【精品】机械制造技术基础(2)汇编
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机械制造技术基础(第二版)第一章3-2
28
剃齿
剃齿主要加工滚 齿或插齿后未经 淬火的圆柱齿轮， 精度可达到7-6 级，属于展成法 加工。
剃齿是“自由啮 合”的展成加工 方法，不能修正 分齿误差。
图1.47 剃齿原理
29
珩齿
பைடு நூலகம் 珩齿是用珩磨轮在珩齿机上进行的一种齿形光整加工方法， 其原理和方法与剃齿相同，主要用于加工经过淬火的齿轮。 用于消除淬火后的氧化皮，减小表面粗糙度。
22
滚齿：滚刀旋转形成 主运动，滚刀沿工件 轴线方向的移动为进 给运动。
滚刀沿工件轴线方向 进给,实现直齿圆柱 齿轮的加工。如果加 工斜齿圆柱齿轮，需 要增加由刀架沿工件 轴向移动和工件附加 旋转运动组成的差动 运动，产生螺旋线齿 长。
23
图1.41 滚齿加工
24
滚齿的特点 滚齿法精度较高，可获得8-7级精度的齿轮。 滚齿方法可以用同一模数的滚刀，滚削出相同
21
铣齿的特点 成本低：铣齿可以在一般的铣床上进行，刀具
也比其他齿轮刀具简单，因为加工成本低。 加工精度低：由于铣刀分成若干组，齿形误差
较大，且铣齿时常用分度头转角度，定位精度 低，再加上铣齿时的冲击和振动等 生产率低：铣齿时，每铣一个齿槽都要重复切 入、切出、退刀和分度等，故生产效率低。
故铣齿仅适用于单件小批生产或维修工作种精 度不高的低速齿轮。
➢ 坐标镗分立式和卧式。 立式镗床还有单柱、 双柱之分。
图1.27 立式单柱坐标镗床
5
➢ 金刚镗床(fine boring machine)是一种高速精密镗床。 因初期采用金刚石镗刀而得名， 后已广泛使用硬质合金刀具。 这种镗床的工作特点是进给量 很小，切削速度很高（600～ 800米/分）。
➢ 在大批量生产的汽车、拖拉机 等行业中应用很广，主要用于 加工连杆轴瓦、活塞、油泵壳 体等零件上的精密孔，在航空 工业中也用于铝镁合金工件的 加工。加工孔的圆度在3微米以 内，表面粗糙度Ra0.63～0.08 微米。
剃齿
剃齿主要加工滚 齿或插齿后未经 淬火的圆柱齿轮， 精度可达到7-6 级，属于展成法 加工。
剃齿是“自由啮 合”的展成加工 方法，不能修正 分齿误差。
图1.47 剃齿原理
29
珩齿
பைடு நூலகம் 珩齿是用珩磨轮在珩齿机上进行的一种齿形光整加工方法， 其原理和方法与剃齿相同，主要用于加工经过淬火的齿轮。 用于消除淬火后的氧化皮，减小表面粗糙度。
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滚齿：滚刀旋转形成 主运动，滚刀沿工件 轴线方向的移动为进 给运动。
滚刀沿工件轴线方向 进给,实现直齿圆柱 齿轮的加工。如果加 工斜齿圆柱齿轮，需 要增加由刀架沿工件 轴向移动和工件附加 旋转运动组成的差动 运动，产生螺旋线齿 长。
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图1.41 滚齿加工
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滚齿的特点 滚齿法精度较高，可获得8-7级精度的齿轮。 滚齿方法可以用同一模数的滚刀，滚削出相同
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铣齿的特点 成本低：铣齿可以在一般的铣床上进行，刀具
也比其他齿轮刀具简单，因为加工成本低。 加工精度低：由于铣刀分成若干组，齿形误差
较大，且铣齿时常用分度头转角度，定位精度 低，再加上铣齿时的冲击和振动等 生产率低：铣齿时，每铣一个齿槽都要重复切 入、切出、退刀和分度等，故生产效率低。
故铣齿仅适用于单件小批生产或维修工作种精 度不高的低速齿轮。
➢ 坐标镗分立式和卧式。 立式镗床还有单柱、 双柱之分。
图1.27 立式单柱坐标镗床
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➢ 金刚镗床(fine boring machine)是一种高速精密镗床。 因初期采用金刚石镗刀而得名， 后已广泛使用硬质合金刀具。 这种镗床的工作特点是进给量 很小，切削速度很高（600～ 800米/分）。
➢ 在大批量生产的汽车、拖拉机 等行业中应用很广，主要用于 加工连杆轴瓦、活塞、油泵壳 体等零件上的精密孔，在航空 工业中也用于铝镁合金工件的 加工。加工孔的圆度在3微米以 内，表面粗糙度Ra0.63～0.08 微米。
机械制造技术基础2
(3) 变形系数 Λh (大于1) Λh=hch /hD = ctgφcosγo +sin γo hch
hD
（4）分析
由公试ε=Δs/Δy=ctgφ+tg(φ-γo)和
Λh=hch /hD = ctgφcosγo+sin 可知： φ和γo是影响切削变形的主要因素 在γo=0~30o、 Λh大于1.5时，Λh与ε值接近， 此时用Λh或ε值来（近似的）表示变形程度才既
• 即切削用量对切削力Fr的影响:
ap >f>Vc
⑶刀具几何角度的影响
γo kr λs
①前角γo γo ↗, Fr ↘(但使三个分力,减小的程度不同,见P32表2.4 ) ②主偏角 kr kr改变使切削面积的形状和切削分力 Fxy的作 用方向改变，因而使切削力也随之变化。
• 图2.21所示，当 kr↗,切削厚度↗ ， 切削变形↘ ，故主 切削力↘ ； • 但kr ↗后，圆弧 刀尖上占的切削工 作比例增大，使切 屑变形和排屑时切 屑相互挤压加剧。 此外，副前角又随主
⑴第一变形区金属的剪切滑移变形
2.1.1.1切屑的形成及变形特点
切削层受刀具的作用，经过第一变形区的 弹、塑性变形和剪切滑移后形成了切屑。 AB 为剪切面。
⑵第二变形区内金属的挤压磨擦变形
切削在受前刀面Leabharlann 压磨擦过程中进一步发生变 形。⑶第三变形区内的金属的挤压磨擦变形
已加工表面受后刀面挤压磨擦造成纤维化与加 工硬化。
Qp+ Qγf+ Qαf =Qch +Qw +Qc+ Qf
Qf
2.1.3.2切削温度
▼ 切削区域处温度的高低，决定于该处
切削热的多少和散热的快慢。 ▼通常所说的切削温度一般是指切削区 域的平均温度，用θ表示。 (1)切削温度可以计算
机械制造技术基础 张世昌 第2章 机械制造过程基础知识讲解
分工序称为安装。
其余 3.2
φ25±0.07
0.8
倒角1×45°
0.8
0.8
φ20±0.07 φ3 2 φ4 0
0 -0.017
φ3 5
2×1 30
40
2×1
5
50
35
150
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图2-1 阶梯轴 P43
5
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。
绕此点、线旋转的自由度无法被限制（即使被限制也 无意义）。例如球体绕过球心轴线的转动，圆柱体绕 自身轴线的转动等。
②工件加工要求不需要限制某一个或某几个自由度。 如加工平板上表面，要求保证平板厚度及与下平面的 平行度，则只需限制 3 个自由度就够了。
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2.3.3 定位原理
完全定位与不完全定位
3
2
4
1
图2-2 多工位加工
1：装卸工件 2：钻孔 3：扩孔 4：绞孔
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2.1.1 机械加工工艺过程及其组成
工步——指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所 连续完成的那部分工序。（在一个工步内，若有几把刀具同 时加工几个不同表面，称此工步为复合工步，如图2-3 ）
a）立轴转塔车床的一个复合工步
34
2.3.3 定位原理
过定位
过定位——工件某一个自由度（或某几个自由度） 被两个（或两个以上）约束点约束，称为过定位。
过定位是否允许，要视具体情况而定：
1）如果工件的定位面经过机械加工，且形状、尺寸、 位置精度均较高，则过定位是允许的。有时还是必要 的，因为合理的过定位不仅不会影响加工精度，还会 起到加强工艺系统刚度和增加定位稳定性的作用。
机械制造技术基础(第二版)第二章-5-0102
根据变形图像和塑性力学计算出各点的应力状态，称图像—塑性法 。
2、快速落刀法
使刀具快速脱离工件，把切削过程冻结， 将留下的切屑根部做成标本，供观察。
探索不同条件下的切削变形特征，可采用此法。
3、扫描电镜观察法
可观察切屑形貌研究切削变形过程；观察刀具磨损形貌研究磨损机理等。
4、高速摄影法 — 高速摄影机观察切削时金属变形情况 。 5、光弹性、光塑性试验 — 用来研究金属变形区的应力情况
在直角自由切削、以切屑为分离体、忽略其自身重力及剪切面上弯矩条件下，
分析作用在切屑上的力。 来自前刀面的力：
法向力Fn，摩擦力Ff β—摩擦角，γo—刀具前角
来自剪切面的力：
正压力Fns，剪切力Fs φ为剪切角
将各力均画在切削刃前方，可得如下公式：
Fs=τAs=τAc/sinφ Fr =Fs/cos(φ+β-γo）=τAc/sinφcos(φ+β-γo） Fz=Frcos(β-γo）=τAccos(β-γo）/sinφcos(φ+β-γo） Fy=Frsin(β-γo）=τAsin(β-γo）/sinφcos(φ+β-γo） Fy/ Fz =tg(β-γo ）
2.4.1 金属切削层的变形
以塑性材料的切屑形成为例，来说明金属切削层 的变形。金属切削变形金相显微照片如图所示：
1）变形区的划分
根据金属切削变形金相显微照片，可绘制如图所示 的金属切削过程中的滑移线和流线示意图。流线表 示被切削金属的某一点在切削过程中流动的轨迹。
大致划分为三个变 形区。这三个变形 区汇集在切削刃附 近，此处的应力比 较集中而复杂，切 屑与工件本体在此 处分离，大部分变 成切屑，很小一部 分留在已加工表面。
机械制造技术基础(第2版)习题答案
机械加工方法与装备一、填空题1. 实现切削加工的基本运动是______ ____ _和______ ______。
2. 机床型号中必须包含机床的_______代号、_______代号、_______代号和____ ___代号。
3. 目前在切削加工中最常用的刀具材料是 ____ _和____ __ __。
4. 切削用量一般包括 ____ __、 ____ __和___ __ ___。
5. 车削加工中，影响切削层宽度的因素有 ____ _和____ __ __。
二、选择题1.在外圆磨床上磨削工件外圆面时，其主运动是（）。
A砂轮回转运动 B工件回转运动 C砂轮直线运动 D 工件直线运动2.在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动（）。
A均由工件来完成 B均由刀具来完成 C分别由工件和刀具来完成 D 分别由刀具和工件来完成3. 背吃刀量是指主切削刃与工件切削表面的接触长度（）。
A 在切削平面的法线方向上测量的值 B在正交平面的法线方向上测量的值C在基面上的投影值 D在主运动和进给运动方向所组成平面的法线方向上测量的值4.普通车床的主参数是（）。
A 车床最大轮廓尺寸B 主轴与尾座之间最大距离C 主轴中心高D 床身上工件最大回转直径5. 确定刀具标注角度的参考系选用的三个主要基准平面是（）。
A 切削平面、已加工平面和待加工平面B 前刀面、主后刀面和副后刀面C 基面、切削平面和正交平面（主剖面）D 基面、进给平面和法平面6. 通过切削刃上选定点，垂直于主运动方向的平面称为（）。
A 切削平面B 进给平面C 基面 D主剖面7. 刃倾角是在切削平面内测量的主切削刃与（）之间的夹角。
A 切削平面 B基面C 主运动方向 D进给方向8. 刀具在基面内测量的角度有（）。
A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 刃倾角D 副后角9. 在正交平面内测量的角度有（）。
A 前角和后角B 主偏角和副偏角C 副后角D 刃倾角10. 车外圆时若刀尖低于工件轴线，其工作角度与标注角度相比将会（）。
机械制造技术基础-2基础知识
φ20±0.07 φ25±0.07 其余 3.2 倒角1×45° 0.8 0.8
0.8
40 5 150 50 2×1 35
2×1 30
0 φ35 -0.017
φ32
φ40
flash
flash
图2-3 阶梯轴
11
2.2.1 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。
24
2.3.4 切削用量与切削层截面参数
切削层截面参数
切削厚度
切削宽度
h D f sin r
（2-4） （2-5）
f bD sin
ap
Dm
f
a）
b） 图2-7 切削层截面
c）
25
bD = ap hD = f
dw
Κr
机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process
材料成形法 —— 进入工艺过程物料初始重量近似等于 加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成 形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。
材料去除法 —— 零件的最终几何形状局限在毛坯的初 始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材 料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加 工、电解加工等特种加工等。
第2章 机械制造过程基础知识
本章要点
机械制造工艺 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 工件材料切削加工性
1
机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process 2.1 机械制造工艺总论
0.8
40 5 150 50 2×1 35
2×1 30
0 φ35 -0.017
φ32
φ40
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图2-3 阶梯轴
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2.2.1 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。
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2.3.4 切削用量与切削层截面参数
切削层截面参数
切削厚度
切削宽度
h D f sin r
（2-4） （2-5）
f bD sin
ap
Dm
f
a）
b） 图2-7 切削层截面
c）
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bD = ap hD = f
dw
Κr
机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process
材料成形法 —— 进入工艺过程物料初始重量近似等于 加工后最终重量。如铸造、压力加工、粉末冶金、注塑成 形等，这些方法多用于毛坯制造，但也可直接成形零件。
材料去除法 —— 零件的最终几何形状局限在毛坯的初 始几何形状范围内，零件形状的改变是通过去除一部分材 料，减少一部分重量来实现的。如切削与磨削，电火花加 工、电解加工等特种加工等。
第2章 机械制造过程基础知识
本章要点
机械制造工艺 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 工件材料切削加工性
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机械制造技术基础
第2章 机械制造过程基础知识 Fundamental of Mechanical Manufacturing Process 2.1 机械制造工艺总论
机械制造技术基础ii
机械制造技术基础ii
机械制造技术基础II主要包括以下内容：
1. 机械制造的基本工艺：包括铣削、钻孔、车削、磨削、切割等基本加工工艺。
2. 数控技术：数控技术是一种高效的加工方法，可以实现复杂零件的加工和高精度加工。
3. 自动化技术：自动化技术可以使机械制造过程更加高效、精确和可靠。
4. 机床结构和性能：机床是机械制造的基础设施，机床的结构和性能对加工质量和效率有着重要影响。
5. 刀具和切削参数：刀具是机械加工的重要工具，切削参数的选择对加工效率和质量有着决定性的影响。
6. 模具制造技术：模具是各种工业产品的重要组成部分，模具制造技术对产品的质量和成本有着决定性的影响。
7. 焊接技术：焊接是机械制造中常用的连接方法，焊接技术对连接的牢固程度和质量有着重要影响。
8. 表面处理技术：表面处理技术可以改善零件的外观和性能，提高其耐腐蚀性和耐磨性。
总之，机械制造技术基础II涵盖了机械制造中的各个方面，是机械制造工程师必须掌握的重要知识。
机械制造技术基础(第二版)第二章-12-12
② 磨粒切削刃相对于很小的切削厚度(0.1～10μm)， 切削刃钝圆半径(一般为10～35μm)很大，因此磨 削时会产生强烈的摩擦和挤压作用。
28
③ 磨削过程的金属去除是多个磨粒与工件作用的综 合结果。磨粒在砂轮表面分布参差不齐，大小不 一，形状各异，高低不同，有些仅起滑擦(抛光) 作用，另一些起滑擦和刻划作用，还有一些完成 从滑擦、刻划到切除切屑的全部功能。此外，在 磨削过程中砂轮与工件之间还会掺入碎裂和脱落 的磨粒细末，产生一定的抛光和研磨作用。所以， 磨削过程是一种复杂的切削、刻划、抛光和研磨 的综合加工过程。
32
② 砂轮的修整 砂轮磨钝后需要进行修整。当砂轮的形状精度被 破坏、砂轮表面磨钝的磨粒太多、磨钝磨粒的小 平面过大砂轮表面已经被堵塞，就应修整砂轮。 修整的目的有三个：
一、去除已经磨损或被磨屑堵塞的砂轮表层，使 里层锐利的磨粒显露出来参与切削；
二、使砂轮表面形成更多的切削刃，在一个磨粒 上切出很多个高低相近的微刃，从而减小工 件表面的粗糙度值；
大。当小平面过大且变钝的磨粒过多时，应通过砂
轮修整去除变钝的颗粒。
31
b）磨粒破碎。磨削过程中，若作用在磨粒上的应力 超过磨粒本身的强度时，磨粒上的一部分就会以 微小碎片的形式从砂轮上脱落沿B面破碎。磨粒 破碎能局部地恢复己磨钝磨粒的磨削性能。
c）磨粒脱落。也叫结合桥 断裂，磨削过程中，如果磨 粒受到的磨削力大于结合剂 所能提供的结合力，磨粒就 会从砂轮上整体脱落（C 面）。磨粒脱落能去除已磨 钝的磨粒，保持砂轮的磨削 能力。
25
② 刻划阶段（耕犁阶段） 随着切削厚度的增大，磨粒与工件表面的摩擦和
挤压作用加剧，磨粒开始切入工件，使工件材料 因受挤压而向两侧隆起，形成沟纹或划痕。 此时除磨粒与工件间相互摩擦外，还有材料内部 的摩擦，工件表层不仅有热应力，而且有由于弹 塑性变形所产生的变形应力。 此阶段将影响工件表面粗糙度及表面烧伤、裂纹 等缺陷。
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③ 磨削过程的金属去除是多个磨粒与工件作用的综 合结果。磨粒在砂轮表面分布参差不齐，大小不 一，形状各异，高低不同，有些仅起滑擦(抛光) 作用，另一些起滑擦和刻划作用，还有一些完成 从滑擦、刻划到切除切屑的全部功能。此外，在 磨削过程中砂轮与工件之间还会掺入碎裂和脱落 的磨粒细末，产生一定的抛光和研磨作用。所以， 磨削过程是一种复杂的切削、刻划、抛光和研磨 的综合加工过程。
32
② 砂轮的修整 砂轮磨钝后需要进行修整。当砂轮的形状精度被 破坏、砂轮表面磨钝的磨粒太多、磨钝磨粒的小 平面过大砂轮表面已经被堵塞，就应修整砂轮。 修整的目的有三个：
一、去除已经磨损或被磨屑堵塞的砂轮表层，使 里层锐利的磨粒显露出来参与切削；
二、使砂轮表面形成更多的切削刃，在一个磨粒 上切出很多个高低相近的微刃，从而减小工 件表面的粗糙度值；
大。当小平面过大且变钝的磨粒过多时，应通过砂
轮修整去除变钝的颗粒。
31
b）磨粒破碎。磨削过程中，若作用在磨粒上的应力 超过磨粒本身的强度时，磨粒上的一部分就会以 微小碎片的形式从砂轮上脱落沿B面破碎。磨粒 破碎能局部地恢复己磨钝磨粒的磨削性能。
c）磨粒脱落。也叫结合桥 断裂，磨削过程中，如果磨 粒受到的磨削力大于结合剂 所能提供的结合力，磨粒就 会从砂轮上整体脱落（C 面）。磨粒脱落能去除已磨 钝的磨粒，保持砂轮的磨削 能力。
25
② 刻划阶段（耕犁阶段） 随着切削厚度的增大，磨粒与工件表面的摩擦和
挤压作用加剧，磨粒开始切入工件，使工件材料 因受挤压而向两侧隆起，形成沟纹或划痕。 此时除磨粒与工件间相互摩擦外，还有材料内部 的摩擦，工件表层不仅有热应力，而且有由于弹 塑性变形所产生的变形应力。 此阶段将影响工件表面粗糙度及表面烧伤、裂纹 等缺陷。
机械制造技术基础(第2章 A类)2015
（1）通用机床型号。
机床型号的组成：通用机床型号由基本部分和辅 助部分组成，中间用“／”隔开，读作“之”前者需 统一管理，后者纳入型号与否由企业自定。
2.1 概 述
型号构成如下：
C A 6 1 40
2.1 概 述
机床型号表示法中，有“（）”的代号或数字， 当无内容时，则不表示；若有内容则不带括号；有 “○”符号者，为大写的汉语拼音字母；有“△”符 号者，为阿拉伯数字；有“ ”符号者，为大写的汉语 拼音字母，或阿拉伯数字、或两者兼有之。 例 如 ， MG1432A 型高精度万能外 圆磨床各字母的 含义如右：
3.1 概 述
（2）专用机床型号 专用机床型号表示方法：专用机床的型号一般由设计 单位代号和设计顺序号组成，型号构成如下：
专用机床的设计单位代号：设计单位代号包括机床生产 厂和机床研究单位代号（位于型号之首）。 专用机床的设计顺序号：专用机床的设计顺序号按该 单位的设计顺序号排列，由001起始，位于设计单位代 号之后，并用“一”隔开，读作“至”。 例如，沈阳第一机床厂设计制造的第一种专用机床为 专用车床，其型号为SI-001；北京第一机床厂设计制造 的第100种专用机床为专用铣床，其型号为BI—100 。
单轴、多轴、单刀或多刀机床。
普通机床、一般数控机床、加工中心和柔性制造单元等。
按机床具有的数控功能分类：
2.1 概 述
2. 机床型号的编制方法
我 国 现 行 的 金 属 切 削 机 床 型 号 是 按 2008 年 颁 布 的 GB/T 15375-2008《金属切削机床型号编制方法》编制的 ，适用于各类通用及专用金属切削机床、自动线，不包 括组合机床和特种加工机床。 机床的型号就是机床的代号，由大写汉语拼音字母和 阿拉伯数字组成，用于表达该机床的类型、主要规格及 有关特征等。
机械制造技术基础2复习资料
机械制造技术基础2复习资料1.制造系统：制造过程及其所涉及的硬件，软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品的有机体，称为制造系统。
2.工序：一个工人在一个工作地点对一个工件连续完成的那一部分工艺过程。
3.进给运动：不断将多余金属层投入切削，以保证切削连续进行的运动。
4.工艺尺寸链在零件加工过程中，由一系列相互联系切按一定顺序排列的工序尺寸所形成的封闭尺寸组合，称为工艺尺寸链。
5.金属切削刀具前角的选择原则是什么？答：（1）工件材料的强度低，硬度低，塑性大，前角数值应取大些，加工脆性材料时，应取较小的前角。
（2）刀具材料的强度和韧性越好应选用较大的前角。
（3）粗切时前角取小值，工艺系统差时，前角取大值。
6、金属塑性变形的实质是什么？塑性变形是如何进行的？答：金属塑性变形的实质：对于理想的单晶体是晶粒内部的滑移变形，对于有缺陷的单晶体是晶粒内部的位错运动；对于多晶体可以看成是组成多晶体的许多单个晶粒内部产生变形，以及晶粒间产生滑移和晶粒转动的综合效果。
塑性变形是如何进行的：通过原子的滑移、位错运动、晶粒产生变形及晶粒转动，常温下晶粒沿变形最大的方向伸长，晶格与晶粒均发生扭曲，产生内应力，晶粒间产生碎晶。
随着温度的提高将产生回复和再结晶。
7．什么是“顺序凝固原则”和“同时凝固原则”?实行“顺序凝固原则”和“同时凝固原则”对防止铸件缺陷有何意义？答：顺序凝固原则是指利用各种工艺措施，使铸件从远离冒口的部分到冒口之间建立一个递增的温度梯度，凝固从远离冒口的部分开始，逐渐向冒口方向顺序进行，最后是冒口凝固。
同时凝固原则是指利用工艺措施，使铸件的各部分同时进行凝固。
取顺序凝固可以有效地防止缩孔和缩松的产生，能实现良好的补缩，使缩孔移至冒口，从而获得致密的铸件。
采取同时凝固原则可以有效地减小和消除铸造应力。
8. 在车床上加工一批轴的外圆，加工后经测量有如图所示的锥形形状误差，试分析可能产生上述形状误差的主要原因。
机械制造技术基础(第二版)第一章4-2
型孔型腔加工
超声波切割：超声波 切割利用超声波的能 量，将被切割材料的 局部熔化，从而达到 切割材料的目的。
其最大的特点是不用 传统的刃口。
主要用于切割金刚石 、半导体、石英、宝 石等硬脆材料。
精度高、切口窄，工 具价格便宜、生产效 率高。
超声波清洗：由于超声波在液体中会产生交变冲击波和超 声空化现象，这两种作用的强度达到一定值时，产生的微 冲击就可以使被清洗物表面的污渍遭到破坏并脱落下来。 加上超声作用无处不在，即使是小孔和窄缝也容易被清洗 干净。
34
课时安排：1-8周； 考试时间：大约第9或10周（没有复习答疑的时间） 课程特点：概念多、知识点多，需要记忆理解多。
本课程的内容与学习方法 ➢ 以问题为导向，不断给自己提问； ➢ 以课后思考题为中心，拓展问题； ➢ 多借助互联网和图书馆资源。
超声波加工能获得较好的加工质量，是靠极小的磨粒作 用，无宏观力，一般尺寸精度可达到0.0.1-0.05mm， 表面粗糙度0.4-0.1um，被加工表面无残余应力、组 织改变及烧伤等。
工件材料去除是靠磨粒作用，因此工具材料硬度可低于 被加工材料硬度。
机床结构简单，操作维修方便。
加工效率较低。
超声波加工应用
1.5.4 超声波加工
超声波是指频率超过16*103Hz的振动波。超声波的 能量比声波大得多，具有频率高、波长短、能量大和 无噪声等优特点，能量强度达到每平方厘米几百瓦。
超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击工作液 中的悬浮磨粒，由磨粒对工件表面撞击实现加工的一 种方法。
超声波加工装置一般包括超声波发生器、超声波振动 系统、机床本体、工作液循环系统和换能器冷却系统 等。
1-贮丝筒 2-驱动电动机 3-导轮 4-电极丝 5-工件 6-脉冲电源
超声波切割：超声波 切割利用超声波的能 量，将被切割材料的 局部熔化，从而达到 切割材料的目的。
其最大的特点是不用 传统的刃口。
主要用于切割金刚石 、半导体、石英、宝 石等硬脆材料。
精度高、切口窄，工 具价格便宜、生产效 率高。
超声波清洗：由于超声波在液体中会产生交变冲击波和超 声空化现象，这两种作用的强度达到一定值时，产生的微 冲击就可以使被清洗物表面的污渍遭到破坏并脱落下来。 加上超声作用无处不在，即使是小孔和窄缝也容易被清洗 干净。
34
课时安排：1-8周； 考试时间：大约第9或10周（没有复习答疑的时间） 课程特点：概念多、知识点多，需要记忆理解多。
本课程的内容与学习方法 ➢ 以问题为导向，不断给自己提问； ➢ 以课后思考题为中心，拓展问题； ➢ 多借助互联网和图书馆资源。
超声波加工能获得较好的加工质量，是靠极小的磨粒作 用，无宏观力，一般尺寸精度可达到0.0.1-0.05mm， 表面粗糙度0.4-0.1um，被加工表面无残余应力、组 织改变及烧伤等。
工件材料去除是靠磨粒作用，因此工具材料硬度可低于 被加工材料硬度。
机床结构简单，操作维修方便。
加工效率较低。
超声波加工应用
1.5.4 超声波加工
超声波是指频率超过16*103Hz的振动波。超声波的 能量比声波大得多，具有频率高、波长短、能量大和 无噪声等优特点，能量强度达到每平方厘米几百瓦。
超声波加工是利用超声频振动的工具端面冲击工作液 中的悬浮磨粒，由磨粒对工件表面撞击实现加工的一 种方法。
超声波加工装置一般包括超声波发生器、超声波振动 系统、机床本体、工作液循环系统和换能器冷却系统 等。
1-贮丝筒 2-驱动电动机 3-导轮 4-电极丝 5-工件 6-脉冲电源
机械制造技术基础(第二版)第二章-8-9
会扩散到切屑中而被带走；而切屑中的Fe会向硬 质合金中扩散，形成新的低硬度、高脆性的复合 碳化物。 由于Co的扩散，会因粘结剂减少而降低硬质颗粒 与基体的粘结强度，加速刀具磨损。 WC-Co类硬质合金刀具切削钢件时，在形成月 牙洼磨损过程中，扩散现象非常明显。同时，由 于温度上升到一定程度就发生粘结，因此，扩散 磨损和粘结磨损往往同时发生，极易形成月牙洼。
32
实践证明，机械磨损、热磨损以及综合磨损的磨 损速度随温度变化的特性如图所示：
33
不同刀具材料的磨损特性
34
不同刀具材料的磨损特性各不相同。 耐热性较低的高速钢刀具，其磨损的主要原
因是硬质点磨损和粘结磨损。 硬质合金刀具主要是伴有粘结磨损的扩散磨
损等。 加工钢铁件时，氧化铝陶瓷刀具主要是伴随
23
3）扩散磨损
由于切削时的高温，刀具表面又始终与被切出 的材料新鲜表面相接触，很大的化学活性会使 两摩擦面的化学元素互相扩散到对方，削弱刀 具材料性能，加速磨损过程。
扩散速度随切削温度升高而增加，它是按照指 数函数增加的。
不同元素的扩散速度是不同的，扩散磨损剧烈 程度与刀具材料的化学成分关系很大。例如，Ti 的扩散速度比C、Co、W等元素低很多，故YT 类硬质合金抗扩散能力比YG类高。
后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发 生在这个接触面上。
切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时 多产生。
12
后刀面磨损带往往不均匀。刀尖部分（C区）强 度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大 值为VC。
主切削刃靠近工件外皮处的后刀面(N区)上，磨 成较严重的深沟，以VN表示。
在后刀面磨损带中间部位（B区）上，磨损比较 均匀，平均磨损带宽度以VB表示，而最大磨损 宽度以VBmax表示。
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实践证明，机械磨损、热磨损以及综合磨损的磨 损速度随温度变化的特性如图所示：
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不同刀具材料的磨损特性
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不同刀具材料的磨损特性各不相同。 耐热性较低的高速钢刀具，其磨损的主要原
因是硬质点磨损和粘结磨损。 硬质合金刀具主要是伴有粘结磨损的扩散磨
损等。 加工钢铁件时，氧化铝陶瓷刀具主要是伴随
23
3）扩散磨损
由于切削时的高温，刀具表面又始终与被切出 的材料新鲜表面相接触，很大的化学活性会使 两摩擦面的化学元素互相扩散到对方，削弱刀 具材料性能，加速磨损过程。
扩散速度随切削温度升高而增加，它是按照指 数函数增加的。
不同元素的扩散速度是不同的，扩散磨损剧烈 程度与刀具材料的化学成分关系很大。例如，Ti 的扩散速度比C、Co、W等元素低很多，故YT 类硬质合金抗扩散能力比YG类高。
后刀面与工件实际上是小面积接触，磨损就发 生在这个接触面上。
切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时 多产生。
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后刀面磨损带往往不均匀。刀尖部分（C区）强 度较低，散热条件又差，磨损比较严重，其最大 值为VC。
主切削刃靠近工件外皮处的后刀面(N区)上，磨 成较严重的深沟，以VN表示。
在后刀面磨损带中间部位（B区）上，磨损比较 均匀，平均磨损带宽度以VB表示，而最大磨损 宽度以VBmax表示。
2机械制造技术基础22
工序号 1
2
3
表7-1 单件小批生产的工艺过程
工序内容
设备
车 一 端 面 ， 钻 中 心 孔 * ； 车床I
调头，车另一端面，钻中心孔 四个
车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切 车床II
槽及倒角
五个
铣键槽、去毛刺
一个 铣 床
阶梯轴
工序号 1
2 3 4 5
表7-2 大批大量生产的工艺过程
工序内容
设备
铣两端面，钻两端中心孔* 两个
定位基准可分为粗基准和精基准两种 测量基准：用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。 装配基准：用来确定零件或部件在机器中的位置的基准。
18
2. 定位基准的选择 选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择
定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的 粗基准：毛坯表面的定位基准。 选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有较正 确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面 加工出来。
铣端面钻中 心孔机床
车大外圆及倒角
两个 车床 I
车小外圆、切槽及倒角 三个 车床II
铣键槽
一个 专用铣床
去毛刺
钳工台
7
走刀：在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能 一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。
工位：为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具 或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所 占据的每一个位置称为工位。
10
各种生产类型的要求和特征
单件小批 机床设备 通用机床
夹具 通用夹具
刀具量具 通用刀具
毛坯
木模铸造 和自由锻
对工人的 需要技术 技术要求 熟练工人
机械制造技术基础(第二版)第二章-4-01
半精加工 半精加工
0.9
精加工
9
YT类与YG类硬质合金相比的优缺点
取决TiC与WC性能差别
YT类硬质合金硬度、耐磨性高于YG类 YT类硬质合耐热性高于YG类 YT对普通钢的抗粘接、抗扩散、抗氧化高于YG
YT类硬质合强度、韧性低于YG类 YT类硬质合金导热性、焊接性能比YG差。
③ YW类硬质合金（ISO标准M类）
金属，相当于我国的YW类。
5
1）常用硬质合金的分类及其性能
根据碳化物含量，钴含量，硬质合金分类： ① YG类硬质合金（ISO标准K类）
这类合金是由WC和Co组成。我国生产的常 用牌号YG3、YG6、YG8等，数字代表Co 含量。
这类合金的硬度为89-91.5HRA，抗弯强度 为1.1-1.5GPa。
韧性较好，耐磨性较差。主要用于加工铸铁、 有色金属及非金属材料。
6
YG类硬质合金
ISO牌号 中国 牌号
Co(%)
K01 YG3X
3
硬度HRA 91.5
强度GPa
适用 范围
1.1 精加工
K05
K10
K20
YG6X
YG6
YG8
6
6
8
91
89.5
89
1.4
1.45
1.5
精加工
半精加工
粗加工
7
② YT类硬质合金（ISO标准P类）
2.3 刀具材料
2.3.1 刀具材料应具备的性能 2.3.2 高速钢 六大性能 2.3.3 硬质合金 2.3.4 陶瓷 2.3.5 金刚石 2.3.6 立方氮化硼 2.3.7 涂层刀具 2.3.8 刀具材料的发展
六大性能
1
2.3.3 硬质合金
机械制造技术基础2
第二十二页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
超硬材料（立方氮化硼和人造金刚石）
立方氮化硼（CBN）
由立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。 硬度：8000～9000HV
耐热性：1400～1500℃
抗弯强度：0.3GPa
工艺性能：压制烧结而成，可用金刚石砂轮磨削。 用途：适合于硬度、强度较高的黑色金属材料
5
P20 YT14
14
P10 YT15
15
P01 YT30
30
Co(%)
10
8
6
4
硬度HRA 89.5
90.5
91
92.5
强度GPa
适用 范围
1.40 粗加工
1.2
1.15
半精加工 半精加工
0.9 精加工
第十六页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
K(YG)类硬质合金
ISO牌号 中国 牌号
Co(%)
14）粗加工镍基高温合金 15）精加工镍基高温合金
第三十页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
硬度：63～70HRC（82～87HRA） 耐热性：600～650℃ 抗弯强度：2.5～4GPa 工艺性能：可冷热加工成形，磨削性好，可进行热处
理。
用途：中速切削及形状复杂刀具，如钻头、丝锥、 铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具、成形刀具等。 可加工250～280HB以下的大部分结构钢和铸铁。
第九页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
第二十九页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
1）45钢锻件粗车 2）HT200灰铸铁精车
3）低速精车合金钢蜗杆 4）精车调质钢轴
5）高速精车铝合金 6）高速精车淬硬钢轴
7）精车冷硬铸铁
超硬材料（立方氮化硼和人造金刚石）
立方氮化硼（CBN）
由立方氮化硼在高温高压下加入催化剂转变而成。 硬度：8000～9000HV
耐热性：1400～1500℃
抗弯强度：0.3GPa
工艺性能：压制烧结而成，可用金刚石砂轮磨削。 用途：适合于硬度、强度较高的黑色金属材料
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P20 YT14
14
P10 YT15
15
P01 YT30
30
Co(%)
10
8
6
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硬度HRA 89.5
90.5
91
92.5
强度GPa
适用 范围
1.40 粗加工
1.2
1.15
半精加工 半精加工
0.9 精加工
第十六页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
K(YG)类硬质合金
ISO牌号 中国 牌号
Co(%)
14）粗加工镍基高温合金 15）精加工镍基高温合金
第三十页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
硬度：63～70HRC（82～87HRA） 耐热性：600～650℃ 抗弯强度：2.5～4GPa 工艺性能：可冷热加工成形，磨削性好，可进行热处
理。
用途：中速切削及形状复杂刀具，如钻头、丝锥、 铰刀、铣刀、拉刀、齿轮刀具、成形刀具等。 可加工250～280HB以下的大部分结构钢和铸铁。
第九页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
第二十九页，编辑于星期日：十二点 四十二分。
1）45钢锻件粗车 2）HT200灰铸铁精车
3）低速精车合金钢蜗杆 4）精车调质钢轴
5）高速精车铝合金 6）高速精车淬硬钢轴
7）精车冷硬铸铁
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● 灵活性：机械制造技术应用于具体企业要充分考虑企业 的具体情况。对于不同的生产条件和企业内部、外部环境， 所采用的制造方法和生产模式可能完全不同。学习本课程 重在理解和掌握机械制造技术基本理论和方法，以及这些 理论和方法的灵活应用。
2
MMT
课程简介
学习方式
➢ 课堂讲授——讲授重点、难点 ➢ 自学——课程内容20％自学，通过作业、答疑保证效果 ➢ 实践环节——作业、练习、实验、生产实习、课程设计
主要参考文献
[1] 天津大学先进制造技术实验室，机械制造技术基础实 验指导书，2004 [2] 张冠伟等，机械制造技术基础习题集，2004 [3] 张世昌主编，机械制造技术基础网络课程，高教音像 出版社，2003 [4] 张世昌等，机械制造技术基础电子教案，天津大学机 械工程教学网站，2005 [5] Mikell P. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing. JOHN WILEY & SONS, INC. 2002
考核方法
➢ 期末考试——60％ ➢ 作业——20％，讨论——10％，实验——10％
课程特点与学习方法
➢ 综合性——注意联系和综合应用以往所学知识 ➢ 实践性——注意理论联系生产实际，重视实践性环节 ➢ 灵活性——掌握基本原理，活学活用
3
MMT
教材与参考文献
教材
张世昌主编，机械制造技术基础，高等教育出版社. 2006
MMT
机械制造技术基础(2)
MMT
课程简介
课程特点
● 综合性：机械制造是一门综合性很强的技术，涉及多种 学科理论和方法。现代机械制造技术与其它高技术互相依 赖，共同发展。学习本课程应注意联系和综合应用以往所 学知识，注意应用其他学科理论和方法解决制造问题。
● 实践性：机械制造技术本身是机械制造生产实践的总结 和升华，反过来要接受实践的检验，并用以对生产活动进 行指导和约束。学习本课程应注意理论联系产实际，在实 践中学习、总结和提升；同时用理论指导实践。
4
MMT
课程导航
机械制造技术概论 机械制造过程基础知识 切削术新发展
5
MMT
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课程简介
学习方式
➢ 课堂讲授——讲授重点、难点 ➢ 自学——课程内容20％自学，通过作业、答疑保证效果 ➢ 实践环节——作业、练习、实验、生产实习、课程设计
主要参考文献
[1] 天津大学先进制造技术实验室，机械制造技术基础实 验指导书，2004 [2] 张冠伟等，机械制造技术基础习题集，2004 [3] 张世昌主编，机械制造技术基础网络课程，高教音像 出版社，2003 [4] 张世昌等，机械制造技术基础电子教案，天津大学机 械工程教学网站，2005 [5] Mikell P. Groover. Fundamentals of Modern Manufacturing. JOHN WILEY & SONS, INC. 2002
考核方法
➢ 期末考试——60％ ➢ 作业——20％，讨论——10％，实验——10％
课程特点与学习方法
➢ 综合性——注意联系和综合应用以往所学知识 ➢ 实践性——注意理论联系生产实际，重视实践性环节 ➢ 灵活性——掌握基本原理，活学活用
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教材与参考文献
教材
张世昌主编，机械制造技术基础，高等教育出版社. 2006
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机械制造技术基础(2)
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课程简介
课程特点
● 综合性：机械制造是一门综合性很强的技术，涉及多种 学科理论和方法。现代机械制造技术与其它高技术互相依 赖，共同发展。学习本课程应注意联系和综合应用以往所 学知识，注意应用其他学科理论和方法解决制造问题。
● 实践性：机械制造技术本身是机械制造生产实践的总结 和升华，反过来要接受实践的检验，并用以对生产活动进 行指导和约束。学习本课程应注意理论联系产实际，在实 践中学习、总结和提升；同时用理论指导实践。
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