机械制造工艺学重难点

粗基准概念：以未加工的表面为定位基准的基准。
精基准概念：以加工过的表面为定位基准的基准。
精基准的选择：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6 精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高其位置精度。
粗基准的选用原则： 1保证相互位置要求 2保证加工表面加工余量合理分配 3便于工件装夹 4粗基准一般不得重复使用原则（1、若必须保证工件上加工表面与非加工表面间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准；2、若各表面均需加工，且没有重点要求保证加工余量均匀的表面时，则应以加工余量最小的表面作为粗基准，以避免有些表面加工不起来。3、粗基准的表面应平整，无浇、冒口及飞边等缺陷。4、粗基准一般只能使用一次，以免产生较大的位置误差。）
生产纲领：计划期内，应当生产的产品产量和进度计划。备品率和废品率在内的产量
六点定位原理：用来限制工件自由度的固定点称为定位支承点。用适当分布的六个支承点限制工件六个自由度的法则称为六点定位原理（六点定则）
组合表面定位时存在的问题：当采用两个或两个以上的组合表面作为定位基准定位时，由于工件的各定位基准面之间以及夹具的各定位元件之间均存在误差，由此将破坏一批工件位置的一致性，并在夹紧力作用下产生变形，甚至不能夹紧
定位误差：由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸或位置要求方面的加工误差。
产生原因：
1工件的定位基准面本身及它们之间在尺寸和位置上均存在着公差范围内的差异；
2夹具的定位元件本身及各定位元件之间也存在着一定的尺寸和位置误差；
3定位元件与定位基准面之间还可能存在着间隙。
夹紧装置的设计要求：
1夹紧力应有助于定位，不应破坏定位；
2夹紧力的大小应能保证加工过程中不发生位置变动和振动，并能够调节；
3夹紧后的变形和受力面的损伤不超出允许的范围；
4应有足够的夹紧行程；
5手动时要有自锁功能；
6结构简单紧凑、动作灵活、工艺性好、易于操作，并有足够的强度和刚度。
斜楔夹紧机构：（1）斜楔结构简单，有增力作用。（2）斜楔夹紧的行程小。（3）使用手动操作的简单斜楔夹紧时，工件的夹紧和松开都需敲击
螺旋夹紧机构：该机构具有结构简单、工艺性好、夹紧可靠、扩力比大以及行程不受限制等优点，故应用广泛。缺点是动作慢、效率低。
机械加工工艺规程概念：规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，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。
机械加工工艺规程的作用：
1是组织车间生产的主要技术文件，据其进行生产准备。车间一切从事生产的人员都要严格、认真地贯彻执行工艺文件，才能实现优质、高产、低耗。
2是生产准备和计划调度的主要依据。有了工艺规程，在产品投产之前就可以进行一系列的准备工作，并可制订进度、调度计划，使生产均衡、顺利。
3是新建或扩建工厂、车间的基本技术文件。新、扩建工厂、车间时，只有依据工艺规程、生产纲领，才能确定机床的种类、数量，工厂、车间面积等。
制订工艺规程的原始资料：是产品图样、生产纲领、现场加工设备以及生产条件等，同时由生产纲领确定了生产类型和组织形式。
制订工艺规程的原则：可靠地保证零件图样上所有技术要求的实现；必须满足生产纲领的要求；在满足前两者的前提下，一般要求工艺成本最低；尽量减轻工人的劳动强度，保证生产安全。
机械加工工艺规程的制订程序：
1、零件的工艺性分析；2、选择毛坯；3、设计工艺过程：包括划分工艺过程的组成、选择定位基准及零件表面的加工方法、安排加工顺序和组合工序等；4、工序设计：包括选择机床和夹具、确定加工余量、计算工序尺寸及公差、确定切削用量、计算工时定额等；5、编制工艺文件。
工序：一个或一组工人在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。
安装：工件经一次装夹后所完成的那部分工序。
工位：一次装夹后，工件在加工过程中如作若干次位置的改变，则工件在每一个位置上所进行的那部分工序。
工步：在加工表面、加工工具、切削速度和进给量都不变的情况下所连续完成的那部分工序。
走刀：刀具对工件的每一次切削。
经济加工精度：指在正常加工条件（正常加工条件：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，且不延长加工时间。）下所能保证的加工精度。
工艺顺序的安排原则：1先加工基准面再加工其他表面 2一般情况下先加工平面再加工孔 3先加工主要表面再加工次要表面 4先安排粗加工工序再安排精加工工序5、易出现废品的工序应适当前移，次要表面的加工应往后放。
热处理工序的安排：1、退火与正火：安排在机械加工之前。目的是改变材料的硬度，以利于切削。2、时效：用于消除残余应力。3、淬火：可以提高机械性能。一般需配合回火，安排在磨削之前。4、渗碳与氮化：变形大，故一般安排在精加工之前。5、表面处理：可提高零件的抗腐蚀能力、耐磨性等。一般安排在工艺过程的最后。
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。工序集中：是使每个工序中包括尽可能多的工步内容。使总的工序数目减少，夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。
工序分散的特点：1、设备夹具简单、易调整，对工人技术水平要求较低，便于工人掌握；2、有利于选用最合理的切削用量；3、设备数量多、生产面积大、工艺路线长。
工序集中的特点：1、有利于采用高效的专用设备和工艺装备，显著提高生产率；2、减少了工序数量，缩短了工艺过程，简化了生产计划和组织工作；3、减少了设备数量、操作工人数量和生产面积；4、减少了工件的装夹次数，缩短了辅助时间，并有利于保证工件的位置精度；5、专用设备、工艺装备投资大，调整维修费事，生产准备时间长、转产难。
机械产品生产过程：指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程。
机械加工工艺过程阶段划分：粗加工阶段半精加工阶段精加工阶段精密、光整加工阶段
划分优点：粗加工时，切削层厚，切削热量大，利于消除因热变形带来的加工过误差、粗加工留在工件表层残余应力产生的加工误差；避免后续加工划伤以加工好的加工面；利于及时发现毛坯缺陷；利于合理使用设备（精粗机床）；利于合理实用技术人员。
加工总余量：毛坯尺寸与零件设计尺寸之差加工总余量为所有工序余量的和
加工余量的组成（影响因素）：1、上工序的表面粗糙度Ry和表面缺陷度Ha  ；2、上工序的尺寸公差T_a3、上工序形成的表面形状及空间位置误差e_a4、本工序的装夹误差ε_b5、上工序产生的表面缺陷层T_缺_a：包括冷硬层、气孔夹渣、氧化皮、裂纹等：根据工序尺寸公差确定；；：包括定位和夹紧误差。
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消耗的时间。
组成：基本时间、辅助时间、布置工作地点时间、休息和生理需要时间、准备与终结时间
过定位的解决方法：（同方向上可移动；可调支承；自位支承）1 采用大端面和短销组合定位 2 采用长销和小断面组合定位 3 采用大端面和长销组合定位
切削过程中，由于各种原始误差的影响，会使刀具和工件间的正确几何关系遭到破坏引起加工误差。原始误差在敏感方向上时加工误差最大。
误差敏感方向：原始误差对加工精度影响最大的方向（通过切削刃的加工表面的法向）。
误差复映：当车削有圆度误差的毛坯时，由于工艺系统受力变形的变化而使工作产生相应的圆度误差
减小误差复映的措施：提高工艺系统刚度减少进给量增加走到次数
影响机床部件刚度的因素：联接表面间的接触变形；零件间摩擦力的影响；接合面的间隙；薄弱零件本身的变形
减小工艺系统受力变形对加工精度影响的措施：提高工艺系统的刚度；提高联接表面的接触刚度；采用合理的装夹和加工方式（1、降低切削用量2、补偿工艺系统有关部件的受力变形3、采用恒力装置）
跃进（爬行）现象：对于各种机械减速的微量进给机构，理论上讲手轮每转动一小格，工作台应相应进给一定的数值。实际上开始转动手轮时，只能消除内部间隙，工作台并不移动，直到手轮转动到某一角度时，工作台才突然移动一个较大的距离，而后又停止。工作台在进给手轮低速微量进给转动过程中，由不动到移动，再由移动到停滞不动的反复过程称之为跃进现象。
产生原因：进给机构中各相互运动表面之间存在着摩擦力（特别是工作台与导轨之间），开始时阻止工作台移动，并促使整个进给机构产生弹性变形。随着进一步转动手轮，使其弹性变形程度和产生的弹性力P增大到能够克服工作台与导轨之间的静摩擦力f_u0（即P₁≥f_u0）时，工作台开始移动，并产生一个加速度，使工作台移动一个较大的距离。之后，因弹性力P减小到小于动摩擦力f_u（即f_u≥P2）时而停止移动。如此周而复始而产生跃进现象。
工艺系统刚度：是指工件在切削力法线方向fy的作用下，刀具相对于工件在该方向上的位移y的比值。
工艺系统刚度曲线：
1力与变形不成直线关系，说明不是纯粹的弹性变形；
2加、卸载曲线不重合，其包容面积说明损失在内部摩擦和塑性变形上的能量；
3卸载后恢复不到起点，说明有塑性变形；
4反复多次加、卸载后，起、终点逐渐接近直至重合，说明塑性变形越来越小，最终不再有塑性变形。
减少工艺系统热变形对加工精度影响的措施：1、减少热量的产生及其影响2、加强散热能力3、控制温度变化，均衡温度场4、采取补偿措施5、改进机床结构6、控制环境温度
分布曲线存在的问题：
1分布曲线法不能反映出零件加工的先后顺序，也就无法把按一定规律变化的系统误差与随机误差区分开；
2需在全部一批零件加工完之后才能绘制出分布曲线，不能在加工过程中提供控制工艺过程的资料，即只能为下批工件的加工提供参考。
保证和提高加工精度的主要途径：（误差预防、误差补偿）1、减少或消除原始误差2、补偿或抵消原始误差3、转移原始误差4、分化或均化原始误差
加工表面质量包括：加工表面的几何形貌和表面层材料的力学物理性能和化学性能
加工表面的几何形貌：包括表面粗糙度、表面波纹度、纹理方向和表面缺陷
机械加工表面质量对零件乃之产品的使用性能和寿命都有显著影响：1对耐磨性、零件工作精度及保持性的影响2对抗腐蚀性能的影响3对疲劳强度的影响4对配合性质的影响
切削加工表面粗糙度影响因素：1、几何因素2、物理因素3、工艺系统振动
几何因素：粗加工（H=f/(cotkr+cotkr')式中 f—刀具的进给量；kr、kr'—刀具的主、副偏角。）精加工（H=r_ε(1-cosα/2)化简：H≈f ²/8r_ε）
减小措施：1、选用合理的刀具几何角度；2、减小进给量；3、选用具有直线过渡刃（修光刃）的刀具。合理选择切削液。
物理因素：切削用量的影响：进给量f （进给量越大越粗糙）切削速度v （v越高，粗糙度亦越好；v较低时表面质量显著下降）切削深度（正常情况下，切削深度对粗糙度的影响不大。当切削深度很小时，由于刀刃存在一定的刃口半径ρ，会出现挤压、打滑和周期性地切入加工表面等现象，从而对粗糙度产生影响。）工件材料性能的影响（工件材料的韧性和塑性越好，切削后的粗糙度越差。相反晶粒越均匀，粒度越细，越能获得好的粗糙度。）
刀具材料的影响：刀具的材料不同，其化学成分也不同。加工过程中，前、后刀面的硬度、粗糙度的保持性、与工件材料金属分子的亲合性、与切屑和加工表面间的摩擦系数均不相同，由此影响了刃口的锋利、积屑瘤的产生及塑性变形的程度。此外，适当增大刀具的前角和刃倾角，提高刀具的刃磨质量，合理地选择冷却润滑液等，也能有效地改善表面粗糙度。
工艺系统震动：工艺系统的低频振动使加工表面产生波度，高频振动则影响表面粗糙度。
磨削加工：1、砂轮的粒度号越大（微粉号越小）；2、砂轮速度v砂越高；3、工件速度v工越低；4、砂轮进给量f越小；5、磨削深度越小；6、空走刀次数越多；7、砂轮修整得越好。（表面粗糙度越好）
冷作硬化：切、磨削加工过程中，加工表面层产生的塑性变形使晶体间产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒拉长、破碎和纤维化，引起表面层的强度和硬度都提高的现象。（或称为强化）主要指标：硬化层深度h；显微硬度HV；硬化程度N（硬化程度取决于产生塑性变形的力、变形速度和变形时的温度。1、力越大，塑性变形越大，硬化程度也越大；2、变形速度越大，变形越不充分，硬化程度减小；4、变形时的温度不仅影响塑性变形程度，还影响金相组织的恢复程度，当温度超过(0.25~0.3) 金属熔化温度时，就会部分甚至全部地消除冷作硬化现象。）
影响表面层冷作硬化的因素：
切削用量：影响较大的是v和f。
v增大，N和h都减小，其原因一是v增大使温度增高，有助于冷作硬化的恢复；二是v增大使塑性变形程度减小。
f增大，切削力增大，塑性变形严重，f较小时，刃口圆角在加工表面上的挤压次数增多，故都使硬化现象增大。
刀具几何形状：刃口圆角和后刀面的磨损量越大，冷作硬化程度和深度也越大。
被加工材料性能：硬度越低，塑性越大，冷作硬化现象越严重。
减小表面层冷作硬化的措施：1、合理选择刀具的几何形状，增大前、后角，减小刃口半径。2、限制后刀面的磨损程度。3、合理选择切削用量，增大v，适当减小f。4、采取有效的冷却润滑措施。
影响磨削加工时金相组织变化的因素有：工件材料、磨削温度、温度梯度及冷却速度等。
磨削烧伤：对于以淬火的钢件，很高的磨削温度往往会使表面层金属的金相组织产生变化，使表层金属硬度下降，使工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。（回火烧伤、淬火烧伤、退火烧伤）
减小磨削烧伤的工艺途径：1正确选择砂轮 2合理选择磨削用量3改善冷却条件 4选用开槽砂轮
磨削淬火钢特别是高合金钢时，很容易产生以下三种烧伤：
1回火烧伤：磨削区温度超过马氏体转变温度而未超过相变临界温度时，原来的马氏体将产生回火现象，转化成硬度降低的回火组织(回火索氏体或屈氏体)；
2淬火烧伤：若超过其相变临界温度，由于冷却液的急冷作用，使表面最外层出现二次淬火马氏体组织，硬度增高，其里层因冷却较慢仍为回火组织；
3退火烧伤：若干磨温度超过临界相变温度，由于冷却速度较慢而使表面硬度急剧下降。
表层金属产生残余应力的原因:由于塑性变形只产生表面层，而表面金属的比容增大和体积膨胀，不可避免地要受到与它相连的里层金属的阻碍，这样就在表面层内产生了压缩残余应力，而在里层就产生拉伸残余应力。
影响车削表层金属残余应力的工艺因素：1切削速度和被加工材料的影响 2前角的影响
影响磨削残余应力的工艺因素：1磨削用量的影响 2工件材料的影响
表面强化工艺：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。1喷丸强化 2滚压加工
减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施：
1合理选择磨削用量
2提高冷却效果
3提高砂轮的磨削性能
合理选择磨削用量：
增大磨削深度a_p，会使表面温度升高；
增大工件和砂轮速度v_工、v_砂，也会使温升增大，但其影响程度不如a_p大；
增大横向进给量f会降低表面温度；
v_工越大，表面附近的温度梯度越大，因此即使产生烧伤层也很薄，一般在后续无进给磨削或研磨、抛光等工序中即可去除。但v_工增大后，表面粗糙度会变差，若相应提高v_砂即可解决。
提高砂轮的磨削性能：
可通过采取提高磨粒硬度和强度、采用具有一定弹性的粘结剂、改变砂轮的表面结构等措施，来达到提高磨削性能之目的。
装配单元：为保证有效地进行装配工作而将机器划分为若干能进行独立装配的部分。
套　件：在一基准零件上，装上一个或若干零件构成的部分。为此进行的装配工作称为套装。
组　件：在一基准零件上，装上若干套件及零件构成的部分。为此进行的装配工作称为组装。
部　件：在一基准零件上，装上若干组件、套件及零件构成的部分。为此进行的装配工作称为部装。
整　机：在一基准零件上，装上若干部件、组件、套件及零件构成的整个机器。
为此进行的装配工作称为总装。
装配工艺系统图：表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程的示意图。
装配精度：装配后实际性能参数与理想性能参数的符合程度。
一般机械产品的装配精度包括：1、零部件间的尺寸精度；2、相对运动精度；3、相互位置精度；4、相互配合精度。
装配尺寸链：以某项装配精度指标(或要求)作为封闭环，查找所有与该项精度指标有关零件的尺寸(或位置要求)作为组成环而形成的尺寸链。
装配尺寸链按几何特征和所处空间位置的不同分为：
长度尺寸链角度尺寸链平面尺寸链空间尺寸链
装配尺寸链计算方法：
有极值法和概率法两类。
极值法简单可靠，但当封闭环精度要求较高、组成环又较多时，计算出的组成环公差甚至无法用机械加工来保证。
大量生产时可用概率法计算。
保证装配精度的方法：1、互换装配法：在装配过程中，零件互换后仍能达到装配精度要求的装配方法 1完全互换装配法：在全部产品中，装配环不需要改变其大小和装配位置，装配后即能达到装配精度要求。特点：装配质量稳定可靠，装配过程简单，生产效率高，易于实现装配机械化、自动化，便于组织流水作业和零部件的协作与专业化生产，有利于产品的维护和零部件的更换。但是当装配精度要求较高时，尤其是组成环数目较多时，零件难以按经济精度加工。应用：这种装配方法常用于高精度少环，或者低精度多环的大批量生产装配中。
1、大数互换装配法：在绝大多数产品中，装配环不需要挑选或者改变其大小和位置，装配后即能达到装配精度的要求，但少数产品出现废品的可能性。特点：零件所规定的公差比完全互换装配法所规定的公差大，有利于零件的经济加工，装配过程与完全互换法一样简单、方便。但在装配时应采取适当的工艺措施，以便产品因超出公差而产生废品的可能性。应用：这种装配方法适用于组成环较多，装配精度较高的场合
2、分组装配法：在零件加工时，常将个组成环的公差相对完全互换法所求数值放大数倍，使其尺寸能按经济精度加工，再按实际测量尺寸将零件分为数组，按对应组分别进行装配，以达到装配精度要求。应用：在大批生产中，对于成环数较少而装配精度要求较高的部件
3、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装配，以保证装配精度的要求。适于精度要求高，组成环数少的大批量生产。
4、修配法是将尺寸链汇总各组成环按经济加工精度制造。适于小批量生产，装配精度要求高，组成环数多的场合。修配的方法：单件修配法，合并加工修配法自身加工修配法
调整装配法：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到达装配精度的方法。适于精度要求高，组成环数多，不能用互换法时。
分组装配法的条件和要求：
1要保证分组后各组成环的配合性质、精度与原来的要求相同。因此，配合件的公差值应相等，公差增大要同向，增大的倍数即为分组数。
2要保证零件分组后在装配时能够配套。
3分组不宜太多，以能经济地加工为原则。
4分组公差不准随意缩小，以符合装配精度为原则。
各种装配方法的选择原则：
1只要组成环零件的加工比较经济可行时，优先采用完全互换装配法；
2封闭环公差要求较严、批量较大、组成环较少时，可采用分组装配法；
3封闭环公差要求较严，环数多时采用调整装配法；
4用其它方法不便或单件小批生产时采用修配装配法。
制订工艺规程的方法、步骤及内容如下：
1、准备原始资料；2、熟悉和审查产品的装配图；3、确定装配方法与装配的组织形式；4、划分装配单元，确定装配顺序；5、装配工序的划分与设计；6、填写装配工艺文件；7、制订产品检测与试验规范
一般装配顺序是：1、工件要预先处理，如去毛刺、清洗、防锈等。2、先基准件、重大件，以保证稳定性。3、先复杂件、精密件、难装配件的装配，以保证装配顺利进行。4、先进行易破坏装配质量的工作，如冲击、加热装配等。5、集中安排使用相同设备、工装的装配。6、处于基准件同一方位的装配应集中进行。7、电线、油路的安装应与相应工序同时进行。8、易燃、易爆、易碎、有毒物质或零部件的安装应放在最后，以减少防护。
钻模的分类：回转式钻模、固定式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模
钻模板：固定式钻模板，铰链式钻模板，可卸式钻模板，悬挂式钻模板
钻套：固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套
铣床夹具的对刀：单件试切；数件试切；利用样件或对刀装置对刀
用对刀装置对刀时，影响精度的因素有：
1测量调整误差：如δ的测量误差；
2定位元件定位面相对于对刀装置的位置误差：要正确确定对刀块对刀表面的位置尺寸及公差，并以定位元件定位面为基准标注，避免基准转换。
留有间隙δ的原因：
避免刀具与对刀块直接接触，造成两者擦伤；便于用塞尺测量接触情况，以控制尺寸。一般取δ=1~3。
机床夹具设计的一般步骤：1、研究原始资料、分析设计任务；2、确定夹具的结构方案；3、绘制夹具总图；4、确定并标注有关尺寸、配合和技术条件
制定工艺规程原则：保证产品装配质量，力求提高质量，以延长产品的使用寿命；合理安排装配质量和工序尽量减少钳工手工劳动量，缩短装配周期提高装配效率；尽量减少装配占地面积，提高单位面积生产率；尽量减少装配工作所占成本
其原始资料：从产品的装配图及验收技术标准；产品的生产纲领；生产条件
查找尺寸链注意的问题：装配尺寸链应进行必要简化；装配尺寸链组成的“一件一环”；装配尺寸链的“方向性”

车削及铣、刨削时热量分配与切削速度之间的关系：

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机械制造工艺学 重难点

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