机械制造基础知识

一、金属切削过程方面的一些基本概念

1、金属切削过程是用刀具从金属材料（毛坯）上切去多余的金属层，从而获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的过程。

2、金属切削机床的运动分为基本运动和辅助运动。

（1）基本运动 按切削时工件与刀具相对运动所起的作用来分，金属切削机床的基本运动可分为主运动和进给运动。

1）主运动是刀具与工件之间的相对运动。它使刀具的前刀面能够接近工件，切除工件上的被切削层，使之转变为切屑，从而完成切屑加工。一般，主运动速度最高，消耗功率最大，机床通常只有一个主运动。例如，车削加工时，工件的回转运动是主运动。

2）进给运动是配合主运动实现依次连续不断地切除多余金属层的刀具与工件之间的附加相对运动。进给运动与主运动配合即可完成所需的表面几何形状的加工，根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是多个，也可以是一个；可以是连续的，也可以是间歇的。

（2）辅助运动 是除主运动和进给运动之外，为完成工件的加工全过程所需的其它运动。它包括以下几类：空行程运动、切入运动、分度运动、操纵及控制运动。

3、工件表面

（1）待加工表面——是工件上有待切除的表面。

（2）已加工表面——是工件上经刀具切削后产生的新表面。

（3）过渡表面（加工表面）——过渡表面是工件上由切削刃形成的那部分表面。

4、切削用量三要素：切削速度vc、进给速度vf（进给量f）、切削深度ap（背吃刀量）

5、金属切削过程中发生的现象 金属切削过程中，始终存在着刀具切削工件和工件材料抵抗切削的矛盾，从而产生一系列现象，如切削变形、切削力、切削热与切削温度以及有关刀具的磨损与刀具寿命、卷屑与断屑等。

6、金属切削过程四大规律：金属切削变形、切削力变化、切削热与切削温度、刀具磨损与耐用度变化四大规律。

7、四大规律在生产实际中的应用：改善工件材料的切削加工性、合理选择切削液、刀具几何参数合理选择、切削用量合理选择等。

二、机械加工工艺系统的组成

机械加工工艺系统由机床、刀具、夹具和工件组成。 （一）机床

1、金属切削机床是一种用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器，它是制造机器的机器，因比又称为“工作母机”或“工具机”，习惯上简称为机床。 2、机床的分类：以机床的加工方法和所用刀具的特征来分，根据我国制定的金属切削机床型号编制方法(GB/T15975-1994)，目前将机床分为12类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其他机床。在每类机床中，又按工艺特点、布局型式、结构性能的不同，细分为若干组，而每一组又细分为系(系列)。

3、机床的型号编制方法

机床的型号是机床产品的代号，用以简明表示机床的类型、通用和结构特性、主要技术参数等。按照GB/T15375-94《金属切削机床型号编制方法》规定，我国机床的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律排列组成。通用机床型号的表示方法为：

（二）刀具

1、刀具材料应具备的性能 高的硬度和耐磨性、足够的强度和韧性、高耐热性、良好的工艺性、良好的工艺性。生产中所用的刀具材料以高速钢和硬质合金居多。

2、刀具的类型 根据用途和加工方法不同，刀具分为如下几大类：

车刀、麻花钻、扩孔钻、铰刀、拉刀、圆柱铣刀、面铣刀、成形铣刀、插齿刀、丝锥、键槽铣刀、齿轮滚刀、剃齿刀、砂轮等。

（三）工件 工件是机械加工过程中被加工对象的总称，是机械加工工艺系统的核心。

（四）夹具 夹具是在机械加工过程中，为保证加工精度而采用的保证工件相对于机床和刀具正确的相对位置，并保证加工过程中不因外力的作用而改变已有正确位置的工艺装备的总称。（机床夹具见后面）

三、机械加工工艺规程方面的一些基本概念

1、机械加工工艺过程的组成

用机械加工的方法，直接改变毛坯形状、尺寸和机械性能的过程，称为机械加工工艺过程。

工序是组成加工过程的基本单元 (机械加工工艺过程由一系列的工序组成)

指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）

（1）工

工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。区分工序的主要依

序

据是：工作地点是否变动。 （2）安工件加工前，使其在机床上占据正确位置的过程，称为安装。 安装 装分：定位和夹紧两过程。 （3）工

指工件在工作台上占据的每一个加工位置，称为工位。

位

（4）工当加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完步 成的那部分加工过程，称为工步。 （5）走

刀具对工件的每一次切削，称为走刀。

刀

各种生产类型工艺过程的主要特点

单件生产

成批生产

大批量生产

一般是配对制

全部有互换性。某些精度

工件的造，没有互换大部分有互换性，少

较高的配合件用分组选择

互换性 性，广泛用钳工数用钳工修配

装配法

修配 铸件用木模手

毛坯的部分铸件用金属模；

工造型；锻件用

制造方部分锻件用模锻。毛

自由锻。毛坯精

法及加坯精度中等，加工余

度低，加工余量

工余量 量中等。

大

铸件广泛采用金属模机器造型，锻件广泛采用模锻，以及其他高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小。

数控机床加工中心或

通用机床。或数柔性制造单元。设备专用生产线、自动生产线、

机床设

控机床，或加工条件不够时，也采用柔性制造生产线或数控机

备

中心。 部分通用机床、部分床。

专用机床。 多用标准附件，

极少采用夹具，广泛采用夹具或组合广泛采用高生产率夹具，

夹具 靠划线及试切夹具，部分靠加工中靠夹具及调整法达到精度

法达到精度要心一次安装。 要求。 求。 可以采用专用刀具及广泛采用高生产率刀具和

刀具与采用通用刀具

专用量具或三座标测量具，或采用统计分析法

量具 和万能量具。

量机。 保证质量。 对工人需要技术熟练

的要求 的工人。 工艺规有简单的工艺

需要一定熟练程度的对操作工人的技术要求较工人和编程技术人低，对生产线维护人员要员。 求有高的素质。 有工艺规程，对关键有详细的工艺规程。

程 路线卡。

零件有详细的工艺规程。

3、机械加工工艺规程的概念：

（1）定义：规定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件，称为机械加工工艺规程。

（2）工艺规程的作用：（见教材P130）

a) 指导生产的主要技术文件：起生产的指导作用；

b) 是生产组织和生产管理的依据：即生产计划、调度、工人操作和质量检验等的依据。

c) 是新建或扩建工厂或车间基础； （3）工艺规程卡片格式：（见教材P128）

a) 工艺过程综合卡片（或工艺过程卡片）： 其格式见教材p128表5.3。 此卡片的特点：列出了整个零件加工所经过的工艺路线，工序内容说明不具体。 适用范围：单件小批生产。

b) 机械加工工艺卡片： 其格式见教材p128表5.4。 此卡片的特点：以工序为单位详细说明整个工艺过程，能直接指导生产。 适用范围：成批生产。 c) 机械加工工序卡片： 其格式见教材p128表5.5。 此卡片的特点：以工序为单位详细完整地记载了该工序加工所必须的工艺资料，用来具体指导工人进行操作。适用范围：大批大量生产。

4、零件的结构工艺性分析：

（1）结构工艺性： 零件的结构在一定的生产条件下，能够采用较经济的机械加工方法，保质保量的制造出来的特性，称为结构工艺性。

（2）机械加工对结构工艺性的要求：

1）考虑实际加工的可能性：如方形盲孔的加工； 2）便于刀具的趋进和退出：如边缘孔的钻削；

3）应统一或减少尺寸种类：如轴上的退刀槽尺寸的统一、凸台的统一高度等待；

4）尽可能减少加工表面面积：如箱体底面凹进；

5）避免深孔加工：如深孔设计成阶梯孔；

6）应外表面联接代替内表面联接：因外表面加工比内表面加工容易； 7）零件的结构应与生产类型相适应。 5、基准的概念及分类：

（1）基准的定义：零件上用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。

（2）基准的分类：

1）设计基准：零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。

2）工艺基准：是加工测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。 a) 工序基准：是工序文件上标定加工表面位置的基准。

b) 定位基准：是加工过程中，使工件占据正确位置所使用的基准。 c) 度量基准（测量基准）：是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。 d) 装配基准：是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。 6、工艺路线的拟订 （见教材P136）

拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。

（1）选择定位基准

（2）表面加工方法的选择

在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。 1）各种加工方法的经济加工精度和粗糙度（见P136） 某种加工方法的经济加工精度：是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。（加工成本与加工精度的关系见P136图5.11）（各种加工方法所能达到的经济精度、表面粗糙度等可查《金属机械加工工艺人员手册》）

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