机械制造工程原理第六章
机械制造工程原理第六章a
第六章机械加工精度6.1机械加工精度的概念6.1.1机械加工精度的含义・机械加工精度是指零件或工件经加工后的尺寸、几何形状及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度。
・加工误差：实际值与理想值之差。
・加工精度包括：・1) 尺寸精度・2) 几何形状精度・3) 相互位置精度6.1.2机械加工误差分类(1)系统误差与随机误差・系统误差：大小和方向均不变或按一定规律变化的误差。
分为：常值系统误差、变值系统误差・随机误差：大小和方向均无规律变化的误差。
(2)静态误差与切削状态误差・静态误差：工艺系统不切削状态下出现的误差。
例机床的几何精度误差和传动误差等・切削状态误差：工艺系统在切削状态下岀现的误差。
例切削受力变形和热变形6.2获得加工精度的方法(1)试切法图6-1试切法(2)调整法图6’2镣孔时的静调整法对刀加工要求尺寸 6・3铳削时静调整法对刀在口工面厚薄规尺寸 对刀块 忧刀（3）尺寸刀具法・孔加工刀具（4）主动测量法千分表图6-4主动测量法砂轮6.3影响加工精度的因素6.3.1原理误差・由于采用近似加工运动或近似轮廓刀具产生的误差。
图6-5用展成法切削齿轮时的齿形误差«6-1模数锥刀加H齿数范围6.3.2工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响(1)机床的制造误差和磨损1)导轨误差(a) (b).图6-6刀具在不同方向上的位移董工件直径的影响2）主轴误差・主轴回转误差基本形式：纯径向跳动、纯角度摆动、纯轴向窜动、轴心漂移图「7主轴回转误差的基本形式•纯径向跳动对镇孔圆度影响:(A + /?)cosf2图6・8纯径向跳动对镣孔圆度的影响•纯径向跳动对车削圆度影响:<a) (b)图6・9纯径向跳动对车削圆度的彫响•纯轴向窜动对车端面影响:图6-10主轴轴向窜动对端面加丄的彫响(2)刀具的制造精度和尺寸磨损NB影响工件尺寸精度（3）夹具的制造精度和尺寸磨损・对于IT5〜7级精度零件，夹具精度一般取零件精度的1/2〜1/3；对于IT8级精度以下的零件，夹具精度一般取零件精度的1/5〜1/10<a) (b)图6-12夹具精度与零件精度之间的关系6.3.3工艺系统受力变形对加工精度的影响(1)刚度的概念・刚度： K厶y•柔度：GFy•工艺系统中。
第6章装配自动化.
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三、装入和联接
装入和螺纹联接是自动装配中常用的重要工序。 1.装入自动化 装入工序自动化要求装入工件经定向和传送到装 入工位后，通过装入机构在装配基础件上对准、装入。 常用装入方式有重力装入、机械推入、机动夹入三种。 2.螺纹联接自动化 包括螺母、螺钉等的自动传送、对准、拧入和拧 紧。此外，根据工艺需要拧松、拧出已联接的螺纹联 接件也和排出。
> 500套/h 5年内品种 不变 大 4~7 高 简单 低 大 有
200~500套 < 200套/h /h 2、3年内有可能变 3年内品种不 化 变 不增加 >15 较大 8~15 低 一般 复杂 一般 高 一般 低 一般 无 有 * —— 相同规格的零件按一件计算
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2.产品具有较好的自动装配工艺性 尽量要做到结构简单，装配零件少；装配基准面和
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压接〉翻边〉焊接〉挂接〉咬边 自动化程度
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四、装配中的自动检测与控制
1．自动检测
为使装配工作正常进行并保证装配质量， 在大部分装配工位后一般均宜设置自动检测 工位，将检测结果转换为信号输出，经放大 或直接驱动控制装置，使必要的装配动作能
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图6-4 常用定位机构 a) 楔形销定位 b) 楔形滑块定位 c) 楔形杠杆定位 d) 楔形销加反靠定位 e) 杠杆定位、凸轮控制 f) 杠杆加反靠定位
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图6-5 定位销的定位过程 a) 圆柱销开始伸出作预定位 b) 锥销伸出 c)定位结束，两销在相反方向与定 位套贴紧 1-工作台 2-定位套 3-支架 4- 预定位销 5-连接板 6-弹簧 7-锥销
机械制造工程原理教案
机械制造工程原理教案绪论一、课程概述1、课程名称：机械制造工程原理2、课程内容：3、学习目的：培养专业人材4、基本要求：识记理解应用二、制造行业现状发展快，要求高，专业人员缺乏现代制造的目标：高质量、高效率、低成本和自动化第一章工件的定位夹紧与夹具设计本章内容：第一节工件在机床上的安装第二节夹具概念第三节定位原理第四节工件在夹具中的夹紧第五节夹具举例第一节工件在机床上的安装一、安装概念定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置。
夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。
二、工件在机床或夹具上的三种安装方式1、直接找正安装2、划线找正安装3、夹具安装夹具安装指直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。
第二节夹具概念一、夹具的概念机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对运动关系的附加装置，简称夹具。
二、夹具的基本构成夹具构成：1、定位元件；2、夹紧装置；；3、导向元件和对刀装置；4、连接元件；5、夹具体；6、其它元件及装置。
三、夹具的分类1、通用夹具2、专用夹具3、成组夹具4、组合夹具5、随行夹具第三节定位原理一、六点定位原理长方体六点定位三、定位方法1、平面定位⑴支承钉固定支承钉可调支承钉自定位支承辅助支承辅助支承和可调支承的区别：辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。
辅助支承主要用来在加工过程中加强被加工部位的刚度和提高工作的稳定性，通过增加一些接触点防止工件在加工中变形，但又不影响原来的定位。
⑵支承板支承板2、圆孔定位⑴圆柱定位销圆柱定位销菱形销⑵圆锥销圆锥销⑶心轴刚性心轴3、外圆柱面定位⑴V形块⑵定位套工件外圆以套筒和锥套定位4、圆锥孔定位工件在锥度心轴上定位三、完全定位与不完全定位实例一：如何对下图所示工件定位？解：方案一：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Z 方案二：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Y、Z 实例二：不完全定位实例三：完全定位四、欠定位和过定位1、欠定位：应该限制的自由度没有被限制。
2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动
安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮 在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次 数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如 材料性能、制造工艺、润滑条件和使 用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的 受力分析和材料特性，采用试验或数 值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等， 以满足传动比、承载能力和传动平稳 性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确 保齿轮具有足够的精度和强度，以承 受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷 却，以减少磨损、降低温度和防止腐 蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便 于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性 能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提 高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮 尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺， 获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等 优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺 点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、 相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传 动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。
机械制造基础第六章习题及答案
第六章习题与答案6-1为了加工出各种回转表面，车床必须具备哪些运动？答：1）工件的旋转运动；2）刀具的直线移动。
6-2车削加工中使用的刀具可分为哪几种？答：车削加工刀具可分为外圆车刀、端面车刀、割刀、镗刀和成形车刀。
6-3车削加工时，工件的装夹方式有哪些？答：1）卡盘或花盘安装；2）使用顶尖安装。
6-4按加工精度和表面粗糙度要求，车削加工可分为哪几种？答：按加工精度和表面粗糙度，车削加工可分为粗车、半精车、精车和精细车。
6-5试述铣削过程。
答：铣削加工时工件的直线或曲线运动为进给运动，铣刀的旋转运动为主运动。
铣削过程中有多把旋转的车刀在作切削加工。
铣刀刀齿切入工件是一个断续地、周期地受冲击的切削过程。
铣削时，切削厚度h D是变化的，由于刀齿刃口有圆弧半径，刀齿最初切入工件时，理论上h D为零，刀刃将在工件表面上滑走一段距离，直至h D大于刀齿刃口的圆弧半径时，才能切入工件。
铣削过程中，刀齿断续地进行切削，并且切削厚度不断地变化，使得铣削力和扭矩不断变化。
此外，刃磨后铣刀上各刀齿很难保证处于同一圆周或端面上，导致铣削力产生波动，因而使机械加工系统发生振动，造成铣削过程的不平稳，降低了工件表面的加工质量。
6-6铣削与车削过程相比，具有哪些不同之处？答：1）断续的切削过程；2）切削厚度变化；3）铣削力变化；4）切屑的变形程度大。
6-7平面的铣削方式有哪些？各有哪些优缺点？答：铣削加工平面可以用周铣法，也可以用端铣法。
用圆柱铣刀的圆周刀齿来铣削工件表面的铣削方法称为周铣法。
周铣法可以利用多种形式的铣刀，周铣法可分为顺铣和逆铣。
顺铣法有利于提高加工表面的质量，有利于提高刀具的耐用度和工件装夹的稳定性，但容易引起工作台窜动，使进给速度不平稳，影响加工表面的粗糙度，严重时还会发生打刀现象。
逆铣法使刀齿磨损加剧，使工件产生加工硬化现象，并增加了表面粗糙度。
因此，逆铣多用于粗加工。
用端铣刀的端面刀齿来铣削工件表面的铣削方法称为端铣法。
机械制造技术基础第六章
机械制造技术基础第六章
第四节 工艺尺寸链
一、尺寸链及尺寸链计算公式
1. 在工件加工和机器装配过程中，由相互连
接的尺寸形成的封闭尺寸组，称为尺寸链。
图6-10 尺寸链示例
机械制造技术基础第六章
2.基准面在加工时经过转换的情况
在复杂零件的加工过程中，常常出现定位基 准不重合或加工过程中需要多次转换工艺基准时， 工序尺寸的计算就复杂多了，不能用上面所述的 反推计算法，而是需要借助尺寸链的分析和计算， 并对工序余量进行验算以校核工序尺寸及其上下 偏差，在下节详述。
3.孔系坐标尺寸的计算
机械制造技术基础第六章
3.尺寸精度的获得方法 (1)试切法 (2)定尺寸刀具法 (3) (4)自动控制法
机械制造技术基础第六章
四、机械加工工艺与生产类型
1.
生产类型的划分依据是产品或零件的年生产 纲领，产品的年生产纲领就是产品的年生产量。
N=Qn(1+a%)(1+b%)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中
N——零件的年产纲领(件/年)
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4.极值法解尺寸链的计算公式
图6-12 基本尺寸、极限偏差、公差与中间偏差
机械制造技术基础第六章
4.极值法解尺寸链的计算公式
(1)封闭环基本尺寸A0等于所有增环基本尺寸 (Ap)之和减去所有减环基本尺寸 (Aq)
k
m
A0＝∑Ap-∑Aq
p＝1 q＝k+1
式中 m—— k——
2)应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽 3) 4)注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
工程材料与机械制造基础习题答案
《工程材料及机械制造基础》习题参考答案第一章材料的种类与性能（P7）１、金属材料的使用性能包括哪些？力学性能、物理性能、化学性能等。
２、什么是金属的力学性能？它包括那些主要力学指标？金属材料的力学性能：金属材料在外力作用下所表现出来的与弹性和非弹性反应相关或涉及力与应变关系的性能。
主要包括：弹性、塑性、强度、硬度、冲击韧性等。
第二章材料的组织结构（P26）1、简述金属三种典型结构的特点。
体心立方晶格：晶格属于立方晶系，在晶胞的中心和每个顶角各有一个原子。
每个体心立方晶格的原子数为：2个。
塑性较好。
面心立方晶格：晶格属于立方晶系，在晶胞的8个顶角和6个面的中心各有一个原子。
每个面心立方晶格的原子数为：4个。
塑性优于体心立方晶格的金属。
密排六方晶格：晶格属于六方棱柱体，在六棱柱晶胞的12个项角上各有一个原子，两个端面的中心各有一个原子，晶胞内部有三个原子。
每个密排六方晶胞原子数为：6个，较脆2、金属的实际晶体中存在哪些晶体缺陷？它们对性能有什么影响？存在点缺陷、线缺陷和面缺陷。
使金属抵抗塑性变形的能力提高，从而使金属强度、硬度提高，但防腐蚀能力下降。
3、合金元素在金属中存在的形式有哪几种？各具备什么特性？存在的形式有固溶体和金属化合物两种。
合金固溶在金属中引起固溶强化，使合金强度、硬度提高，塑性、韧性下降。
金属化合物提高合金的强度和硬度。
4、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？固溶强化：因溶质原子的溶入引起合金强度、硬度升高的现象。
原因：固溶体中溶质原子的溶入引起晶格畸变，使晶体处于高能状态。
３、金属结晶的基本规律是什么？金属结晶由形核和长大两部分组成，并存在过冷度。
４、如果其他条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小。
（1）金属型浇注与砂型浇注。
金属型浇注晶粒小。
（2）铸成薄件与铸成厚件。
铸成薄件晶粒小。
（3）浇注时采用振动与不采用振动。
采用振动晶粒小。
10、过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？冷却速度越快过冷度越大，使晶核生长速度大于晶粒长大速度，铸件晶粒得到细化。
机械制造工程原理习题集
第一章金属切削的基本要素习题1．1切削加工时，工件表面是如何形成的？1．2形成发生线的方法有哪些？并说明各种方法中切削刃的形状与发生线的接触方式及其所需要的运动？1．3试用简图及文字说明在下列加工方法中，为了加工出所需零件表面，机床必须具备哪些成形运动？1）用外圆车刀车削外圆锥体。
2）用圆柱铣刀铣削平面3）用螺纹车刀车削外圆锥螺纹4）用麻花钻钻削圆柱孔5）用插齿刀加工直齿圆柱齿轮齿面1．4什么是主运动，什么是进给运动，各有何特征？什么是合成切削运动？什么是合成切削速度角？1．5何谓切削用量三要素？怎么定义？1．6试说明外圆车刀切削部分结构要素中三面两刃一刀的含义？1．7为什么要建立刀具角度参考系？有哪两类刀具角度参考系？它们有什么区别？1．8刀具标注参考系有哪几种？它们是由哪些参考平面所构成？并给这些参考平面下定义。
1．9试绘出外圆车刀主剖面标注角度参考系和法剖面标注角度参考系中的四个参考平面的平面图，并在各参考平面内标注出相应的基本刀具标注角度1．10确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？1．11试述判定车刀前角，后角和刃倾角正负号的规则。
1．12试说明切削层各参数的定义及表达式？1．13何为直角切削和斜角切削？何为自由切削和非自由切削？1．14车断车刀最后不是车断，而是挤断为什么？1．15当用Kr=45度的车刀车外圆时，工件加工前直径为62mm，加工后直径为54mm，工件每秒钟转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动1。
6mm，试求f,ap,Vc，切削宽度，切削厚度，切削面积。
1．16车刀刃倾角等于多少度时，其主剖面和法剖面重合？1．17刀具在高温，高压以及冲击和震动条件下切削时应具备哪些基本要求？1．18高速钢是在高碳钢中添加了哪些主要合金元素？高速钢按其化学成分，切削性能和制造方法可分为哪些类型？1．19什么是硬质合金？其性能取决于哪些因素？可分为哪四大类型？各适宜哪些加工范围？1．20高速钢和硬质合金各有哪些优缺点？能否将这两种刀具材料进行组合形成一种新的刀具材料以发挥其综合优势？1．21什么是超硬刀具材料？各有何特点和优势？第二章金属切削过程及切削参数优化选择习题2．1如何划分金属切削过程中的三个变形区？在这三个变形区内各形成哪些变形？各自有何特征？2．2切屑形态一般可分为哪四种类型？各自形成的切削条件有哪些？2．3试根据变形系数（ξ）公式和剪切角（Φ）公式来判断刀具的前角，摩擦角和剪切角对切削变形的影响？2．4阐述刀—屑摩擦的特点，试说明为什么刀具前刀面上的摩擦不服从古典摩擦法则？2．5试描述积屑瘤现象及其产生条件？试说明积屑瘤的形成原因及其与切削速度的关系？2．6积屑瘤对切削过程有哪些影响？如何控制积屑瘤的形成？2．7影响切削变形的主要因素有哪些？试分析各因素对切削变形的影响程度及规律？2．8分析切削力的来源？切削合力为什么要分解为三个切削力？并说明各切削分力的定义及其作用。
机械制造第六章
需求的批量不同，形成了不同的生产规模类型，如大批量、 中小批量、单件生产等;
不同的生产类型即生产规模不同，生产组织的方式及相应的 工艺过程也大不相同;
第一节
概
述
• 针对不同的产品所选用的生产模式及制造 技术的准则是什么？
质量、成本、生产率长期以来是评价机电产品制造过 程的三大准则； 随着科学技术的飞速发展及人们消费水平的提高，质 量、成本、生产率这三大准则的内涵有了新的发展。T （交货时间）Q（质量）C（成本）S（服务）的准则被 提出来了； 服务实际上也可看作质量的一个要素，单独提出来， 引起更多重视。
第六章
工艺规程设计
第六章
第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
工艺规程设计
述
机械加工工艺规程设计 加工余量及工序尺寸 工艺尺寸链 技术经济分析及工艺文件 制订工艺规程实例 机器装配工艺规程设计
第一节 概
第一节
概
述
产品、零件设计好之后进行 加工之前需要进行工艺规程设 计； 工艺规程设计的好坏对到整 个产品的生产制造影响很大。
第一节
概
述
按年生产纲领划分生产类型
表6-3 生产纲领与生产类型的关系
零件年生产纲领（件/年） 生产类型 重型零件 单件生产 小批生产 中批生产 大批生产 < 5 5～100 100～300 300～1000 >1000 中型零件 < 10 10～200 200～500 500～5000 >5000 轻型零件 < 100 100～500 500～5000 5000～50000 >50000
F22装配现场
第一节
概
述
工艺就是制造产品的方法； 几种不同的工艺过程总有 一种工艺过程在某一特定 条件下是最合理的； 把合理工艺过程的有关内 容写成工艺文件的形式， 用以指导生产，这些工艺 文件即称为工艺规程； 工艺规程不是一成不变的；
机械制造工程原理(第三版)课后答案
第1章 金属切削基本要素习 题1-1 用母线、导线概念，试述与车削端平面相对应的平面成形原理和相应的机床加工方法。
解：成形原理：圆端平面可视为母线A 1绕导线B 2旋转而成。
如图1（a ）加工方法有两种：（1） 轨迹法：作轨迹运动形成母线A 1，A 1绕导线B 2运动形成（A 1、B 2为两个独立的运动）。
如图1（b ）（2） 成形法：采用宽刀刃，只需一个成形运动B 2。
如图1（c ）（a ） （b ） （c ）图1-1平面成形原理和相应的机床加工方法 1-3 用°=45r κ的车刀加工外圆柱面，加工前工件直径为Φ62，加工后直径为Φ54，主轴转速n = 240 r/min ，刀具的进给速度v f =96mm/min ，试计算C v 、f 、a p 、h D 、b D 、A D 。
解：3.146224046.72(/min)10001000C dn v m π××=== 96/2400.4(/)f mm r ==()/24()p w m a d d mm =−=sin 0.4sin 450.283()D r h f mm κ==×=o/sin 4/sin 45 5.657()D p r b a mm κ===o20.44 1.6()D p A f a mm =×=×=o1-5 画出下列标注角度的车床切断刀的车刀图：o 100=γ，o 60=α，o 20=′α，o 90=r κ，o 2=′r κ，o 0=s λ。
解：（参照教材P113页图3-4，第二行，第二个图）根据刀具几何参数定义，在切削刃上选定点A ，切削速度C V 矢量垂直于纸面，基面过A 点平行于纸面为r P 。
切削平面过A 点，垂直于纸面并与切削刃（粗线P 分）相切为s P ，按正交方法可得到主剖面0P 。
如图1-5图1-51-10 按照以下刀具材料、工件材料、加工条件进行相应刀具材料的合理选择刀具材料：YG3X ，YG8，YT5，YT30，W18Gr4V工件材料及切削条件：①粗铣铸铁箱体平面；②精镗铸铁箱体孔；③齿轮加工的滚齿工序；④45钢棒料的粗加工；⑤精车40Cr 工件外圆。
机械制造基础课后作业
第一章工程材料的基本知识1，说明下列符号的含义及其所表示的机械性能指标的物理意义：σs，σb，HRC,180HBS10/1000/30 答：σs屈服强度符号,材料产生屈服现象时的最小应力值称为屈服强度.σs=F S/S O。
σb 抗拉强度符号，材料被拉断前承受最大载荷时的应力值称为抗拉强度.σb= F b/S O。
HRC洛氏硬度符号，压头为1200金刚石圆锥体.180HBS10/1000/30表示用直径为10mm的淬火钢球在1000Kgf的载荷作用下，时间保持30s所测得的布氏硬度值为180.2，为什么冲击韧性值不直接用于设计计算?它与塑性有何关系?答：冲击韧性值是通过一次摆锤冲击试验测得的，测试时要求一次冲断,而生产实地中的工件大多数都是多次冲击后才被破坏的,这与冲击试验中一次冲断的情况相差较大，所以冲击韧性值常规下只用于判定材料是塑性的还是韧性的，而不用于直接设计.韧性是材料强度和塑性的综合指标，当材料的强度和塑性都很好时,材料的韧性才会很好.3，何谓金属的疲劳和蠕变现象?它们对零件的使用性能有何影响？答:金属在连续交变载荷的作用下发生突然性的断裂称为疲劳断裂。
金属在高温长时间应力作用下产生明显的塑性变形直至断裂的现象称为蠕变。
在设计零件时，必须考虑疲劳强度和蠕变强度及持久强度。
4.Fe—Fe3C相图在生产实践中有何指导意义？有何局限性？答：铁碳合金相图的指导意义：（1）,选择材料方面的应用；（2)，铸造方面的应用；（3)，锻造方面的应用;（4)，热处理方面的应用;由于铁碳相图是以无限缓慢加热和冷却速度得到的,而在实际加热和冷却都有不同程度的滞后现象。
第二章钢的热处理一，何为钢的热处理?钢的热处理有哪些基本类型？答：钢在固态下采用适当方式进行加热、保温,并以一定的冷却速度冷却到室温，改变钢的组织从而改变其性能的一种工艺方法.类型包括退火、正火。
淬火、回火四种基本类型。
二，退火和正火的主要区别是什么?生产中如何选择正火和退火？答：正火比退火的冷却速度快些，故正火的组织比较细,硬度强度比退火高。
机械制造工程学_复习题2010A
《机械制造工程学》复习题2010第一章金属切削加工基本概念在切削加工时，直接切除工件上多余金属层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动，称为主运动。
通常主运动的速度较高，消耗的切削功率也较大。
前角是指在主剖面内度量的基面与前刀面间的夹角。
后角是指在主剖面内度量的后刀面与切削平面间的夹角。
主偏角是指在基面内度量的切削平面与进给平面间的夹角。
副偏角是指在基面内度量的副切削刃与进给运动方向在基面上投影间的夹角。
刃倾角是指在切削平面内度量的主切削刃与基面间的夹角。
刀具材料应具备以下性能： (一)硬度 (二)强度和韧性 (三)耐磨性 (四)耐热性 (五)导热性和膨胀系数 (六)工艺性刀具材料的种类很多，常用的有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。
WC—Co类硬质合金一般用于加工铸铁、有色金属及其合金。
WC—TiC—Co硬质合金则用于高速切削钢料。
第二章金属切削基本原理及应用工件材料的强度、硬度越高，切削时前刀面上的正压力越大，同时，刀—屑接触长度减小，因此，正应力增大，摩擦因数减小，剪切角增大，变形系数减小。
良好屑形的主要标志是：不缠绕、不飞溅，不损伤工件、刀具和机床；不影响工人的操作。
粗车、半精车碳钢与合金钢材料时，在车刀上刃磨适当的卷屑槽，能够得到C形屑。
刀具角度中，增大主偏角，可使切屑变厚变窄，卷曲时弯曲应力增大，容易折断；刀具前角增大时，剪切角增大，因而变形系数减小，切削力显著减小。
前角减小时，可使基本变形增大，有利于断屑；进给量增大时，切屑变厚，卷曲时弯曲应力增大，易断屑。
切削速度增大时，切屑基本变形减小，断屑变得困难。
掌握切削力的变化规律，计算切削力的数值，不仅是设计机床、刀具、夹具的重要依据，而且对分析、解决切削加工生产中的实际问题有重要的指导意义。
主切削力是决定机床主电机功率、设计与校验主传动系统各零件以及夹具、刀具强度、刚度的重要依据。
主偏角对主切削力的影响不大。
刃倾角改变时，将使切削合力的方向发生变化，因而改变各分力的大小。
2023-机械制造工程原理(第六章)a
5) 间隙 正反向加载出现间隙
工艺系统刚度组成：
工艺系统柔度等于各组成局部〔机床、刀具、工件、夹 具〕的柔度之和。
G系统＝G机床 G刀具 G工件 G夹具
用刚度表示有，
1
1
1
1
1
K系统 K机床 K刀具 K工件 K夹具
〔3〕切削力对加工精度的影响 工艺系统在切削力作用下将发生变形
刚度和走刀次数。
〔4〕传动力对加工精度的影响 例，拨叉力的影响。
• 精加工时须采用双拨爪：
〔5〕惯性力对加工精度的影响 例，车削中工件安装偏心
〔6〕夹紧力对加工精度的影响 薄壁套筒零件由于夹紧力产生的加工误差：
• 平面磨削薄片零件：
• 正面利用夹紧力引起的变形：
〔7〕重力对加工精度的影响 例，龙门刨床、铣床
• 三处阶梯分别可以得到主轴、尾架、中间处的误差复映系数：
•
主
c K主
尾
c K尾
中
c K中
• 工件经屡次走刀，其总的误差复映系数为：
1 2 3 n
• 综上所述，可知： • 1) 走刀次数越多，总的误差复映系数越小，零件形状精度越高。 • 2) 系统刚度越好，加工精度越高。 • 3) 误差复映系数值与切深大小无关。 • 4) 可以根据零件所要求的形状精度和毛坯的情况来选择工艺系统
• 纯轴向窜动对车端面影响：
〔2〕刀具的制造精度和尺寸磨损
〔3〕夹具的制造精度和尺寸磨损
对于IT5～7级精度零件，夹具精度一般取零件精 度的1/2～1/3；对于IT8级精度以下的零件，夹 具精度一般取零件精度的1/5～1/10
6.3.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 〔1〕刚度的概念
《机械制造工程原理》第6章
一定速比关系作展成运动。被加工表面是刀刃在展
成运动中形成的与光滑曲面逼近的包络面。刀刃必 须是被加工表面轮廓曲线的共轭曲线。常用的滚齿， 插齿等轮齿齿形加工均属于展成法。加工表面的形 状精度取决于机床传动链的传动精度和刀刃的形状 精度。
范成法加工时，刀具与齿坯之间必须保持精确的传动比。
切 削 运 动
（2）导轨在垂直面内的直线度误差
( Z ) 2 R 2R 假设: Z 0.1mm, D 40mm
(0.1) R 0.00025mm 40
2
平面磨床、龙门 刨床这时是误差敏感 方向，所以导轨误差 将直接反映到被加工 的零件上。
误差敏感方向 工艺系统原始误差方向不同 ，对加工精度的影响程度也不 同。对加工精度影响最大的方 向，称为误差敏感方向。
直接找正安装法、划线找正安装法和机床夹具安装法。
6.3 影响加工精度的因素
从零件的功能看，只要加工误差在零件图要求的
公差范围内，就认为保证了加工精度。
零件几何参数主要取决于工件和刀具在切削过程
中的相互位臵,其取决于机床和夹具。 工件、刀具、机床和夹具，称为工艺系统。
工艺系统存在种种误差，通过加工反映到工件 上，形成加工误差。
表面位置误差≈尺寸公差×（ 65～85％）
配合要求高或有特殊功用的零件，其几何形状和相 互位臵精度，则往往有更高的要求。
尺寸、形状和相互位置的关系
零件的尺寸、形状和相互位臵精度，三者之间是 有区别也有联系。 一般，尺寸精度↑ ，形状、位臵精度↑
如为保证轴颈的直径尺寸精度，则轴颈的圆度误 差不应超出其直径的尺寸公差；
工艺系统实际上不可避免的存在着种种误 差，这些误差必将直接影响工件加工后的精度。 就是说工艺系统的误差通过加工过程直接反映 到工件上，而形成加工误差。通常把工艺系统 的误差称为原始误差。加工误差与原始误差是 一个因果关系。 除了上述形成原始误差的工艺系统误差以 外，影响加工误差的还有其它许多因素，所以 也可以把产生加工误差的来源扩大为机械制造 系统。可以把机械制造系统视为工艺系统。
机械制造工程原理第六章
6.3 影响加工精度的因素
（4）内应力对加工精度的影响
1）毛坯制造中产生的内应力
6.3 影响加工精度的因素
（4）内应力对加工精度的影响
2）冷校直带来的内应力
6.3 影响加工精度的因素
（5）提高工艺系统刚度的措施
1）提高机床构件自身刚度 2）提高工件安装时刚度 3）提高加工时刀具刚度
6.3 影响加工精度的因素
范围内的轴虽然大于dmax，但可修复，其概率为0.0062； 范围内的轴小于dmin，不可修复，概率为0.0062。
T 0.2
（4）工艺能力数：C p
6
0.833 0.24
属于三级，工艺能力不够，可能出少量废品。可换一台精度较
高的车床
或增加该车床的刚度，调整主轴误差、导轨误差、安装误差……
y
双峰分布：两次调整下加工的工件或
0
两台机床加工的工件混在一起（图a）
y
a）双峰分布
x
平顶分布：工件瞬时尺寸分布呈正态
，其算术平均值近似成线性变化（如刀具
和砂轮均匀磨损）（图b）
0 y
b）平顶分布
x
偏向分布：如工艺系统存在显著的热变 形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外 圆时宁大勿小（图c）
0
c）偏向分布
x
图4-46 几种非正态分布
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.1 分布曲线法
（2）利用分布曲线研究加工精度
1）工艺验证-工艺能力系数
2）误差分析
Cp
T
6
（3）运用分布曲线研究加工精度 ①无法区分变值系统误差与随机误差及其变化趋势。
所存在的问题
②不能在加工过程中对工件加工误差进行监控。 ③以样本估算母体，其准确度取决于样本的大小。
机械制造工程原理
三者关系
f fn fz zn
3．切削深度（背吃刀量） 对车削和刨削来说，切
削深度为工件上已加工表面和待加工表面之间的垂
直距离，单位为mm。
车外圆时
ap
dw
dm 2
（mm）
镗孔时
ap
dm
dw 2
（mm）
钻孔时
（3） 轨迹法 刀具作一定的轨迹运动来对工件进行加工，称为轨迹法。
刀刃为切削点1，它按一定规律作直线或曲线(图为圆弧) 运动，从而形成所需的发生线2。 （4 ）相切法
刀具边旋转边作轨迹运动来对工件进行加工的方法。
小结：欲得到所需的工件表面形状，刀具和工件必 须按上述四种方法之一完成一定的运动，这个一定 的运动称为表面形成运动。
进给速度 f ：是单位时间内的进给位移量，单位是
mm／s(或mm／min)；
进给量 f ：是工件或刀具每回转一周时二者沿进给
方向的相对位移，单位是mm／r。 对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工， 虽然可以不规定间歇进给速度，但要规定间歇进给的 进给量，单位为mm/双行程。
对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃刀具，规
它在工作进给剖面
量， 值为：
Pfe
内度
cos c /e
除加工丝杠或多头螺纹外，
一般加工值很小。
1.2 加工表面和切削用量三要素
1.2.1切削过程中工件上的加工表面
(1)待加工表面 — 即将被切除金属层的表面。 Workspace surface to be cut——the surface from which the excess metal Will be cut off.
机械制造工程之第六章 齿轮
依照交错轴螺旋 齿轮啮合原理。滚齿时的 成形运动是滚刀旋转运动 和工件旋转运动组成的复 合运动，这个复合运动称 为展成运动。再加上滚刀 沿工件轴线垂直方向的进 给运动，就可切出整个齿 长。
图6－1 滚齿原理
1－滚刀；2－工件
图6－2 滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图
磨齿加工主要用于对高精度齿轮或淬硬的齿 轮进行齿形的精加工，齿轮的精度可达6级或更高 常用的齿面精加工方法有剃齿、珩齿和磨齿等方法。 (1)展成法磨齿方法 1）连续分度展成法磨齿 2）单齿分度展成法磨齿 。
1）连续分度 展成法磨齿
连续分度展成法 磨齿是利用蜗杆形砂 轮的刀具磨削齿轮的 轮齿，其加工过程和 滚齿相同，如图6-17
机床的传动系统分析
（1）范成运动传动链 1、两末端件：
滚刀——工件
2、运动比例（位移）：滚刀转Zx/K转——工件转1转 3、运动平衡式
(Zx/K)*i1*i2*i3*i4.i合成。。。*in =工件转1转
（2）主运动传动链
1、两末端件：
主电动机——滚刀
2、运动比例（位移）：n电动机（r/min）——n滚刀（r/min）
3. 滚切斜齿圆柱齿轮
（1）机床的运动和传动原理图
（2）差动运动传动链
图2－60 滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图
二、插齿机 1. 插齿原理 2. 插齿机的传动原理
（1）展成运动传动链 （2）主运动传动链 （3）圆周进给运动传动链
插齿机加工原 理类似一对圆柱齿轮相啮 合，其中一个是工件，另 一个是具有齿轮形状的插 齿刀。
滚刀移动一个工件螺旋线导程 S 时，工件应准 确地附加转过1转。
机械制造工程学(卓越)第六章 机械加工精度
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
图6-6 轴承座的钻孔夹具
杭州电子科技大学机械电子工程研究所数控技术实验室
6.3 .3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 1.刚度的概念
物体在受力方向上产生单位弹性变形所需要的力称为刚度。 物体在受单位力的方向上产生变形称为柔度。
接触刚度 就是互相接触的两表面抵抗变形的能力。
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(2)导轨在垂直平面内的直线度误差对加工精度的影响 导轨在垂直 平面内有直线度误差Δz时，如图6-3所示，也会使车刀在水平面内发
生位移，使工件半径产生误差 z2 2R。
导轨在垂直平面内的直线度误差比导轨在水平面内的直线度误差， 对加工精度的影响大很多。一般导轨在水平面内的直线度误差对 加工精度的影响可以忽略不计。
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1. 在 x 处工件半径 Rx=R+ y刀架+yx+y工 半径误差ΔR= Rx-R= y刀架+yx+y工= y系
2. 一次走刀中若 y系为常量，不会造成工件形状
误差和尺寸不一
3.若工件刚性大l/D≤5，可不考虑 y工， y系是 x
的二次函数
圆柱度误差 Δ= ymax- ymin
(1)导轨在水平面内的直线度误差对加工精度的影响 导轨
在水平面内有直线度误差Δ y时，如图6-2所示，在导轨全 长上刀具相对于工件的正确位置将产生Δ y的偏移量，使工 件半径产生Δ R=Δ y的误差。
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图6-2 导轨水平面内的直线度误差对加工精度的影响
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T 0.2 （4）工艺能力数：C p 6 0.24 0.833
属于三级，工艺能力不够，可能出少量废品。可换一台精度较 高的车床 或增加该车床的刚度，调整主轴误差、导轨误差、安装误差……
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.2 点图法
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.3 相关分析法
（1）相关性
4）提高零件表面质量 5）减少接触面 6）加预紧力
6精度的影响 （1）工艺系统的热源
切削热 传动系统的摩擦热和能量损耗 外部热源
（2）工件的热变形
工件比较均匀地受热 工件不均匀受热
6.3 影响加工精度的因素
（3）刀具的热变形
6.3 影响加工精度的因素
（3） ①为清除系统误差，可调整车刀的径向位置 （车刀前伸0.05mm）； ②消除系统误差后，还存在随机误差； ③此时废品情况分析如下 ：
xi x
查表 A＝0.4938 废品率Q＝2×（0.5－0.4938）＝0.0124
10 9.9 2.5 0.04
其中：10 d a 10.02 范围内的轴虽然大于dmax，但可修复，其概率为0.0062； 范围内的轴小于dmin，不可修复，概率为0.0062。
附：正态分布面积曲线函数
XX
1.20
1.25
1.30
1.5 0.4332
2.0
2.5
A 0.3849 0.3944 0.4032 0.4772 0.4938
Ymax
1
2
y 1
y’ 2
0.1056 9.8 9.83
9.9 9.95 T=0.2
x
xa
10
10.07
lim 0.24
2
3
9.629
9.621
10
11
9.647
9.628
18
19
9.641
9.624
26
27
9.632
9.638
4
5 6 7 8
9.636
9.640 9.644 9.658 9.657
12
13 14 15 16
9.644
9.639 9.646 9.647 9.631
20
21 22 23 24
9.634
9.631 9.636 9.642 9.644
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.3 相关分析法
（2）回归直线
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.4 分析计算法
（1）系统误差的综合 （2）随机误差的综合 （3）系统误差与随机误差的综合 （4）应用举例（自学）
本章结束
谢谢!
（2）刚度曲线及影响刚度的因素
1）工艺系统的变形曲线
6.3 影响加工精度的因素
2）影响工艺系统刚度的因素
接触面的表面质量 系统存在薄弱环节-刚度较差的零件 连接件夹紧力的影响
6.3 影响加工精度的因素
摩擦力的影响 间隙的影响
3）工艺系统刚度及其组成
G系统 G机床 G刀具 G工件 G夹具 1 K系统 1 K 机床 1 K刀具 1 K工件 1 K夹具
28
29 30 31 32
9.631
9.628 9.643 9.636 9.632
尺寸分散范围: 9.658- 9.616=0.042 设分组数为:8 则尺寸间隔大小(区间宽度)=0.042/8=0.00525mm 平均尺寸:9.638mm 公差带中心尺寸:9.63mm
轴直径直方图
频 数
尺寸 直方的高都与频数成正比。数据取多分组密直方图就趋近一条光滑曲线
（3）工艺系统受力变形对加 工精度的影响
1）切削力对加工精度的影响
6.3 影响加工精度的因素
2）传动力对加工精度的影响
6.3 影响加工精度的因素
3）惯性力对加工精度的影响
6.3 影响加工精度的因素
4）夹紧力对加工精度的影响
6.3 影响加工精度的因素
5）重力对加工精度的影响
6.3 影响加工精度的因素
x
④ 为正态分布随机变量的均方差。决定了正态分布 n 曲线的形状和分散范围。 2
x n
i 1
i
(x
i 1
i
x)
n
不同
特征参数下的正态分布
（2）非正态分布曲线
y
双峰分布：两次调整下加工的工件或 两台机床加工的工件混在一起（图a） 平顶分布： 工件瞬时尺寸分布呈正态 ，其算术平均值近似成线性变化（如刀具 和砂轮均匀磨损）（图b） 偏向分布：如工艺系统存在显著的热变 形，或试切法加工孔时宁小勿大，加工外 圆时宁大勿小（图c）
y
0.0062 9.78 9.8 9.9
0.0062 10 10.02
x (xa )
T=0.2
lim 0.24
（2）根据
xi x a 10 9.95 1.25 0.04
查表 A＝0.3944 废品率Q废品率＝0.5-A=0.5-0.3944＝0.1056 即：范围内的轴均为废品，所以这部分轴做大了 （Q废品率＝0.1056），故属可修复废品。
6.1.2 机械加工误差分类
（1）系统误差与随机误差 （2）静态误差与切削状态误差
6.2 获得加工精度的方法
（1）试切法 （2）调整法 （3）定尺寸刀具法
6.2 获得加工精度的方法
（4）主动测量法
6.3 影响加工精度的因素
6.3.1 原理误差
6.3 影响加工精度的因素
6.3.2 工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响 （1）机床的制造精度和磨损 1）导轨误差
6.3.6度量误差
度量方法和度量仪器的选择 测量力引起的变形误差 度量环境的影响
6.4 加工误差的分析与控制
（ 1 ）正态分布曲线的
函数表达式：
y
1 2
1 xx 2 ( ) 2
磨削外径为
序号 1 尺寸 9.616 序号 9
9.650 0.04 mm
尺寸 9.658
数据表
序号 17 尺寸 9.636 序号 25 尺寸 9.636
正态分布曲线的特性
随机变量出现在6σ以外的概率仅0.27%,可以认为正态分布的随 机变量的分散范围是6σ
（2）正态分布曲线的特点：
① 曲线对称于 x ，以 x 为中点的正负偏差概率相等。 ② 曲线与X轴之间所围成的面积等于1。 ③ x 为正态分布随机变量总体的算术平均值。代表了 一批工件加工尺寸的算术平均值，决定了一批工件加工尺 寸的分布中心及其坐标位置。 1 n
2）主轴误差
6.3 影响加工精度的因素
（2）刀具的制造精度和尺寸磨损
6.3 影响加工精度的因素
（3）刀具的制造精度和尺寸磨损
6.3 影响加工精度的因素
6.3.3 工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响 （1）刚度的概念
6.3 影响加工精度的因素
6.3.3 工艺系统受力变形和零件内应力对加工精度的影响
Cp=0.015/0.012 =1.25
A
x
x
ydx
x
x
1 e 2
( x x )2 2 2
dx
估算废品率及不可修复废品率
x
28.004-27.992 =0.012
0 10 0.2 mm，在车床上加 例题1：零件上轴的尺寸要求是 工轴。加工一批零件后，实测各零件经整理得知：其 尺寸分散范围基本上符合正态分布，其中 =9.95mm; σ=0.04mm。 请问：⑴这种加工方法的随机性误差？常值系统误差？ ⑵废品率是多少？可否修复？ ⑶怎样消除系统误差？消除系统误差后，还存在随 机性误差吗？此时的废品情况如何？请分析说明。 ⑷这种加工方法工艺能力是否够？
（4）内应力对加工精度的影响
1）毛坯制造中产生的内应力
6.3 影响加工精度的因素
（4）内应力对加工精度的影响
2）冷校直带来的内应力
6.3 影响加工精度的因素
（5）提高工艺系统刚度的措施
1）提高机床构件自身刚度 2）提高工件安装时刚度 3）提高加工时刀具刚度
6.3 影响加工精度的因素
（5）提高工艺系统刚度的措施
（4）机床的热变形
6.3 影响加工精度的因素
（5）减少热变形对加工精度影响的措施
减少热源的能量 用热补偿方法 改善机床结构 保持工艺系统的热平衡 控制环境温度
6.3 影响加工精度的因素
6.3.5调整误差
（1）试切法调整
度量误差 加工余量的影响 微进给误差
（2）按定程机构调整 （3）按样件或样板调整
0 y
a）双峰分布
x
0 y
b）平顶分布
x
0
c）偏向分布
x
图4-46 几种非正态分布
6.4 加工误差的分析与控制
6.4.1 分布曲线法
（2）利用分布曲线研究加工精度
1）工艺验证-工艺能力系数 2）误差分析 C p T 6
（3）运用分布曲线研究加工精度 所存在的问题
①无法区分变值系统误差与随机误差及其变化趋势。 ②不能在加工过程中对工件加工误差进行监控。 ③以样本估算母体，其准确度取决于样本的大小。
第六章 机械加工精度
6.1 机械加工精度的概念
6.1.1 机械加工精度的含义及内容 精度与误差的关系 加工精度是指加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几
（1）尺寸精度 （2）几何形状精度 （3）相互位置精度
何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。 加工误差是指加工后零件实际尺寸、形状、位置三种几何参数 与理想几何参数的偏离数值。加工精度用公差等级衡量，等级值 越小，其精度越高，加工误差用数值表示，数值越大，其误差越 大。加工精度高，就是加工误差小，反之亦然。