要用于保证较高的同轴度，以及在不同周期的修理中方便装拆的机构。不论采用什么方法来确定孔、轴的配合，最终都必须使设计结果达到下列基本要求：满足机器设备对该孔、轴配合的配合性质要求；满足机器设备对该孔、轴配合的精度、质量要求；满足机器设备制造成本即经济性方面的要求；满足产品的互换性生产和标准化方面的要求。基准制的选择选择基准制时，应从结构、工艺、经济几方面来综合考虑，权衡利弊。①一般情况下，应优先选用基孔制。因为加工孔比加工轴困难，且所用的刀、量具尺寸规格较多。采用基孔制，可大大缩减定值刀、量具的规格数量。只有在具有明显经济效果的情况下，如用冷拔钢作轴，或在同一基本尺寸的轴上装配几个不同配合的零件时，才采用基轴制。②与标准件配合时，基准制的选择通常依标准件而定。例如，与滚动轴承内圈配合的轴应按基孔制；与滚动轴承外圈配合的孔应按基轴制。③为了满足配合的特殊需要，允许采用任一孔、轴公差带组成配合。公差等级的选择两个原则：①对于基本尺寸≤500mm的较高等级的配合，由于孔比同级轴加工困难，当标准公差≤IT8时，国家标准推荐孔比轴低一级相配合，但对标准公差>IT8级或基本尺寸>500mm的配合，由于孔的测量精度比轴容易保证，推荐采用同级孔、轴配合。②在满足使用要求的情况下，尽量扩大公差值，即选用较低的公差等级。国家标准推荐的各公差等级的应用范围参见教材表3-1。配合的选择在设计中，根据使用要求，按优先配合、常用配合、一般用途的孔轴公差带组成的配合、任意的孔轴公差带组成的配合之顺序选择所需的配合。所谓配合的选择，就是在确定了基准制以后，根据使用要求——配合公差（间隙或过盈）的大小，确定与基准件相配的孔、轴的基本偏差代号，同时确定基准件及配合件的公差等级。对间隙配合，由于基本偏差的绝对值等于最小间隙，故可按最小间隙确定基本偏差代号；对过盈配合，在确定基准件的公差等级后，即可按最小过盈选定配合件的基本偏差代号。并根据配合公差的要求确定孔、轴公差等级。在生产实际中，广泛应用的选择配合的方法是类比法。要掌握这种方法，首先必须分析机器或机构的功能、工作条件及技术要求。各种配合的特性和应用：①间隙配合间隙配合的特性是具有间隙。主要用于结合件有相对运动的配合（包括旋转运动和轴向滑动），也可用于一般的定位配合。②过盈配合过盈配合的特性是具有过盈。主要用于结合件没有相对运动的配合。过盈不大时，用键联结传递扭矩；过盈大时，靠孔轴结合力传递扭矩。前者可以拆卸，后者是不能拆卸的。③过渡配合过渡配合的特性是可能具有间隙也可能具有过盈，但所得到的间隙和过盈量都比较小。主要用于定位精确并要求拆卸的相对静止的联结。有关计算过程若已知极限间隙和极限过盈的设计要求，通过计算可得到满足配合需要的孔轴的极限偏差值，再按标准化的要求正确选择配合代号，整个过程就是确定孔轴的公差等级、基准制和非基准件的基本偏差代号。公差等级的选择以孔、轴公差之和不大于配合公差值为前提，并尽可能地考虑孔轴工艺等价，如≤IT8时孔应比轴低一级相配。基准件确定后，非基准件的基本偏差代号则利用极限偏差与极限间隙量或过盈量的关系，求得非基准件的极限偏差。教材例题和相关作业所涉及的知识点应掌握，几乎每次考试都把极限尺寸、极限间隙和过盈、极限偏差、公差的计算、基本偏差、公差带图等作为必考内容。3．形位公差的选用公差项目的选择形位公差项目选择一般是根据零件功能的要求，兼顾企业现有加工及测量设备情况、测量评定的可能性，选择相应的形位公差项目。例如，一根轴若需要“直”，可用轴线的直线度公差控制，若要求外形的圆柱性较好可标注圆柱度公差，也可采用素线直线度和截面圆度公差综合控制。形位公差值的选择形位公差值决定形位公差带的宽度或直径，是控制零件制造精度的重要指标。合理的给出形位公差值，对于保证产品功能、提高产品质量、降低制造成本是非常重要的。①选择形位公差值的原则与选择尺寸公差值的原则基本相同，即在满足零件功能要求的前提下，兼顾工艺的经济性和检测条件，尽量选较大的公差值。②选择形位公差值的方法计算法确定形位公差值，目前还没有成熟的计算方法，只能在有条件的情况下计算求得形位公差值。类比法用类比法选择形位公差值时，应正确处理下列关系：形状公差值与位置公差值的关系同一要素上给定的形状公差值应小于位置公差值。如要求平行的两个表面，其平面度公差值应小于平行度公差值；圆柱形零件上圆度公差值应小于径向圆跳动公差值。形位公差值与尺寸公差值的关系一般情况下，同一要素的形位公差值应小于尺寸公差值。如圆柱形零件的圆度和圆柱度公差值应小于直径公差值（轴线的直线度公差值除外）；两要素的平行度公差值应小于其距离的公差值。4．表面粗糙度的选用评定参数项目的选择①基本参数高度参数是基本参数，设计机械零件时，大多数情况下只选择高度参数Ra、Rz和Ry。②优先选用Ra参数当高度参数已不能满足控制表面功能要求时，根据需要可选用间距参数Sm、S和形状特性参数tp补充控制。Sm、S或tp参数在评定表面粗糙度时不能单独使用。参数值的选用原则表面粗糙度参数值的选用应按零件的功能要求和加工经济性综合考虑。即在满足使用性能要求的前提下，尽可能选用较大的粗糙度参数值。目前，参数值大小的确定还缺乏理论计算方法，一般采用类比法。一般情况表面粗糙度与形状公差、尺寸公差的对应关系，参见教材表3-16。5．典型结构几何精度设计通过三个典型例子（轴、端盖、定距环），了解机械零件几何精度设计的过程。关于三个国家标准的基本内容及在图样上的标注，是重点内容，读者要悉心体会、理解、掌握。教材《制造技术》第4章金属切削的基本知识基本概念与知识点1．工件表面的成形方法工件表面的形成“线性表面”是指该表面是由一条线（称为母线）沿着另一条线（称为导线）运动而形成的轨迹。母线和导线统称为发生线。有些表面的母线和导线可以互换，如平面、圆柱面和直齿圆柱齿轮的渐开线柱面等，这些表面称为可逆表面；而另一些表面，其母线和导线不可互换，如圆锥面、螺旋面等，称为不可逆表面。很明显，可逆表面的加工方法要比不可逆表面的多。发生线的形成①成形法成形法是利用成形刀具对工件进行加工的方法。刀刃的形状与需要形成的发生线完全重合，故形成发生线不需要专门的运动，而由刀刃本身来实现。②轨迹法用轨迹法形成发生线需要一个独立运动。③相切法用相切法得到发生线需要两个成形运动。④展成法用展成法形成发生线需要两个相互联系的运动，这两个运动组成了一个复合的展成运动。表面成形运动要获得所需工件表面形状，必须使刀具和工件按上述方法完成一定的运动，称为表面成形运动。表面成形运动中最常见的是直线运动和旋转运动，某些零件的表面形状十分复杂，加工时的表面成形运动也十分复杂，可分解成更多的简单或复合的成形运动。2．切削运动在金属切削机床上切削工件时，工件与刀具之间的相对运动称为切削运动。在其他各种切削加工方法中，工件和刀具同样也必须完成一定的切削运动。切削运动通常按其在切削中所起的作用分为以下两种：主运动使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本的运动称为主运动。这个运动的速度最高，消耗的功率最大。切削加工方法中主运动通常只有一个。进给运动使主运动能够继续切除工件上多余的金属，以便形成工件表面所需的运动称为进给运动。进给运动可能不止一个，它的运动形式可以是直线运动、旋转运动或两者的组合。无论哪种形式的进给运动，其运动速度和消耗的功率都比主运动小。常见机床的切削运动参见教材表4-1。在切削加工过程中，工件上始终有三个不断变化着的表面：①待加工表面：即将被切去金属层的表面；②加工表面：切削刃正在切削着的表面；③已加工表面：已经切去一部分金属形成的新表面。3．切削用量①切削速度式中d——工件或刀具上某一点的回转直径N——工件或刀具的转速（r/s或r/min）计算切削速度时应取最大的切削速度，例如，外圆车削：计算待加工表面上的速度；内孔车削：计算已加工表面上的速度；钻削：计算钻头外径处的速度。②进给速度、进给量和每齿进给量进给量f(mm/r)：工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移。③背吃刀量（吃刀辅助运动的大小）车削、刨削：asp为工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离外圆车削：钻孔：式中：dm——已加工表面直径dw——待加工表面直径4.切削用量的选择选择切削用量的原则①粗加工要尽可能保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。提高切削速度、增大进给量和背吃刀量，能提高金属切除率。②半精加工、精加工首先要保证加工精度和表面质量，同时应兼顾必要的刀具耐用度和生产效率。切削用量的确定①背吃刀量的选择背吃刀量根据加工余量确定。在粗加工时，一次走刀应尽可能切去全部加工余量，在中等功率机床上，asp可达8～10mm。下列情况可分几次走刀：加工余量太大，一次走刀切削力太大，机床功率不足或刀具强度不够；工艺系统刚性不足或加工余量不均匀，引起很大振动时，如加工细长轴或薄壁工件；断续切削，刀具受到很大的冲击而造成打刀。在上述情况下，如分二次走刀，第一次的asp应比第二次大，第二次的asp可取加工余量的1/3～1/4。在半精加工时，asp=0.5～2mm。在精加工时，asp=0.1～0.4mm。②进给量的选择粗加工时，合理的进给量应是工艺系统所能承受的最大进给量。精加工时，最大进给量主要受加工精度和表面粗糙度的限制。工厂生产中，进给量常常根据经验选取，亦可从《切削用量手册》中查取。③切削速度的确定根据已选定的背吃刀量asp、进给量f及刀具耐用度T，可按公式计算切削速度vc和机床转速n。实际生产中也可从《切削用量手册》中选取vc的参考值。切削加工的阶段：粗加工、半精加工、精加工、精密加工、超精密加工。大多数零件，只经过前三个阶段的加工。划分加工阶段的优点：避免毛坯内应力的释放而影响加工精度；避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精度的影响；先粗加工，可及时发现毛坯的内在缺陷而决定取舍（对铸件尤为重要）；可合理使用机床；便于工艺过程中热处理工序的安排。5.刀具切削部分的构造要素金属切削刀具的种类虽然很多，但它们切削部分的几何形状与参数都有着共性，国际标准化组织（ISO）以车刀切削部分为基础，确定金属切削刀具工作部分几何形状的一般术语。刀具切削部分的构造要素为：前刀面（Aγ）——切下的切屑沿其流出的表面。主后刀面（Aα）——与工件上过渡表面相对的表面。副后刀面（A’α）——与工件上已加工表面相对的表面。主切削刃（S）——前面与主后面的交线。它承担主要的金属切除工作并形成工件上的过渡表面。副切削刃（S’）——前面与副后面的交线。它参与部分的切削工作，配合主切削刃并最终形成工件上的已加工表面。刀尖——主、副切削刃的交点。但多数刀具将此处磨成圆弧或一小段直线（参见教材图4-9）。6.刀具角度的静止参考系①正交平面参考系②法平面参考系③背平面和假定工作平面参考系7.刀具标注角度刀具在正交平面参考系中的角度：主偏角kr——主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角，在基面Pr上测量。刃倾角λs——主切削刃与基面Pr的夹角，在切削平面Ps中测量。当刀尖在主切削刃上为最低点时，λs为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高点时，λs为正值。前角γo——在主切削刃上选定点的正交平面Po内，前面与基面之间的夹角。后角αo——在同一正交平面Po内，后面与切削平面之间的夹角。以上四个角度与主切削刃有关，以下两个角度与副切削刃有关：副偏角k’r——副切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角，它在基面Pr上测量。副后角α’o——在副切削刃上选定点的副正交平面P’o内，副后面与副切削平面之间的夹角。以上是外圆车刀必须标出的六个基本角度。有了这六个基本角度，外圆车刀的三面（前面、主后面、副后面）、两刃（主切削刃、副切削刃）、一尖（刀尖）的空间位置就完全确定下来了。8．刀具几何参数的合理选择前角①前角的作用②前角选择的原则③倒棱后角、副后角①后角的作用②后角选择的原则③副后角的作用及选择主偏角、副偏角①主偏角和副偏角的作用②主偏角选择的原则③副偏角的选择④刀尖与过渡刃直线过渡刃。直线过渡刃常用于粗加工和强力加工。圆弧过渡刃圆弧过渡刃的半径增大，使圆弧过渡刃上各点的主偏角减小，刀具磨损减缓，加工表面粗糙度值减小，但是背向力增大，容易产生振动。所以，圆弧过渡刃的半径rε不能过大。修光刃在进给切削时，可获得较好的加工表面粗糙度质量。宽刃精车刀和宽刃精刨能修光残留面积刃倾角①刃倾角的作用②刃倾角选择的原则9．刀具材料刀具材料是指刀体即刀具切削部分的材料。普通刀具材料①高速钢②硬质合金③涂层刀具材料超硬刀具材料①陶瓷②人造聚晶金刚石（PCD）③立方氮化硼（CBN）10．金属切削过程切削过程的实质切削过程就是利用刀具从工件上切下切屑的过程，也就是切屑形成的过程。金属切削过程是一个挤压变形切离过程，经历了弹性变形、塑性变形、挤裂和切离四个阶段。切削变形区切削塑性金属时有三个变形区：①第一变形区切屑形成的主要区域。在刀具前面推挤下，切削层金属发生塑性变形。塑性变形是从OA始滑移线开始，直到OM终滑移线结束。离开了OM线之后，切削层金属已经变成了切屑，并沿着刀具前面流动。参见教材图4-22主要特征：切削层沿滑移线剪切变形。②第二变形区切屑沿前面流动时，进一步受到刀具前面的挤压，在刀具前面与切屑底层之间产生了剧烈摩擦，使切屑底层的金属晶粒纤维进一步被拉长，其方向基本上和刀具前面平行。由于切屑底层的这种严重的剪切滑移变形，使切屑底层变得平整光亮。由于切屑底层的金属被拉长而顶层的金属并没有被拉长，所以切屑发生向顶层的卷曲。主要特征：（刀、屑接触）切屑底层的摩擦、变形。③第三变形区工件基体上留下的材料表层经过刀具钝圆切削刃和刀具后面的挤压、摩擦，使表层金属产生纤维化和非晶质化，并使其显微硬度提高，当刀具后面离开后，已加工表面表层和深层金属都要产生回弹，从而产生表面残留应力，这就是已加工表面的形成过程。主要特征：近切削刃处已加工表面的变形。11．切削力总切削力的分解切削过程中不仅需要使工件材料产生剪切变形的作用力，还需要克服发生在刀具前、后面上的内摩擦阻力。而切削过程中的力是分散在第一、第二和第三变形区内的，为了便于研究，把这些分散的力集中起来，这就是总切削力F。为了应用和测量的方便，常将总切削力F分解为三个分力：①切削力Fc总切削力F在主运动方向上的分力。是计算刀具强度、设计机床零件及校验机床功率的主要参数。②背向力Fp总切削力F在垂直于工作平面方向上的分力。是计算工艺系统的刚度及变形量的主要参数。③进给力Ff总切削力F在进给运动方向上的分力。是计算机床走刀机构强度及校验机床进给功率的主要参数。切削功率指消耗在切削过程中的功率。总切削力所作的功实际上是第一变形区内的剪切功和第二、第三变形区内的摩擦功的总和，也就是各切削分力所作功的总和。外圆车削中，一般切削功率Pc仅根据FC和vc来计算。12.影响切削力的主要因素①工件材料②切削用量③刀具几何参数④切削液13．切削热切削热是指切削过程中因变形和摩擦所产生的热量。切削热的产生与传出切削过程中所消耗的能量绝大多数转变为热量。三个变形区就是三个发热区，因此，切削热的来源就是切屑的变形功和刀具前、后面的摩擦功。切削热由切屑、刀具、工件及周围介质传出。根据热力学平衡原理，产生的热量和散出的热量应相等，即Qs+Qr=Qc+Qt+Qw+Qm式中Qs——工件材料弹、塑性变形所产生的热量；Qr——切屑与前面、加工表面与后面摩擦所产生的热量；Qc——切屑带走的热量；Qt——刀具传散的热量；Qw——工件传散的热量；Qm——周围介质如空气、切削液带走的热量。影响切削温度的主要因素所谓切削温度，是指刀具前面刀-屑接触区的平均温度。影响切削温度的主要因素：①切削用量切削用量三要素对切削温度的影响程度不一，以vc的影响最大，f次之，asp最小。因此，为了有效地控制切削温度以提高刀具耐用度，在机床允许的条件下，选用较大的背吃刀量asp和进给量f，比选用大的切削速度vc更为有利。②刀具几何参数前角γo增大，使切屑变形程度减小，产生的切削热减小，因而切削温度下降。但前角大于18º~20º时，对切削温度的影响减小，这是因为楔角减小而使散热体积减小的缘故。主偏角κr减小，使切削层公称宽度bD增大，散热增大，故切削温度下降。③工件材料工件材料的强度、硬度增大时，产生的切削热增多，切削温度升高；工件材料的导热系数愈大，通过切屑和工件传出的热量愈多，切削温度下降愈快。④刀具磨损刀具后面磨损量增大，切削温度升高；切削速度愈高，刀具磨损对切削温度的影响愈显著。⑤切削液切削液对降低切削温度、减少刀具磨损和提高已加工表面质量有明显的效果。切削温度的分布工件、切屑和刀具上各点的温度分布，称为温度场。切削温度在正交平面内的温度分布规律：①剪切面上各点的温度几乎相同。②刀具前、后面上最高温度都不在切削刃上，而是在离切削刃有一定距离的地方。14.积屑瘤当以中等切削速度切削塑性金属时，常在刀尖附近长出一个“瘤”状的硬质金属块，叫积屑瘤。产生积屑瘤的原因：一是切削塑性金属；二是中等切削速度（vc=（5～60）m/min）切削。积屑瘤的形成是一个时生时灭周而复始的动态过程。积屑瘤对加工的影响：①积屑瘤附着在刀尖上，代替刀刃切削，对刀刃有一定的保护作用；积屑瘤使实际工作前角加大，切削变得轻快。粗加工可利用积屑瘤保护刀尖，故常采用中等切速。②积屑瘤时生时灭，使背吃刀量asp不断变化，影响工件的尺寸精度；积屑瘤在工件已加工表面上刻画出不均匀的沟痕，影响表面粗糙度的大小。精加工应避免积屑瘤，以保证加工质量，故常采用高速（vc>100m/min）或低速（vc<5m/min）。15.表面变形强化切削塑性金属时，工件已加工表面表层的硬度明显提高而塑性下降的现象称为表面变形强化。表面变形强化可提高零件的耐磨性和疲劳强度。但变形强化也会加剧刀具磨损，给某些后续工序带来不便。在切削加工中，可通过控制零件表层金属塑性变形的大小，适当控制表面变形强化的程度。16.残余应力残余应力是指在外力消失后，残存在物体内部而总体又保持平衡的内应力。在切削过程中，因金属的塑性变形以及切削力、切削热等因素的综合作用下，在已加工表面的表层内产生一定的残余应力。表面残余应力往往与变形强化同时出现。在一般情况下，残余应力的存在是不利的，引起工件变形，影响加工精度的稳定性。因此，在切削加工过程中，应尽量减小残余应力。本章概念较多，各知识点和概念要求定性掌握，切削用量中，背吃刀量要求能计算。教材《制造技术》第5章机械加工方法及设备基本概念与知识点金属切削机床的分类按加工方法和所用刀具分类机床共分为11大类：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、锯床和其它机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局型式和结构性能分为若干组，每一组又分为若干系（系列）。按通用程度分类①通用机床这类机床的工艺范围很宽，可以加工一定尺寸范围内的多种类型零件，完成多种多样的工序。②专门化机床这类机床的工艺范围较窄，只能用于加工不同尺寸的一类或几类零件的一种（或几种）特定工序。③专用机床这类机床的工艺范围最窄，通常只能完成某一特定零件的特定工序。金属切削机床的型号编制机床的型号是赋予每种机床的一个代号，用以简明地表示机床的类型、通用性和结构特性、主要技术参数等。通用机床的型号由基本部分和辅助部分组成，中间用“/”隔开，读作“之”。基本部分需统一管理，辅助部分纳入型号与否由厂家自定。型号的构成如下：机床的主要技术参数机床的主要技术参数包括和基本参数。主参数主参数指机床规格的大小。基本参数①尺寸参数②运动参数 机床的基本要求机床的传动联系为了实现加工过程中所需的各种运动，机床必须具备以下三个基本部分：执行件——执行机床运动的部件。动力源——提供运动和动力的装置，是执行件的运动来源。传动装置——传递运动和动力的装置，通过它把动力源的运动和动力传给执行件。传动装置把执行件和动力源或者把有关的执行件之间连接起来，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。机床的基本要求①工艺范围工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，包括在机床上能完成的工序种类、可加工零件的类型、材料和毛坯种类以及尺寸范围等。②加工精度和表面粗糙度机床是“制造机器的机器”，机床的精度和机床零件的表面粗糙度值，应该比其他机械产品的要求高。③生产率和自动化程度生产率是反映机械加工经济效益的一个重要指标，在保证机床的加工精度的前提下，应尽可能提高生产率。④噪声和效率机床的噪声危害人们身心健康，妨碍正常工作，应尽力降低噪声。⑤宜人性5．外圆表面加工方法外圆表面的技术要求①尺寸精度：外圆表面直径和长度的精度。②形状精度：外圆柱表面的圆度、圆柱度、素线直线度和轴线直线度。③位置精度：外圆表面与其他表面（外圆表面或内孔表面）间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动；与规定平面（端平面）间的垂直度、倾斜度等。④表面质量：主要指表面粗糙度、加工表层的残余应力和金相组织变化。外圆表面的车削加工车削加工是回转类零件外圆表面的主要加工方法。车削加工时，工件旋转作主运动，车刀作进给运动，工艺范围广。①粗车目的是尽快切除多余材料，使其接近工件的形状和尺寸。特点是采用大的背吃刀量、较大的进给量及中等或较低切削速度，以求提高生产率。特点：采用大的背吃刀量、较大的进给量及中等或较低切削速度，以提高生产率。粗车后应留有半精车或精车的加工余量。②半精车在粗车的基础上进行的。其背吃刀量和进给量均较粗车时小，可进一步提高外圆表面的尺寸精度、形状和位置精度及表面质量。特点：背吃刀量和进给量均较粗车时小，可进一步提高外圆表面的尺寸精度、形状和位置精度及表面质量。③精车一般可作为最终加工工序或光整加工工序的预加工，其主要目的是达到零件表面的加工要求。为此要求使用高精度的车床，选择合理的车刀几何角度和切削用量。采用的背吃刀量和进给量比半精车还小，为避免产生积屑瘤，常采用高速精车或低速精车。特点：要求使用高精度的车床，选择合理的车刀几何角度和切削用量。采用的背吃刀量和进给量比半精车还小，为避免产生积屑瘤，常采用高速精车或低速精车。外圆表面的磨削加工磨削加工是工件外圆表面精加工的主要方法。磨外圆在普通外圆磨床和万能外圆磨床上进行，具体方法有：①纵磨法磨削外圆时，砂轮的高速旋转为主运动。工件作圆周进给运动，同时随工作台沿工件轴向作纵向进给运动。每单次行程或每往复行程终了时，砂轮作周期性的横向进给，从而逐渐磨去工件径向的全部磨削余量。特点：横向进给量小，磨削力小，散热好，并且能以光磨的次数来提高工件的磨削表面质量，Ra值较小，加工精度较高。纵磨法生产率较低。②横磨法磨削磨外圆时，砂轮宽度比工件的磨削宽度大，工件不需作纵向进给运动，砂轮以缓慢的速度连续或断续地沿工件径向作横向进给运动，直至磨到工件尺寸要求为止。特点：横磨法生产率较高，但加工精度较低，Ra值较大。横磨法适用于大批量生产中磨削刚度较好、精度较低、长度较短的轴类零件上的外圆表面和成形面。粗磨粗磨采用较粗磨粒的砂轮和较大的背吃刀量及进给量，以提高生产率。精磨精磨采用较细磨粒的砂轮和较小的背吃刀量及进给量，以获得较高的精度及较小的表面粗糙度。光整加工如果工件精度要求在IT5以上，表面粗糙度要求达Ra0.008～0.1μm，则在经过精车或精磨以后，还需通过光整加工。常用的加工方法有研磨、超级光磨和抛光等。高效磨削①宽砂轮与多砂轮磨削②砂带磨削磨削具有如下工艺特点：加工精度高。可加工高硬度材料。对于塑性很大、硬度很低的有色金属及其合金，因其屑末易堵塞砂轮气孔而使砂轮丧失切削能力，一般不宜磨削，而多采用刀具切削进行精加工。应用日趋广泛。磨削可加工外圆、内圆、锥面、平面、成形面、螺纹、齿形等多种表面，还可刃磨各种刀具。随着精密铸造、模锻、精密冷轧等先进毛坯制造工艺日益广泛应用，毛坯的加工余量较小，可不必经过车、铣、刨等粗加工和半精加工，直接用磨削达到较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度Ra值的要求。外圆表面加工方案选择表面加工方法时，一般先根据表面的精度和粗糙度要求选定最终加工方法，然后再确定精加工的前工序加工方法，从而确定加工方案。选择时要考虑生产率和经济效益，考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求以及工厂的生产条件等。外圆的加工方案参见教材表5-7。6．内孔表面加工方法内孔表面的技术要求①尺寸精度：孔径和孔长的尺寸精度及孔系中孔与孔、孔与相关表面间的尺寸精度。②形状精度：内孔表面的圆度、圆柱度及素线直线度和轴线直线度。③位置精度：孔与孔（或与外圆表面）间的同轴度、对称度、位置度、径向圆跳动，孔与孔（或与相关平面）间的垂直度、平行度、倾斜度。④表面质量：内孔表面的粗糙度及表层物理力学性能。钻孔常用麻花钻在实心材料上加工直径为0.5～50mm的孔。主要用于精度低于IT11级以下的孔加工，或用于精度要求较高的孔的预加工。钻头作回转主运动,并与工件作相对轴向进给运动。钻孔方式有两种：一种是刀具旋转，工件或刀具作轴向进给，如钻床、铣床和镗床上钻孔；另一种是工件旋转，刀具作轴向进给，如车床上钻孔。扩孔扩孔是采用扩孔钻对已钻出（或铸出、锻出）的孔进行进一步加工的方法。扩孔钻作回转主运动,并与工件作相对轴向进给运动。铰孔铰孔是对未淬硬孔进行精加工的一种方法，其成形运动与钻孔相似，所用刀具为铰刀。绞刀作回转主运动,并与工件作相对轴向进给运动。镗孔镗孔时刀具的回转运动为主运动，刀具或工件作直线进给运动。镗孔加工可在镗床上进行，也可以在车床、铣床、数控镗铣床上进行。镗孔应用很广泛，在单件、小批量生产中，镗孔是很经济的孔加工方法。镗孔可进行粗加工或精加工。拉孔拉刀是一种多齿刀具。拉刀的直线运动为主运动，拉削无进给运动，其进给靠拉刀每齿的齿升量来实现。拉孔可以拉圆柱孔、花键孔、成形孔等。拉孔是一种高生产率的加工方法，多用于大批量生产。磨孔磨孔是高精度、淬硬内孔的主要加工方法。磨内圆在内圆磨床和万能外圆磨床上进行。珩磨孔珩磨头圆周上镶有若干条砂条，通过可胀机构使砂条径向涨开压向工件孔壁。珩磨头在旋转的同时作轴向进给运动，实现对孔的低速磨削和摩擦抛光。孔加工的常用设备有：钻床、车床、铣床、镗床、拉床、内圆磨床、万能外圆磨床、研磨机、珩磨机等。7．平面加工方法平面的技术要求①形状精度：平面本身的直线度、平面度公差。②位置尺寸与位置精度：平面与其他表面之间的位置尺寸公差及垂直度、平行度公差。③表面质量：指表面粗糙度、表层硬度、残余应力和显微组织等。平面车（镗）削加工平面车（镗）削一般用于加工回转体类零件的端面。在车床上车平面时，工件的回转运动是主运动，刀具作垂直于主轴回转轴线的进给运动。镗平面时，主运动和进给运动均由刀具完成。中小型零件的端面一般在普通车床上加工；大型零件的平面则可在立式车床上加工。平面的刨削加工和拉削加工①对于牛头刨床，刨刀的直线往复运动为主运动，进给运动通常由工件完成；对于龙门刨床，工件的直线往复运动为主运动，进给运动通常由刀具完成。目前，牛头刨床已逐渐被各种铣床所代替，但龙门刨床仍广泛用于大件的平面加工。平面刨削分粗刨和精刨。②平面拉刀相对于工件作直线运动（称为拉直）或圆周运动（称为转位拉或转拉），实现拉削加工。刨削和拉削一般适用于水平面、垂直面、斜面、直槽、V形槽、T形槽、燕尾槽的单件小批量的粗加工、半精加工。平面铣削加工铣削是加工平面的主要方法之一，铣削可用于加工平面、沟槽、台阶面、斜面、特形面等各种几何形状的表面。这些表面的获得除了需要机床提供必要的运动外，还须依靠多种多样的铣刀。平面铣削方式有端铣和周铣两种，参见教材图5-18。目前常采用端铣加工平面，因为端铣的加工质量和生产率都比周铣高。平面铣削分粗铣和精铣。平面的磨削加工平面磨削是平面精加工的主要方法之一，一般在铣、刨削加工基础上进行，主要用于中小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面的加工。平面磨削有端面磨削和圆周磨削两种方式，参见教材图5-19。端面磨削的加工精度不如圆周磨削高。平面磨削中的高效磨削有如下几种：①高速磨削普通磨削砂轮线速度通常在30～35m/s以内。当砂轮线速度提高到45m/s以上时则称为高速磨削。高速磨削目前已应用于各种磨削工艺。②缓进给深磨削缓进给深磨削的深度约为普通磨削的100～1000倍，可达3～30mm，是一种强力磨削的方法。缓进给深磨削生产率高，砂轮损耗小，磨削质量好。但设备费用高。③砂带磨削平面的光整加工①平面的研磨：多用于加工中小型工件的最终加工。研磨是利用研磨工具和研磨剂，从工件上研去一层极薄表面层的精密加工方法。研磨可加工钢、铸铁、铜、铝及其合金、硬质合金、半导体、陶瓷、玻璃、塑料等材料；可加工常见的各种表面，且不需要复杂和高精度设备，方法简便可靠，容易保证质量。研磨作为一种传统的精密加工方法，仍广泛用于现代工业中各种精密零件的加工。单件小批生产中用手工研磨；大批大量生产中用机械研磨。②平面的刮削：常用于工具、量具、机床导轨、滑动轴承的最终加工。刮削是用刮刀刮除工件表面薄层的加工方法。它一般在普通精刨和精铣基础上，由钳工手工操作进行。③平面抛光：可将前一道工序的加工痕迹去掉，获得光洁的表面。抛光是用涂有抛光膏的软轮（即抛光轮）高速旋转对工件进行微弱切削，从而降低工件表面粗糙度，提高光亮度的一种精密加工方法。抛光一般在磨削或精车、精铣、精刨的基础上进行，不留加工余量。抛光主要用于表面的修饰加工及电镀前的预加工。④宽刀细刨：宽刀细刨是在普通精刨的基础上，通过改善切削条件，使工件获得较高的形状精度和较低的表面粗糙度的一种平面精密加工方法。常用于成批和大量生产中加工大型工件上精度较高的平面（如导轨面），以代替刮削和导轨磨削。平面加工方案平面常用的加工方案参见教材表5-9。8．成形表面加工方法常见具有成形表面的零件在自动化机械及模具制造中，需要加工一些具有成形表面的零件，如自动化机械中的凸轮机构等。按划线加工在工件上划出形面的轮廓曲线，钳工沿划线外缘钻孔、锯开、修锉和研磨，也可以用铣床粗铣后再由钳工修锉。此法生产效率低，加工精度取决于钳工工具和工人的操作水平，适用于单件小批量生产精度要求较低的场合，目前这种方法已很少采用。仿形法加工在成批生产中加工成形表面时，常用靠模夹具在通用机床上进行铣削和磨削，大批量生产时可在专用仿形铣床和磨床上加工。光学曲线磨床上的仿形加工这种仿形加工的特点不需靠模板。将形面按比例放大30～50倍，画在半透明纸上，把这张纸放在投影仪的投影面上，操作者以手动前后左右移动砂轮磨削工件，使它与图面形状重合。这种方法虽然生产率低，但也可以达到一定的精度，适用于磨削尺寸较小的精密凸轮形面。在数控机床上加工数控机床可加工立体成形面及精密复杂成形表面。展成法加工用展成法加工齿形的方法，常见的有：①铣齿此种方法加工效率和加工精度均较低，仅适用于单件小批量生产。②磨齿用于对淬硬圆柱齿轮的齿面进行精加工的重要方法。其主要缺点是生产率低，设备制造成本高，且要求操作者具有较高的技术水平。磨齿方法分为两类：一是成形法加工，二是展成法加工。大部分磨齿机系采用展成法加工。③滚齿滚齿的通用性较好，除常用于加工直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮外，还常用于加工蜗轮。其加工尺寸范围也较大，从仪器、仪表中的小模数齿轮到矿山和化工机械中的大型齿轮，都广泛采用滚齿加工。④剃齿在大批量生产中剃齿是非淬硬齿面常用的精加工方法。剃齿加工在汽车、拖拉机及金属切削机床等行业中应用广泛，适用于成批大量生产。⑤插齿是常用的一种齿轮加工方法。插齿的应用范围广，能加工圆柱直齿轮，还能加工多联齿轮、内齿轮、扇形齿轮和齿条等。通过插齿机上的辅助装置还可加工螺旋齿轮，但不如滚齿方便。插齿不能加工蜗轮。螺纹也是零件上常见的一种特形面。螺纹的加工方法有：车削、铣削、攻螺纹与套螺纹、滚压、磨削、研磨等。9．零件表面加工方案的确定每一种零件表面的加工方案并非唯一，随零件的结构形状、材料、精度、批量以及具体的生产条件等因素而异。选择表面加工方案的主要依据：根据表面的尺寸精度和表面粗糙度Ra值选择表面的加工方案在很大程度上取决于表面本身的尺寸精度和粗糙度Ra值。因为对于精度较高、Ra值较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行，以消除或减小粗加工时因切削力和切削热等因素所引起的变形，从而稳定零件的加工精度。根据表面所在零件的结构形状和尺寸大小选择零件的结构形状和尺寸大小对表面加工方案的选择有很大的影响。因为有些加工方法的采用，常常受到零件某些结构形状和尺寸大小的限制，有时甚至需要选用不同类型的机床和装夹方法。根据零件热处理状况选择零件是否热处理及热处理的方法，对表面加工方案的选择有一定影响，特别是钢件淬火后硬度较高，用刀具切削较为困难而必须采用磨削加工。对绝大多数零件来说，热处理一般不能作为工艺过程的最后工序，其后还应安排相应的加工，以便去除热处理带来的变形和氧化皮，提高精度和减小表面粗糙度Ra值。根据零件材料的性能选择零件材料的性能，尤其是材料的韧性、脆性、导电等性能，对切削加工，特别是对特种加工方法的选择有较大的影响。根据零件的批量选择加工同一种表面，若零件批量不同则需选用不同的加工方案。在单件小批生产中一般采用普通机床；在大批大量生产中则尽量采用专用机床或生产线。在实际应用中，应根据具体条件全面考虑，选出优质、高产、安全、低耗的加工方案。表面加工方案选用实例，参见教材举例。读者应定性了解机械加工的常用方法、各种机床适宜的加工对象及加工精度，对典型表面的加工，应能给出加工方案。教材《制造技术》第6章机械加工质量基本概念与知识点加工精度零件的加工精度是指零件在加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。在切削加工中，影响零件加工精度的主要因素有：加工原理误差加工原理误差是指因采用了近似的加工方法或传动方式及形状近似的刀具而造成的误差。机床、刀具及夹具误差机床、刀具及夹具误差包括制造和磨损两方面。例如卧式车床的纵向导轨在水平面内的直线度误差，直接产生工件直径的尺寸误差和圆柱度误差。工件装夹误差工件装夹误差包括定位误差和夹紧误差，它们对加工精度有一定影响。例如，在卡盘上夹紧薄壁套、圆环等刚度较差的工件时，工件容易产生弹性变形。工艺系统变形误差机床、夹具、工件和刀具构成弹性工艺系统，简称工艺系统。工艺系统变形误差包括受力弹性变形误差和热变形误差两方面。工件内应力工件内应力总是拉应力和压应力并存而总体处于平衡状态。当外界条件发生变化，如温度改变或从表面再切去一层金属后，内应力的平衡即遭到破坏，引起内应力重新分布，使零件产生新的变形。影响零件加工精度的稳定性。因此，常采用粗、精加工分开，或粗、精加工分开且在其间安排时效处理，以减少或消除内应力。表面质量表面质量是指零件在加工后表面层的状况。包括表面粗糙度、表面变形强化和残余应力等。在切削加工中影响表面粗糙度的主要因素有：切削残留面积减小进给量f、主偏角、副偏角可有效地减小残留面积，从而降低表面粗糙度。积屑瘤精加工塑性金属时，常采用高速切削（vc>100m／min）或低速切削（vc<5m／min），以避免产生积屑瘤，获得较小的表面粗糙度Ra值。工艺系统振动工艺系统振动使刀具对工件产生周期性的位移，在加工表面上形成类似波纹的痕迹，使表面粗糙度Ra值增大。在切削加工中，应尽量避免振动。机械加工误差的综合分析方法在生产实际中，各项误差因素同时存在、互相影响，使加工精度分析错综复杂。实践证明，用数理统计的方法可以成功地解决成批及大量生产中机械加工误差的分析和对加工精度的控制问题。误差的性质①系统误差常值系统误差：当连续加工一批零件时，大小和方向始终保持不变的误差；变值系统误差：大小和方向始终按一定规律变化的误差。原理误差、机床、刀具、夹具和量具的制造和调整误差、工艺系统的静力变形都是常值系统误差，它们和加工顺序（加工时间）没有关系。机床、夹具和量具的磨损值在一定时间内可以看做常值系统误差。机床和刀具的热变形，刀具的磨损都随着加工顺序（或加工时间）有规律地变化，属于变值系统误差。②随机误差连续加工一批零件时，大小和方向没有一定变化规律的误差称随机误差。毛坯误差（余量大小不一，硬度不均匀）的复映、定位误差（基准面尺寸不一，间隙影响等）、夹紧误差（夹紧力大小不一）、多次调整的误差、内应力引起的变形误差等都属于随机误差。加工误差的分布曲线分析法①实际分布曲线实际分布曲线是对一批零件实际加工结果的统计曲线。大量的统计表明，在绘制统计曲线时，如果把所取的工件数n增加，且把尺寸间隔减小，则所作的折线就非常接近光滑的曲线，这就是实际分布曲线。②理论分布曲线实际分布曲线与数理统计中的正态分布曲线非常近似，研究加工误差问题时，可以用正态分布曲线代替实际分布曲线。正态分布曲线用概率密度函数来表示：正态分布曲线具有以下特点：曲线呈单峰，中间高，两边低表示尺寸靠近分散中心的工件占大多数，而远离尺寸分散中心的工件是极少数，参见教材图6-6）；曲线有对称性即工件尺寸大于和小于的同间距范围内的概率是相等的；表示正态分布曲线形状的参数是σσ越大，曲线越平坦，尺寸越分散，即加工精度越低。故σ表示了某种加工方法可达到的尺寸精度；即，当不存在系统误差时，加工方法精度的高低可用标准偏差σ的大小来表示。正态分布曲线下面所包含的全部面积代表了全部工件，即100％；在尺寸到x之间的工件的概率为图6-6a）中的阴影部分面积，可以从概率函数积分表（教材表6-2）中，由（x-）／σ的值直接查出F值。因为：=3，由表6-2查出，x-=3σ时，F=49.865％，2F=99.73％。在实践中常认为B=±3σ的概率F≈1,因而将B=±3σ称为随机误差的分布范围，即，当不存在系统误差时，所加工的工件不会超过的限度。工艺能力的分析工艺能力系数Cp反映了某种加工方法具有的工艺能力：通过分布曲线法可以判断某种工艺能否保证加工精度，也可以得到不同性质的加工误差。分布曲线法的不足之处是，必须全部工件加工完毕后才能进行测量和处理数据，不能暴露出工过程中误差变化规律性。点图法按加工的先后顺序作出尺寸的变化图，以暴露在整个加工过程中的误差变化全貌。①-R点图点图反映出加工过程中分布中心的位置及其变化趋势，反映系统误差对加工精度的影响。R点图反映了加工过程中极差分布范围的变化趋势，即随机误差的影响。②-R点图的应用在-R点图上画出横坐标