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1、第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社第1章 机械制造工艺预备1.1 1.1 机械产品开发及生产过机械产品开发及生产过程概述程概述1.2 1.2 生产类型及其工艺特点生产类型及其工艺特点1.3 1.3 机械加工质量机械加工质量1.4 1.4 加工精度的获得方法加工精度的获得方法1.5 1.5 机械加工工艺过程组成机械加工工艺过程组成1.6 1.6 设计基准与工艺基准设计基准与工艺基准1.7 1.7 基本尺寸链理论基本尺寸链理论第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.1 机械产品开发及生产过程概述1.机械产品开发及改进过程机械产品开发及改进过程现代机械产品的
2、开发与改进是极其复杂的持续的动态过程，大致可现代机械产品的开发与改进是极其复杂的持续的动态过程，大致可以描述为一个负反馈系统，它描述了机械产品依据用户需求反馈信息，以描述为一个负反馈系统，它描述了机械产品依据用户需求反馈信息，不断改进和不断发展的动态过程。不断改进和不断发展的动态过程。机械产品开发与改进系统中包含产品决策、产品设计、工艺编制、机械产品开发与改进系统中包含产品决策、产品设计、工艺编制、产品制造、市场检验等环节。产品制造、市场检验等环节。上述环节之中任何一个环节的断裂，都会导致系统的崩溃。因此上上述环节之中任何一个环节的断裂，都会导致系统的崩溃。因此上述环节都具有与系统同等的重要性
3、，每个组成环节都具有无可替代的重述环节都具有与系统同等的重要性，每个组成环节都具有无可替代的重要性。因此学习机械制造工艺学很重要，很有意义。要性。因此学习机械制造工艺学很重要，很有意义。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2.机械产品生产过程机械产品生产过程机械制造过程机械制造过程是机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程是机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。它包括毛坯制造、零件机械加工、热处理、机器的装配、检验、测的总和。它包括毛坯制造、零件机械加工、热处理、机器的装配、检验、测试和油漆包装等主要生产过程，也包括专用夹具和专用量具制造、加工
4、设备试和油漆包装等主要生产过程，也包括专用夹具和专用量具制造、加工设备维修、动力供应（电力供应、压缩空气、液压动力以及蒸汽压力的供给等）。维修、动力供应（电力供应、压缩空气、液压动力以及蒸汽压力的供给等）。工艺过程工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品生产工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热机械产品生产工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为处理、装配、涂
5、装等。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生直接生产过程产过程，是生产过程的主要部分。，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为工艺装备的维修等，称为辅助生产过程辅助生产过程。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社直接机械生产过程可以大致可分为直接机械生产过程可以大致可分为毛坯制造毛坯制造、零件机械加工零件机械加工与与热处理热处理、机器装配和调试机器装配和调试等阶段。等阶段。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社机械制造
6、工艺方法与分类机械制造工艺方法与分类JB/T5992-92按大、中、小和细分类四个层次划分 大类中类代码代码名称0123456789中类名称0铸造砂型铸造特种铸造1压力加工锻造轧制冲压挤压旋压拉拔其他2焊接电弧焊电阻焊气焊压焊特种焊接钎焊3切削加工刃具 加工磨削钳加工4特种加工电物理加工电化学加工 化学加工复合加工其他5热处理整体热处理表面热处理化学热处理6覆盖层电镀化学镀真空 沉积 热侵镀 转化膜 热喷涂涂装其他78装配包装装配试验与检验包装9其他粉末冶金冷作非金属成形表面 处理防锈缠绕编织其他表2-1 机械制造工艺方法类别划分及代码（JB/T5992-92）第1章 工艺预备机械制造工艺学
7、常同立等 清华大学出版社1.2 生产类型及其工艺特点 1.2.1 生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型1生产纲领生产纲领生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。计划期通常为期通常为1年，所以生产纲领也称为年，所以生产纲领也称为年产量年产量。零件的生产纲领应按下式计算：零件的生产纲领应按下式计算：NQn(1+a)(1+b)N为零件的年产量，单位为零件的年产量，单位 件件/年；年；Q为产品的年产量，单位为产品的年产量，单位 台台/年；年；n为每台产品中该零件的数量，单位为每台产品中该零件的数量，单位 件件/台；台；a为该零
8、件的备品率；为该零件的备品率；b为该零件的废品率。为该零件的废品率。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2生产类型生产类型生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。是指企业生产专业化程度的分类。人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生人们按照产品的生产纲领、投入生产的批量，可将生产分为：单件生产、批量生产和大量生产三种类型。产、批量生产和大量生产三种类型。单件生产单件生产是指单个生产不同结构和尺寸的产品，产品生产很少重是指单个生产不同结构和尺寸的产品，产品生产很少重复甚至不重复的生产类型。复甚至不重复的生产类型。其生产特点是：产品的种类较多，而同一产
9、品的产量很小，工作地点其生产特点是：产品的种类较多，而同一产品的产量很小，工作地点的加工对象经常改变。的加工对象经常改变。大量生产大量生产是指同一产品的生产数量很大，大多数工作地点经常按是指同一产品的生产数量很大，大多数工作地点经常按一定节奏重复进行某一零件的某一工序加工的生产类型一定节奏重复进行某一零件的某一工序加工的生产类型其生产特点是：同一产品的产量大，工作地点较少改变，加工过程重其生产特点是：同一产品的产量大，工作地点较少改变，加工过程重复。复。批量生产批量生产是指一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均是指一年中分批轮流制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地点的加工对
10、象周期性地重复的生产类型。有一定的数量，工作地点的加工对象周期性地重复的生产类型。其生产特点是：产品的种类较少，有一定的生产数量，加工对象周期其生产特点是：产品的种类较少，有一定的生产数量，加工对象周期性地改变，加工过程周期性地重复。性地改变，加工过程周期性地重复。根据批量的大小又可分为根据批量的大小又可分为大批量生产大批量生产、中批量生产中批量生产和和小批量生产小批量生产。小批量生产的工艺特征接近单件生产，大批量生产的工艺特征接近大量生产。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社生产类型划分生产类型划分第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社第1章 工艺预备机
11、械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.3 机械加工质量 机械零件的加工质量主要包括机械零件的加工质量主要包括零件的加工精度零件的加工精度和和零件的表面加工零件的表面加工质量质量。1.3.1加工精度的含义加工精度的含义加工精度是指零件加工后的实际几何参数加工精度是指零件加工后的实际几何参数(包括尺寸、形状和位置包括尺寸、形状和位置)对对理想几何参数的符合程度。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。理想几何参数的符合程度。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度。(1)尺寸精度尺寸精度 尺寸精度是指加工后零件表面本身或表面之间实际尺寸与理想尺寸之尺寸精度是指加工后零件表面本身或表面之间实际
12、尺寸与理想尺寸之间的符合程度。其中理想尺寸是指零件图上所标注的有关尺寸的平均值。间的符合程度。其中理想尺寸是指零件图上所标注的有关尺寸的平均值。(2)形状精度形状精度 形状精度是指加工后零件表面实际形状与表面理想形状之间的符合程形状精度是指加工后零件表面实际形状与表面理想形状之间的符合程度。其中表面理想形状是指绝对准确的表面形状，如圆柱面、平面、球面、度。其中表面理想形状是指绝对准确的表面形状，如圆柱面、平面、球面、螺旋面等。螺旋面等。(3)位置精度位置精度 位置精度是指加工后零件表面之间实际位置与表面之间理想位置的符位置精度是指加工后零件表面之间实际位置与表面之间理想位置的符合程度。其中表面
13、之间理想位置是绝对准确的表面之间位置，如两平面垂合程度。其中表面之间理想位置是绝对准确的表面之间位置，如两平面垂直、两平面平行、两圆柱面同轴等。直、两平面平行、两圆柱面同轴等。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.3.2加工表面质量的含义加工表面质量的含义加工表面质量包括两个方面的内容：加工表面的几何形状误差和表面加工表面质量包括两个方面的内容：加工表面的几何形状误差和表面层的物理力学性能。层的物理力学性能。1加工表面的几何形状误差加工表面的几何形状误差加工表面的几何形状误差主要包括加工表面的几何形状误差主要包括表面粗糙度表面粗糙度、波度波度和和纹理方向纹理方向等。等。(
14、1)表面粗糙度表面粗糙度 表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，表面粗糙度的波距小于表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，表面粗糙度的波距小于1mm。(2)波度波度 加工表面不平度中波距在加工表面不平度中波距在110 mm的几何形状误差，它是由机械加的几何形状误差，它是由机械加工中的振动引起的。工中的振动引起的。宏观几何形状误差宏观几何形状误差是波距大于是波距大于10 mm的加工表面不平度，例如圆度误的加工表面不平度，例如圆度误差、圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴，宏观几何形状误差不在本章差、圆柱度误差等，它们属于加工精度范畴，宏观几何形状误差不在本章讨论之列。讨论之列。(3)纹理方向纹
15、理方向 纹理方向是机械加工时在零件加工表面形成的刀纹方向。它取决于表纹理方向是机械加工时在零件加工表面形成的刀纹方向。它取决于表面形成过程中所采用的机械加工方法。面形成过程中所采用的机械加工方法。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社零件表面质量表面粗糙度表面波度表面物理力学性能的变化表面微观几何形状特征表面层冷作硬化表面层残余应力表面层金相组织的变化表面质量的含义（内容）表面质量的含义（内容）第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2表面层的物理力学性能表面层的物理力学性能由于机械加工中力因素和热因素的
16、综合作用，使工件加工表面的物理力由于机械加工中力因素和热因素的综合作用，使工件加工表面的物理力学性能将发生一定的变化，主要反映在以下几个方面。学性能将发生一定的变化，主要反映在以下几个方面。(1)表面层金属的冷作硬化表面层金属的冷作硬化 表面层金属硬度的变化用硬化程度和深度两个指标来衡量。在机械加工表面层金属硬度的变化用硬化程度和深度两个指标来衡量。在机械加工过程中，工件表面层金属都会有一定程度的冷作硬化，使表面层金属的显过程中，工件表面层金属都会有一定程度的冷作硬化，使表面层金属的显微硬度有所提高。一般情况中，硬化层的深度可达微硬度有所提高。一般情况中，硬化层的深度可达0.050.30mm；
17、若采用；若采用滚压加工，硬化层的深度可达几个毫米。滚压加工，硬化层的深度可达几个毫米。(2)表面层金属的金相组织变化表面层金属的金相组织变化 机械加工过程中，切削热会引起表面层金属的金相组织发生变化。机械加工过程中，切削热会引起表面层金属的金相组织发生变化。(3)表面层金属的残余应力表面层金属的残余应力 由于切削力和切削热的综合作用，表面层金属晶格会发生不同程度的塑由于切削力和切削热的综合作用，表面层金属晶格会发生不同程度的塑性变形或产生金相组织的变化，使表层金属产生残余应力。性变形或产生金相组织的变化，使表层金属产生残余应力。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.3.3
18、加工表面质量对使用性能的影响加工表面质量对使用性能的影响1.表面质量对耐磨性的影响表面质量对耐磨性的影响1）表面粗糙度对耐磨性的影响）表面粗糙度对耐磨性的影响表面越粗糙，有效接触面积就越小，这样微观凸峰很快就会被磨掉。表面越粗糙，有效接触面积就越小，这样微观凸峰很快就会被磨掉。若被磨掉的金属微粒落在相配合的摩擦表面之间，则会加速磨损过程，即若被磨掉的金属微粒落在相配合的摩擦表面之间，则会加速磨损过程，即使在有润滑液存在的情况下，也会因为接触点处压强过大，破坏油膜，产使在有润滑液存在的情况下，也会因为接触点处压强过大，破坏油膜，产生磨粒磨损。生磨粒磨损。一般说来，一般说来，表面粗糙度值越小表面粗
19、糙度值越小，其，其耐磨性越好耐磨性越好。但是表面粗糙度值太。但是表面粗糙度值太小，有效接触面积会随着磨损增加而增大。这是因为小，有效接触面积会随着磨损增加而增大。这是因为表面粗糙度值过小表面粗糙度值过小，零件间的金属微观粒子间亲和力增加，表面的机械咬合作用增大，且润滑零件间的金属微观粒子间亲和力增加，表面的机械咬合作用增大，且润滑液不易储存，液不易储存，磨损反而增加磨损反而增加。图图1.4表示表面粗糙度数值与起始磨损量的关系曲线。表示表面粗糙度数值与起始磨损量的关系曲线。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社表面粗糙度数值与起始磨损量的关系曲线表面粗糙度数值与起始磨损量的关系
20、曲线第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2)表面纹理对耐磨性的影响表面纹理对耐磨性的影响表面纹理形状及刀纹方向会影响有效接触面积与润滑液的存留，它们表面纹理形状及刀纹方向会影响有效接触面积与润滑液的存留，它们对耐磨性也有一定影响。对耐磨性也有一定影响。一般来说，一般来说，尖峰状尖峰状的表面纹理的摩擦副接触面压强大，零件表面的的表面纹理的摩擦副接触面压强大，零件表面的耐磨性较差耐磨性较差；圆弧状、凹坑状圆弧状、凹坑状表面纹理的摩擦副接触面压强小，表面纹理的摩擦副接触面压强小，零件表面耐磨性好零件表面耐磨性好。在运动副中，在运动副中，两相对运动零件表面的两相对运动零件表面的刀纹
21、方向均与运动方向相同时刀纹方向均与运动方向相同时，耐磨性较好耐磨性较好；两者的两者的刀纹方向均与运动方向垂直时刀纹方向均与运动方向垂直时，耐磨性最差；，耐磨性最差；其余其余情况居于上述情况居于上述两种状态之间两种状态之间。3)表面层的物理力学性能对耐磨性的影响表面层的物理力学性能对耐磨性的影响表面层金属的冷作硬化能够提高零件的耐磨性。一般地，冷作硬化可表面层金属的冷作硬化能够提高零件的耐磨性。一般地，冷作硬化可以提高表层显微硬度，减少接触部分变形，从而提高耐磨性。以提高表层显微硬度，减少接触部分变形，从而提高耐磨性。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2表面质量对耐疲劳性的
22、影响表面质量对耐疲劳性的影响1)表面粗糙度对耐疲劳性的影响表面粗糙度对耐疲劳性的影响表面粗糙度对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作表面粗糙度对承受交变载荷零件的疲劳强度影响很大。在交变载荷作用下，用下，表面粗糙度值大表面粗糙度值大，容易产生疲劳裂纹，其抵抗疲劳破坏的能力较差；，容易产生疲劳裂纹，其抵抗疲劳破坏的能力较差；表面粗糙度值小表面粗糙度值小，表面缺陷少，工件耐疲劳性较好。，表面缺陷少，工件耐疲劳性较好。2)表面层的物理力学性能对耐疲劳性的影响表面层的物理力学性能对耐疲劳性的影响表面层金属的冷作硬化一定会存在残余压应力，残余压应力在一定程表面层金属的冷作硬化一定会存在残余压
23、应力，残余压应力在一定程度上能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。度上能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社3表面质量对耐蚀性的影响表面质量对耐蚀性的影响1)表面粗糙度对耐蚀性的影响表面粗糙度对耐蚀性的影响零件的表面粗糙度对耐蚀性影响很大。表面粗糙度值小，有助于减少零件的表面粗糙度对耐蚀性影响很大。表面粗糙度值小，有助于减少加工表面与外界气体、液体接触的面积，有助于减少腐蚀物质沉积，因此加工表面与外界气体、液体接触的面积，有助于减少腐蚀物质沉积，因此有助于提高耐蚀性能。有助于提高耐蚀性能。2)表面层力学物理性能对耐蚀性
24、的影响表面层力学物理性能对耐蚀性的影响当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有利于提高零件表面抵抗腐蚀的能力。利于提高零件表面抵抗腐蚀的能力。4表面质量对零件配合质量的影响表面质量对零件配合质量的影响零件的表面粗糙度一方面会影响零件磨损，间接影响零件配合质量；零件的表面粗糙度一方面会影响零件磨损，间接影响零件配合质量；另一方面零件的表面粗糙度会影响配合表面的实际有效接触面积，影响接另一方面零件的表面粗糙度会影响配合表面的实际有效接触面积，影响接触刚度。当承受较大载荷时，两表面相配合表面微观变形较大，对零件配触刚度。
25、当承受较大载荷时，两表面相配合表面微观变形较大，对零件配合产生影响。合产生影响。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社表面质量对零件使用性能的影响表面质量对零件使用性能的影响零件表面质量粗糙度太大、太小都不耐磨粗糙度太大、太小都不耐磨适度冷硬能提高耐磨性适度冷硬能提高耐磨性对疲劳强度的影响对耐磨性影响对耐腐蚀性能的影响对工作精度的影响粗糙度越大，疲劳强度越差粗糙度越大，疲劳强度越差适度冷硬、残余压应力能提高疲劳适度冷硬、残余压应力能提高疲劳强度强度粗糙度越大、工作精度降低粗糙度越大、工作精度降低残余应力越大，工作精度降低残余应力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蚀性越差粗糙度
26、越大，耐腐蚀性越差压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之压应力提高耐腐蚀性，拉应力反之则降低耐腐蚀性则降低耐腐蚀性第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.工件尺寸精度获得方法工件尺寸精度获得方法在机械加工中，获得尺寸精度的方法主要有下面四种。在机械加工中，获得尺寸精度的方法主要有下面四种。1)试切法试切法试切法试切法是是最早采用最早采用的获得零件尺寸精度加工方法，同时也是的获得零件尺寸精度加工方法，同时也是目前常用目前常用的能获得高精度尺寸的能获得高精度尺寸的主要加工方法之一。的主要加工方法之一。试切法试切法是在零件加工过程中不断对已加工表面的尺寸进行测量，以测是在零件加工过程中不
27、断对已加工表面的尺寸进行测量，以测量数据为依据调整刀具相对工件加工表面的位置，进行尝试切削，直至达量数据为依据调整刀具相对工件加工表面的位置，进行尝试切削，直至达到工件要求尺寸精度的加工方法。到工件要求尺寸精度的加工方法。例如轴类零件上轴颈尺寸的试切车削加工和轴颈尺寸的在线测量磨削、例如轴类零件上轴颈尺寸的试切车削加工和轴颈尺寸的在线测量磨削、箱体零件孔系的试镗加工及精密量块的手工精研等都是采用试切法加工。箱体零件孔系的试镗加工及精密量块的手工精研等都是采用试切法加工。2)调整法调整法调整法调整法是在是在成批生产成批生产条件下经常采用的一种加工方法。条件下经常采用的一种加工方法。调整法调整法是
28、按试切好的工件尺寸、标准件或对刀块等调整并确定刀具相是按试切好的工件尺寸、标准件或对刀块等调整并确定刀具相对工件定位基准的准确位置，在保持此准确位置不变的条件下，对一批工对工件定位基准的准确位置，在保持此准确位置不变的条件下，对一批工件进行加工的方法。件进行加工的方法。例如在多刀车床或六角自动车床上加工轴类零件、在铣床上铣槽、在例如在多刀车床或六角自动车床上加工轴类零件、在铣床上铣槽、在无心磨床上磨削外圆及在摇臂钻床上用钻床夹具加工孔系等都是采用调整无心磨床上磨削外圆及在摇臂钻床上用钻床夹具加工孔系等都是采用调整法加工。法加工。1.4 加工精度的获得方法加工精度的获得方法 第1章 工艺预备机械
29、制造工艺学 常同立等 清华大学出版社3)定尺寸刀具法定尺寸刀具法定尺寸刀具法定尺寸刀具法是在加工过程中依靠刀具或组合刀具尺寸保证被加工零是在加工过程中依靠刀具或组合刀具尺寸保证被加工零件尺寸精度的一种加工方法。件尺寸精度的一种加工方法。如用方形拉刀拉方孔，用钻头、扩孔钻或铰刀加工内孔，用组合铣刀如用方形拉刀拉方孔，用钻头、扩孔钻或铰刀加工内孔，用组合铣刀铣工件两侧面和槽面等。铣工件两侧面和槽面等。4)自动控制法自动控制法自动控制法自动控制法是在加工过程中，通过由尺寸测量装置、动力进给装置和是在加工过程中，通过由尺寸测量装置、动力进给装置和控制机构等组成的自动控制系统，使加工过程中的尺寸测量、刀
30、具的补偿控制机构等组成的自动控制系统，使加工过程中的尺寸测量、刀具的补偿调整和切削加工等一系列工作自动完成，从而自动获得所要求尺寸精度的调整和切削加工等一系列工作自动完成，从而自动获得所要求尺寸精度的一种加工方法。一种加工方法。例如在无心磨床上磨削轴承圈外圆时，通过测量装置控制导轮架进行例如在无心磨床上磨削轴承圈外圆时，通过测量装置控制导轮架进行微量的补偿进给，从而保证工作的尺寸精度；在数控机床上，通过数控装微量的补偿进给，从而保证工作的尺寸精度；在数控机床上，通过数控装置、测量装置及伺服驱动机构，控制刀具在加工时应具有的准确位置，从置、测量装置及伺服驱动机构，控制刀具在加工时应具有的准确位置
31、，从而保证零件的尺寸精度等。而保证零件的尺寸精度等。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2.形状精度的获得方法形状精度的获得方法在机械加工中，获得形状精度的方法主要有下面两种。在机械加工中，获得形状精度的方法主要有下面两种。1)成形运动法成形运动法以刀具的刀尖作为一个点相对工件做有规律的切削成形运动，从而使以刀具的刀尖作为一个点相对工件做有规律的切削成形运动，从而使加工表面获得所要求形状的加工方法。刀具相对工件运动的切削成形面即加工表面获得所要求形状的加工方法。刀具相对工件运动的切削成形面即是工件的加工表面。是工件的加工表面。机器零件形状一般由几种简单的几何形面及其组合构成
32、。例如，由圆机器零件形状一般由几种简单的几何形面及其组合构成。例如，由圆柱面、圆锥面、平面、球面、螺旋面和渐开线面等及它们的组合构成了常柱面、圆锥面、平面、球面、螺旋面和渐开线面等及它们的组合构成了常见零件的表面形状，上述典型几何形面都可通过成形运动法加工出来。见零件的表面形状，上述典型几何形面都可通过成形运动法加工出来。为了提高效率，采用刀具的整个切削刃口加工工件。如采用拉刀、成为了提高效率，采用刀具的整个切削刃口加工工件。如采用拉刀、成形车刀及宽砂轮等对工件进行加工。形车刀及宽砂轮等对工件进行加工。2)非成形运动法非成形运动法采用非成形运动法加工零件形状时，零件表面形状精度的获得不是依采用
33、非成形运动法加工零件形状时，零件表面形状精度的获得不是依靠刀具相对工件的准确成形运动，而是依靠在加工过程中对加工表面形状靠刀具相对工件的准确成形运动，而是依靠在加工过程中对加工表面形状的不断检验和工人对其进行精细修整。的不断检验和工人对其进行精细修整。虽然非成形运动法是获得零件表面形状精度最原始的加工方法，也是虽然非成形运动法是获得零件表面形状精度最原始的加工方法，也是某些复杂的形状表面和形状精度要求很高表面的加工方法。例如精密刮研某些复杂的形状表面和形状精度要求很高表面的加工方法。例如精密刮研高精度测量平台，精研具有较复杂空间型面锻模，手工研磨精密丝杠等。高精度测量平台，精研具有较复杂空间型
34、面锻模，手工研磨精密丝杠等。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社3.位置精度的获得方法位置精度的获得方法获得位置精度的机械加工方法主要有下面两种。获得位置精度的机械加工方法主要有下面两种。1)一次装夹获得法一次装夹获得法零件有关表面间的位置精度是在工件的同一次装夹中，由各有关刀具零件有关表面间的位置精度是在工件的同一次装夹中，由各有关刀具相对工件的成形运动之间的位置关系保证的。相对工件的成形运动之间的位置关系保证的。轴类零件加工时，将零件主要外圆、端面和端台均在工件一次装夹中轴类零件加工时，将零件主要外圆、端面和端台均在工件一次装夹中加工完成，则可以保证它们同轴度与垂直度等
35、位置精度要求；在箱体零件加工完成，则可以保证它们同轴度与垂直度等位置精度要求；在箱体零件加工时，将孔系中重要孔安排在工件一次装夹中加工，可以保证孔间的同加工时，将孔系中重要孔安排在工件一次装夹中加工，可以保证孔间的同轴度、平行度，以及垂直度。轴度、平行度，以及垂直度。2)多次装夹获得法多次装夹获得法当零件复杂程度较大，在一次装夹中无法将重要表面全部加工完，需当零件复杂程度较大，在一次装夹中无法将重要表面全部加工完，需要多次装夹工件才能完成零件主要表面加工，这时零件位置精度获得方法要多次装夹工件才能完成零件主要表面加工，这时零件位置精度获得方法是多次装夹获得法。是多次装夹获得法。采用多次装夹获得
36、法加工时，零件有关表面间的位置精度是由刀具相采用多次装夹获得法加工时，零件有关表面间的位置精度是由刀具相对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系保证的。如轴类零件对工件的成形运动与工件定位基准面之间的位置关系保证的。如轴类零件上键槽对外圆表面的对称度，箱体平面与平面之间的平行度、垂直度，箱上键槽对外圆表面的对称度，箱体平面与平面之间的平行度、垂直度，箱体孔与平面之间的平行度和垂直度等，均可采用多次装夹获得法。在多次体孔与平面之间的平行度和垂直度等，均可采用多次装夹获得法。在多次装夹获得法中，又可根据工件的不同装夹方式划分为直接装夹法、找正装装夹获得法中，又可根据工件的不同装夹方式划分为直
37、接装夹法、找正装夹法和夹具装夹法。夹法和夹具装夹法。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.5 机械加工工艺过程组成机械加工工艺过程组成为了更精确描述生产过程的工艺问题，需要可以将工序细分为安装、为了更精确描述生产过程的工艺问题，需要可以将工序细分为安装、工步、走刀，它们的层次关系大致如图工步、走刀，它们的层次关系大致如图1.5所示。所示。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.工序工序工序是工序是一个或一组工人一个或一组工人，在，在相同的工作地相同的工作地对对同一个或同时对几个工件同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。零件的机械加工过程就是
38、该零件加工工序连续完成的那一部分工艺过程。零件的机械加工过程就是该零件加工工序的序列。的序列。工序是工艺过程的工序是工艺过程的基本单元基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、其加工精度要求及其产量等因素决定。其加工精度要求及其产量等因素决定。例如，分别按照单件例如，分别按照单件生产、小批生产、大生产、小批生产、大批量生产三种生产类批量生产三种生产类型，划分工艺过程。型，划分工艺过程。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版
39、社单件生产单件生产第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社小批生产小批生产第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社大批量生产大批量生产第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2.安装安装安装安装指在一道工序中，工件经一次定位夹紧后所完成的那一部分工序指在一道工序中，工件经一次定位夹紧后所完成的那一部分工序内容。内容。安装概念原指工件在机床上的固定与夹紧，在机械制造工艺学中，安安装概念原指工件在机床上的固定与夹紧，在机械制造工艺学中，安装概念被赋予新的内涵，装概念被赋予新的内涵，其内容是一部分工序内容其内容是一部分工序内容。如表如表1.3 中工序中
40、工序1是两次安装，如表是两次安装，如表1.4 中工序中工序1 和和2 都是两个安装，都是两个安装，而表而表1.5 中各工序都是一个安装。中各工序都是一个安装。在大批大量生产中，减少工序中安装数目，将增加工件每次装夹中完在大批大量生产中，减少工序中安装数目，将增加工件每次装夹中完成的加工内容，有助于提高和保证加工精度；成的加工内容，有助于提高和保证加工精度；增加工序中安装数目，将简化工件每次装夹中完成的加工内容，可以增加工序中安装数目，将简化工件每次装夹中完成的加工内容，可以提高机械加工的专业化分工，以提高生产率。提高机械加工的专业化分工，以提高生产率。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等
41、清华大学出版社机械制造工艺学中，安装指齿轮毛坯经一次定位夹紧后，在工机械制造工艺学中，安装指齿轮毛坯经一次定位夹紧后，在工件没有取下来，所进行的切削加工（铣齿）内容。件没有取下来，所进行的切削加工（铣齿）内容。安装举例安装举例第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社3.工位工位在工艺过程的一个安装中，通过分度（或移动）装置，使工件相对于在工艺过程的一个安装中，通过分度（或移动）装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的一部分安装内容称为工机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的一部分安装内容称为工位。位。在机械制造工艺学中，工位概念是机床夹具的工位概念的
42、转义，专指在机械制造工艺学中，工位概念是机床夹具的工位概念的转义，专指在某工位上完成的工艺过程，其内容是一部分工序内容。在某工位上完成的工艺过程，其内容是一部分工序内容。图示表示了多工位加工的例子；图示表示了多工位加工的例子；一个安装包含四个工位的例子。一个安装包含四个工位的例子。依次顺时针旋转，夹具具有四依次顺时针旋转，夹具具有四个工位，在每一个工位完成一定的个工位，在每一个工位完成一定的工序内容。工序内容。工位工位I处，装夹与卸下工件；处，装夹与卸下工件；工位工位II处，钻孔；处，钻孔；工位工位III处，扩孔；处，扩孔；工位工位IV处，绞孔。处，绞孔。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立
43、等 清华大学出版社4.工步工步工步是指在加工表面、刀具和切削用量（不包括背吃刀量）均保持不工步是指在加工表面、刀具和切削用量（不包括背吃刀量）均保持不变的情况下所完成的那一部分工序内容。变的情况下所完成的那一部分工序内容。在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况，有时为了提高生产在多刀车床、转塔车床的加工中经常有这种情况，有时为了提高生产效率，经常出现用几把刀具同时分别加工几个表面的工步，这种工步称为效率，经常出现用几把刀具同时分别加工几个表面的工步，这种工步称为复合工步。复合工步。在工艺文件上，在工艺文件上，复合工步复合工步也被视为也被视为一个工步一个工步。图示复合工步用两把车刀和一个钻头
44、，同时加工外圆和孔。图示复合工步用两把车刀和一个钻头，同时加工外圆和孔。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社立轴转塔车床回转刀架复合工步加工第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社 刨平面复合工步第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社钻孔、扩孔复合工步第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社组合铣刀铣平面复合工步第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社5.走刀走刀在一个工步内，因加工余量较大，需用同一刀具、在同一转速及进给在一个工步内，因加工余量较大，需用同一刀具、在同一转速及进给量的情况下对同一表面进行多次
45、切削，每次切削称为一次走刀。量的情况下对同一表面进行多次切削，每次切削称为一次走刀。下图所示的走刀示意图中，加工包含两个工步，第下图所示的走刀示意图中，加工包含两个工步，第1工步只有一个工工步只有一个工步步I；第；第2工步则包含两个走刀工步则包含两个走刀II和走刀和走刀III。走刀是构成机械加工过程的最小单元。走刀是构成机械加工过程的最小单元。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社基准基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。线、面。按基准的用途和作用，可将其分为设计基准和工艺基准两大类，如
46、下按基准的用途和作用，可将其分为设计基准和工艺基准两大类，如下图所示。图所示。1.6 设计基准与工艺基准 第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1.设计基准设计基准 设计基准设计基准是设计图样上所采用的基准。是设计图样上所采用的基准。如图如图1.11所示零件结构，需要在阶梯轴零件上确定平面所示零件结构，需要在阶梯轴零件上确定平面B的位置。在设的位置。在设计零件时，计零件时，B平面的设计基准可以有多种选择（也即，平面的设计基准可以有多种选择（也即，B平面尺寸有多种标平面尺寸有多种标注方式）。注方式）。例如，图例如，图a 所示的零件所示的零件H1尺寸以轴线尺寸以轴线S1为设计基准
47、；为设计基准；图图b 所示的零件所示的零件H2尺寸以母线尺寸以母线S2为设计基准；为设计基准；图图 c 所示的零件所示的零件H3尺寸以母线尺寸以母线S3为设计基准。为设计基准。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社设计基准举例（一）单一尺寸互为基准第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社设计基准举例（二）明确指出设计基准不平等情况第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社设计基准举例（三）加工关系又先后先加工为基准第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社设计基准举例（四）多个同方向尺寸公共起点为设计基准第1章 工艺预备机械制造工艺
48、学 常同立等 清华大学出版社2.工艺基准工艺基准 工艺基准工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。是在工艺过程中所采用的基准。依据它们在工艺过程中的不同应用，工艺基准可分为依据它们在工艺过程中的不同应用，工艺基准可分为工序基准工序基准、定位定位基准基准、测量基准测量基准和和装配基准装配基准。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社1)工序基准工序基准工序基准工序基准是在工序图上，用来确定本工序所加工的表面，加工后的尺是在工序图上，用来确定本工序所加工的表面，加工后的尺寸、形状、位置。寸、形状、位置。它是某一工序加工表面所要达到的加工尺寸（即工序尺寸）的起点。它是某一工序加工表面所要
49、达到的加工尺寸（即工序尺寸）的起点。下图是某工序图，下图是某工序图，G1表面和表面和G2 表面是表面是工序基准工序基准。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社2）定位基准）定位基准定位基准定位基准是在加工过程中用作工件定位的基准。是在加工过程中用作工件定位的基准。如图如图1.11所示的零件加工时，定位基准可以有多种选择，例如所示的零件加工时，定位基准可以有多种选择，例如图图a用三爪卡盘夹持工件，以轴线用三爪卡盘夹持工件，以轴线W1为定位基准；为定位基准；图图b表示用表示用V形块定位，以轴线形块定位，以轴线W2为定位基准；为定位基准；图图c用虎钳夹持工件大圆柱体，用支撑钉定位，
50、以母线用虎钳夹持工件大圆柱体，用支撑钉定位，以母线W3为定位基准；为定位基准；图图d 用虎钳夹持工件小圆柱体，用支撑钉定位，以母线用虎钳夹持工件小圆柱体，用支撑钉定位，以母线W4为定位基准。为定位基准。第1章 工艺预备机械制造工艺学 常同立等 清华大学出版社如果需要用于加工定位的工件表面是斜面或曲面等不便于定位的表面如果需要用于加工定位的工件表面是斜面或曲面等不便于定位的表面.为了加工工件时定位方便，在工件上专门加工出定位面作为定位基准，这为了加工工件时定位方便，在工件上专门加工出定位面作为定位基准，这样的定位基准称为样的定位基准称为附加基准附加基准。相对应，利用零件原有表面作定位基准，称之为