1、山东大学机械制造技术基础知识点整理培训课件 山东大学机械制造技术基础课程知识点整理 第一章一、切削时的工件表面待加工表面：工件上多余金属即将被切除的表面已加工表面：多余金属被切除后形成的表面过渡表面：待加工表面与已加工表面之间的连接表面2、刀具的工作角度一般均为前角增大 后角减小 但当刀尖位置低于机床中心高度时，应为前角减小 后角增大3、切削层参数切削层：刀具沿工件进给方向移动一个f时，刀具的刀刃从工件待加工表面切下的金属层1、切削厚度hD垂直过渡表面度量的切削层尺寸2、切削宽度bD沿过渡表面度量的切削层尺寸3、切削面积AD切削层在基面内的截面面积4、切削方式直角切削：刀刃垂直于合成切削运动方
2、向斜角切削：刀刃不垂直与合成切削运动方向自由切削：只有一条直线切削刃参与切削非自由切削：有多条切削刃或曲线切削刃参与切削直角自由切削：直角切削+自由切削5、刀具角度标注6、刀具材料应具有的性能1、高强度和韧性2、高硬度和耐磨性3、高的热稳定性、耐热性4、良好的物理特性和工艺性，便于加工5、经济性7、高速钢高速钢塑性、韧性、导热性、工艺性较好，适合制造如铣刀、拉刀等形状复杂的刀具硬度、耐磨性、耐热性差，常用于制造低速切削刀具和成形刀具8、硬质合金应用最为广泛，由金属碳化物（保证硬度、耐磨性）及金属黏结剂（保证强度、韧性）高温烧结而成。1、YG类（K类）（WC+Co）高抗弯强度和抗冲击韧度，可减少
3、切削时的崩刃加工短切屑黑色金属（铸铁）、有色金属及非金属材料2、YT类（P类）（WC+TiC+Co）硬度耐热性好，韧性导热系数差加工长切屑黑色金属（钢）3、YW类（M类）既可加工长切屑，也能加工短切屑黑色金属和有色金属，通用合金4、YN类常用于钢和铸铁的半精加工和精加工9、涂层刀具在刀具上覆盖一层耐磨性高的难熔金属化合物硬涂层：提高硬度和耐磨性软涂层：减小摩擦10、陶瓷刀具未来发展较好，但需解决韧性问题主要有两种：Al2O3基和Si3N4基特点：1、高硬度和耐磨性 2、高耐热性 3、化学稳定性高 4、低摩擦因数（光滑） 5、原料丰富11、金刚石刀具分类：单晶、PCD和金刚石复合刀片性能最好，用
4、于加工有色金属和非金属，不可加工铁族元素（易发生反应产生石墨）特点：1、高硬度和耐磨性 2、各向异性 3、低摩擦因数 4、刀刃锋利 5、高导热性，热稳定性差 6、价格贵12、立方氮化硼刀具（CBN）硬度仅次于金刚石，化学惰性强，热稳定性高特点：1、高硬度耐磨性 2、高热稳定性 3、优良化学稳定性 4、高导热性 5、低摩擦因数第二章1、切屑形成过程（1）、切屑形成的本质：切削层金属的剪切滑移和剪切破坏（2）、变形区的划分（了解特点）第一变形区（）：AO始滑移线，MO终滑移线，晶粒发生剪切滑移第二变形区（）：刀-屑接触区，切屑沿此流出，晶粒剪切滑移呈剧烈纤维化，有时有滞留层第三变形区（）：刀-工接
5、触区，有时也呈纤维化，有加工硬化和回弹现象（3）、第一变形区内变形过程 P34第一变形区宽度非常小，可以看做一个面，即剪切面。重点：（4）变形程度的表示方法1、变形系数2、剪切角剪切面与切削速度间的关系。剪切角越大，变形越小。3、剪应变（5）、剪切角与摩擦角的关系1、前角增大，剪切角增大，变形减小2、摩擦角增大，剪切角减小，变形增大（6）、切屑变形规律1、工件材料硬度、强度高，变形小2、前角越大，变形越小3、切削厚度越大，变形越小4、无积屑瘤区，v越大，变形越小，有积屑瘤区，随v增大变形先增大后减小2、积屑瘤现象产生条件：压力和温度产生原因：冷焊、高温、高压、粘结积屑瘤对切削过程影响：1、增大
6、实际前角，切削轻快 2、增大切削厚度 3、加工表面粗糙度增大 4、影响刀具寿命粗加工时，积屑瘤可代替刀具进行切削，保护刀具，减小变形精加工时，绝对不允许积屑瘤出现避免积屑瘤的措施：1、降低切削速度 2、采用高速切削 3、增大前角 4、使用性能良好的切削液 5、提高工件材料的硬度，降低材料硬化指数（塑性越大，越易产生积屑瘤）3、切削力的来源1、克服工件材料弹性变形 2、克服工件材料塑性变形 3、克服刀-屑 刀-工接触面之间的摩擦力4、影响切削力的主要因素1、工件材料的影响2、切削用量的影响aP增大，变形系数不变，切削力按正比关系增加f增大，变形系数减小，切削力不按正比关系增加，影响小于aPv影响
7、较复杂切削脆性金属时v增加，切削力略有减小，但变化不大切削塑性金属时，在v增加至积屑瘤区时，切削力先增大后减小。v继续增加至离开积屑瘤区时，切削力逐渐减小3、刀具几何参数的影响 P43 了解5、切削热的产生来源：切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功背吃刀量ap对q影响最大，其次是v，最后是f6、切削区温度的分布1、前刀面上和切屑接触面上温度高且梯度很大2、温度最高点不在切削刃，而在离切削刃有一定距离的地方（工件脆性越高，则温度最高点力切削刃越近），原因为摩擦热沿刀面逐渐积累3、刀具材料和工件材料的导热系数越小，前后刀面温度越高7、影响切削温度的主要因素（区别切削热）1、切削用量的影响切削速度v对温
8、度影响最大，进给量f次之，背吃刀量ap影响最小。2、刀具几何参数影响前角越大，变形小，切削温度低。但当前角大于1820时，由于散热条件变差，温度反而可能升高主偏角减小时，总散热条件改善，切削温度减小3、工件材料影响脆性材料变形与摩擦小，温度低，合金钢硬度高，导热系数差，温度高4、刀具磨损的影响磨损严重时摩擦与变形大，温度高8、刀具的磨损（三种形态，五种原因）形态：前刀面磨损、后刀面磨损、边界磨损原因：硬质点磨损、黏结磨损、扩散磨损、化学磨损、热电磨损9、刀具磨损的三个阶段初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段10、刀具的磨钝标准定义：刀具磨损到一定程度后不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准
9、ISO规定以1/2背吃刀量处后刀面的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准11、刀具寿命的定义刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量到达刀具的磨钝标准所经过的净切削时间12、影响刀具寿命的因素同切削温度的影响，v对寿命影响最大，其次为f，最小为背吃刀量ap13、刀具破损（区别刀具磨损）指刀具尚未达到磨钝标准时，发生突然损坏不能继续使用1、脆性破损形态：甭刃、剥落、碎断、裂纹破损原因：机械应力、热应力2、塑性破损刀具表层材料发生塑性流动丧失切削能力，与材料硬度比有关3、防止刀具破损的措施 P56 了解14、前角功用及选择功用：1、增大前角，减小切屑变形，减小切削力和切削功率2、增大前角，改善摩擦状况，降低切
10、削温度和刀具磨损，延长刀具寿命3、增大前角，减小或抑制积屑瘤，改善振动，改善表面质量选择：1、塑性大时合理前角大，塑性小时合理前角小2、刀具材料抗弯强度及冲击韧度大时，合理前角大，反之则较小3、粗加工时切削力大，冲击力大，合理前角小，精加工时合理前角大15、前刀面形式选择P58后角功用及选择（主要影响后刀面与工件加工表面间摩擦）P60主、副偏角功用及选择P62刃倾角功用及选择P63 了解16、切屑的分类带状切屑、挤裂切屑、单元切屑、崩碎切屑17、切削液种类：水溶液、水基切削液、油基切削液功用：冷却、润滑、清洗、防锈18、工件材料切削加工性衡量指标1、刀具寿命T或一定刀具寿命下允许的切削速度v2
11、、已加工表面质量3、切削力或切削功率19、切削用量选择原则粗加工时以提高生产效率为主，选择大背吃刀量和进给量，按刀具寿命来计算切削速度半精加工和精加工时，主要保证加工质量，常采用小背吃刀量和进给量，硬质合金刀具采用大切削速度，高速钢刀具采用较低切削速度 第三章1、金属切削机床定义用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器2、机床代号CA6140：C 车床 A 结构特性代号 6 组代号 1 系代号 40 最大车削直径为40mmY3150E：Y 齿轮加工机床 3 组代号 1 系代号 50 最大工件直径50mm E 重大改进代号3、工件加工表面成形方法任何表面可看做：一条线（母线）沿着另一条线（导线
12、）运动的轨迹可逆表面：形成表面的导线和母线可互换，性质不变不可逆表面：形成表面的导线和母线不可互换4、形成发生线的方法1、成形法 0个成形运动2、展成法 1个成形运动3、轨迹法 1个成形运动4、相切法 2个成形运动5、表面成形运动分类：简单运动、复合运动分析：1、车削螺纹时母线：螺纹牙型 成形法 不需要成形运动导线：螺旋线 轨迹法 1个复合成形运动3、插齿刀加工齿轮母线：渐开线 展成法 1个复合成形运动导线：直线 轨迹法 1个简单成形运动6、机床传动链内联系传动链：联系复合运动之内的各个分解部分，其所联系的各传动件之间的相对速度有严格的传动比要求，用来保证准确的运动关系。外联系传动链：联系动力
13、源和机床执行件，不要求动力源和传动件之间有严格的传动比关系。 第四章1、车床的用途加工各种回转表面2、CA6140传动链及最高、最低转速计算 P913、车削螺纹米制螺纹、模数螺纹、径节螺纹：分段等差数列英制螺纹：分段调和数列更换挂轮目的：引入特殊因子M3由脱开改为接合目的：引入特殊因子25.44、双向多片式摩擦离合器M1的作用改变车床主轴的转速，M1左移时，主轴正转，右移时，主轴反转。靠摩擦力传递运动和转矩。同时当机床过载时，摩擦片打滑，可起过载保护作用。5、溜板箱内开合螺母的作用用于车螺纹时，其与丝杠啮合，使得主轴与丝杠间组成传动链，使丝杠可以带动溜板箱和刀架运动。6、互锁机构的作用使得机床
14、接通机动进给或快速移动时，开合螺母不闭合，合上开合螺母时，则不接通机动进给或快速移动，从而避免机床损坏。7、普通车刀的结构类型1、整体车刀2、焊接车刀3、焊接装配式车刀4、机夹重磨车刀5、（重点）机夹可转位车刀 P108其典型的夹固结构有：偏心式夹固结构、杠杆式夹固结构、上压式夹固结构、楔销式夹固结构8、成形车刀的类型1、平体成形车刀2、棱体成形车刀3、圆体成形车刀 第五章1、铣削用量1、背吃刀量ap或侧吃刀量ae背吃刀量：沿平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸侧吃刀量：沿垂直于铣刀轴线方向测量2、进给速度vf3、切削速度vc2、铣削用量选择原则基本与切削用量选择原则相同3、铣削方式1、逆铣铣刀
15、切削速度方向与工件进给速度方向相反，切削厚度由0-max 2、顺铣铣刀切削速度方向与工件进给方向相同，切削厚度由max-0铣刀寿命长与逆铣2-3倍，加工表面质量高，受冲击力大，丝杠螺母之间有间隙时会造成工作台窜动，需要螺纹间隙消除机构4、端铣平面时的铣削形式1、对称铣削 2、不对称逆铣 3、不对称顺铣5、铣削的特点1、多刃切削 2、断续切削6、铣床的主运动与进给运动主运动：铣刀旋转 进给运动：工件或铣刀的移动7、钻床用钻头在实体工件上加工孔的机床，加工精度不高，仅用于加工一般精度的孔8、麻花钻的结构参数参数：1、直径d 2、直径倒锥 3、钻心直径d0 4、螺旋角（越靠近钻头中心螺旋角越小）结构
16、：两条主切削刃、两条副切削刃、一条横刃9、标准高速钢麻花钻存在的问题P126自己看10、标准高速钢麻花钻的修磨与改进1、修磨横刃 2、修磨前刀面 3、修磨棱边 4、修磨切削刃 5、磨出分屑槽 6、群钻11、铰削与铰刀铰削是一种常用的孔的精加工方法，加工余量很小。铰削过程实际是切削与挤刮的联合作用的过程铰刀与机床主轴采用浮动连接铰刀只能修正孔的形状精度，提高孔径尺寸精度和减小表面粗糙度，不能修正孔位置误差，不能修正轴线的歪斜12、镗床的主运动与进给运动主运动：镗刀杆的转动、平旋盘的转动进给运动：主轴箱的垂直进给、镗杆的轴向进给、平旋盘径向刀架进给运动、工作台纵向进给、工作台横向进给13坐标镗床一
17、种高精度级机床13、金刚镗床一种高速精密镗床，采用金刚石镗刀，用于成批生产、大量生产中加工有色金属零件上的精密孔14、浮动镗刀浮动镗刀的刀块以间隙配合状态浮动地安装在镗杆的径向孔中，工作时刀块在切削力的作用下保持平衡，可以减少镗刀块安装误差及镗杆径向跳动所引起的加工误差。 第六章1、磨削加工分类1、按磨具类型分：自由磨粒、固定磨粒2、按加工对象分：平面磨削、外圆磨削、内圆磨削、无心磨削、自由磨削、环形砂轮磨端面3、根据砂轮与工件相对运动关系分：往复式磨削：加工质量好，效率不高切入式磨削：加工效率高，加工质量较差综合磨削：先用切入式磨削切除大部分余量，再用往复式磨削切除剩余极少部分余量4、按砂轮
18、与工件干涉处的相对运动方向分：顺磨、逆磨2、磨削加工主要特点1、参与切削的磨粒极多 2、磨具具有自锐作用 3、起切削作用的磨粒具有特殊的性质 4、单颗磨粒的切入深度小 5、磨粒的切削速度极高3、砂轮特性的参数磨粒、粒度、硬度、结合剂、组织、形状尺寸粒度选择原则：粗磨时磨削量较大，要求高磨削效率，选用粒度大的砂轮。精加工选择粒度小的磨粒。工件材料软，塑性大时，防止砂轮堵塞，选择粒度大的砂轮，磨削面积大时，避免烧伤，选用粒度大的砂轮硬度：指磨粒在外力作用下自砂轮表面脱落的难易程度选用原则：软材料选用较硬砂轮，硬材料选用较软砂轮。粗磨选软砂轮，精磨选较硬砂轮。工件材料太软时，避免砂轮堵塞，选软砂轮。
19、工件与砂轮接触面积大时，选较软砂轮。组织：磨粒、结合剂、气孔三者之间的体积比组织号越大，表面组织越疏松，气孔越多4、磨屑的形成过程滑擦阶段、刻划阶段、切屑形成阶段5、砂轮寿命砂轮在两次修正之间的实际磨削时间6、无心外圆磨床导轮形状：回转双曲面7、零件表面光整加工方法超静磨、研磨、珩磨、抛光加工8、光整加工技术特点1、光整加工的加工余量很小2、光整加工所用机床设备不需要很精确的成形运动3、磨具相对于工件的定位基准没有确定的位置光整加工主要作用是降低零件表面粗糙度，而形状精度和位置精度则由先行工序保证9、珩磨不宜加工有色金属可以修正形状误差，不能修正位置误差第七章1、铣齿成形法加工母线：渐开线 无
20、成形运动导线：直线 相切法 2个成形运动模数铣刀各个刀号齿形设计时，按照齿数最少的齿轮齿形进行设计2、插齿展成法加工母线：渐开线 展成法 1个成形运动导线：直线 轨迹法 1个成形运动加工过程中，刀具每往复一次仅切出工件齿槽很小部分，渐开线分段切削形成为了减少刀刃磨损，还需要有让刀运动，即刀具在回程时径向退离工件，切削时复原3、插齿刀的本质?侧后刀面形状？本质：为基圆相同，变位系数由大到小排列成的无穷变位齿轮组合体侧后刀面形状：渐开螺旋面4、滚齿展成法加工母线：渐开线 展成法 1个成形运动导线：直线 相切法 2个成形运动滚刀：阿基米德基本蜗杆滚刀5、滚切齿轮时所需的运动直齿圆柱齿轮：滚刀的旋转、
21、工件的旋转、滚刀的竖直直线运动斜齿圆柱齿轮：滚刀的旋转、工件的旋转、滚刀的竖直直线运动、工件的附加转动当刀架直线移动距离为工件螺旋线的一个导程S时，工件的附加转动为一转。当斜齿轮旋向与滚刀相同时，快转一转。旋向相反时，慢转一转。6、拉床一般用于加工通孔、平面及成形表面只有主运动，无进给运动。进给靠拉刀结构实现7、拉削图形定义：图形表示的拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序1、分层式1）、成形式 每个刀齿的廓形与被加工表面最终要求的形状相同，拉刀长度大，精度高2）、渐成式刀齿的廓形与被加工工件最终表面形状不同，拉刀制造简单，加工质量较差2、分块式每层金属由一组尺寸基本相同的刀齿切去，每个刀齿仅切去
22、一层金属的一部分。拉刀长度短，切削量大，精度低于成形车刀3、综合式粗切齿使用分块式结构，精切齿使用成形式结构，缩短了拉刀长度，提到了生产率，又能获得较好的表面质量8、组合机床定义：以通用部件为基础，配以按工件特定形状和加工工艺的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床，适合于大批量生产。特点：1、有70%-80%的通用零部件2、设计时，主要是选用通用零部件，设计、制作周期短3、加工对象改变时，原有的通用零部件可以重新拆卸利用，组成新的组合机床4、多采用多刀、多工位加工，自动化程度高，生产率高5、采用专用夹具等，产品质量靠工艺装备保证，对工人技术水平要求低，劳动强度低6、容易组成自动线，实现联
23、合操纵和控制9、组合刀具特点1、生产效率高 2、加工精度高 3、加工成本低 4、使用范围广 5、对操作者技术要求低 6、设计、制造、刃磨等麻烦，制造成本高，使用于大批量生产及自动化生产线10、数控机床定义：以数字量作为指令信息形式，通过电子计算机或专用电子计算装置控制的机床特点：1、通用性强2、加工精度高3、加工成产率高4、操作方便、舒适按运动方式分类：点位控制、直线控制、轮廓控制按控制方式分：开环控制、半闭环控制、闭环控制 第八章1、机械加工工艺过程的组成1、工序（工艺过程的基本单元）工序是一个或一组工人，在相同的工作地（或同一台机床）对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程2、安
24、装和工位安装包括定位和夹紧工位为完成一定的工序内容，在一次装夹工件后工件与夹具设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置所完成的加工3、工步和走刀工步指在刀具、加工表面、切削用量均不变的情况下所完成的那一部分工序内容走刀（构成加工过程的最小单元）：加工余量较大时，一个工步内有时需要用同一刀具，以同一转速及进给量对同一表面进行多次切削，每一次切削称为一次走刀。2、生产纲领包括备品与废品在内的计划期内产量3、生产类型单件生产、成批生产、大量生产4、加工工艺规程的格式工艺文件：用于指导工人操作和用于生产、工艺管理的各种技术文件1、机械加工工艺规程卡片：单件小批生产2、机械加工工艺卡
25、片：成批生产3、机械加工工序卡片：单件小批生产或大批量生产5、基准的分类1、设计基准2、工艺基准（工序基准、定位基准、测量基准、装配基准）6、六点定位原理的应用1、完全定位工件6个自由度全部被限制2、不完全定位工件被限制的自由度少于6个3、欠定位应该被限制的自由度未被限制4、过定位工件的一个或几个自由度被不同的定位支承点重复限制过定位的不良影响：使定位不稳定、增加工件和夹具定位元件的夹紧变形、造成干涉消除或减小过定位的不良影响：提高位置精度、改变定位方案、有些情况下允许过定位7、精基准及选择原则精基准：定位基准表面已经被加工过且拥有较高的精度选择原则：基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、
26、自为基准原则（光整加工时）、保证工件装夹稳定可靠，夹具结构简单操作方便8、粗基准及选择原则没有经过加工的毛坯表面通常作为粗基准选择原则：1、选择不加工表面 2、选择重要表面3、选择加工余量最小表面4、选择较为光洁平整，无分型面、冒口，面积较大的表面5、粗基准在同一自由度方向上只能使用一次9、加工阶段划分粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段10、工序集中于分散工序集中：将零件的加工内容集中在少数几道工序中完成工序分散：将零件的加工内容分散到很多工序内完成单件小批生产常采用工序集中 成批和大批量生产多采用工序分散 也可采用工序集中柔性加工技术的使用，趋向于工序集中方式组织生产11、切
27、削加工先后顺序安排先粗后精、先主后次、先面后孔、基准先行12、热处理及表面处理工序安排1、改善加工性能和金属组织的热处理，如退火和正火安排在机械加工之前进行2、消除内应力的热处理如人工时效、退火等，安排在粗加工后，精加工前3、提高零件表面硬度的热处理如淬火，安排在半精加工后，精加工前4、表面处理安排在机械加工完毕之后13、工艺装备选择单件小批生产一般选择通用夹具、刀具、量具大批大量生产选择专用夹具、刀具、量具14、粗精加工切削用量选择 同切削用量选择原则15、加工余量分为加工总余量和工序余量工序余量分为单边余量和双边余量（对称结构时）16、尺寸链的计算封闭环：零件加工或机器装配后间接形成的尺寸
28、，其精度是被间接保证的组成环：由加工或装配直接控制，影响封闭环精度的各个尺寸具体计算书P209-217 第九章1、夹具的分类通用夹具、专用夹具、成组可调夹具、组合夹具、自动化生产用夹具2、夹具的作用提高劳动生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度、实现一机多用，扩大机床使用范围3、夹具的组成定位装置、夹紧装置、对刀，导向元件、夹具体、连接元件、其他元件和装置4、平面定位定位方式：主要支承面 限制3个自由度导向支承面 限制2个自由度止推支撑面 限制1个自由度定位元件： 主要支承、辅助支承1、主要支承1）固定支承 支承板（平板式，侧面定位、斜槽式，底面定位） 支承钉（平头，精基准、球头，粗基准、齿纹
29、头，侧面）2）可调支承3）浮动支承2、辅助支承提高工件的装夹刚度和定位稳定性，不起定位作用5、以圆柱孔定位定位方式：L/D1 长销定位，限制4个自由度，可确定孔的中心线位置 L/D1 短销定位，限制2个自由度，确定孔的中心点位置定位元件：定位销（非标准定位销、标准定位销、圆锥销）、定位心轴（圆柱心轴、锥度心轴）6、以外圆柱面定位定位方式：定心定位、支承定位定位元件：V形块、支撑板、定位套（用于精基准）7、组合表面定位1、一个孔和一个端面组合2、一个平面和两个与平面垂直的孔组合（一面两销）平面限制3个自由度 圆柱销限制2个自由度 棱形销限制1个自由度选用棱形销防止造成过定位八、定位误差DD=W+
30、B（1/3-1/5)TW：基准位移误差B：基准不重合误差V形块定位+内孔定位计算P248-P2508、夹紧装置组成动力装置、夹紧机构9、典型夹紧机构1、斜楔夹紧机构利用斜楔夹紧2、螺旋夹紧机构利用螺钉、螺母、垫圈等夹紧，自锁性好3、偏心夹紧机构利用圆偏心轮或偏心轴夹紧，夹紧力和行程较小4、铰链夹紧机构增力机构，增力比大，无自锁 第十章1、经济加工精度指正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能达到的加工精度2获得尺寸精度的方法1、试切法单件小批生产、新产品试制2、调整法成批生产和大量生产3、定尺寸刀具法4、自动控制法2、获得形状精度的方法成形法、仿
