机械制造基础复习资料

绪论1.制造是将原材料转化为有使用价值的物质产品并投放市场的全过程。

2.制造技术是完成制造活动所施行的一切手段的总和。

3.机械制造业是国民经济的支柱产业，是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分，机械制造技术水平的提高与进步将对整个国民竞技的发展和科技、国防实力上产生直接的作用和影响。

4.从系统工程的观点来看，产品制造是物料转变（物料流）、能量转化（能量流）、信息传递（信息流）的过程。

5.产品的制造过程是将原材料转变为成品的全过程。

被加工对象的尺寸、形状、或性能产生一定变化的均称为直接生产过程（毛胚制造、机械加工、热处理、调试检验）。

不会使被加工对象产生直接变化的称为辅助生产过程（工艺装备的制造、原材料的供应、工件及材料的运输和储存）。

6.直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质（物理、化学、力学性能），使其成为合格产品的过程称为工艺过程。

包括热加工工艺工程（铸造、塑形加工、焊接、热处理）、机械加工工艺过程（冷加工）和装配工艺过程。

7.生产纲领是企业在计划期内产品的产量。

计划期为一年的生产纲领N可按下式计算：N=Qn(1+α+β)Q——产品年产量；n——每台产品中该零件的数量；α——备品的百分率；β——废品的百分率。

8.生产类型：单件小批量生产、中批生产、大批量生产，特点见第5页。

9.企业组织产品的生产模式：①生产全部零部件并组装、②生产一部分关键的零部件，进行整机装配，其余的零部件由其他企业供应、③完全不生产零部件，只负责设计与销售。

特点见第6页。

10.产品制造过程三准则：质量、成本、生产率。

大批量生产有明显的经济效益——批量法则。

11.①材料成型工艺（△m=0）：铸造、锻压、粉末冶金。

（具体见7~9页）②材料去除工艺（△m＜0）：切削加工、磨削加工、特种加工。

③材料累计工艺（△m＞0）：连接与装配、电铸电镀加工、快速成型。

第一章机械加工工艺装备1.机床的主要技术参数：尺寸参数、运动参数、动力参数。

2.传动链：内联系传动链（要求严格的传动比）、外联系传动链（无要求）。

大齿轮传小齿轮升速、小齿轮传大齿轮减速，忽略传送带打滑，注意正转和反转的不同。

3.金属切削加工见43~45页。

4.刀具材料应具备的性能：足够的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、足够的热硬性、良好的工艺性、经济性。

5.常用刀具材料的种类：碳素工具钢（耐热性较差、仅用于手工工具和切削速度比较低的刀具）、高速钢和硬质合金、陶瓷和金刚石和氮化硼等。

高速钢：含W、MO、Cr、V等元合金素的合金工具钢，分为普通高速钢和高性能高速钢。

允许的切削速度高，适用于制造结构复杂的成型刀具、孔加工刀具及铣刀、拉刀等。

硬质合金：由硬度和熔点很高的金属碳化物和金属粘结剂通过粉末冶金工艺制成的，硬度、耐磨性、热硬性都高于高速钢。

①钨钴类硬质合金（K类）：短切削铸铁等脆性材料和有色金属材料，也适用于加工不锈钢、高温合金、钛合金等难加工材料，用红色表示。

精加工K01、半精加工K10、K20，粗加工K30。

②钨钴钛类硬质合金（P类）：用于长切削塑形金属材料，用蓝色表示。

精加工P01，半精加工P10、P20，粗加工P30。

③添加稀有金属碳化物类的硬质合金（K类、M类）：提高硬质合金硬度、耐磨性，有较好的综合切削性能，价格贵，切削难加工材料，用黄色表示。

M类为通用合金（长短均可）。

④镍钼钛类硬质合金（P类）：以镍、钼作为粘结剂，有较好的切削性能，允许较高的切削速度，用于碳钢和合金钢（塑形材料）的连续切削精加工。

其他刀具材料：①陶瓷：优点是硬度和耐热性高，缺点是性脆，抗冲击韧性差，抗弯强度低，可切削难加工的高硬度材料。

②金刚石：最硬的材料，耐磨性极好，价格昂贵，用于制造加工精度和表面质量要求极高的零件的刀具，不宜加工含有碳的黑色金属。

③立方氮化硼：硬度和耐磨性仅次于金刚石，化学稳定性很高，用于高硬度。

难加工的材料的精加工。

6.刀具的几何角度具体见49~55页。

7.砂轮是磨削加工常用的一种工具，在硬质磨料中加入结合剂，经压坯、干燥、焙烧而制成。

砂轮的三要素：磨料、结合剂。

气孔。

砂轮的特性主要有五方面要素决定：①磨料（具备很高的硬度、耐磨性、耐热性和韧性）②粒度（磨料颗粒的大小，按磨料粒度分为磨粒和微粉。

磨粒F4~F220,【F后面的数字是每英寸筛网长度上的筛孔数，如F40的意思是磨粒刚可通过每英寸长度上有40个孔眼的筛网】，微粉F230~F1200,微粉用沉降法区别，主要用光电沉降仪区分。

磨料粒度直接影响磨削表面质量和生产率）③结合剂：起粘结磨粒的作用，影响砂轮的硬度、耐冲击性、耐腐蚀性、耐热性，对砂轮寿命有直接影响。

④硬度：在磨削力的作用下，磨粒从砂轮表面脱落的难易程度，硬度越高磨粒越不容易脱落，选用原则见第74页。

⑤组织：组织表示是砂轮中磨料、结合剂、气孔三者之间的比例关系。

磨料在砂轮体积中所占的比例越大，砂轮的组织越紧密，气孔越少。

组织号越大，磨料所占的体积越小，砂轮越疏松，气孔就越多越大，不易被切削堵塞，可改善散热条件，减少工件因发热而引起的变形和烧结现象。

8.夹具的作用：保证加工精度、提高劳动生产率、扩大机床的使用范围、改善劳动条件、保证生产完全9.定位：工件在加工前，必须使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置。

定位方式：①直接找正定位（生产率低，精度取决于工人的技术水平，用于单件小批量生产或位置精度要求特别高的工件）②划线找正定位（生产率低，精度低，用于单件小批量生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯精度低而无法直接采用夹具定位的场合）③夹具定位（按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使工件迅速占有正确的位置。

生产率高，定位精度高，广泛用于成批和大量生产中）10.六点定位：工件在未定位前，有x、y、Z三个方向的移动自由度和转动自由度，要使工件在夹具中占有一致的正确位置，就必须对工件的自由度加以限制。

用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件的位置完全确定，称为“六点定位规则”。

注意点：①工件定位是指一批工件在夹紧前要占有一致、正确的位置，所以被夹紧的工件，并没有保证所有自由度都被限制。

②工件定位后，必须使工件的定位面和定位支承点保持接触，这样就不会又相反方向的移动或转动的可能性了。

③某个方向通透，不需要限制该方向的移动自由度；加工前某个方向是圆形截面，不要限制该方向上的转动自由度。

完全定位：工件的六个自由度全部被限制。

不完全定位：根据加工要求，并不需要限制全部自由度。

欠定位：根据加工要求，工件应该限制的自由度没有被限制（决不允许）。

过定位：工件的同一个自由度被重复限制（造成工件定位不稳，或对工件的安装产生干涉，或使工件或夹具变形，一般不允许采用。

要根据具体情况具体分析，实际限制的自由度可多于理论限制的自由度。

过定位只能在满足提高工件定位面及夹具定位元件的加工精度的前提下使用）11.对定位元件的要求：有足够的精度、足够的硬度和耐磨性、足够的强度和刚度、良好的工艺性。

12.以平面作为定位基面时，主要使用支承钉和支承板作为定位元件；以圆孔作为定位基面时，主要用圆柱销和圆柱心轴作为定位元件；以外圆柱面作为定位基面时，主要用V型块和定位套、圆锥套作为定位元件。

第二章金属切削基本原理1.切削过程的三个变形区（图见第130页）：①第一变形区（切削层金属剪切滑移的塑性变形）②第二变形区（切屑受到前刀面挤压，前刀面与切屑底层发生剧烈摩擦，底层金属晶粒纤维化，对切削过程影响较大）③第三变形区（工件基体留下的材料受到刀具后刀面的挤压、摩擦，已加工表面的金属产生回弹，从而产生表面残余应力，直接影响已加工表面的质量）2.第一变形区的变形程度可以用相对滑移ε表示，ε为△S与△y的比值。

还可以用变形系数Λh（切屑厚度压缩比）来度量。

变形系数Λh是大于1的数，Λh值越大，变形越大。

3.在切削速度不高而又能形成连续切削，加工一般钢材或其他塑性材料，常有一些金属粘结并层积在前刀面处形成一楔块，称为积屑瘤，硬度很高。

积屑瘤的大小常用积屑瘤高度Hb 表示。

积屑瘤的存在可代替切削刃进行切削，对切削刃有一定保护作用，还可增加刀具的实际前角，对粗加工的切削过程有利。

但会使实际背吃刀量和切削深度发生变化，影响工件尺寸精度，使已经表面的粗糙度增大，容易引起振动，所以精加工必须避免产生积屑瘤。

积屑瘤的形成以及积聚高度主要取决于切削温度，切削温度低时，摩擦系数小，不易形成粘结；温度很高时。

接触面间的切屑底层金属呈微溶状态，摩擦小；在中温去，粘结严重，摩擦系数大，积屑瘤最高，尽量不采用中速切削加工。

避免积屑瘤的措施：高速切削、增大刀具前角、减小进给量，加入切削液。

4.切屑类型：带状切屑、挤裂切屑、单元切屑（前三种加工塑形材料时产生）、崩碎切屑（切削脆性材料）。

5.影响切削变形的因素：①工件材料（材料塑性越大，强度、硬度越低，切屑变形程度越大）。

②刀具前角γo：刀具前角越大，切削刃越锋利，对切削层金属的挤压就越小，切屑变形程度也就越小。

③切削用量：a.切削速度主要是通过积屑瘤和切削温度来影响切削变形。

高速和低速无积屑瘤，变形系数小；处于中速阶段，刀具实际工作前角增大，积屑瘤增加，切屑变形大。

b.进给量越大，切削平均变形程度Λh越小。

6.切削力分为:①切削力Fc(切向力，垂直基面，与切削速度vc的方向一致，是切削功率和设计机床的主要依据)。

②背向力Fp(径向力，在基面内与进给方向垂直，不做功但回事工件变形或引起振动，影响加工精度和已加工表面的质量)。

③进给力Fr(轴向力，在基面内与进给方向平行，是设计进给机构或校核进给系统零件强度的依据）。

7.影响切削力的因数：①工件材料（材料的强度、硬度越高，切削力越大；强度和硬度相近的情况下，塑形、韧性越大，切削力也越大）②：切削用量的影响：a.进给量f和背吃刀量ap增加，切削力增加，但背吃刀量ap 的影响比进给量f大，消耗相同功率，增大进给量能切除更多金属层材料。

b.切削速度对切削力无明显影响，采用高速切削，既提高生产效率，又减小切削力。

③刀具几何参数：前角γo增大时有助于切削变形的减小，使切削力减小。

主偏角κr的大小会影响切削厚度hD的大小，增大主偏角时，切削厚度hD增大，切削变形的减小，使切削力减小。

④刀具磨损后切削力会增大。

⑤使用切削液可以减小刀具、工件与切削接触面间的摩擦，有利于减小切削力。

8.切削热的产生：切削加工时，切削力时切削层金属发生弹性变形和塑性变形而作功，切削功绝大部分转为热能。

此外，切削与前刀面的摩擦，工件与后刀面的摩擦所作的摩擦功，也是切削热的来源。

切削热的传出：由切屑、工件、刀具以及周围的介质传导出去。

主要因素是工件和刀具材料的导热系数，以及周围介质的状况。

车削加工时，热量50%~86%由切削带走，10%~40%传入车刀，3%~9%传入工件，1%通过辐射传入空气。