机械制造技术基础必考知识点.doc

机械制造的生产过程：是指从原材料变为成品的劳动过程的总和。
工艺过程：在生产过程中，改变生产对象的尺寸、形状、相对位置和性质等使之成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。
工序：一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。
安装：安装是工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。
工位：工位是在工件的一次安装中，工件相对于机床(或刀具)每占据一个确切位置中所完成的那一部分工艺过程。
工步：工步是在加工表面、切削刀具和切削用量(仅指机床主轴转速和进给量)都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。
走刀：在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切，每切一次，就称为一次走刀。
定位误差和夹紧误差之和成为装夹误差。
表面发生线的形成方法：1.轨迹法2.成形法3.相切法（用相切法形成发生线刀具需要有两个独立的成形运动，即刀具的旋转和刀具中心按一定规律运动。）4.展成法
切削要素：1.切削用量2.切削层参数
切削用量是指切削速度、进给量（或进给速度）和背吃刀量，三者又称为切削用量三要素。
切削层参数：1.切削层公称厚度（垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为切削层公称厚度） 2.切削层公称宽度3.切削层公称横截面积；
车削工件旋转形成主切削运动铣削 主运动为刀具的旋转运动刨削 刀具的往复直线运动为主运动钻削：钻头的旋转运动为主切削运动 镗削：镗刀位于刀杆上，与刀杆一起旋转形成主切削运动 齿面加工 成型法：普通铣床＋成型铣刀。主运动为刀具的旋转运动，进给运动为刀具的直线运动 展成法：滚齿机或插齿机。 磨削 砂轮的旋转运动为主运动 砂轮的自锐性：砂轮磨粒磨钝后会使切削能力变差，切削力变大。当切削力超过粘结剂强度时，磨钝的磨粒会脱落，露出一层新的磨粒。顺铣：在切削部位刀齿的旋转方向和零件的进给方向相同
逆铣：在切削部位刀齿的旋转方向和零件的进给方向相反。优点：顺铣时铣刀寿命比逆铣高2-3倍，顺铣不宜铣带硬皮的工件；顺铣时，刀齿对工件的垂直作用力Fv向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳；
刀具切削部分构造要素：前刀面：切屑沿其流出的刀具表面；主后刀面：与过度表面相对；副后刀面：与已加工表面相对；主切削刃：前刀面与主后刀面；副切削刃：前刀面与副后刀面相交；刀尖：连接主副切削刃的一段刀刃，圆弧或直线。
刀具的标注角度：前角:在正交平面内测量的前刀面和基面间的夹角。前刀面在基面之下时前角为正值，前刀面在基面之上时前角为负值，对切削难易影响很大，增大前角，刀刃锋利，切削更快，减小切削力和切削热，工件材料的强度，硬度低，前角选大些；刀具材料韧性好，选大些。后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面的夹角，一般为正值，减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损，切削厚度越大，后角越小，工件材料越软，塑性越大，后角越大，工艺系统刚度较差时减小后角，尺寸精度要求较高的刀具，后角取小。主偏角 ：在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角，影响切削条件和刀具耐用度，工艺系统刚度好时，减小主偏角，提高刀具耐用度,减小已加工表面粗糙度,工件刚度较差时，避免工件变形和振动，选较大主偏角。
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，影响已加工表面粗糙度（取小），减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面间的摩擦，防止切削振动。
刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面之间的夹角。在主切削刃上，刀尖为最高点时刃倾角为正值，刀尖为最低点时刃倾角为负值。主切削刃与基面平行时，刃倾角为零，影响刀头的强度和切削流动的方向。
工作角度：切削加工过程中，由于刀具安装位置的变化和进给运动的影响，使得参考平面坐标系的位置发生变化，从而导致了刀具实际角度与标注角度的不同。刀具在工作中的实际切削角度称为工作角度
刀具切削性能优劣取决于：刀具材料、切削部分的几何形状、刀具的结构。刀具材料影响：刀具寿命、加工质量、生产效率。刀具角度影响：切削效率，刀具寿命，表面质量加工成本
刀具材料的性能要求：较高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、较高的耐热性、良好的导热性和耐冲击性能、良好的工艺性和经济性
刀具材料有高速钢（按切削性能可分普通高速钢和高性能高速钢；按制造工艺方法可分为熔炼高速钢和粉末高速钢）、硬质合金（YT类：加工钢材 YG类：加工铸铁）、工具钢、陶瓷、立方氮化硼和金刚石(不能切割黑色金属、铁族元素)等
基准：用来确定生产对象几何要素间几何关系所依据的那些点、线、面，称为基准。基准可分为设计基准和工艺基准两大类；工艺基准又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准等
设计基准：设计图样上标注设计尺寸所依据的基准，称为设计基准。
工艺基准：工艺过程中所使用的基准，称为工艺基准。按其用途之不同，又可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准
工序基准：在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准，称为工序基准(又称原始基准)。
定位基准：在加工中用作定位的基准，称为定位基准。
测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准，称为测量基准
装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准，称为装配基准
在设计零件时，应尽量选用装配基准作为设计基准；在编制零件的加工工艺规程时，应尽量选用设计基准作为工序基准；在加工及测量工件时，应尽量选用工序基准作为定位基准及测量基准，以消除由于基准不重合引起的误差。
工件在夹具中的定位：任意一刚体在空间都有六个自由度，即x、y、z坐标轴的三个移动自由度和三个转动自由度。假设工件时一刚体，要使它在机床上（或夹具中）完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度。将工件的六个自由度完全限制，工件在空间的位置也就被唯一地确定了。六点定位——“完全定位” 多于六点定位——“过定位”或“重复定位”少于六点定位——（1）允许的是“不完全定位” （2）不允许的是“欠定位”
六点定位原理：欲使工件在空间处于完全确定的位置，必须选用与加工件想适应的6个支撑点来限制工件的6个自由度，这就是工件定位的六点定位原理。
欠定位：根据工件的加工要求，工件上应该限制的自由度没有被限制的定位。
过定位：也称重复定位，是指定位元件重复限制了工件的同一个或几个 自由度的定位。
不完全定位：根据工件加工要求及表面结构特征，没有必要限制工件的全部自由度就能满足加工要求的定位称为不完全定位
夹具的作用：1）保证稳定可靠的达到各项加工精度要求。2）缩短加工工时，提高劳动生产率。3）降低生产成本。4）减轻工人劳动强度。5）可由较低技术等级的工人进行加工。
能扩大机床工艺范围
夹具的主要组成部分有：（1）定位元件指在夹具中用来确定零件加工位置的元件。与定位元件相接触的零件表面称为定位表面（2）夹紧装置用于保证零件定位后的正确位置，使其在加工过程中由于自重或受到切削力或振动等外力作用时避免产生位移（3）对刀元件4）引导元件用于保证刀具进入正确加工位置的夹具元件。
5）其他装置6）连接元件和连接面7）夹具体用于连接夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件，并通过它与机床相关部位连接，以确定夹具相对于机床的位置
工件以平面定位常用定位原件：
1.支承钉：一个支承钉相当于一个支承点，限制一个自由度；在一个平面内，两个支承钉限制两个自由度；不在同一直线上的三个支承钉限制三个自由度。
2.支承板：一个支承板相当于两个支承点，限制两个自由度。
3.可调支承：一个可调支承限制一个自由度。
4.自位支承：自位支承只限制一个自由度。
5.辅助支承：不能限制工件的自由度，它只用以增加工件在加工过程中的刚性
以圆孔定位：定位销，圆锥销，定位心轴；以外圆柱面定位：V形块，定位套，半圆套
对夹紧装置（动力装置，夹紧元件，中间传力机构）的要求：1.夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置2.夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形3.操作安全、省力4.结构应尽量简单，便于制造，便于维修
积屑瘤的形成及其对切削过程的影响
积屑瘤：在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下，加工一般钢料或铝合金等塑性材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，它的硬度很高，通常是工件材料硬度的2-3倍，这块粘附在前刀面上的金属称为积屑瘤。
切削时，切屑与前刀面接触处发生强烈摩擦，当接触面达到一定温度，同时又存在较高压力时，被切材料会粘结在前刀面上。连续流动的切屑从粘在前刀面上的底层金属上流过时，如果温度与压力适当，切屑底部材料也会被阻滞在已经“冷焊”在前刀面上的金属层上，粘成一体，使粘结层逐步长大，形成积屑瘤。
积屑瘤对切削过程的影响：
(1).是刀具前角增大；使切削力减小(2).使切削厚度变化；切削厚度增大
(3).使加工表面粗糙度增大；会是加工表面粗糙度增大(4).对刀具寿命的影响；提高刀具寿命
预防积屑瘤：（1）选用正确的切削速度；（2）使用润滑性能好的切削液；（3）增大刀具前角；（4）适当提高工件材料硬度
切屑类型：带状、节状、粒状、崩碎。当加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成（带状切屑）
1.带状切屑：切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大
2.节状切屑：切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小
3.粒状切屑：剪切面上的剪切应力超过了材料的断裂强度
4.崩碎切屑：加工脆性材料，切削厚度越大越易得到这类切屑
前三种切屑是加工塑性金属时常见的切屑类型。
影响切削力的因素：工件材料影响、切削用量影响、刀具几何参数影响、刀具磨损、切削液、刀具材料
切削用量对切削温度的影响：切削速度对切削温度的影响最为显著，进给量次之，背吃刀量最小
国际标准ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度作为刀具的磨钝标准。
选择切削用量的基本原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床进给机构强度、刀杆刚度等限制条件（粗加工时）或已加工表面粗糙度要求（精加工时），选取尽可能大的进给量；最后根据“切削用量”查取或根据公式（2-29）计算确定切削速度。{（1）背吃刀量，根据加工余量确定；（2）进给量：粗加工，工艺系统所能承受的最大f，精加工：限制因素主要是表面粗糙度和加工精度；（3）切削速度：根据已经选定的背吃刀量、进给量、刀具寿命，用公式或查表取切削速度}
粗加工：在保证刀具耐用度一定前提下尽可能的提高生产效率，首先选用尽可能大的背吃刀量，其次选取尽可能大的进给量，最后根据寿命选取合适的切削速度；（选水溶液，离子型切削液或3%~5%乳化液）
精加工：在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产效率，选用较高切削速度，尽可能大的背吃刀量，较小的进给量。（高浓度乳化液或切削油）
刀具磨损形态：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损
刀具磨损的原因：磨料磨损，黏结磨损，相变磨损，扩散磨损，化学磨损，热电磨损
高速钢刀具：正常磨损原因 磨料磨损，黏结磨损；急剧磨损原因 相变磨损；
硬质合金刀：中低速 磨料磨损，黏结磨损；高速 磨料磨损，扩散磨损（急剧），化学磨损；
高温发生相变磨损 低速发生磨料磨损
磨损过程：初期磨损阶段：在刀具开始使用的短时间内，后面上即产生一个磨损0.05~0.1mm的小棱带，称为初期磨损阶段。此阶段，磨损速率较大，时间短，总磨损量不大。正常磨损阶段：刀具经过初期磨损阶段，后面的表面粗糙度值已减小，承压面积增大，刀具磨损进入正常磨损阶段。剧烈磨损阶段：随着刀具切削过程的继续，磨损量VB不断增大，到一定数值后，切削力和切削温度上升，刀具磨损率增大，刀具迅速失去切削能力，该阶段称为剧烈磨损阶段
刀具破损形式：脆性破损（崩刃、碎断、剥落、裂纹破损），塑性破损。
刀具的使用寿命（耐用度）是指一把新刀或新刃磨过的刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准为止的切削时间，也称刀具耐用度。切削速度对刀具的使用寿命影响最大，其次是进给量，切削深度影响最小。在选择切削用量是首先选择尽量大的切削深度，其次是进给量，最后在刀具寿命允许的条件下选择切削速度
原始误差：工艺系统中的种种误差，在不同的具体条件下，以不同的程度复映到工件上，就形成了工件的加工误差。根据因果关系，将工艺系统的误差称为原始误差
原理误差是由于采用了近似的加工运动或者近似的刀具轮廓而产生的
主轴误差：可分解为：纯轴向窜动、纯径向移动、纯角度摆动
加工误差按性质分类可分为两大类：1）系统性误差：当连续加工一批零件时，这类误差的大小和方向保持不变，或是按一定的规律变化。前者称为常值系统性误差，后者称为变值系统误差。常值系统误差和加工的顺序（或加工时间）没有关系。变值系统性误差是随着加工顺序（或加工时间）而有规律地变化。 2）随机性误差：在加工一批零件中，这类误差的大小和方向是不规律地变化着的
机械制造中常见的误差分布规律：正态分布、平顶分布、双峰分布、偏态分布
机器零件主要失效形式：疲劳破坏、滑动摩损、滚动磨损
定位基准的选择 1）粗基面：在第一道工序中，只能使用毛坯的表面作为定位基准，这种定位基面就称为粗基面（或毛基面）。2）精基面：第一道工序过后，就可以使用已经切削加工过的表面作为定位基面，这种定位基面就称为精基面（或光基面。
精基准的选择原则：基准重合原则、同一基准、互为基准、自为基准。
(1)基准重合原则：应尽可能选择所加工表面的设计基准为精基准。
(2)统一基准原则：应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面。
(3)互为基准原则：当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工。
(4)自为基准原则：一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准进行加工。
粗基准的选择原则：(1)保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则；（2）合理分配加工余量的原则；（3）便于装夹的原则（4）在同一尺寸方向上粗基准一般不得重复使用的原则。
加工阶段划分：粗加工阶段，半精加工阶段（钻孔、攻螺纹、铣键槽），精加工阶段（主要表面达到零件图规定的加工质量要求），光整加工阶段
简述划分加工阶段的目的：1）保证加工质量2）可以及时发现毛坯缺陷，好采取补救措施3）充分利用人力 物力资源，4)便于安排热处理工序，是冷热加工配合更好。
机械加工工序的安排：1)先加工定位基准面，再加工其他表面。2)先加工主要表面，后加工次要表面。3)先安排粗加工工序，后安排精加工工序。4)先加工平面，后加工孔。（先基面后其他，先主后次，先粗后精，先面后孔。）

为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，应在切削加工之前进行；
为消除工件内应力安排的热处理工序，最好安排在粗加工阶段之后进行；
为改善工件材料力学性能的热处理工序，一般安排在半精加工和精加工之间进行
影响加工余量的因素有1）上工序留下的表面粗糙度值Rz和表面缺陷层深度Ha ；2）上工序的尺寸公差Ta；3）Ta值没有包括得上工序留下的空间位置误差ea；4）本工序装夹误差。
工序余量有：工程余量（简称余量）、最大余量、最小余量
工序尺寸“入体原则”：对被包容尺寸，上偏差为0，其最大尺寸就是基本尺寸；对包容尺寸，下偏差为零，其最小尺寸就是基本尺寸。一般工序尺寸按“入体原则”标注，孔距类工序尺寸偏差按“对称偏差”配置
尺寸链：在工件加工和机器装配过程中，又相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组成为尺寸链。尺寸链可分为：直线尺寸链、平面尺寸链、空间尺寸链
环：组成尺寸链的每一个尺寸，尺寸链中，凡是间接得到的尺寸成为封闭环；凡是通过加工直接得到的尺寸成为组成环；如封闭环随着某组成环增加而增加，此组成环称为增环；若封闭环随着某组成环增加而减少，次组成环称为减环