机械制造技术基础复习串讲

2025/4/121机械制造技术基础

本课程着重讲述机械制造、机械制造工艺及夹具设计方面的基础知识，介绍金属切削过程中切削变形的基本规律以及基本规律在生产中的应用和机械加工精度、机械加工表面质量等方面的内容。2025/4/122第1章金属切削过程的基本知识

重点讲述：车削运动；刀具角度的标注；常用刀具材料的牌号、性能及用途；一般介绍各种切削刀具的种类和用途。学生重点掌握刀具角度的标注以及各种常用金属切削刀具材料的牌号和选用。

2025/4/123§1－1基本定义本节重点知识点：

1、重要基本慨念⑴机床的切削运动

(主运动、进给运动和合成运动)

以车削为例：车削运动

工件的转动＋刀具的直线移动2025/4/1242、刀具角度的标注⑴构成刀具切削刃的三面二刃一尖2025/4/125

⑵主剖面参考系由三个参考平面组成：基面，切削平面和主剖面。基面的定义：通过主切削刃上某选定点，与该点的切削速度方向垂直的平面。切削平面

的定义：通过主切削刃上某选定点，与主削刃相切且与该点的基面垂直的平面。2025/4/126主剖面参考系主剖面的定义：通过主切削刃上某选定点，同时垂直与基面和切削平面的平面。2025/4/127⑶刀具角度的标注方法刀具角度的标注方法：2025/4/129

第2章切削过程及控制1、金属切削变形过程重点讲述：①三个变形区的变形特征；②变形系数ξ、剪切角φ以及各种因素对切削变形影响；③积屑瘤的生成机理以及积屑瘤对切削加工的利弊。2025/4/12102、切削力的计算主要掌握切削分力、、和切削功率的计算方法。

3、刀具磨损和耐用度

重点讲述：①刀具磨损的机理（机械磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损）；②刀具磨钝标准和刀具耐用度；③刀具耐用度T于V、f、α之间的关系；④刀具耐用度的选择。2025/4/1211

4、工件材料的切削加工性重点讲述：①相对切削加工性；②常用金属材料的切削加工性分析以及改善材料切削加工性的措施。

5、切削用量的合理选择重点讲述：刀具几何参数和切削用量三要素v、f、的选择方法。2025/4/1212主要知识点介绍§2－1金属切削过程基本规律本节重点知识点：1、三个变形区的划分及变形特征2、利用三个重要公式，分析切削变形的变化规律三个重要公式：2025/4/12133、积屑瘤的生成机理以及对切削加工的利弊生成机理：在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。2025/4/1214本节重点知识点：①积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；②积屑瘤使刀具的实际工作前角增大，有利于减小切削力；③积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；④积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。2025/4/12155刀具磨损和刀具耐用度本节重点知识点：1、刀具磨损的原因和机理机械磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损2、刀具的磨钝标准和刀具耐用度的慨念3、刀具耐用度与切削用量三要素的关系2025/4/1216结论：为提高切削效率，在机床电机功率允许的情况下，应优先采用较大的，其次采用较大的进给量f

，v对T的影响太大，应慎重确定（一般可采用查表法或计算法求得）。2025/4/1217第3章金属切削机床重点讲述：①CA6140型普通车床的切削功能；车床的成形运动和车床的内外联系传动链;车床的传动原理和传动原理图以及传动系统图；要求会传动表达式和运动平衡式.

基础A:车床的主传动系统进给系统包括螺纹加工基础B:车床的主传动系统②Y3150E型滚齿机加工直齿和斜齿的滚齿原理、直齿和斜齿的成形运动；机床的传动原理及传动系统图，滚切直齿和斜齿时的传动链；(基础B不要求)③简要介绍其他各种机床的性能与用途及其他机床的运动分析。2025/4/12181、CA6140型普通车床知识点：重点掌握车削加工范围，分析卧式车床的传动联系，能够读懂车床的传动系统图,要求会传动表达式和运动平衡式.掌握卸荷带轮,摩擦离合器,变速操纵机构,开合螺母互锁机构,安全离合器的工作原理和作用.2、Y3150E型滚齿机(B不要求)知识点：齿轮加工的基本原理和方法，滚齿加工的成形运动分析，滚齿机传动原理并读懂滚齿机的传动系统图。2025/4/1219滚齿加工的成形运动分析渐开线齿面的成形运动：母线（渐开线）――滚刀旋转B11+工件转动B12导线：滚切直齿时为齿长直线:A2

滚切斜齿时为螺旋线：刀架直线移动A2+工件附加转动B222025/4/1220滚切斜齿时的四条传动链

从传动原理图可以看出，滚切斜齿齿轮时必须有四条传动链：主运动传动链（使滚刀获得不同的转速）末端件为：电机――滚刀；展成运动传动链（形成不同的齿面渐开线）末端件为：滚刀――工件；轴向进给传动链(滚刀直线进给,形成直齿的全齿长)

末端件为：工件――刀架；差动运动传动链（给工件一附加转动，以形成不同的斜齿轮螺旋齿长线）末端件为：刀架――工件。2025/4/12213磨削过程及磨削机理(1)、砂轮的特性决定砂轮切削性能的五个特性：

1）磨料磨料的选取主要取决于工件材料的硬度

2）砂轮的硬度砂轮的硬度由结合剂的强度和数量决定，与磨料的硬度无关！

3）磨料的粒度粒度的选取，取决于加工表面的粗糙度2025/4/12224）砂轮的结合剂

取决于磨削速度5）砂轮的组织

取决于容屑空间的大小。2025/4/1223第5章工艺规程设计

1、机械加工工艺路线的拟定重点讲述：①粗基准、精基准和定位基准的选择、加工阶段的划分、工序的集中与分散、安排加工顺序的准则、工序图的画法②工艺过程拟定举例。难点：工艺过程拟定2025/4/12242、工艺尺寸链的解算（重点、难点）

重点讲解：①工序尺寸、工艺尺寸链的组成（封闭环、组成环、增环、减环）；②工艺尺寸链的解算方法（工艺尺寸链图的画法，工艺尺寸链的解算）③计算例题。

难点：工艺尺寸链的解算

2025/4/1225主要知识点介绍1、基本慨念工艺过程、工艺规程、工序、工步、走刀生产纲领、生产类型设计基准、工艺基准(4种基准)2、粗基准的选择原则3、精基准的选择原则4、机械加工工艺路线的拟定划分加工阶段、工序的集中与分散、加工顺序的安排、工艺过程设计、工序图的画法2025/4/12265、工艺尺寸链的解算

（重点）⑴重要慨念工序尺寸？工艺尺寸链图的画法封闭环、增环、减环的判断⑵工艺尺寸链计算公式⑶工艺尺寸链解算2025/4/1227第6章机床夹具重点讲述：①工件在夹具中的定位（六点定位原理、完全定位、部分定位、过定位与欠定位、常见的定位方式及定位元件）②各种定位和夹紧方案的实例分析；③定位误差的分析计算（重点掌握）；④工件在夹具中的夹紧原理(夹紧力的方向、力的作用点、夹紧力的大小)以及典型机床夹具的设计要点（一般掌握）。2025/4/12281、六点定位原理

用六个支承点分别限制工件的六个自由度从而使工件在夹具中得到正确加工位置的方法称为六点定位原理．

2、各种定位元件所能限制的自由度

3、生产中的实际定位（重点、难点）

⑴完全定位⑵部分定位重要慨念：①仅仅限制影响工件加工精度的自由度，且又少于六点定位的定位方法称为部分定位。2025/4/1229部分定位②影响该加工表面加工精度的自由度也称必须限制的自由度。

换句话说,必须限制的自由度如果不限制的话，必将影响工件的加工精度而出现废品工件，这是绝对不允许的。

不影响工件加工精度的自由度允许不被限制。

过定位和欠定位都是错误定位。2025/4/12304、工件在夹具中的夹紧1）夹紧的作用―――保持工件在夹具中由定位所获得的正确加工位置2）定位和夹紧的重要慨念

定位的作用是确定工件在夹具中相对于刀具处于一个正确的加工位置；夹紧的作用是保证工件在加工过程中始终保持由定位所确定的正确加工位置,夹紧不能代替定位。2025/4/1231工件在夹具中的夹紧3）合理确定夹紧力的三要素：力的大小、力的方向和力的作用点2025/4/1232第7章机械加工质量分析与控制1、机械加工精度和加工误差重点讲述：加工误差产生的原因：①由于刀具与工件切削运动所产生的几何轨迹误差（原理性误差、机床误差、刀具误差）；②由于工艺系统受力变形；③由于工艺系统热变形；减少加工误差的主要措施；2025/4/12332、加工精度统计分析重点讲述：

①实验分布曲线（直方图）的绘制方法；②正态分布曲线的特点；正态分布曲线的应用（工序精度、随机误差的大小、工艺能力系数、废品率和合格率的计算、产生废品的原因分析）③简要介绍点图法。2025/4/1234主要知识点介绍1、基本慨念机械加工精度、加工误差、原始误差、常值系统误差、随机误差、误差的敏感方向2、影响加工精度的因素分析

⑴产生加工误差的三大原因

工件与刀具作切削运动时产生的几何轨迹误差；工艺系统受力变形产生的加工误差；工艺系统热变形所产生的加工误差。2025/4/12353、正态分布曲线法⑴正态分布曲线的实用分散范围：⑵6σ表示这批零件的随机误差的大小⑶6σ的大小代表了某一种加工方法在规定的条件下所能达到的工序加工精度，即工艺能力。2025/4/1236正态分布曲线法⑷计算一批零件的合格率和废品率2025/4/1237分析一批零件出现废品的原因：⑸分析出现废品的原因，提出减少废品率的措施首先判断工艺能力是否足够：工艺能力系数：

当时，工艺能力足够。

如果工艺能力足够，根据不出废品的充分必要条件：可知：出现废品的主要原因就是常值系统误差过大。2025/4/1238分析一批零件出现废品的原因减少废品率的措施：⑴如果工艺能力不足：采用精度更高的工艺装备（采用更高精度的机床、提高夹具的定位精度等）；⑵如果是常值系统误差过大：①提高刀具相对工件的对刀精度；②对于成形刀具加工（如铰孔）：更换精度高的刀具。2025/4/1239第8章机械加工表面质量影响表面粗糙度的因素加工表面产生残余应力的机理2025/4/1240⑴影响表面粗糙度的因素刀具刀尖的几何形状、积屑瘤、鳞刺、切削振动⑵加工表面产生残余应力的机理

①由于刀具钝圆刃切削时的金属塑性变形所产生的残余应力的机理。②由于金属相变引起残余应力的机理2025/4/1241第9章装配工艺重点讲解：①装配的基本慨念、装配尺寸链的建立；②装配方法的选择（介绍：互换装配法（完全互换装配法、不完全互换法）、选择装配法、调整装配法和修配装配法）③重点介绍完全互换装配法中的等公差法。2025/4/1242

⑴一般了解互换装配法、选择装配法、修配装配法和调整装配法⑵完全互换装配法的特点和应用场合（重点）⑶等公差法的解题方法Aκr′A向f车刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs2025/4/1244普通车刀车外圆和螺纹传动系统分析例1：如图是某机床的主传动系统图，试求：写出传动路线表达式该传动系统的变速级数Z：机床主轴的最大转速和最小转速。2025/4/1246传动路线表达式：转数级数机床的最大转数：机床的最低转数：2025/4/1247例2：假设皮带滑动系数为0.98，试求：1）写出传动路线表达式

2）该传动系统的变速级数Z：3）机床主轴Ⅴ的最大转速和最小转速图32025/4/1249例3：如图所示CA6140车床传动件位置，电机皮带轮直径为φ130，计算此时机床主轴转速为多少？列出运动平衡式。若将Ⅵ轴上的离合器M2移至右位，主轴转速又为多少？2025/4/1250传动路线表达式：电机——Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ主轴这时主轴的转速为：

当M2合上的的时候，列出下来传动路线表达式：这时主轴的转速是：2025/4/1251例4：在加工图示零件时，图样要求保证尺寸6±0.1mm,因这一尺寸不便测量,只能通过度量尺寸L来间接保证,试求工序尺寸L及其偏差。2025/4/1252作出尺寸链图，指出封闭环，增环和减环尺寸链式：L0=L2+L－L1基本尺寸：6=26+L－36∴L=16上偏差:：0.1=0.05+ES（L）－(－0.05)∴ES（L）=0下偏差:：－0.1=－0.05+EI（L）－0∴EI（L）=－0.05∴L=16

2025/4/1255例5：图所示为齿轮与轴的局部装配图，要求齿轮安装轴向间隙为0.05--0.20mm。原有设计尺寸为：A1=42.5±0.04mm，A2=mm，A3=mm。若采用完全互换法进行装配，试验算上述设计尺寸是否合理？若不合理应如何改进？2025/4/1256作出尺寸链图，指出封闭环，增环和减环A0min=42.5－0.04－（2.5-0.05+40）=0.01而要求是：0.05--0.20mm，可见设计尺寸不合理。改进：选A2为协调环，T(A2)=0.02，由A0=A1－A2－A30.05=－0.04－ES（A2）－0ES（A2）=－0.092025/4/1257例6：加工销轴，外径，抽样后测,mm,其尺寸分布符合正态分布，试分析该工序的加工质量(画出分析图，工艺误差调整分析)。2025/4/1258画出误差分析图判断加工能力

结论：二级工序能力,工艺能力尚可计算废品率公差中心49.97mm

工件平均尺寸：

工件最小尺寸：

设计最小极限尺寸：

dmin>Amin,无不可修复废品

2025/4/1259

工件最大尺寸：工件最大极限尺寸：

dmax>Amax，产生可修复废品。查表：Z=1.667时；A=0.4495

可修复Q废品率＝0.5-A＝0.0505=5.05%4)工艺调整分析：调整，使，则两边废品率相等。查表：Z=3.33时；A=0.49966Q废品率＝0.5-0.49966＝0.034%Q总＝2Q废品率＝0.068%2025/4/1260例7加工销轴，外径,抽样后测mm,mm,其尺寸分布符合正态分布，其中当Z=2时；A=0.4772，Z=2.7时；A=0.4965，试分析该工序的加工质量。2025/4/1261画出误差分析图判断加工能力结论：工艺能力不足，产生废品不可避免计算废品率工件平均尺寸：工件最小尺寸：工件最小极限尺寸：

dmin>Amin,无不可修复废品

2025/4/1262

工件最大尺寸：工件最大极限尺寸：

dmax>Amax，产生可修复废品。查表：Z=2时；A=0.4772Q废品率＝0.5-A＝0.0228=2.28%4)工艺调整分析：调整，使，则两边废品率相等。查表：Z=2.7时；A=0.4965Q废品率＝0.5-0.4965＝0.35%Q总＝2Q废品率＝0.7%2025/4/1263例8：镗孔的公差为0.08mm，该工序的均方差＝0.025mm，已知不能修复的废品率为0.5%，当A=0.495时，Z=2.6；Z=0.6时，A=0.2257，求产品的合格率为多少？做加工精度分析2025/4/1264画图工序能力计算结论：工艺能力不足，产生废品不可避免计算偏移量

A=0.495时，Z=2.6计算合格率及可修复废品率QZ=0.6时，A可=0.2257Q可=0.5-0.2257=0.2743=27.43%

废品率=Q可+Q不=28.23%

合格率=1-废品率=71.73%图示工件以内孔为基准用心轴安装钻小孔。心轴垂直安放，心轴直径d1=，工件内孔直径D=，工件外径d=，试计算工序尺寸的定位误差。基准位置误差：Δ基=最大间隙=0.15+0.15=0.3基准不重合误差：Δ不=0.17/2=0.085定位误差为：Δ基+Δ不=0.385想提高定位误差,怎么办习题工件定位如图所示，两定位销轴线水平放置。，，，，孔距，试计算加工槽的尺寸H的定位误差。基准位置误差：Δ基=0.05/2+0.032/2=0.041基准不重合误差：Δ不=0.24定位误差为：Δ基+Δ不=0.276想提高定位误差,怎么办例1试用图中的代号指示出下图中零件加工时的粗、精基准（保证壁厚均匀和6个10mm孔均布），并简要说明理由。（标有表面粗糙度符号的为加工面，其余为非加工面）

粗基准：E面，根据选择与加工面有相互位置要求的原则，保证壁厚均匀。精基准：C线，根据基准重合原则，保证6个孔均匀分布。例2试用图中的代号指示出下图中零件加工时的粗、精基准（铸造冒口在A面上），并简要说明理由。（标有表面粗糙度符号的为加工面，其余为非加工面）

粗基准：C面，根据余量均匀原则和选择光滑平整面。精基准：A面，根据基准重合原则，保证H1尺寸。例3试用图中的代号指示出下图中零件加工时的粗、精基准，并简要说明理由。