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1、机械制造基础复习资料一、前言本课程共五篇二十章72节，全书由“工程材料”、“毛坯成形方法”、“公差与配合”、“切削加工”、“质量检验”组成。学习教材以应用为目的，力求理论联系实际，原理与工艺密切结合，着重对学生能力的培养，学以致用，实现培养应用型高级专门人才为目标。在教学中于2005年11月4日安排学生参观华阳电器有限公司、天力柴油机制造有限公司、詹阳机械制造有限公司，以增加感性认识，更加容易理解原理与制造工艺。同学在学习课程时，一定要运用理论联系实际的学习方法、形象记忆的记识方法、矛盾对立统一的辩证分析方法、静态和动态变化发展相结合的认识方法、宏观和微观相结合的观察理解方法，就能在学习过程中
2、了解概念，理解原理，掌握基本基础知识。机械行业生产机械产品是把原材料（如钢铁）变成成品（终极产品）的综合劳动过程，人们要进行生产技术准备毛坯制造（如铸造、锻压、焊接和型材）零件加工（利用各种工艺设备，如车床、钻床、镗床、刨床、铣床和磨床、专用机床、特种加工机床等进行金属切削加工）产品检测（质量保证体系）和装配（运行试验）等过程。复习过程中对知识点要求记识概念、理解原理、掌握重点。二、复习内容2.1、工程材料2.1.1、工程材料的分类：一般分为金属材料，陶瓷材料、高分子材料和复合材料等几大类。其中金属材料应用最广，它包括黑色金属（钢铁）和有色金属（铝及合金、铜及合金、钛及合金、轴承合金）两类。掌
3、握黑色金属材料（钢铁）。2.1.2、工程材料的性能包括物理性能、化学性能、机械性能和工艺性能。（1）物理性能主要有密度、熔点、热导性、电导性、磁性和热膨胀性等。机器零件的用途不同，对物理性能的要求也不同。在选用材料时，应满足零件对物理性能方面的要求。（2）化学性能主要有耐腐蚀性、抗氧化性。（3）机械性能包括：强度、硬度、塑性、疲劳强度。（4）工艺性能主要有：铸造性能、锻压性能、焊接性能、切削加工性能。2.1.3、铁碳合金要掌握铁碳合金和固溶体概念，要求了解金属内部结构的变化规律，才能掌握金属材料性能的变化规律。（1）要理解记识几个概念：晶格、晶胞、体心立方晶格、面心立方晶格、组元、组织、铁素体
4、、奥氏体。（2）铁碳合金相图是研究铁碳合金的基本工具，要理解掌握它主要点、线意义。如A、C、D、E、F、G、S各点的位置，以及ACD、AECF、ECF、GS、ES、S、GP、PSK、PQ、C等线、点的意义。（3）铁碳合金状态图的应用：铁碳合金状态图总结了铁碳合金组织随温度和成分变化的规律，由组织的变化可推断合金性能的变化，为选用钢铁材料提供了依据；在铸造方面可以确定合金的浇注温度，在锻压方面可以控制始锻和终锻温度；在热处理方面加热温度都是以状态图上的临界点为依据的。（4）了解碳钢的各种类、牌号、成分和性能，例如“Q235AF”是钢的牌号，“Q”是表示钢材屈服点，“A”表示钢材的质量等级，“F”
5、是表示沸腾钢。2.1.4、钢的热处理：（1）掌握“C曲线”的概念及应用。钢在加热时实际转变温度不是A1、A3、Acm，而是AC1、AC3、Acm（其中“C”表示加热。在A1线下过冷奥氏体等温转变曲线形似字母“C”，习惯上称为“C曲线”），共析钢过冷奥氏体等温转变的产物类型高温、中温、低温等转变产物。（2）钢的热处理工艺有退火、正火；淬火、回火。（3）要掌握本质晶粒度、临界冷却速度（k）、钢的淬透性。2.1.5、要了解和掌握合金钢的概念，了解合金元素加入钢中的基本相对铁碳状态图、对热处理的影响。了解和掌握合金钢的分类：按化学成份分、按组织、按用途分。按合金元素总量分类为低合金钢、中合金钢和高合金
6、钢。按组织分为奥氏体钢、铁素体钢、珠光体钢、马氏体钢等，按用途分为：合金结构钢、合金工具钢和特殊性能钢等三类若干种。特殊性能钢有不锈钢、耐热钢、耐磨钢等。2.1.6、有色金属应用范围很广，有色金属有铝、铜、钛、镍、锡、铅、镁等及其合金，了解它的特殊性能及其应用，如钛合金按组织状态不同可分为相钛合金、相钛合金和+相钛合金。2.1.7了解其它材料，如粉末冶金、陶瓷材料、塑料橡胶复合材料、磁性材料等及其用。2.1.8、掌握材料的选用原则：根据使用性能要求、工艺性能要求、经济性、降低材料加工成本。2.2、毛坯成形方法2.2.1、有铸造、锻压和焊接三种形成方法，要懂得掌握各种成形方法的原理实质、工艺过程
7、、工艺特点、毛坯件的生产以及毛坯结构设计等技术知识，着重了解工艺规程的内容和编制程序，通过詹阳机械制造公司的参观，对毛坯生产的全过程加深认识，铸造工艺流程，锻压工艺流程、铆焊接流程要有较深刻的印象。2.2.2、毛坯的选择（1）满足零件的功能要求；（2）考虑生产批量和经济性；（3）考虑生产条件。2.3、公差与配合2.3.1、要求了解互换性及概念，它包括几何参数、机械性能、物理性能和化学性能等多方面的功能互换标准化的重要性；掌握尺寸公差与配合的基本术语，以及它们之间的相互关系，根据术语定义的实质，分清哪些术语是由设计时确定的，哪些术语则是在加工后得到的；了解公差与配合国家标准的基本原理和方法；初步
8、掌握公差与配合国家标准选用的基本原则和方法。2.3.2、了解尺寸的概念，它包括基本尺寸和极限尺寸、最大实体尺寸和最小实体尺寸、实际尺寸和作用尺寸。了解配合有：间隙配合、过盈配合、过渡配合三种，熟悉配合公差和配合公差带及各种含义的图示，懂得基孔制和基轴制概念及应用，例如滚动轴承的内孔与轴配合，外园与轴承座孔的配合属哪种基准配合？2.3.3、标准公差等级有多少？20个等级用“IT”表示标准公差，例如IT01表示三个高精度公差等级的标准公差之一。孔和轴各有多少个基本偏差各用什么字母表示的？各有28个基本偏差，用拉丁字母表示（按英文字母读音）表示对孔、轴规定各有28个基本偏差，其中有21个单写字母和7
9、个双写字母，大写字母如A、BZA、ZB为孔的基本偏差代号，小写字母为a、bza、zb为轴的基本偏差代号。要认真阅读和理解、学会应用。2.4、形状与位置公差2.4.1、要懂得几何零件的“要素”概念及构成有：轮廓要素和中心要素、理想要素与实际要素、被测要素和基准要素、单一要素与关联要素。2.4.2、熟悉形状公差有：直线度、平面度、圆度、圆柱度、轮廓度的各种图形符号并会运用标准的各种形状公差。2.4.3、掌握形位公差的应用，首先按国家标准GB4249-84公差原则，它确定了形状、位置公差和尺寸公差之间相互关系的原则。分为独立原则和相关原则，相关原则又分为包容原则和最大实体原则，重点掌握包容原则的概念
10、及应用。2.4.4、表面粗糙度（1）要求了解表面粗糙度概念及它对零件功能的影响，掌握表面粗糙度评定参数的名称、代号及其含义；初步掌握表面粗糙度的选用原则，会将有关参数及数值标注在图样上。（2）掌握表面粗糙度对零件功能的影响及其选择，表面粗糙度对摩擦和磨损、对工作精度、对配合性质、对零件的强度、对抗腐蚀性等产生的影响。2.5、切削加工2.5.1、切削加工是利用切削工具和工件作相对运动。（1）从毛坯（铸、锻、焊、型材等）材料上切去多余部分材料以获得所需要的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的机器零件的一种加工方法。（2）切削加工在机械制造中占有十分重要的地位。占机械制造工作总量的40-60%，它直接影
11、响着产品的质量和数量，切削加工分钳工和机械加工（机工）两部分。（3）钳工一般是由工人手持工具进行的切削加工，主要内容有划线、錾削、锯削、锉削、刮研、钻孔铰孔、攻丝和套丝等。还包括机械装配和修理也属钳工范围。（4）机工是通过工人操作机床进行的切削加工。切削加工按用的切削刀具的类型不同分为：利用刀具进行加工的，如车、钻、镗、刨、铣等切削加工；用磨料进行加工，如磨削、磨珩、研磨等磨削加工、超精加工等。（5）随着科学技术的发展进步，切削加工将过渡到无切削或少切削加工。（6）要了解各种类型、不同型号、不同用途的机械加工工艺设备，科学合理，经济地选择工艺设备，在保证加工质量的条件下，实现经济、高效。2.5
12、.2、学会切削加工的运动分析、了解切削要素。（1）切削运动有主运动、进给运动，加工零件表面，有特定的切削运动，切削运动有旋转的、平移的、连续的、间断的。切削过程中，工件形成三种表面，即待加工表面、已加工表面、加工表面等。（2）切削要素包括切削用量三要素和切削层的几何参数：切削速度、切削深度ap，进给量；切削层几何参数数：切削宽度aw、切削厚度ac、切削面积Ac。2.5.3、掌握切削刀具的组成部分，以车刀为例书P264（图14-3）所示形状与实物相似，理解切削部分组成“三面、两刃、一尖”；了解刀具切削部分的角度：确定刀具角度的辅助平面、车刀的标注角，刀具角度选择及几种典型车刀角度。重点应掌握刀具
13、材料的选用，必具备下列基本要求：高的硬度和耐磨性、高的热硬性、较好的化学惰性、足够的强度和韧性、良好的工艺性。5.5.4、理解和掌握切削过程中的物理现象：金属变形（参看书P269图14-11切削过程三个变形区）切削的形态，积屑瘤、切削力、切削热、刀具的磨损和耐用度。5.5.5、各种表面的加工，通过所学理论参观工厂，见到各种金属切削机床，他们分别可以进行内、外园表面加工（车、磨、钻削加工；扩孔、铰孔，镗削、拉削、磨削）、平面加工（铣削、刨削、磨削）、螺纹加工（车螺纹、铣螺纹、磨螺纹、攻丝和套丝）、齿轮的齿形加工（成形法加工、展成法加工：滚齿、插齿。齿轮精加工：剃齿、珩齿、磨齿）2.6、零件的结构
14、工艺性了解基本概念。即是指所设计的零件在能够满足使用要求的前提下，加工（包括毛坯成形、切削加工、热处理、装配和拆卸等）该零件的难易程度。随着科学技术的发展、先进工艺和新技术的不断涌现，使零件的结构工艺性不断发生变化，电火花、电解、激光、电子束和超声波加工等工艺的发展，使难加工材料、复杂形面、精密微孔等的加工变得容易和方便。2.7、数控加工、特种加工2.7.1、了解和掌握原理，了解它的特点和应用。2.7.2、柔性加工技术，懂得定义、组成、分类、工作过程。重点掌握柔性制造系统（FMS）按系统的功能和规模可分为：柔性制造单元（FMC）、柔性制造线（FML）、柔性制造系统（FMS）、柔性制造工厂（FM
15、F）。2.8、特种加工方法有：电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工。2.9、机械加工工艺过程通过学习书本知识和参加工厂所见实际，懂得不同零件加工有不同的工序；生产有不同的类型：即单件生产、成批生产（小批、中批、大批）和大量生产，工件在加工时，必须进行安装定位，要懂得定位原则（即三维坐标系中的六个自由度），工件要夹持在机床上占有正确位置，就必须限六个自由度。2.10、懂得工艺规程的制定，以天力柴油机的连杆为例制定工艺路线。2.11、几何量检测了解测量方法，常用量具及仪器，测量误差及其处理，形位误差评定原理，形位误差测量方法，表面粗糙度检测。重点掌握形位误差检测原则，根据（GB1958-80
16、）规定了检测形位误差的五种原则：相互比较原则、测量坐标值原则、测量特征参数原则、测量跳动原则、边界控制原则。2.12、组织性能检验了解组织性能检验，大致可分为破坏性检验和非破坏性检验（即无损检验）两大类。重点掌握非破坏性检验方法有：致密性检验、放射性检验、超声波检验、磁粉检验、渗透检验。2.13、根据学习机械制造基础理论结合参观工厂举例论述毛坯加工公差与配合、切削加工、质量检测等基础技术知识。2.13.1、詹阳机械有限公司的锻造分厂用1600T摩擦压力机模锻齿轮毛坯；6T双柱汽锤由机械手夹持加热的150公斤重的圆钢进行自由锻造墩粗加工；用150kg汽锤自由锻造操纵杆、拔长、后模具修整圆直毛坯杆
17、件。2.13.2、铸钢分厂由配砂搅拌输送到做砂型工段做型腔、合模烘烤；炼钢浇铸开箱割（去）浇帽口清砂氧（气）焊修补退火切削加工。2.13.3、铆焊分厂板材下料（剪板机下料、等离子数控自动或半自动切割机切割下料）、焊接（手工电弧焊、埋弧自动焊、氩弧焊、二氧化碳气体保护焊、电阻焊）、焊接机器人焊接、焊接钢板（薄到1.5mm，厚到30mm，不同厚度的）驾驶室、底盘架、回转箱体、挖掘斗、挖掘臂、液压管形缸体大型车、铣、镗床的切削加工部件组装、油漆整机总装等过程。2.13.4、金属切削加工分厂各种机床：大小各种型号的车床（普通式、立式）、钻床（立式、摇臂）、镗床（立、卧式）、磨床（内外圆、平面）、齿轮加
18、工机床（铣齿、滚齿、插齿、剃齿、珩齿、磨齿）、螺纹加工机床（车床、铣床、磨螺纹）、铣床（立、卧式）、刨插床（牛头刨、龙门刨）、特种加工机床（电脉冲、线切割）、数控机床、锯床和其他机床（工厂自制多工位专用机床）等。2.13.5、华阳电器分厂、航空电器分厂有许多由小到大不同规格的冲压机床、排列整齐，加工各种有色金属细小电器元件、铸塑机热铸形状复杂电器壳体零件，与之配套的专门设计制造各种模具部门和车间，有规模较大的摆放有序的模具库，设有由电子计算机控制的检测手段，整个工厂和各车间明亮、清洁、整齐、美观、全厂职工在舒适的环境里专心工作，一丝不苟，令人敬佩。2.13.6、天力柴油机制造有限公司生产柴油发
19、动机的专业工厂，为我国南极科考站提供电源，天力牌柴油机因此名扬海内外。该厂生产各种型号的柴油机，从参观所见发动机的缸体、缸盖、曲轴、偏心轴、连杆、活塞、牙箱、齿轮、油底壳、配油装置、配气机构、整机装配、台架试验、油漆包装、入库出厂。2.13.7、以发动机连杆加工为例说明加工工艺及形位公差与配合的技术应用。连杆是由一个大件和小件（半圆瓦）构成，加工工艺路线：1）用铣床铣削大端孔两瓦接合的台阶面，铣半圆瓦外圆两端与连杆两端孔轴线垂直的平面；2）并在这两平面钻孔，两孔中心线与连杆两端孔轴线垂直，攻螺纹；3）用发动机连杆专用螺杆连接，使连杆大端孔成为整体。4）加工连杆两端大小孔两端面，并平行，平行度0.0015mm。5）定位，用镗床镗削大小孔达设计尺寸，两孔轴线平行度为0.0015mm与端面垂直度为0.0015mm。6）小端孔采用过盈配合装上铜套；大端孔装上滑动轴承瓦、瓦外园与大孔内圆为过盈配合；小端销孔与销配合为基轴制间隙配合，大端滑动轴承孔与曲轴轴颈配合为基轴制的间隙配合。