機(jī)械制造工藝學(xué)重點(diǎn)VIP

1、工藝系統(tǒng)：機(jī)械加工中，由機(jī)床、夾具、刀具和工件等組成的統(tǒng)一體。原始誤差： 在完成任何一個(gè)加工過(guò)程中，由于工藝系統(tǒng)各種原始誤差的存在，使工件和刀具之間正確的幾何關(guān)系遭到破壞而產(chǎn)生加工誤差。原始誤差： 與工藝系統(tǒng)初始狀態(tài)有關(guān)的原始誤差，加工原理誤差， 工件的裝夾誤差，調(diào)整誤差，刀具誤差，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)誤差，機(jī)床導(dǎo)軌導(dǎo)向誤差，機(jī)床傳動(dòng)誤差。與加工過(guò)程有關(guān)的原始誤差：測(cè)量誤差，刀具磨損，工藝系統(tǒng)受力變形，工藝系統(tǒng)受熱變形，工件殘余應(yīng)力引起的變形。研究加工精度的方法：?jiǎn)我蛩胤治龇ǎ?研究某一確定因素對(duì)加工精度的影響時(shí)，不考慮其他因素，通過(guò)分析計(jì)算或測(cè)試、試驗(yàn)，得出該因素與加工誤差間的關(guān)系。統(tǒng)計(jì)分析法： 以

2、生產(chǎn)中一批工件的實(shí)測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用以控制工藝過(guò)程的正常進(jìn)行。當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)， 可以從中判斷誤差的性質(zhì)，找出誤差出現(xiàn)的規(guī)律，以幫助解決有關(guān)的加工精度問(wèn)題。只適用于成批生產(chǎn)。加工原理誤差： 由于采用近似的加工方法，近似的傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)或近似的刀具輪廓而產(chǎn)生的加工誤差，稱為原理誤差。機(jī)床的幾何誤差： 主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差：主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸的實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與平均回轉(zhuǎn)軸線在加工誤差敏感方向上的最大變動(dòng)量。純軸向竄動(dòng)純軸向竄動(dòng)對(duì)內(nèi)外圓加工無(wú)影響，但加工端面時(shí)引起端面跳動(dòng)，而對(duì)螺紋加工則造成螺距的小周期誤差。 純徑向跳動(dòng)和漂純徑向跳動(dòng)指主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于主軸平均回轉(zhuǎn)軸線在空間作

3、平行移動(dòng)。漂移也是徑跳， 但是主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線的跳動(dòng)方向和跳動(dòng)量值均在隨時(shí)間而變化。主軸軸心線漂移使工件產(chǎn)生圓度誤差和表面波度純角度擺動(dòng)：對(duì)工件的形狀影響很大。車外圓時(shí)會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差；鏜孔時(shí)孔呈橢圓形。主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的影響因素：影響主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)誤差的主要因素是主軸的誤差、軸承的誤差、軸承的間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸系統(tǒng)的徑向不等剛度和熱變形等。當(dāng)主軸采用滑動(dòng)軸承時(shí)影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素有：主軸頸和軸瓦內(nèi)孔的圓度誤差以及軸頸和軸瓦內(nèi)孔的配合情況。對(duì)于車床， 軸瓦內(nèi)孔的圓度誤差影響很小，而主軸的圓度誤差影響很大。 軸心線的徑跳取決于主軸頸的圓度誤差。對(duì)于鏜床，軸瓦內(nèi)孔的圓度誤差起主要作用

4、，而主軸頸的圓度誤差影響很小。采用滾動(dòng)軸承的主軸，影響主軸回轉(zhuǎn)精度的因素有：內(nèi)圈與主軸頸的配合；外圈與箱體孔的配合；外圈、內(nèi)圈滾道的圓度和表面波度；外圈內(nèi)滾道對(duì)外圓、 內(nèi)圈外滾道對(duì)內(nèi)圓的同軸度；滾動(dòng)體的形狀和尺寸精度。這些誤差的綜合使主軸軸心線產(chǎn)生純徑向跳動(dòng)和漂移。主軸回轉(zhuǎn)精度的測(cè)量：檢驗(yàn)棒方法。雙向測(cè)量法，可真實(shí)的測(cè)出主軸的徑跳和漂移。提高主軸回轉(zhuǎn)精度的措施1）提高軸承精度2）提高主軸和箱體的制造精度3）高速主軸部件要進(jìn)行動(dòng)平衡，以消除激振力4）滾動(dòng)軸承采用預(yù)緊軸向加適當(dāng)?shù)念A(yù)載荷，消除軸承間隙，使?jié)L動(dòng)體產(chǎn)生微量彈性變形，可提高剛度、回轉(zhuǎn)精度和使用壽命5）使主軸的回轉(zhuǎn)誤差不影響加工精度機(jī)床導(dǎo)軌

5、的誤差：導(dǎo)軌在機(jī)床中起導(dǎo)向和承載作用。既是確定機(jī)床主要部件相對(duì)位置的基準(zhǔn)，也是運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)；導(dǎo)軌是承載部件，存在著因磨損而降低導(dǎo)向精度的問(wèn)題.導(dǎo)軌誤差對(duì)加工精度的影響：1）導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差2）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的直線度誤差 3）前后道軌的平行度誤差（扭曲）yH對(duì)車床：H2外圓磨床。 =1 提高導(dǎo)軌直線度精度的措施（B31）提高耐磨性，導(dǎo)軌的主要失效形式是磨損。采用耐B磨合金鑄鐵，鑲鋼導(dǎo)軌，導(dǎo)軌淬火等措施，提高導(dǎo)軌的耐磨性（2）提高安裝水平首先要有良好的地基，然后調(diào)好安裝水平，使用中還要定期檢查3）加強(qiáng)維護(hù)、保養(yǎng)，經(jīng)常保持導(dǎo)軌的清潔和潤(rùn)滑良好，并按計(jì)劃及時(shí)檢修，精密機(jī)床應(yīng)禁止粗加工（4）采用

6、新型導(dǎo)軌如滾動(dòng)導(dǎo)軌、動(dòng)壓導(dǎo)軌、卸載導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、噴涂或貼附聚四氟乙烯軟帶、雙V 型導(dǎo)軌等。（三）機(jī)床傳動(dòng)鏈誤差： 傳動(dòng)鏈誤差是指內(nèi)聯(lián)系的傳動(dòng)鏈中首末兩端傳動(dòng)元件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的誤差。3.減少傳動(dòng)鏈傳動(dòng)誤差的措施 1）縮短傳動(dòng)鏈 2）減少各傳動(dòng)元件裝配時(shí)的幾何偏心，提高裝配精度。 3）提高末端傳動(dòng)副的制造精度和裝配精度 4）在傳動(dòng)鏈中按減速比遞增的原則分配各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比，使末端傳動(dòng)副的降速比最大消除傳動(dòng)副的間隙。 5）采用校正機(jī)構(gòu)其他幾何誤差1.刀具誤差，刀具誤差主要指刀具的制造誤差和尺寸磨損。它們對(duì)工件加工精度的影響，隨刀具種類而異。刀具制造誤差的影響1）單刃刀具，如車刀、刨刀、單刃鏜刀等對(duì)

7、加工精度沒(méi)有直接影響。2）成形刀具如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪等；這類刀具在切削基面上的投影就是加工表面的母線形狀，因此它們的制造誤差、安裝調(diào)整誤差和刃磨誤差都會(huì)影響工件的形狀精度。3）定尺寸刀具，如鍵槽銑刀、三面刃盤銑刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、鏜刀塊等；4）展成法刀具如齒輪滾刀、花鍵滾刀等，這類刀具的制造誤差和刃磨好壞直接影響工件的形狀和尺寸。（2）刀具尺寸磨損即刀具在加工表面法向的磨損量。減少刀具磨損對(duì)加工精度的影響：選用耐磨材料； 合理選用刀具幾何角度和切削用量；正確刃磨刀具；采用正確的冷卻潤(rùn)滑液；對(duì)刀具的尺寸磨損進(jìn)行補(bǔ)償。2.工件的裝夾誤差與夾具磨損:夾具誤差首先影響工件被加工表面的位置

8、精度，其次影響尺寸精度和形狀精度3.4.調(diào)整誤差 :在機(jī)械加工中，由于“機(jī)床夾具工件刀具”工藝系統(tǒng)沒(méi)有調(diào)整到正確的位置而產(chǎn)生的加工誤差 .（ 1）試切法調(diào)整（ 2）調(diào)整法調(diào)整4.調(diào)整誤差的來(lái)源 :1）測(cè)量誤差 ,2）微進(jìn)給的影響 .在試切中，在低速微進(jìn)給時(shí)， 常會(huì)出現(xiàn)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的“爬行”現(xiàn)象，造成加工誤差。3）切削厚度的影響5.影響調(diào)整精度的因素還有：1）用定程機(jī)構(gòu)調(diào)整 2）用樣件或樣板調(diào)整研究工藝系統(tǒng)受力變形的目的：采取措施減少或消除工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)工件加工精度的影響。 剛度是材料在載荷作用下抵抗彈性變形的能力k11111K 機(jī)床K 夾具K刀具K工件工藝系統(tǒng)受力變形對(duì)加工精度的影響1.受力點(diǎn)

9、位置變化引起的形狀誤差2.誤差的復(fù)映規(guī)律3.其它力引起的加工誤差（ 1）夾緊力引起的加工誤差（2）重力引起的加工誤差（3）慣性力和傳動(dòng)力引起的加工誤差誤差復(fù)映：在切削加工過(guò)程中，由于毛坯本身的誤差（幾何形狀及相互位置誤差）將使切削深度不斷發(fā)生變化，促使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變形，因而在工件表面上保留了與毛坯表面類似的形狀和位置誤差。這一現(xiàn)象稱為誤差復(fù)映規(guī)律。三、機(jī)床剛度的測(cè)定1.單向靜載測(cè)定法 2.三向靜載測(cè)量法3.工作狀態(tài)測(cè)定法機(jī)床部件的剛度曲線具有如下特點(diǎn)（ 1）變形與受力的關(guān)系是非線性的。 （2）加載曲線與卸載曲線不重合。表明在加載卸載循環(huán)中損失了能量，是消耗在克服零件間的摩擦力和接觸面塑性

10、變形所作的功（ 3）卸載完畢后變形沒(méi)有恢復(fù)到原點(diǎn)，因此加載曲線與卸載曲線不能構(gòu)成封閉圖形。（ 4）部件的實(shí)際剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于按實(shí)體估算的剛度。四、影響機(jī)床部件剛度的因素1.連接表面接觸變形的影響2.摩擦力的影響 3.薄弱環(huán)節(jié)的影響（ 4）間隙的影響五、五、減小工藝系統(tǒng)受力變形的主要措施1.提高接觸剛度影響接觸剛度的因素除零件的材料和硬度外， 最主要的是連接表面粗糙度、形狀誤差和接觸情況采取的措施：提高連接表面的形狀精度，減小粗糙度，盡可能增大配合表面之間的實(shí)際接觸面積。2.提高工件剛度：1）設(shè)置輔助支撐減少工件支撐長(zhǎng)度2）減小法向切削力如增大刀具前角和主偏角，減小進(jìn)給量和切削深度等3）采用反向大進(jìn)

11、給走刀法3.提高機(jī)床部件剛度為了提高六角轉(zhuǎn)塔刀架的剛度，裝置了導(dǎo)向套和加強(qiáng)桿。（4）正確裝夾工件減少夾緊變形：對(duì)于薄壁和薄板工件，若裝夾方法或夾緊部位不當(dāng)，將會(huì)引起夾緊變形，產(chǎn)生加工誤差。工藝系統(tǒng)的熱變形： 由于工藝系統(tǒng)熱源分布不均勻性及各環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)和材料的不同， 使工藝系統(tǒng)各部分所產(chǎn)生的熱變形既復(fù)雜又不均勻， 從而破壞了刀具與工件之間的相對(duì)位置關(guān)系和相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。內(nèi)部熱源來(lái)自切削過(guò)程的切削熱，以不同比例傳給工件、刀具、切屑及周圍的介質(zhì)。另一種是摩擦熱，來(lái)自機(jī)床中各種運(yùn)動(dòng)副和動(dòng)力源。外部熱源來(lái)自外部環(huán)境二、機(jī)床熱變形引起的加工誤差三、工件熱變形引起的加工誤差當(dāng)工件能夠自由熱伸長(zhǎng)時(shí)，工件的熱變形主

12、要影響尺寸精度，否則工件還會(huì)產(chǎn)生圓柱度誤差。四、刀具熱變形引起的加工誤差當(dāng)?shù)毒哌B續(xù)工作時(shí)， 刀具產(chǎn)生熱變形而逐漸伸長(zhǎng)， 車削長(zhǎng)軸時(shí)工件產(chǎn)生圓柱度誤差。當(dāng)采用調(diào)整法加工一批工件時(shí)，刀具的受熱與冷卻是間歇進(jìn)行的。五、減小和控制工藝熱變形的主要措施（1）減小熱源的影響 （ 2）強(qiáng)制冷卻， 均衡溫度場(chǎng) （ 3）加快熱平衡（4）控制環(huán)境溫度（ 5）采用補(bǔ)償措施（6）改善機(jī)床結(jié)構(gòu)六、為盡快使機(jī)床進(jìn)入熱平衡狀態(tài)，可采取如下措施：1）在加工前讓機(jī)床高速空轉(zhuǎn)，使機(jī)床迅速達(dá)到熱平衡，然后進(jìn)行加工；2）在機(jī)床適當(dāng)部位增設(shè)附加熱源，在預(yù)熱期內(nèi)人為向機(jī)床供熱，加速其熱平衡。避免陽(yáng)光直照。均勻布置取暖器；冬天車間設(shè)門簾；

13、建立恒溫車間；、采用噴油冷卻整臺(tái)機(jī)床控制工藝系統(tǒng)熱變形。七、工件殘余應(yīng)力引起的誤差指當(dāng)外部載荷去掉后，仍然殘存在工件內(nèi)部一部分金屬對(duì)另一部分金屬的作用力，是由于金屬內(nèi)部宏觀或微觀的組織發(fā)生了不均勻的體積變化而產(chǎn)生的。外界因素來(lái)自熱加工和冷加工。殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因1.毛坯制造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力2.冷校直產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 3.切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力二、減小或消除殘余應(yīng)力的措施1.采用適當(dāng)?shù)臒崽幚怼?工序?qū)τ阼T、 鍛、焊接件， 進(jìn)行退火、正火或人工時(shí)效處理后再進(jìn)入機(jī)械加工。對(duì)于重要零件， 在粗加工和半精加工后還要進(jìn)行時(shí)效處理，以消除毛坯制造及加工中的內(nèi)應(yīng)力2.給工件足夠的變形時(shí)間3.零件結(jié)構(gòu)要合理零件結(jié)構(gòu)要簡(jiǎn)

14、單，壁厚要均勻。加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析法和綜合分析實(shí)例：系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差兩大類。1.系統(tǒng)性誤差（ 1）常值系統(tǒng)性誤差（ 2）變值系統(tǒng)性誤差二、加工誤差的統(tǒng)計(jì)分析： （一）分布圖分析法1、實(shí)驗(yàn)分布圖 直方圖由于各組頻率之和頻率頻數(shù)1（二）點(diǎn)圖分析法頻等率于密度100% ，故直方圖上全部矩形面積之和等于組距樣本容量 組距直方圖上矩形的面積頻率密度 組距 頻率樣本的平均值表示該樣本的尺寸分散中心，它主要決定于調(diào)整尺寸的大小和常值系統(tǒng)性誤差：樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差反映該批工件尺寸的分散程度，它是由變值系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差決定的。正態(tài)分布曲線的特點(diǎn)： 1）曲線呈座鐘形 2）曲線與 x 軸圍成的面積為13）當(dāng)

15、時(shí)，曲線與 x 軸圍成的面積為 0.9973。因此常取正態(tài)分布曲線的實(shí)際分布范圍為+-3，工藝上稱該原則為6 準(zhǔn)則?？偸构ぜ某叽绻頣 大于 6 4）曲線分布中心改變時(shí)，整個(gè)曲線將沿 x 軸平移， 但曲線形狀保持不變。 5）工序標(biāo)準(zhǔn)差決定了正態(tài)分布曲線的形狀和分布范圍。（2）非正態(tài)分布曲線工件的實(shí)際分布有時(shí)并不近似于正態(tài)分布。原因是兩組正態(tài)分布曲線的疊加，也即隨機(jī)性誤差混入了常值系統(tǒng)性誤差。 每組有各自的分散中心和標(biāo)準(zhǔn)偏差原因： 是正態(tài)分布曲線的分散中心不斷在移動(dòng)，也即在隨機(jī)性誤差中混有變值系統(tǒng)性誤差。 3.分布圖分析法的應(yīng)用（ 1）確定各種加工方法的精度等級(jí)（2）判斷加工誤差的性質(zhì) 2）如

16、果公差帶中心與尺寸分布中心重合，則說(shuō)明無(wú)規(guī)律性常值誤差3）如果公差帶中心與尺寸分布中心不重合，則兩中心間的距離即為規(guī)律性常值誤差 4）如果實(shí)際的尺寸分布曲線不服從正態(tài)分布，則一定有顯著的規(guī)律性變值誤差。（ 2）（ 3）判斷工序能力： 工序能力是指工序在一定時(shí)間內(nèi)處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力。 CpT稱為工序能力系數(shù)，表示工序能力滿足加工精度要求的程度6。（二）點(diǎn)圖分析法（ 1）個(gè)值點(diǎn)圖 2.X_R 圖前者控制工藝過(guò)程質(zhì)量指標(biāo)的分布中心，后者控制工藝過(guò)程質(zhì)量指標(biāo)的分散程度。加工誤差綜合分析實(shí)例;通常需要綜合運(yùn)用統(tǒng)計(jì)分析法和因素分析法保證和提高加工精度的主要途徑:一、減少或消除原始誤差（1）大走刀

17、反向進(jìn)給切削（2）采用跟刀架和中心架（ 3）增大主偏角4）采用可伸縮的活動(dòng)后頂尖（5）工件頭部車出縮頸二、補(bǔ)償或抵消原始誤差三、誤差轉(zhuǎn)移法與變形轉(zhuǎn)移法相同，前者指轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的幾何誤差， 后者指轉(zhuǎn)移工藝系統(tǒng)的受力變形、熱變形等四、分化與均化原始誤差五、“就地加工”達(dá)到最終精度六、加工過(guò)程中的積極控制零件的加工質(zhì)量:加工精度加工表面質(zhì)量表面質(zhì)量的含義有兩方面內(nèi)容 :1.表面的幾何特征 .（ 1）表面粗糙度（ 2）表面波度（ 3）紋理方向 2、表面層的物理力學(xué)性能 ,包括表面層的冷作硬化、 表面層的殘余應(yīng)力和表面層金相組織的變化等二、表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響:1、表面質(zhì)量對(duì)零件耐磨性的影響（1

18、）表面粗糙度對(duì)耐磨性的影響（ 2）表面層的物理機(jī)械性能對(duì)耐磨性的影響（ 3）表面紋理方向?qū)δ湍バ缘挠绊?2、表面質(zhì)量對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響（1）表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響（2）表面層的物理機(jī)械性能對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響3、對(duì)零件配合性質(zhì)的影響 4、對(duì)零件耐腐蝕性的影響減小表面粗糙度，可以提高零件的殘余壓應(yīng)力能使表面微觀裂紋愈合，腐蝕性介質(zhì)不易侵入，可以提高零件的耐腐蝕性；殘余拉應(yīng)力則使零件的耐腐蝕性降低。三、表面完整性的概念（ 1）表面形貌 :包括表面粗糙度、表面波度和紋理等表面缺陷是指加工表面上出現(xiàn)的宏觀裂紋、傷痕和腐蝕現(xiàn)象等。（ 3）微觀組織與表面層的冶金化學(xué)特性（ 4）表面層物理力學(xué)性能（ 5）

19、表層其他工程技術(shù)特性四、影響表面質(zhì)量的工藝因素及改善措施一、表面粗糙度的形成包括與切削刀具有關(guān)的幾何因素，與加工過(guò)程有關(guān)的物理因素和工藝系統(tǒng)的振動(dòng)。可見(jiàn)當(dāng)只考慮幾何因素的影響時(shí)，f2減小主偏角、負(fù)偏角和進(jìn)給量，增大刀尖圓弧半徑可以減小表面粗糙度值。H8rf（ 2）物理因素 :與加工過(guò)程有關(guān)的物理因素造成的。HctgK r ctgK r'如：表面層的塑性變形，積屑瘤的生成，鱗刺的產(chǎn)生、工件的材質(zhì)等。1）切削用量的影響 :進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響較大2).切削速度對(duì)表面粗糙度的影響也較大。加工塑性材料時(shí)， 若以中速切削， 則易形成積屑瘤，使表面粗糙度值增大；以高速或低速切削時(shí)，能得到較小的

20、表面粗糙度值.2）刀具幾何形狀的影響 : 前角適當(dāng)增大，刀具容易切入工件，排屑通暢，塑性變形小，可以減小表面粗糙度值。 但前角太大，刀刃有嵌入工件的傾向，反而會(huì)增大表面粗糙度值。 后角增大，減小了刀具后刀面與加工表面間的摩擦，可以減小表面粗糙度。 但后角過(guò)大，使刀刃強(qiáng)度降低，易于產(chǎn)生振動(dòng)。3）工件材料的影響 :工件材料的塑性愈大，切削后的表面就愈粗糙。 塑性材料加工時(shí)變形較大，與刀具的粘結(jié)作用較強(qiáng)。反之，脆性材料容易得到較小的表面粗糙度值。 因此中碳4）冷卻液的影響 ,使用冷卻液能有效減小表面粗糙度值。 鋼材料經(jīng)常調(diào)質(zhì)或正火處理后再進(jìn)行切削加工 . 冷卻液可以減小刀具與工件之間的摩擦，降低切削

21、區(qū)的溫度，減小塑性變形，并能抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生。（ 3）工藝系統(tǒng)的振動(dòng) :提高工藝系統(tǒng)的剛度，增強(qiáng)抗振性，可以改善表面粗糙度。二、影響表面粗糙度的因素及改善措施 :磨粒大多為負(fù)前角，使工件材料受擠壓產(chǎn)生塑性變形，并沿磨粒兩側(cè)流動(dòng)。磨削加工砂輪速度高，金屬塑性變形大，產(chǎn)生的磨削熱多，對(duì)表面粗糙度有很大影響。 （ 1）砂輪的粒度（2）砂輪的硬度砂輪的硬度是指磨粒在磨削力的作用下，從砂輪表面脫落的難易程度。砂輪的硬度應(yīng)與工件的材料相適應(yīng)；影響零件表面層物理力學(xué)性能的因素及其改善措施:一、表面層的冷作硬化1.冷作硬化的原因及衡量指標(biāo) :機(jī)械加工過(guò)程中，加工表面受切削力的作用而產(chǎn)生塑性變形，使晶格扭

22、曲，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化，甚至破碎，表面層得到強(qiáng)化，其硬度和強(qiáng)度都有所提高，這種現(xiàn)象稱為冷作硬化 . 表層的冷作硬化程度取決于切削力的大小、切削溫度的高低和塑性變形速度的快慢。 適當(dāng)?shù)睦渥饔不梢愿纳票砻鎸拥奈锢頇C(jī)械性能，但冷作硬化過(guò)度反而會(huì)降低零件的表面質(zhì)量。表面層的顯微硬度H 冷硬層深度h 冷硬程度N2.影響冷作硬化的主要因素:1）刀具的影響 ,前角增大，加工表面的塑性變形減小，使冷硬程度減輕。 刀尖圓弧半徑增大，對(duì)表面的擠壓作用加強(qiáng)，使冷硬程度提高。 后刀面磨損量增大，刀具與已加工的表面的摩擦加劇，使冷硬程度提高。2）切削用量的影響3）工件材料的影1.表面層金相組織變化與磨削燒傷原因:機(jī)械

23、加工過(guò)程中， 當(dāng)工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域的溫度超過(guò)工件材料金相組織變化的臨界點(diǎn)時(shí)，金相組織就會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就稱為磨削燒傷 1）磨削加工時(shí)，大多數(shù)磨粒具有負(fù)前角，在磨粒的切削、刻劃和滑擦作用下，單位面積上的切削力比其它加工方法要大幾十倍， 磨削加工單位面積上所消耗的功率及所產(chǎn)生的熱量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它加工方法，磨削區(qū)形成瞬時(shí)高溫。2）磨削加工時(shí)產(chǎn)生大量的切削熱，只有少部分熱量被切屑、砂輪、冷卻液和大氣帶走，所以使工件表面溫升很大。1）如果工件表面層溫度未超過(guò)相變溫度Ac3, 但超過(guò)馬氏體的轉(zhuǎn)換溫度，這時(shí)馬氏體將轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火屈氏體或索氏體，這叫回火燒傷。2）當(dāng)工件表面層溫度超過(guò)相變溫度

24、Ac3, 如果這時(shí)有充分的切削液，則表面層將急冷形成二次淬火馬氏體， 硬度比回火馬氏體高，但很薄，只有幾微米厚，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體，導(dǎo)致表面層總的硬度降低，這稱為淬火燒傷。3）當(dāng)工件表面溫度超過(guò)相變溫度Ac3 ，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，如果這時(shí)無(wú)切削液，則表面硬度急劇下降，工件表層被退火，這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。干磨時(shí)很容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。2.影響磨削燒傷的因素及改善措施:原則：減少磨削熱，并使所產(chǎn)生的磨削熱盡量少傳給工件:（ 1）合理的選用砂輪.砂輪硬度太高，容易產(chǎn)生燒傷；選擇具有彈性的結(jié)合劑，可以減輕燒傷； 2）正確選擇磨削用量。為了減少燒傷，并保持較高的生產(chǎn)率，在選擇磨削用量時(shí)

25、，應(yīng)選擇較大的工件速度和較小的磨削深度，同時(shí)應(yīng)提高砂輪速度。3）改善冷卻條件措施：采用高壓大流量冷卻：既可增強(qiáng)冷卻作用，又可沖洗砂輪表面，但機(jī)床需配備防護(hù)罩，防止冷卻液四處飛濺。采用噴霧冷卻，采用噴霧冷卻。三、表面層殘余應(yīng)力1.殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因：在機(jī)械加工中，由于切削力和切削熱的作用，工件表面層金屬產(chǎn)生塑性變形或金相組織發(fā)生變化，導(dǎo)致表面層與基體的交界處產(chǎn)生相互平衡的應(yīng)力，稱為表面層殘余應(yīng)力。 一般切削加工時(shí)，切削溫度不算高，表面層金屬以冷態(tài)塑性變形為主，表面層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。 對(duì)磨削加工和高速加工，切削區(qū)的溫度較高， 表面層金屬以熱態(tài)塑性變形為主，表面層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。表面殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原

26、因： （ 1）冷態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力（2）熱態(tài)塑性變形引起的殘余應(yīng)力（ 3）金相組織變化引起殘余應(yīng)力2.影響表面層殘余應(yīng)力及磨削裂紋的因素：磨削用量是影響磨削裂紋的首要因素其次，磨削裂紋的產(chǎn)生與工件材料及熱處理規(guī)范有很大關(guān)系。3.四、提高和改善零件表面層的物理力學(xué)性能的措施：（一）零件破壞形式和最終工序的選擇，殘余應(yīng)力的數(shù)值和性質(zhì)主要取決于最終加工方法的選擇。1.疲勞破壞，最終工序應(yīng)選能在加工表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的加工方法2.滑動(dòng)磨損，最終工序應(yīng)選擇能在加工表面上產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的加工方法。3.滾動(dòng)摩擦，最終工序選擇能在表面層下產(chǎn)生壓應(yīng)力的加工方法。（二）表面強(qiáng)化工藝1.噴丸強(qiáng)化， 使表面產(chǎn)生

27、冷硬層和殘余壓應(yīng)力2.滾壓加工， 使其產(chǎn)生塑性變形， 工件表面上原有的波峰填充到相鄰的波谷中，以減小表面粗糙度值， 并使表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，3.液體磨料強(qiáng)化（三）工藝系統(tǒng)的振動(dòng)：1、振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工過(guò)程的危害（1）影響零件的加工質(zhì)量（2）影響刀具和設(shè)備的壽命（3）影響生產(chǎn)率（4）污染環(huán)境2、機(jī)械振動(dòng)的類型1）自由振動(dòng)：在初始干擾力作用下，系統(tǒng)的平衡被破壞，并僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。2）受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在周期性變化的激振力（干擾力）持續(xù)作用下所產(chǎn)生的振動(dòng)稱為受迫振動(dòng)。（3）自激振動(dòng)： 在沒(méi)有周期性干擾力的作用下，由振動(dòng)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的振動(dòng)稱為自激振動(dòng)。3、

28、1、受迫振動(dòng)產(chǎn)生的原因：1）系統(tǒng)外部的周期性激振力（2）高速回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量不平衡引起的振動(dòng) （3）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷和往復(fù)運(yùn)動(dòng)部件的慣性力引起的振動(dòng)（4）切削過(guò)程的間歇性 特點(diǎn)： 1）受迫振動(dòng)是周期性的激振力引起的，不會(huì)被阻尼衰減掉，振動(dòng)本身也不能使激振力變化。受迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。2）受迫振動(dòng)的頻率等于激振力的頻率，振幅的大小取決于激振力、系統(tǒng)剛度、頻率比和阻尼比。三、機(jī)械加工中的自激振動(dòng)：在沒(méi)有周期性變化的外力作用下，刀具和工件之間也可能產(chǎn)生強(qiáng)烈的相對(duì)振動(dòng)，并在加工表面留下明顯的振紋，這種現(xiàn)象稱為自激振動(dòng)，也稱為顫振。顫振系統(tǒng)的特性： （ 1）顫振的頻率等于或接近于系統(tǒng)的固有頻率。（

29、2）顫振是一種不衰減的振動(dòng)， 但切削一旦停止， 就隨之消失。（ 3）顫振是否產(chǎn)生及其幅值的大小取決于每一振動(dòng)周期內(nèi)系統(tǒng)所獲得的能量與所消耗能量的大小。（二）產(chǎn)生顫振的學(xué)說(shuō)1.負(fù)摩擦激振學(xué)說(shuō)2.再生顫振學(xué)說(shuō)3.坐標(biāo)聯(lián)系學(xué)說(shuō)（振型耦合原理）四、機(jī)械加工中振動(dòng)的控制 （一）消除或減弱產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的條件2.消除或減弱產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的條件（ 1）減小激振力（2）調(diào)整振幅頻率：通過(guò)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)比，使激振力的頻率遠(yuǎn)離固有頻率，避免共振。（ 3）提高工藝系統(tǒng)的剛度和阻尼（4）采取隔振措施（二）消除或減弱產(chǎn)生自激振動(dòng)的條件：1.合理選擇切削用量 2.合理選擇刀具參數(shù)3.增加切削阻尼適當(dāng)減小刀具后角，可以增大

30、工件和刀具后刀面之間的摩擦阻尼；還可在后刀面上磨出帶有負(fù)后角的消振棱。（三）提高工藝系統(tǒng)的抗振性和穩(wěn)定性的措施：1.提高工藝系統(tǒng)的剛度2.增大系統(tǒng)阻尼四）采用減振裝置 1）摩擦式減振器（2）動(dòng)力式減振器（3)沖擊式減振器機(jī)械加工工藝規(guī)程作用：1，機(jī)械加工車間生產(chǎn)的計(jì)劃、調(diào)度，工人的操作，零件的加工質(zhì)量檢驗(yàn)，加工成本的核算，都是以工藝規(guī)程為依據(jù)的,2；車間生產(chǎn)新零件，需要根據(jù)工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備。3；工藝規(guī)程是新建機(jī)械制造廠（車間）的基本技術(shù)文件機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)原則：以保證零件加工質(zhì)量， 達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的各項(xiàng)技術(shù)要求為前提。滿足生產(chǎn)綱領(lǐng)要求。 工藝過(guò)程有較高的生產(chǎn)效率和較低的成本。充分利用

31、現(xiàn)有生產(chǎn)條件，盡可能作到平衡生產(chǎn)。盡量減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)，創(chuàng)造良好、文明勞動(dòng)條件。積極采用先進(jìn)技術(shù)和工藝，減少材料和能源消耗，并應(yīng)符合環(huán)保要求。制定機(jī)械加工工藝規(guī)程所需原始資料：產(chǎn)品的全套裝配圖及零件圖產(chǎn)品的驗(yàn)收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類型；零件毛坯圖及毛坯生產(chǎn)情況；本廠（車間）的生產(chǎn)條件各種有關(guān)手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料，國(guó)內(nèi)外先進(jìn)工藝及生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用情況機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容：1閱讀裝配圖和零件2工藝審查 審查圖紙上的尺寸、視圖和技術(shù)要求是否完整、正確、統(tǒng)一，分析主要技術(shù)要求是否合理、適當(dāng)，審查零件結(jié)構(gòu)工藝性圖 3熟悉或確定毛坯4.選擇定位基準(zhǔn)（見(jiàn)4.2 節(jié)） 5

32、. 擬定加工路線（見(jiàn) 4.2節(jié)） 6. 確定滿足各工序要求的工藝裝備7. 確定各主要工序技術(shù)要求和檢驗(yàn)方法8.確定各工序加工余量，計(jì)算工序尺寸和公差。9. 確定切削用量 10. 確定時(shí)間定額（見(jiàn)4.7.1節(jié)）11. 編制數(shù)控加工程序（對(duì)數(shù)控加工）12. 評(píng)價(jià)工藝路線 13. 填寫或打印工藝文件定位基準(zhǔn)概念： 在加工時(shí)用于工件定位的基準(zhǔn)稱為定位基準(zhǔn)。 又可進(jìn)一步分為：粗基準(zhǔn)、精基準(zhǔn)、附加基準(zhǔn)。使用未經(jīng)機(jī)械加工表面作為定位基準(zhǔn)，稱為粗基準(zhǔn)。使用經(jīng)過(guò)機(jī)械加工表面作為定位基準(zhǔn)，稱為精基準(zhǔn)。零件上根據(jù)機(jī)械加工工藝需要而專門設(shè)計(jì)的定位基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇： 保證相互位置要求原則：如果首先要求保證工件上加工面

33、與不加工面的相互位置要求，則應(yīng)以不加工面作為粗基準(zhǔn)。余量均勻分配原則；便于工件裝夾原則；粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用原則。精基準(zhǔn)的選擇： 基準(zhǔn)重合原則選用被加工面設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)；統(tǒng)一基準(zhǔn)原則；互為基準(zhǔn)原則； 自為基準(zhǔn)原則便于裝夾原則在實(shí)際生產(chǎn)中， 經(jīng)常使用的統(tǒng)一基準(zhǔn)形式有：1）軸類零件常使用兩頂尖孔作統(tǒng)一基準(zhǔn)；2）箱體類零件常使用一面兩孔（一個(gè)較大的平面和兩個(gè)距離較遠(yuǎn)的銷孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)3）盤套類零件常使用止口面（一端面和一短圓孔）作統(tǒng)一基準(zhǔn)； 4）套類零件用一長(zhǎng)孔和一止推面作統(tǒng)一基準(zhǔn)。采用統(tǒng)一基準(zhǔn)原則好處：1）有利于保證各加工表面之間的位置精度；2）可以簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)，減少工件搬動(dòng)和翻轉(zhuǎn)次數(shù)。加工

34、經(jīng)濟(jì)精度 ：在正常加工條件下（采用符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備和工藝裝備，使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)等級(jí)工人，不延長(zhǎng)加工時(shí)間），一種加工方法所能保證的加工精度和表面粗糙度加工方法選擇： 1）零件加工表面的精度和表面粗糙度要求2）零件材料的加工性 3）生產(chǎn)批量和生產(chǎn)節(jié)拍要求4）企業(yè)現(xiàn)有加工設(shè)備和加工能力5）經(jīng)濟(jì)性工藝順序安排原則：先基準(zhǔn)后其他先加工基準(zhǔn)面，再加工其他表面先面后孔有兩層含義：1）當(dāng)零件上有較大的平面可以作定位基準(zhǔn)時(shí)，先將其加工出來(lái)，再以面定位，加工孔，可以保證定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定2）在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀，先將此面加工好，再加工孔，則可避免上述情況的發(fā)生先主后次也有兩層含義：1）先考慮主要表面加工，再安排次要表面加工，次要表面加工常常從加工方便與經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)進(jìn)行安排2）次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進(jìn)行加工先粗后精熱處理