仪器制造技术-热变形-第六次课资料
仪器制造技术-热变形-第六次课
ξ（μm）
连续切削升温曲线
ξmax 0.63ξmax
间断切削升温曲线
冷却曲线 0 τc τb τ(min)
图2-9 车刀热变形曲线
胡批：在我们大自然中， 很多规律的描述都离不 开指数函数。
式中 ξ—— 热伸长量； ξmax —— 达到热平衡热伸长量； τ—— 切削时间； τc —— 时间常数（热伸长量为热平衡热伸长量约63%的时间 ，常取3～4分钟）。
热伸长方向
图4-42 双端面磨床主轴热补偿
1—主轴 2—壳体 3—过渡套筒
加速达到热平衡
高速空运转 人为加热、提前空转
控制环境温度
恒温（太花钱） 人体隔离，刻线机
L1 L2 支承距影响热变形
24
调整误差
试切法（图4-20 a）
测量误差。 试切时与正式切削时切削厚度 不同造成的误差。 机床进给机构的位移误差。
3
切削热产生及分布
Qc R1Q1 R2 Q2 QT 1 R2 Q2 Qw 1 R1 Q1
4
刀具热变形对加工精度影响
刀具热变形
◆ 特点 体积小，热容量小， 达到热平衡时间较短 温升高，变形不容忽 视（达0.03 ～0.05mm） ◆ 变形曲线（图2-9）
L L t 1.1105 400 1 4.4 103 (mm) 4.4( m)
5级丝杠累积误差全长≤5μm，可见热变形的严重性
6
◆ 板类工件单面加工时的热变形（图4-39）
8 S ΔX —— 变形挠度； L，S ——工件原有长度和厚度； α—— 工件材料线膨胀系数； Δt —— 温升。 X
各觀察點之溫升圖 12 10
金属的热变形课件.ppt
真实应力-应变曲线上，真应力几乎不随变形程度的 增加而变化。
超塑性材料的条件应力-应变曲线
超塑性材料的真实应力-应变曲线
2、流动应力(真应力)对变形速率极其敏感
特征方程： c—决定于试验条件的材料常数； m—应变速率敏感性指数。它反映材料抗局部收缩或产 生均匀拉伸变形的能力。 m 是表征超塑性的一个重要指标。 m值大，流动应力会随应变速率的增大而急速增大。 如试样某处有局部缩小，该处应变速率加大，继续变 形所需应力也随之剧增，阻止了该处断面的继续减小，促 使变形向别处发展而趋于均匀，最终获得更大的伸长率。 m=1，上式即为牛顿粘性流动公式，c为粘性系数。普 通金属，m=0.02~0.2；超塑性金属，m=0.3~1.0；m值越大， 伸长率越大。
组织稳定，则在变形过程中，晶粒长大速度 缓慢，以便在保持细晶的条件下有充分的热变形 持续时间
六、组织变化和对力学性能的影响
1、组织变化 变形后晶粒虽有些长大，但仍为等轴晶，晶粒未变形拉 长； 在试样抛光表面上不出现滑移线，没有亚结构的形成和 位错密度的增加； 有显著的晶界滑移痕迹，在许多情况下，晶界或相界处 形成空洞.
铝在400℃挤压所形成的动态回复亚晶
a)光学显微组织（偏振光 430×）；b)透射电子显微组织
影响亚晶尺寸的因素：
形变温度：形变温度高，亚晶尺寸大；
形变速率：形变速率小，亚晶尺寸大。
应变与回复同时进行，避免了冷加工效果的积 累，位错密度较冷变形时低。
动态回复产生的亚组织，不能靠综合冷加工和 静态回复两个过程迭加得到。
εc—开始发生动态再结晶的 临界变形量。
真应力
全国仪器仪表制造职业技能理论知识练习题(附参考答案)
全国仪器仪表制造职业技能理论知识练习题（附参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、示教-再现控制为一种在线编程方式,它的最大问题是( )。
A、占用生产时间B、容易产生废品C、操作人员劳动强度大D、操作人员安全问题正确答案：A2、工业机器人的编程方式有语言编程方式和( )。
A、自动编程方式B、自动控制方式C、示教编程方式D、模拟方式正确答案：C3、多旋翼无人机的螺旋桨( )。
A、桨根处线速度大于桨尖处线速度B、桨根处升力系数大于桨尖处升力系数C、桨根处升力系数等于桨尖处线速度D、桨根处升力系数等同桨尖处线速度正确答案：B4、SUPCON系列DCS系统流程图里面的报警记录控件里面显示的是( )。
A、红色报警B、历史报警C、0级报警D、实时报警正确答案：D5、同一电路中的几个正弦量画在同一相量图上的前提条件为( )。
A、初相位相同B、频率相同C、相位差相同D、大小相等正确答案：B6、遥控无人机进入下滑后( )。
A、当下滑线正常时,如速度小,表明目测高,应适当收小油门B、当下滑线正常时,如速度大,表明目测低,应适当增加油门C、当下滑线正常时,如速度大,表明目测高,应适当收小油门D、当下滑线正常时,如速度小,表明目测高,应适当增大油门正确答案：C7、在多级直流放大器中,对零点飘移影响最大的是( )。
A、后级B、中间级C、前级D、前后级一样正确答案：C8、两相继电器接线的过电流保护装置( )。
A、只能作相间短路保护,不能作单相短路保护B、既可以作相间短路保护,又可以作单相短路保护C、只能作单相短路保护,不能作相间短路保护D、既不可作相间短路保护,又不可作单相短路保护正确答案：A9、陀螺仪是利用( )原理制作的。
A、惯性B、光电效应C、超导D、电磁波正确答案：A10、变频器的功能预置必须在“编程模式”下进行,功能预置的第一步是找出需要的( )。
A、功能码B、复位键C、软件D、程序正确答案：A11、多旋翼无人机飞行时出现航向偏移,可能是( )出现故障。
6-1材料科学与工程专业《金属热处理原理及工艺》课件-第六章--贝氏体转变
6.1、贝氏体相变的基本特征 6.2、贝氏体的组织形态和亚结构 6.3、贝氏体相变机制 6.4、贝氏体转变动力学 6.5、贝氏体转变影响因素 6.6、贝氏体力学性能
温度 (℃)
800 700 600 500
400 300 200 100
0
共析碳钢C曲线分析
稳定的奥氏体区
过 冷 奥 氏
碳化物 分布在F条之间； 形态取决于含碳量 与A有位向关系，从A中析出;
上
F
贝பைடு நூலகம்
氏
羽毛状
体
Fe3C
上贝氏体的形成.swf
由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
组织形态： 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
铁素体（羽毛状） 束内相邻F位向差很小，束与束之间位向差较大； 亚结构是位错； C％<0.03%，接近平衡浓度； F有浮凸; F惯习面{111},与A位向关系接近K—S。
上
F
贝
氏
羽毛状
体
Fe3C
组织形态： 由成束的、大致平行的F板条加碳化物组成。
1、转变有BS和Bf 温度 2、转变产物(α＋碳化物） 3、转变动力学（形核＋长大，可等温转变） 4、转变不完全性 5、转变的扩散性（C扩散，Fe、Me不扩散） 6、有浮凸效应，新、旧相有一定晶体学取向关系
6.2、贝氏体的组织形态和亚结构
一.上贝氏体（B上） B转变区的较高温度区域形成的B称为上贝。 （约350～550℃）
+
产
A
A向产物 转变终止线
产 物 区
体 区 A向产
物
Ms 物转变开始线
区
M+AR Mf
A1 A1～550℃;高温转变区; 扩散型转变;P 转变区。
仪器制造技术的复习要点
仪器制造技术课程复习要点第一章工艺过程基本概念与组成重点章节。
本章主要考点为名词概念。
可能出现计算大题自由度的分析。
重点掌握概念：工序，安装，工位，工步，进给，动作，加工工艺规程，机械加工余量，工序尺寸，时间定额，生产纲领，基准（设计基准，工艺基准，定位基准，测量基准，粗基准，精基准），粗基准和精基准的选择原则，基准重合，基准统一，互为基准，六点定位原理以及自由度的分析（特别要求掌握自由度的分析，有可能出现计算题，课后16题），过定位，欠定位，完全定位，不完全定位，最好能够掌握定位误差的计算（课后17题）。
第二章加工精度分析与制造质量监控技术重点章节。
本章的重点是随机误差的分析。
可能会出现关于废品率，可修复废品率，不可修复废品率的计算题。
重点复习内容：将课本上的相关的例题理解掌握，最后自己做一遍。
还有课后的习题6,7,9,10。
以及刘伟试卷上的相关的计算题。
重点掌握概念：加工精度。
方法误差（又叫原理误差）的概念。
机床误差包括哪三个，分别是什么。
主轴误差包括哪三个。
误差敏感方向。
刚度以及关于刚度的计算（课后有一习题）。
系统刚度和各部件刚度之间的关系（47面）。
渐精加工的概念。
工艺系统的受热变形包括哪些，主要来源是哪个。
切屑热怎么产生的。
残余内应力。
什么是时效，自然失效和人工时效的应用。
加工误差的分类。
加工误差相关的计算（一定要掌握其中的正态分步分析法）。
工序能力。
什么是表面质量，它包括什么。
影响表面质量的工艺因素有哪些，怎么才能减小表面粗糙度值（进给量，主偏角，副偏角，前角等概念）。
加工表面的冷作硬化以及加工表面金相组织变化。
加工过程中的振动包含哪两种，它们的特点。
第三章常用的仪器仪表材料的特性和选材方法本章主要考点为基本概念和简答。
重点掌握的概念：工程材料分为哪几种，分别是什么。
加工硬化，残余内应力，钢的热处理：退火，正火，淬火，回火，调质处理，合金钢中元素含量的判断（课本87和88面），形变铝合金，高分子材料（包含哪些内容，塑料，橡胶等等），复合材料（复合材料的优点），纳米材料了解的知识点：钢中含碳量的范围，碳钢的牌号，铸铁的分类。
热塑性变形.完整版PPT资料
热变形中已经形成但未长大的再结晶晶核以 晶粒越细小均匀，金属的强度和塑、韧性指标均越高。
通过锻造或轧制，可使这些碳化物被打碎、并均匀分布，从而改善了它们对金属基体的削弱作用。
热塑性变形及的机理长大途中遗留下的再结晶晶粒，在变形停止后 （2）晶界滑移 热塑性变温形时度，由于足晶界够强度高降低，时使得，晶界会滑动易继于进续行；长大，此过程称为亚动态 1.
渐与主变形方向一致，形成流线。 一般来说，晶内滑移是最主要且最常见的 a）空位和原子的移动方向 b）晶内扩散 c）晶界扩散
热塑性变2形.机热理塑性变形的机理
变形机理主要有：晶内滑移、晶内孪生、晶界 滑移和扩散蠕变。
一般来说，晶内滑移是最主要且最常见的 （1）晶内滑移
热变形的主要机理是晶内滑移。高温时原子 间距加大，热振动和扩散速度增加，位错滑移、攀 移、交滑移及节点脱锚比低温容ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ；滑移系增多， 滑移灵便性提高，各晶粒之间变形更加协调；晶界 对位错运动阻碍作用减弱。
和晶界扩散。晶内扩散引起晶粒在拉应力
扩散蠕变示意 a）空位和原子的移动方向 b）晶内扩
散 c）晶界扩散
方向上的伸长变形(见图b)，或在受压方
向上的缩短变形；而晶界扩散引起晶粒的
“转动”，如图c所示。扩散性蠕变既直
接为塑性变形作贡献，也对晶界滑移起调
节作用。
3.热塑性变形对金属组织和性能的影响
1）对组织的影响
1.热塑性变形时软化过程
（3）静态回复 在较低的温度下、或在较早阶段发生转变的
过程称为静态回复。它是变形后的金属自发地向 自由能降低的方向转变的过程。 （4）静态再结晶
仪器制造工艺学课后部分答案
仪器制造的关键技术有哪些？一、信息获取技术：1.传感器技术2.精密测试技术3.智能仪表技术4.现场溯源技术二、信息处理控制技术：1.现场总线技术2.智能控制技术3.系统集成技术三、精密制造技术：1.仪器现代设计技术2.仪器特种工艺技术3.现代管理技术选材的一般原则1.使用性能原则零件的使用性能是保证完成规定功能的必要条件2.工艺性能原则材料的工艺性能表示材料加工的难易程度3.经济性原则在首先满足零件性能要求的前提下，选材应使产品的成本尽可能低廉2-7试述灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁的主要用途？1.灰铸铁主要用于制造汽车、齿轮箱体、仪器中的汽缸、仪器座底等承受压力及振动的基件。
球墨铸铁使用在一些受力复杂、综合性能要求较高、但无较大冲击力的场合下使用的机械零件，可成功的取代某些钢件。
3.可锻铸铁常用于制造那些壁薄、形状复杂，承受振动或冲击载荷的机件，如汽车和拖拉机的后桥外壳、活塞环、可锻铸铁管接头3-1什么是工艺过程控制要求和基本内容答：六大要素：人、机器、原材料、操作方法、测量、环境。
这六种要素在质量管理领域称为5IME3-2电子产品的制造过程可以分为几个阶段？试述每个阶段的主要内容答：产品设计性试制阶段：.产品设计工艺性审查2.制订产品设计性试制工艺方案3.编制必要的工艺文件4.进行工艺质量文件5.参加样机试生产和设计定型会。
产品生产性试制阶段：1.制订产品生产性试制的工艺方案2.编制全套工艺文件3.设计，制造新产品的全套工装，设计工序质量控制点，进行工艺分析4.进行工艺标准化审查5.组织指导产品试生产产品批量生产阶段：制订批量生产的工艺方案2.进行工艺质量评审。
3、组织，指导批量生产3-3什么是加工工艺过程工艺规程工艺规程在生产过程中起何作用？答：在机械产品生产过程中，直接改变生产对象形状、尺寸、性能及位置的过程称为工艺工艺过程。
按照一定的条件选择产品最合理的工艺过程，将实现这个工艺过程的程序、内容、方法工具、设备、材料以及每一个环节应该遵守的技术规程，用文字和图表的形状表示出来这就是工艺规程。
HRT6(变模)
由上面定义知Vm是膨胀膜初始压力体积（v0）与膨胀膜膨胀中间压 力体积（vm）之和，代入上式得：
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (6) Pb · E0 2(1 ) (v0 vm ) V 上式也是GB50021-2001《岩土工程勘察规范》旁压试验采用的计算 公式。 由于膨胀膜内在的抗力和加压系统体积损失，计算岩体变形模量时 ，必须对其进行校正。则式5变为：
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · (8)
公式8是PROBEX-1变模仪在岩石围岩孔进行变形试验计算变形模量 公式，而在极软岩或土中所做的变形试验应使用抱括膨胀膜内在的 抗力（Δ pi）的公式7计算其变形模量。上述各物理量的意义见下图。
实例7-1：向家坝水电站坝地基灌浆处理钻孔变模测试 向家坝水电站坝基岩体为白垩系下统灌口组下段(K1g1)砂岩，为 确定地基灌浆参数进行了灌浆试验。采用了灌前后钻孔变模测试来 评价地基经灌浆处理后，岩体变模提高情况。共计完成了 5 孔60 余 点变模测试工作。灌前变形模量较低，平均值为 1.73GPa ，低于 1.0GPa 测试点占 60.5% 。灌后变形模量大幅度提高，变形模量大于 1.0GPa测点占86.5%，平均值为4.58GPa。灌浆大大地改善砂岩地基 变形特性。
制造技术第6章-虚拟制造技术
四、 虚拟制造的关键技术
2．制造系统建模
制造系统是制造工程及其所涉及的硬件及其相关软件组 成的具有特定功能的一个有机整体，其中硬件包括人员、 生产设备、材料、能源和各种辅助装置，软件包括制造 理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息 等。
四、 虚拟制造的关键技术
3．虚拟产品开发
又称为产品的虚拟设计或数字化设计，主要包括实体建 模和仿真两个方面，它是利用计算机来完成整个产品的 开发过程，以数字化形式虚拟地、可视地、并行地开发 产品，并在制造实物之前对产品结构和性能进行分析和 仿真，实现制造过程的早期反馈，及早地发现和解决问 题，减少产品开发的时间和费用。
内容
一、 虚拟制造的定义 二、 虚拟制造的分类 三、 虚拟制造系统的体系结构 四、 虚拟制造的定义
虚拟制造技术就是利用仿真与虚拟现实技术，在高性 能计算机及高速网络的支持下，采用群组协同工作，通过 模型来模拟和预测产品功能、性能及可加工性等各方面可 能存在的问题，实现产品制造的本质过程，包括产品的设 计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测等，并进 行过程管理和控制。
二、虚拟制造的分类
1．以设计为中心的虚拟制造
又称为“面向设计的虚拟制造”，它把制造信息引入到产品设计全 过程，利用仿真技术优化产品设计，从而在设计阶段就可以对所设计的 零件甚至整机进行可制造性分析。
包括加工过程的工艺分析、铸造过程的热力学分析、运动部件的运 动学分析和动力学分析，甚至包括加工时间、加工费用、加工精度等的 分析等。
三、虚拟制造系统的体系结构
由于虚拟制造系统 的复杂性，所构造 的虚拟制造系统体 系结构也不同。
三、虚拟制造系统的体系结构
虚拟制造的目标是对产品的“可制造性”、“可生产性”和“可合 作性”进行决策支持。
机械设计制造及其自动化专业课程教学提纲
机械设计制造及其自动化专业课程教学大纲ANSYS系统及其应用课程教学大纲 (1)CAD/CAM技术基础课程教学大纲 (4)Pro/E 系统及其应用课程教学大纲 (10)UGⅡ技术基础课程教学大纲 (14)半导体制造技术课程教学大纲 (19)传感与测试技术课程教学大纲 (23)创新设计方法课程教学大纲 (28)电液控制系统应用课程教学大纲 (31)复杂机械系统设计课程教学大纲 (33)工程机械金属结构课程教学大纲 (37)工程机械设计基础课程教学大纲 (41)工程机械系统智能化控制技术课程教学大纲 (45)工程机械液压系统设计分析与故障诊断课程教学大纲 (48)工程机械自动化技术课程教学大纲 (51)工程起重机械课程教学大纲 (54)工程设计课程教学大纲 (58)工程施工机械化技术课程教学大纲 (62)工程系统建模与仿真课程教学大纲 (65)工业机器人技术课程教学大纲 (69)工业造型设计课程教学大纲 (73)光电技术基础及应用课程教学大纲 (77)混凝土机械与桩工机械教学大纲 (80)机电产品现代设计方法课程教学大纲 (82)机电工程新技术课程教学大纲 (86)机电控制技术课程教学大纲 (89)机电系统控制基础课程教学大纲 (93)机电系统控制器与应用课程教学大纲 (97)机电系统智能控制技术及其MATLAB实现课程教学大纲 (101)机电液系统的计算机控制课程教学大纲 (104)机电液系统动态分析与设计课程教学大纲 (107)机电液系统实验测试技术课程教学大纲 (111)机电液系统装备设计课程教学大纲 (115)机电一体化系统设计课程教学大纲 (120)机器人技术课程教学大纲 (124)机械动力学课程教学大纲 (130)机械动态设计课程教学大纲 (133)机械工程测试技术基础Ⅰ课程教学大纲 (136)机械工程测试技术基础Ⅱ课程教学大纲 (141)机械机构创新设计及应用课程教学大纲 (146)机械加工新技术课程教学大纲 (150)机械结构分析基础课程教学大纲 (156)机械结构有限元分析课程教学大纲 (160)机械设计制造及其自动化专业导论课程教学大纲 (169)机械数字化设计与仿真课程教学大纲 (179)机械系统传动技术课程教学大纲 (183)机械系统机构设计与结构设计课程教学大纲 (189)机械系统设计课程教学大纲 (195)机械系统自动控制技术课程教学大纲 (198)机械优化设计课程教学大纲 (201)机械振动课程教学大纲 (204)机械振动基础课程教学大纲 (207)机械制造技术基础Ⅰ课程教学大纲 (211)机械制造技术基础Ⅱ课程教学大纲 (218)机械制造装备设计Ⅰ课程教学大纲 (224)机械制造装备设计Ⅱ课程教学大纲 (228)计时仪器检测技术课程教学大纲 (232)计时仪器原理与结构课程教学大纲 (235)计时仪器造型艺术设计课程教学大纲 (238)计时仪器制造技术课程教学大纲 (241)计算机辅助工艺过程设计课程教学大纲 (243)精密和超精密加工技术课程教学大纲 (246)开放式智能加工系统课程教学大纲 (250)快速原型制造技术课程教学大纲 (254)摩擦学基础课程教学大纲 (257)纳米科学与技术课程教学大纲 (259)纳米摩擦学与纳米测量技术课程教学大纲 (262)起重运输与工程机械检测技术课程教学大纲 (265)气动技术应用概论课程教学大纲 (269)气动系统设计课程教学大纲 (271)气压传动及控制课程教学大纲 (274)汽车车身制造技术课程教学大纲 (278)汽车电器与电子技术课程教学大纲 (284)汽车发动机原理课程教学大纲 (287)汽车构造课程教学大纲 (291)汽车理论课程教学大纲 (299)汽车排放与噪声控制课程教学大纲 (303)汽车碰撞与安全课程教学大纲 (307)汽车设计课程教学大纲 (310)汽车试验测试技术课程教学大纲 (315)数控技术课程教学大纲 (319)数字化设计与制造课程教学大纲 (324)特种加工技术课程教学大纲 (329)微机电系统技术基础课程教学大纲 (333)微机械电子系统课程教学大纲 (337)微机械制造技术课程教学大纲 (340)物流设备与技术课程教学大纲 (346)误差理论与数据处理课程教学大纲 (351)先进工艺检测技术课程教学大纲 (353)先进液压传动技术概论课程教学大纲 (357)先进液压控制系统设计课程教学大纲 (360)先进制造技术课程教学大纲 (363)现代机械设计方法课程教学大纲 (366)现代制造技术课程教学大纲 (370)新能源汽车结构与原理课程教学大纲 (374)液力传动课程教学大纲 (378)液压传动课程教学大纲 (381)液压传动系统计算机辅助设计课程教学大纲 (385)液压技术应用课程教学大纲 (388)液压控制系统课程教学大纲 (391)液压元件课程教学大纲 (394)液压元件制造技术课程教学大纲 (397)有限元在车辆工程中的应用课程教学大纲 (400)制造系统自动化技术课程教学大纲 (403)ANSYS系统及其应用课程教学大纲课程编码： SE08112100课程名称：ANSYS系统及其应用课程英文名称：Introduction and Application of Ansys总学时： 16 讲课学时：16 实验学时： 0 上机学时：0 课外辅导学时：0学分：1.0开课单位：机电工程学院机械制造及自动化系授课对象：机械设计制造及其自动化专业本科生开课学期： 4春先修课程：机械结构有限元分析主要教材及参考书：教材：自编讲义“ANSYS系统及其应用讲义”主要参考书：1. 李红云.ANSYS10.0基础及工程应用.机械工业出版社.2008.2. 张红松.ANSYS12.0有限元分析从入门到精通.机械工业出版社.2010.一、课程教学目的随着科学技术的发展，产品的结构和功能日趋复杂化和多样化，对产品机械结构的布局和力学性能提出了更高的要求，不仅要求产品的机械结构满足力学性能，还要在设计时使它的结构尺寸和重量趋于合理，而常规的力学计算已无法满足，有限元分析是解决该问题的合适方法。
lecture6
实际措施 断屑槽； 断屑槽； 断屑台； 断屑台； 可转位刀具。 可转位刀具。
断屑槽
断屑台
2.3.3 积屑瘤 在形成连续切屑的一定切削速度范围内， 在形成连续切屑的一定切削速度范围内，加工 一般钢料或某些塑性材料时， 一般钢料或某些塑性材料时，前刀面刀刃处常 常粘附一块剖面近似呈三角状具有较高硬度的 金属硬块，代替刀刃进行切削， 金属硬块，代替刀刃进行切削，这块冷焊在前 刀面上的金属称为积屑瘤（刀瘤）。 刀面上的金属称为积屑瘤（刀瘤）。
2.3 金属切削过程及其物理现象 金属切削过程： 金属切削过程：刀具与工件作用使材料变形破坏 形成切屑。 形成切屑。 挤压过程——剪切变形 挤压过程 剪切变形 材料变形和摩擦——物理现象 材料变形和摩擦 物理现象 物理现象： 物理现象：切削力 切削热 积屑瘤 刀具磨损 加工硬化
2.3.1 切屑形成过程
第二变形区（摩擦变形区） 第二变形区（摩擦变形区） 切屑与前刀面摩擦的区域。 切屑与前刀面摩擦的区域。切屑沿前刀面流出时 进一步受到挤压和摩擦， 进一步受到挤压和摩擦，使靠近前刀面的切屑 底层再次发生塑性变形。 底层再次发生塑性变形。 特征：切屑底层材料纤维化，流速减慢，滞留粘 特征：切屑底层材料纤维化，流速减慢， 结前刀面；切屑与前刀面接触区温度升高； 结前刀面；切屑与前刀面接触区温度升高；切 屑弯曲。 屑弯曲。 第二变形区直接影响到前刀面的磨损。 第二变形区直接影响到前刀面的磨损。 第三变形区（加工表面变形区） 第三变形区（加工表面变形区） 已加工表面与后刀面的接触区域。已加工表面受 已加工表面与后刀面的接触区域。 到后刀面的挤压和摩擦，产生变形和回弹。 到后刀面的挤压和摩擦，产生变形和回弹。 特征：表面层材料加工硬化，应力集中。 特征：表面层材料加工硬化，应力集中。 第三变形区影响到工件的表面粗糙度和表面完整 性。
热膨胀计算
摘要:通过分析热变形与热量之间的关系，提出利用平均线膨胀系数，将较复杂温度分布(如移动持续热源形成的温度分布) 情况下工件热变形量的计算简化为热量含量相同且温度均布状态下工件热变形量的计算方法，并给出了计算实例。
1 引言在机械制造、仪器仪表等行业，由温度引起的热变形是影响机器、仪器设备精度的重要因素，热变形引起的误差通常可占总误差的1/3。
在精密加工中，热变形引起的误差在加工总误差中所占比例可达40%～70%。
为提高机器设备的工作精度，通常可采用温度控制和精度补偿两种途径来减小温度对精度的影响。
温度控制是对关键热源部件或关键零件的温度波动范围进行精密控制(包括环境温度控制)。
实现方法包括:①采用新型结构，如机床中的复合恒温构件等;②使用降温系统控制部件温升;③采用低膨胀系数材料等。
这些方法都可程度不同地降低热变形程度，但成本较高。
精度补偿方法是通过建立热变形数学模型，计算出热变形量与温度的关系，采用相应的软件补偿或硬件设备进行精度补偿。
精度补偿法虽然成本较低，但要求建立精确且计算简便的数学模型。
目前常见的数学模型大多是以温度作为主要计算因素，当形状规则的工件处于稳定、均匀的温度场中时，热变形数学模型的计算简便性可得到较好保证，但对于处于移动持续热源温度场中的工件，其温度分布函数的计算将变得相当复杂，甚至无法得出解析解，只能采用逼近的近似数值解法。
例如:对精密丝杠进行磨削加工时，磨削热引起的丝杠热变形会导致丝杠螺距误差。
在计算丝杠热变形量时，首先必须建立砂轮磨削热产生的移动持续热源在丝杠上形成的温度分布数学模型。
再如:车削加工中产生的切削热形成一持续热源，使车刀产生较大热膨胀量(可达0.1mm)，严重影响加工精度。
计算车刀的热变形量时，首先需要建立持续热源在车刀刀杆中的温度分布模型，这就增加了计算的复杂性。
图1 双原子模型示意图本文从温度、热量和热变形的定义出发，分析了热量与热变形的关系。
利用该关系，可简化实际工程应用中的热变形数学模型，减小运算工作量。
全国仪器仪表制造职业技能理论试题+参考答案
全国仪器仪表制造职业技能理论试题+参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、在交流电路中,电容的有功功率为( )。
A、-1WB、0.25C、1WD、10Var正确答案：B2、全双工通信有( )条传输线。
A、2B、0C、3D、1正确答案：A3、典型过程控制系统由哪几部分组成( )。
A、控制器、检测装置、执行机构、调节阀B、控制器、检测装置、执行器C、被控对象、变送器、控制器、执行器D、传感器、变送器、执行器正确答案：C4、( )一般形式是按下锁住旋转释放红色蘑菇头按钮开关或圆形按钮开关,也有的急停开关为了方便操作而加装LED灯的。
A、三段开关B、急停开关C、伺服开关D、电源开关正确答案：B5、以并行通信方式传送一个8位数据,需要( )条数据传输线。
A、4B、2C、8D、16正确答案：C6、当机器人由低速动作突然变成高速动作,应当( )。
A、按下急停开关B、松开三段开关C、关闭示教器D、关闭伺服正确答案：A7、高质量的航空插头应当具有低而稳定的接触电阻,其接触电阻的阻值为( )。
A、几个欧姆B、零C、几百毫欧D、几毫欧到数十毫欧正确答案：D8、模拟通信系统与数字通信系统的主要区别是( )。
A、载波频率不一样B、信道传送的信号不一样C、调制方式不一样D、编码方式不一样正确答案：B9、防爆型仪表不能在( )打开外盖维修。
A、通电时B、大修时C、清洗时D、搬动时正确答案：A10、自动控制技术.通信技术.连同计算机技术和( ),构成信息技术的完整信息链。
A、建筑技术B、汽车制造技术C、传感技术D、监测技术正确答案：C11、( )实际是通过基础坐标系将轴向偏转角度变化而来。
A、用户坐标系B、笛卡尔坐标系C、关节坐标系D、工具坐标系正确答案：A12、为防止RTK地面基站受其他信号影响,应安置在( )。
A、信号塔附近B、基站附近C、空旷地区D、楼宇附近正确答案：C13、多旋翼无人机产采用螺旋桨的剖面形状是( )。
仪器制造工艺学
其中，
td
t
j
t
f
tw t x
基本时间tj：直接改变工件的尺寸、形状、物理和化学性能所需要的时间。 辅助时间tf：每道工序中用于辅助动作所需要的时间，包括：装卸工件、 开 停机器、试切、测量工件等所用的时间。 服务时间tw：如：更换工艺装备、设备小调整、工作班开始时分配工具、了 解工艺文件、收拾工具、设备保养、清扫工作场地等。
各工序内容及采用的机床和工艺装备 工件的检验项目和检验方法等 参见图1－4
2.制定工艺规程的原则
满足生产纲领，与生产类型相适应
保证零件的加工质量，达到图样上各种技术指标
使工艺过程有较高的生产率和较好的经济性 减轻劳动强度，保证安全生产，创造文明劳动条件
3. 工艺规程的作用
按它组织和生产能做到科学衔接，实现优质、高产 和低消耗 它是生产准备和计划调度的主要依据
动作：工艺过程最小单位。如一次进给中可以有开车、 送进、停车、退刀等各种动作。
工步1 工步2 两次行程
1.装卸工位 2.预钻孔 3.钻孔 4.扩孔 5.粗铰孔 6.精铰孔
工序如下：
1. 钻中心孔
2. 粗车 3. 精车 4. 铣键槽 5. 精磨 6. 去毛刺
课堂讨论
写出小批生产图例所示螺钉零件的机械加工工艺过 程（工序、安装、工步、走刀、工位），工件的毛 坯为圆棒料。注意工艺路线可以有多种！
A: Zb=a-b B: Zb=b-a C: 2Zb=da-db D: 2Zb=db-da
Zb、2Zb 本工序加工余量 a、da前工序的工序尺寸 b、db本工序的工序尺寸
加工余生产率 小：不能修正上道工序的误差和加工痕迹，影响加工质量
影响工序余量的因素：
仪器制造技术课本重点摘抄
第一章：仪器常用加工方法：1材料成形2机械加工3特种加工4表面加工5仪器常用元件加工6仪器常用工艺工艺过程设计的基本概念：工艺过程设计是指把产品的设计信息转化为制造信息的过程设计。
工艺规程：在实际生产中，一个零件从毛坯原件加工到成品。
所采取的的工艺过程，用一定的文件形式规定下来。
工艺规程是指导生产的依据，是组织生产、做好生产技术准备的主要技术文件。
制定工艺规程的原则：1应满足生产纲领的要求，要与生产类型相适应。
2应保证要件的加工质量，达到图样上所提出的各项技术要求。
3保证加工质量的基础上，应使工艺过程具有较高的生产率和较好的经济性。
4要尽量减轻工人的劳动强度，保证安全生产。
主要原则：能够符合技术要求和相应生产率的最经济的工艺过程。
工艺规程的步骤:1研究产品图样，进行工艺分析2计算零件生产纲领，明确生产类型3确定毛坯种类，设计毛坯图4拟定工艺路线5确定机械加工余量，计算工序尺寸及公差，并绘制工艺草图生产成本与生产工艺：生产成本是制造一个零件或一台产品所消耗的费用总和，生产成本中有大约百分之70-75与成本相关，成为成本工艺。
需要考虑可变费用、不变费用、最佳生产纲领分析、临界产量与投资回收期的分析机械加工工艺过程的组成：1工序一个或一组工人在一个工作地对一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程称为一个工序。
工序是工艺过程的基本单元。
2安装在某一工序中，有时需要对零件进行多次装夹加工，每装夹一次所完成的那一部分工艺过程称为一次安装。
3工位 4工步。
5进给由于余量较大或其他原因，需用同一刀具在同一切削量下，对同一切削用量下、对同一表面进行多次切削。
6动作工人或机器本身的一个行动单元。
生产纲领：N=Qn(1+a+b) 式中Q 产品的年生产量（台/年） n每台产品中该零件的数量（件/台） a备品率 b平均废品率机械加工余量：工件加工前后尺寸之差。
影响加工余量的因素：1前一工序的公差T。
2前一工序所遗留的表面粗糙度R和表面缺陷度I。
仪器制造技术第一章课后答案
仪器制造技术第一章课后答案仪器制造技术是指根据特定的技术条件，对复杂设备的功能和结构进行设计、制造和测试，并以一定的方法对制造过程进行控制、测量和分析活动。
仪器制造技术分()两类。
①产品制造过程（“完成”):()根据测量数据进行科学分析。
②仪器结构（“分析”):测量、分析、控制（“测量”）过程，如数据处理、数据统计分析。
①材料表面处理（“改变”):使表面粗糙度、硬度、光泽等变得不一样，以适应不同类型材料及工艺的要求；②对材料表面进行测试：检查材料是否存在缺陷和损伤；③测量仪器：测量结果与实验值对比，确保真实可靠。
一、根据制造过程可以分为()两类。
A.以点检的方式检定仪器设备，不包括金属材料的检定。
B.以标准量程检定仪器设备。
D.以检定参数调整功能为目的，不涉及测量问题。
答案: B选项解析：本题考查仪器制造技术。
1、以点检的方式检定仪器设备，不包括金属材料的检定。
点检又称检定、校准，是在设备的运行条件和环境条件下，通过标准量程对设备进行质量检测，以确保其在使用过程中不出现误差，使设备工作稳定、准确、可靠。
因此，它是一种强制性检定技术方法。
点检仪器一般采用点检仪或者检定线对仪器进行快速检定。
点检仪器可以分为两类：固定点检仪器、手动点检仪器。
固定点检仪器主要用于对固定设备进行检测；自动点检仪器用于对仪器的自动检测；手动点检仪器用于检测仪器中的零部件是否被正确紧固或焊接到固定点。
点检仪器工作原理如图2-1所示。
2、以标准量程检定仪器设备，不涉及量程改变。
仪器设备的量程应与仪器设备的使用环境相适应，当环境温度变化时，应自动调整量程；当环境温度升高时，应自动调整量程；由于使用环境温度会影响仪器设备的量程，所以根据使用环境的不同仪器设备的量程也应相应进行调整。
例如液位计和指示器的标准量程不改变为2000 mA/cm的液位时，其标准值通常可为1000 mA/cm。
测液体温度的探头工作在液位计内部、指示器周围较小位置上。
ch3_4(热变形)
2）工件不均匀受热
4、机床热变形影响
5、改善措施 五 加工误差的统计 分析 六 保证和提高加工 精度的途径
一 概述
二 工艺系统的几何精
度对加工精度影响 三 工艺系统受力变形
第三章
机械加工精度
1）工件均匀受热
轴、盘、套类零件：
对加工精度影响
四 工艺系统热变形对 加工精度影响
1、概述
2、工件热变形影响 3、刀具热变形影响
工艺系统热变形不仅影响加工 精度，而且还影响加工效率
因为为减少受热变形对加工精度的影 响，通常需要： 预热机床以获得热平衡； 或降低切削用量以减少切削热和摩擦热； 或粗加工后停机以待热量散发后再进行精 加工； 或增加工序（使粗、精加工分开）等等。
一 概述
二 工艺系统的几何精
度对加工精度影响 三 工艺系统受力变形
物体中各点温度的分布
1、概述
2、工件热变形影响 3、刀具热变形影响
4、机床热变形影响
5、改善措施 五 加工误差的统计 分析 六 保证和提高加工 精度的途径
由于作用于工艺系统各组成部 分的热源，其发热量、位置和作用 时间各不相同，各部分的热容量、 散热条件也不一样，因此各部分的 温升是不相同的。即使是同一物体， 处于不同空间位置上的各点在不同 时间其温度也是不等的。
产生于工艺系统内部
外部热源 对流、辐射方式 环境温度、辐射热
一 概述
二 工艺系统的几何精
度对加工精度影响 三 工艺系统受力变形
第三章 切削热:
机械加工精度
对加工精度影响
四 工艺系统热变形对 加工精度影响
1、概述
2、工件热变形影响 3、刀具热变形影响
4、机床热变形影响
5、改善措施 五 加工误差的统计 分析 六 保证和提高加工 精度的途径
江苏高邮中专制造工艺教案：钢在加热时的组织转变
③继续加热，A晶核长大，F→A、C溶解；
④残余C溶解；
⑤均匀化。
二、奥氏体晶粒的长大
奥氏体化完成后，继续在较高温度下加热或进行长时间保温，奥氏体的晶粒容易长大。
三、奥氏体晶粒度及其影响
奥氏体晶粒的大小决定了冷却后组织的晶粒大小。钢晶粒越细，其力学性能越好。
①合金化法－碳钢中加入合金元素（调整钢的化学成分）。
②热处理法－碳钢进行工艺处理（调整钢的组织）。
热处理：钢在固态范围内，通过加热、保温、冷却，改变金属材料的内部组织，改变材料的力学性能。
一个条件，三个过程：Sold hot－keep－cold。
分类：
普通热处理：退火、正火、淬火、回火。
热处理表面淬火：火焰加热和感应加热法。
Ar3－冷却时，奥氏体转变为铁素体的开始温度。
ACCm－加热时，二次渗碳体在奥氏体中的溶解的终了温度。
ArCm－冷却时，二次渗碳体从奥氏体中析出的终了温度。
钢号：10 25 3050 T10 T12
AC1： 727 735 732 727 730 730
AC3： 876 840 813 774
Ar3： 850 824 796 755
授课课时
2课时
授课形式
讲授
授课章节
名称
钢在加热时的组织转变
使用教具
教学目的
1．掌握热处理的基本概念
2．掌握钢在加热时的组织转变
教学重点
1．共析钢的奥氏体化过程
教学难点
内容
课外作业
教材P94.
教学后记
授课主要内容或板书设计
第六章 钢的热处理
现代工业生产中，为了不断提高金属下材料的机械性能，采用两种方法：
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温度场解析方法总结
12
轴承使用中的热变形问题
影响游隙的三个 主要因素
1. 温度变化 2. 装配应力 3. 旋转速度
urA urO A
urF urA T
u rO
urF
A
T
13
轴承按照DB DF布置时的热变形影响
极端条件下的热变形问题
14
机床热变形特点
❖ 体积大，热容量大，温升不高（15－25度），达到热平 衡时间长（4－6小时）
φ
图4-39 平面加工热变形
7
传统计算公式的问题
L L t 20 0 C
1.没有考虑零件形状对热变形的影响； 2.是用平均温度计算的，没有考虑温度 场的影响； 3.没有考虑零部件的装配环境；
8
车 削 中 轴 的 热 变 形
9
轴之非均匀非稳定温度场热变形
温度场特解：
T(r, z,t)
连续切削升温曲线 间断切削升温曲线
冷却曲线
0 τc
τb τ(min)
图2-9 车刀热变形曲线
max 1 e c
胡批：在我们大自然中， 很多规律的描述都离不 开指数函数。
式中 ξ—— 热伸长量；
ξmax —— 达到热平衡热伸长量； τ—— 切削时间；
τc —— 时间常数（热伸长量为热平衡热伸长量约63%的时间
1
r
z
rR
T
rR
KR
1
Hale Waihona Puke n1m112 n
2 m
h R
J
0
n
R
Fnm
I
1
(
m
R
R)
m I0 m R
Gnm 1 2 2 2 I0 m R m I1 m RR h sin m z m cos m z
10
非均匀温度场热变形求解过程 —温度场、热应力和热变形的关系
国内曾有四个教授从事热变形的研究： 费业泰 从事测量仪器及机械零部件热变形研究 陈子辰 从事机床热变形 候镇冰和张伯林 从事加工中热变形研究
1
热变形之影响
2
热源
工艺系统热源
工艺系统热源
内部热源 外部热源
热源的种类
切削热 摩擦热
环境热源 辐射热
❖ 切削热－－导致工件或刀具热变形,绝对温升明显 ❖摩擦热——运动副摩擦，主要影响机床,绝对温升不明显 ❖环境热－－温差,有温差就会有变形,还会产生热应力
aQ k
t 0
z
Gdzdt
z
4aQ
b2
Cnm • n J 0
n1 m1
nr
•
h sin m z m cosm z
轴之径向热变形
r1
R
T(r,
0
z, t )dr
4 aQ 2Rk
n1
Cnmn h sin
m1
mz
m
cosm z
R 0
J0 nrdr
r2 u rR R rR
R 2G
15
机床热变形对加工精度影响
其他机床热变形（图4-37）
❖ 立铣（图a） ❖ 外圆磨（图b） ❖ 导轨磨（图c）
b）外圆磨床受热变形形态
a）铣床受热变形形态
c）导轨磨床受热变形形态
图4-37 立式铣床、外圆磨床、导轨磨床受热变形
16
如何研究机床热变形？ 陈子辰教授怎么干的？
• 创立温度敏感点概念，利用振动分析中的 模态分析理论建立热变形模型。
，常取3～4分钟）。
5
工件热变形
◆ 圆柱类工件热变形 ➢ 长度：
L L t
（4-17）
➢ 直径：
D D t
（4-18）
式中
ΔL， ΔD —— 长度和直径热变形量； L，D —— 工件原有长度和直径； α—— 工件材料线膨胀系数； Δt —— 温升。
➢ 例：长400mm丝杠，加工过程温升1℃，热伸长量为：
❖ 结构复杂，温度场和变形不均匀，对加工精度影响显著
。某外圆磨床，4－6小时内，砂轮和主轴间距减小27微米
车床热变形（图4-36）
200
ΔY
80
位移 /μm 温升 / ℃
150
前轴承温升 60
100
40
50
ΔX
20
0
12
34
运转时间 / h
a） 车床受热变形形态
b） 温升与变形曲线
图2-10 车床受热变形
φ/ 4
Δt —— 温升。
结果：加工时上表面升温，工件向
上拱起，磨削时将中凸部分磨平，
冷却后工件下凹。
例 ： 高 600mm ， 长 2000mm 的 床 身
，若上表面温升为3℃，则变形量
为： X L2 t 1.1 20002 3
8S
8 600
0.022 (mm)
此值已大于精密导轨平直度要求
• 试验中采用缩小模型法 • 传感器测温度分布、测变形量 • 提出补偿机床热变形误差的方法。
17
温度敏感点
18
空转试验
• 模擬3600 rpm轉速，主軸空轉、Z方向的滾 珠導螺桿、及Z方向的滑軌來回空跑之空切 削熱機下的溫度分佈與熱誤差。
• 切削條件：
– X軸進給 2mm/pass – Y軸進給 10 um – Z軸來回速度約50cm /sec – 主軸轉速 3600rpm
2.2.6 工艺系统热变形
热胀冷缩是物体的热物理性质之一，它对于精密机 械及精密仪器的设计、制造和使用均有重要的影响， 温度变化引起的工件热变形误差对加工精度的影响是 很大的。国内、外的专家学者在统计调查了热变形误 差对机械加工业的影响，以及热变形误差占加工总误 差的比例之后，他们普遍认为在目前的精密加工中， 热变形误差已占到总误差的40－70％。
L L t
1.1105 400 1 4.4 103(mm)
4.4(m)
5级丝杠累积误差全长≤5μm，可见热变形的严重性
6
◆ 板类工件单面加工时的热变形（图4-39）
X L2 t
8S
（5-19）
式中 ΔX —— 变形挠度；
S
L，S ——工件原有长度和厚度；
L
α—— 工件材料线膨胀系数；
19
空转温升
溫升（℃）
各觀察點之溫升圖
12
10
8
X軸滑軌
Y軸滑軌
6
Z軸滑軌
砂輪
4
主軸軸承
2
0
0
50 100 150 200 250 300 350
時間 (min)
20
空转主轴热位移
displacement (um)
主軸位移量
14
12
10
8
X
Y 6
Z
4
2
0
0
100
200
300
400
500
time (min)
3
切削热产生及分布
Qc
R1Q1
R2
Q2
QT 1 R2 Q2
Qw 1 R1 Q1
4
刀具热变形对加工精度影响
刀具热变形
◆ 特点
➢ 体积小，热容量小， 达到热平衡时间较短
➢ 温升高，变形不容忽 视（达0.03 ～0.05mm）
◆ 变形曲线（图2-9）
ξ（μm）
ξmax
0.63ξmax
21
减小热变形对加工精度影响的措施
减少热源发热和隔离热源
❖ 减少热量产生：1）控制切削用量切削热、降切削速度 改变刀具几何参数；2）降低摩擦副的摩擦系数，流体轴 承；3）充分冷却“淋浴” ❖ 隔离热源：将液压系统从机床中分离，或用隔热罩