第2章_机械加工精度及控制
第二章 机械加工精度及其控制(一)
例 3 ：在曲线获曲面的数控加工中，由于数控铣床一般不具 有空间插补功能。如曲线的加工是由许多很短的折线段逼近 得到，逼近的精度可由每根线段的长度来控制。在三坐标联 动的数控铣床上加工区面，实际上是一面一面的空间直线逼 近空间曲面。即整个曲面是由大量加工出的小直线来逼近。 因此，在曲线或曲面加工中，刀具相对于工件地成形运行是 近似的。
★ 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 R sin
式中 R —— 刀尖回转半径； φ—— 主轴转角。 显然，上式为一椭圆。
e
径向跳动对镗孔精度影响
20:29 10
加工
由于在加工过程中产生了切削力、切削热和摩
擦，它们将引起工艺系统的受力变形、受热变 形和磨损，影响了工件与刀具之间的相对位置 ，造成加工误差。这类在加工过程中产生的原 始误差称为工艺系统的动误差。
测量
在加工过程中，还必须对工件进行准确，由 此产生的误差称为测量误差。
e
径向跳动对车外圆精度影响
31
★ 主轴倾角摆动对加工精度的影响 几何轴线相对与平均轴线在空间成一定锥角的圆锥运动。 若沿与平均轴线垂直的各个截面来看，相当于几何轴线绕平均轴心做偏心运 动，只是各截面的偏心量不同。因此，无论车削还是镗削都能获得一个正圆柱。
几何轴线在某一平面内作角度摆动 若频率和主轴回转频率一致，沿与平均回转轴线垂直的各个截面看，车削表 面是一个圆，整体为一圆柱，镗孔时，在垂直于主轴平均轴线的各个截面内都形 成椭圆，整体加工出椭圆柱。
客观存在，但无法确定，通常是以平均回转轴线来代替。
第2章 精密超精密加工技术概论
8
材料去除单位与相关因素
去除材料的单位为10 时将以龟裂的形式发生破坏； 去除材料的单位为 -3cm时将以龟裂的形式发生破坏；以微米 时将以龟裂的形式发生破坏 以微米(µm) 级尺寸去除，则表现为位错；而以Å级去除则为原子单位去除 级去除则为原子单位去除。 级尺寸去除，则表现为位错；而以 级去除则为原子单位去除。 按去除尺寸单位分，可以把Ⅲ 区间称为普通精度， 按去除尺寸单位分，可以把Ⅲ一Ⅳ区间称为普通精度，Ⅱ一Ⅲ区间 为精密加工，I—Ⅱ区间为超精密加工。 为精密加工， Ⅱ区间为超精密加工。
13
超 精 密 加 工 的 材 料
各种产品与所要求的精度范围
加工精度范围 普 通 加 工 精密 加工 200um 300um 机械产品
一般机器零件、 家用机器、 一般机器零件 、 家用机器 、 通用齿轮、 通用齿轮 、 螺纹 、 打字机零 汽车零件、 件、汽车零件、缝纫机零件
电子产品
光学产品
通用电气机具（ 开关、 通用电气机具 （ 开关 、 电 照相机壳体 动机） 动机） 照相机快门、照相机镜筒。 照相机快门、照相机镜筒。 电子零件外壳、小型电机、 电子零件外壳、小型电机、 半导体、二极管。 半导体、二极管。 透镜、棱镜、半导体纤维、 透镜、棱镜、半导体纤维、 接口。 接口。
0.5um 超 精 密 加 工
VTR 磁头、磁尺、电荷耦 精密透镜、精密棱镜、光 磁头、磁尺、 精密透镜、精密棱镜、 曝光版、 合器件、 石英振子、磁泡、 学分析尺、 曝光版 合器件 、 石英振子 、 磁泡 、 学分析尺、IC曝光版、激 IC元件、磁控管。 元件、 元件 磁控管。 光反射镜、多面反射镜、 光反射镜、多面反射镜、 X射线反射镜 射线反射镜 光学平晶、 光学平晶、精密非涅尔透 衍射光栅、光盘。 镜、衍射光栅、光盘。
加工精度概述及加工原理误差和调整误差
2.1 概述 2.1.1 机械加工精度 零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面的相互位置）与理 想零件的几何参数相符合的程度。 机械加工误差:零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的 相互位置）与理想零件的几何参数相偏离的程度。 包含3方面：尺寸精度、形状精度和位置精度。 联系：一般形状公差应限制在位置公差之内，而位置公差一般也应 限制在尺寸公差之内。
2.2.2 调整误差
由于调整不准确而产生的误差。工艺系统的调整有两种基本方式（M-2）， 不同的调整方式有不同的误差来源。 1．试切法调整 试切法加工中，经过反复地试切、测量、调整，直至符合规定的尺寸要 求才正式切削整个待加工表面。这时引起调整误差的因素有以下3方面： （1）测量误差 指量具本身的精度、测量方法或使用条件下的误差（如 温度影响、操作者的细心程度）等；
（5）测量误差、工件毛坯内应力而引起的加工误差„ „
加工过程中可能出现的种种原始误差归纳如下：
图2 加工过程中的原始误差
2.1.3 误差的敏感方向 对加工精度影响最大的那个方向（即通过切削刃的加工表面的法向）
如图3，车削时工件的回转轴心是O，刀 尖正确位置在A，设某一瞬时由于各种原始 误差的影响，使刀尖位移到A′，则： 原始误差： δ =AA’
机械加工时，工艺系统的误差称为原始误差（“因”，根源），加 工误差是“果”，是表现。提高和保证加工精度的问题就是控制和减小 原始误差的问题。
2.1.2 影响始误差
上工序存在以下一些原始误差： （1）工件的装夹误差：包括定位误差和夹紧误差； （2）调整误差：包括夹具和定位菱形销的位置调整误差、对刀调整误差； （3）机床、刀具、夹具的制造误差； （4）工艺系统动误差：包括切削力、切削热、磨擦引起的工艺系统的变形和 磨损；
机械加工质量及其控制概述ppt68页课件
二、机械加工表面质量
（一）表面质量的概念
粗糙度太大、太小都不耐磨
适度冷硬能提高耐磨性
对疲劳强度的影响
对耐腐蚀性能的影响
对工作精度的影响
粗糙度越大，疲劳强度越差
适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度
粗糙度越大、工作精度降低
残余应力越大，工作精度降低
粗糙度越大，耐腐蚀性越差
压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性
本章提要
机械产品质量取决于零件的加工质量和产品的装配质量，机器零件的加工质量是整台机器质量的基础。 机器零件的加工质量一般用机械加工精度和加工表面质量两个重要指标表示，它的高低将直接影响整台机器的使用性能和寿命。 机械产品加工的首要任务，就是保证零件的机械加工质量要求。 本章重点讨论影响机械加工精度和表面质量的因素及其控制方法。
（1）主轴回转误差
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响
（一）机床的几何误差
（1）主轴回转误差
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
一、工艺系统几何误差对加工精度的影响
（一）机床的几何误差
主轴回转误差的基本形式
车床上车削
镗床上镗削
内、外圆
端面
螺纹
孔
端面
纯径向跳动
机械加工中，采用近似的成形运动或近似的刀刃形状进行加工，虽然会由此产生一定的原理误差，但却可以简化机床结构和减少刀具数，只要加工误差能够控制在允许的制造公差范围内，就可采用近似加工方法。
原始误差
工艺系统动误差
工艺系统受力变形
刀具磨损
残余应力引起变形
测量误差
工艺系统热变形
第二节 机械加工精度的影响因素及控制
机械制造技术基础第二章课后答案
机械制造技术基础第二章课后答案#1.金属切削过程的实质是什么答：金属切削过程就是刀具从工件上切除多余的金属，使工件得到符合技术要求的几何精度和表面质量的过程。
2.切削运动可分哪两类，各有什么特点答：切削运动可分为主运动和进给运动。
主运动在切削过程中速度最高，消耗的功率最大，并且在切削过程中切削运动只有一个。
进给运动的速度较低、消耗的功率较小，进给运动可以有一个或多个。
3.切削用量的主要参数有哪些答.：切削用量的参数有切削速度、进给量和背吃刀量。
4.试述车刀前角、后角、主偏角、负偏角和刃倾角的作用，并指出如何使用答：前角对切削的难易程度有很大的影响，前角大小的选择与工件材料、刀具材料、加工要求有关。
后角的作用是为了减小后刀面与工件之间的摩擦和减少后刀面的磨损。
主偏角的大小影响切削条件、刀具寿命和切削分力的大小。
！5.车外圆时，车刀装得过高或过低、偏左或偏右，刀具角度会发生哪些变化什么情况下可以利用这些变化答：当刀尖高于工作中心时，刀具工作前角将增大，工作后角将减小。
如果刀尖低于工作中心，则刀具工作前角减小，后角增大。
若刀杆右偏，则车刀的工作主偏角将增大，负偏角将减小。
若刀杆左偏，则车刀的工作主偏角将减小，负偏角将增大。
6.试标出图刀具的五个基本角度及主切削刃和副切削刃。
7.列举外圆车刀在不同参考系中的主要标准角度及其定义。
答：1）前角：在正交平面内测量的前刀面与基面之间的夹角；后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面之间的夹角；主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角；副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角；刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角；副后角：在副切削刃上选定点的副正交平面内，副后刀面与副切削平面之间的夹角。
8.偏角的大小对刀具耐用度和三个切削分力有何影响当车削细长轴时，主偏角应选得较大还是较小为什么答：当切削面积不变时，主偏角增大，切削厚度也随之增大，切屑变厚，因而主切削力随着主偏角的增大而减小，但当主偏角增大到60~70之间时，主切削力又逐渐增大主偏角；背向力随着主偏角的增大而减小，进给力随着主偏角的增大而增大。
机械制造技术第二章课后答案
第二章加工设备自动化（课后习题）2-1.实现加工设备自动化的意义是什么？ （P30）答：加工设备生产率得到有效提高的主要途径之一是采取措施缩短其辅助时 间，加工设备工作过程自动化可以缩短辅助时间，改善公认的劳动条件和减轻工 人的劳动强度。
加工设备自动化是零件整个机械加工工艺过程自动化的基本问题 之一，是机械制造厂实现零件加工自动化的基础。
2-2.为什么说单台加工设备的自动化是实现零件自动化加工的基础？ （P30） 答：单台加工设备的自动化能较好地满足零件加工过程中某个或几个工序的加 工半自动化和自动化的需要，为多机床管理创造了条件，是建立自动化生产线和 过渡到全盘自动化的必要前提，是机械制造业更进一步向前发展的基础。
2-3.加工设备自动化包含的主要内容与实现的途径有哪些？ （P30）答：加工设备自动化主要是指实现了机床加工循环自动化和实现了辅助工作自 动化的加工设备。
其主要内容如下:匚自动装卸工件实现加工设备自动化的途径主要有以下几种:（1） 对半自动加工设备通过配置自动上下料装置以实现加工设备的完全自动化；（2） 对通用加工设备运用电气控制技、数控技术等进行自动化改造；（3） 根据家公家的特点和工艺要求设计制造专用的自动化加工设备，如组合机床等；（4） 采用数控加工设备，包括数控机床、加工中心等。
2-4.试分析一下生产率与加工设备自动化的关系？ （P32）答：生产率Q=K/（1+K*tf ），式中K ——理想的工艺生产率，K=1/tq ，tq —— 切削时间，tf ——空程辅助时间。
可知：tq 和tf 对机床生产的影响是相互制约 相互促进的。
当生产工艺发展到一定水平，即工艺生产率K 提高到一定程度时， 必须提高机床自动化程度，进一步减少空程辅助时间，促使生产率不断提高。
另 一方面，在相对落后的工艺基础上实现机床自动化，生产率的提高是有限的，为 了取得良好的效果，应当在先进的工艺基础上实现机床自动化。
模具制造技术课后习题及答案(共9单元)第2章 模具零件的机械加工
第2章模具零件的机械加工思考题与习题l.在模具加工中，制定模具零件工艺规程的主要依据是什么?答：根据模具零件的几何形状、尺寸和模具零件的技术要求，结合现有加工技术和设备情况下，能以最经济、最安全加工出高质量的模具零件作为依据。
2.在导柱的加工过程中,为什么粗(半精)、精加工都采用中心孔作定位基准?答：导柱的加工过程中，为了保证各外圆柱面之间的位置精度和均匀的磨削余量。
对外圆柱面的车削和磨削，一般采用设计基准和工艺基准重合的两端中心孔定位。
所以，在半精车、精车和磨削之前需先加工中心定位孔，为后继工序提供可靠的定位基准。
3.导柱在磨削外圆柱面之前,为什么要先修正中心孔？答：磨削前对导柱进行了热处理，导柱中心定位孔在热处理后的修正，目的是消除热处理过程中中心孔可能产生的变形和其它缺陷，使磨削外圆柱面时能获得精确定位，保证外圆柱面的形状和位置精度要求。
4.拟出图2.1所示导柱的工艺路线，并选出相应的机加工设备。
图2.1可卸导柱导柱加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备检验1 备料Φ36mm（20号钢）2 下料按图纸尺寸考虑切削余量Φ36m m×195㎜锯床自检车床自检3 粗车外圆定位：①车端面打中心孔；车外圆到Φ34mm；②调头车端面（到尺寸190mm），打中心孔，车外圆到Φ34mm。
4 精车中心孔定位：车床专职检验员①精车外圆面到尺寸（留磨削余量0.2mm），精车R3；5 精车调头外圆定位：①车锥面到尺寸，倒角C1.5；②在端面钻M8螺纹底孔，前端按图扩孔到Φ8.4，攻丝M8，端面锪孔到尺寸。
车床6 热处理①20号钢渗碳0.8～1.2㎜；②淬火HRC58～62。
热处理炉(检验硬度、平直度)。
7 研磨中心孔外圆定位：研磨中心定位孔。
车床8 磨外圆中心孔定位：粗磨、精磨外圆、锥面磨床自检9 研磨①研磨导柱导向部分外圆10 检验专职检验员11 入库清洗、喷涂防锈润滑油后,分类用塑料薄膜包封后入库5.导套加工时，怎样保证配合表面间的位置精度要求?答：由于构成导套的主要表面是内、外圆柱表面，一般采用一次装夹后，完成对有位置精度要求的内、外圆柱表面的车削和热处理后的磨削加工就能保证配合表面间的位置精度要求。
第二章机械加工方法
2。1。8
特种加工
科学技术的发展提出了许多传统的切削加工方 法和加工系统难以胜任的制造任务，如具有高硬度、 高强度、高脆性或高熔点的各种难加工材料(如硬质 合金、钛合金、淬火工具钢、陶瓷、玻璃等)的加工， 具有较低刚度或复杂曲面形状的特殊零件(如薄壁件、 弹性元件、具有复杂曲面形状的模具、叶轮机的叶 片、喷丝头等)的加工，特种加工方法正是为完成这 些制造任务，而产生和发展起来的。 特种加工方法：区别于传统切削加工方法，而 利用化学、物理或电化学方法，对工件材料进行加 工的系列加工方法的总称。
立铣时，平面是 由铣刀的端面刃 形成的称端铣法。
铣削的切削运动，是刀具做快速的旋转运动即主 运动和工件做缓慢的直线运动即进给运动。 按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相 同或相反，将周铣法分为顺铣和逆铣。 顺铣时，铣削力的水平分力与工件进给方向相同， 而工作台进给丝杠与固定螺母之间一般又有间隙存在， 因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使 进给量突然增大，容易引起打刀。逆铣则可以避免这 一现象，故生产中多采用逆铣。 逆铣时切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开 始切削时，将经历一段在切削硬化的巳加工表面上挤 压、滑行过程，加速了刀具的磨损。同时逆铣时，铣 削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。
在数控铣床或加工中心上加工时，曲面是 通过球头铣刀逐点按曲面坐标值加工而成。 在编制加工程序时，要考虑刀具半径补偿。 采用加工中心加工复杂曲面的优点是： 加工中心上有刀库，配备几十把刀具， 对曲面的粗、精加工，对不同曲率半径的凹 凸曲面的加工，都可以选到不同的刀具。同 时，可在一次装夹中，加工出工件上各种辅 助表面，有利于保证各表面的相对位置精度。
2。2
2。 2。 1 工方法 1。车削
第2章机械精度检测技术基础
角度： 基本单位 弧度（rad ） 常用单位 度（°） 分（′） 秒（″）
§2.2 测量的基本概念
测量方法
进行测量时所采用的测量原理、计量器具和测量条件的综合 如：用游标卡尺测量轴径的直接测量法； 用量块和机械比较仪测量轴径的比较测量法； 立式光学比较仪测量轴径。 其它更多的方法
测量精度
表示测量结果的可靠程度，即测量结果与真值相一致的程度。 一般用测量误差的大小来反映测量精度的高低。 偏离远，测量误差大，测量精度低； 反之，其测量精度高
§2.2 测量的基本概念 一、测量与检验 1、测量
定义：将被测量与作为单位或标准的量，在量值上进行比
较，从而确定二者比值的实验过程。 基本的测量公式：
§2.2 测量的基本概念 2、测量要素
一个完整的测量过程应包含:测量对象、计量单位、测量方法、 测量精度四个要素。
测量对象
几何量的测量，包括长度、角度、表面粗糙度、形状和位 置误差以及螺纹、齿轮的各个几何参数等。
（2） 测量仪器
测量仪器是指能将被测几何量的量值转换成可 直接观测的示值 或等效信息的计量器具。计量仪 器按原始信号转换的原理可分为以下几种：
机械式量仪 光学式量仪 电动式量仪 气动式量仪
用机械方法实现原 始信号转换的量仪 用光学方法实现原 始信号转换的量仪 将原始信号转换 为电量形式的量仪 用压缩空气实现原 始信号转换的量仪
(二) 测量器具
1、测量器具的种类 几何量的测量器具一般可以分为实物量具、测量 仪器(仪表)、测量装置等。 （1） 实物量具 具有固定形态，用来复现（或提供）一个或 多个量值的测量器具称为实物量具，包括单值量 具和多值量具。 量具一般没有可动的结构，不具有放大功能。 我国习惯上将千分尺、游标卡尺等简单的测量仪器 也称为“通用量具”。 你认为“千分尺”的定义准确吗？
机械制造工艺学 第二章 机械加工工艺规程设计
南 通 大 学
附表:常用材料相对比价
材料 相对价格系数 1 1.75 8.05 8.27 8.05 10.04 11.5 14.2
铸铁 钢 铝 锌 铅 紫铜 黄铜 青铜
南 通 大 学
§2.2
工艺路线的制订
一、定位基准的选择
（一） 粗基准的选择
在选择粗基准时，一般应遵循下列原则：
1.保证互相位置要求的原则
锪端面 D, 保证尺寸12.95+0.4
D
Ø 12+0.027
南 通 大 学
工序30: 车端面B,保证50-0.3倒角1×450
4
1×450
50-0.3
工序40: 检验
南 通 大 学
工序50: 铣A面,保证3±0.1
3.2 4 3±0.1
工序60: 去毛刺
南 通 大 学
工序70: 铣两侧面 C,D至8,保证61±0.15
南 通 大 学
L2 L0
B C
12 -0.070
A
零 件 图
30-0.03
L1
南 通 大 学
例2: 应尽可能选用设计基准作为精基准
A--A
2-ø18 H11 ø30H7 其余
b
90
b
ø30H7孔,B面
都已加工好,现
要钻2-ø18 H11
R30
孔,如何定位?
a
A
h
A
6.3
B
南 通 大 学
方案 A 工件
工序尺寸: 本道工序中,定位基准至加工面之间的尺寸。 一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。 例:
单边与双边余量 及
入体标注
单边与双边余量 及
入体标注
机械制造技术基础(第二章)
(第二章 机械制造中的加工方法)
主讲: 肖新华
天津工业大学机械电子学院
2.1 概述
机械零件的结构形状千变万化。零件结构形式的 不同，使之有很多的加工方法，根据加工过程中零 件质量的变化情况，零件的制造过程可分为Δm<0，
Δm=0和Δm>0三种形式，不同的类型有不同的工艺
方法。
一. Δm<0的制造过程
外圆表面的磨削
1.中心磨削
(1)纵磨
(2)横磨
(3)复合磨
2.无心磨削
纵磨特点：工件或砂轮需作轴向进给。磨削深度小、磨削接触面积 小，散热较好，容易得到较高的精度和表面质量，因而应用广泛。 但由于走刀次数多，生产效率低，适用于单件小批生产中磨削较长 的外圆表面。
横磨
横磨特点：砂轮宽度大于磨削宽度。工件不需作轴
弹性式 ：由300～320HBS的弹簧丝制成，可研孔 径d为1～4mm的小孔 。用于研一般精度的小孔或母
线为曲线的小孔 。
研磨孔视频
2.4.6 珩磨孔
珩磨孔是利用安装于珩磨头圆周上的油石，采用特定结构 推动油石径向扩张，直至与工件接触，并保持一定的压力，以 较低的切削速度对孔进行精加工。加工过程中，油石不断作径 向进给运动，珩磨头作旋转和沿孔轴心方向的直线运动，从而 实现对孔的低速切削，显著提高孔的尺寸精度和形状精度，降 低表面粗糙度值。 采用珩磨加工孔时，加工精度可达IT7～IT6，孔的圆度和 圆柱度误差可控制在5～3m，表面粗糙度Ra为0.025～0.2m， 加工质量好，切削效率高。 珩磨视频
2.3外圆表面加工
1.车削
2.磨削
3.光整加工
2.3外圆表面加工
车削加工
钳工和机械加工
机械制造工艺学典型习题解答
典型习题和解答第一章机械加工工艺规程的制定〔例1.3〕试举例说明下列各组的概念、特点以及它们之间的区别：(1)零件尺寸链、工艺过程尺寸链，工艺系统尺寸链，装配尺寸链；(2)封闭环．组成环，增环．减环。
〔例 1.10〕设某一零件图上规定的外圆直径为Ф32005.0-mm ，渗碳深度为0.5～0.8 mm 。
现为使此零件可和另一种零件同炉进行渗碳，限定其工艺渗碳层深度为0.8～1.0 mm 。
试计算渗碳前车削工序的直径尺寸及其上、下偏差？[解] 渗碳深度是间接保证的尺寸，应为封闭环。
并作出尺寸链计算图。
车削外圆的半径及公差R δR为组成环之一。
求R δR： 0.8=1+16-R min ，R min =16.2mm0.5=0.8+15.975-R max , R max =16.275mm故车削工序的直径尺寸及公差应标注为Φ32.55015.0- mm 。
〔例 1.11〕設一零件，材料为2Cr13，其内孔的加工顺序如下： （1）车内孔Φ31.814.00+（2）氰化，要求工艺氧化层深度为磨内孔Φ320.0350.010＋＋，要求保证氧化层深度为0.1~0.3mm, 试求氰化工序的工艺氧化层深度t Tδ?[解] 按加工顺序画出形成氰化层深度0.1 ~0.3mm 的尺寸链计算图。
图中0.1~0.3 mm 是最后形成的尺寸应为封闭环。
计算 t T δ: 0.3=t max +15.97-16.0050.1=t min +15.9-16.0175得 t max =0.335mmt min =0.2175mm故氰化工序的工艺氰化层深度t T δ=0.21751175.00+mm 。
〔例 1.12〕某小轴系成批生产，工艺过程为车、粗磨、精磨、镀铬。
所得尺寸应为Ф300045.0-㎜，镀层厚度为0.03～0.04㎜。
试求镀铬前精磨小轴的外径尺寸及公差。
[解] 列尺寸链如图示，镀铬后外径尺寸Φ300045.0-mm 为封闭环30=A 1max +0.08 得 A 1max =29.92mm30-0.045=A 1min +0.08-0.02 A 1min =28.895mm所以镀铬前精磨小轴的外径尺寸及公差大小为A 1=Φ29.920025.0- mm 〔例 1.13〕某轴套的部分工艺过程为：粗磨内孔到04.0076.154+Φ㎜，再渗氮，最后精磨内孔至04.00155+Φ㎜，单边渗氮层深度要求为0.3～0.5㎜，试计算渗氮工序的渗入深度。
机械工艺学课后习题
把机械工艺学课后习题教材：王先逵 机械制造工艺学 机械工业出版社 2006.1第一章：1-4从材料的成形机理来分析，加工工艺方法可以分为哪几类？它们各有何特点？答：根据材料的成形机理，加工工艺方法可以分为去除加工，结合加工和变形加工。
去除加工又称分离加工，其特点是从工件上去除一部分材料成形；结合加工是一种堆积成形、分层制造方法，其特点是利用物理和化学的方法将相同材料或不同材料结合在一起而成形；变形加工又称流动加工，其特点是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。
1-6什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺系统？答：机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。
由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工以及化学加工等几乎所有加工方法。
零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统，由物质分系统、能量分系统和信息分系统组成。
1-7什么是工序、安装、工位、工步和走刀？答：工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工具连续完成的那一部分工艺过程；安装是指工序中每一次装夹下完成的那一部分工艺过程；工位是指工件的每一次安装中通过分度（或移位）装置使工件相对于机床床身变换加工位置的每一个加工位置上的工艺过程；工步是指工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工艺过程；走刀是指在加工表面上切削一次所完成的工步内容。
1-8某机床厂年产CA6140车床2000台，已知每台车床只有1根主轴，主轴零件的备品率为14%，机械加工费品率为4%，试计算机床主轴零件的年生产纲领。
从生产纲领来分析，试说明主轴零件属于何种生产类型？其工艺有何特点？若1年按282个工作日，一月按26个工作日来计算，试计算主轴零件月平均生产批量。
机械精度设计与检测_第02章测量基础知识
间接测量
绝对测量
相对测量
2.3.1 测量方法的分类
按同时被测参数的数目可分为单项测量和综合测量
单项测量
综合测量
2.3.1 测量方法的分类
按测头与被测对象是否接触(是否存在测量力)
接触测量
非接触测量
2.3.1 测量方法的分类
按被测对象与测头的相对状态
静态测量
动态测量
2.3.1 测量方法的分类
5、按测量在机械加工中所希望达到的目的，可分为离线测量 （被动测量）和在线测量（主动测量）。 （1）离线测量：零件加工完后，脱离加工生产线（或已从机床 上取下）的测量，这种测量的目的是发现并剔除废品。 （2）在线测量：零件仍处于加工生产线上，还没有脱离加工设 备的测量，这种测量可以是静态的也可以是动态的。其目的是控制 加工过程是否继续进行或如何进行，以防止废品的产生。
按级使用时，以量块的标称尺寸为工作尺寸，忽略了量块
的制造误差。大多数情况下均按级使用量块。
量块的分等
主要依据检定量块时中心长度测量的极限误差（测量的 不确定度）和平面平行性允许偏差，将其检定精度分为1、2、 3、4、5、6等，其中1等精度最高，6等精度最低。 按等使用时是以检定量块时所得到的量块的实际长度为 工作尺寸，忽略的只是测量误差。
测量条件，这种重复多次测量称为不等精度测量。不等精度测量
结果在计算平均值时需考虑权重比。
2.3.2 测量器具的分类
测量器具（measuring instrument）是指专门用于测量 的量具、量仪、装置等，根据其结构特点、用途可分为下面 四类： 标准量具 极限量规（专门测量器具） 通用测量器具 检验夹具
（A类）和非统计方法（B类）获得其表征值。
2.5 测量误差和数据处理
机械加工精度
工件刚度不足
机床刚度不足
1腰鼓形圆柱度误差
2马鞍形圆柱度误差
车刀刚度不足
3锥形圆柱度误差
形状误差
4直线度误差
形状误差
5直线度误差
形状误差
6圆度误差
形状误差
7圆柱度误差
8垂直度误差
形状误差
9平面度误差
20%
30%
40%
笔记
作业
测验
期末
第一章 机械加工精度与表面质量
第一节 机械加工精度 1.了解机械加工精度的含义及内容 2.掌握获得机械加工精度的方法 3.掌握加工误差的来源 4.能对典型表面的加工误差作出分析
第一章 机械加工精度与表面质量
第一节 机械加工精度
机械零件的加工质量一般用加工精度和表面质量两个指标来 评定。
5. 机械加工表面质量及其控制 6. 机械装配工艺过程设计
本课程特点和学习方法
➢ 课程特点
✓ 课程内容随科学技术和经济的发展不断更新和充实
✓ 综合性很强，内容与多门先修课程有密切联系 实践性很强，内容与生产实际联系密切
✓ 工程性很强，许多方法和内容需从工程应用角度理解和掌握 ➢ 学习方法
✓ 注意掌握基本概念，如工件定位、加工精度、表面质量等
适用范围：
这种方法生产效率低，对操作者技术水平要求较高，因此多用 于单件、小批量生产中。
第一章 机械加工精度与表面质量
（2）调整法 是指利用机床上的定程装置、对刀装置或预先调整好的刀架，使 刀具相对于机床或夹具达到一定位置精度，然后加工一批工件。 适用范围： 此方法获得的尺寸精度稳定，生产效率高，广泛用于成批和大量 生产中。
2020
机械制造工艺学
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机械工艺学课后习题(王先逵)
机械工艺学课后习题(王先逵)把机械工艺学课后习题教材：王先逵机械制造工艺学机械工业出版社2006.1第一章：1-4从材料的成形机理来分析，加工工艺方法可以分为哪几类？它们各有何特点？答：根据材料的成形机理，加工工艺方法可以分为去除加工，结合加工和变形加工。
去除加工又称分离加工，其特点是从工件上去除一部分材料成形；结合加工是一种堆积成形、分层制造方法，其特点是利用物理和化学的方法将相同材料或不同材料结合在一起而成形；变形加工又称流动加工，其特点是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。
1-6什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺系统？答：机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。
由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工以及化学加工等几乎所有加工方法。
零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统，由物质分系统、能量分系统和信息分系统组成。
1-7什么是工序、安装、工位、工步和走刀？答：工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工具连续完成的那一部分工艺过程；安装是指工序中每一次装夹下完成的那一部分工艺过程；工位是指工件的每一次安装中通过分度（或移位）装置使工件相对于机床床身变换加工位置的每一个加工位置上的工艺过程；工步是指工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工艺过程；走刀是指在加工表面上切削一次所完成的工步内容。
1-8某机床厂年产CA6140车床2000台，已知每台车床只有1根主轴，主轴零件的备品率为14%，机械加工费品率为4%，试计算机床主轴零件的年生产纲领。
从生产纲领来分析，试说明主轴零件属于何种生产类型？其工艺有何特点？若1年按282个工作日，一月按26个工作日来计算，试计算主轴零件月平均生产批量。
机械制造工艺学 复习知识点
机械制造工艺学第一章绪论一、生产过程、工艺过程与工艺系统机械产品的生产过程：将原材料转变成机械产品的全部劳动过程工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相互位置和性质，使其成为成品或半成品的过程。
·机械加工工艺过程的组成：1.工序：一个或一组工人，在一台机床或一个工作地点对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
2.工步：加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的那部分工作称一个工步。
3.安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序，称一次安装。
4.工位：为了完成一定的工序，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。
5.走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容二、生产类型与工艺特点·生产纲领：(N)某种零件的年产量称为该零件的年生产纲领·生产纲领与生产类型的关系：单件、小批量生产成批生产大批大量生三、工件加工时的定位及基准●工件的定位：定位：工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。
装夹夹紧：工件定位后的固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。
●工件的三种装夹方法：1.直接找正法：用千分表、划线盘等工具，找正某些位置精度要求的表面，再夹紧。
2.划线找正装夹：按图纸要求在工件表面划出位置线、加工线及找正线，装夹工件时先在机床上按找正线找正工件位置，然后再夹紧工件。
3.夹具装夹：用通用或专用夹具装夹工件。
●定位原理1.六点定位原理定义：物体在空间的六个自由度，可用按一定规则布置的六个约束点来限制。
2.用定位元件限制自由度3.完全定位和不完全定位完全定位：完全限制了物体的六个自由度。
不完全定位：限制了物体六个自由度中的其中几个自由度。
●欠定位和过定位（1）欠定位定义：根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有完全限制。
（2）过定位定义：工件定位时，同一个自由度被两个或两个以上的约束点限制。
基准·基准定义：在零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为基准。
第二章 机械加工工艺规程的设计
图 1－4 以棒料制造阶梯轴的工作行程
注意： 1）构成工步的任一因素改变后，均视为另一工步 2）在工件一次安装中,连续进行若干相同工步，
为简化工艺文件,可视为一个复合工步。 3）采用多刀加工均视为一个复合工步。
X
√
X√
应尽量减少使用刀具的种类
X√
X√
减少加工的安装次数
镗孔
（2）零件结构应便于度量 锥孔两端最好留有圆柱面 花键齿采用偶数
（3）零件结构应有足够的刚度
对该轴类零件进行工艺审查：
生产类型为中批量。 毛坯为锻件， 材料为40Cr， 零件需作调质处理， 硬度HB240-280
多轴肩
粗糙度太低 缺退刀槽
（2）最终热处理 最终热处理安排在半精加工以后和磨削加工之前 （但有氮化处理时，应安排在精磨之后），主要用于提 高材料的强度和硬度。 调质处理：初加工或半精加工以后，使钢材获得一 定的强度、硬度及良好的冲击韧性等； 淬火、渗碳淬火：半精加工以后，提高表面硬度； 氮化、氰化：精加工之后，提高表面的耐磨性、耐 疲劳性、耐蚀性及耐高温性。
一、机械加工工艺规程的作用
1、是生产准备工作的依据 2、是组织生产的指导性文件 3、是新建和扩建工厂（或车间）时的原始资料 4、便于积累、交流和推广行之有效的生产经验
二、 机械加工工艺规程的制订程序
（一）机械加工工艺规程的设计原则
1、确保加工质量，达到产品图样所提出的技术条件。 2、提高生产率，按期完成并力争超额完成生产任务。 3、减少人力和物力的消耗，降低生产成本。 4、降低工人的劳动强度，提供安全良好的工作条件。
所谓经济精度及表面粗糙度是指在正常加工条件 下某一加工方法所能保证的加工精度及表面粗糙度。
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➢ 通常要求定位误差和夹具 制造误差不大于工件相应公 差的1/3。
L±0.05
φ10
F7 k6
Z
φ6F7
H7
g6
Y
钻径向孔的夹具
§2.3 工艺系统受力变形对加工精度的影响
工艺系统的 刚度
工艺系统受 力变形对加工 精度的影响 误差复映现 象及误差复映 系数 机床部件 的刚度
flash
试切法与调整法
三、机床误差
◆ 机床误差的产生：制造、安装、磨损三个时期
◆ 机床误差分为以下三方面： ➢机床导轨导向误差 ➢机床主轴回转误差 ➢传动链的传动误差
三、 机床误差
导轨导向误差
◎导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向的偏差
◎包括：导轨在水平面内的直线度，导轨在垂直面内的
直线度，前后导轨平行度（扭曲），导轨与主轴回转轴
a）
b）
止推轴承端面误差对主轴轴向窜
动的影响
flash
三、机床误差
◆ 主轴回转误差的测量
★ 传统测量方法存在问题： ➢包含心轴、锥孔误差在内 ➢非运动状态。
★ 准确测量方法
传统测量方法
flash
a) 主轴回转误差测量法 b)
1 — 摆动盘 2，4 — 传感器 3 — 精密测球 5 — 放大器 6 — 示波器
三、 机床误差
★ 主轴倾角摆动对加工精度的影响
➢ 主轴轴线倾角摆动轨迹为圆锥
各径向截面内轴心做偏心量 不同的偏心运动，无论车削 还是镗削都能获得一个正圆 锥。
➢ 主轴轴线在某一平面内倾角 摆动，其频率与主轴转速相同
对加工精度的影响原理与径向圆跳动的相同：车削时获 得圆柱；镗孔时由于各径向截面摆动幅值不同得到长轴 不同的椭圆
1、单因素分析法
分析研究某一个或某几个因素对加工精度的影响。 通常分析、计算、测试、实验，得出单因素与加工误差 间的关系。
2、统计分析法
以生产一批工件的实例结果为基础，运用数理统计方法 进行数据处理。用以控制工艺过程的正常进行，当发生质 量问题时可以从中判断误差性质，找出误差出现的规律。
实际生产中，两种方法常常结合应用。先用统计分析法 寻找误差的出现规律，初步判断加工误差的可能原因，再 适用单因素法分析，试验，以便迅速有效地找出影响加工 精度的主要原因。
线的平行度（或垂直度）等。
ΔX
◆ 导轨导向误差对加工精度的影响
D
X
➢ 导轨水平面内的直线度误差,
误差敏感方向,影响显著幻灯片 8 ΔR
δ
➢ 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
B
R H H
B
flash
导轨扭曲引起的加工误差
三、 机床误差
一、 基本概念
工艺系统刚度
在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比
k Fp y
式中 k—工艺系统刚度； Fp—吃刀抗力； y— 工 艺 系 统 位 移
（切削合力作用下的位 移）。
一、 基本概念
工艺系统刚度计算
工艺系统受力变形等于工艺系统各组成部分受力变形之迭
加。由此可导出工艺系统刚度与工艺系统各组成部分刚度
例2：用阿基米德蜗杆滚刀 滚切渐开线齿轮
h
S
空间曲面数控加工
二、 调整误差
试切法（图 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。
调整法（图 b）
➢定程机构误差。 ➢样件或样板误差。 ➢测量有限试件造成的误差。 ➢和试切法有关的误差。
a） flash
b）
➢ 两者关系： 两者从不同角度来评定加工零件的几何参数。
加工精度的高低是由加工误差的小大来表示的，保证 和提高加工精度实际上就是限制和减小加工误差。
一、机械加工精度与加工质量
➢ 加工精度的合理制定：
一般加工精度越高则加工成本相对越高，生 产效率则相对越低。因此设计人员应根据零件的 使用要求，合理规定零件的加工精度；工艺人员 则根据设计要求和生产条件采用适当的工艺方法 以保证加工误差不超过允许范围，并尽量提高生 产率和降低生产成本。
三、 机床误差
◆ 影响主轴回转精度的主要因素
★ 滑动轴承
➢车床—— 轴径不圆引起车 床主轴向跳动（注意其频率 特性）
➢镗床—— 轴承孔不圆引起 镗床主轴径向跳动
BA
轴径不圆引起车床主轴径 向跳动
➢静压轴承 —— 对轴承孔 或轴径圆度误差起均化作用
轴承孔不圆引起镗床主轴径 flash 向跳动
三、 机床误差
之间的关系：
1 1 1 1 1 k k jc k jj kd kg
式中
k — 工艺系统刚度；
kjc — 机床刚度； kjj — 夹具刚度； kd — 刀具刚度； kg — 工件刚度。
二、 工艺系统刚度对加工精度的影响
切削力作用点位置变化引起工件形状误差
◆ 机床变形引起的加工误差
ytj ΔX
yz
ΔφΣ
A1
A2
Ai
φn a)
ω1 ω2
ωi ω（频率） b)
传动链误差的频谱分析
四、刀具误差
刀具误差
➢定尺寸刀具 （钻头、拉刀 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
➢刀具磨损影 响加工尺寸误 差或形状误差
五、夹具误差
夹具误差
➢ 夹具误差影响加工位置精度。 ➢ 与夹具有关的影响位置误差因 素包括：
FB
X
Fp
L
变形随受力点变化规律
二、工艺系统刚度对加工精度的影响
➢ 工件加工后成鞍形 ◆ 工件变形引起的加工误差
Yg
Fp 3 E
J
L
X 2
L
X
2
式中 Yg —— 工件变形； E —— 工件材料弹性模量； J —— 工件截面惯性矩； Fp，L，X —— 含义同前。
➢ 由于工件变形，使工件加 工后成鼓形
式中 R —— 刀尖回转半径； φ—— 主轴转角。
e
显然，上式为一椭圆。
径向跳动对镗孔精度影响
三、 机床误差
★ 主轴径向圆跳动对加工精度的影响（车外圆）
仍考虑最简单的情况，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 运动轨迹接近于正圆。
◎ 思考：主轴回转中心在X
表层加工硬化 表层金相组织变化 表层残余应力
加工质量包含的内容
一、机械加工精度与加工质量
➢ 加工精度： 零件加工后实际几何参数与理想几何参数接近
程度。符合程度越高，加工精度越高，实际生产中零 件不可能与理想的要求完全符合。
➢ 加工误差： 指加工后的实际几何参数（尺寸，形状和表面
间的相互位置）对理想几何参数的偏离程度，从保证 产品使用性能分析允许有一定的加工误差。
ywz
Yjc
Fp
1 LX ktj L
2
1 kwz
X L
2
1 kdj
式中
yjc —— 机床总变形；
A′
Fp —— 吃刀抗力；
ktj —— 机床前顶尖处刚度；
kwz —— 机床后顶尖处刚度； A
kdj —— 机床刀架刚度；
FA
L —— 工件全长；
X ——刀尖至工件左端距离。
B′
C
B
C′
§2.2 工艺系统的几何精度 对加工精度的影响
本节内容
加工的原理误差 调整误差 机床误差 夹具误差 刀具误差
一、加工原理误差
加工原理误差
加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀 刃轮廓进行加工而产生的误差。
例1：在数控铣床上采用球头刀铣削复杂形面零件
S 8Rh
式中 R ——球头刀半径； h ——允许的残留高度。
三、 机床误差
机床传动误差
◆ 机床传动误差对加工精度的影响 以齿轮机床传动链为例：
n
k j j
j 1
n j 1
kj
sin
1 kj
nt
j
式中 Δφ∑ — 传动链末端元件转角误差 z1 = 64
； kj — 第j 个传动元件的误差传递 z3 = z4 = 23
系数，表明第j个传动元件对末端元件 转角误差影响程度，其数值等于该元件
a）径向圆跳动 b）端面圆跳动
c）倾角摆动
主轴回转误差基本形式
flash
三、 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 R sin
机械制造工艺学
第二章 机械加工精度及控制 §2.1 概 述
机械加工精度 影响机械加工精度的
原始误差及分类 误差的敏感方向 研究加工精度方法
加工质量内容
尺寸精度
加工精度 形状精度
位置精度
（通常形状误差限制在位置公差内，位 置公差限制在尺寸公差内）
表面质量
表面几何形状精度 表面缺陷层
表面粗糙度 波度 纹理方向 伤痕（划痕、裂纹、砂眼等）
原始 误差
与工艺过程有关的 原始误差(动误差)
原理误差
定位误差 调整误差 刀具误差
工件相对于刀具静止状态下 的误差
夹具误差 机床误差
主轴回转误差 工件相对于
导轨导向误差 刀具运动状
传动误差
态下的误差
工艺系统受力变形（包括夹紧变形）