机械制造技术基础提纲(机械制造基础大纲注释)

一、切削加工的基础知识

1．了解切削运动与切削用量的概念。

金属切削加工时刀具和工件之间的相对运动，称为切削运动。

切削用量是切削速度、进给量和背吃刀量三者的总称。

2．了解刀具切削部分的几何形状（“三面两刃一刀尖”）。

刀具切削部分的几何形状组成：

三面：

前刀面Aγ——切屑流过的刀面。

后刀面Aα——与工件正在被切削加工的表面（过渡表面）相对的刀面。

副后刀面Aα′——与工件已切削加工的表面相对的刀面。

两刃：

主切削刃S——前面与主后面在空间的交线。

副切削刃S′——前面与副后面在空间的交线。

一尖：

过渡刃——三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切削刃。

在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。

3．了解切削液的作用及常用种类。

切削液的作用

冷却作用。切削液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。其中冷却性能取决于它的导热系数、比热容、汽化热、汽化速度、流量和流速等。

润滑作用。切削液能涌入到刀具与切屑、加工表面之间形成润滑膜或化学吸附膜，减小摩擦。其润滑性能取决于切削液的渗透能力、形成润滑膜的能力和强度。

清洗作用。切削液可以冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。清澈性能取决于切削液的流动性和使用压力。

防锈作用。在切削液中加入防锈剂，可在金属表面形成一层保护膜，起到防锈作用。防锈作用的强弱，取决于切削液本身的成分和添加剂的作用。

切削液常用种类

水溶液。它的主要成分是水，其中加入少量的防锈剂、清洗剂和润滑剂。水溶液的冷却效果良好，多用于普通磨削和粗加工。

乳化液。它是将乳化油（由矿物油和表面活性剂配成）用水稀释而成，用途广泛。低浓度的乳化液具有良好的冷却效果，主要用于普通磨削加工、粗加工等。高浓度的乳化液润滑效果较好，主要用于精加工等。

切削油。它主要是矿物油（如机械油、轻柴油、煤油等），少数采用动植物油或复合油。普遍车削、攻螺纹时，可选用机油。精加工有色金属或铸铁时，可选用煤油。加工螺纹时，可选用植物油。在矿物油中加工一定量的油添加剂和极压添加剂，能提高其高温、高压下的润滑性能，可用于精铣、铰孔、攻螺纹及齿轮加工。

二、常用加工方法

1．了解车、铣、刨、磨、钻等常用加工方法、特点和应用范围。

（1）车削的加工方法、特点和应用范围

车床是主要用车刀在工件上加工旋转表面的机床。

车削加工是一种最基本和应用最广的加工方法。

加工内、外圆柱面，内、外圆锥面，端面，沟槽，螺纹。成形表面及滚花等。

（2）铣削的加工方法、特点和应用范围

铣削加工是铣刀旋转作主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。

铣削使用各种多齿旋转铣刀进行切削，铣削时同时切削齿数多，并能采用较高的切削速度和连续进给运动方式，因而加工范围广，生产率高。

在铣床上使用不同的铣刀，可以加工平面、台阶、沟槽（直角槽、V形槽、燕尾槽和T形槽等）和成形面。采用分度盘还可进行多种分度工作，铣花键、齿轮和螺旋槽等。还可以钻孔、铰孔和镗孔等。

（3）刨削的加工方法、特点和应用范围

刨削加工是刨刀对工件作水平相对直线往复运动的切削加工方法。刨削时刨刀（或工件）的往复直线运动是主运动，工件（或刨刀）在垂直于主运动方向上的铱金笔移动是进给运动。

（4）磨削的加工方法、特点和应用范围

磨削加工是指用磨具以较高的线速度对工件表面进行加工的方法。可以加工其他机床不能加工或很难加工的高硬度材料，加工后获得高精度和低粗糙度值的表面，是机械加工的最后一道工序。

（5）钻削的加工方法、特点和应用范围

2．了解铸、锻、焊等常用加工方法的原理、特点和应用范围。

（1）铸造加工方法的原理、特点和应用范围

铸造是指熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入与零件形状相适应的铸型中，待液态金属后获得一定形状、尺寸和性能的金属零件或毛坯的成型方法。

铸造的特点：（1）铸造应用范围广。铸造可制造形状复杂的铸件，且不受工件尺寸、质量和生产批量的限制。生产中常用的金属材料，如非合金钢、低合金钢、合金钢、非铁金属等，都可用于铸造成形。对于一些不易进行压力加工和焊接的零件，铸造成形是一种较好的成形加工方法。（2）铸造具有较好的经济性。第一，铸件的形状和尺寸接近高分低能品零件，能够节省金属材料和切削工时；第二，金属材料来源广泛，可利用废旧机件、废料等进行回炉熔炼。（3）铸件力学性能较低。由于铸造成型工序较多，部分工艺过程难以控制，铸件内部偏析、缩孔、缩松、气孔、砂眼等缺陷较多，铸件的铸态组织晶粒较粗，因此，铸件质量不够稳定，废品率较高。

铸件常用于制造承受静载荷及压应力的结构件，如箱体、床身、支架、缸体等。

（2）锻压加工方法的原理、特点和应用范围

锻压是对坯料施加外力，使金属产生塑性变形，改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形方法。

锻压的特点：（1）锻压加工可改善金属内部组织，提高金属的力学性能。金属经锻压成形加工后，可使金属毛坯的晶粒变得细小，并使锻压前的原始铸造组织中的内部缺陷（如微裂纹、气孔、缩松等）压合，因而提高了金属的力学性能。（2）锻压加工可节省金属材料。由于锻压加工提高了金属的强度等力学性能，因此，可相对地缩小零件的截面尺寸，减轻零件结构重量。另外，采用精密锻压时，可使锻压件的尺寸精度和表面粗糙度值接近成品零件，做到少切削或无切削加工。（4）锻压加工适用范围广。（5）不能获得形状比较复杂的工件，一般工件的尺寸精度、形状精度和表面质量还不够高。（6）加工设备比较昂贵。（7）工件的加工成本比铸造高。

（3）焊接加工方法的原理、特点和应用范围

焊接是指通过加热或加压或同时加热加压，并且用或不用直译材料使工件达到结合的一种工艺方法。

焊接是一种重要的金属成形加工工艺，广泛应用于车辆、桥梁、容器、船舰、锅炉、起重机械、海洋结构、金属桁架等结构的制造中，并且随着科学技术的不断发展和计算机技术在焊接工艺上的应用，焊接质量及生产率不断提高，焊接在国民经济建设中的应用也更加广泛。

三、机械加工工艺规程的制订

1．掌握工步、工序的概念。

一个或一组工人，在一个工作地对同一个或几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。

在加工表面（或装配时的连续表面）和加工（或装配）工具不变的情况下连续完成的那一部分工序称为工步。

2．了解基准的分类，掌握定位基准的选用原则。

基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。

根据基准作用的不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。

设计基准是设计图样上所采用的基准（国标中仅指零件图样上采用的基准，没包括装配图样上采用的基准）。

工艺基准是工艺过程中所采用的基准。（1）工序基准它是在工序图上用来确定本工序所加工后的尺寸、形状、位置的基准、（2）定位基准它是在加工中用作定位的基准。（3）测量基准它是测量时所采用的基准。（4）装配基准它是装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。

3．了解常见表面（外圆、孔、平面）的加工方案。

（1）外圆表面的加工方案

粗车→半精车→粗磨→精磨→研磨

（2）孔的加工方案

钻→（扩）→粗铰→精铰→珩磨

钻→（扩）→拉→珩磨

粗镗→半精镗→精镗→珩磨

（3）平面的加工方案

粗刨（或粗铣）→精刨（或精铣）→刮研

粗刨（或粗铣）→精刨（或精铣）→粗磨→精磨

4．掌握加工顺序的安排原则。

（1）先加工基准面选为精基准的表面应安排在起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。

（2）划分加工阶段工件的加工质量要求较高时，都应划分阶段。一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。加工精度和表面质量要求特别高时，还可增设光整加工和超精密加工阶段。

（3）先面后孔平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度。

（4）次要表面可穿插在各阶段间进行加工次要表面一般加工量都较少，加工比较方便，若把次要表面的加工穿插在各加工阶段之间进行，就能使加工阶段更加明显，又增加了阶段间的间隔时间，便于工件有足够时间让残余应力重新分布并引起变形，以便在后续工序中纠正其变形。

一般机械加工的顺序是：加工精基准——粗加工主要面——精加工主要面——光整加工主要面——超精密加工主要面，次在表面的加工穿插在各阶段之间进行。

5．能进行简单轴、套类零件加工工艺路线的合理性的判定。

（1）轴类零件加工工艺路线

下料——锻造——正火——车端面钻中心孔——车各外圆——半精车各外圆——车槽（越程槽或退刀槽）——车侧面——车螺纹——铣（平面或键槽等）——表面淬火——磨削——检验。

（2）套类零件加工工艺路线

下料——粗车外圆及内孔（粗镗内孔）——半精车外圆及内孔（半精镗内孔）——车倒角——表面淬火——磨削内、外圆——检验。

四、典型零件的加工

1．了解轴类、套类和箱体类零件的主要功用与结构特点。

（1）轴类零件的主要功用与结构特点

轴类零件主要用于传递运动和转矩。根据结构形状可分为光轴、台阶轴、花键轴、空心轴、曲轴等。其长度大于直径，主要部分有外圆柱面、轴肩、螺纹和沟槽。

（2）套类零件的主要功用与结构特点

套类零件主要用于配合轴杆类零件传递运动和转矩。结构主要由内圆面、外圆面、端面和沟槽等表面组成。

（3）箱体类零件的主要功用与结构特点

功用箱体类零件是机器（或部件）的基础零件。它是轴、套、轴承、齿轮及其他零部件连成一个整体，使其保持正确的位置关系，并按照一定的传动关系工作。

结构箱体类零件通常尺寸较大，形状复杂，壁薄而不均匀，在箱壁上具有许多精度较高的轴承与轴孔和平面，还有许多精度较低的紧固孔。

2．了解轴类、套类和箱体类零件的材料与毛坯。

（1）轴类零件的材料与毛坯

材料轴类零件多承受交变载荷，工作时处于复杂应力状态，一般采用45钢，对于中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr、40MnVB等合金结构钢。对于高转速、重载荷条件下工作的轴，可选用20Cr、20Mn2B、20CrMnTi等低合金钢或38CrMoAlA渗氮钢。

毛坯轴类零件的毛坯通常用圆钢和锻件，台阶轴上各外圆相差较大时，多采用锻件，以节省材料；台阶轴上各外圆相差较小时，可挂接采用圆钢。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，从而可以得到较高的强度，因此，重要的轴类零件应选用锻件，并进行调质处理。对于某些大型结构复杂的轴，可采用铸钢件，曲轴常用球墨铸铁件。

（2）套类零件的材料与毛坯。

材料一般的轴套、端盖、带轮等，常选用铸铁，有的轴套选用有色金属材料。承受交变载荷，工作时处于复杂应力状态，要求所选用的材料具有良好的综合力学性能，因此常选用45钢、40Cr钢、20CrMnTi钢锻件毛坯。对于受力不大，主要用来传递运动的齿轮，也可采用铸件、有色金属件和夹布胶木、电木、尼龙等。

毛坯孔径小的一般选择热轧或冷拉棒材，也可采用实心铸件；孔径较大选择无缝钢管或带孔的铸件或锻件。大批量生产时采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺，既可节约用材，又可提高毛坯精度及生产率。

（3）箱体类零件的材料与毛坯。

材料箱体类零件起支承、封闭作用，形状复杂。有的箱体受力复杂，需要有足够的强度、刚度、耐磨性及抗振性，常用材料有普通灰口铸铁、合金铸铁，承载较大的箱体可用球墨铸铁或铸钢件作为毛坯。单件小批生产时也可采用钢板焊接结构作为毛坯。

毛坯由于箱体内部呈空腔，其壁厚较薄，一般都有加强筋，所以箱体毛坯采用铸造方法生产。箱体毛坯制造方法有两种，一种是采用铸造，另一种是采用焊接。

3．掌握轴类、套类和箱体类零件的主要技术要求。

（1）轴类零件的主要技术要求

尺寸精度轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合，是轴类零件的主要表面，它影响轴的旋转精度与工作状态。通常对其尺寸精度要求较高，为IT5~IT7；装配传动件的轴颈尺寸精度要求可低一些，为IT6~IT7。

形状精度轴类零件的形状精度主要是指轴颈的圆度、圆柱度，一般应将其限制在尺寸公差范围内，对精度要求高的轴，应在图样上标注其形状公差。

位置精度保证配合轴颈（装配传动件的轴颈）相对支承轴颈（装配轴承的轴颈）的同轴度或跳动量，是轴类零件位置精度的普遍要求，它会传动件（齿轮等）的传动精度。普通精度轴的配合轴颈对支承轴颈的径向跳动，一般规定为0.01~0，03mm，高精度轴为0.001~0.005mm。

表面粗糙度一般与传动件相配合的轴颈的表面粗糙度值Ra为2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴颈的表面粗糙度Ra值为0.63~0.16μm。

（2）套类零件的主要技术要求

孔的技术要求一般为IT7

外圆表面的技术要求

孔与外圆轴线的同轴度要求

孔轴线与端面的垂直度要求

（3）箱体类零件的主要技术要求

孔径精度

孔的位置精度

孔与平面的位置公差

主要平面的精度

表面粗糙度

4．了解轴类、套类和箱体类零件的机械加工工艺。