机械制造工艺学复习

Edited by第1章 绪论1) 何谓生产过程，工艺过程，工艺系统；生产过程是指将原材料转变为成品的所有劳动过程工艺过程：在生产过程中，毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等工作直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，这一过程称为。工艺系统：机械加工中，由机床、刀具、夹具和工件组成的统一体。2) 生产纲领概念及计算，生产类型的确定及对应的工艺特点。生产纲领定义：计划期内，包括备品率和废品率在内的产量。某零件在计划期为一年的年生产纲领N计算： N=Qn（1+%+%） （件/年）式中：Q产品的产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；%备品的百分率；%废品的百分率。3) 工艺过程：工序、安装、工位，工步（复合工步），走刀的概念一个或一组工人在一个工作地点或一台机床上，对同一个或几个零件进行加工所连续完成的那部分工艺过程称为工序在工件的一次安装中，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，则把工件在机床上所占据的位置称为工位在一次安装中，可能只有一个工位，也可能有几个工位在加工表面不变、加工工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工序内容，称为工步。注意：一个工序含有一个或几个工步。为提高生产率，采用多刀同时加工一个零件的几个表面时，也看作一个工步，并称为复合工步。在一个工步内，若被加工表面需切除的余量较大，一次切削无法完成，则可分几次切削，每一次切削就称为一次走刀。走刀是构成工艺过程的最小单元。4) 工件在机床或夹具中的装夹主要有哪三种方式？直接找正安装，划线找正装夹，夹具中装夹5) 工艺基准的分类（概念）（设计、工序、定位、测量、装配基准）, 知道什么是基准重合原则，会根据实际问题确定设计、工序、定位、测量基准。基准重合原则即，设计基准与工序基准重合，定位基准与设计基准重合。.(应尽可能选用设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。6) 工艺加工时的定位：不完全定位，过定位，欠定位概念及特点，会根据实际问题绘出定位方式，确定定位自由度。工件的6个自由度均被限制，称为完全定位工件6个自由度中有1个或几个自由度未被限制，称为不完全定位根据工件的加工（尺寸、形状、位置）要求，应该限制的自由度没有完全被限制，无法保证加工要求，欠定位是绝对不允许的。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7) 复习习题：1-6,1-7,1-10,1-12（图1-31b）第2章 机械加工工艺规程设计1) 零件结构工艺性分析举例：表；2) 粗基准、精基准的概念及选择的原则。用毛坯上未经加工的表面作为定位基准（划线基准） ，称为粗基准利用工件上已加工过的表面作为定位基准面，称为精基准粗基准的选择（1） 保证相互位置要求原则：如果首先要求保证工件加工面与不加工面相互位置要求，则应以不加工面作为粗基准（2） 重要表面余量均匀原则工件如果必须保证某重要表面的余量均匀，则选择该重要表面为粗基准便于工件装夹的原则选择粗基准时，必须考虑定位准确，夹紧可靠以及夹具结构简单、操作方便等问题。为了保证定位准确，夹紧可靠，要求选用的粗基准尽可能平整、光洁和有足够大的尺寸，不允许有锻造飞边、铸造浇、冒口或其他缺陷（4） 粗基准一般不得重复使用原则精基准的选择（1） 基准重合原则：选用被加工面设计基准作为精基准（2） 统一基准原则：当工件以某一表面作精基准定位，可以方便地加工大多数（或全部）其余表面时，应尽早将这个基准面加工出来，并达到一定精度，以后大多数（或全部）工序均以它为精基准进行加工（3） 互为基准原则（4） 自为基准原则对于某些精加工或光整加工工序，因为这些工序要求余量小而均匀，以保证表面加工的质量并提高生产率，此时应选择加工表面本身作为精基准（5） 便于装夹原则：所选择的精基准应能保证工件定位准确、可靠，并尽可能使夹具结构简单、操作方便粗、精基准的选择使用，必注意：精基准选择在前，使用在后，粗基准选择在后，使用在先。3) 机械加工工艺规程的设计原则、步骤及工序顺序安排的原则。制订工艺规程的原则优质、高产和低成本，即在保证产品质量的前提下，争取最好的经济效益。1、技术上的先进性在制定工艺规程时，要了解国内外本行业工艺技术的发展，通过必要的工艺试验，尽可能采用先进适用的工艺和工艺装备。2、经济上的合理性在一定的生产条件下，可能会出现几种能够保证零件技术要求的工艺方案。此时应通过成本核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品生产成本最低。3、良好的劳动条件及避免环境污染在制订工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此，在工艺方案上要尽量采取机械化或自动化措施，以减轻工人繁重的体力劳动。同时，要避免环境污染。产品质量、生产率和经济性这三个方面有时相互矛盾，因此，合理的工艺规程应该处理好这些矛盾，体现这三者的统一。工艺规程设计步骤和内容1. 阅读装配图和零件图了解产品的用途、性能和工作条件，熟悉零件在产品中的地位和作用，明确零件的主要技术要求。2. 工艺审查审查图纸尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一，分析主要技术要求是否合理、适当，审查零件结构工艺性。零件结构工艺性正误举例（表2-3）3. 熟悉或确定毛坯确定毛坯依据是零件在产品中的作用、零件本身的结构特征与外形尺寸、零件材料工艺特征以及零件生产批量等。常用的毛坯种类有铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等4. 选择定位基准（见2.2节）5. 拟定加工路线（见2.2节）6. 确定满足个工序要求的工艺装备 包括机床、夹具、刀具、量具、辅具等。 工艺装备的选择在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，应与生产批量和生产节怕相适应，并应充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 对必须改装或重新设计的专用或成组工艺装备，应在进行经济性分析和论证的基础上提出设计任务书。7. 确定各主要工序技术要求和检验方法8. 确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差（见2.3，2.4节）9.确定切削用量10.确定时间定额（见2.7.1节）11.编制数控加工程序（对数控加工）12.评价工艺路线（见2.6节）对所制定的工艺方案进行技术经济分析，并对多种工艺方案进行比较，或采用优化方法，以确定出最优工艺方案。13.填写或打印工艺文件4) 机械加工经济精度的概念，选择加工方法时如何考虑。加工经济精度是指在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，合理的加工时间）所能保证的加工精度。相应的粗糙度称为经济表面粗糙度5) 典型表面（如轴、平面）的加工工艺路线及适应范围（可以达到什么精度、适合什么材料等），能够根据加工精度、粗糙度及位置精度要求来选择零件加工的工艺路线、加工方法、加工机床。选择表面加工方法应考虑的主要因素（1） 加工表面的精度和粗糙度要求（2） 工件材料的性质（3） 生产类型（4） 具体生产条件外圆表面的加工路线 粗车半精车精车：常用材料（淬火钢除外），中等要求的表面； 粗车半精车精车金刚石车：有色金属，要求较高的表面； 粗车半精车粗磨精磨：需要淬硬的材料，要求较高的表面； 粗车半精车粗磨光整加工或（超）精密加工：黑色金属材料，表面精度、粗糙度要求质量高的表面。孔加工路线 钻孔扩孔铰精铰：主要用于中、小直径（d50mm）的精密孔。 钻或扩（粗镗）粗拉精拉：用于大量生产中尺寸中等的孔、花键孔等。 钻或粗镗半精镗精镗浮动镗金刚镗：广泛用于箱体零件的孔系加工、有色金属零件的精密孔的加工。 钻或粗镗半精镗粗磨精磨珩磨或研磨：主要用于淬硬零件或要求高的零件。平面加工路线平面加工方法主要是铣削、刨削和磨削。 粗铣半精铣精铣高速铣：用于精度和粗糙度要求高的平面加工，生产率高。 粗刨半精刨精刨刮或研磨：多用于单件、小批生产，生产率低。 粗铣（刨）半精铣（刨）粗磨精密磨、导轨磨、研磨、砂带磨：主要用于淬硬零件和精度要求高、表面粗糙度值要求小的平面加工。 粗拉精拉：用于大量生产。6) 为什么要划分加工阶段？各加工阶段的主要作用是什么，以及加工过程中热处理的安排。原因1 有利于保证零件的加工质量 加工过程分阶段进行的优点在于，粗加工后零件的变形和加工误差可以通过后续的半精加工和精加工消除和修复，因而有利于保证零件最终的加工质量。2 有利于合理使用设备 划分加工阶段后，就可以充分发挥机床的优势 3 便于及时发现毛坯的缺陷 先安排零件的粗加工，可及时发现零件毛料的各种缺陷，采取补救措施，同时可以及时报废无法挽救的毛料避免浪费时间。4 便于热处理工序的安排 对于有高强度和硬度要求的零件，必须在加工工序之间插入必要的热处理工序5 有利于保护加工表面 精加工、光整加工安排在最后，可避免精加工和光整加工后的表面由于零件周转过程中可能出现的碰、划伤现象。零件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段。一般划分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果零件要求的精度特别高，表面粗糙度很细时，还应増加光整加工和超精密加工阶段。各加工阶段的主要任务是： 1) 粗加工阶段 主要任务是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。 因此，应采取措施尽可能提高生产率。同时要为半精加工阶段提供精基准，并留有充分均匀 的加工余量，为后续工序创造有利条件。 2) 半精加工阶段 达到一定的精度要求，并保证留有一定的加工余量，为主要表面的精加工作准备。同时完成一些次要表面的加工（如紧固孔的钻削，攻螺纹，铣键槽等）。 3) 精加工阶段 主要任务是保证零件各主要表面达到图纸规定的技术要求。 4) 光整加工阶段 对精度要求很高（ IT6 以上），表面粗糙度很小（小于 R a 0.2 m ）的零件，需安排光整加工阶段。其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高尺寸精度和形状精度7) 直线尺寸链在工艺过程中的应用：8) 工序集中、工序分散概念及特点。工序集中：就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大工序分散：就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是：设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换；对工人的技术要求较低；可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大9) 生产成本,工艺成本、结构工艺性、工序余量概念，最小余量的影响因素。生产成本:制造一个零件（或产品）所耗费的费用总和工艺成本:与工艺过程直接有关的生产费用加工余量加工过程中从加工表面切去材料层厚度 工序（工步）余量某一表面在某一工序（工步）中所切去的材料层厚度总加工余量零件从毛坯变为成品切除材料层总厚度10) 时间定额的概念、组成及提高生产率的途径。时间定额是指在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间时间定额的组成:基本时间Tb 辅助时间Ta 布置工作场地时间Tsw 生理和自然需要时间Tr 准终时间Te提高生产效率的途径1.缩短基本时间:提高切削用量,减少切削行程长度2.缩短辅助时间:直接缩短辅助时间,间接缩短辅助时间3.缩短布置场地时间:主要指更换刀具和调整刀具的时间4.缩短准终时间:扩大零件的批量,减少调整机床、刀夹量具的时间11) 复习习题：2-3, 2-4, 2-7第四章 机械加工精度及控制1) 机械加工质量包含哪几个方面(加工精度、表面质量)。2) 机械加工精度、加工误差与原始误差概念及内容（尺寸、形状、位置精度）（原理、刀具、夹具、机床误差）。加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状及各表面相互位置等参数）与理想几何参数的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高机械加工精度:尺寸精度,形状精度,位置精度加工误差是指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度由机床、夹具、刀具和工件组成的机械加工工艺系统的误差是工件产生加工误差的根源。我们把工艺系统的各种误差称之为原始误差3) 误差敏感方向，能够通过作图及推理的方式分析误差的敏感方向。（p162）把对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法线方向）称为误差敏感方向4) 何谓机床导轨的导向精度？直线导轨的导向精度一般包括哪些内容？导轨导向精度是指机床导轨副的运动件实际运动方向与理想运动方向的符合程度，这两者之间的偏差称为导向误差。内容（1）导轨在水平面内的直线度y（弯曲）（2）导轨在垂直面内的直线度z（弯曲）（3）前后导轨平行度（扭曲）（4）导轨与主轴回转轴线的平行度(或垂直度)5) 机床主轴回转运动误差分类及对加工精度的影响。径向圆跳动:实际回转轴线始终平行于理想回转轴线，在一个平面内作等幅的跳动，影响工件圆度端面圆跳动:实际回转轴线始终沿理想回转轴线作等幅的窜动，影响轴向尺寸倾角摆动:实际回转轴线与理想回转轴线始终成一倾角，在一个平面上作等幅摆动，且交点位置不变，影响圆柱度6) 何谓机床传动链的传动误差？减少传动链传动误差的措施？传动链误差是指机床内联系传动链始末两端传动元件之间相对运动的误差提高传动精度措施缩短传动链长度提高末端元件的制造精度与安装精度采用降速传动采用频谱分析方法，找出影响传动精度的误差环节对传动误差进行补偿7) 机械加工工艺系统概念、组成;何谓工艺系统刚度？工艺系统刚度的计算。工艺系统刚度定义:在加工误差敏感方向上工艺系统所受外力与变形量之比8) 何谓误差复映和误差复映系数？误差复映:由于工艺系统受力变形，使毛坯误差部分反映到工件上，此种现象称为“误差复映”误差复映系数:误差复映程度可用误差复映系数来表示，误差复映系数与系统刚度成反比9) 减少机床热变形的影响的措施。(1)减少热源的发热和隔离热源(2)均衡温度场(3)采用合理的机床部件结构及装配基准(4)加速达到热平衡状态(5)控制环境温度10) 车床切削轴类时会产生哪些加工误差，主要原因。（作业）11) 加工误差如何分类？哪些属于常值系统误差？哪些属于变值系统误差？哪些属于随机误差？系统误差:在顺序加工一批工件中，其大小和方向均不改变，或按一定规律变化的加工误差常值系统误差其大小和方向均不改变(机床、夹具、刀具的制造误差，工艺系统在均匀切削力作用下的受力变形，调整误差，机床、夹具、量具的磨损等因素引起的加工误差)变值系统误差误差大小和方向按一定规律变化(机床、夹具、刀具在热平衡前的热变形，刀具磨损等因素引起的加工误差)随机误差:在顺序加工一批工件中，其大小和方向随机变化的加工误差12) 机械加工误差的统计，理解通过X-R图可以进行哪些分析，工序能力系数的概念，计算公式，产品不合格率的计算。（作业）13) 分布图分析法的应用：判别加工误差性质，确定工序能力及其等级，估算合格率或不合格率例题.14) 复习习题：4-1, 4-3第五章 机械加工表面质量及控制1) 加工表面质量的内容（粗糙度、冷作硬化的概念）。表面质量的含义 指机器零件加工后表面层的状态。包括两部分：（1） 表面层的几何形状特征表面粗糙度:指加工表面的微观几何形状误差，波长/波高50，由刀具形状、切削过程中塑性变形及振动等引起波纹度:介于形状误差与表面粗糙度之间的周期性形状误差。50波长/波高1000，由工艺系统的低频振动引起纹理方向:表面刀纹的方向，取决于所采用的加工方法，图5-2所示表面缺陷:加工表面上出现的缺陷，如砂眼、气孔、裂纹等2) 表层金属的物理性能和化学性能包括哪些内容？表面层的物理力学性能1.表面层冷作硬化（简称冷硬）:零件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后，引起的强度和硬度都有所提高的现象2.表面层金相组织的变化:由于切削热引起工件表面温升过高，表面层金属发生金相组织变化的现象3.表面层残余应力:由于加工过程中切削变形和切削热的影响，工件表面层产生残余应力3) 表面粗糙度与起始磨损的关系：图分析4) 表面冷作硬化与耐磨性关系：图分析5) 表层金属产生残余应力的原因有哪些？6) 何谓磨削烧伤，回火烧伤，淬火烧伤，退火烧伤？磨削加工时，表面层有很高的温度，当温度达到相变临界点时，表层金属就发生金相组织变化，强度和硬度降低、产生残余应力、甚至出现微观裂纹。这种现象称为磨削烧伤7) 在切削加工中对表层金属粗糙度的影响因素。1.刀具几何形状及切削运动的影响2.刀具磨损3.积屑瘤的影响4.工件材料性质的影响5.鳞刺6.振动7.高温切削产生切削热8.切削用量的影响8) 机械加工中的振动类型主要有哪些，特点是什么。强迫振动的特征1、由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化；2、与外界激振力的频率相同，或是干扰力频率整数倍，而与系统的固有频率无关。自激振动的特征1、 自激振动是一种不衰减的振动；2、 自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率；3、 自激振动能否产生及振幅的大小取决于振动系统在每一个周期内获得和消耗的能量对比情况。9) 复习习题：5-17，5-22第六章：机械装配工艺过程设计1) 装配单元的概念，划分装配单元的原因。为了便于装配，通常将机器分成若干个独立的装配单元。装配单元通常可划分为五个等级，即零件、套件、组件、部件和机器2) 制定装配工艺规程的原则。制定装配工艺规程的原则 保证产品装配质量； 选择合理的装配方法，综合考虑加工和装配的整体效益； 合理安排装配顺序和工序，尽量减少钳工装配工作量，缩短装配周期，提高装配效率； 尽量减少占地面积，提高单位生产率，改善劳动条件； 注意采用和发展新工艺、新技术3) 何谓尺寸链，工艺尺寸链及装配尺寸链概念？如何判断尺寸链的封闭环？尺寸链：在零件加工或机器装配过程中，由一系列相互联系的尺寸所形成的封闭图形工艺尺寸链：在零件的加工过程中，由同一零件有关工序尺寸所形成的尺寸链装配尺寸链：在机器设计和装配的过程中,有关零件尺寸所形成的尺寸链组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环，按性质不同可分为组成环和封闭环（1） 封闭环指在尺寸链中最后形成或未标注间接保证的尺寸。每个尺寸链中，封闭环只能有一个，用A0表示。（2） 组成环除封闭环以外的其他环都称为组成环。根据组成环对封闭环影响，将其分成如下两类： 增环在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环也增大的，称为增环。引起封闭环同向变动。 减环在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环减小的环，称为减环。引起封闭环异向变动。装配尺寸链：在机器装配关系中，由相关零件尺寸或位置关系组成的尺寸链装配尺寸链分类直线尺寸链角度尺寸链平面尺寸链空间尺寸链4) 装配精度包括哪些内容？相互位置精度:相互运动精度,相互配合精度5) 装配精度与零件加工精度间关系，保证装配精度的方法有哪些。装配精度与零件精度的关系(1)机器和部件是由许多零件装配而成的，所以，零件的精度特别是关键零件的精度会直接影响相应的装配精度。(2)多数装配精度均与和它相关的零件或部件的加工精度有关，即这些零件的加工误差的累积将影响装配精