第一篇：工艺课教案电子版(第4章)
第四章 机械加工表面质量
机器零件的破坏，一般都是从表面层开始的，这说明零件的表面质量至关重要，它对产品质量有很大影响。
研究表面质量的目的，就是要掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量影响的规律，以便应用这些规律控制加工过程，最终达到提高表面质量、提高产品使用性能的目的。
生产任何一种机械产品，产品的质量总是第一位的，必须要求在保证质量的前提下，做到高效率、低成本。机器零件的破坏，一般都是从表面层开始的，这说明零件的表面质量至关重要，它对产品质量有很大的影响。
研究表面质量的目的，就是要掌握机械加工中各种工艺因素对表面质量影响的规律，以便应用这些规律控制加工过程，最终达到提高表面质量、提高产品使用性能的目的。
4.1 加工表面质量及其对使用性能的影响
一、加工表面质量的概念
1．表面粗糙度与波度（纹理方向、伤痕）
根据加工表面轮廓的特征（波长L与波高H的比值），可将表面轮廓的几何形状误差分为以下三种：
L／H＞1000：称为宏观几何形状误差，例如圆度误差、圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴；
L／H＝50～1000，称为波(纹)度，它是由机械加工振动引起的；
L／H＜50，称为微观几何形状误差(表面粗糙度)。2．表面层材料的物理力学性能和化学性能
表面层材料的物理力学性能，包括表面层的冷作硬化、金相组织的变化以及残余应力。
1）表面层的冷作硬化
冷作硬化：机械加工过程中表面层金属产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生剪切滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，塑性减小，统称为冷作硬化。
2）表面层金相组织变化
机械加工过程中，在工件的加工区域，温度会急剧升高，当温度升高到超过工件材料金相组织变化的临界点时，就会发生金相组织变化。例如磨削淬火钢件时，常会出现回火烧伤、退火烧伤等金相组织变化，将严重影响零件的使用件能。3）表面层残余应力
机械加工过程中由于切削变形和切削热等因素的作用在工件表面层材料中产生的内应力，称为表面层残余应力。
注：在铸、锻、焊、热处理等加工过程产生的内应力与此处表面残余应力的区别在于：前者是在整个工件上平衡的应力，它的重新分布会引起工件变形；后者则是在加工表面材料中平衡的应力，它的重新分布不会引起工件变形，但它对机器零件表面质量有重要影响。
二、加工表面质量对机器使用性能的影响 1．表面质量对耐磨性的影响
零件的耐磨性不仅与摩擦副的材料、热处理情况和润滑条件有关，而且还与摩擦副表面质量有关。
（1）表面粗糙度对耐磨性的影响
表面粗糙度值大，接触表面的实际压强增大，粗糙不平的凸峰间相互咬合、挤裂，使磨损加剧，表面粗糙度值越大越不耐磨；但表面粗糙度值也不能太小，表面太光滑，会由于因存不住润滑液而使得接触面间容易发生分子粘
接，从而导致磨损加剧。表面粗糙度的最佳值与机器零件的工况有关，载荷加大时，磨损曲线向上向右位移，最佳粗糙度值也随之右移。
零件磨损的三个阶段：初期磨损阶段，正常磨损阶段，急剧磨损阶段。表面粗糙度与初期磨损量的关系（2）表面冷作硬化对耐磨性的影响
机械加工后的表面，由于冷作硬化使表面层金属的显微硬度提高，可降低磨损。加工表面的冷作硬化，一般能提高耐磨性；但是过度的冷作硬化将使加工表面金属组织变得“疏松”，严重时甚至出现裂纹，使磨损加剧。（3）表面纹理对耐磨性的影响
在轻载运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐磨性好；两者的刀纹方向均与运动方向垂直时，耐磨性差，这是因为两个摩擦面在相互运动中，切去了妨碍运动的加工痕迹。但在重载时，两相对运动零件表面的刀绞方向均与相对运动方向一致时容易发生咬合，磨损量反而变大；两相对运动零件表面的刀纹方向相互垂直，且运动方向平行于下表面的刀纹方向，磨损量较小。
2．表面质量对零件疲劳强度的影响
表面粗糙度对零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易产生应力集中，出现疲劳裂纹，加速疲劳破坏。零件上容易产生应力集中的沟槽、圆角等处的表面粗糙度，对疲劳强度的影响更大。
减小零件的表面粗糙度，可以提高零件的疲劳强度。零件表面存在一定的冷作硬化，可以阻碍表面疲劳裂纹的产生，缓和已有裂纹的扩展，有利于提高疲劳强度；但冷作硬化强度过高时，可能会产生较大的脆性裂纹反而降低疲劳强度。加工表面层如有一层残余压应力产生，可以提高疲劳强度。
3．表面质量对抗腐蚀性能的影响
大气中所含的气体和液体与零件接触时会凝聚在零件表面上使表面腐蚀。零件表面粗糙度越大，加工表面与气体、液体接触面积越大，腐蚀作用就越强烈。加工表面的冷作硬化和残余应力，使表层材料处于高能位状态，有促进腐蚀的作用。减小表面粗糙度，控制表面的加工硬化和残余应力，可以提高零件的抗腐蚀性能。
4．表面质量对零件配合质量的影响
对于间隙配合，零件表面越粗糙，磨损越大，使配合间隙增大，降低配合精度；对于过盈配合，两零件粗糙表面相配时凸峰被挤平，使有效过盈量减小，将降低过盈配合的连接强度。因此，对有配合要求的表面都要求较低的表面粗糙度值。
5.表面质量对零件的其它影响
零件表面粗糙度过大----零件接触刚度降低；
表面质量还影响密封件的泄漏、滑动件的摩擦系数和运动灵活性。
1.机械加工表面质量是指：
A.机械加工中的原始误差；B.加工误差；C.表面粗糙度、波纹度及表面层的物理、机械性能变化。
2.零件的表面质量对其疲劳强度有影响，表面层＿＿ 时，其疲劳强度较高。A.有残余拉应力；B.有残余压应力；C.无残余应力
4.2 影响加工表面粗糙度的工艺因素及其对使用性能的影响
切削加工表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何因素形成的理论轮廓有较大的差别，这是由于切削加工中有塑性变形发生的缘故。
进给量对表面粗糙度的影响很大。背吃刀量对表面粗糙度也有一定影响。过小的背吃刀量或进给量，将使刀具在被加工表面上挤压和打滑，形成附加的塑性变形，会增大表面粗糙度值。
影响表面粗糙度的因素
机械加工中，影响表面粗糙度的因素可归结为两个方面：
几何因素 物理因素
机械加工中的振动
一．切削加工的表面粗糙度 ⑴ 刀具的几何形状
切削加工时几何因素产生的表面粗糙度主要取决于残留面积的高度。对于刀尖圆弧半径rε＝0的刀具，工件表面残留面积的高度）
对于刀尖圆弧半径r0的刀具，工件表面残留面积的高度
减小f、r、r'及增大r，均可减小残留面积的高度H值。
切削加工表面粗糙度的实际轮廓形状，一般都与纯几何因素形成的理论轮廓有较大的差别，这是由于切削加工中有塑性变形发生的缘故。
加工塑性材料时，切削速度对加工表面粗糙度的影响如图4－43所示。在图示某一切削速度范围内，容易生成积屑瘤，使表面粗糙度增大。加工脆性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响不大。
加工相同材料的工件，晶粒越粗大，切削加工后的表面粗糙度值越大。为减小切削加工后的表面粗糙度值，常在加工前或精加工前对工件进行正火、调质等热处理，目的在于得到均匀细密的晶粒组织，并适当提高材料的硬度。
适当增大刀具的前角，可以降低被切削材料的塑性变形；降低刀具前刀面和后刀面的表面粗糙度可以抑制积屑瘤的生成；增大刀具后角，可以减少刀具和工件的摩擦；合理选择冷却润滑液，可以减少材料的变形和摩擦，降低切削区的温度；采取上述各项措施均有利于减小加工表面的粗糙度。
磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表面层材料的塑性变形决定的。表面粗糙度的高度和形状是由起主要作用的某一类因素或是某一个别因素决定的。例如，当所选取的磨削用量不至于在加工表面上产生显著的热现象和塑性变形时，几何因素就可能占优势，对表面粗糙度高度起决定性影响的可能是砂轮的粒度和砂轮的修正用量；与此相反，如果磨削区的塑性变形相当显著时，砂轮粒度等几何因素就不起主要作用，磨削用量可能是影响磨削表面粗糙度的主要因素。
车削一铸铁零件的外圆表面，若走刀量f＝0.5mm/r，车刀刀尖的圆孤半径r＝4mm，问能达到的加工表面粗糙度值？(2)工件材料的性质
加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加上刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使得表面粗糙度值加大。
工件材料韧性愈好，金属的塑性变形愈大，加工表面就愈粗糙。
加工脆性材料时，切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点，使得表面粗糙。
(3)切削用量
V对表面粗糙度的影响很大。加工塑性材料时，若V处于产生积屑瘤和鳞刺的范围之内时，则加工表面很粗糙。若将切削速度选在积屑瘤和鳞刺产生区域之外，则可使表面粗糙度值明显减小。
加工塑性材料时，V对加工表面粗糙度的影响如图。在图示某一切削速度范围内，容易生成积屑瘤，使表面粗糙度增大。加工脆性材料时，V对表面粗糙度的影响不大。因此，在实际切削中：
在精加工钢件时，常用低速宽刀切削（如铰孔、拉孔）或高速（精车、精镗）精切。
在切削加工前进行预备热处理（如精加工前对工件进行正火、调质等热处理），使晶粒组织均匀细致，材料硬度适中，以减小表面粗糙度。
此外，减小表面粗糙度值的有效措施还有：
降低刀具前刀面和后刀面的表面粗糙度可以抑制积屑瘤的生成；增大刀具后角，可以减少刀具和工件的摩擦；
适当增大刀具前角以减小切削时的塑性变形；合理选择切削液和提高刀具刃磨质量以减小
切削时的塑性变形与摩擦，并抑制积屑瘤、鳞刺的生成。小 结
在切削加工中，工件由于受到切削力和切削热的作用，使表面层金属的物理机械性能产生变化，最主要的变化是表面层金属显微硬度的变化、金相组织的变化和残余应力的产生。由于磨削加工时所产生的塑性变形和切削热比刀刃切削时更严重，因而磨削加工后加工表面层上述三项物理机械性能的变化会更大。二．磨削加工的表面粗糙度
从塑性变形的角度分析，磨削过程温度高，磨削加工时产生的塑性变形要比刀刃切削时大得多。磨削时，金属沿着磨粒的两侧流动，形成沟槽两侧的隆起，使表面粗糙度值增大。磨削加工表面粗糙度的形成也是由几何因素和表面金属的塑性变形来决定的。
磨削是由刻痕(耕犁)、滑擦和切削三种作用的综合结果。滑擦（弹性变形，无切屑）、刻痕（塑性变形，无切屑，有因多次挤压下塑变后出现疲劳而断裂、脱落）、切削（形成切屑，沿磨粒前面流出）。
在磨削过程中由于磨粒大多具有很大的负前角，因此切削力大，加工表面的塑性变形大，表面粗糙度值就越大。磨削热使表面金属软化，更易于塑性变形，也进一步增大了表面粗糙度。
磨削加工表面粗糙度的大小是由起主要作用的某一个或某一类因素决定的。
例如，当所选取的磨削用量不至于在加工表面上产生显著的热现象和塑性变形时，几何因素就可能占优势，对表面粗糙度高度起决定性影响的可能是砂轮的粒度和砂轮的修正用量；
与此相反，如果磨削区的塑性变形相当显著时，砂轮粒度等几何因素就不起主要作用，磨削用量可能是影响磨削表面粗糙度的主要因素。
影响磨削表面粗糙度的主要因素 ⑴ 砂轮的粒度
砂轮的磨粒粒度愈细，表面粗糙度值愈小。但磨粒如果过细，砂轮容易堵塞，反而会增大工件表面的粗糙度值，生产率低。因此应该选择适当的砂轮硬度。
⑵ 砂轮的硬度
砂轮太硬，磨粒不易脱落，磨钝的磨粒无法及时被新颗粒取代，因此会造成工件表面粗糙度值增大。相反如果砂轮太软，磨削作用减弱，也会使工件表面粗糙度值增大。影响磨削表面粗糙度的主要因素 ⑶ 砂轮的修整
修整砂轮的金刚石工具愈锋利，修整导程愈小，修整深度（纵向进给量和切深）愈小，砂轮表面磨粒的等高性越好，被磨工件的表面粗糙度值越小。⑷ 磨削速度
提高磨削速度，工件表面粗糙度值变小。⑸ 磨削径向进给量与光磨次数
增大磨削径向进给量，塑性变形增大，被磨表面粗糙度值增大。
增多光磨次数，可显著降低磨削表面粗糙度值。
光磨：磨削将结束时不再作径向进给，仅靠工艺系统的弹性恢复进行的磨削。⑹ 工件圆周进给速度与轴向进给量
工件圆周进给速度、背吃刀量及进给量的增加，都会使表面粗糙度值增大（↑↑，↓↓，但过小有可能出现烧伤）。提高砂轮的速度，使粗糙度值明显减小。⑺ 冷却润滑液
冷却润滑液可及时冲掉碎落的磨粒，减轻砂轮与工件的摩擦，降低磨削区的温度，减小塑性变形，并能防止磨削烧伤，使表面粗糙度值变小。
1．磨削光轴时，若磨削条件相同，则＿＿材料磨削后的表面粗糙度值较小。
A.20钢；
B.45钢。
为什么有色金属用磨削加工得不到小粗糙度？通常为获得小粗糙度的加工表面应采用哪些加工方法？
4.3 影响表层金属力学物理性能的工艺因素及其改进措施 一．表面冷作硬化
加工过程中的塑性变形，使晶粒间产生剪切滑移，晶格扭曲，并产生晶粒被拉长和纤维化，甚至破碎，从而使加工表面层材料的强度、硬度提高，塑性下降，这种现象称为冷作硬化（或称为强化）。
表面冷作硬化程度，取决于产生塑性变形的力、变形速度以及变形时的温度。机械加工时表面层的冷硬现象，是强化作用与回复作用的综合结果。
表面层金属强化的结果，会增大金属变形的阻力，减小金属的塑性，金属的物理性质也会发生变化。
被冷作硬化的金属处于高能位的不稳定状态，只要一有可能，金属的不稳定状态就要向比较稳定的状态转化，这种现象称为弱化（回复）。弱化作用的大小取决于温度的高低、温度持续时间的长短和强化程度的大小。
机械加工过程中产生的切削热，将使金属在塑性变形中产生的冷硬现象得到恢复。由于金属在机械加工过程中同时受到力因素和热因素的作用，机械加下后表面层金属的最后性质取决于强化和弱化两个过程的综合。冷作硬化及其评定参数
评定冷作硬化的指标有如下三项：
（1）表层金属的显微硬度H；（2）硬化层深度h；（3）硬化程度N。
N ＝（H－H0）/H0（%）式中：
H0为工件内部金属原有的硬度。影响冷作硬化的主要因素（1）切削用量的影响
1）切削速度v的影响：切削速度v越大，刀具与工件的作用时间缩短，切削热在工件表面层上的作用时间也缩短，金属的塑性变形就越小，因而可使加工表面层的硬化程度和深度降低。
2）进给量f的影响：
a、进给量f超过一定值时，加大进给量，切削力将随之增大，表层金属的塑性变形加剧，使冷硬程度增加。
b、进给量f过小，切削厚度也小，刀刃圆弧在工件表面挤压次数增多，反而使表面层冷硬程度增大。
（2）刀具的影响
1）切削刃钝圆半径的影响： 切削刃钝圆半径↑------径向切削分力↑----对表层金属挤压作用↑，表层金属塑性变形程度↑----导致冷硬↑
2）前角γ0的影响： 前角γ0在±20o范围内，对表层金属的冷硬没有显著影响。在此范围以外，则前角γ0↑----塑性变形↓----冷硬↓
3）刀具后刀面磨损增大，后刀面与被加工表面的摩擦加剧，塑性变形增大，冷硬程度↑。(3)被加工材料的影响
工件材料硬度越低，塑性越好，切削时塑性变形越大，冷硬现象越严重。碳钢中含碳量愈大，强度变高，塑性变小，冷硬程度变小。有色金属的熔点低，容易弱化，冷硬现象就
比钢轻得多。
1.在相同的切削条件下，为什么切削高碳钢件比切削低碳钢件冷硬现象小? 而切削钢件却比切削有色金属工件的冷硬现象大? 二．表面层金相组织的变化
当被加工表面温度超过相变温度后，表层金属的金相组织将会发生变化。
切削加工中，切削热大部分被切屑带走，因此影响较小。多数情况下，表层金属的金相组织没有质的变化。
磨削加工中，当磨削表面层的温度超过材料的相变温度，从而使加工表面的金相组织发生变化，表面层的显微硬度也相应变化，并伴随产生表面残余应力，甚至出现显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。例如：高合金钢（如轴承钢、高速钢、镍铬钢等）传热性特别差，在冷却不充分时易出现磨削烧伤；而淬火钢极易相变。
切削加工中，切削热大部分被切屑带走，因此影响较小。多数情况下，表层金属的金相组织没有质的变化。
磨削加工中，当磨削表面层的温度超过材料的相变温度，从而使加工表面的金相组织发生变化，表面层的显微硬度也相应变化，并伴随产生表面残余应力，甚至出现显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。例如：高合金钢（如轴承钢、高速钢、镍铬钢等）传热性特别差，在冷却不充分时易出现磨削烧伤；而淬火钢极易相变。在磨削淬火钢时，可能产生以下三种烧伤： 1）回火烧伤
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，工件表层金属的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织（索氏体或屈氏体），这种烧伤称为回火烧伤。2）淬火烧伤
如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体的高，在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织（索氏体或屈氏体），这种烧伤称为淬火烧伤。3）退火烧伤
如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。
改善磨削烧伤的途径
一是尽可能地减少磨削热的产生；二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。
1)控制磨削用量
提高砂轮和工件的速度，可减少热源的作用时间，对降低表面层温度有利。
减小磨削深度和加大纵向进给量同样对降低表面层温度有利。2)合理选择砂轮
提高砂轮磨粒的硬度和强度，可提高磨粒的切削性能。
采用粗粒度和较软的砂轮可提高砂轮自锐性，同时砂轮也不易堵塞，因此，都可避免磨削烧伤的发生。
3)改善冷却条件，提高冷却效果
采用高压大流量冷却液、采用内冷却砂轮、冷却液喷嘴加装空气挡板都能获得良好的冷却效果。
1.磨削用量中＿＿ 的增大，将使磨削烧伤明显增加。
A.磨削速度； B磨削深度； C.工件纵向进给量； D.工件速度
2.磨削淬火钢时，在重磨削条件下，若使用切削液有可能产生的磨削烧伤是＿＿，若不使用切削液，则有可能产生的磨削烧伤是＿＿。A.淬火烧伤；
B回火烧伤；
C退火烧伤
3.磨削加工容易产生烧伤如果工件材料和磨削用量无法改变，减轻烧伤现象的最佳途径是什么？
三．表层金属的残余应力
残余应力产生三个方面的原因：
(1)冷态塑性变形(表层材料比容增大)
机械加工时，由于晶粒碎化等原因，使表层材料比容增大，在加工表面金属层内产生塑性变形，表面金属体积膨胀。由于塑性变形只在表面层产生，表面层金属不可避免地要受到与它相连的里层基体材料的阻碍，故表层材料产生残余压应力，里层材料则产生与之相平衡的残余拉应力。(2)热塑性变形(切削热的影响)机械加工时，切削区会有大量的切削热产生，表面层与里层金属间产生很大的温度梯度。冷却时，表面层收缩从而形成较大的残余拉应力，而在里层金属中产生残余压应力。(3)金相组织变化
加工时表面层金属在切削(磨削)热作用下发生相变。表面层金相组织的变化引起了体积变化，但受基体金属的阻碍而产生残余应力。
体积膨胀时因受基体材料制约就会在表层产生残余压应力；相反则表层产生残余拉应力。残余拉应力超过材料屈服极限时，产生表面裂纹。
马氏体、奥氏体、索氏体或屈氏体的比重(t/m3)分别为： 7.75、7.96、7.78。小 结
机械加工后的表面层残余应力及其分布，是上述三方面因素综合作用的结果。在一定条件下，可能是某一种或二种因素起主导作用。例如：切削时切削热不高则以冷态塑性变形为主，若切削热较高则以热态塑性变形为主。
3.影响残余应力(车削、磨削)的工艺因素 1)切削速度以及工件材料的性质
具体的情况则看其对切削时的塑性变形、切削温度和金相组织变化的影响程度而定。一般来说，低速车削时，切削热起主导作用；高速切削时，表层金属的淬火进行得较充分，金相组织变化因素起主导作用。
一般来说，工件材料的强度越高、导热性越差、塑性越低，在磨削时表面金属产生残余拉应力的倾向就越大。2）进给量的影响
切削时进给量↑，表层金属的塑性变形↑，使得残余应力↑。当ap很小时，磨削引起的塑性变形起主要作用，呈残余压应力； ap↑，磨削热起主导作用，呈残余拉应力。3）刀具前角γ0（车削）4.磨削裂纹的产生
磨削加工中热态塑性变形和金相组织变化的影响较大，故大多数磨削零件的表面往往存在有残余拉应力。当残余拉应力超过材料的强度极限时，零件表面就会出现磨削裂纹。磨削裂纹一般很浅(0.25～0.5mm)，有的磨削裂纹也可能不在工件的外表面，而是在表面层下成为肉眼难以发现的缺陷，大多垂直于磨削方向或成网状（磨螺纹时有时也有平行于磨削方向的裂纹)。
1．加工过程中若表面层以冷塑性变形为主，则表面层产生_____；若以热塑性变形为主，则表面层产生_____。
A.残余拉应力； B.残余压应力； C.无残余应力
2．磨削加工中，工件表层因受高温影响，金相组织发生变化，当从马氏体组织(比重7.75)转变为屈氏体组织(比重7.78)时，则表面层产生_____。A.残余拉应力； B.残余压应力； C.无应力层。
3．磨削裂纹总是由_____引起的，且常与_____现象同时出现。A.残余拉应力； B.残余压应力； C.无应力层 D.塑性变形； E.烧伤； F.应力集中
4．磨削淬火钢时加工表面层的硬度可能是（↑or↓）？试分析其可能的原因，并说明表面层的应力符号。
2．零件主要工作表面最终工序加工方法的选择
工件加工最终工序加工方法的选择至关重要，因为最终工序在被加工工件表面上留下的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。
工件加工最终工序加工方法的选择与机器零件的失效形式密切相关。机器零件失效主要有以下三种不同的形式：（1）疲劳破坏
在交变载荷的作用下，机器零件表面开始出现微观裂纹，之后在拉应力的作用下使裂纹逐渐扩大，最终导致零件断裂。从提高零件抵抗疲劳破坏能力的角度考虑，最终工序应选择能在加工表面（尤其是应力集中区）产生残余压应力的加工方法。
（2）滑动磨损
两个零件作相对滑动，滑动面将逐渐磨损。滑动磨损的机理十分复杂，它既有滑动摩擦的机械作用，又有物理化学方面的综合作用（例如粘接磨损，扩散磨损，化学磨损）。（3）滚动磨损
两个零件作相对滚动，滚动面会渐渐磨损。滚动磨损主要来自滚动摩擦的机械作用，也有来自粘接、扩散等物理、化学方面的综合作用。控制加工表面质量的工艺途径
一、减小残余拉应力、防止磨削烧伤和磨削裂纹的工艺途径
对零件使用性能危害甚大的残余拉应力、磨削烧伤和磨削裂纹均起因于磨削热，所以如何降低磨削热并减少其影响是生产上的一项重要问题。解决的原则：一是减少磨削热的发生，二是加速磨削热的传出。
1、选择合理的磨削参数
为了直接减少磨削热的发生，降低磨削区的温度，应合理选择磨削参数：减少砂轮速度和背吃刀量；适当提高进给量和工件速度。但这会使粗糙度值增大而造成矛盾。
生产中比较可行的办法是通过试验来确定磨削参数；先按初步选定的磨削参数试磨，检查工件表面热损伤情况，据此调整磨削参数直至最后确定下来。
2、选择有效的冷却方法
二、采用冷压强化工艺
对于承受高应力、交变载荷的零件可以来用喷丸、液压、挤压等表面强化工艺使表面层产生残余压应力和冷硬层并降低表面粗糙度值，从而提高耐疲劳强度及抗应力腐蚀性能。
1、喷丸
喷丸是一种用压缩空气或离心力将大量直径细小(0.4～2mm)的丸粒(铸铁、钢丸、玻璃丸)以35～50m/s的速度向零件表面喷射的方法。
2、滚压
用工具钢淬硬制成的钢滚轮或钢珠在零件上进行滚压，使表层材料产生塑性流动，形成新的光洁表面。表面粗糙度可由1.6μm降至0.1μm，表面硬化深度达0.2～1.5mm，硬化程度l0%～40%。
三、采用精密和光整加工工艺
1、精密加工工艺
精密加工工艺方法有高速精镗、高速精车、宽刃精刨和细密磨削等。
2、光整加工工艺
光整加工是用粒度很细的磨料对工件表面进行微量切削和挤压、擦光的过程。
光整加工工艺的共同特点
没有与磨削深度相对应的磨削用量参数，一般只规定加工时的很低的单位切削压力，因此加工过程中的切削力和切削热都很小，从而能获得很低的表面粗糙度值，表面层不会产生热损伤，并具有残余压应力。所使用的工具都是浮动连接，由加工面自身导向、而相对于工件的定位基准没有确定的位置、所使用的机床也不需要具有非常精确的成形运动。这些加工方法的主要作用是降低表面粗糙度，—般不能纠正形状和位置误差，加工精度主要由前面工序保证。(1)珩磨
利用珩磨头上的细粒度砂条对孔进行加工的方法，在大批量生产中应用很普遍。(2)超精加工
用细粒度的砂带以一定的压力压在作低速旋转运动的工件表面上，并在轴向作往复振动，工件或砂带又作轴向进给运动，从而进行微量切削的加工方法。(3)研磨
用研具以一定的相对滑动速度(粗研时取0.67~0.83m/s，精研时取0.1~0.2m/s)在0.12~0.4MPa压力下与被加工面作复杂相对运动的一种光整加工方法。(4)抛光
在布轮、布盘或砂带等软的研具上涂以抛光膏来加工工件。抛光器具高速旋转，由抛光膏的机械刮擦和化学作用将粗糙表面的峰顶去掉，从而使表面获得光泽镜面(Ra=0.04~0.16μm)。
改善加工表面质量的途径有哪些？为什么表面强化工艺能改善表面质量？常用的表面强化工艺方法有哪些？
4.4 机械加工过程中的振动
一般说来，机械加工过程中的振动是一种十分有害的现象，这是因为：
1）刀具相对工件振动会使加工表面产生波纹，这将严重影响零件的使用性能。波度（低频）、粗糙度（高频）
2）刀具相对于工件振动，切削截面、切削角度等将随之发生周期性变化，工艺系统将承受动态载荷的作用，刀具易于磨损（有时甚至崩刃），机床的连接特性会受到破坏，严重时甚至使切削加工无法进行。
3）为了避免发生振动或减小振动，有时不得不降低切削用量，致使机床、刀具的工作性能得不到充分发挥，限制了生产效率的提高。
综上分析可知，在切削过程中当振动发生时，加工表面将会发生恶化，产生较明显的表面振痕。它对于加工质量和生产效率都有很大影响。
一、机械加工过程中的受迫振动
1、受迫振动
机械加工过程中的受迫振动是指在工艺系统外界周期性干扰力的持续作用下，振动系统受迫产生的振动。
机械加工中的受迫振动与一般机械振动中的受迫振动没有什么区别，受迫振动的频率与干扰力的频率相同或是它的整数倍。当干扰力的频率接近或等于工艺系统某一薄弱环节固有频率时，系统将产生共振。
2、受迫振动产生的原因（1）周期性外力，（2）(偏心)惯性力
（3）机构缺陷、冲击
（4）不连续切削。
受迫振动的振源又来自机床内部的机内振源和来自机床外部的机外振源两大类。机外振源甚多，但它们都是通过地基传给机床的，可通过加设隔振地基来隔离。机内振源主要有：
（1）机床电机的振动；
（2）机床上的带轮、卡盘或砂轮等高速回转零件因旋转不平衡引起的振动；（3）机床传动机构缺陷引起的振动，如齿轮的侧隙、皮带张紧力的变化等；（4）切削过程中的冲击引起的振动，如液压传动系统压力脉动引起的振动；（5）往复运动部件的惯性力引起的振动，如由于断续切削引起的振动等。
3、受迫振动的特征
1）机械加工过程中的受迫振动，只要干扰力存在，其不会被衰减； 2）受迫振动的频率等于干扰力的频率；
3）在干扰力频率不变的情况下，干扰力的幅值越大，受迫振动的幅值将随之增大。
4、减少受迫振动的途径 1）减少激振力（冲击）。对工艺系统中的回转零件进行平衡处理；提高工艺系统中传动件的精度。
2）调节振动频率－－工作在惯性区和准静态区； 3）提高工艺系统的刚度或阻尼；
4）消振和隔振。隔离机外振源对工艺系统的干扰。
自激振动的特征(与受迫振动相比)１、不衰减振动，交变力来自内部。２、振动频率，接近固频
３、振幅取决于能量获得和消耗关系。
（1）机械加工中的自激振动是在无没有周期性外力（相对于切削过程而言）干扰下所产生的振动运动，这一点与受迫振动有原则区别。维持自激振动的能量来自机床电动机，电动机除了供给切除切屑的能量外，还通过切削过程把能量输给振动系统，使机床系统产生振动。
（2）自激振动的频率接近于系统的某一固有频率，或者说，颤振频率取决于振动系统的固有特性。这一点与受迫振动根本不同，受迫振动的频率取决于外界干扰力的频率。（3）自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因有阻尼存在而衰减为零。
（二）机床加工过程中产生自激振动的条件
在一个振动周期内，振动系统从电动机获得的能量大于振动系统对外界做功所消耗的能量，如果两者之差刚好能克服振动时阻尼所消耗的能量，则振动系统将有等幅振动产生。振动系统与刀架系统相连。在刀架振入工件的半个周期内，它的振动位移y振入与径向切削力Fy振入方向相反，切削力作负功（相当于刀架将已被压缩的弹簧k中所积蓄的部分能量释放出来）；而在刀架振出工件的半个周期内，它的振动位移y振出与径向切削力Fy振出方向相同，切削力作正功（相当于刀架振动系统将弹簧k压缩而获得能量）。只有当正功大于负功，或者说只有系统获得的能量大于系统对外界释放的能量，系统才有可能维持自激振动。即产生自激振动的条件可表示为: E吸收>E消耗
（三）机械加工过程中自激振动的激振机理 1.振纹再生原理（再生颤振学说）
在金属切削过程中，刀具总是部分地或完全地在带有波纹(振纹)的表面上进行切削。车削、铣削、刨削、钻削、磨削等均不例外，由振纹再生效应引发的颤振是机床切削的主要形态。如车刀作自由正交径向切削时，车刀只作横向进给，车刀将完全地在工件前一转切削时留下的波纹表面上进行切削。
假定切削过程受到一个瞬时扰动Fd，使得刀具与工件发生相对运动（自由振动），其幅值会因系统阻尼的存在而逐渐衰减，但该振动会在已加工表面留下一段振纹。此时切削厚度将发生波动，∴产生了交变的动态切削力。如果机床加工系统满足产生自激振动的条件，振动便会进一步发展到持续颤振状态。我们将这种由于切削厚度变化效应而引起的自激振动称为再生型颤振。
产生再生型颤振的条件，一般说，本转（次）切削的振纹与前转（次）切削的振纹总不会完全同步，它们在相位上有一个差值。设本转（次）切削的振动运动为：ytAncost 则上转(次)切削的振动运动为：ytTAn1cost 式中
Ｔ
——工件转一转的时间；
ω ——振动源频率；
An ——本转（次）切削的振动振幅；
An-1 ——上转（次）切削的振动幅值。
在前一转由于偶然扰动，在加工表面留下振纹，在后一转加工中切削到重叠部分的振纹，使切削力（厚度）产生变化，切入过程：刀具运动方向与切削力方向相反，切削力作负功，刀耗能； 切出过程：刀具运动方向与切削力方向相同，切削力作正功，刀储能。
2.振型耦合原理 振型耦合学说（坐标联系学说）
实际振动系统一般都是多自由度系统。刀具的振动系统看作是有刚度k1和k2，有二个方向x1,x2的主振型，刀尖的运动沿⌒ABC切入工件，作负功，切削力F小；
刀尖的运动沿⌒BDA切出工件，作正功，切削力F大，产生振动。
当纵车方牙螺纹的外圆表面时，刀具并未发生重叠切削，若按再生颤振原理，则不应该产生颤振。但在实际加工中，当切削深度达到一定值时，仍会发生颤振，这可以用振型耦合原理来解释。
上例可由两自由度振型耦合颤振动力学模型进行求解。刀具等效质量为m，刀具的振动系统看作是有两相互垂直的刚度k1和k2，刚度低的方向振型为x1，刚度高的方向振型为x2。此时刀尖沿⌒ACB切入工件，沿⌒BDA切出，由于切出时的平均切削厚度大于切入时的平均切削厚度，正功大于负功，在一个振动周期内，有多余的能量输入振动系统。因此，振动得以维持。反之，则振动不能维持。
三、控制机械加工振动的途径
当机械加工过程中出现影响加工质量的振动时，首先应该判别这种振动是受迫振动还是自激振动，然后再采取相应措施来消除或减小振动。
消除振动的途径有三个方面： ①、消除或减弱产生振动的条件； ②、改善工艺系统的动态特性； ③、采用消振减振装置。
1.消除或减弱产生受迫振动的条件
（1）消除或减小机内、外部振源 机床上高速旋转的零部件必须进行平衡，满足动平衡要求；提高传动元件及传动装置的制造精度和装配精度，保证传动平稳；使动力源与机床本体分离。（2）调整振源频率 由受迫振动的特征可知，当干扰力的频率接近系统某一固有频率时，就会发生共振。因此，可通过改变电机转速或传动比，使激振力的频率远离机床加工系统薄弱环节的固有频率，避免产生共振。（3）采取隔振措施 使振源产生的部分振动被隔振装置所隔离或吸收。隔振方法有两种：一种使主动隔振，阻止机内振源通过基地外传；二是被动隔振，阻止机外干扰力通过地基传给机床。常用的隔振材料有橡皮、金属弹簧、空气弹簧、矿渣棉、木屑等。2.消除或减弱产生自激振动的条件
振动的有效利用——振动切削
第二篇：成衣工艺课总结
成衣工艺课总结 ——男士西服
服121 1215022025
夏芷燕 2014.4.15
这学期的成衣纸样与工艺课我们重点学习了男士西服的制作。学习内容包括1.掌握基本款男西服的制作工艺。2.掌握男西服零部件的缝制方法及技巧等。3.掌握男西服样板及毛样板的制作、排料图、工艺流程图的绘制，缝制方法及技巧。4.学会粘衬以及西服熨烫中的归拔工艺。
成衣工艺课是我们学习专业课的基础的内容,需要我们非常重视,这对我们以后就业有着很大影响,基础没打好其他都免谈,没有最基本的理论知识和动手能力,用人单位是不会考虑用我们的,因此我们也十分重视这一门课。
西装的制作工艺要求很高，必须达到匀、称、圆、顺、窝、服、平、挺、软、薄、轻。在翻驳处和衣身下摆处以及袋盖边等地方都要做到里外匀，看不到做缝线迹，俗称里外匀。左右领角、驳角，左右袋位，左右袖等部位都要求对称。有条格的面料还要求对条对格。袖山要求装圆，袋盖角要圆，下摆的圆角要圆。与圆相切的线要顺不能有棱角。如后袖缝与袖山相交处，圆角下摆要光滑。衣身的胸部应与人体胸部相服帖，衣领应服帖颈部，不能脱离颈部。在衣身的前下部和肩部要做到平整、挺括。
这次的工艺课，让我明白了服装的深加工对工艺的要求非常严谨，西服的制作在服装中是是最难的制作工艺。西服的制作工艺也直接影响到自身的价值。这次做完一套西装，我感觉到了西服的工艺要求远比上一次衬衫的工艺要求高，质量好的西服也定以高工艺要求完善品质。
成衣纸样与工艺课为我们提供了与众不同的学习方法和学习机会，让我们从传统的被动授学转变为主动求学，从死记硬背的模式中脱离出来，转变为在实践中学习，增强了领悟、创新和推断的能力。掌握自学的方法，使学习、生活都能有成熟的思考。这些方法的提高是我终身受益的。我认为这次关于西服的成衣工艺课让我真正懂得了工作和学习的基本规律，是一门非常成功的实践课。
第三篇：漆画工艺课小结
漆画工艺课小结
11教师教育
漆画，一门离我遥远，最不为我了解过的画种。经过这次的课程，有幸终于得以接触到——这门古老神秘的工艺。从从未接触到制作完成，短短两周，使我喜欢上它了。
平日交往过的搞漆画的同学，在我印象中，他们是”苦难”的，而又钟于这门专业。“苦难“是他们开始弄漆，总要经历过过敏这一道”鬼门关“。看见熬过来的历程真是心惊胆战，犯了一场大病一样。熬过了以后就练就“百毒不侵”的本事。加上制作漆类作品的周期漫长，投入的无论是精力和资金都是不少的，各种“九九八十一关”使得在制作过程中不断看见它的变化，之中与画的“交流”，与之漆反馈的感受体验，它就像挖掘千年古物一样神秘多端的吸引着你。
就这样，带着探索未知的心理在冯晓娜老师的悉心”照料”下开始了漆画的课程。在课程的开始冯老师让我们知道了漆画是以天然生漆为主要媒材进行的绘画创作。它源于古老的漆文化传统装饰艺术中衍生并独立出来的新画种。中国的漆艺文化传统如同陶瓷文化一样，历史悠久，并且有较完整的体系。而今天漆画是当代脱颖而出的新生画中，它从漆艺术走出来演变到现在的一种表现形式。从历史的经验上看，图案在中国漆艺的历史上应被视为艺术的灵魂。而这次课程我们直接借鉴传统汉代漆物上的纹饰图案进行创作。
首先是制作底板，由于时间的局限性，我们遗憾的没有经历这一制作的过程。接着是把图案描摹复制在做好的漆板上。接着用黑漆勾勒纹样。生漆的质感有点像油画颜
料，但比它浓稠得均匀。漆不如水性颜料那样表现的流畅自如，只能一点点、一层层地的堆砌。做好每一个步骤都很重要，这需要无比的耐心。做漆的步骤是很强化明确的，下一步需要在前一步基本晾干的基础上才能进行。这就是为什么漆艺制作时间周期很长的道理。接着，我们根据画面需要分别涂上了红漆、绿漆和贴了铝箔。一切都未知，我是越来越期待。话说，漆画具有绘画和工艺双重特点。在后期的研磨中可以体现。由于漆的材质和相应的表现技法决定了漆画的个性品质。从上过了透明漆形成的近乎棕黑色的颜色，经过慢慢的打磨，画面越来越变得透亮，像拨开的层层面纱，下面是精彩的世界。这真是让人惊喜！研磨的程度不同，显现的色泽不同，它可以熠熠生辉，也可以斑驳沧桑。言而总之，越看越感觉到漆画的形式、风格的容量以及艺术精神内涵的深度，都是无法取代、独树一帜的。
两周时间，我们像是享受了一顿来自远古的艺术”快餐“，这顿”快餐“让我品味了 民族艺术之精华，我从漆画中学习到了创作是要懂得追溯源头，从根处去寻找没、发现美，以提高自身的艺术感受力和传统艺术的保护意识，这样才不会在现代的狂流中冲昏方向。
第四篇：美术教学案例---剪纸工艺课教案
一、教学目标
了解传统民间美术活动和民间美术的表现形式。
运用民间美术的表现方式，完成一件美术作品，通过设计制作来表现。
二、设计思路
设计、剪刻窗花的学习活动可结合民间剪纸的一段知识，以对折、剪刻技法为主要内容，教学中可结合当地资源优势进行整理。在技法训练、创意、表现等方面应根据学生的能力水平调整难度，使学生既有趣味又有知识含量。
三、教学重点
学习剪纸折、剪等技法方法，了解民间美术的表现特点。
四、教学难点
如何更好地培养学生创造性设计作品的能力。
五、教具学具
课前准备好多媒体课间、实物，以及作业用纸，剪刀、胶水等材料工具、剪纸活动分组围坐，便于制作时交流。
六、教学过程
（一）组织教学，按常规进行。
（二）导入
以喜庆的传统节日为题材，欢度春节的各种活动：划旱船、舞龙、贴窗花等等。
（三）学习新课
1、教师出示剪纸作品，让学生认识剪纸。引出课题
教师讲述：这些作品出自我县农民之手，也反应了美好生活的向往和丰富的艺术想象力。
2、剪纸的基本类型（以讲解为主的教学）
剪纸是我们中国民间美术的表现形式之一，剪纸的类型，多种多样，有单独纹样、二方连续纹样等，窗花是剪纸艺术的一个主要品种，它用于节日民俗题材大多是对吉祥、幸福、美好的祝福，形式上则要求热闹，火红，有看头，起了装饰、美化环境的作用。
3、剪纸的基本技法
阴刻：图案上的装饰纹样被（剪）去，形成镂空效果，一般要求线线相断
阳刻：将图中的装饰花纹留下，花纹以外的部分剪（刻）去，要求线线相连。
一幅漂亮、完整的剪纸作品往往是阴刻、阳刻相结合的，它们互相连接，互相映衬，构成一幅完美的画面。剪纸常用的装饰纹样：
（1）锯齿纹：常用来表现动物的皮毛、刺、草以及类似的东西，特点：较硬。
（2）鱼鳞纹：用来表现鱼鳞、波浪以及类似的东西、特点：柔和，具有动感。
（3）月牙纹：用来表现衣纹皱褶、头发、纹路以及类似的东西，特点：用途广泛，变化多端。
4、探究与表现学习活动（蝴蝶表情）（1）欣赏蝴蝶剪纸。
（2）讨论分析，交谈感受，讨论点，线面不同，组合表现的不同美感。
（3）学生表演与愤怒的表情、教师引导学生观察不同表情的面部特征，结合以上结论，从外形，装饰纹样等方面分析。
（4）教师给学生做剪纸示范。
（5）设计与制作（教师辅导）
学生根据黑板上已画好的蝴蝶外形进行装饰设计，教师针对设计中出去的问题加以引导，讲课设计剪刻步骤。
（四）展评学生作品，请部分学生阐述表现意图。
（五）师生回顾本节课的知识特点：剪纸来自民间，表现民间，我们要从中
间吸取营养，多看、多想、多动，一定会创作出好的作品
第五篇：美术教学案例---剪纸工艺课教案
《剪纸》教学设计
一、教学目标
了解传统民间美术活动和民间美术的表现形式。
运用民间美术的表现方式，完成一件美术作品，通过设计制作来表现。
二、设计思路
设计、剪刻的学习活动可结合剪纸的知识，以对折、剪刻技法为主要内容。在技法训练、创意、表现等方面应根据学生的能力水平调整难度，使学生既有趣味又有知识含量。
三、教学重点
学习剪纸折、剪等技法方法，了解民间美术的表现特点。
四、教学难点
如何更好地培养学生创造性设计作品的能力。
五、教具学具
课前准备好多媒体课间、实物，以及作业用纸，剪刀等材料工具、剪纸活动分组围坐，便于制作时交流。
六、教学过程
（一）组织教学，按常规进行。
（二）导入
1、教师导入：一张彩纸、一把剪刀，就可以活灵活现地表现千变万化 的自然形态，随心所欲地表达内心世界的美感。我们用剪刀代替笔，把我们所见的、所想的剪出来。寥寥数剪，日常用品、车船、花卉、果蔬、虫鱼、鸟兽、人物跃然纸上，形象惟妙惟肖，栩栩如生。
2、教师出示剪纸作品，问学生：这是一幅什么艺术作品？学生回答：剪纸。引出课题《剪纸》。
（三）学习新课
1、教师出示剪纸作品（欣赏剪纸作品），让学生认识剪纸。
2、刚才看这些作品，它不仅表现了人们喜闻乐见的事物，也反映了人们对美好生活的向往和丰富的艺术想象力。
3、结合剪纸作品教师讲：剪纸是我国历史悠久的民间艺术，早在汉朝时期就有了，简直由于材料简单（薄的彩纸),学习制作方便，所以深受广大民众的喜爱。同时呢，剪纸的应用非常广泛，在学校、节日装饰、环境布置、以及制作教具等等都能用到。
4、剪纸的形式（以讲解为主的教学）
剪纸的形式多种多样，有单色剪纸、套色、染色、影像剪纸、镂空剪纸，镂空的花纹也变化多端，有（圆形、半圆形、月牙形、锯齿形、三角形、菱形等等）
5、剪纸的基本技法
阴刻：图案上的装饰纹样被（剪）去，形成镂空效果，一般要求线线相断 阳刻：将图中的装饰花纹留下，花纹以外的部分剪（刻）去，要求线线相连。
一幅漂亮、完整的剪纸作品往往是阴刻、阳刻相结合的，它们互相连接，互相映衬，构成一幅完美的画面。出示并讲解剪纸常用的装饰纹样：
（1）锯齿纹：常用来表现动物的皮毛、刺、草以及类似的东西，特点：较硬。
（2）鱼鳞纹：用来表现鱼鳞、波浪以及类似的东西、特点：柔和，具有动感。
（3）月牙纹：用来表现衣纹皱褶、头发、纹路以及类似的东西，特点：用途广泛，变化多端。
6、过渡：刚才这些作品栩栩如生，那我们要怎样才能制作出生动的剪纸作品呢？下面我们就来看一看剪纸的方法。
剪纸的方法：（课件出示）有对称剪和不对称剪。今天我们重点学习对称剪的制作方法。对称剪有对折剪、四折剪、五折剪、六折剪、等放射对称剪法。
7、对称剪纸制作方法：教师示范剪纸，边示范边总结制作步骤，并板书。对称剪法在剪之前需将纸按不同折法折叠，然后根据设计的纹样再剪。在建的时候，有些很细小的部分还可以用刻刀来刻，剪刻结合。一般在刻纸下都要垫一块垫板，要注意安全。
8、设计与制作（教师辅导）
（四）展评学生作品，请部分学生阐述表现意图。
（五）师生回顾本节课的知识特点：剪纸来自民间，表现民间，我们要从中间吸取营养，多看、多想、多动，一定会创作出好的作品。
板书：
剪纸
制作方法：
1、将纸按不同折法折叠；
2、设计纹样；
3、根据设计纹样剪（刻）。
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