第1章 绪论

1、机械的制造工艺过程通常分为热加工工艺过程和冷加工工艺过程，它们都是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为成品或半成品的过程。

2、机械制造（冷加工）工艺过程一般是指零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。因此，机械制造（冷加工）也是研究机械加工和装配工艺过程及方法的科学。

第2章 制造工艺装备

1、金属切削加工：是利用刀具从工件待加工表面上切去一层多余的金属，从而使工件达到规定的几何形状、尺寸精度和表面质量的机械加工方法。

2、切削运动可分解为主运动和进给运动。主运动是使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动（速度最高、功率最大、主运动只有一个）；进给运动是不断把切削层投入切削，以逐渐切削出整个工件表面的运动（进给运动可以有一个或几个）。

3、切削过程中工件上通常存在着3个不断变化的表面：已加工表面、待加工表面、加工表面。

切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）三要素。切削层几何参数包括切削层公称厚度、切削层公称宽度bD、切削层公称横截面积AD。切削用量和切削截面参数

切削截面参数：切削厚度，切削宽度，切削截面面积。

故主偏角越大，切削厚度越大，切削宽度越小。

5、刀具几何角度

前刀面：切屑流过的表面。

主后刀面：与工件上过渡表面相对的表面。

副后刀面：与工件上已加工表面相对的表面。

主切削刃：前刀面与主后刀面的交线。主要

副切削刃：前刀面与副后刀面的交线。协同

刀尖：主切削刃与副切削刃连接处的那部分切削刃。它可以是小的直线段或圆弧。

6、刀具标注坐标系

基面：通过切削刃选定点，与假定主运动方向相垂直的平面。

切削平面：过切削刃在基面内的投影且垂直于基面。

主剖面：过切削刃上选定点，与基面和切削平面垂直的平面。

7、刀具的标注角度

前角：前刀面与基面。

后角：主后刀面与切削平面。

主偏角：在基面内测量的主切削刃 在基面上的投影与假定进给运动方向的夹角。正值

副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给运动反方向的夹角。正值

刃倾角：在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。

刃倾角对刀尖强度和切屑的影响：

时，刀尖强度低，切屑流向未加工表面；时，刀尖强度高，流向已加工表面。

8、刀具实际工作角度：

实际工作前角和后角与刀具的进给量和工件直径有关。工件直径越小，进给量越大，实际工作的前角越大，实际工作的后角越小。故横车时，工件半径很小时，是被挤断的。

9、刀具性能要求和材料选择

（1）高的硬度：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。

（2）高的耐磨性：一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。

（3）足够的强度和韧性：以便承受切削力、冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断。

（4）高的耐热性（热稳定性）：指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。

（5）良好的热物理性能和耐热冲击性能：刀具材料的导热性能要好，不会因受到大的热冲击产生刀具内部裂纹而导致刀具断裂。

（6）良好的工艺性、经济性：刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨损加工性能等。

碳素工具钢及合金工具钢：耐热性差，用于手工工具；高速钢：具有较高的硬度和耐热性、制造工艺简单、能锻造应用广泛。硬质合金钢：硬度高，耐高温，耐磨性好应用广泛，但抗弯强度低、冲击韧性差，刀口不锋利不能完全取代高速钢。

10、刀具角度的选择

（1）前角

前角对切削的难易有很大的影响。增大前角（工件强度低、塑性材料、韧性好的、精加工）能使刀刃变得锋利，使切削更加轻快，可以减小切削变形，从而使切削力和切削功率减小。减小前角（脆性材料、韧性差的、粗加工）可使刀刃和刀尖强度上升，刀具散热体积增大，提高寿命。

（2）后角

后角的功能是减小后刀面与工件的摩擦和后刀面的磨损。其大小对刀具耐用度和工件已加工表面质量都有很大影响。

切削层公称厚度越大，刀具后角越小；工件材料越软、塑性越大，后角越大；工艺系统刚性较差时，应适当减小后角；尺寸精度要求较高的刀具，后角宜取小值。

（3）主偏角和副偏角

对刀具耐用度影响大，减小可使刀尖增大，强度提高，散热条件改善即耐用度提高。故减小可降低残留面积的高度，减小加工表面粗糙度。精加工、工艺系统刚性好时取小值。

（4）刃倾角

主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。增大可提高强度。

11、车刀的结构形式有整体式、焊接式、机夹重磨式和机夹可转位式。

12、麻花钻的螺旋角和前角从外缘向中心逐渐减小，前角由30度降到-30度，故靠近中心处的切削条件很差。

13、铣刀方式（周铣法和端铣法）

周铣法：可分为逆铣和顺铣。逆铣时，刀齿由切削层内切入，从待加工表面切出，切削厚度由零增至最大。由于刀刃并非绝对锋利，所以刀齿在刚接触工件的一段距离上不能切入工件，只是在加工表面上挤压、滑行，使工件表面产生严重冷硬层，降低了表面加工质量，并加剧了刀具磨损。顺铣时，切削厚度由大到小，没有逆铣的缺点。同时，顺铣时的铣削力始终压向工作台，避免了工件上下震动，因而提高铣刀的耐用度和加工表面质量。但顺铣时由于水平切削分立与进给方向相同，可能使机床工作台产生窜动，引起震动和进给不均匀。

14、机床的型号编制（机床按加工性质和用途可分为12类）

15、常用的形成发生线的方法：轨迹法、成形法、相切法、展成法。、

16、夹具

装夹是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。定位是确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧是指工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。（先定位后夹紧）

分类：通用夹具、专用夹具、通用可调夹具、组合夹具和成组夹具。其中组合夹具适合新产品的试制、单件小批生产和临时性生产任务。

夹具的主要组成部分：定位元件、夹紧装置、对刀元件、导引元件、其他装置、连接元件和连接表面、夹具体。

17、六点定位原理的定义：分别工件的六个自由度，从而使工件在空间得到确定位置的方法，成为工件的六点定位原理。

18、完全定位的定义：分布的六个定位支承点，了工件全部六个自由度，称为工件的“完全定位”。

    不完全定位的定义：按加工要求，允许有一个或几个自由度不被的定位。

19、过定位的定义：工件的同一自由度被两个或两个以上的支撑点重复的定位，称为过定位（又叫重复定位）。

    欠定位的定义：在工序的加工要求，工件应该的自由度而未予的定位，称为欠定位。

20、产生定位误差的原因：一是由于定位基准与设计基准不重合，称为基准不重合误差(基准不符误差)；二是由于基准位置误差引起的定位误差。

21、夹紧装置的基本要求

(1)夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；

(2)夹紧力大小要适当。夹紧机构既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不振动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形；

(3)夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力；

(4) 机构应尽量简单，制造、维修方便。

22、典型夹紧机构：斜楔夹紧机构、螺旋、圆偏心、定心、联动。

第3章

1、切屑形成和切削变形区

直角自由切削：没有副切削刃参与切削，并且刃倾角。

切削三大变形区：剪切滑移

第一变形区：受前刀面的剪切和挤压，主要受前刀面的剪切滑移变形，也称为剪切区，是切削过程中产生变形的主要区域。一般很窄；

第二变形区：切屑从材料基体分离后继续受到前刀面的挤压和摩擦，进一步产生滑移变形，产生变形区，位于刀-屑接触区；

第三变形区：切削刃和后刀面与已加工表面间的挤压和摩擦产生的以加工硬化和残余应力为特征的滑移变形。

2、切屑变形程度表示方法和切削变形影响因素

表示方法：剪切应变和变形系数

3、在粘结区，切屑的底层与前面呈现冷焊状态，切屑与前面之间不是一般的外摩擦，这时切屑底层的流速要比上层缓慢得多，从而在切屑底部形成一个滞流层 。

所谓“内摩擦”就是指滞流层与上层流屑层内部之间的摩擦，这种内摩擦也就是金属内部的剪切滑移。其摩擦力的大小与材料的流动应力特性及粘结面积的大小有关。

所谓外摩擦就是指摩擦力的大小与法向力成正比而与接触面积无关，切屑离开粘结区后进入滑动区。在该区域内刀屑间的摩擦仅为外摩擦。

刀—屑接触面间有二个摩擦区：内摩擦区和外摩擦区。

金属的内摩擦力要比外摩擦力大得多，因此，应着重考虑内摩擦。 

4、积屑瘤定义：在切削速度不高而又能形成连续切屑的情况下，加工一般钢料或其他塑性材料时，常常在刀具前面粘着一块剖面有时呈三角状的硬块。它的硬度很高，通常是工件材料的2—3倍，在处于比较稳定的状态时，能够代替切削刃进行切削。这块冷焊在前面上的金属称为积屑瘤。当为中等温度，摩擦系数最大时，产生的积屑瘤也最大。

对切削过程的影响：使刀具实际前角增大，切削力下降；影响刀具耐用度；使切入深度增大；使工件表面粗糙度值变大。总的来说，对粗加工一般是有利的，对于精加工要防止。

避免产生或减小积屑瘤的措施：

（1）避开中速区，采用较低或较高的切削速度。

（2）采用润滑性能好的切削液，较小摩擦；

（3）增大刀具前角，减小刀-屑接触压力；

（4）采用适当的热处理方法提高工件硬度，减小加工硬化的倾向。

5、切削变形的影响因素：

工件材料：越硬越小；

刀具几何参数：工件前角越大，剪切角越大，变形越小；

切削用量：切削速度，无积屑瘤时，切削速度越高变形越小。

切削层公称厚度：越大，变形小。

6、切屑类型：带状、挤裂、单元、崩碎（前三种是切削塑性材料，减小前角，降低速度，加大切削厚度就可得到单元，反之为带状）

7、切削力的来源：切屑形成过程中弹性变形及塑性变形产生的抗力；刀具与切屑及工件表面之间的摩擦阻力。

影响切削力的因素：

工件材料：塑性越高，变形越大，需要做的功越多，切削力越大。

刀具几何角度：

影响最大的是前角：前角越大，剪切角越大，变形越小，切削力越小。主偏角：主偏角越大，背向力越小，进给力越大。刀尖圆弧半径：刀尖圆弧半径增大，相当于主偏角减小。刃倾角：刃倾角越，背向力减小，进给力增大。

切削用量：

背吃刀量：切削深度增加，切削面积增大，切削力正比增大。

进给量：进给量增大，切削面积正比增大，但变形减小，故切削力近似正比增大。

切削速度：通过对变形系数的影响来影响切削力。无积屑瘤时，切削随度越高，变形越小，切削力越小；有积屑瘤时，在积屑瘤增加阶段，随速度增加，变形减小，切削力下降，在积屑瘤减小阶段，随速度增加，变形增加，切削力增加，在高速阶段，随速度增加，变形减小，切削力减小。

刀具材料：看与工件材料的亲和性。切屑液：使用时，切削力小。

8、切削热和切削温度（不多）

切削热产生：切削功率的消耗，能量的转换。

切削热影响因素：切削深度对切屑热影响最大，其次切削速度，再次进给量。

产生位置：剪切区，切屑和前刀面接触区，后刀面和切削表面接触区。

其中切屑带走的热量最多。

切削热分布特点

剪切区：沿剪切方向温度基本相同；垂直于剪切方向，温度梯度最大。

9、刀具破坏形式：磨损和破损

（1）磨损形式：前刀面磨损，切削塑性材料，切削速度和切削厚度较大时产生；主后刀面磨损，切削铸铁和以较小的切削厚度切削塑性材料时产生；同时磨损，以较高速度和中等切削厚度切削塑性材料时产生。

（2）磨损原因：磨料磨损，低切削速度时；粘结磨损，中高速切削速度下；扩散磨损和化学磨损，切削温度很高时会加重；扩散；氧化；相变；热电；塑性变形。

（3）磨损过程：初期磨损，刀具后刀面得加工缺陷造成磨损速度快；正常磨损，比较缓慢；急剧磨损，刀具已经磨钝，切削温度迅速增加造成急剧磨损。

（4）刀具耐用度：刃磨后的刀具自开始切削到磨损量达到刀具的磨钝标准为止的切削时间。

（5）刀具耐用度的影响因素

与切削用量的关系：泰勒公式 （T为耐用度）

切削速度影响最大，其次进给量，再次切削深度。

刀具几何参数：主偏角大，切削温度高，耐用度低；前角相反。

工件材料：强度、硬度高，切削温度高，耐用度低。

（6）刀具破损形式：脆性破损（碎断、崩刃、裂纹、剥落）、塑性破损。

（7）切削用量选择的原则

    所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证工件加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。

    粗加工时，一般先按刀具使用寿命确定切削用量，之后验算系统刚度、机床和刀具的刚度是否影响。精加工时，主要按表面粗糙度和加工精度选择切削用量。

选择原则：使、、三者乘积最大。因此先选择大的切削深度，再选择大的进给量，再根据刀具使用寿命公式算出切削速度。而一般切削深度是由工艺过程和毛坯余量决定的。 

（8）切削液的作用：冷却、润滑、清洗和排屑、除锈。

使用方法：浇注法、喷雾法、内冷却法。

第4章

1、机械加工精度：是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的复合程度。复合程度高，精度就高。加工误差是指偏离程度。加工误差是表示加工精度高低的数量标准，一个零件的加工误差越小，加工精度就越高。

机械加工表面质量  机械加工表面粗糙度

                   机械加工表面变质层 加工硬化和残余应力

2、机械加工精度的获得方法

尺寸精度：试切法，单件小批生产或高精度零件的加工。

          调整法，成批大量生产时。

          定尺寸刀具法，就是成形车刀。

          自动控制法，实质是自动化了的试切法，如数控。

形状精度：轨迹法、成形法、展成法（齿轮） 

位置精度：一次装夹获得法、多次装夹获得法和人工检测加工的非成形运动法。

3、机械加工过程中的原始误差

    机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的工艺系统。工艺系统中的种种误差，是造成零件加工误差的根源，故称之为原始误差。第一类是与工艺系统初始状态有关的原始误差，成为“静误差”。第二类与工艺过程有关的原始误差，简称为“动误差”。

工艺系统静误差：零件未加工前工艺系统就有的误差。主要有原理误差、机床误差、夹具误差、刀具误差、量具误差、装夹误差、测量误差、调整误差。

工艺过程动误差：由于加工过程中受力、热、磨损等原因的影响，工艺系统原有精度受到破坏引起的附加误差。

4、原理误差：是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。录入展成法加工齿轮时，一个是滚刀本身的刀刃齿廓近似造型误差，一个是滚刀表面不可能是连续的曲面产生的误差。

5、工艺系统原有误差对加工精度的影响

对机床几何精度的影响及控制

（1）机床导轨导向误差

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复合程度。两者之间的误差值称为导向误差。

直线导向精度包括水平面和垂直面内的直线度，前后导轨的平行度及导轨对主轴回转轴线的平行度。

误差敏感方向：就是指通过刀刃的加工表面的法线方向，在此方向上原始误差对加工误差影响最大。

提高导轨导向精度的主要措施：选用合理的导轨形状和导轨组合形式，并在可能的条件下增加工作台与床身导轨的配合长度；提高机床导轨的制造精度，主要是提高导轨的加工精度和配合接触精度；选用适当的导轨类型。

（2）机床主轴回转误差

主轴回转误差指主轴实际回转轴线相对于理想回转轴线的偏离程度，也为主轴的“漂移”。

影响主轴回转精度的主要因素：

轴承误差（主轴颈和轴承内孔的圆度误差和波度）；

与轴承配合零件误差(轴承内、外圈或轴瓦很薄，易变形，引起圆度误差)

主轴转速的影响  主轴部件质量不平衡、随机振动及回转轴线不稳定随转速增加而增加，使主轴在某个转速范围内，回转精度高，超过误差就大。

主轴回转误差对加工误差的影响：

（3）机床传动链的传动误差

是指内联系的传动链中，首、末两端传动元件之间相对运动的误差。是一种周期变化的误差。

减少传动链传动误差的措施：缩短传动链；降低传动比；减少各传动件的加工、装配误差；采用校正装置。

6、机械加工表面质量对使用性能的影响

耐磨性：一般表面粗糙度越小，耐磨性越好，但过小增加成本的同时，破坏了润滑油膜，造成干摩擦，耐磨性下降。

疲劳强度：表面粗糙度越大，疲劳强度越低；残余压应力可以提高疲劳强度，残余拉应力则减小疲劳强度。

耐蚀性：表面粗糙度越小，耐蚀性越好。

配合精度：表面粗糙度越大，影响间隙配合的精度，影响过盈配合的过盈量。

7、工艺系统的刚度：所谓工艺系统的刚度，是指作用于工件加工表面法线发向上的切削分力F与刀具在切削力作用下相对于工件在该方向上的位移的比值。

8、切削力大小变化引起的加工误差

在车床上加工短轴时，工艺系统的刚度变化不大，可近似地看做常量。这时，如果毛坯形状误差较大或材料硬度很不均匀，工件加工时切削力的大小就会有较大变化，工艺系统的变形也就会随切削力大小的变化而变化，因而引起工件的加工误差。

9、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：合理的结构设计；提高连接面的接触刚度；采用合理的装夹和加工方式。

（2）减小载荷及其变化：合理选择刀具几何参数和切削用量以减小切削力就可以减少受力变形。

10、工艺系统的热变形不仅影响加工精度，而且还影响加工效率。因为为了减少受热变形对加工精度的影响，通常需要预热机床以获得热平衡，或降低切削用量以减少切削热和摩擦热，或粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工，或增加工序（使粗、精加工分开），控制环境温度，采用合理的机床部件及结构等等。

热源主要有内部热源和外部热源。铣削或者刨削薄板零件时，会产生下凹的误差形状。

工件残余应力

切削加工时，表层金属若受切削热作用而膨胀，会受到里层金属的阻碍而产生压应力。若表层温度过高产生了热塑性变形，加工完毕冷却后，表面会产生拉应力，而里层产生压应力。在磨削时，由于发热严重，使得表层的拉应力可能超过强度极限而产生裂纹。[这段话不是太懂]

加工误差的统计分析

加工误差的分类：系统误差和随机误差。系统误差包括常值系统误差和变值系统误差。

变值系统误差主要来源是加工过程中机床刀具夹具的热变形和磨损。

加工误差的分布规律：正态分布、平顶分布[变值系统误差]、双峰分布[采用了不同的机床或者夹具]、偏态分布[轴的话分布中心横坐标值偏大，孔的话分布中心的横坐标值偏小]。

加工误差的分析方法：分布图法、点图法[可以看出变值系统误差和随机误差规律]。点图法中的图当生产过程稳定时，没有点子超过控制线，大部分点子在均值上下波动，小部分点子在控制线附近，并且点子没有明显的上升或下降趋势以及周期性的波动。

分布图法中工序能力参数：，其它的以前都学过，只是有一点不同的是概率密度函数和数学上不同，是从均值处开始的积分，不是无穷小处。

第5章

1、生产过程是指将原材料转变成成品的全过程。

   生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸及相对位置及相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程成为工艺过程。

1、机械制造工艺过程

定义：采用机械加工方法直接改变零件形状、尺寸、相对位置和性能等，使其成为零件的工艺过程。包括零件的制造和零件的装配。

2、工序、安装、工位、工步和走刀

工序：一个或一组工人在同一机床或同一个工作地，对一个或者同时几个工件所连续完成的那部分机械加工工艺过程。工作、工人、零件和连续作业是构成工序的四个要素，任一要素改变即构成新的工序。可进一步划分为安装、工位、工步和走刀。

安装：工件经一次装夹后所完成的那部分工序；工位：工件在一次安装中先后经过不同位置进行加工，即工件在占据每个位置时完成的那部分工序；工步：加工表面和切削刀具不变情况下完成的那部分工序（要素：加工表面、切削刀具和切削用量，变化一个即为另一工步）；走刀：每次工作进给所完成的工步。

3、机械加工工艺规程

定义：规定产品或零部件制作过程和操作方法等的工艺文件，成为工艺规程。是企业生产中的指导性技术文件，也是企业生产产品的科学程序和科学方法。

三种使用场合：单件小批生产，用工艺过程卡；大批量生产时，用工艺过程卡和加工工序卡；中小批量时，用机械加工工艺卡。

作用：可以使各工序科学地衔接，实现优质、高产、无污染、低消耗；是生产准备和计划调度的主要依据；是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件。

4、制定工艺规程所需的原始资料：产品的全套技术文件、毛坯图、生产条件、技术资料。

5、制定机械加工工艺规程的原则：保证产品质量的同时要保证最好的经济效益、较高的生产效率和能使产品尽快投放市场。

步骤：分析加工零件的公益性；根据零件的生产纲领决定生产类型；选择毛坯的种类和制造方法；拟定工艺过程。P258

6、生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

生产类型划分：单件小批量生产、成批生产、大批大量生产。

前者采用通用夹具刀具量具机群式机床布置、调整或修配法装配；后者采用专用夹具刀具量具自动化机床流水线布置、互换法和分组装配法装配；中者居中。

7、定位基准有粗基准和精基准之分。工件加工的第一道工序或最初几道工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。在以后的工序中则使用经过加工的表面作为定位基准，这种定位基准称为精基准。

8、基准选择原则：

    粗基准：保证零件加工表面相对于不加工表面具有位置精度要求、合理分配加工余量、便于工件装夹和粗基准在一个方向上只允许使用一次。

精基准：基准重合，设计基准作为精基准，可避免基准不重合引起的误差；

基准统一，尽可能选择加工工件多个表面时都能使用的定位基准作为精基准；

互为基准，当两个表面相互位置精度及它们自身的尺寸与形状精度要求较高时，互为基准，反复多次进行精加工；

自为基准，精加工中要求余量小而均匀，遵循自为基准的原则。

便于装夹。

9、机械加工工序安排原则和工序集中和分散

机械加工工序安排原则：先基准面后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔。

工序集中，多品种、中小批量生产时。如数控中心；工序分散，大批量生产时用。

时间定额

定义：在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。构成：基本时间、辅助时间、工作地服务时间、休息和生理时间和准备和终结时间。下载本文