机械制造技术基础张世昌机械制造技术概论共96页文档
机械制造技术基础课程教学设计
《机械制造技术基础》课程教学设计课程编号: T1080200课程名称: 机械制造技术基础课程英文名称: Fundamentals of Machinery Manufacturing Technology 总学时: 56 讲课学时: 48 实验学时: 8学分: 3.5开课单位: 机电工程学院机械制造及自动化系、机电控制及自动化系授课对象: 机械设计制造及其自动化专业先修课程: 金属工艺学、互换性与测量技术基础、机械工程材料、机械原理、机械设计。
开课时间: 第6学期教材与主要参考书:1. 张士昌等.机械制造技术基础.高等教育出版社.2003.4.2. 韩荣第.金属切削原理与刀具.哈尔滨工业大学出版社.2004.2.3. 王启平.机械制造工艺学.哈尔滨工业大学出版社.1999.4.4. 卢秉恒.机械制造技术基础.机械工业出版社.1999.105. 冯之敬.机械制造工程原理.清华大学出版社.1999.26. 哈工大等.机床夹具设计.上海科学技术出版社.19907. 张福润.机械制造技术基础.华中理工大学出版社.1999.108.李益民.机械制造工艺学习题集.机械工业出版社.1993.59.李旦.机械制造工艺学试题精选与答题技巧.哈工大出版社.1999.10 （一）课堂教学1. 内容体系本课程主要讲授从毛坯到零件的整个机械加工过程中, 组成机械加工工艺系统的机床、刀具、夹具及工件方面的术语、定义及相关知识, 在此基础上, 以外圆车削为例讲授工件在切削加工过程中所产生的变形、力、热与温度及刀具磨损等一系列物理现象的原理、影响因素和规律, 从而找到提高生产效率和加工表面质量的基本途径（改善工件材料切削加工性, 使用性能好的切削液, 选择合理切削用量, 制定合理的刀具使用寿命及选择刀具的合理几何参数）。
为了适应课程设计和未来工作的需要, 还要介绍钻削、铣削和磨削方面的相关知识以及定位的基本概念、六点定位原理、典型定位元件及定位误差分析计算。
机械制造技术基础电子教案(张世昌)-4 97页PPT文档
ΔR
δ H
导轨垂直面内的直线度误 差,误差非敏感方向,影响小 α
Y
导轨扭曲对加工精度的影
响,影响显著（图4-15）
B
RHH （4-5）
B
图4-15 导轨扭曲引起的加工误差 19
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4.2.2 机床误差
导轨与主轴回转轴线位置误差对加工精度的影响
Δx D－Δd
L
d Z
Xf a）
Hλ
RZ
RZ
λ
a）波度
b）表面粗糙度
图4-2 零件加工表面的粗糙度与波度
4
MMT
4.1.2 表面质量对零件使用性能的影响
对耐磨性影响
表面粗糙度值↓→耐磨性↑，但有一定限度（图4-3） 纹理形式与方向：圆弧状、凹坑状较好 适当硬化可提高耐磨性
对耐疲劳性影响
表面粗糙度值↓ → 耐疲劳性↑ 适当硬化可提高耐疲劳性
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MMT
4.2.2 机床误差
◆ 主轴回转误差对加工精度的影响
★ 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（镗孔）
考虑最简单的情况，主轴回转中心在X方向上作简谐 直线运动，其频率与主轴转速相同，幅值为2e。则刀 尖的坐标值为：
X (R e)cos Y Rsin
（4-4）
式中 R —— 刀尖回转半径； φ—— 主轴转角。
ΔφΣ
A1
A2
Ai
A（幅值）
φn a)
ω1 ω2
ωi ω（频率） b)
图4-18 传动链误差的频谱分析
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MMT
4.2.3 刀具与夹具误差
刀具误差
定尺寸刀具（钻头、 绞刀等）尺寸误差影响 加工尺寸误差
成形刀具和展成刀具 形状误差影响加工形状 误差
机械制造技术基础电子教案(张世昌)-5
附加基准
零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准。 如用作轴类零件定位的顶尖孔，用作壳体类零件定位的 工艺孔或工艺凸台（图5-1）等。
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5.2.1 定位基准
A
工艺凸台
A向
图5-1 小刀架上的工艺凸台
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5.2.2 粗基准的选择
◆保证相互位置要求原则 ——如果首先要求保证工件上加 工面与不加工面的相互位置要求，则应以不加工面作为粗 基准。 ◆余量均匀分配原则 ——如果首先要求保证工件某重要表 面加工余量均匀时，应选择该表面的毛坯面作为粗基准。
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5.1.4 机械加工工艺规程设计步骤
表5-4 各类毛坯的特点及适用范围
毛坯种类 型 材
制造精度 （IT）
加工 余量 大 一般
原 材 料 各种材料 钢 材 铸铁,铸钢,青铜
工件尺寸 小 型
工件 形状 简 单 较复杂 复 杂
机械性能 较好 有内应力 差
适用生产 类型 各种类型 单 件 单件小批
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第5章 工艺过程设计
本章要点
定位基准的选择 工艺路线拟订 加工余量的确定
工艺尺寸链 计算机辅助工艺过程 设计 工艺过程经济分析
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机械制造技术基础
第5章 工艺过程设计
Process Planning
5.1 制定工艺规程的 步骤和方法
Steps and Methods of Process Planning
2
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5.1.1 机械加工工艺规程
机械加工工艺过程和工艺规程
机械加工工艺过程 采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、 尺寸、表面质量，使之成为合格零件的全部劳动过程。 机械加工工艺规程 规定零件机械加工工艺过程的工艺文件。 工艺规程的作用 连接产品设计和制造过程的桥梁，是企业组织生产活 动和进行生产管理的重要依据。
机械制造技术基础电子教案(张世昌)-7
第7章 机械制造技术的发展
本章要点
制造自动化技术的发展
精密加工与超精密加工
非传统加工方法
先进制造技术
1
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机械制造技术基础
第7章 制造技术的发展 Development of Manufacturing Technology
7.1 制造自动化技术的发展
Development of Automation Technology for Manufacturing
柔性制造系统的组成
工厂计算机 中央计算机 工夹具站 物流控制计算机 自动 仓库
信 息 传 输 网 络 加工 单元1 加工 单元2 运输小车 图7-4 FMS的组成 加工 单元n
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7.1.2 自动化加工技术
加工单元 CNC（MC）机床 工作台架（暂存工件） 机器人或托盘交换装置 检测、监控装置
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7.1.1 制造自动化技术的主要形式
50年代 柔性自动化
图7-2 焊接机器人
70年代
图7-3 综合自动化
综合自动化
5
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7.1.1 制造自动化技术的主要形式
Groover产品寿命周期模型
TTLC BQT1 BT2 T3
式中 TTLC —— 生产某种产品所需总时间； B —— 批数； Q —— 批量； T1 —— 单件工时； T2 —— 每批产品所需生产准备时间（包括原材料订 货时间，制定生产计划时间，工艺装备调整 时间 …）； T3 —— 每种产品所需设计及生产准备时间（产品设 计，工艺设计，工艺装备设计与制造…）。
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MMT
7.1.3 自动检测技术
离线与在线检测 离线检测：过程稳定，超差风险小 在线/过程中检测：实时，瓶颈工序 在线/过程后检测：滞后时间短，应用较多
机械制造技术基础-张世昌-第2章-机械制造过程基础知识
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2.2.1 零件表面形成方法
轨迹法 生线
均由轨迹运动生成；
成形法 刀刃
的形状直接获得工件 生线；
a）轨迹法
b）成形法
相切法 工件
的一条生线即为刀刃 运动轨迹的包络线；
展成法 工件
的一条生线即为刀刃 运动轨迹的包络线， 且包络线需通过刀具 与工件之间的范成运 动生成。
◆装配工步——装配工序的组成部分，在装配工步中， 装配对象、装配工具和装配方法均不改变
◆装配操作——装配工步中各个装配动作
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2.1.3 生产类型及其工艺特点
生产纲领：计划期内应当生产的产品数量 N = Q n（1+α% +β% ） 式中 Q ——产品年产量（件/年）； n ——每台产品中该零件数量（件/台）； α ——备品率； β ——废品率。 （2-1）
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2.1.1 机械加工工艺过程及其组成
工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作
地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工 工艺过程。 由零件结构复杂度、加工精度、生产类型等决定， 如图2-1所示。
φ25±0.07
安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部 分工序称为安装。 其余 3.2
φ20±0.07 0.8 0.8 倒角1×45°
0.8
40 5 150 50 2×1 35
2×1 30
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图2-1 阶梯轴 P43
0 φ35 -0.017
φ32
φ40
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2.1.1 机械加工工艺过程及其组成
工位——工件在机床上占据每一个位置所完成的那部分 工序称为工位。
机械制造技术基础张世昌第章机械制造过程基础知识
2.2 零件机械加工方法 Mechanical Machining
Method for Parts
2.2.1 零件表面形成方法
➢ 零件表面形成机理
零件表面通常可看成是一条母线沿着另一条导线运动 的轨迹。
母线与导线统称为形成表面的生线（生成线或成形线）；
切削加工实现？
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机械制造技术概论 机械制造过程基础知识 切削与磨削原理 机械加工质量 机械加工工艺过程设计 机器的装配工艺 机械制造技术新发展
第2章 机械制造过程基础知识
本章要点
机械制造工艺 零件机械加工方法 定位原理与定位误差 机床与夹具 刀具材料与刀具几何角度
机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical
图2-3 复合工步
➢ 走刀——同一加工表面加工余量较大，可以分作几次工 作进给，每次工作进给所完成的工步称为一次走刀。
2.1.2 机械装配工艺过程
➢ 机械装配工艺过程 将组成机器的零、部件按一定的精度要求和技术条件连
接与固定在一起，构成合格机械产品的过程。最后阶段
➢ 机械装配工作 包括：组装、部装、总装、调试、检验、试车、涂装与
包含：安装、工位、工步、走刀等工序
2.1.1 机械加工工艺过程及其组成
➢ 工序——是指由一个或一组工人在同一台机床或同一个工作
地，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分机械加工 工艺过程。 由零件结构复杂度、加工精度、生产类型等决定， 如图2-1所示。
➢ 安装——在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部
（2-1）
式中 Q ——产品年产量（件/年）； n ——每台产品中该零件数量（件/台）； α ——备品率； β ——废品率。
教学大纲
教学大纲课程名称：机械制造技术基础课程编号：10310925英文课程名称：Foundation of Mechanical Manufacture Technology适用专业：机械工程及自动化总学时数： 70 学分数：5理论教学时数：64 实验（实践）教学时数：6 执笔者：尹明富林树忠编写日期：2005.9一、课程性质和目的课程性质：《机械制造技术基础》是研究机器零件的机械加工工艺过程的一门学科，是高等学校机械类专业必修的技术基础课。
主要目的是培养学生：1.在学习《工程材料及成型技术基础》的基础上，进一步掌握金属切削过程的一般现象和基本规律,能按具体加工条件选择合理的刀具材料，刀具切削部分几何参数以及切削用量，计算切削力和切削功率。
了解常见通用刀具的类型、结构特点以及应用范围，并能正确地选用；2.了解金属切削机床的工作原理，传动以及主要结构，初步掌握分析机床运动和传动的方法；3.掌握机械制造工艺的基本理论知识，培养学生初步具备分析和处理与切削加工有关的工艺技术问题的能力，能编制中等复杂程度零件的机械加工工艺规程和掌握机床夹具设计的基本原理和方法；4.了解当今先进制造技术和先进制造模式的发展概况，初步具备对制造系统、制造模式选择决策的能力，为进一步学习机械工程及自动化专业的相关专业课打下一定的专业基础。
二、课程教学内容、要求及学时分配第一章绪论 (讲课1时)理解学习机械制造技术的意义，介绍本课程的内容、学习要求及学习方法，激发学生学习的积极性。
第二章机械制造中的加工方法(讲课3学时)了解按零件质量的变化可分的三类制造过程。
理解机械加工常用的方法及各种方法的特点、工艺范围、工艺能力。
掌握顺铣和逆铣的工艺特点，滚切斜齿圆柱齿轮的传动原理图。
第三章金属切削过程及其控制 (讲课10学时，实验4学时)59理解金属切削过程、直角自由切削的概念，了解切削运动与切削表面，切削用量与切削层参数，刀具切削部分的组成，重点掌握正交平面参考系及标注角度，了解刀具的分类，常用刀具及其结构特点，掌握刀具材料应具备的性能，常用刀具材料及其选择，刀具角度的选择以及砂轮的特性和选择；了解切屑形成过程及变形区的划分，积屑瘤的形成及其对切削过程的影响，掌握三个变形区的特点，衡量切削过程变形的参数；理解切削力的来源，切削热的产生和传导，刀具磨损的形态，切削温度的测量及影响切削温度的主要因素，切削温度的分布，刀具磨损的原因，刀具寿命的经验公式；了解刀具寿命的选择原则，制定切削用量的步骤以及提高切削用量的途径，掌握最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命，从保证合理的刀具寿命出发，选择切削用量的原则；了解磨削机理，掌握磨削和单刃刀具切削的异同。
机械制造技术基础电子教案(张世昌-PPT精选文档共82页文档
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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Hale Waihona Puke 29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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机械制造技术基础Word版
机械制造技术基础总复习•第一章金属切削基本知识• 1.发生线的成形方法；•2、表面成形运动的分析方法；切削过程三个变化的表面？切削层的三个参数？•3、主运动、进给运动、合成切削运动；切削用量三要素；切削速度•4、刀具几何角度：标注角度；参考系、参考平面；工作角度；何谓切削平面、基面、主剖面？•例：试画出外圆车刀主剖面参考系的标注角度。
（各角度为正值）；镗刀高于工件中心，刀具前角后角如何变化•5、正切削（直角切削）、斜切削；自由切削和非自由切削；•6、常用刀具材料的种类和一般性能要求,硬质合金刀具适用情况第二章金属切削过程及切削参数的选择•1、金属切削过程的基本特征金属切削过程的实质是什么?•2、三个变形区，在切削过程中,三个变形区是如何划分的?各变形区有何特点?它们之间有何联系?•3、变形系数和剪应变及其关系•4、剪切角? 及其计算公式•5、切屑形态可分为4种•6、何谓积屑瘤，如何产生的，如何减少或避免积屑瘤？•7、影响切削变形的因素•8、单位切削力；影响切削力的因素及影响规律，切削力的主要来源•9、影响切削温度的因素及影响规律•例、分析切削用量对切削温度的影响规律。
切削区温度最高点不是在刀刃处•10 、刀具磨损的形态，刀具磨损的机理各发生在什么情况下，如：扩散磨损等•11、何谓刀具耐用度？刀具寿命？切削用量的影响规律第三章金属切削机床与刀具•1.传动链、内联系传动链、外联系传动链，传动原理图、传动系统图•例:为了提高传动精度，车螺纹的进给传动连是不应该有摩擦传动的，而超越离合器却是靠摩擦传动的，为何可以用于进给传动连中？• 2. C6140的工艺范围，•例、CA6140型车床的双向多片摩擦离合器与共用一个操纵手柄。
在CA6140型车床上可以加工 4种标准螺纹。
•例、分析CA6140型普通车床的传动系统，给出如下几个问题的解释。
（本题15分）•a:分析皮带轮的卸荷原理，并画出轴1的受力简图；•b:分析并计算主轴最高最低两种极限转速；c:为何使用光杠和丝杠传动分别担任车削和车螺纹工作？如果只用其中一个来传动，即作切削螺纹又作车削进给，将会有何问题？•4、成形车刀的种类有；•例：下图为车削工件端面的示意图，图上标注的进给运动是，主偏角是，刀具后角是，已加工表面是。
机械制造技术基础习题答案_张世昌_李旦_高航
第2章 练习题答案2-11 试分析习题图 2-1 中所示各零件加工所必须限制的自由度： a ）在球上打盲孔φB ，保证尺寸 H ；b ）在套筒零件上加工φB 孔，要求与φD 孔垂直相交，且保证尺寸 L ；c ）在轴上铣横槽，保证槽宽 B 以及尺寸 H 和 L ；d ）在支座零件上铣槽，保证槽宽 B 和槽深 H 及与 4 分布孔的位置度。
φBZZφB（φD ）YHHLXYXYZZLBYXc ）kh H Xda w.co Z a ）b ） ZmH答案：vvvX 、 Y 、 Z 3 个自由度。
a ）必须限制 vv))Y 、 Z 、 X 、 Z 4 个自由度。
c ）必须限制 vv)))d ）必须限制 X 、 Y 、 X 、 Y 、 Z 5 个自由度2--13 试分析习题图 2-2 所示各定位方案中：① 各定位元件限制的自由度；② 判断有无 欠定位或过定位；③ 对不合理的定位方案提出改进意见。
a ）车阶梯轴小外圆及台阶端面； b ）车外圆，保证外圆与内孔同轴；c ）钻、铰连杆小头孔，要求保证与大头孔轴线的距离及平行度，并与毛坯外圆同轴；d ）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。
答案：vvvvv))))X 、 Y 、 X 、 Y 4 个自由度；前后顶尖限制 X 、 Y 、 Z 、 X 、 Y 4a ）① 三爪卡盘限制vv))个自由度。
② X 、 Y 、 X 、 Y 4 个自由度被重复限制，属过定位。
③ 去掉三爪卡盘，改课后 答 vv))X 、 Y 、 X 、 Z 4 个自由度。
b ）必须限制 案 网www. B d ）习题图 2-1为拨盘+鸡心卡拨动。
b ）① 圆柱面限制 X 、 Y 、 X 、 Y 4 个自由度；端面限制 Z 、 X 、 Y 3 个自由度。
② ))X 、 Y 2 个自由度被重复限制，属过定位。
③ 在端面处加球面垫圈（参见图 2-40） vvv))Z 、 X 、 Y 3 个自由度；圆柱销限制 X 、 Y 2 个自由度；V 形块限制c ）① 大平面限制 vvv)X 、 Z 2 个自由度。
机械制造技术基础电子教案(张世昌
f
yFp
KFp
Ff
CFf
axFf p
f yFf
KFf
（3-6）
式中 CFc , CFp , CFf —— 与工件、刀具材料有关系数； xFc , xFp , xFf —— 切削深度ap 对切削力影响指数； yFc , yFp , yFf —— 进给量 f 对切削力影响指数； KFc , KFp , KFf —— 考虑切削速度、刀具几何参数、
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3.1.2 切屑类型与变形系数
表3-1 切屑类型及形成条件
名称
带状切屑
挤裂切屑
单元切屑
崩碎切屑
简图
形态 变形
形成 条件
影响
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带状，底面光滑 ，背面呈毛茸状
剪切滑移尚未达 到断裂程度
加工塑性材料， 切削速度较高， 进给量较小， 刀具前角较大
切削过程平稳， 表面粗糙度小， 妨碍切削工作， 应设法断屑
vc =0.38m/s； 切削条件：干切削，
预热611C
750℃ 刀具
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TJ Univer29sity
3.3.3 影响切削温度的因素
切削用量的影响 经验公式
CvcZ fyapx
（3-12）
式中 θ ——用自然热电偶法测出的前刀面接触区的平均温度(C)；
Cθ ——与工件、刀具材料和其它切削参数有关的切削温度系数； Zθ、Yθ、Xθ —— vc、f、ap 的指数。
（3-10）
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3.2.3 影响切削力因素
工件材料
强度高 加工硬化倾向大
切削力大
切削用量
◆切削深度与切削 力近似成正比； ◆进给量增加，切 削力增加，但不成 正比； ◆切削速度对切削 力影响复杂（图316）