燕山大学机械制造工艺学考点_燕山大学机械制造工艺

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生产过程：指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。机械加工工艺过程：指采用金属切削工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。工序：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。安装：如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容成为一个安装。工位：在工件的一次安装中，通过分度装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内装内容称为工位工步：加工表面，切削刀具，切削速度和进给量都不变得情况下所完成的工位内容。走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步。机械加工工艺系统：物质分系统（工件、机床、夹具、工具）、能量分系统（动力供应）、信息分系统（加工中心|生产线）生产纲领：在计划期内，应当生产的产品产量和进度计划生产批量：指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。工件装夹(安装)：即定位和加紧。定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的工艺过程定位的实质就是限制工件的自由度，使工件在夹具中占有某个确定的正确加工位置。夹紧是指将工件定位后三维位置固定下来，使在加工过程中保持定位位置不变的工艺过程。夹紧的实质，就是在机床上对工件进行定位和夹紧。夹紧工件的目的是，通过和夹紧使工件在加工过程中始终保持正确的加工位置，以保证达到该工序所规定的加工技术要求。装夹的方法：直接找正装夹、划线找正装夹、夹具装夹、工件定位：采取一定的约束措施来限制自由度，通常可用约束点群来描述，而且一个自由度只需要一个约束点来限制。六点定位原则：采用六个按一定规则布置的约束点来限制工件的六个自由度，实现完全定位完全定位：限制六个自由度不完全定位：仅限制1-5个自由度过定位：工件定位时，一个自由度同时被两个或两个以上的约束点所限制，称为过定位，或重复定位，也称之为定位干涉。欠定位：在加工时根据被加工面的尺寸，形状和位置要求，应限制的自由度未被限制，即约束点不足。基准：可分为设计基准和工艺基准。设计基准：设计图纸上的基准。工序基准：在工序图上用以标定被加工表面位置的面、线、点。定位基准：确定被加工表面位置的基准。测量基准：测量被加工表面尺寸、位置所依据的基准。装配基准：装配中用来确定零部件在机器中位置的基准。零件的加工质量包括零件的机械加工精度和加工表面质量机械加工精度：指零件加工后的实际几何参数，与理想几何参数的符合程度。机械加工误差：指加工后零件的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。尺寸精度>位置精度>形状精度工艺系统：在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就构成了一个完整的系统原始误差：工艺系统的误差 误差敏感方向：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）。试切法：通过试切——测量加工尺寸——调整刀具位置——试切的反复过程来获得距离尺寸精度调整法：在成批，大量生产中，广泛采用试切法预先调整好刀具对工件的相对位置，并在一批零件的加工过程中采用保持这种相对位置不变来获得所需要的零件尺寸。引起机床误差的原因：机床的制造误差、安装误差和磨损。机床对工件加工精度影响较大的有：导轨导向误差、主轴回转误差和传动链误差。直线导轨的导向精度表现形式：（1）导轨在水平面内的直线度（弯曲）（2）导轨在垂直面内的直线度（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)。主轴回转误差是指主轴实际回转线相对其理想回转线的漂移。主轴回转轴线的运动误差可以分解为纯径向跳动、纯轴向跳到和纯倾角摆动。主轴的径向圆跳动会使工件产生圆度误差不会产生圆柱度误差，但径向圆跳动的方式和规律不同，加工方法不同（车削、镗削），对加工精度影响也不同。主轴的轴向窜动对圆柱面的加工精度没有影响，但在加工端面时，会使车出的端面与圆柱面不垂直。主轴的倾角摆动对加工精度的影响：主轴的倾角摆动嘴加工精度的影响与径向圆跳动对加工精度的影响相似，其区别在于倾角摆动不仅影响加工表面的圆度误差，而且影响加工表面的圆柱度误差。主轴回转误差主要是由轴承的误差、轴承间隙、与轴承配合件的误差、主轴系统的径向不等刚度和热变形提高主轴回转精度的措施：a提高主轴部件的制造精度b对滚动轴承进行预紧c使主轴的回转误差不反映到工件上。减少机床传动误差措施：①减少传动链中的环节，缩短传动链；②尽可能采用降速传动，此外，末端传动元件应尽可能制造得精确些。③提高传动元件的制造精度和装夹精度，以减小误差源，并尽可能地提高传动链中升速传动元件的精度。刀具尺寸磨损的三个阶段：初期、正常、急剧磨损工艺系统刚度：指工件加工表面在切削力法向分力Fp的作用下，刀具相对工件在该方向上的位移y的比值k=Fp/y当工艺系统的变形只考虑机床的变形（工件刚度大）→马鞍形；只考虑工件的变形（工件刚度小）→鼓形。误差复映：当车削有圆度误差△m=ap1-ap2的毛坯时，由于工艺系统受力变形的变化而使工件产生相应的圆度误差△g=y1-y2，这种现象叫做误差复映。∑=C/k称为复映系数，是一个小于1的正数，定量的反映了毛坯误差经加工后所减小的程度。影响机床部件刚度的因素：a联接表面间的接触变形b零件间摩擦力的影响c接合面的间隙d薄弱零件本身的变形接触刚度：当接触表面间名义压强增加时，接触变形也增大。名义强度的增量dp与接触变形增量dy之比减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施：1提高工艺系统的刚度a合理的结构设计b提高联接表面的接触刚度c采用合理的装夹和加工方式2减小载荷及其变化3变形转移、补偿、校正残余应力产生的原因：毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力、冷校直带来的残余应力（结果上部外层产生残余拉应力，上部里层产生残余压应力；下部外层产生残余压应力，下部里层产生残余拉应力）、切削加工带来的残余应力减小残余应力的措施：增加时效处理工序、合理安排工艺过程、合理设计零件结构工艺系统的热源：外部热源：切削热、摩擦热外部热源：对流传热各种辐射减少热变形的措施：减少发热和隔热、改善散热条件、改进机床结构、均衡温度场、加快温度场的平衡、控制环境温度系统误差：在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变（常值系统误差）或者按一定规律变化（变值系统误差）。常值系统误差：加工原理、机床、刀具夹具的制造误差 机床夹具 量具的磨损（变值系统误差）热变形误差、刀具磨损随机误差：在顺序加工的一批工件中，其加工误差的大小和方向的变化是属于随机性的工序能力：指工序处于稳定状态时，加工误差正常波动的幅度。保证和提高加工精度的途径：1误差预防技术（a合理采用先进工艺与设备b直接减少原始误差c转移原始误差d均分原始误差e均化原始误差f就地加工法）2误差补偿技术（a在线监测b偶件自动配磨c积极控制其决定作用的误差因素）加工表面包括：加工表面几何形貌和表面材料的力学物理性能和化学性能。

加工表面几何形貌包括：几何粗糙度，表面波纹度，纹理方向，表面缺陷表面粗糙度：波长与波高的比值小于50。表面层材料的力学物理性能和化学性能：表面层金属冷作硬化、表面层金属金相组织变化、表面层金属残余应力冷作硬化（强化）：机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加弱化：金属冷作硬化的结果，使金属处于高能位不稳定状态，只要一有条件，金属的冷硬结构就会本能地向比较稳定的结构转化表面层金属金相组织变化：回火烧伤、淬火烧伤、退火烧伤回火：如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但已超过马氏体的转变温度，工件表面金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织淬火：如果磨削区的温度超过了相变温度，再加上冷却液的冷却作用，表面金属会出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的马氏体高 ；在他的下层，因冷却较慢出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织退火：如果磨削区的温度超过了相变温度 而磨削过程有没有冷却液，表面金属将出现退火组织，表面金属的硬度将会急剧下降表面强化工艺：指通过冷压加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以减小表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表面层产生压缩残余应力的表面强化工艺。表面强化工艺的方法：喷丸 滚压自激振动：机械加工过程中，在没有周期性外力（相对于切削过程而言）作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动自激振动的条件：w(振出)》w(震入)。再生型颤振:由于切削厚度变化效应引起的自激振动振型耦合型颤振：由于振动系统在各主振模态间相互耦合、相互关联而产生的自激振动机械加工振动的防治：1消除或减弱产生强迫振动的条件（a减小机内外干扰力的幅值b适当调整振源的频率c才去隔振措施）2消除或减弱产生自激振动的条件（a减小前后两转切削的波纹重叠系数b调整振动系统小刚度主轴的位置c增加切削阻尼d采用变速切削方法加工）3改善工艺系统的动态特性，提高工艺系统的稳定性(a提高工艺系统刚度b增大工艺系统的阻尼)4采用各种消振减振装置（a动力减振器b摩擦减振器c冲击式减振器）机械加工工艺规程：规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等工艺文件，是一切有关生产人员都应严格执行，认真贯彻的纪律性文件加工经济精度：指在正常加工条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度。工序集中：使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，夹具的数目和工件安装次数也相应减少。工序分散：将工艺路线中的工步内容分散，在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长工艺过程卡：采用普通加工方法的单件小批生产机械加工工艺卡：中批生产工序卡：大批大量生产类型要求有严密，细致的组织工作设计工艺规程应遵循的原则：a可靠地保证零件图样上所有技术要求的实现b满足生产纲领的要求c在满足技术要求和生产纲领要求的前提下，要求工艺成本最低d尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全设计工艺规程的步骤和内容：a阅读装配图和零件图b工艺审查c熟悉或确定毛坯d拟定机械加工工艺路线e确定满足各工序要求的工艺装备，对需要改装或重新设计的专用工艺装备应提出具体设计任务书f确定各主要工序的技术要求和检验方法g确定切削用量h确定时间定额i填写工艺文件。粗基准选择原则： 1.保证相互位置要求的原则；2.保证加工表面加工余量合理分配的原则；3.便于工件装夹的原则；4.粗基准一般不得重复使用的原则精基准选择原则：1.基准重合原则；2.统一基准原则；3.互为基准原则；4.自为基准原则；5.便于装夹原则工艺顺序按排原则1.先加工基准面，再加工其他表面；2.一半情况下，先加工表面，后加工孔；3.先加工主要表面，后加工次要表面；4.先安排粗加工工序，后安排精加工工序入体原则：对被包容尺寸，其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零；对包容尺寸，其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。如何划分加工阶段划分加工阶段好处？{ 加工阶段划分：1.粗加工阶段·半精加工阶段·精加工阶段·精密光整加工阶段可以保证有充足的时间消除热变形和消除粗加工产生的残余应力，使后续加工精度提高。另外，在粗加工阶段发现毛坯有缺陷时就不必进行下一加工阶段的加工，避免浪费。此外还可以合理的使用设备，低精度机床用于粗加工精密机床专门用于精加工，以保持精密机床的精度水平；合理的安排人力资源，高技术工人专门从事精密超精密加工，这对保证产品质量，提高工艺水平来说都是十分重要的。影响工序余量因素{1.上工序的尺寸公差Ta；2.上工序产生的表面粗糙度Ry和表面缺陷度深层Ha；3.上工序留下的空间误差}确定工序余量的方法：计算法、查表法、经验法

工时定额的组成包括{T定额=T单件时间+t准终时间/n件数}时间定额：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小号的时间.时间定额的组成：基本时间t基+辅助时间t辅=操作时间；布置工作的时间t布置；休息和生理需要时间t休；准备和终结时间t准终提高生产率的工艺途径{1.缩短基本时间；2.减少辅助时间与基本时间重叠；3.减少布置工作地时间；4.减少准备与终结时间}保证装配精度的方法：互换法、选择法、修配法、调整法。互换法的实质：通过控制零件的加工误差来保证产品的加工精度。完全互换装配法：在全部产品中，装配时各组成不需挑选或改变其大小位置，装配后即能达到装配精度的要求。优点： 装配质量稳定可靠（装配质量是靠零件的加工精度来保证）；装配过程简单，装配效率高（零件不需挑选，不需修磨）；易于实现自动装配,便于组织流水作业；产品维修方便。不足之处：当装配精度要求较高，尤其是在组成环数较多时，组成环的制造公差规定得严，零件制造困难，加工成本高。常用于高精度的少环尺寸链或低精度多环尺寸链的大批量生产装配中。大数互换装配法：优点是：扩大了组成环的制造公差，零件制造成本低；装配过程简单，生产效率高。不足之处是：装配后有极少数产品达不到规定的装配精度要求，须采取另外的返修措施。大数互换装配方法适用于在大批大量生产中装配那些装配精度要求较高且组成环数又多的机器结构。选择装配法：将尺寸链中组成环的公差放大到经济可行的程度，然后选择合适的零件进行装配，以保证装配精度的要求。场合：装配精度要求高，而组成环较少的成批或大批量生产。修配装配法：是将尺寸链中各组成环按经济加工精度制造。装配时，通过改变尺寸链中某一预先确定的组成环尺寸的方法来保证装配精度。应用： 修配装配法适用于单件小批生产中装配那些组成环数较多而装配精度又要求较高的机器结构调整装配法：在装配时，用改变产品中可调整零件的相对位置或选用合适的调整件以达到装配精度的方法。应用：可动调整法和误差抵消调整法适用于在小批生产中应用，固定调整法则主要适用于大批量生产。装配工艺规程主要的内容{1.分析产品图样，划分装配单元，确定装配方法；2.拟定装配顺序，划分装配工序；3.计算装配时间定额；4.确定各工序装配技术要求，质量检查方法和检查工具；5.确定装配零部件的输送方式及所需要的设备和工具；6.选择和设计装配过程中所需的工具，夹具和专用设备}

机器结构的装配工艺性应考虑哪些内容？{1.机器结构应能分成独立的装配单元；2.减少装配时的修配和机械加工；3.机器结构应便于装配和拆卸}装配精度包括{1.相互位置精度；2.相互运动精度；3.相互配合精度}查找装配尺寸链应注意问题{1.装配尺寸链应进行必要的简化；2.装配尺寸链组成的“一件一环”；3.装配尺寸链的“方向性”在同一装配结构中，在不同位置方向都有装配精度的要求时，应按不同方向监理装配尺寸链}影响切削加工表面粗糙度的因素{粗糙值由：切削残余面积的高度主要因素：刀尖圆弧半径 主偏角 副偏角 进给量次要因素：切削速度增大 适当选择切削液 适当增大刀具的前角 提高刀具的刃磨质量 }

试分析影响磨削加工表面粗糙度的因素{1.几何因素：磨削用量对表面粗糙度的影响 2.砂轮粒度和砂轮修整对表面粗糙度的影响2.物理因素的影响：表面层金属的塑性变形：磨削用量 砂轮的选择}定位误差：由于工件在夹具上定位不准确而引起的误差。基准位置误差：由于工件的定位表面或夹具上的定位元件制作不准确引起的定位误差。基准不重合误差：由于工件的工序基准与定位基准不重合而引起的定位误差。

加工表面质量对机器零件使用性能的影响：表面质量对耐磨性影响：1表面粗糙度值越小 耐磨性越好，表面波纹度越大 粗糙度越大。2圆弧状 凹坑状表面纹理耐磨性好，尖峰状表面纹理耐磨性差。3加工表面冷作硬化提高耐磨性能。

6、表面质量对耐疲劳性影响：1表面粗糙度值越小 表面缺陷越少 耐疲劳性越好。2 冷作硬化组织疲劳裂纹生长 提高零件耐疲劳强度。

表面质量对耐腐蚀性影响：1表面粗糙度值越大 耐蚀性越差。2 表面残余压应力 有利于提高表面抗腐蚀能力。表面质量对零件配合质量影响：1对于间隙配合表面，其实磨损最显著 零件配合表面的起始磨损量与表面粗糙度的平均值成正比增加。表面粗糙度越大 变量越大 影响配合稳定性。2对于过盈配合 表面粗糙度越大 两表面相配合时表面凸峰易被挤掉 使过盈量减少。3 对于过度配合 兼有上述两种配合影响。切削速度V=20~50m/min时 表面粗糙度最大容易出现积瘤。表面粗糙度测量：1比较法2触针法3光切法4干涉法磨削烧伤：对于已淬火的钢件，很高的磨削温度使表面层金属金相组织产生变化，使表层金属硬度下降，使工件表面呈现氧化膜颜色。

减少磨削烧伤工艺途径：1正确选择砂轮2合理选择磨削用量3改善冷却条件4选择开槽砂轮 表面强化工艺 1喷丸强化2滚压加工