【机械加工工艺卡片实例】机械加工工艺学结

我对这门课由开始的好奇到后来的感兴趣，在这期间我学到了很多，也有着很深刻的感受。

本课程主要介绍了机械产品中零件的成形方法、机械加工工艺过程及其装备、加工质量控制、零件装配等，包括了金属切削过程及其基本规律，机床、刀具、夹具的基本知识，机械加工工艺规程的设计，机械加工精度及表面质量的概念及其控制方法，典型的先进制造技术等。

机床，就是利用刀具对金属毛胚进行切削加工的一种加工设备。而车床就是用车刀进行车削加工的机床。所以，车床加工中一个很重要的方面就是要选择正确的刀。车床主要由变速箱、主轴箱、挂轮箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾座、床身、丝杠、光杠和操纵杆组成。

（一）零件的成形通常有 3 种原理：

1、去除材料原理，如传统的切削加工方法，包括车、铣、磨、刨、钻、镗和特种加工等。

2、材料基本不变原理，如铸造、锻造、注塑、冲压等。

3、材料累加成形原理，如快速成形、激光熔覆、激光烧结、三维打印等，零件是逐渐累加出来的

（二）在设计零件加工工艺规程时，首先对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几个方面：

㈠成零件的几何尺寸。手工编程时要计算每个节点坐标；自动编程要到对构成的零件轮廓所有几何元素进行定义。图纸上是否漏标尺寸，使几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；图纸给定几何条件是否合理，有无造成数学处理困难；图纸上标注尺寸方法应适应数控车床加工特点，应以同一基准标注尺寸。

㈡尺寸精度要求。分析零件图纸尺寸精度要求，判断车削能否达到，并确定工艺控制尺寸精度的方法。如尺寸换算，增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链的计算等；零件的形状和位置精度，加工时确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控机床特殊需要进行一些技术处理，以便进行有效控制零件的形状和位置精度；表面粗糙度、材料与热处理要求也是选择刀具和确定切屑用量的依据。

㈢零件加工工艺分析。加工工艺路线的确定原则。加工工艺路线合理与否，关系到零件的加工质量与生产效率。在确定加工工艺路线时，应综合考虑在保证加工精度的前提下，应最大限度地缩短加工工艺路线。

（三）所以数控加工工艺路线应遵循以下原则:

(1)保证产品质量，应将保证零件的加工精度和表面粗糙度要求放在首位。

(2)提高劳动生产率和降低生产成本。在保证零件加工质量的前提下，应力求加工路线最短，并尽量减少空行程时间，提高加工效率。

(3)在满足零件加工质量、生产效率等条件下，尽量简化数学处理的数值计算工作量，以简化编程工作。此外，确定加工工艺路线中，还要综合考虑零件的形状与刚度、加工余量、机床与刀具的刚度等，确定一次进给还是多次进给，以及设计刀具的切人点与切出点、切入方向与切出方向。在铣削加工中，是采用顺铣还是逆铣等。㈣加工工艺的选择要点。在数控加工编程中，应强化工艺规程，选择合理的加工路线，优化程序编制。

㈡在制定加工工艺路线中应关注以下事项:

(1)在确定加工路线时，为缩短行程，应考虑尽量缩短刀具的空行程。通常通过合理选择起刀点，合理安排回空路线都能使空行程缩短，提高生产效率。

(2)在安排加工工艺路线时，同时也要兼顾工序集中的原则。零件在一次装夹中，尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面，以减少换刀次数，简化加工路线，缩短辅助时间。有条件者可采用复合刀具，当一把刀具完成加工的所有部位后，尽可能为下道工序作些预加工，如使用小钻头预钻定位孔或划位置痕.或者进行粗加工，然后再换刀进行精加工。

(3)要选择工件在加工后变形小的加工路线。如对于横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分数次走刀至最终尺寸或应用对称去除余量法安排加工。之前加工零件，认为将程序编好，加工尺寸精度符合图纸要求的就满足了。

通过学习本课程，要求学生能对机械制造有一个总体的了解与把握，能掌握金属切削过程的基本规律；掌握机械加工的基本知识；能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数；具备制定工艺规程的能力和掌握机械加工精度和表面质量分析的基本理论及基本知识；能规范、正确地实施典型零件的机械加工工艺；执行机械加工工序的工艺要求；制定数控加工工艺规程；初步具备分析解决现场工艺问题的能力；了解当今先进制造技术的发展概况。

零件的机械加工质量除了加工精度之外，还包括加工表面质量。产品的工作性能，尤其是它的可靠性、耐久性，在很大程度上取决于其主要零部件的表面质量。它是零件加工后表面层状态完整性的表征。

（1）加工表面的几何特征。机械加工的表面不可能是理想的光滑的

表面，而是存在着表面粗糙度、波度等表面几何形状以及划痕、裂纹等缺陷。

（2）（2）加工表面层的物理力学性能。表面层的物理力学性能包括

表面层的加工硬化、残余应力和表面层的金相组织变化

加工精度是指零件加工后的几何参数（尺寸、形状、位置）与图纸要求的理想几何参数相符合的程度。符合程度越高，加工精度也越高。所以说机械加工精度包含尺寸精度、形状精度和位置精度3项内容

在机械加工中机床、夹具、刀具和工件构成了一个完整的机械加工系统，称为工艺系统。工艺系统的各个部分——机床、夹具、刀具和工件都存在误差，统称为工艺系统误差。由于它是原始存在的，故也叫原始误差。工艺系统误差在加工过程中必然影响工件和刀具相对运动关系，使工件产生加工误差。所以说工艺系统的误差是影响工件的加工精度的主要因素。一般采取的措施有：

（1）加工材料。一般韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料加工后易得到较小表面粗糙度

（2）切削用量

（3）刀具的几何形状、材料、刃磨质量的影响。

（4）切削液。切削液的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，使切削层金属表面的塑性变形程度下降，抑制刀瘤、鳞刺的生成，因此可大大减小表面粗糙度。

刀具的前角对切削过程的塑性变形有很大影响。

进给量越大，残留面积高度越高，零件表面越粗糙。因此，减小进给量可有效地减小表面粗糙度

装配是整个机械制造工艺过程中的最后一个环节。装配工作对产品质量影响很大。若装配不当，即使所有零件都合格，也不一定装配出合格的、高质量的机械产品。反之，若零件制造精度并不高，而在装配中采用适当的工艺方法，如进行选配、修配、调整等，也能使产品达到规定的技术要求

装配精度是产品设计时根据使用性能要求规定的装配时必须保证的质量指标。

（1）距离精度。零部件间的距离尺寸精度，包括间隙、过盈等配合要求。

（2）相互位置精度。零部件间的平行度、垂直度、同轴度及各种跳动等。

（3）相对运动精度。零部件间在运动方向和相对运动速度上的精度，主要表现为运动方向的直线度、平行度和垂直度，相对运动速度的精度即传动精度。

（4）接触精度。指相互配合表面、接触表面间接触面积的大小和接触点分布情况。

装配方法有完全互换装配法、不完全互换装配法、选择装配法、修配法、调整法等 5 种

还有特别注意的一点是：在实际工作中，我们要严格遵守各种规章制度，严禁违章操作。我们始终要记住“安全第一”。

我懂得了在这项工作中必须要有深厚的经验和吃苦的精神及严谨认真的作风。这门课能使我们懂得观察生活，勇于探究生活，也为我们多方面去认识和了解生活提供了一个契机。它是生活的一种动力，促进我们知、情、意、行的形成和协调的发展，帮助自我完善。

但遗憾的是由于课时短，我们不能系统的掌握这门课。

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机械加工工艺学结 [篇2]

机械制造工艺学的研究对象是机械产品的制造工艺，包括零件加工和装配两方面，其指导思想是在保证质量的前提达到高生产率、经济型。课程的研究重点是工艺过程，同样也包括零件加工工艺过程和装配工艺过程。工艺是使各种原料、半成品成为产品的方法和过程。各种机械的制造方法和过程的总称为机械制造工艺。

一、绪论

机械制造技术有两方面的含义：其一是指用机械来加工零件（或工件）的技术，更明确的说是在一种机器上用切削方法来加工，这种机器通常称为机床、工具机或工作母机；另一方面是指制造某种机械的技术，如汽车、涡轮机等。

广义制造论的形成过程

一、制造设计一体化

制造技术发展阶段：手工业生产阶段、大工业生产阶段、虚拟现实工业生产阶段

二、材料成形机理的扩展

1去除加工：又称分离加工，是从工件上去除一部分材料二成形

2结合加工：是利用物理和化学的方法将相同材料或不同材料结合在一起而成形，是一种堆积成形，分层制造方法。按结合机理和结合强度分为附着、注入和连接三种

3变形加工：又称流动价格，是利用力，热，分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸形状和性能，如锻造、铸造等。

三制造模式的发展

第二节

机械产品生产过程：是指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程，包括直接生产过程和辅助生产过程

直接生产过程：使被加工对象的尺寸、形状和性能产生一定的变化，即与生产过程有直接关系的劳动过程。包括毛坯的制造，零件的机械加工和热处理，机器的装配、检验、测试和涂装等主要劳动过程。

辅助生产过程：不是使加工对象产生直接变化，但也是非常必要的劳动过程。包括专用工具、夹具、量具和辅具的制造、机器的包装、工件和成品的储存和运输、加工设备的维修，以及动力（电、压缩空气、液压等）供应等辅助劳动过程。

机械加工工艺过程的概念:采用各种机械加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和力学物理性能，使之成为合格零件的生产过程。

机械加工工艺过程的组成

机械加工工艺过程由一个或若干个顺序排列的工序组成，工序又分为安装、工位、工步和走刀。

1）工序

由一个（或一组）工人在同一台机床或同一个工作地，对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分机械加工工艺过程。

2）安装

在一道工序中，工件每经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为一个安装。

3）工位

一次安装，工件在机床上占据每一个加工位置所完成的那部分安装称为工位。一个安装中可能只有一个工位，或者多个工位。

4）工步

指在加工表面不变、切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序。若有几把刀具同时参与切削，该工步称为复合工步。复合工步主要是为了提高加工效率。

（5）走刀:切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。一个工步可包括一次或数次走刀。当需要切去的金属层很厚，不能在一次走刀下切完，则需分几次走刀。走刀次数又称行程次数。

生产纲领:企业在计划期内应当生产的产品数量和进度计划称生产纲领。零件的年生产纲领指包括备品和废品在内的年产量。

N = Q n（1+α% +β% ）

式中 N — 零件的年生产纲领（件/年）；Q — 产品年产量（台/年）；

n — 每台产品中该零件数量（件/台）；α% — 备品率；β% — 废品率。

生产批量:生产批量是指一次投入或产出的同一产品或零件的数量。

生产类型

根据生产纲领和生产的专业化程度不同，主要分为：大量生产、成批生产和单件生产三种生产类型。其中，成批生产又可分为大批生产、中批生产和小批生产。

工件的装夹

装夹又称安装，包括定位和夹紧两项内容。

定位 — 使工件在机床或夹具上占有正确位置的过程。

夹紧 — 对工件施加一定的外力，使其已确定的位置在加工过程中保持不变。

工件在机床或夹具中的装夹方法主要有三种。

①夹具中装夹②直接找正装夹③划线找正装夹

定位原理（看书）

基准

1、设计基准：设计者在设计零件时，根据零件在装配结构中的装配关系和零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸的起始位置，这些起始位置称之为设计基准。

2.工艺基准：零件在加工工艺过程中所用的基准。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所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准。定位基准：在加工时用于工件定位的基准。

测量基准：工件测量时所用的基准。

装配基准：零件装配时所用的基准。

第二章

工艺系统：在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件构成的一个完整的系统。

研究加工精度的方法：单因素分析法、统计分析法

一、加工原理误差：采用近似的成形运动或近似的切削刃轮廓进行加工而产生的误差。

二、调整误差

三、机床误差

1、机床导轨的导向误差

（1）导向误差

1.导向精度

导轨在水平面内的直线度；导轨在垂直面内的直线度；前后导轨的平行度；导轨对主轴回转轴线的平行度

（2）回转误差：是指主轴实际回转轴线对其理想回转轴线的漂移。包括

1、径向圆跳动。2、轴向圆跳动。3、倾角摆动。

影响主轴回转精度的主要因素：轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差、主轴系统的径向不等刚度和热变形，引起回转轴线的漂移。

提高主轴回转精度的措施：

提高主轴部件的制造精度；对滚动轴承进行预紧；使主轴的回转误差不反应到工件上减少传动链传动误差的措施

1.传动件数越少，传动链越短，传动精度越高

2.采用降速传动 3.提高传动链末端件的精度 4.采用校正装置

四、家具的制造误差与磨损

五、刀具的制造误差与磨损

刀具误差对加工精度的影响

1.采用定尺寸刀具加工时，刀具的尺寸精度直接影响工件的尺寸精度

2.采用成形刀具加工时，刀具的形状精度直接影响工件的形状精度

3.展成刀具的切削刀形状必须是加工表面的共轭曲线。因此切削刃的形状误差会影响加工表面的形状精度

4.对于一般刀具，其制造精度对加工精度无直接影响，但易磨损

残余应力：也称内应力，是指在没有外力作用下或去除外力后工件内残留的应力产生原因：毛坯制造和热处理过程中产生的残余应力；冷校直带来的残余应力

切削带来的残余应力

工艺系统的热源:

内部热源：切削热和摩擦热，产生于工艺系统内部，主要以热传导形式传递

外部热源：工艺系统外部的、以对流传热为主要形式的环境温度和各种热辐射

热传递方式：导热传热、对流传热、辐射传热

加工误差的性质

1、系统误差：在顺序加工一批工件中，其加工误差的大小和方向都保持不变，或者按一定规律变化，统称为系统误差。前者称为常值系统误差，后者称为变值系统误差。加工原理误差，机床等的制造误差等与时间无关，其大小在一次调整中也基本不变，因此都属于常值系统误差。机床、刀具等在热平衡前的热变形误差，刀具等的磨损等属于变值系统误差。

2、随机误差：在顺序加工的一批工件中，其加工误差的大小和方向的变化时属于随机性的，称为随机误差。

分布图分析法的应用：判别加工误差的性质；确定工序能力及其等级；估算合格品率或不合格品率

分布图分析法的缺点在于：没有考虑一批工件加工的先后顺序，故不能反映误差变化的趋势，难以区别变值系统误差和随机误差的影响；必须等到一批工件加工完毕之后才能绘制分布图，因此不能再加工过程中及时提供控制精度的信息。

保证和提高加工精度的途径：误差预防；误差补偿

误差预防技术：合理采用先进工艺与设备；直接减少原始误差；转移原始误差；均分原始误差；均化原始误差

误差补偿技术：在线检测；偶件自动配磨；积极控制起决定作用得到误差因素

第三章

加工表面质量：加工表面的几何形貌和表面层材料的力学物理和化学性质

几何形貌：表面粗糙度表面波纹度纹理方向表面缺陷。

表面材料力学的物理化学性能：表面层金属的冷作硬化、表面层金属金相组织变化。冷作硬化：机械加工中因切削力产生的塑性变形使表层金属硬度和强度提高的现象。评定指标：表层金属的显微硬度HV、硬化层深度h、硬化程度N

加工表面质量对机器零件使用性能的影响：

表面质量对耐磨性影响：1表面粗糙度值越小耐磨性越好，表面波纹度越大粗糙度越大。2圆弧状凹坑状表面纹理耐磨性好，尖峰状表面纹理耐磨性差。

3加工表面冷作硬化提高耐磨性能。

表面质量对耐疲劳性影响：1表面粗糙度值越小表面缺陷越少耐疲劳性越好。2 冷作硬化组织疲劳裂纹生长提高零件耐疲劳强度。

表面质量对耐腐蚀性影响：1表面粗糙度值越大耐蚀性越差。2 表面残余压应力有利于提

高表面抗腐蚀能力。

表面质量对零件配合质量影响：1.对于间隙配合表面，其实磨损最显著零件配合表面的起

始磨损量与表面粗糙度的平均值成正比增加。表面粗糙度越大变量越大影响配合稳定性。2.对于过盈配合表面粗糙度越大两表面相配合时表面凸峰易被挤掉使过盈量减少。3 对于过度配合兼有上述两种配合影响。切削速度V=20~50m/min时表面粗糙度最大容易出现积瘤。

表面粗糙度测量：1比较法2触针法3光切法4干涉法

磨削烧伤：对于已淬火的钢件，很高的磨削温度使表面层金属金相组织产生变化，使表层金

属硬度下降，使工件表面呈现氧化膜颜色。

减少磨削烧伤工艺途径：1正确选择砂轮2合理选择磨削用量3改善冷却条件4选择开槽砂

轮

表面强化工艺 1喷丸强化2滚压加工

机械加工中的振动主要有强迫振动和自激振动

强迫振动是由于外界周期性干扰力的作用而引起的振动

机内振源主要有机床旋转的不平衡、机床传动机构的缺陷、往复运动部件的惯性力级切削过

程中的冲击力

特征：其振动频率与干扰力的频率相同，或是干扰力频率的数倍

自激振动：机械加工过程中，在没有周期性外力作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性

振动。

自激振动的特征：是在没有外力干扰下产生的振动运动，这与强迫振动有本质的区别；自激

振动的频率接近系统的固有频率，这就说明颤振频率取决于振动系统的固有特性。这与自由振动相似但不相同。自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因为有阻尼存在而迅速衰减。

消除强迫振动的条件：减小机内外干扰力的幅值；适当调整振源的频率；采用隔振措施消除自激振动的条件：减小前后两次切削的波纹重叠系数；调整振动系统小刚度主轴的位置；

增加切削阻尼；采用变速切削方法加工

提高工艺系统的稳定性：提高工艺系统刚度；增大工艺系统的阻尼

减振装置：动力减振器；摩擦减振器；冲击式减振器

第四章

机械加工工艺规程是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.根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）

2.机械加工工艺规程是生产计划、调度，工人的操作、质量检查等的依据

3.新建或扩建车间，其原始依据也是机械加工工艺规程

机械加工工艺规程的设计原则：（1）可靠地保证零件图样上所有技术要求的实现（2）必须

能满足生产纲领要求（3）在满足技术要求和生产纲领要求前提下，一般要求工艺成本最低（4）尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。

步骤内容：（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对需要改装或重新设计的专用工艺装备

应提出具体设计任务书（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。

工艺路线的制定、主要问题、定位基准的选择、

粗基准的选择：使用未经机械加工时的表面作为定位基准。&原则：（1）保证相互位置要求

的原则（2）保证加工表面加工余量合理分配的原则（3）便于工件装夹原则（4）粗基准一般不得重复使用的原则。

精基准的选择：使用机械加工表面作为基准。&原则：（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

工艺顺序的安排：1工艺顺序安排原则：（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。

热处理工序及其表面的安排：（1）为改善切削性而进行的热处理安排在切削之前（2）为消

除内应力而进行的热处理安排在粗加工之后（3）为改善材料力学物理性质半精加工之后，精加工之前常安排淬火，淬火—回火，渗碳淬火（4）对高精度零件，淬火后安排冷处理以稳定零件尺寸（5）为提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的处理工序安排在最后。

工艺尺寸链：（1）尺寸链在零件加工或机器装配过程中，由相互联系的尺寸形成的封闭尺寸

组（2）尺寸环：尺寸链中每一个尺寸成一个环（3）封闭环：在零件加工过程或机器装配过程中最终形成的环（或间接得到的环）（4）组成环：除封闭环以外各环，一般由加工直接得到：a曾环：变动时引起封闭环同向变动。b：减环：变动时引起封闭环反向变动（5）直接尺寸链：在工艺尺寸链中，全部组成环平行于封闭环的尺寸链称直接尺寸链。

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生产工序所需消耗的时间 -----------机械装配工艺规程设计---------------

装配包括：装配、调整、检验、试验等

零件：组成机器的最小单元，由整块金属或其他材料制成

套件：在一个基准零件上，装上一个或若干个零件构成的

组件：在一个基准零件上，装上若干套件及零件构成的

部件：在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件构成的

1.保证装备精度的装配方法：一、互换法（1）完全互换（2）大数互换。二、选择法（1）

直接选配法（2）分组选配法。三、修配法（1）修配法单件修配法（2)合并加工修配法

（3)自身加工修配法。四、调整法（1）固定调整法（2）可动调整法（3）误差抵消法机器结构的装配工艺性：机器结构应能分成独立的装配单元；减少装配时的修配和机械加工；

机器结构应便于装配和拆卸

装配精度：相互位置精度；相对运动精度；相互配合精度

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