湖南工业大学机械制造技术基础重点(大小可直接打印版)

第一章机械制造技术概论1.生产可被定义为是一个将生产要素转变为经济财富的输入输出系统2.效率的度量标准——生产率3.制造业的主流生产方式：多品种、中小批量生产。4.计算机集成制造CIM、精良生产LP、并行工程CE、敏捷制造5.采用成组技术后，工装系数可以大大提高。6.机械零件的相似性体现在1.结构特征相似2.材料特征相似3.制造工艺相似7.我国零件分类编码系统JLBM-18.成组生产单元分为四种类型：1.成组单机2.成组单元3.成组流水线4.成组柔性制造系统9.并行工程：10缩短开发周期2.降低成本3.减少工程变更次数（不会减少工作量）10.机械制造工艺过程;1.毛坯和零件成形2.机械加工3.材料改性与处理4.机械装配11.零件制造方法：1.材料成形法2.材料去除法3.材料累加法12.机械制造业发展趋向：自动化、柔性化、集成化、批量化第二章机械制作过程基础知识1.工艺过程：凡是直接改变生产对象的尺寸形状物理化学性能以及相对位置的过程，统称为工艺过程2.工序：一工人或一组工人，在一个工作地对同一件工作或同时对几件所连续完成的那一部分工艺过程3.工位：工位是在工件的一次安装中，工件相对于机床每占据一个确切位置所完成的那一部分工艺过程4.工步：工步是在加工表面、切削刀具和切削用量都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程6.工艺基准：工艺过程中所使用的基准；可分为：工序基准（工序图上，用来确定加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准）、定位基准（在加工中用作定位的基准，而体现定位基准的定位表面，为定位基面）、测量基准、装配基准7.定位：使工件在夹紧之前就相对于机床占有某一确定的位置，此过程称为定位8.夹紧：使工件在加工过程中保持其正确位置所做的压紧10.定位误差与夹紧误差之和称为装夹误差。11工件装夹有找正装夹和夹具装夹两种方式；找正装夹又可分为直接找正装夹和划线找正装夹12工序：安装、工位、工步、走刀13.零件表面的切削加工成形方法：轨迹法、成形法、相切法、范成法。14.切削加工的成形运动：主运动、进给运动、定位和调整运动15.切削用量包括：切削速度ve(即主运动速度，单位m/s)、进给量f(vf=nf单位mm/r)、背吃刀量（切削深度）ap16.将用来确定加工对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面称为基准17.基准分为设计基准和工艺基准18.按照工艺要求应该限制的自由度未被限制的定位，称为欠定位；如果工件的某一个自由度被定位元件重复限制，称为过定位。19.定位误差来源于基准位置误差和基准不重合误差。20.机床的主要技术参数；尺寸参数、运动参数与动力参数。21.切削平面Ps、正交平面P、基面Pr.前角---前刀面与基面之间的夹角后角--后刀面与切削平面之间的夹角。刀倾角--主切削刃与基面之间的夹角。22.刀具材料的性能要求较高的硬度和耐磨性足够的强度和仍性较高的耐热性良好的导热性和耐热冲击性能良好的工艺性刀具材料有高速钢、硬质合金、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等第三章金属切削过程1.切削速度vc：切削刃相对于工件的主运动速度称为切削速度2.进给量f：工件或刀具转一周，两者在进给运动方向上的相对位移量称为进给量3.背吃刀量ap：背吃刀量为工件已加工表面和待加工表面间的垂直距离4.切削层工称厚度hD：hD的大小影响切削刃的切削负荷5.车刀切削部分的组成：前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃、刀尖6.通常将刀具只有一条直线主切削刃参与切削的切削过程，称为自由切削；将曲线刃参与切削或主副切削刃同时参与切削的切削过程，称为非自由切削。8.以刃倾角为0的刀具进行切削时，主切削刃与切削速度方向垂直，称为直角切削；以刃倾角不等于0的刀具进行切削时，主切削刃与切削速度方向不垂直，称为斜角切削9.切屑在长度上产生的收缩或在厚度上产生的膨胀可用来衡量金属切削变形程度的大小，称为变形系数。3.工件材料强度和硬度越大，变形系数越小；刀具前角越大，变形系数越小；切削速度越大，变形系数越小；进给量越大，变形系数越小，背吃刀量基本无影响。2.切屑的类型：带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑；控制措施：采用断屑槽、改变刀具角度、调整切削用量；研究表明，工件材料脆性越大，切削厚度越大，切屑卷曲半径越小，切屑越容易折断。4.在粘结接触区，切屑与前刀面的摩擦因数是一个变值，离切削刃越远，摩擦因数越大5.积屑瘤对切削过程影响：使刀具前脚变大使切削厚度变化使加工表面粗超度增大对刀具寿命的影响1防止积屑瘤产生的措施：正确选用切削速度，使切削速度避开产生积屑瘤的区域2使用润滑性横好的切削液，减小切屑底层材料与刀具前刀面间的摩擦3增大刀具前角，减小刀具前刀面与切屑之间的压力4.适当提高工件材料硬度4.使被加工材料发生变形所需要克服的力主要是1）切削层材料和工件表面层材料对弹性变形、塑性变形的抗力2）刀具前刀面与切屑、刀具后刀面与工件表面的摩擦阻力影响切削力的因素：1工件材料的影响：工件材料的强度、硬度越高，切削力越大。切削脆性材料时，被切材料的塑性变形及它与前刀面的摩擦都比较小，故其切削力相对较小2切削用量的影响：背吃刀量ap增大时，变形系数不变，切削力成正比增大，进给量f增大时，变形系数有所下降，故切削力不成正比增大；无积屑瘤时，切削速度增大，切削力增大3刀具几何参数的影响：前角增大，变相系数减小，切削力下降；主偏角增大，背向力减小，进给力增大；增大刃倾角，背向力减小，进给力增大Fc基本不变1）刀具磨损5切削液6刀具材料3切削热来源于两个方面：一是切削层金属发生弹性和塑性变形所消耗的能量转换为热量；二是切屑与前刀面、工件与后刀面间产生的摩擦热；切削过程中所消耗能量的98%-99%都将转化为切削热1.切削温度的测量，有热电偶法、辐射热计法、热敏电阻法等；自然热电偶法测得的温度是切削区的平均温度；人工热电偶法测得的是某一点的温度2.对切削温度的影响，切削速度的影响最为显著，进给量次之，背吃刀量最小。原因是：速度增大，前刀面的摩擦热来不及向切屑和刀具内部传导，所以速度对切削温度影响最大；f增大，切屑变厚，切屑热容量大，有且携带走的热量多，故不如速度影响大；ap增大，切削刃工作长度增加，散热条件改善，故ap对切削温度的影响相对较小3.刀具几何参数对切削温度的影响：前角增大，变形减小，切削力减小，切削温度下降；减小主偏角，切削刃工作长度和尖角增大，散热条件变好，切削温度下降4.刀具磨损过程：初期磨损阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段5.刀具磨损机制：硬质点划痕，冷焊粘结，扩散磨损，化学磨损6.切削速度对刀具寿命的影响最大，进给量次之，背吃刀量最小7.一般情况下，应采用成本最小刀具寿命，在生产任务紧迫或生产中出现节拍不平衡时，可选用最高生产率刀具寿命8刀具破损形式形式分为脆性破损和塑性破损，脆性破损有：崩刃、碎断、剥落、裂纹破损1.机床的基本构成：1）动力源2）运动执行机构3）传动机构4）控制系统和伺服系统5）支撑系统2.车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。只有高速钢才能做整体车刀3.车拉加工方法，是将传统的车削和拉削两种机械加工方法结合在一起而形成的组合加工方法4.磨削的主要特点之一，砂轮有自锐作用5.与钻孔相比，扩孔具有下列特点：1）扩孔钻齿数多（3~8个齿），导向性好，切削比较平稳；2）扩孔钻没有横刃，切削条件好；3）加工余量较小，容屑槽可以做的浅些，钻心可以做得粗些，导体强度和刚性较好6.铰孔工艺及其作用：铰孔余量对铰孔质量的影响很大，余量太大，铰刀的负荷大，切削刃很快被磨钝，不易获得光洁的加工表面，尺寸公差夜不易保证；余量太小，不能去掉上道工序的刀痕，自然也就没有改善孔加工质量的作用7.镗孔的三种方式：1工件旋转，刀具作进给运动；2刀具旋转工件作进给运动；3刀具既旋转又进给8.镗孔可以在镗床、车床、铣床等机床上进行，具有机动灵活的优点，生产中应用十分广泛。在大批量生产中，为提高镗孔效率，常使用镗模。对于孔径较大、尺寸和位置精度要求较高的孔和孔系，镗孔几乎是唯一的加工方法9珩磨的工艺特点：1）珩磨能获得较高的尺寸精度和形状精度，加工精度为IT7~IT6级；2）珩磨能获得较高的表面质量；3）与磨削速度相比，珩磨有较高的生产效率10拉孔的工艺特点：1）生产效率高；2）拉孔精度主要取决于拉刀的精度；3）拉孔时，工件以被加工孔自身定位；4）拉刀不仅能加工圆孔，还可以加工成型孔、花键孔；5）拉刀是尺寸刀具，形状复杂，价格昂贵，不适合与加工大孔11加工平面的方法有很多，常用的有铣、刨、车、拉、磨削等方法12铣刀的种类很多，按用途可以分为圆柱形铣刀、面铣刀、三角刃铣刀、立铣刀、键槽铣刀、角度铣刀、成型铣刀等13铣削的工艺特点：由于铣刀是多刃刀具，刀齿能连续地依次进行切削，没有空程损失，且主运动为回转运动，可实现高速切削；经粗铣—精铣后，尺寸精度可达IT9~IT7级14复杂曲面切削加工主要方法有仿形铣和数控铣两种；在数控编程中处理的复杂曲面有两类，一类是用方程式描述的解析曲面，另一类是以复杂方式自由变化的曲面，称为自由曲面15滚齿时，滚刀的螺旋线方向应与被切削齿轮齿槽方向一致16按滚齿加工原理，滚齿必具备以下3中基本运动：滚刀的旋转运动、工件的旋转运动、轴向进给运动17滚齿和插齿的加工质量比较：滚齿后，轮齿的齿距累积误差比插齿的小，插齿后的齿形误差较滚齿的小，滚齿时留下鱼鳞状刀痕，刀痕是直线，茶匙的齿面粗糙度比滚齿小，综上分析，滚齿与插齿比较，滚齿的齿轮运动精度较高，但齿形误差和齿面粗糙度比插齿大第一章机械加工质量及其控制1.加工精度，是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的接近程度；它包含尺寸精度、形状精度和位置精度2.获得尺寸精度的方法有试切法、调整法、定尺寸刀具法和自动控制法3.形状精度：成形运动法；非成形运动法4.位置精度；一次装夹获得法；多次装夹获得法；非成形运动法5.加工经济精度，是指在正常生产条件下所能保证的加工精度6.影响加工精度的因素：1工艺系统的几何误差2工件装夹误差工艺系统受力变形引气的加工误差4工艺系统受热变形引起的加工误差5工件内应力重新分布引起的变形6其他误差，包括原理误差、测量误差、调整误差7.装夹误差包括定位误差和夹紧误差两部分8.定位误差：因定位不准确而引起的误差；为基准不重合误差和定位基准位移误差之和9.工艺系统的热源有：切削热、摩擦热和动力装置能量损耗发出的热、外部热源10.切削热：切削热将传入工件、刀具、切屑和周围介质，是工件和刀具产生热变形的主要热源11.摩擦热和动力装置能量损耗发出的热是机床热变形的主要热源12.减小工艺系统热变形的途径：1）减少发热量；2）改善散热条件；3）均衡温度场；4）改进机床结构13.提高加工精度的途径：1）减小和消除原始误差；2）转移原始误差；3）均分原始误差；4）采用误差补偿技术14.系统性误差可分为常值性系统误差和变值性系统误差两种15.常值性系统误差与加工顺序无关，变值性系统误差与加工顺序有关。对于常值性系统误差，可以通过调整消除；对于变值性系统误差，采取自动补偿措施加以消除16机械制造中常见的误差分布规律：正态分布、平顶分布、双峰分布、偏态分布17加工表面质量包含以下两方面的内容：1.加工表面的几何形貌：表面粗糙度、表面波纹度、表面纹理方向、表面缺陷2.表面层材料的物理力学性能：表面层的冷作硬化、表面层残余应力、表面层金相组织变化18.表面质量对零件疲劳强度的影响：减小零件表面粗糙度，可以提高零件的疲劳强度。零件表面存在一定的冷作硬化，可以阻碍表面疲劳裂纹的产生，降低疲劳强度19.减小表面粗糙度，可以提高零件的抗腐蚀性能20.切削加工的表面粗糙度值主要取决于切削残留面积的高度7.为减小切削加工后的表面粗糙度，常在加工前或精加工前对工件进行正火、调质等处理7.冷作硬化亦称强化，冷作硬化的程度取决于塑性变形的程度金属由不稳定状态向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化；弱化作用的大小取决于温度的高低、热作用时间的长短和表面金属的强化程度加工后表面金属的最后性质取决于强化和