机械制造工程原理教案（xiexiebang推荐）

第一篇：机械制造工程原理教案（xiexiebang推荐）

机 械

制 造 工 程

教

案

原 理

绪

论

一、课程概述

1、课程名称：机械制造工程原理

2、课程内容：

3、学习目的：培养专业人材

4、基本要求：识记

理解

应用

二、制造行业现状

发展快，要求高，专业人员缺乏

现代制造的目标：高质量、高效率、低成本和自动化

第一章

工件的定位夹紧与夹具设计

本章内容：第一节

工件在机床上的安装

第二节

夹具概念

第三节

定位原理

第四节 工件在夹具中的夹紧 第五节 夹具举例

第一节

工件在机床上的安装

一、安装概念

定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置。

夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。

二、工件在机床或夹具上的三种安装方式

1、直接找正安装

2、划线找正安装

3、夹具安装

夹具安装指直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。

第二节

夹具概念

一、夹具的概念

机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对运动关系的附加装置，简称夹具。

二、夹具的基本构成

夹具构成：

1、定位元件；

2、夹紧装置；；

3、导向元件和对刀装置；

4、连接元件；

5、夹具体；

6、其它元件及装置。

三、夹具的分类

1、通用夹具

2、专用夹具

3、成组夹具

4、组合夹具

5、随行夹具

第三节

定位原理 一、六点定位原理

长方体六点定位

三、定位方法

1、平面定位 ⑴支承钉

固定支承钉

可调支承钉

自定位支承

辅助支承

辅助支承和可调支承的区别：辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的，因此它不起定位作用，但辅助支承锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。辅助支承主要用来在加工过程中加强被加工部位的刚度和提高工作的稳定性，通过增加一些接触点防止工件在加工中变形，但又不影响原来的定位。⑵支承板

支承板

2、圆孔定位 ⑴圆柱定位销

圆柱定位销

菱形销

⑵圆锥销

圆锥销 ⑶心轴

刚性心轴

3、外圆柱面定位 ⑴V形块

⑵定位套

工件外圆以套筒和锥套定位

4、圆锥孔定位

工件在锥度心轴上定位

三、完全定位与不完全定位 实例一：如何对下图所示工件定位？

解：方案一：不完全定位

球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Z

方案二：不完全定位

球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Y、Z 实例二：不完全定位

实例三：完全定位

四、欠定位和过定位

1、欠定位：应该限制的自由度没有被限制。

2、过定位：有重复限定的自由度 ⑴平面的过定位

注意：这种过定位只用于已加工表面，以加强刚度。⑵大端平面与长销组合产生的过定位

解决方法一：长销小平面组合

方法二：短销大端平面组合

方法三：使用球面垫圈

⑶一面两销组合产生的过定位

解决方法：销2采用菱形销，释放了重复限制的自由度Y。

五、定位误差分析与计算

1、基准不重合误差

2、定位基准位移误差 用支承钉作定位元件

3、用V形块定位的定位误差分析

定位误差的分解解析

第四节

工件在夹具中的夹紧

一、夹紧机构的作用

夹紧机构保证了在加工力的作用下工件正确的定位状态。

二、夹紧机构的动力源

夹紧机构的动力源大致可以分为三类：手动夹紧机构、气（液）动夹紧装置和电磁夹紧装置。

三、电磁无心夹具的两种工作状态

电磁无心夹具常见的两种工作情况是以外圆定位加工内孔和以外圆定位加工外圆。其主要调整参数为偏心量ｅ、偏心方向角θ、支承角α及两支承的夹角β。

四、夹紧力

1、夹紧力的作用方向的选择

2、夹紧力的作用点的选择

第五节 夹具举例

本节将简要介绍钻床、镗床、铣床和车床等机床使用的夹具，并结合各灯机床夹具对夹具中有关元件或装置进行简要说明。一．钻床夹具

钻床夹具因大都具有刀具导向装置，习惯上又称为钻模，在机床夹具中，钻模占有相当大的比例。

1.钻模的类型

钻模根据其结构特点可分为固定式钻模、回转式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模等。

2.钻模设计要点（1）钻套

钻套是引导刀具的元件，用以保证孔的加工位置，并防止加工过程中刀具的偏斜。钻套按其结构特点可分为四种类型，即固定钻套、可换钻套、快换钻套和特殊钻套。（2）钻模板

钻模板用于安装钻套。

钻模板与夹具体的联接方式有固定式、铰链式、分离式和悬挂式等几种。（3）夹具体

二、镗床夹具

具有刀具导向的镗床夹具，习惯上又称为镗模，镗模与钻模有很多相似之处。

1.镗模的种类

镗模根据其镗套支架的布置形式可分为单面导向和双面导向两类。

2.镗模的设计要点

（1）镗套

镗套用于引导镗杆。根据其在加工中是否运动可分为固定式镗套和回转式镗套丙类。（2）镗模支架与夹具体

镗模支架用于安装镗套，保证被加工孔系的位置精度，并可承受切削力的作用。

三、铣床夹具

铣床夹具主要用于加工零件上的平面、键槽、缺口及成形表面等。1.铣床夹具的类型

由于铣消过程中，夹具大都与工作台一起进给运动，耐铣床夹具的整体结构又常常取决于铣削加工的进给方式。因此，常按不同的进给方式将铣床夹具分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三种类型。

2.铣床夹具的设计要点（1）夹具总体结构

铣削加工的切削力较大，又是断续切削，加工中易引起振动，因此铣床夹具的受力元件要有足够的强度和刚度。夹紧机构所提供的夹紧力应足够大，且要求有较好的自锁性能。为提高夹具的工作效率，应尽可能采用机动夹紧机构和联动夹紧机构，并在可能的情况下，采用多件夹紧和多件加工。

（2）对刀装置

对刀装置用以确定夹具相对于刀具的位置。铣床夹具的对刀装置主要由对刀块和塞尺构成。（3）夹具体

铣床夹具的夹具体要承受较大的切削力，因此要有足够的强度、刚度和稳定性，通常在夹具体要适当地布置筋板，夹具体的安装面应足够大，且尽可能作成周边接触的形式。

四、车床夹具

车床夹具主要用于加工零件的内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。1.车床夹具的类型

根据工件的定位基准和夹具本身的结构特点，车床夹具可分为以下四类： 1）以工件外圆定位的车床夹具，如种类夹盘和夹头。2）以工件内孔定位的车床夹具，如各种心轴。3）以工件顶尖孔定位的车床夹具，如顶尖、拨盘等。

4）用于加工非回转体的车床夹具，如各种弯板式、花盘式车床夹具。

2.车床夹具设计要点（1）车床夹具总体结构

车床夹具大都安装在机床主轴上，并与主轴一起作回转运动。（2）夹具与机床主轴的联接

车床夹具与机床主轴的联接方式取决于机床主轴轴端的结构以及夹具的体积和精度要求。

第二章

机械加工表面质量

机械加工表面质量包含了几何参数方面的质量和物理机械参数方面的质量。几何参数方面质量是指机械加工表面本身精度和表面这间相对位置精度即尺寸精度、几何形状精度和位置精度；物理机械参数方面的质量是指机械加工表面层因塑性变形引起的冷作硬化，因切削热引起的金相组织变化和残余应力。其中表面物理机械参数方面质量和微观几何形状精度属于表面质量范畴，在配音将作详细介绍，耐尺寸精度、宏观几何精度和位置精度属加工精度范畴，将在下章详细介绍。

第一节

机械加工表面质量的概念

一、机械加工表面质量的含义

机械加工表面质量指经过机械加工后，在零件已加工表面上几微米至几百微米表面层所产生的物理机械性能的变化，以及表面层微观几何形状误差，所以机械加工表面质量的主要内容包含了表面层微观几何形状和表面层物理机械性能。

1.表面层几何形状误差

表面层几何形状误差主要由表面粗糙度和波度两个部分组成。表面粗糙度是指表面的微观几何形状误差，它是切削运动后，刀刃在被加工表面上形成的峰谷不平的痕迹。波度是介于加工精度（宏观几何形状误差）和表面粗糙度之间的周期性几何形状误差，它主要是由加工过程中工艺系统的振动所引起的。

2.表面层物理机械性能

表面层的金属材料在切削加工时会产生物理、机械以及化学性质的变化。它主要有： 1）表面层硬化深度和程度。工件在机械加工过程中，表面层金属产生强烈的塑性变形，使表面层的硬度提高，这种现象称表面冷作硬化；

2）表面层内残余应力的大小、方向及分布情况。在切削或磨削加工过程中，由于切削变形和切削热的影响，加工表面层会产生残余应力，其应力状态（拉应力或压应力）和大小对零件合作性能有很大影响。

3）表面层金相组织的改变。这种改变包括日粒大小和形状、析出物和再结晶等的变化。如磨削淬火零件时由于磨削烧伤引起的表面层金相组织由马氏体转变为屈氏体、索氏体，表面层硬度降低。

4）表面层内其它物理机械性能的变化。这种变化包括极限强度、疲劳强度、导热性和磁性等的变化。

二、表面质量对使用性能的影响

表面质量对零件合作性能，如耐磨性、耐疲劳性、耐腐蚀性、配合质量等都有一定程度的影响。

1、耐磨性

2、耐疲劳性

3、耐腐蚀性

4、配合质量

第二节

表面粗糙度及其影响因素

影响表面粗糙度的因素主要有几何因素和物理因素。

1.切削加工后的表面粗糙度

（1）切削速度的影响。

（2）被加工材料性质的影响。

（3）刀具的几何形状、材料、刃磨质量的影响。2.磨削加工后的表面粗糙度

图5-10 磨粒在工件上的刻痕

图5-11 磨粒上的微刃 影响磨削表面粗糙度的主要因素是：（1）砂轮的粒度。（2）砂轮的修整。（3）砂轮速度。

（4）磨削切深与工件速度。

第三节 机械加工后表面物理机械性能的变化

一．加工表面的冷作硬化

图5-12 切削加工后表面层的冷硬

图5-13 切削速度与进给量对冷作硬化的影响 影响冷作硬化的主要因素有： 1）刀具的影响。2）切削用量的影响。3）被加工材料的影响。

二．加工表面的金相组织变化—磨削烧伤

避免烧伤的途径是减少热量的产生和加速热量的传出。具体措施与消除裂纹措施相同，将在后面叙述。三．加工表面层的残余应力

1.表面残余应力的产生原因（1）冷塑性变化的影响。（2）热塑性变形的影响。（3）金相组织变化的影响。2.磨削裂纹及避免产生裂纹的措施

磨削裂纹的产生与材料热处理工序有很大关系。解决这一问题的主要措施有：

（1）提高冷却效果。

（2）磨削用量的选择。（3）改善砂轮的磨削性能。

第四节 控制加工表面质量的途径

1.控制磨削参数

2.采用超精加工、珩磨等光整加工方法作为最终加工工序。3.采用喷丸、滚压、辗光等强化工艺。

第五节 振动对表面质量的影响及其控制

一．振动对表面质量的影响

图5-22 切削加工中振动的类型 二．自由振动

自由振动是当系统所受的外界干扰力去除后系统本身的衰减振动。三．强迫振动

强迫振动是由外界周期性的干扰力所支持的不衰减振动。1.切削加工中产生强迫振动的原因。2.强迫振动的特点

1）强迫振动的稳态过程是谐振动，只要干扰力存在，振动不会被阻尼衰减掉，去除了干扰力，振动停止。

2）强迫振动的频率等于干扰力的频率。

3）阻尼愈小，振幅愈大，谐波响应轨迹的范围大。增加阻尼，能在效地减小振幅。4）在共振区，较小的频率变化会引起较大的振幅和相位角的变化。3.消除强迫振动的途径 1）消振与隔振。

2）消除回转零件的不平衡。3）提高传动件的制造精度。4）提高系统刚度，增加阻尼。四．自激振动

1.自激振动的原理

图5-23 机床自激振动系统

2.自激振动的特点 3.消除自激振动的途径

1）合理选择与切削过程有关的参数。2）提高工艺系统本身的抗振性。3）使用消振装置。

第三章

机械加工精度

第一节

机械加工精度的概念

一、机械加工精度的含义及内容

加工精度是指零件经过加工后的尺寸、几何形状以及各表面相互位置等参数的实际值与理想值相符合的程度，而它们之间的偏离程度则称为加工误差。

零件的几何参数包括几何形状、尺寸和相互位置三个方面，故加工精度包括：（1）尺寸精度（2）几何形状精度（3）相互位置精度

二、机械加工误差分类

1、系统误差与随机误差

从误差是否被人们掌握来分，可分为系统误差和随机误差。

2、静态误差与切削状态误差

从误差是否与切削状态有关来分，可分为静态误差与切削状态误差。

第二节

获得加工精度的方法

1、试切法

2、调整法

调整法可分为静调整法和动调整法两大类：

3、尺寸刀具法

尺寸刀具法大多利用定尺寸的孔加工刀具，如钻头、镗刀块、拉刀及铰刀等来加工孔。

4、主动测量法

在加工过程中，边加工边测量加工尺寸，达到要求时就立即停止加工，这就是主动测量法。

第三节 影响加工精度的因素

一、原理误差

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。

二、工艺系统的制造精度和磨损对加工精度的影响

工艺系统中机床、刀具、夹具本身的制造精度及磨损将对工件的加工精度有不同程度的影响。

1、机床的制造精度和磨损（1）导轨误差

2、刀具的制造精度和尺寸磨损

3、夹具的制造精度和磨损

三、工艺系统受力变形对加工精度的影响

1、刚度的概念

刚度是物体受力后抵抗外力的能力，也就是物体在受力方向上产生单位弹性变形所需要的力。

2、刚度曲线及影响刚度的因素（1）工艺系统的变形曲线 1）加载变形曲线

2）正反加卸载变形曲线 3）多次重复加卸载变形曲线

（2）影响工艺系统刚度的因素 1）接触面的表面质量

2）系统存在薄弱环节—刚度较差的零件

3）连接件夹紧力的影响 4）摩擦力的影响 5）间隙的影响

（3）工艺系统刚度及其组成

3、工艺系统受力变形对加工精度的影响（1）切削力对加工精度的影响

工艺系统受切削力的作用将产生变形，当切削力变化时造成变形量的变化，因此将会影响工件的尺寸精度、形状精度及位置精度。

（2）传动力对加工精度的影响（3）惯性力对加工精度的影响（4）夹紧力对加工精度的影响（5）重力对加工精度的影响

、内应力对加工精度的影响（1）毛坯制造中产生的内应力（2）冷校直带来的内应力

5、提高工艺系统刚度的措施（1）机床构件自身刚度的提高（2）提高工件安装时的刚度（3）提高加工时刀具的刚度（4）提高零件表面质量（5）减少接触面（6）加预紧力

四、工艺系统受热变形对加工精度的影响

1、工艺系统的热源（1）切削热

（2）传动系统的摩擦热和能量损耗（3）外部热源

2、工件的热变形（1）工件比较均匀地受热（2）工件不均匀受热

3、刀具的热变形

4、机床的热变形

5、减少热变形对加工精度影响的措施（1）减少热源的能量（2）用热补偿方法（3）改善机床结构（4）保持工艺系统的热平衡（5）控制环境温度

五、调整误差

不同的调整方式，有不同的误差来源： 1）试切法调整（1）度量误差（2）加工余量的影响（3）微进给误差 2）按定程机构调整 3）按样件或样板调整

六、度量误差

（1）度量方法和度量仪器的选择（2）测量力引起的变形误差（3）度量环境的影响（4）读数误差

第四节

加工误差的分析与控制

一、分布曲线法

1、正态分布曲线

2、利用分布曲线研究加工精度（1）工艺验证—工艺能力系数（2）误差分析

3、运用分布曲线研究加工精度所存在的问题

二、点图法

三、相关分析法

1、相关性

2、回归直线

3、应用举例

四、分析计算法

1、系统误差的综合

2、随机系统的综合

3、系统误差与随机误差的综合

4、应用举例

第四章

机械加工工艺规程的制定

第一节

基本概念

一、机械产品生产过程与机械加工工艺过程 机械加工工艺过程是机械产品生产过程的一部分。

二、机械加工工艺过程的组成

1、工序

工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分加工过程。

2、安装

在同一个工序中，工件每定位和夹紧一次所完成的那部分加工称为一个安装。

3、工位

每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。

4、工步

在一个工位中，加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。

5、走刀

切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工走内容，称为一次走刀。

三、生产类型与机械加工工艺规程

用工艺文件规定的机械加工工艺过程，称为机械加工工艺规程。

1、生产纲领

产品的生产纲领就是年生产量。

2、生产类型

机械制造业的生产类型一般分为三类即大量生产、成批生产和单件生产。

3、机械加工工艺规程的作用

4、机械加工工艺规程的格式

四、机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容

制订机械加工工艺规程是工艺准备中最重要的一项工作。其主要内容和顺序包括以下几方面。

1、制订机械加工工艺规程的原始资料

2、设计机械加工工艺规程的步骤和内容 1）阅读装配图和零件图 2）工艺审查 3）熟悉或确定毛坯 4）拟定机械加工工艺路线 5）确定满足各工序要求的工艺装备 6）确定各主要工序的技术要求和检验方法 7）确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差。8）确定切削用量 9）确定时间定额 10）填写工艺文件

第二节

定位基准及选择

一、基准

1、设计基准

2、工艺基准（1）定位基准（2）测量基准（3）装配基准

二、定位基准的选择

1、选择定位基准的基本方法

2、粗基准的选择

1）选加工余量小的、较准确的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准 2）选重要表面为粗基准 3）选不加工的表面做粗基准 4）粗基准一般只能使用一次

3、精基准的选择（1）基准重合原则（2）基准单一原则（3）互为基准原则（4）自为基准原则

第三节

工艺路线的制定

一、加工经济精度与加工方法的选择

1、加工经济精度

2、加工方法的选择

二、典型表面的加工路线

1、外圆表面的加工路线

2、孔的加工路线

3、平面的加工路线

三、工序顺序的安排

1、工序顺序的安排原则

（1）先加工基准面，再加工其它表面（2）一般情况下，先加工平面，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

2、热处理工序及表面处理工序的安排

3、其它工序的安排

四、工序的集中与分散

同一个工件，同样的加工内容，可以安排两种不同形式的工艺规程：一种是工序集中，另一种是工序分散。

五、加工阶段的划分

根据精度要求的不同，可以划分为工：（1）粗加工阶段（2）半精加工阶段（3）精加工阶段

（4）精密、超精密加工、光整加工阶段

第四节

加工余量、工序间尺寸及公差的确定

一、加工余量的概念

1、加工总余量与工序余量

2、工序余量的影响因素（1）上道工序的加工精度（2）上道工序的表面质量（3）本道工序的安装误差

二、加工余量的确定 确定加工余量的方法有三种：计算法、查表法和经验法。

三、工序尺寸与公差的确定

1）拟定该加工表面的工艺路线，制定工序及工步

2）按各工序所采用加工方法的经济精度，确定工序尺寸公差和表面粗糙度 3）按工序用分析计算法或查表法确定其加工余量 4）填写工序尺寸并按“入体原则”标注工序尺寸公差

第五节

工艺尺寸链

一、直线尺寸链的基本计算公式

1、极值法计算公式（1）封闭环的基本尺寸

（2）封闭环的公差

（3）封闭环的上下偏差

第二篇：机械制造技术切削原理复习

1、金属切削过程中，切屑的形成主要是（1）的材料剪切滑移变形的结果。① 第Ⅰ变形区 ② 第Ⅱ变形区 ③ 第Ⅲ变形区 ④ 第Ⅳ变形区

2、在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为（1）。① 前角 ② 后角 ③ 主偏角 ④ 刃倾角

3、切屑类型不但与工件材料有关，而且受切削条件的影响。如在形成挤裂切屑的条件下，若加大前角，提高切削速度，减小切削厚度，就可能得到（1）。① 带状切屑 ② 单元切屑 ③ 崩碎切屑 ④ 挤裂切屑

4、切屑与前刀面粘结区的摩擦是（2）变形的重要成因。① 第Ⅰ变形区 ② 第Ⅱ变形区 ③ 第Ⅲ变形区 ④ 第Ⅳ变形区

5、切削用量中对切削力影响最大的是（2）。① 切削速度 ② 背吃刀量 ③ 进给量 ④ 切削余量

6、精车外圆时采用大主偏角车刀的主要目的是降低（2）。① 主切削力Fc ② 背向力Fp ③ 进给力Ff ④ 切削合力F

7、切削用量三要素对切削温度的影响程度由大到小的顺序是（2）。①

②

③

④

8、在切削铸铁等脆性材料时，切削区温度最高点一般是在（3）。

① 刀尖处 ② 前刀面上靠近刀刃处 ③ 后刀面上靠近刀尖处 ④ 主刀刃处

(加工钢料塑性材料时，前刀面的切削温度比后刀面的切削温度高，而加工铸铁等脆性材料时，后刀面的切削温度比前刀面的切削温度高。因为加工塑性材料时，切屑在前刀面的挤压作用下，其底层金属和前刀面发生摩擦而产生大量切削热，使前刀面的温度升高。加工脆性材料时，由于塑性变形很小，崩碎的切屑在前刀面滑移的距离短，所以前刀面的切削温度不高，而后刀面的摩擦产生的切削热使后刀面切削温度升高而超过前刀面的切削温度。)(前刀面和后刀面上的最高温度都不在刀刃上，而是离开刀刃有一定距离的 地方。切削区最高温度点大约在前刀面与切屑接触长度的一半处，这是因为切屑在第一变 形区加热的基础上，切屑底层很薄一层金属在前刀面接触区的内摩擦长度内又经受了第二 次剪切变形，切屑在流过前刀面时又继续加热升温。随着切屑沿前刀面的移动，对前刀面 的压力减小，内摩擦变为外摩擦，发热量减少，传出的热量多，切削温度逐渐下降。)

9、积屑瘤是在（1）切削塑性材料条件下的一个重要物理现象。

① 低速 ② 中速 ③ 高速 ④ 超高速

10、目前使用的复杂刀具的材料通常为（4）。① 硬质合金 ② 金刚石 ③ 立方氮化硼 ④ 高速钢

10、目前使用的复杂刀具的材料通常为（4）。

① 硬质合金 ② 金刚石 ③ 立方氮化硼 ④ 高速钢

11、在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动（2）。① 均由工件来完成 ② 均由刀具来完成

③ 分别由工件和刀具来完成 ④ 分别由刀具和工件来完成

12、进给运动通常是机床中（）。

① 切削运动中消耗功率最多的运动 ② 切削运动中速度最高的运动 ③ 不断地把切削层投入切削的运动 ④ 使工件或刀具进入正确加工位置的运动

13、切削用量中对刀具寿命影响最大的是（1）。① 进给速度 ② 背吃刀量 ③ 进给量 ④ 切削速度

14、切削铸铁等脆性材料时，容易产生（3）切屑。① 带状切屑 ② 单元切屑 ③ 崩碎切屑 ④ 挤裂切屑

15、用硬质合金刀具对碳素钢工件进行精加工时，应选择刀具材料的牌号为（1）。① YT30 ② YT5 ③ YG3 ④ YG8

(YT30 耐磨性和运行的切削速度较YT15高，但使用强度抗冲击韧 性较差。适于碳素钢与合金钢的精加工，如小断面的精车 精镗，精扩等;YT15 耐磨性优于YT15合金，但抗冲击韧性较YT5差。适于钢，铸钢，合金钢中切削断面的半精加工或小切削断面精加工;YT5 在钨钴钛合金中强度，抗冲击及抗震性最好，但耐磨性较 差。适于碳素钢与合金钢（包括锻件，冲压件，铸铁表皮）间断切削时的粗车粗刨半精刨;YG3类硬质合金适合于铸铁、有色金属及其合金、非金属等材料的连续精加工和半精加工;YG8类硬质合金适合于铸铁、有色金属及其合金的粗加工，也能用于断续切削。)

16、在背吃刀量pa和进给量f一定的条件下，切削厚度与切削宽度的比值取决于（3）。① 刀具前角 ② 刀具后角 ③ 刀具主偏角 ④ 刀具副偏角

17、精铣铸铁箱体平面时，以下可选择的刀具材料是（）。① YG8 ② YG3 ③ YT5 ④ YT30

18、精车外圆时，为了避免已加工表面被切屑划伤，应采用刃倾角（2）的外圆车刀。① λs = 0° ② λs > 0° ③ λs < 0° ④ λs <-10°

19、砂轮的（3）是指工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度。① 粒度 ② 疏松度 ③ 硬度 ④ 强度 20、精车45钢轴，以下可选择的刀具材料是（）。① YG8 ② YT5 ③ YG3 ④ YT30

二、判断题

1、第Ⅲ变形区的变形是造成已加工表面硬化和残余应力的主要原因。(y)

2、由于大部分塑性变形集中于第Ⅰ变形区，因而切削变形的大小，主要由第Ⅰ变形区的变形来衡量。(y)

3、切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同，如带状切屑是切削层沿剪切面滑移变形尚未达到断裂程度而形成的。(y)

4、刀具刃倾角为正时，能保护刀尖，一般用于断续切削。(n)

5、切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同，不是一般的外摩擦，而是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦，即切屑的内摩擦。(y)

6、硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同，其切除过程以断裂破坏为主。(y)

7、切屑底层与前刀面间粘结区的摩擦是形成积屑瘤的重要成因。(y)

8、磨粒磨损主要在低速切削条件下存在，因此，对低速切削的刀具而言，磨粒磨损往往是刀具磨损的主要原因。(n)

9、在精车碳素钢工件时，一般应选择YT30牌号的硬质合金车刀。（y）

10、影响切削力的因素很多，其中最主要的是刀具材料、刀具磨损、冷却润滑液。(n)

11、切削温度是切削过程的一个重要物理量，主要影响刀具磨损和积屑瘤的产生，但对表面质量没有影响。（n）

12、切削温度的高低不仅取决于热源区产生热量的多少，而且还取决于散热条件的好坏。(y)

13、切削用量增加，功率消耗加大，切削热的生成加多，切削温度就会升高。(y)

14、切削脆性材料时，由于形成崩碎切屑，故最高温度区位于靠近刀尖的后刀面上的小区域内。(y)

15、切削用量中切削速度对刀具耐用度的影响最大，其次为切削深度，而进给量对刀具耐用度的影响最小。(n)

16、在YG、YT类硬质合金中，钴和钛的含量越高，硬度与耐磨性越好，越适合金属的粗加工。(y)

17、高速钢刀具具有较高的强度和韧性，刃口锋利，切削速度和耐用度都高于硬质合金。(n)

18、砂轮的硬度是指工作表面的磨粒在磨削力的作用下脱落的难易程度，粗磨时应选用较软 的的砂轮，工件材料较硬时，应选用较硬的的砂轮。(n)（19、主切削力Fc是计算机床功率及设计夹具、刀具的主要依据。（y）

20、当切削塑性金属材料时，若切削速度较低，切削厚度较薄，则易发生(前)后刀面磨损。（y）

三、问答题

1、刀具的基本角度有哪几个？如何定义的？它们对切削加工有何主要影响？

2、切削层参数指的是什么？与切削深度pa和进给量f有什么关系？

3、普通硬质合金分为哪几类？简述其特点和用途。

4、三个变形区有何特点？各自对切屑的形成过程有什么影响？

5、三个切削分力是如何定义的？各分力对切削加工过程有何影响？

6、影响刀具磨损的主要原因有哪些？如何影响的？

7、用的车刀加工外圆柱面，加工前工件直径为Φ62，加工后直径为Φ54，主轴转速n = 240 r/min，刀具的进给速度vf=96mm/min，试计算cv、f、ap、hD、bD、AD。

8、已知某高速钢外圆车刀的标注角度为：，试画图表示之，并说明各角度的名称和定义。

9、请回答W18Cr4V、YT15、YG8三种刀具材料各属于哪类刀具材料？适合加工何种工件材料？可在什么样的切削条件下加工？

10、什么是砂轮？砂轮有哪些基本特性？如何选择合适的砂轮？

11、按以下刀具材料、工件材料、加工条件进行刀具材料的合理选择： 刀具材料：YG3X、YG8、YT5、YT30、W18G4V。工件材料及切削条件： ① 粗铣铸铁箱体平面； ② 粗镗铸铁箱体孔； ③ 齿轮加工的剃齿工序； ④ 45钢棒料的粗加工； ⑤ 精车40钢工件外圆。

12、什么是刀具的工作角度？它们与刀具的基本标注角度有哪些不同？

13、切削液的主要作用有哪些？如何正确地选择切削液？

14、主运动和进给运动如何定义与确定？各自有何特点？

15、什么是切削用量三要素？各自有何作用？

四、填空题

1、根据摩擦情况不同，切屑与前刀面接触部分可分为两个摩擦区，即 黏结区 和 滑动区。

2、切削力可以分解为三个分力，它们是 主切削力 力、背向力 力和 进给力 力，其中 主切削 力消耗的功率最大，背向力 力则不消耗功率。

3、在刀具的五个基本标注角度中，影响排屑方向的标注角度主要是 前角。

4、切削用量与切削力有密切关系，切削用量中对切削力影响最大的是 背吃刀量。

5、切削加工45钢时通常应采用 YT或YW 类硬质合金刀具。

6、一次磨刀之后，刀具进行切削，后刀面允许的最大磨损量（VB），称为 磨钝标准。

7、外圆车刀的主偏角增大后，会使背向力Fp 增大，进给力Ff 减小。

8、粗加工时，限制进给量的主要因素是 切削力；精粗加工时，限制进给量的主要因素是 表面粗糙度。

9、切削用量选择的一般顺序是：先确定 背吃刀量，再确定 进给量，最后确定 进给速度。

10、切削加工是利用 刀具 和 工件 之间的相对运动来完成的，它包括 主运动 和 进给运动 ；在切削加工中，主运动 只有一个，而 进给运动 可以有一个或者数个。

11、切削用量三要素是指 切削速度、进给速度或进给量 和 背吃刀量。

12、切削脆性材料时，容易产生 崩碎 切屑。

13、根据切屑形成过程中变形程度的不同，切屑的基本形态可分为： 带状切屑、挤裂切

屑、单元 和 崩碎切屑 四种基本类型。

14、刀具磨损的原因主要有磨 磨粒磨损、黏结磨损、扩散磨损 和氧化磨损等。

15、切削液的主要作用是 冷却、润滑、清洗和排屑 和 防锈。

第三篇：工程原理

（三）课程任务

通过本课程设计使学生在以下几个方面得到锻炼：

1、掌握食品工程或设备设计的程序和方法；

2、查阅资料、选用公式和搜集数据的能力；

3、独立开展食品工程或设备设计、计算及选用能力；

4、用文字和图表清晰、准确表达自己的设备思想的能力；

5、树立既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性，并注意操作时的劳动条件和环境保护的设计思想，并在这一设计思想的指导下，分析和解决实际生产问题的能力

2、设计说明书必须规范。设计说明书的框架：

（1）封面（2）设计任务书（3）目录（4）正文（5）参考文献

3、设计内容要完整、系统，且表达要科学、合理、规范，特别是工艺流程图、装配图

等的表达必须符合国家有关工程和机械制图标准的规定。

《食品工程原理》课程设计任务书5

一、设计题目

魔芋片流化干燥系统设计

二、设计任务

设计一套热风循环利用的三段式魔芋片流化干燥装置。

三、设计条件

每天（一班，8h）干燥鲜魔芋5吨，鲜魔芋含水量为86%，魔芋片含水量为14%；热内炉提供的热风温度为140℃；第一段设置温度130℃，时间5min； 第二段设置温度110℃，时间25min； 第三段设置温度90℃，时间15min；热损失为10%；魔芋湿片厚度为2mm，面积最大为15cm2，密度为1.35kg/m3。常压干燥。

四、设计要求

1、设计出整个系统的工艺流程，并进行说明和论证；

2、通过工艺计算（物料衡算、能量衡量）进行设备选型或设计，并做出必要说明（设备的主要性能参数及要求）；

3、绘制方案流程图、物料流程图和带控制点的工艺流程图；

4、对设计进行自我评价和讨论；

5、撰写设计说明书（封面、目录、概述、正文、参考文献）。

第四篇：机械制造工艺学教案专题

机械制造工艺学教案

第1次课（绪论、第一章 加工精度分析 1.1、加工精度概述）

一、教学目的和要求

掌握机械制造的基本理论和工艺规程的编制，对工艺问题能进行分析和提出改进措施。

2、掌握零件加工和机器装配结构工艺性的原则，设计的产品具有良好的结构工艺性。

3、掌握保证机器装配精度的方法。

4、掌握机床夹具的设计原理和方法，具有设计机床夹具的初步能力。

5、具有综合分析和解决实际工艺问题的能力，提出保证质量，提高劳动效率，降低成本的工艺途径。

二、教学内容纲要

1.绪论（机械制造工艺的概念、学习的目的、特点、内容、发展方向）

2、加工精度包括尺寸精度、形状精度、相互位置精度，各种精度的获得方法

三、重点、难点

各种加工精度的获得方法

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、案例分析式教学方法讲授本绪论课程内容。

五、时间分配（2学时）

本次课共两学时，其中绪论占一学时

六、布置思考题

1.了解制造业在国民经济中的地位

2.针对我国的机械制造业现状，指出我国机械制造业与世界发达国家的差距 3.你认为应该采取哪些具体的措施和方略来改变这种现状，使我国的机械制造行业处于世界的前列？

4.尺寸精度、形状精度、相互位置精度相比较，那种要求更高些？

第二次课（第一章、加工精度1.2、几何及原理误差、1.3受力变形）

一、教学目的和要求

使学生能够更清晰地明白在机械制造当中存在的构件受力变形的实际问题，在以后的机械制造分析中能够从力学受力变形的角度来思考问题。

二、教学内容纲要

1、工艺系统几何误差及原理误差 2.工艺系统的刚度

3.受力变形对加工精度的影响 4.机床刚度的测定，接触刚度，5.减少受力变形的措施；

三、重点、难点

1.工艺系统几何误差及原理误差

2.工艺系统受力变形对加工精度的影响，四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用讲解式、问题探究式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）1.工艺系统几何误差及原理误差（25分）2.工艺系统的刚度及测定（45分）3.受力变形对加工精度的影响（35分）

4.接触刚度，减少受力变形的措施；（30分）

六、布置思考题

1.查阅相关的资料，思考和比较普通机床和数控机床在工作的时候，哪个系统受力 的影响更大些？

2.几何误差与原理误差的区别？以车床为例说明机床的几何误差对零件的加工精度有何影响?

第3次课（第一章、加工精度 1.4受热变形1.5内应力变形）

一、教学目的和要求

能够系统地掌握工艺系统的热变形的相关知识和内容,同时能够熟练的掌握误差测量及起计算.二、教学内容纲要

1、.工艺系统的热变形：(1)工艺系统的热源，(2)工艺系统的温升及其计算公式，(3)机床的热变形对工件的影响，(4)工件遇刀具的热变形，(5)工艺系统热变形的对策；

2、.残余应力引起的变形；

三、重点、难点

.工艺系统的热变形：

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采 用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法。

五、时间分配（2学时）

1、.工艺系统的热变形：（45）

2、.残余应力引起的变形；（45）

六、布置思考题

1.自己将误差的内型总结和归纳.2.试举例说明在加工过程中，工艺系统受热变形会对零件的加工精度产生怎样的影响？应采取什么措施来克服这些影响？

第4次课（第一章、加工精度 1.6测量误差1.7误差分析 1.8提高措施）

一、教学目的和要求

二、教学内容纲要

1、.测量误差；

2.加工误差的统计分析法：(1)加工误差的性质，(2)分布曲线分析法，(3)点图分析法；

3.提高加工精度的措施.三、重点、难点

1、.测量误差；

2、提高加工精度的措施.四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采 用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法。

五、时间分配（3学时）

1、.测量误差；（45）

2.加工误差的统计分析法：（60）(1)加工误差的性质，(2)分布曲线分析法，(3)点图分析法；

3.提高加工精度的措施.（30）

六、布置课后思考: 1.本章重点讲述了加工精度影响的原理和具体计算方法以及保证高的加工精度和质量的具体方法，应重点掌握此方法，并提前预习下章“表面质量”.第5次课（第二章表面质量2.1表面质量含义）

一、教学目的和要求

1.解掌握各原理的基本模式概念和特征，能举例说明各原理；

2.通过实际问题的讲解，使学生形成对机械制造表棉质量和粗糙度的个体认识，培养学生 独立思考，归纳的学习习惯；

二、教学内容纲要

1.表面质量的含义以及对零件使用的影响：；

三、重点、难点

1.刀具切削后的表面粗糙度，2.磨削后的表面粗糙度；

四、教学方法，实施步骤 根据本章课的内容特点，运用启发式原则、讲解式、案例分析式等教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）

表面质量的含义以及对零件使用的影响；

六、布置思考题

1.查找相关的资料并思考高精表面质量在现在的高科技行业当中有哪些具体的应用呢? 2.机器零件的表面质量包括哪几个方面内容？为什么说零件的表面质量与加工精度对保证机器的工作性能来说具有同等重要的意义？

第6次课（第二章表面质量2.2粗糙度影响因素2.3物理机械性能）

一、教学目的和要求

引导学生能够对机械的相关性能有更深的了解和掌握.二、教学内容纲要

1.表面粗糙度的形成及影响因素：(1)刀具切削后的表面粗糙度，(2)磨削后的表面粗糙度； 2.表面加工硬化：

三、重点、难点

表面粗糙度的形成及影响因素：(1)刀具切削后的表面粗糙度，(2)磨削后的表面粗糙度；

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段本此课可以采用黑板教学 的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采用启发式和讲解式、引导式和提 问式教学方法。

五、时间分配（3学时）

1.表面粗糙度的形成及影响因素：(1)刀具切削后的表面粗糙度，（50）(2)磨削后的表面粗糙度；（50）2.表面加工硬化：（35）

六、布置思考题

1.课后复习这一堂课的重点内容,下堂课提问.2.影响切削表面粗糙度的因素有哪些？

第7次课（第二章表面质量2.4机械加工振动2.5提高表面质量）

一、教学目的和要求

1.解掌握机械加工振动的具体概念和分类； 2.熟练掌握提高表面质量的具体的方法.二、教学内容纲要 1.受迫振动，2.自激振动；

3.提高表面质量的方法

三、重点、难点 提高表面质量的方法 自激振动

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采 用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法。

五、时间分配（2学时）1.受迫振动，（30）2.自激振动；（30）

3.提高表面质量的方法（30）

六、布置思考题

1.预习第三章:工艺规程制定.2.何为强迫振动？它与自由振动有何区别？减少强迫振动的基本途径哟哪些？

3.何谓自激振动？它与强迫振动有何区别？目前关于自激振动的学说有哪些？其要点是什么？通过哪些措施可以抑制自激振动？

第8次课（第三章、工艺规程制定3.1 基本概念 3.2制订步骤）

一、教学目的和要求

1.熟练掌握工艺规程的概念；

2.使学生在设计中能应用工艺规程的步骤和方法；

二、教学内容纲要

1、工艺规程的基本概念

2、工艺规程的制定步骤

三、重点、难点

1、工艺规程的基本概念

2、工艺规程的制定步骤

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采 用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法

五、时间分配（3学时）

1、工艺规程的基本概念（45）

2、工艺规程的制定步骤（90）

六、布置思考题

1.什么是机械加工的工艺过程，工艺规程？工艺规程在生产中起什么作用？ 2..熟练掌握工艺规程的概念和步骤,为机械工艺规程的设计作准备

3.制订工艺规程时，为什么要划分加工阶段？什么情况下可以不划分或不严格划分加工阶段？

第9次课（第三章、工艺规程制定3.3 毛坯选择3.4基准选择）

一、教学目的和要求

1.掌握各种新机械名词的概念；

2能熟练掌握基准的选择和路线的拟定

二、教学内容纲要

1、毛坯选择

2、基准选择

三、重点、难点

1、基准选择

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采 用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法

五、时间分配（2学时）

1、毛坯选择（30）

2、基准选择（60）

六、布置思考题

1.熟悉课堂所讲的内容，选择一个具体的实物分析和研究。2.什么是工序、工步、安装、工位？

第10次课（第三章、工艺规程制定3.5路线拟定3.6工序内容3.7经济分析）

一、教学目的和要求

能熟悉工序的具体内容,能进行具体的经济分析

二、教学内容纲要

1、路线拟定 2.工序内容 3.经济分析

三、重点、难点

1、路线拟定 2.工序内容

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采 用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法

五、时间分配（3学时）

1、路线拟定（60）2.工序内容（50）3.经济分析（25）

六、布置思考题

1.查找图书馆关于经济分析的具体书籍,扩展经济分析的能力和认识.2.什么是劳动生产率？提高劳动生产率的工艺措施有哪些？ 3.什么是时间定额、单件时间？

第11次课（第四章结构工艺设计4.1尺寸标准4.2精度标准）

一、教学目的和要求

掌握各种标准的具体概念；

二、教学内容纲要

1、尺寸标准

2、精度标准

三、重点、难点

尺寸标准和精度标准的具体确定

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式.提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）

1、尺寸标准（45）

2、精度标准（45）

六、布置思考题

1.何谓加工精度？何谓加工误差？两者有何区别和联系？

2.获得零件形状精度、尺寸精度、位置精度的方法有哪些？影响形状精度的主要因素是什么？试举例说明

3.何谓调整误差？在单件小批量生产或大批大量生产中各会产生哪方面的调整误差？他们对零件加工的精度会产生什么样的影响？

4.用这堂课所学的知识将课本中的课后习题做完。

第12次课（第四章结构工艺设计4.3便于加工4.4装配工艺性）

一、教学目的和要求

掌握机械加工中的毛坯结构的工艺设计原则，以便于加工和装配，同时又满足 精度要求和尺寸要求。

二、教学内容纲要

1、便于加工

2、装配工艺性

三、重点、难点 装配工艺性

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式.提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）

1、便于加工（45）

2、装配工艺性（90）

六、布置思考题

1.常见的装配性工艺问题有哪些？在设计中应该注意哪些问题？ 2.预习第五章:尺寸链的应用

第13次课（第五章尺寸链的应用5.1 尺寸链的概述）

一、教学目的和要求

重点掌握尺寸链的基本概念以及怎样画出尺寸链的具体方法和熟悉掌握和运用相关 尺寸链进行具体设计.二、教学内容纲要 尺寸链的概述: 封闭环的具体分析 :

三、重点、难点 封闭环的具体分析

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用讲解式、讨论式.提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）尺寸链的概述:（30）封闭环的具体分析（60）

六、布置思考题 1.尺寸链的概念 2.什么是封闭环？

第14次课（第五章、尺寸链的应用5.2 尺寸链的解法）

一、教学目的和要求

重点掌握尺寸链的基本概念以及怎样画出尺寸链的具体方法和熟悉掌握和运用相关 尺寸链进行具体设计.二、教学内容纲要 尺寸链的解法 找封闭环

三、重点、难点 找封闭环

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）尺寸链的解法（65）找封闭环（70）

六、布置思考题

1.尺寸链的解题方法有哪些？举例说明 2.如何确定封闭环

3.完成课后相关的练习,下节课讲解答案.第15次课（第五章、尺寸链的应用5.3过程尺寸链）

一、教学目的和要求

重点掌握尺寸链的基本概念以及怎样画出尺寸链的具体方法和熟悉掌握和运用相关 尺寸链进行具体设计.二、教学内容纲要 封闭环

2.过程尺寸链的概念 3过程尺寸链的其他知识

三、重点、难点 过程尺寸链

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）1.封闭环（45）

2.过程尺寸链的概念（20）3过程尺寸链的其他知识（25）

六、布置思考题

1.什么是过程尺寸链？

2.封闭环在过程尺寸链中应如何确定？自己设计关于封闭环的题目，同学一起研究解题方法

第16次课（第五章、尺寸链的应用5.4装配尺寸链）

一、教学目的和要求

重点掌握尺寸链的基本概念以及怎样画出尺寸链的具体方法和熟悉掌握和运用相关 尺寸链进行具体设计.二、教学内容纲要 1.装配尺寸链的概念 2.封闭环

3.装配尺寸链的其他相关知识

三、重点、难点 1.装配尺寸链的概念 2.封闭环

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）1.装配尺寸链的概念（30）2.封闭环（60）

3.装配尺寸链的其他相关知识（45）

六、布置思考题 1.对本章关于封闭环的确定做一个总结.2.在解装配尺寸链时，什么情况下用完全互换法。什么情况用大数互换法？两者在计算公式及计算结果上有什么不同？

第17次课（第六章 典型零件加工6.1轴类加工6.2 套筒加工）教学目的和要求

重点掌握轴类加工,熟悉套筒加工

二、教学内容纲要 1.轴类加工 2.套筒加工

三、重点、难点 轴类加工

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）1.轴类加工（45）2.套筒加工（45）

六、布置思考题

1.如何设计轴类零件加工的工艺路线？轴类零件的加工方法有哪些？举例说明 2.如何设计套筒类零件加工的工艺路线？套筒加工的方法有哪些？举例说明

第18次课（第六章 典型零件加工6.3 齿轮加工6.4箱体加工）教学目的和要求

熟悉齿轮加工的一些具体方法,重点掌握箱体加工的具体原则和工艺要求.1.了解掌握新型结构设计；

二、教学内容纲要 齿轮加工 箱体加工

三、重点、难点

箱体加工

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）1.齿轮加工（75）2.箱体加工（60）

六、布置思考题

1.如何设计齿轮零件加工的工艺路线？齿轮零件的加工方法有哪些？举例说明 2.如何设计箱体加工的工艺路线？箱体加工的工艺哟哀求有哪些？

3.箱体加工的工艺原则是什么？

第19次课（第七章 先进制造技术7.1成组技术概述7.2数控制造系统）教学目的和要求

重点掌握成组技术,熟悉数控制造系统的相关的内容,为工厂实习奠定知识基础.二、教学内容纲要 1组成技术概述 2数控制造系统

三、重点、难点 1组成技术概述 2数控制造系统

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）1组成技术概述（40）2数控制造系统（50）

六、布置思考题

1什么是成组技术？成组技术在生产中有哪些应用？ 2.分类成组的方法有哪些？

3.数控制造系统在生产中的应用及其发展的意义是什么？

第20课（第七章 先进制造技术7.3柔性制造系统7.4集成制造系统）

一、教学目的和要求

重点掌握柔性制造系统的内容, 为工业工程思想的具体深化和机械制造的具体应用做准备, 并了解集成制造系统.二、教学内容纲要 1.柔性制造系统 2.集成制造系统

三、重点、难点 柔性制造系统

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）1.柔性制造系统（65）2.集成制造系统（70）

六、布置思考题

1.柔性制造系统的基本概念是什么？其具有哪些功能？

2.柔性制造系统由哪些部分组成？各组成部分都有什么作用？ 3.柔性制造系统有哪些经济效益？

4.集成制造系统的定义是什么？它由那些部分组成？我国的集成制造系统的发展现状如何？

第21次课（第七章、先进制造技术 7.5计算机辅助工艺过程设计CAPP7.6快速成形）教学目的和要求

熟悉计算机辅助工艺过程设计CAPP和快速成形的具体内容

二、教学内容纲要

1.计算机辅助工艺过程设计CAPP 2.快速成形

三、重点、难点 快速成形

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）

1.计算机辅助工艺过程设计CAPP（45）2.快速成形（45）

六、布置思考题

1.计算机辅助工艺过程设计CAPP在现代生产中有什么作用？ 2.什么是快速成形？快速成形有哪些优点？

第22次课（第七章、先进制造技术7.7敏捷制造7.8精益制造）教学目的和要求

熟悉敏捷制造和精益制造的具体内容

二、教学内容纲要 1.敏捷制造 2.精益制造

三、重点、难点 1.敏捷制造 2.精益制造

四、教学方法，实施步骤 根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）1.敏捷制造（65）2.精益制造（70）

六、布置思考题吗

1.敏捷制造和精益制造包括那些具体内容？ 2.我国的敏捷制造和精益制造的发展现状如何？

第23次课（第八章，机床夹具设计8.1夹具概念8.2工件定位）

一、教学目的和要求

1.了解机床夹具设计的具体概念；

2.使学生在设计中熟练掌握工件定位的相关知识；

二、教学内容纲要

1、卡具概念

2、工件定位

三、重点、难点 工件定位

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）

1、卡具概念（30）

2、工件定位（60）

六、布置思考题

1.机床夹具都由哪些部分组成？每个组成部分起何作用？

2.试分析使用夹具加工零件时，产生加工误差的因素有哪些？它们与零件公差成何比例？ 3.一批工件在夹具中定位的目的是什么？它与一个工件在加工时的定位有何不同？

第24次课（第八章，机床夹具设计8.3定位方式与定位元件）教学目的和要求

重点掌握定位方式和定位元件,为课程设计打下扎实的基础

二、教学内容纲要 定位方式与定位元件

三、重点、难点 定位方式与定位元件

四、教学方法，实施步骤

本此课可以采用黑板教学的方法和多媒体的教学方法两种手段，根据具体内容采用启发式和讲解式、引导式和提问式教学方法。

五、时间分配（3学时）定位方式（75）定位元件（60）

六、布置思考题

1.完成课后相关的练习.2.什么是“六点定位原理”？工件的合理定位是否一定要限制其在夹具中的六个不定度？ 3.试举例说明何谓工件在夹具中的“完全定位”、“部分定位”、“欠定位”、“重复定位”？

第25次课（第八章，机床夹具设计8.4定位误差8.5工件夹具与夹紧结构）教学目的和要求

重点掌握典型卡具的具体应用,提高学生的机械设计的水平.二、教学内容纲要 1.定位误差 2.工件夹具 3.夹紧结构

三、重点、难点 1.定位误差

2.工件夹具与夹紧结构

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（2学时）1.定位误差（50）2.工件夹具（20）3.夹紧结构（20）

六、布置思考题

1.在夹具中对一个零件进行试切法加工时，是否还有定位误差？为什么？ 2.工件在夹具中夹紧的目的是什么？夹紧和定位有何区别？

第26次课（第八章，机床夹具设计8.6典型夹具8.7夹具设计方法与步骤）

一、教学目的和要求 掌握夹具设计方法与步骤

二、教学内容纲要 1.典型夹具 2.夹具设计方法 3.夹具设计步骤

三、重点、难点

典型夹具、夹具设计方法与步骤

四、教学方法，实施步骤

根据本章课的内容特点，运用启发式、讲解式、讨论式、提问式教学方法讲授本课程内容。

五、时间分配（3学时）1.典型夹具（50）2.夹具设计方法（45）3.夹具设计步骤（40）

六、布置思考题

1.试举例论述设计夹具时，对夹紧力的三要素（力的作用点、方向、大小）有何要求？ 2.典型夹具有哪几类？如何设计？举例说明

第五篇：机械制造工艺教案专题

第三章 机械加工精度及其控制 ## 6 ## §3-1概述（书第二章、P27）

一、机械加工精度的基本概念

1质量指标：评价机械零件的加工质量用加工精度和加工表面质量。2加工精度：零件加工后实际几何参数与理想几何参数的符合程度。3加工误差：零件加工后实际几何参数对理想几何参数的偏差程度。

加工精度和加工误差是从两个不同角度评价零件的几何参数的，加工精度的高和低通过加工误差的小和大表示，提高加工精度实际上就是减低加工误差。

加工精度包含三个方面内容：尺寸精度、形状精度、位置精度。形状公差限制在位置公差之内，位置误差限制在尺寸公差之内。

二、影响机械加工精度的因素

机械加工中，机床、夹具、刀具和工件构成完整系统——工艺系统，加工过程中出现的各种原始误差引起工艺系统相互位置的变化造成加工误差。

课本以活塞加工精镗销孔工序的加工过程为例，活塞在装夹过程中出现装夹误差；工件装夹后对机床、刀具、夹具进行调整出现调整误差；加工过程中受切削力、切削热、摩擦等作用工艺系统受力、受热产生变形等造成加工误差。小结如下：

1工艺系统的几何误差：

原理误差、夹具误差、刀具误差、定位误差、调整误差以及尺寸链误差等，是工件相对于刀具在静止状态下已存在的误差；

机床主轴回转误差、机床导轨导向误差及机床传动误差，是工件相对于刀具在运动状态下已存在的误差。

以上各种几何误差与工艺系统的初始状态有关。2工艺系统力效应产生的误差（动误差）：

工艺系统受力变形（惯性力、传动力等）产生的误差；残余应力引起的误差；刀具磨损等及测量产生的误差误差。

3工艺系统热变形产生的误差：机床、夹具、刀具及工件热变形产生的误差。(课本放在2中)

机械加工中零件的尺寸、形状和相互位置误差，主要是由于工件与刀具在切削运动中相互位置发生了变动而造成的。由于工件和刀具安装在夹具和机床上，因此，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。原始误差归纳见P29。

三、误差的敏感方向

由于各种原始误差的大小和方向各不相同，加工误差必须在工序尺寸方向上度量。因此，不同的原始误差对加工精度有不同的影响，原始误差的方向与工序方向一致时对加工精度影响最大，称误差敏感方向。例如图2-2所示。

四、研究加工精度的方法

在机械加工中影响精度的因素很多，如零件的装夹、装夹前后对机床、刀具、夹具进行调整。加工过程中产生切削力、切削热和磨损，这些因素可能同时存在，我们要抓主要矛盾，有的放矢地采取措施，对误差因素、影响规律和控制方法进行分析。

研究加工精度的方法有两种：

1.单因素分析法——研究某一确定因素对加工精度影响，不考虑其他因素。2.统计分析法——以生产中一批工件为基础，应用数理统计方法进行数据处理，用以控制工艺过程的顺利进行。

实际生产中两种方法常常结合起来应用，一般先用统计分析法寻找误差出现的规律，初步判断产生加工误差的可能原因，然后运用单因素分析法进行分析、试验，以便迅速找出影响加工精度的主要原因。

五、获得加工精度的方法（归纳）（书上是全面质量管理）1获得尺寸精度的方法（书上调整误差）

⑴试切法：通过试切-测量-调整-再试切反复过程。效率低、适合单件小批量。⑵定尺寸刀具法：用刀具的相应尺寸保证工件被加工部位尺寸。如钻孔、铰孔、攻丝等，加工精度与刀具本身制造精度有关。

⑶调整法：按工件规定的尺寸预先调整机床、夹具、刀具与工件的相对位置，工件尺寸在加工中自动获得。用于自动机床，自动线上，适应成批生产。⑷自动控制法：用测量装置、进给装置和控制系统构成自动加工系统。2获得几何形状精度的方法

零件的几何精度主要由机床精度、刀具精度保证。例如车外圆，圆柱度主要取决于主轴回转精度、导轨精度及回转轴线与导轨之间相对位置精度。⑴轨迹法：利用切削运动中刀尖的运动轨迹形成被加工表面形状的方法。

⑵成形法：利用成形刀具切削刃的几何形状切削出工件形状。工件精度取决于刀具安装精度、切削刃的形状精度。

⑶展成法：利用刀具和工件做展成切削运动时，切削刃在被加工表面上的包络表面形成成形表面的方法。如插齿、滚齿加工。3获得相互位置精度的加工方法

零件各表面相互位置精度，由机床精度、夹具精度、工件的安装精度保证

一、加工原理误差（P31）

加工原理误差是指采用了近似的成形运动或刃具轮廓进行加工产生的误差。

例如，滚齿加工，为了避免刀具制造和刃磨困难，常采用阿基米德蜗杆或法向直廓基本蜗杆的滚刀代替渐开线基本蜗杆的滚刀产生两种误差，即所谓的“造形误差”；和由于滚刀刀齿有限，切成的齿形是一条由微小折线组成的曲线，与理论上的光滑渐开线比较存在“齿形误差”。这些都是原理误差。

再如，模数铣刀成形铣削齿轮，也采用近似刀刃齿廓，同样产生加工原理误差，一般原理误差控制在0.01mm。精密元件加工原理误差控制在2～5μm。书上是小于10～15%工件的公差值，补充：加工原理误差类型

1成形法加工的原理性误差（形状近似的刀具）

用盘形模数铣刀加工渐开线齿轮时，每种模数不可能专门制造一把刀具，生产中一般用八把（精确的有15或26把）一套的模数铣刀。每把铣刀可以加工一定齿数范围的齿轮，为了保证铣出的齿形工作时不发生干涉，铣刀按应用范围内最小齿数的齿形制造，这样，加工其它齿数的齿形就有误差。2展成法加工的原理误差（近似的加工方法）

应用展成法加工齿轮或花键，渐开线齿廓是由滚刀或插齿刀运动时，相对逐点切成的。由于滚刀的切削刃数有限，形成的齿廓形状是一根折线，与理论上光滑的渐开线有较小的误差，这也是加工原理误差。3仿形加工原理误差（近似的传动方式）

用靠模进行仿形加工工件上的曲线时，由于与靠模接触的滚子半径和刀具半径不可 §3-2 工艺系统中几何精度对加工精度的影响（单因素分析法）能完全相等，滚子与靠模的接触点和工件曲面与刀具的接触点并不完全对应，因此会引起被加工曲线的误差。（例如电子配钥匙，有时有误差，回家开不了门）

二、调整误差

在机加工的每一道工序中，总要对工艺进行一些调整工作，例如安装夹具、调整刀具尺寸等，因此不可避免地带来误差，叫调整误差。引起调整误差因素很多，如调整用的刻度盘、定程机构的精度及与它们配合的离合器、控制阀的灵敏度；测量仪器等误差。归纳起来，工艺系统的调整有两种基本方式，调整误差与调整方式有关。1.试切法调整

试切法加工，先在工件上试切，根据测得的尺寸与要求尺寸的差值，用进给机构调整刀具与工件的位置，然后试切、测量、调整，直到规定的尺寸要求时，再切削出整个待加工的表面。引起调整误差的因素是测量误差、机床进给机构的位移误差、试切时与正式切削时切削层厚度不同等。2.调整法

以试切法为依据，预先调整好刀具与工件的相对位置，并在一批零件的加工中保持这种位置相对不变来获得所要求的零件尺寸。引起调整误差的因素是定程机构误差、式样或样板的误差、测量有限试件造成的误差等。3.刀具的调整

静调整：在静止状态下确定刀具相对工件表面的尺寸和位置。按预定调整尺寸安装刀具。调整方法①用通用量具测量调整；②用对刀样板调整。

动调整：当机床开始转动和切削时，由于受切削力、切削热及负荷作用，实际刀尖位置不断变化。刀具的动调整方法：静调整后，先试切若干个工件，测量实际获得的尺寸，计算平均值和范围值，与规定调整尺寸比较看是否合格。动调整误差是可以控制的，改进刀具材质合理调整刀具，就可减少动调整误差的影响。

三、机床误差（P167）

机床误差包括机床制造误差、安装误差、磨损等几个方面。其中主轴回转误差和传动链误差（也称系统运动误差），导轨误差对加工精度影响最大。1.机床导轨导向误差（直线度误差）

①车床导轨在水平面内直线度（ΔY）误差（弯曲）：使刀尖在水平面内发生位移ΔY，引起零件在半径方向上产生1：1误差（ΔY=ΔR）。在工件上形成锥形、鼓形或鞍形。②车床导轨在垂直面内直线度（ΔZ）误差（弯曲）：引起刀尖产生ΔZ误差，产生的零 件半径方向的误差（可忽略不计）。③前后导轨的平行度Δ（扭曲）。

④导轨对主轴回转轴线的平行度（或垂直度）。

导轨导向误差对不同的加工方法和加工对象将产生不同的加工误差。考虑对加工精度影响时，主要考虑导轨误差引起刀具与工件在误差敏感方向上的位移。

在车床上车削圆柱面时，误差的敏感方向在水平面上；锥形、鼓形或鞍形称圆柱度误差 刨床的误差敏感方向为垂直方向，引起加工表面的直线度及平面度误差； 镗床的误差敏感方向随主轴回转发生变化，对水平和垂直方向都有影响。

机床导轨误差与制造和安装有关，安装不正确引起的导轨误差大于制造引起的导轨误差，导轨的磨损是造成导轨误差的另一原因。所以为了减小导轨误差对加工精度的影响，机床设计与制造时，应从结构、材料、润滑方式、保护装置等方面采取相应措施；制造中床身毛坯充分时效处理；安装要保证质量。

导轨导向误差理论分析一般了解，自己看书

2.机床主轴的回转误差 ⑴基本概念

主轴的回转精度，是主轴系统的重要特性。它直接影响零件的加工精度。由于轴颈的圆度、轴颈之间的同轴度、主轴挠度、支承端面与轴颈中心线的垂直度等误差，使主轴实际回转轴线与理想回转轴线发生偏移，这个偏移就是主轴的回转误差。⑵对加工精度的影响（主轴回转误差的三种基本形式）

①径向圆跳度——沿径向变动量，对工件的圆度产生误差，因加工方法不同而异。镗削影响大，近似椭圆；车削影响不大，基本是圆。（工人称径跳）

②轴向圆跳动——沿轴向变动量，对工件圆柱表面加工精度没有影响；但在加工端面时，会产生端面与轴线的垂直度误差；车螺纹时也会使螺距产生周期性误差。（工人称端跳）③纯角度摆动——沿回转轴线倾斜角度变动，车外圆和内孔表面时，产生锥度误差；在镗床上镗孔时，镗刀随主轴旋转，从工件内表面整体看，镗出的孔是椭圆柱。⑶影响主轴回转精度的主要因素 ①轴承误差 ②轴承间隙的影响

③与轴承配合零件误差的影响 ④主轴转速的影响 ⑤主轴系统的径向不等刚度和热变形 ⑷提高主轴回转精度的措施

①提高轴承的回转精度：选用高精度滚动轴承；提高支承孔、轴颈等表面加工精度。②对滚动轴承进行预紧：可消除间隙，甚至产生微量过盈，增加轴承刚度。

③不使回转误差反映到工件上：例如磨外圆柱面时，用两个固定顶尖支承，主轴只传递动力，工件回转精度取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差。3.机床传动链的传动误差

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的相对运动误差。

传动链误差一般不影响圆柱面和平面的加工精度，但会影响刀具运动的正确性，是齿轮、蜗轮、螺纹及其它按展成原理加工时，影响加工精度的主要因素。

例如，滚刀滚切齿轮时，要求滚刀转速和工件转速之间保持严格的传动比，滚刀转一转，工件转过一个齿。当传动链的传动元件如，分齿挂轮、分度蜗轮等由于制造、磨损或装配等原因存在误差，使滚切出的齿轮产生误差。如周节误差、周节累计误差和齿形误差等。

机床的传动系统由齿轮、蜗杆、蜗轮、丝杠、螺母等组成，元件的原始误差由制造形成，它会破坏正确的运动关系。造成传动比误差、转角误差等。课本P43

为了减少传动链误差对加工精度的影响，措施：

①减少传动元件，②提高传动元件的制造和装配精度，③消除间隙，④采用误差修正机构提高传动精度。

四、夹具的制造误差与磨损

⑴夹具的制造误差：包括定位元件，刀具引导件、分度机构、夹具体等零件的制造误差；⑵夹具装配后定位元件之间的相对尺寸误差； ⑶夹具在使用过程中工作表面的磨损。

五、刀具的制造误差与磨损

刀具的误差是由于刀具的制造误差与磨损造成的，单刃刀具的误差对加工精度没有直接影响，而定尺寸刀具和成形刀具的误差将直接影响加工精度。⑴刀具种类及误差对加工精度影响

①采用定尺寸刀具（如钻头、绞刀、镗刀块、拉刀、键槽铣刀等）加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度。②成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具的形状精度(制造误差)直接影响工件的形状精度，刀具安装不正确将直接产生加工误差。

③展成法加工刀具（滚齿刀、插齿刀、花键滚刀等）切削刃的几何形状误差，影响加工表面的形状精度。

④一般刀具（如车刀、铣刀、镗刀等）制造精度对加工精度无直接影响，但切削过程中，刀具易磨损，也会引起零件的尺寸和形状改变，影响加工精度。

减小误差措施：规定刀具制造精度，正确选择刀具材料、切削量、切削液，正确刃磨刀具。⑵刀具的磨损

刀具尺寸的磨损过程可分三个阶段，初期磨损、正常磨损和急剧磨损阶段，在急剧磨损阶段刀具不能正常工作，因此磨损前必须重新磨刀。

六、量具误差——应用量具测量工件的尺寸、形状、和位置精度时，产生测量误差的原因有：量具制造误差、磨损、操作者视差等，为了减少量具制造和测量精度的影响，量具的制造精度应控制在工件公差的1/5～1/10以内。检验仪器设备要在计量部门授权的检验所每年检定一次，不经标定不准使用。

七、工件的定位误差（见P143，定位误差的分析与计算）

§3-3 工艺系统受力变形对加工精度的影响 ## 8 ##

一、基本概念

⑴工艺系统：机床—夹具—刀具—工件组成了工艺系统。

⑵外力：切削力、传动力、夹紧力、控制力、干扰力（工件受力）。

⑶刚度：工件加工表面在切削力法向分力Fy作用下，刀具和工件之间相对位移的比值。刚度Kxt =Fy/Yxt，Fy—切削力在Y方向分力，Yxt—系统变形（位移）工艺系统抵抗外力变形的能力用刚度Kxt表示，工艺系统在外力的作用下产生变形（加工误差）影响被加工零件的精度。

二、工艺系统刚度的计算

切削加工时工艺系统在外力的作用下产生不同程度的变形，使刀具和工件位置发生变化，从而产生相应的加工误差。

Kxt是在静态条件下测定的，称工艺系统静刚度，简称刚度。系统变形Yxt是机床变形Yjc、夹具变形Yjj、刀架变形Ydj、工件变形Yg的叠加。

Yxt= Yjc+Yjj+Ydj+Yg= Fy/Kjc +Fy/Kjj+Fy/Kdj+Fy/Kg 所以，Kxt=1/（1/Kjc+1/Kjj+1/Kdj+1/Kg）⑴工件、刀具的刚度（变形）

① 用卡盘安装小轴（可用材料力学的悬臂梁公式计算）

３ ５２ 位移Yg=FyL３/3EI Kg=3EI/L E=2×10N/mm

L-工件长度;E-弹性模量；I-工件截面惯性矩 ② 用两顶尖安装细长轴（可用材料力学的两支点梁公式计算）

２２ Yg=Fy/3EI×[（L-X）×X ]/L 当X=0和X=L，Yg=0；X=L/2时，工件刚度最小，３ 变形最大，Yg max=FyL３/48EI 刚度，Kg=48EI/L

⑵机床、夹具的刚度：夹具结构复杂，机床结构更复杂，它们的刚度很难用公式计算，目前通过实验方法测定。

三、工艺系统刚度对加工精度的影响

在机加工过程中，整个工艺系统处于受力状态，加工后工件的误差将随工艺系统受力状态和刚度的变化而变化。工艺系统受力变形对加工精度有如下影响： 1.切削力作用点位置的变化引起的工件形状误差

书上图2-29（P51），刀具位于距床头X处时，在切削分力Fy的作用下，床头由A移到A’，尾座由B移到B’，刀架由C移到C’，它们的位移分别为yct,ywz,ydj。工件轴线AB移到A’B’,刀具切削点处工件轴线位移yx。

机床的总位移：yjc=（公式2-20）、机床的刚度：Kjc

机床的变形：工艺系统刚度随切削力作用点位置的变化而变化，使工件产生鞍形的形状误差。

工件轴线产生的弯曲变形:yg=、工件的刚度：Kg=（P53）。

工件的变形：刚度也是随切削力作用点位置的变化而变化，从而使工件产生鼓形的形状误差。

在机加工中机床和工件都有变形，使工件产生形状误差的工艺系统的总变形和工艺系统刚度为Yxt、Kxt。工艺系统的变形与刚度也是随切削力作用点位置的变化而变化，所以加工出来的工件在各个截面的直径是不相同的，必然产生形状误差。2.切削力大小的变化引起的加工误差（误差复映规律）

由于毛坯加工余量和材料硬度的变化，引起切削力和工艺系统受力变形的变化，使工件产生相应的尺寸误差和形状误差（圆度误差），这种现象叫“误差复映”。

误差复映系数ε=Δg/Δm=A/Kxt+A Δg、Δm——工件、毛坯误差。

A——径向切削力系数，是常数。

3.夹紧力和重力引起的加工误差

工件在装夹时，由于工件刚度较低或夹力点不当，会使工件产生相应的变形，造成加工误差。工艺系统中某些零部件自身的重力所引起的相应变形也会造成加工误差。4.传动力和惯性力对加工精度的影响

传动力、惯性力在加工过程中经常改变方向，刚性较差工件夹紧时施力不当，机床部件、夹具、工件在机床上下移动等使机床受力变形的变化，也会引起加工误差。

传动力影响：有些书中认为：在单爪拨盘传动下，车削出的工件是一个正圆柱，不会产生加工误差。也有些论著认为：形成的截面形状为心脏形的圆柱度误差。惯性力影响：在高速切削时，工艺系统中存在不平衡的高速旋转部件，就会产生离心力。理论上讲不会造成工件圆度误差，但如果离心力大于切削力时，车床主轴轴颈和轴套内孔表面的接触点不停地变化，轴套孔的圆度误差将传给工件的回转轴心。另外，周期变化的惯性力常常引起工艺系统的强迫振动。

四、机床部件刚度 1.机床部件刚度的测定

⑴静态测定法：在机床不工作状态下，模拟切削时的受力情况，对机床施加静载荷，对机床部件在不同静载荷下的变形，绘出刚度特性曲线。刚度曲线特点： ①变形与作用力不是线性关系，反映刀架不纯粹是弹性变形。

②加载和卸载曲线不重合，两线之间的面积表示克服零件之间摩擦和接触塑性变形所作的功。

③卸载后曲线不回到圆点，说明有残留变形；但反复加载-卸载残留变形逐渐趋于零。④部件的实际刚度比按实体估算的小。

⑵工作状态测定法：静态测定法近似地模拟切削时的切削力，与实际加工条件不完全一样，采用工作状态测定法比较接近实际。工作状态测定法依据误差复映规律。不足之处不能得出完整的刚度特性曲线及随机性因素。2.影响机床部件刚度的因素

⑴连接表面间的接触变形：表面存在粗糙度，实际接触面比理论接触面小，接触凸峰处于接触状态，在外力作用下产生较大的接触应力，产生接触变形，有弹性也有塑性的。⑵零件间摩擦力的影响：机床部件受力变形时零件间连接表面会发生错动，加载时阻碍变形发生，卸载时阻碍变形恢复，造成刚度曲线加载和卸载不重合。⑶接合面的间隙：零件间只要存在间隙即使很小，会使零件错动，刚度很低。⑷薄弱零件本身变形：薄弱零件受力变形对刚度影响很大。

五、减少工艺系统受力变形对加工精度影响的措施 1.提高工艺系统刚度

①结构设计合理：设置辅助支承和截面形状，可提高部件刚度。

②提高连接表面的接触刚度：提高零件的配合表面质量；给部件预加载荷消除间隙；提高定位基准面的精度，减少粗糙度。③装夹工件要合理，加工方式要得当。2.减小载荷及其变化

工艺措施要合理，如合理选择刀具几何参数以减小切削力可以减少受力变形。

六、工件残余应力引起的变形

工件内的残余应力（也叫内应力）会使工件发生变形，丧失原有的加工精度。产生残余应力因素来自冷热加工。

① 毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力：在锻、铸、焊、热处理等加工过程中，由于工件热胀冷缩不均匀、金相组织转变时发生体积变化，使工件毛坯产生很大的残余应力。

② 切削加工带来的残余应力：切削力和切削热使工件表面产生冷热塑性变形和金相组织变化，从而使工件表面产生残余应力。

③ 工件在冷校直时产生残余应力：弯曲工件校直时，必须向反方向弯曲，使工件产生塑性变形。去除外力后，工件截面上部外层产生拉应力，里层产生压应力；下部外层产生压应力，里层产生拉应力。

为减少残余应力对加工精度的影响，①增加消除残余应力的热处理工序；②合理安排工艺过程，如粗细加工分开；③改善零件结构，提高刚度。另外可在毛坯制造及零件粗加工后进行时效处理。常用的方法有：人工时效、振动时效、天然时效等。

§3-4 工艺系统热变形对加工精度的影响

一、概述

系统热变形将破坏刀具与工件正确的几何关系和运动关系，造成工件的加工误差。在精密加工和大件加工中，热变形引起的加工误差能占到加工总误差的40%～70%。控制和减少热变形对保证加工精度很重要，无论是理论上还是实践上，需要研究和解决的问 题很多。1 工艺系统的热源

热从高温处向低温处传递，有导热、对流和辐射三种；热源可分内部和外部两类。①切削热是最主要的热源，它的一部分传入工件和刀具使工件和刀具产生热变形。②传动部分（轴承副、齿轮副、导轨副、离合器等）产生的摩擦热，传到床身。③机械动力热源，如电机、电器箱、液压泵等能量损耗转化为热量。④环境热量（阳光、取暖设备等）使工艺系统各部分受热不均匀引起的变形。

以上切削热、摩擦热属于内部热源，热量以热传导形式传递；外部热源主要以辐射形式传递热量。工艺系统的热平衡和温度场概念

①热平衡：工艺系统在各种热源作用下，温度会升高，但也向周围环境散热。当工件、刀具、机床的温度达到某一数值时，单位时间散发的热量和热源传入的热量趋于相等。②温度场：由于热源及其发热量、位置和作用不同，散热条件不一样，所以各点温升也不一样，物体中各点温度的分布称为温度场。3 切削热计算公式

Q=Pz·V·t Pz—主切削力（N）；V—切削速度(m/min)；t切削时间(min)

二、工件的热变形对加工精度的影响

工艺系统热变形中，机床热变形最复杂，工件和刀具热变形相对比较简单，工件产生热变形主要受切削热的影响，热变形有两种情况： 1 工件比较均匀地受热：

简单的轴类、套类等零件的内外圆加工时，切削热均匀地传入工件，主要影响尺寸精度。热变形量计算公式（长度、直径）：

ΔL=α×L×Δt；ΔD=α×D×Δt Δt工件温差℃，α线膨胀系数

圆柱度误差：ΔR=α×D/2×Δt －５－５（α钢≈1.17×10 /K；α铜≈1.7×10/K；α

铸铁≈1.05×10

/K）

－５ 加工精度较高的轴类零件，如磨外圆、丝杠等宜采用弹性或液压尾顶尖。2 工件不均匀受热：

如平面的刨、铣、磨时，工件单面受热，上下面之间的温差影响几何形状（尺寸）精度，导致工件拱起。加工中拱起部分被切取，冷却后变成下凹，造成平面度误差。例如，磨削长L、厚S的板类零件，热变形挠度X=（α×Δt×L２）/8S

三、刀具的热变形对加工精度的影响

刀具的热变形主要是切削热引起的。刀具切削部分的温度很高，通过热传导使刀杆温度升高，刀杆伸长，变形量有时可达0.03～0.05mm。在加工长轴类工件时会造成表面几何形状误差，有时可与刀具的磨损相互补偿，故刀具对加工精度影响不太大。为了减少刀具的热变形，应合理选择切削用量和刀具的几何参数，并充分冷却和润滑，以减少切削热，减低切削温度。

四、机床热变形对加工精度的影响

机床主轴、床身、导轨等受内外热源的影响，由于热源不同，形成不均匀的温度场，使它们的相对位置发生变化，热变形破坏了原有的几何精度，造成加工误差。

对于车、铣、钻、镗等机床的热源是主轴箱内的传动件的摩擦热和润滑油发热。例如，车床主轴发热使主轴箱在垂直面内偏移，在水平面内倾斜，主轴箱温升使主轴升高；热量传给床身和导轨加剧了主轴的倾斜。要控制热倾斜量，可采用空调车间等。一般床身的热变形占总倾斜量的75%，前后轴承温差引起的倾斜量只占25%。

平面磨床床身热变形受油池安放位置和导轨摩擦热的影响。利用床身作油池床身下部温度高于上部，导轨产生中凹变形；有些磨床油箱移至机外，由于导轨面摩擦热，使床身上部温度高于下部，导轨产生中凸变形。（课本P68）

五、减少工艺系统热变形对加工精度的影响措施 ⑴减少热源的发热和隔离热源;⑵均衡温度场（强制冷却）;⑶设计上采用热对称结构及装配基准;⑷设计时使热变形发生在不影响加工精度的方向上。⑸控制环境温度、加速达到热平衡状态。

前面我们讲过，实际生产中加工误差单因素分析法和加工误差的统计分析法常常结合起来应用，对加工精度进行综合分析。生产中，影响加工精度因素错综复杂，很难用我们讲过的单因素分析法，分析计算某一工序的加工误差，因此必须通过对现场实际加工的一批零件进行检查测量，应用数理统计的方法加以处理和分析，从中发现误差规律，指导找出解决加工精度的途径，这就是加工误差的统计分析法。

一、加工误差的性质

各种单因素的加工误差，按其在一批零件中出现的规律，可分为两大类。§3-5 加工误差的统计分析 ### 9 ### 1系统误差

在顺序加工的一批零件中，加工误差大小和方向保持不变的误差（常值误差）或按一定的规律变化（变值误差）统称系统误差。

⑴常值系统误差—加工原理误差，机床、刀具、夹具、量具的制造误差，工艺系统受力变形误差等。例如，绞刀直径有0.01mm的负偏差，加工的孔也存在0.01mm的负偏差。⑵变值系统误差—机床和刀具热变形,刀具磨损引起的加工误差随工序有规律变化。2随机误差

在顺序加工的一批零件中出现的大小和方向都是无规律变化的误差。

例如：毛坯误差的复映、定位误差、夹紧误差、操作误差、内应力引起的变形误差。

不同性质的误差解决途径不同。对于常值系统误差，可以通过调整或检修工艺装备的方法解决，或者人为地制造一种常值误差补偿原来的常值误差。对于变值系统误差可以通过自动补偿的方法解决。无明显变化规律的随机误差很难完全消除，只能从根源上采取措施缩小其影响。

二、分布图分析法

由于加工误差存在着系统误差和随机误差，采用统计分析方法更为科学。统计分析方法就是以对许多工件抽样检查的结果为基础，经数理统计的处理，从中发现规律，找出解决途径。1实验分布图

测量一批工件机加工后的实际尺寸（或误差），由测量所得数据作出工件加工尺寸的实际分布图，一般用直方图或实验分布曲线作为工件加工尺寸的实验分布图。再用实验分布图的有关参数作出与它近似的理论分布图，根据理论分布图的方程可以定量地对加工误差进行计算。

直方图和实验分布曲线的绘图步骤看参考书（课本P204）2理论分布曲线

⑴正态分布：实验证明如果工艺系统不存在系统误差，只存在随机误差，被加工零件的尺寸是符合正态规律分布（即高斯曲线）。（课本P206）

y—分布密度；x—工件尺寸或误差；μ—误差的算术平均值；ζ—均方根偏差 正态分布曲线特征：①曲线以μ直线为对称中线；

②μ的正偏差和负偏差相等； 正态分布曲线方程式：y=1/(ζ√2π)exp-1/2[(x-μ)/ζ]２（也叫概率密度函数）③分布曲线与横坐标包围的面积包括了全部工件数（100%），x=μ±3ζ范围面积占99.73%，±3ζ（或6ζ）的大小代表了某一种加工方法在一定的条件下所达到的加工精度，所以工件的公差δ＞6ζ才能保证加工精度。⑵非正态分布：若工艺系统还存在常值系统误差，则工件尺寸的分布曲线不变，只不过曲线位置沿X轴发生平移；当工艺系统存在变值系统误差，曲线不在是正态分布，可以认为是若干个正态曲线的迭加，仍可借鉴正态分布曲线求解。非正态分布曲线特征：实际加工中不近似于正态分布的有，①双峰曲线，将两次调整下加工的零件混在一起，由于每次调整时常值系统误差是不同的，其值＞2.2ζ；如果两台机床加工的零件混在一起，不仅常值系统误差不同，机床精度也不一样，那么曲线的两个高峰也不一样。

②平顶曲线，加工中刀具尺寸磨损严重。

③凸峰曲线，刀具热变形严重，加工轴时曲线凸峰偏向左，加工孔时曲线凸峰偏向右。有端跳和径跳误差时分布不对称（瑞利分布）。3分布图分析法的应用

①判断加工误差性质：例如没有变值系统误差，服从正态分布；常值系统误差仅影响μ值，即影响分布曲线的位置，对形状没影响。

②确定工序能力及等级：工序处于稳定状态时，加工误差正常波动幅度。工序（也叫工艺）能力6ζ；工艺能力系数Cp=T/6ζ，T公差范围（工件尺寸公差）。工序能力分为5级，一般不低于2级，Cp＞1 ③估算合格品率 参看有关例题

三、点图分析法

分布曲线法属于事后分析，不能把规律性误差从随机误差中分离出来；也不能在加工过程中提供控制工艺过程资料。采用点图法可以按加工的先后顺序，作出工件尺寸变化图，以暴露整个加工过程的误差变化。1点图的形成：

按加工顺序定期测量工件尺寸，每组取4或5个工件，测量后取平均值。组序号为横坐标；工件平均尺寸为纵坐标。将各点连接得到点图。

2点图分析法的应用：点图法是全面质量管理TQC中用于控制加工质量的方法之一。①工艺验证—查明某种加工方法的工艺能力和工艺的稳定性。

工艺能力用工艺能力系数表示Cp=T/6ζ T公差范围，6ζ实际加工误差。一般工艺能力系数Cp＞1，即实际加工误差应小于规定的公差；Cp太大不经济，一般分为5级。Cp＜1工序能力不足，产生不合格率不可避免。

单值点图（图2-58，书上讲的比较多在这里扼要说明），图2-58实际上是某一个加工工艺的单值点图实例，图中画有中心线和控制线，控制线用于判断工艺是否稳定的界限。

x-R图（例题见P82）

工艺稳定性是指工件尺寸平均值μ和方均根误差ζ在长期加工过程中保持不变。为了验证工艺的稳定性，需要应用xi，Ri两张点图将一批工件依照加工顺序分成m 个为一组，xi是第i组的平均值，共分K组；Ri是第i组数值的极差（xmax-xmin）i，这两张图合在一起使用称为x-R图（P81）。

②加工过程误差分析—从点图中分解出系统误差和随机误差，寻找误差根源。

例如，工件尺寸平均值X点图呈缓慢上升或下降趋势，可以考虑工艺系统是否存在热变形或刀具磨损。通过采取相应的解决措施进行验证，如果点图变化趋势有所改进，说明分析正确。当系统误差消除后，随机误差成为主要误差，分析产生随机误差的原因可采用数理统计中的相关分析法。

§3-6 保证和提高加工精度的途径

一、误差预防技术 1.合理采用先进工艺与设备

在制定工艺规程时要考虑，经济效益比较显著。2.直接减小原始误差

例如，加工细长轴时，由于工件刚度很差，容易产生弯曲和振动，影响工件的几何精度。采用跟刀架，可以消除背向力将工件“顶弯”的因素。但细长轴工件在进给力的作用下，会因为“压杆失稳”被压弯。在切削热的作用下，工件会受热伸长。受卡盘和顶尖的限制，将产生轴向力加剧工件弯曲变形。为了消除或减小以上因素产生的误差，可采用反向进给的切削方式，同时应用弹性尾座顶尖，背向力作用是拉伸而不是压缩。拉伸变形和热伸长都可以在弹性顶尖上得到补偿。3.转移原始误差

在工艺系统中增加工艺装置，将原工艺系统中不易控制的误差转移的新的工艺装置上加以控制。例如，用镗模夹具加工箱体零件的孔系，即使机床加工精度不高，误差也 能转移，此时工件的加工精度完全取决于镗杆和镗模的制造精度。制作工夹具要比改造机床简单，容易保证精度。4.均分原始误差

生产中本工序的加工精度比较稳定，但由于毛坯或上一工序引起的误差造成本工序超差，采用分组调整（均分误差）的方法。

为了获得精密的轴孔配合，要求轴孔加工的很精确，用现有设备但很不经济，甚至无法加工。因此可将公差扩大几倍进行加工，然后精密地测量全部零件，分组。每组零件尺寸分散范围小于规定公差，然后将相应组的零件装配起来，得到规定的配合精度。5.均化原始误差

利用有密切联系的表面相互比较，互相检查，从对比中找出差异，然后进行相互修正或互为基准进行加工。所谓密切联系的表面有三类，一类是配偶件的表面，例如精密丝杠与螺母研具，鼠牙分度盘等；一类是成套件的表面，如三块一组的原始平面，直尺；还有一类是工件本身互相牵连的表面，如分度盘的各个分度槽。6.“就地加工”达到最终精度

将零件装配到机器的确定部位，利用机器本身相互运动关系对零件上的关键定位表面进行加工，消除装配时误差累积的影响。例如在机床上就地修正花盘和卡盘平面的平直度，修正卡盘爪的同心度，及夹具的定位面。7.加工过程中的积极控制

在机加工中，对于常值系统误差可以用误差补偿的方法进行消除和减少，但对于变值系统误差，就必须用积极控制方法进行补偿。积极控制方法，也就是利用测量装置连续地测出工件的实际尺寸（或形状及位置精度），并与基准值进行比较，随时修正刀具与工件的相对位置，直到两者的差值不超过预定的公差为止。例如在外圆磨床上，利用气压传感器监测工件实际尺寸，当工件尺寸达到设定值时，砂轮架自动退出。

保证加工精度最基本方法是合理采用先进工艺与设备。

二、误差补偿技术

人为地造成一种新误差去抵消另一种加工误差，尽量使两者大小相等，方向相反，达到减小误差的目的。

例如，在滚齿加工中，由于分度蜗轮的分度误差会产生工件运动偏心误差，这种误差大小和方向在机床工作台上是固定的。在精确测量出机床的分度误差大小和方向之后，就可以人为地安装偏心产生的几何偏心误差去补偿机床固有的运动偏心。