2025/4/121機械制造技術(shù)基礎(chǔ)

本課程著重講述機械制造、機械制造工藝及夾具設(shè)計方面的基礎(chǔ)知識，介紹金屬切削過程中切削變形的基本規(guī)律以及基本規(guī)律在生產(chǎn)中的應(yīng)用和機械加工精度、機械加工表面質(zhì)量等方面的內(nèi)容。2025/4/122第1章金屬切削過程的基本知識

重點講述：車削運動；刀具角度的標注；常用刀具材料的牌號、性能及用途；一般介紹各種切削刀具的種類和用途。學生重點掌握刀具角度的標注以及各種常用金屬切削刀具材料的牌號和選用。

2025/4/123§1－1基本定義本節(jié)重點知識點：

1、重要基本慨念⑴機床的切削運動

(主運動、進給運動和合成運動)

以車削為例：車削運動

工件的轉(zhuǎn)動＋刀具的直線移動2025/4/1242、刀具角度的標注⑴構(gòu)成刀具切削刃的三面二刃一尖2025/4/125

⑵主剖面參考系由三個參考平面組成：基面，切削平面和主剖面。基面的定義：通過主切削刃上某選定點，與該點的切削速度方向垂直的平面。切削平面

的定義：通過主切削刃上某選定點，與主削刃相切且與該點的基面垂直的平面。2025/4/126主剖面參考系主剖面的定義：通過主切削刃上某選定點，同時垂直與基面和切削平面的平面。2025/4/127⑶刀具角度的標注方法刀具角度的標注方法：2025/4/129

第2章切削過程及控制1、金屬切削變形過程重點講述：①三個變形區(qū)的變形特征；②變形系數(shù)ξ、剪切角φ以及各種因素對切削變形影響；③積屑瘤的生成機理以及積屑瘤對切削加工的利弊。2025/4/12102、切削力的計算主要掌握切削分力、、和切削功率的計算方法。

3、刀具磨損和耐用度

重點講述：①刀具磨損的機理（機械磨損、粘結(jié)磨損、擴散磨損、氧化磨損）；②刀具磨鈍標準和刀具耐用度；③刀具耐用度T于V、f、α之間的關(guān)系；④刀具耐用度的選擇。2025/4/1211

4、工件材料的切削加工性重點講述：①相對切削加工性；②常用金屬材料的切削加工性分析以及改善材料切削加工性的措施。

5、切削用量的合理選擇重點講述：刀具幾何參數(shù)和切削用量三要素v、f、的選擇方法。2025/4/1212主要知識點介紹§2－1金屬切削過程基本規(guī)律本節(jié)重點知識點：1、三個變形區(qū)的劃分及變形特征2、利用三個重要公式，分析切削變形的變化規(guī)律三個重要公式：2025/4/12133、積屑瘤的生成機理以及對切削加工的利弊生成機理：在中低速切削塑性金屬材料時,刀—屑接觸表面由于強烈的擠壓和摩擦而成為新鮮表面,兩接觸表面的金屬原子產(chǎn)生強大的吸引力,少量切屑金屬粘結(jié)在前刀面上,產(chǎn)生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐漸長大成為積屑瘤，且周期性地成長與脫落。2025/4/1214本節(jié)重點知識點：①積屑瘤粘結(jié)在前刀面上，減少了刀具的磨損；②積屑瘤使刀具的實際工作前角增大，有利于減小切削力；③積屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；④積屑瘤使工件已加工表面變得較為粗糙。2025/4/12155刀具磨損和刀具耐用度本節(jié)重點知識點：1、刀具磨損的原因和機理機械磨損、粘結(jié)磨損、擴散磨損、氧化磨損2、刀具的磨鈍標準和刀具耐用度的慨念3、刀具耐用度與切削用量三要素的關(guān)系2025/4/1216結(jié)論：為提高切削效率，在機床電機功率允許的情況下，應(yīng)優(yōu)先采用較大的，其次采用較大的進給量f

，v對T的影響太大，應(yīng)慎重確定（一般可采用查表法或計算法求得）。2025/4/1217第3章金屬切削機床重點講述：①CA6140型普通車床的切削功能；車床的成形運動和車床的內(nèi)外聯(lián)系傳動鏈;車床的傳動原理和傳動原理圖以及傳動系統(tǒng)圖；要求會傳動表達式和運動平衡式.

基礎(chǔ)A:車床的主傳動系統(tǒng)進給系統(tǒng)包括螺紋加工基礎(chǔ)B:車床的主傳動系統(tǒng)②Y3150E型滾齒機加工直齒和斜齒的滾齒原理、直齒和斜齒的成形運動；機床的傳動原理及傳動系統(tǒng)圖，滾切直齒和斜齒時的傳動鏈；(基礎(chǔ)B不要求)③簡要介紹其他各種機床的性能與用途及其他機床的運動分析。2025/4/12181、CA6140型普通車床知識點：重點掌握車削加工范圍，分析臥式車床的傳動聯(lián)系，能夠讀懂車床的傳動系統(tǒng)圖,要求會傳動表達式和運動平衡式.掌握卸荷帶輪,摩擦離合器,變速操縱機構(gòu),開合螺母互鎖機構(gòu),安全離合器的工作原理和作用.2、Y3150E型滾齒機(B不要求)知識點：齒輪加工的基本原理和方法，滾齒加工的成形運動分析，滾齒機傳動原理并讀懂滾齒機的傳動系統(tǒng)圖。2025/4/1219滾齒加工的成形運動分析漸開線齒面的成形運動：母線（漸開線）――滾刀旋轉(zhuǎn)B11+工件轉(zhuǎn)動B12導線：滾切直齒時為齒長直線:A2

滾切斜齒時為螺旋線：刀架直線移動A2+工件附加轉(zhuǎn)動B222025/4/1220滾切斜齒時的四條傳動鏈

從傳動原理圖可以看出，滾切斜齒齒輪時必須有四條傳動鏈：主運動傳動鏈（使?jié)L刀獲得不同的轉(zhuǎn)速）末端件為：電機――滾刀；展成運動傳動鏈（形成不同的齒面漸開線）末端件為：滾刀――工件；軸向進給傳動鏈(滾刀直線進給,形成直齒的全齒長)

末端件為：工件――刀架；差動運動傳動鏈（給工件一附加轉(zhuǎn)動，以形成不同的斜齒輪螺旋齒長線）末端件為：刀架――工件。2025/4/12213磨削過程及磨削機理(1)、砂輪的特性決定砂輪切削性能的五個特性：

1）磨料磨料的選取主要取決于工件材料的硬度

2）砂輪的硬度砂輪的硬度由結(jié)合劑的強度和數(shù)量決定，與磨料的硬度無關(guān)！

3）磨料的粒度粒度的選取，取決于加工表面的粗糙度2025/4/12224）砂輪的結(jié)合劑

取決于磨削速度5）砂輪的組織

取決于容屑空間的大小。2025/4/1223第5章工藝規(guī)程設(shè)計

1、機械加工工藝路線的擬定重點講述：①粗基準、精基準和定位基準的選擇、加工階段的劃分、工序的集中與分散、安排加工順序的準則、工序圖的畫法②工藝過程擬定舉例。難點：工藝過程擬定2025/4/12242、工藝尺寸鏈的解算（重點、難點）

重點講解：①工序尺寸、工藝尺寸鏈的組成（封閉環(huán)、組成環(huán)、增環(huán)、減環(huán)）；②工藝尺寸鏈的解算方法（工藝尺寸鏈圖的畫法，工藝尺寸鏈的解算）③計算例題。

難點：工藝尺寸鏈的解算

2025/4/1225主要知識點介紹1、基本慨念工藝過程、工藝規(guī)程、工序、工步、走刀生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型設(shè)計基準、工藝基準(4種基準)2、粗基準的選擇原則3、精基準的選擇原則4、機械加工工藝路線的擬定劃分加工階段、工序的集中與分散、加工順序的安排、工藝過程設(shè)計、工序圖的畫法2025/4/12265、工藝尺寸鏈的解算

（重點）⑴重要慨念工序尺寸？工藝尺寸鏈圖的畫法封閉環(huán)、增環(huán)、減環(huán)的判斷⑵工藝尺寸鏈計算公式⑶工藝尺寸鏈解算2025/4/1227第6章機床夾具重點講述：①工件在夾具中的定位（六點定位原理、完全定位、部分定位、過定位與欠定位、常見的定位方式及定位元件）②各種定位和夾緊方案的實例分析；③定位誤差的分析計算（重點掌握）；④工件在夾具中的夾緊原理(夾緊力的方向、力的作用點、夾緊力的大小)以及典型機床夾具的設(shè)計要點（一般掌握）。2025/4/12281、六點定位原理

用六個支承點分別限制工件的六個自由度從而使工件在夾具中得到正確加工位置的方法稱為六點定位原理．

2、各種定位元件所能限制的自由度

3、生產(chǎn)中的實際定位（重點、難點）

⑴完全定位⑵部分定位重要慨念：①僅僅限制影響工件加工精度的自由度，且又少于六點定位的定位方法稱為部分定位。2025/4/1229部分定位②影響該加工表面加工精度的自由度也稱必須限制的自由度。

換句話說,必須限制的自由度如果不限制的話，必將影響工件的加工精度而出現(xiàn)廢品工件，這是絕對不允許的。

不影響工件加工精度的自由度允許不被限制。

過定位和欠定位都是錯誤定位。2025/4/12304、工件在夾具中的夾緊1）夾緊的作用―――保持工件在夾具中由定位所獲得的正確加工位置2）定位和夾緊的重要慨念

定位的作用是確定工件在夾具中相對于刀具處于一個正確的加工位置；夾緊的作用是保證工件在加工過程中始終保持由定位所確定的正確加工位置,夾緊不能代替定位。2025/4/1231工件在夾具中的夾緊3）合理確定夾緊力的三要素：力的大小、力的方向和力的作用點2025/4/1232第7章機械加工質(zhì)量分析與控制1、機械加工精度和加工誤差重點講述：加工誤差產(chǎn)生的原因：①由于刀具與工件切削運動所產(chǎn)生的幾何軌跡誤差（原理性誤差、機床誤差、刀具誤差）；②由于工藝系統(tǒng)受力變形；③由于工藝系統(tǒng)熱變形；減少加工誤差的主要措施；2025/4/12332、加工精度統(tǒng)計分析重點講述：

①實驗分布曲線（直方圖）的繪制方法；②正態(tài)分布曲線的特點；正態(tài)分布曲線的應(yīng)用（工序精度、隨機誤差的大小、工藝能力系數(shù)、廢品率和合格率的計算、產(chǎn)生廢品的原因分析）③簡要介紹點圖法。2025/4/1234主要知識點介紹1、基本慨念機械加工精度、加工誤差、原始誤差、常值系統(tǒng)誤差、隨機誤差、誤差的敏感方向2、影響加工精度的因素分析

⑴產(chǎn)生加工誤差的三大原因

工件與刀具作切削運動時產(chǎn)生的幾何軌跡誤差；工藝系統(tǒng)受力變形產(chǎn)生的加工誤差；工藝系統(tǒng)熱變形所產(chǎn)生的加工誤差。2025/4/12353、正態(tài)分布曲線法⑴正態(tài)分布曲線的實用分散范圍：⑵6σ表示這批零件的隨機誤差的大小⑶6σ的大小代表了某一種加工方法在規(guī)定的條件下所能達到的工序加工精度，即工藝能力。2025/4/1236正態(tài)分布曲線法⑷計算一批零件的合格率和廢品率2025/4/1237分析一批零件出現(xiàn)廢品的原因：⑸分析出現(xiàn)廢品的原因，提出減少廢品率的措施首先判斷工藝能力是否足夠：工藝能力系數(shù)：

當時，工藝能力足夠。

如果工藝能力足夠，根據(jù)不出廢品的充分必要條件：可知：出現(xiàn)廢品的主要原因就是常值系統(tǒng)誤差過大。2025/4/1238分析一批零件出現(xiàn)廢品的原因減少廢品率的措施：⑴如果工藝能力不足：采用精度更高的工藝裝備（采用更高精度的機床、提高夾具的定位精度等）；⑵如果是常值系統(tǒng)誤差過大：①提高刀具相對工件的對刀精度；②對于成形刀具加工（如鉸孔）：更換精度高的刀具。2025/4/1239第8章機械加工表面質(zhì)量影響表面粗糙度的因素加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力的機理2025/4/1240⑴影響表面粗糙度的因素刀具刀尖的幾何形狀、積屑瘤、鱗刺、切削振動⑵加工表面產(chǎn)生殘余應(yīng)力的機理

①由于刀具鈍圓刃切削時的金屬塑性變形所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的機理。②由于金屬相變引起殘余應(yīng)力的機理2025/4/1241第9章裝配工藝重點講解：①裝配的基本慨念、裝配尺寸鏈的建立；②裝配方法的選擇（介紹：互換裝配法（完全互換裝配法、不完全互換法）、選擇裝配法、調(diào)整裝配法和修配裝配法）③重點介紹完全互換裝配法中的等公差法。2025/4/1242

⑴一般了解互換裝配法、選擇裝配法、修配裝配法和調(diào)整裝配法⑵完全互換裝配法的特點和應(yīng)用場合（重點）⑶等公差法的解題方法Aκr′A向f車刀的主要角度γ0γ′0α′0α0κrεrλs2025/4/1244普通車刀車外圓和螺紋傳動系統(tǒng)分析例1：如圖是某機床的主傳動系統(tǒng)圖，試求：寫出傳動路線表達式該傳動系統(tǒng)的變速級數(shù)Z：機床主軸的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速。2025/4/1246傳動路線表達式：轉(zhuǎn)數(shù)級數(shù)機床的最大轉(zhuǎn)數(shù)：機床的最低轉(zhuǎn)數(shù)：2025/4/1247例2：假設(shè)皮帶滑動系數(shù)為0.98，試求：1）寫出傳動路線表達式

2）該傳動系統(tǒng)的變速級數(shù)Z：3）機床主軸Ⅴ的最大轉(zhuǎn)速和最小轉(zhuǎn)速圖32025/4/1249例3：如圖所示CA6140車床傳動件位置，電機皮帶輪直徑為φ130，計算此時機床主軸轉(zhuǎn)速為多少？列出運動平衡式。若將Ⅵ軸上的離合器M2移至右位，主軸轉(zhuǎn)速又為多少？2025/4/1250傳動路線表達式：電機——Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅵ主軸這時主軸的轉(zhuǎn)速為：

當M2合上的的時候，列出下來傳動路線表達式：這時主軸的轉(zhuǎn)速是：2025/4/1251例4：在加工圖示零件時，圖樣要求保證尺寸6±0.1mm,因這一尺寸不便測量,只能通過度量尺寸L來間接保證,試求工序尺寸L及其偏差。2025/4/1252作出尺寸鏈圖，指出封閉環(huán)，增環(huán)和減環(huán)尺寸鏈式：L0=L2+L－L1基本尺寸：6=26+L－36∴L=16上偏差:：0.1=0.05+ES（L）－(－0.05)∴ES（L）=0下偏差:：－0.1=－0.05+EI（L）－0∴EI（L）=－0.05∴L=16

2025/4/1255例5：圖所示為齒輪與軸的局部裝配圖，要求齒輪安裝軸向間隙為0.05--0.20mm。原有設(shè)計尺寸為：A1=42.5±0.04mm，A2=mm，A3=mm。若采用完全互換法進行裝配，試驗算上述設(shè)計尺寸是否合理？若不合理應(yīng)如何改進？2025/4/1256作出尺寸鏈圖，指出封閉環(huán)，增環(huán)和減環(huán)A0min=42.5－0.04－（2.5-0.05+40）=0.01而要求是：0.05--0.20mm，可見設(shè)計尺寸不合理。改進：選A2為協(xié)調(diào)環(huán)，T(A2)=0.02，由A0=A1－A2－A30.05=－0.04－ES（A2）－0ES（A2）=－0.092025/4/1257例6：加工銷軸，外徑，抽樣后測,mm,其尺寸分布符合正態(tài)分布，試分析該工序的加工質(zhì)量(畫出分析圖，工藝誤差調(diào)整分析)。2025/4/1258畫出誤差分析圖判斷加工能力

結(jié)論：二級工序能力,工藝能力尚可計算廢品率公差中心49.97mm

工件平均尺寸：

工件最小尺寸：

設(shè)計最小極限尺寸：

dmin>Amin,無不可修復廢品

2025/4/1259

工件最大尺寸：工件最大極限尺寸：

dmax>Amax，產(chǎn)生可修復廢品。查表：Z=1.667時；A=0.4495

可修復Q廢品率＝0.5-A＝0.0505=5.05%4)工藝調(diào)整分析：調(diào)整，使，則兩邊廢品率相等。查表：Z=3.33時；A=0.49966Q廢品率＝0.5-0.49966＝0.034%Q總＝2Q廢品率＝0.068%2025/4/1260例7加工銷軸，外徑,抽樣后測mm,mm,其尺寸分布符合正態(tài)分布，其中當Z=2時；A=0.4772，Z=2.7時；A=0.4965，試分析該工序的加工質(zhì)量。2025/4/1261畫出誤差分析圖判斷加工能力結(jié)論：工藝能力不足，產(chǎn)生廢品不可避免計算廢品率工件平均尺寸：工件最小尺寸：工件最小極限尺寸：

dmin>Amin,無不可修復廢品

2025/4/1262

工件最大尺寸：工件最大極限尺寸：

dmax>Amax，產(chǎn)生可修復廢品。查表：Z=2時；A=0.4772Q廢品率＝0.5-A＝0.0228=2.28%4)工藝調(diào)整分析：調(diào)整，使，則兩邊廢品率相等。查表：Z=2.7時；A=0.4965Q廢品率＝0.5-0.4965＝0.35%Q總＝2Q廢品率＝0.7%2025/4/1263例8：鏜孔的公差為0.08mm，該工序的均方差＝0.025mm，已知不能修復的廢品率為0.5%，當A=0.495時，Z=2.6；Z=0.6時，A=0.2257，求產(chǎn)品的合格率為多少？做加工精度分析2025/4/1264畫圖工序能力計算結(jié)論：工藝能力不足，產(chǎn)生廢品不可避免計算偏移量

A=0.495時，Z=2.6計算合格率及可修復廢品率QZ=0.6時，A可=0.2257Q可=0.5-0.2257=0.2743=27.43%

廢品率=Q可+Q不=28.23%

合格率=1-廢品率=71.73%圖示工件以內(nèi)孔為基準用心軸安裝鉆小孔。心軸垂直安放，心軸直徑d1=，工件內(nèi)孔直徑D=，工件外徑d=，試計算工序尺寸的定位誤差。基準位置誤差：Δ基=最大間隙=0.15+0.15=0.3基準不重合誤差：Δ不=0.17/2=0.085定位誤差為：Δ基+Δ不=0.385想提高定位誤差,怎么辦習題工件定位如圖所示，兩定位銷軸線水平放置。，，，，孔距，試計算加工槽的尺寸H的定位誤差。基準位置誤差：Δ基=0.05/2+0.032/2=0.041基準不重合誤差：Δ不=0.24定位誤差為：Δ基+Δ不=0.276想提高定位誤差,怎么辦例1試用圖中的代號指示出下圖中零件加工時的粗、精基準（保證壁厚均勻和6個10mm孔均布），并簡要說明理由。（標有表面粗糙度符號的為加工面，其余為非加工面）

粗基準：E面，根據(jù)選擇與加工面有相互位置要求的原則，保證壁厚均勻。精基準：C線，根據(jù)基準重合原則，保證6個孔均勻分布。例2試用圖中的代號指示出下圖中零件加工時的粗、精基準（鑄造冒口在A面上），并簡要說明理由。（標有表面粗糙度符號的為加工面，其余為非加工面）

粗基準：C面，根據(jù)余量均勻原則和選擇光滑平整面。精基準：A面，根據(jù)基準重合原則，保證H1尺寸。例3試用圖中的代號指示出下圖中零件加工時的粗、精基準，并簡要說明理由。