機(jī)械制造技術(shù)課件

緒論

制造業(yè)為人類創(chuàng)造著輝煌的物質(zhì)文明。制造業(yè)的先進(jìn)與否是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要標(biāo)志，制造業(yè)的產(chǎn)值在多數(shù)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的比重。全球性競(jìng)爭(zhēng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢(shì)將制造業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)、分銷、成本、效率推向了一個(gè)新境界，也不斷向制造業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，無(wú)論是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)或國(guó)際市場(chǎng)，制造業(yè)都將面臨復(fù)雜多變的外部環(huán)境。一、制造業(yè)與機(jī)械制造技術(shù)今天的制造業(yè)，已不能從“機(jī)械制造”的狹義角度來(lái)理解。只要是對(duì)各種各樣的原材料進(jìn)行加工處理，生產(chǎn)出為用戶所需要的最終產(chǎn)品，它們可以是飛機(jī)、汽車、計(jì)算機(jī)、電子儀器，也可以是服裝、鞋帽、食品，都可以歸屬于“制造業(yè)”。隨著全球制造業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，以及全球經(jīng)濟(jì)一體化，市場(chǎng)向企業(yè)提出了更高的要求，企業(yè)要贏得競(jìng)爭(zhēng)，就要以市場(chǎng)為中心，以用戶為中心，要求企業(yè)快速及時(shí)為用戶提供高品質(zhì)、低價(jià)格、具有個(gè)性化的產(chǎn)品。要以最短的產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間（Time）、最優(yōu)的產(chǎn)品質(zhì)量（Quality）、最低的價(jià)格和成本（Cost）、最佳的服務(wù)（Service）(簡(jiǎn)稱“TQCS”)，這樣才能贏得用戶和市場(chǎng)。制造技術(shù)是使原材料變成產(chǎn)品的技術(shù)的總稱。是國(guó)民經(jīng)濟(jì)得以發(fā)展，也是制造業(yè)本身賴以生存的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。

機(jī)械工程科學(xué)是一門有著悠久歷史的學(xué)科，是國(guó)家建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的支柱學(xué)科之一。機(jī)械制造是機(jī)械工程的一個(gè)分支學(xué)科，是一門研究各種機(jī)械制造過(guò)程和方法的科學(xué)。二、機(jī)械制造（冷加工）學(xué)科的范疇、研究?jī)?nèi)容及特點(diǎn)機(jī)械的制造工藝過(guò)程通?？蓞^(qū)分為熱加工工藝過(guò)程（包括鑄造、塑性加工、焊接、熱處理、表面改性等）及冷加工工藝過(guò)程。

機(jī)械制造（冷加工）工藝過(guò)程一般是指零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程和機(jī)器的裝配工藝過(guò)程。

零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程是研究如何利用切削的原理使工件成形而達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)要求（尺寸精度，形狀、位置精度和表面質(zhì)量要求）。

機(jī)器的裝配工藝過(guò)程是研究如何將零件或部件進(jìn)行配合和連接，使之成為半成品和成品，并達(dá)到要求的裝配精度的工藝過(guò)程。

三、先進(jìn)制造技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

1．先進(jìn)制造技術(shù)的內(nèi)涵及其主要特點(diǎn)（1）先進(jìn)制造技術(shù)是涉及機(jī)械科學(xué)、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和管理科學(xué)的一門綜合學(xué)科。（2）進(jìn)制造技術(shù)的目的除了實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低成本外，敏捷制造、可持續(xù)發(fā)展也成為其追求的重要目標(biāo)。（3）先進(jìn)制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，重視制造過(guò)程的組織和管理體制的精簡(jiǎn)及合理化，從而產(chǎn)生了一系列技術(shù)與管理相結(jié)合的新的生產(chǎn)方式。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比較，先進(jìn)制造技術(shù)具有以下顯著特征：

2．先進(jìn)制造技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)

（1）

制造技術(shù)向自動(dòng)化、集成化和智能化的方向發(fā)展。如CIM、精良生產(chǎn)、并行工程、敏捷制造等（2）

制造技術(shù)向高精度方向發(fā)展。（3）特種加工（4）表面工程（5）綜合考慮社會(huì)、環(huán)境要求及節(jié)約資源的可持續(xù)發(fā)展的制造技術(shù)將越來(lái)越受到重視。(綠色制造模式)

我國(guó)“十五”大力推進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)----CAD、CAM、CAPP、CAE、CAQ、ERP、CIMS

近年來(lái)，在我國(guó)大力推進(jìn)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，已得到社會(huì)的共識(shí)，先進(jìn)制造技術(shù)已被列為國(guó)家重點(diǎn)科技發(fā)展領(lǐng)域，并將企業(yè)實(shí)施技術(shù)改造列為重點(diǎn)，尋求新的制造策略，建立新的包括市場(chǎng)需求、設(shè)計(jì)、車間制造和分銷集成在一起的先進(jìn)制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD），計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM），計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP），計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE），計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理（CAQ），企業(yè)資源計(jì)劃（ERP），物料搬運(yùn)等單元技術(shù)。這些單元技術(shù)集成為計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS。四、本課程的內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求本課程主要介紹機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)活動(dòng)的組織、機(jī)械加工過(guò)程及其系統(tǒng)。包括金屬切削過(guò)程的基本理論及其基本規(guī)律，機(jī)械加工和裝配工藝規(guī)程的基本知識(shí)及其設(shè)計(jì)，機(jī)械加工精度及表面質(zhì)量的概念及其控制方法，精密與超精密加工，現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展前沿與發(fā)展趨勢(shì)。為了使學(xué)生既有較強(qiáng)的機(jī)械制造技術(shù)的知識(shí)基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)的工作適應(yīng)能力，在以機(jī)械制造為主的基礎(chǔ)上，擴(kuò)充了計(jì)算機(jī)應(yīng)用、數(shù)控以及其它制造業(yè)等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的寬口徑適應(yīng)能力，拓寬學(xué)生的視野。

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能從技術(shù)與經(jīng)濟(jì)緊密結(jié)合的角度出發(fā)，圍繞加工質(zhì)量和交貨期這個(gè)目標(biāo)，掌握整個(gè)制造系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，選擇優(yōu)化和運(yùn)作監(jiān)控的基本知識(shí)，能在宏觀上和全局上對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)和生產(chǎn)組織有清楚的認(rèn)識(shí)，而不能僅僅局限于單個(gè)工序及其優(yōu)化的知識(shí)。要求掌握機(jī)械制造過(guò)程中包括傳統(tǒng)的和現(xiàn)代在內(nèi)的各種常用加工方法和制造工藝，以及與之有關(guān)的切削機(jī)理、加工原理、切削參數(shù)的選用、加工質(zhì)量的分析與控制方法等。1）掌握金屬切削的基本規(guī)律，并能對(duì)加工方法、機(jī)床、刀具、夾具及各種切削參數(shù)和刀具幾何參數(shù)進(jìn)行合理選擇，對(duì)加工質(zhì)量進(jìn)行正確分析；2）掌握常用機(jī)械加工方法的工作原理、工藝特點(diǎn)、質(zhì)量保證措施；3）掌握擬訂機(jī)械加工工藝規(guī)程（含數(shù)控加工）和機(jī)器裝配工藝規(guī)程擬訂的基本知識(shí)及有關(guān)計(jì)算方法，具有擬訂中等復(fù)雜程度零件機(jī)械加工工藝規(guī)程的能力；4）掌握機(jī)械加工精度和表面質(zhì)量的基本理論和基本知識(shí)，初步具備分析解決現(xiàn)場(chǎng)工藝問(wèn)題的能力；5）了解先進(jìn)制造技術(shù)和先進(jìn)制造模式的發(fā)展概況，初步具備對(duì)制造系統(tǒng)、制造模式選擇決策的能力。其具體要求為：金屬切削理論和機(jī)械制造工藝?yán)碚摼哂泻軓?qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)初學(xué)者來(lái)說(shuō)，會(huì)感到有一定的難度。生產(chǎn)哲理與管理模式，沒有足夠的實(shí)踐基礎(chǔ)也很難準(zhǔn)確的把握與理解。因此，在學(xué)習(xí)本課程時(shí)，必須加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)，即通過(guò)生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、電化教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)及工廠調(diào)研等來(lái)更好地體會(huì)和加深理解所學(xué)內(nèi)容，并在理論與實(shí)際的結(jié)合中，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

五、本課程的學(xué)習(xí)方法

參考資料1.《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》盧秉恒等機(jī)械工業(yè)出版社2.《機(jī)械制造工藝學(xué)》王先逵機(jī)械工業(yè)出版社3.《機(jī)械制造工藝學(xué)》顧崇銜陜西科學(xué)技術(shù)出版社4.《金屬切削原理》周澤華上海科學(xué)技術(shù)出版社5.《金屬切削刀具》袁哲俊

機(jī)械工業(yè)出版社6.《金屬切削機(jī)床概論》賈亞洲機(jī)械工業(yè)出版社典型零件加工第一節(jié)

軸類零件加工

軸類零件的功用主要起支承傳動(dòng)件和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用。

軸類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有光軸、空心軸、半軸、階梯軸、花鍵軸、十字軸、偏心軸、曲軸及凸輪軸等。1）主軸的支承軸頸是裝配基準(zhǔn)，其制造精度直接影響到主軸部件的回轉(zhuǎn)精度，故對(duì)支承軸頸提出較高的要求。2）主軸前端莫氏6號(hào)錐孔用來(lái)安裝頂尖或工具錐柄，其錐孔軸線必須與支承軸頸軸線同軸，否則會(huì)引起被加工的工件出現(xiàn)相對(duì)位置誤差。3）主軸前端圓錐面和端面是安裝卡盤或車床夾具的定位表面。4）主軸上的螺紋是用來(lái)固定與調(diào)節(jié)主軸軸承間隙的。因此螺紋中徑與支承軸徑有同軸度要求。5）主軸零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。車床主軸零件的主要技術(shù)要求主軸零件的材料、毛坯及熱處理常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對(duì)高速、重載的軸，選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。材料毛坯常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過(guò)加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。熱處理鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。調(diào)質(zhì)一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學(xué)性能。表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。工藝過(guò)程分析加工階段的劃分粗精分開，先粗后精。以重要表面（特別是支承軸頸）的粗加工、半精加工和精加工為主線，適當(dāng)穿插其它表面的加工工序而組成的工藝路線。定位基準(zhǔn)的選擇采用兩中心孔為定位基準(zhǔn)；以支承軸頸定位，車錐孔；以錐堵中心孔定位，精車外圓；以外圓定位，粗磨錐孔；以錐堵中心孔定位，粗精磨外圓；最后以支承軸頸定位，精磨錐孔。使錐孔的各項(xiàng)精度達(dá)到要求?；鶞?zhǔn)統(tǒng)一互為基準(zhǔn)工序順序的安排先銑端面鉆中心孔基準(zhǔn)先行深孔加工安排在外圓半精車之后，以便有一個(gè)較為精確的軸頸作為定位基準(zhǔn)，這樣加工出的孔容易保證主軸壁厚均勻。深孔加工工序的安排主軸上的花鍵、鍵槽、螺紋等次要表面加工，通常安排在外圓精車或粗磨之后、精磨外圓之前進(jìn)行。如果精車前已銑出鍵槽，精車時(shí)因斷續(xù)切削而易產(chǎn)生振動(dòng)，既影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難控制鍵槽的深度。次要表面加工工序安排主軸檢驗(yàn)自動(dòng)測(cè)量裝置，作為輔助裝置安裝在機(jī)床上。這種檢驗(yàn)方式能在不影響加工的情況下，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，主動(dòng)地控制機(jī)床的工作過(guò)程，如改變進(jìn)給量，自動(dòng)補(bǔ)償?shù)毒吣p，自動(dòng)退刀、停車等，使之適應(yīng)加工條件的變化，防止產(chǎn)生廢品，故又稱為主動(dòng)檢驗(yàn)。主動(dòng)檢驗(yàn)屬在線檢測(cè)，即在設(shè)備運(yùn)行，生產(chǎn)不停頓的情況下，根據(jù)信號(hào)處理的基本原理，掌握設(shè)備運(yùn)行狀況，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及必要調(diào)整。在線檢測(cè)在機(jī)械制造中的應(yīng)用越來(lái)越廣。加工中檢驗(yàn)單件小批生產(chǎn)中，尺寸精度一般用外徑千分尺檢驗(yàn)；大批大量生產(chǎn)時(shí)，常采用光滑極限量規(guī)檢驗(yàn)，長(zhǎng)度大而精度高的工件可用比較儀檢驗(yàn)。表面粗糙度可用粗糙度樣板進(jìn)行檢驗(yàn)；要求較高時(shí)則用光學(xué)顯微鏡或輪廓儀檢驗(yàn)。圓度誤差可用千分尺測(cè)出的工件同一截面內(nèi)直徑的最大差值之半來(lái)確定，也可用千分表借助V形鐵來(lái)測(cè)量，若條件許可，可用圓度儀檢驗(yàn)。圓柱度誤差通常用千分尺測(cè)出同一軸向剖面內(nèi)最大與最小值之差的方法來(lái)確定。主軸相互位置精度檢驗(yàn)一般以軸兩端頂尖孔或工藝錐堵上的頂尖孔為定位基準(zhǔn)，在兩支承軸頸上方分別用千分表測(cè)量。加工后檢驗(yàn)主軸檢驗(yàn)第二節(jié)

箱體零件加工

箱體零件的功用箱體是機(jī)器的基礎(chǔ)零件，它將機(jī)器中有關(guān)部件的軸、套、齒輪等相關(guān)零件連接成一個(gè)整體，并使之保持正確的相互位置，以傳遞轉(zhuǎn)矩或改變轉(zhuǎn)速來(lái)完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。

箱體零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壁薄且不均勻，加工部位多，加工難度大。軸頸支承孔孔徑精度及相互之間的位置精度定位銷孔的精度與孔距精度主要平面的精度表面粗糙度箱體零件的主要技術(shù)要求

一般采用鑄件。因曲軸箱是大批大量生產(chǎn)，且毛坯的形狀復(fù)雜，故采用壓鑄毛坯，鑲套與箱體在壓鑄時(shí)鑄成一體。壓鑄的毛坯精度高，加工余量小，有利于機(jī)械加工。

為減少毛坯鑄造時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，箱體鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。箱體零件的材料及毛坯材料箱體零件常選用灰鑄鐵，摩托車的曲軸箱選用鋁合金作為曲軸箱的主體材料。毛坯一般箱體零件的粗基準(zhǔn)都用它上面的重要孔和另一個(gè)相距較遠(yuǎn)的孔作為粗基準(zhǔn)，以保證孔加工時(shí)余量均勻。工藝過(guò)程分析先面后孔粗精分開、先粗后精粗基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇常以箱體零件的裝配基準(zhǔn)或?qū)ｉT加工的一面兩孔定位。使得基準(zhǔn)統(tǒng)一。一般在毛坯鑄造之后安排一次人工時(shí)效即可；對(duì)一些高精度或形狀特別復(fù)雜的箱體，應(yīng)在粗加工之后再安排一次人工時(shí)效，以消除粗加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，保證箱體加工精度的穩(wěn)定性。工序集中，先主后次箱體零件上相互位置要求較高的孔系和平面，一般盡量集中在同一工序中加工，以減少裝夾次數(shù)，從而減少安裝誤差的影響，有利于保證其相互位置精度要求。合理安排時(shí)效處理（1）找正法一般只適合單件小批生產(chǎn)。（2）鏜模法在成批生產(chǎn)中，廣泛采用鏜模加工孔系。（3）坐標(biāo)法坐標(biāo)法鏜孔是先將被加工孔系的孔距尺寸換算成兩個(gè)互相垂直的坐標(biāo)尺寸，然后在普通臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床或數(shù)控鏜銑床等設(shè)備上，利用坐標(biāo)尺寸測(cè)量裝置，使機(jī)床主軸與工件間按坐標(biāo)尺寸作精確的相對(duì)位移，從而間接保證孔距尺寸的加工精度的一種方法?？紫导庸は潴w上若干有相互位置精度要求的孔的組合孔系平行孔系加工表面粗糙度檢驗(yàn)通常用目測(cè)或樣板比較法，只有當(dāng)Ra值很小時(shí)，才考慮使用光學(xué)量?jī)x；孔的尺寸精度一般用塞規(guī)檢驗(yàn)；單件小批生產(chǎn)時(shí)可用內(nèi)徑千分尺或內(nèi)徑千分表檢驗(yàn)；若精度要求很高可用氣動(dòng)量?jī)x檢驗(yàn)。平面的直線度可用平尺和厚薄規(guī)或水平儀與橋板檢驗(yàn)；平面的平面度可用自準(zhǔn)直儀或水平儀與橋板檢驗(yàn)，也可用涂色檢驗(yàn)。同軸度檢驗(yàn)

一般工廠常用檢驗(yàn)棒檢驗(yàn)同軸度；孔間距和孔軸線平行度檢驗(yàn)根據(jù)孔距精度的高低，可分別使用游標(biāo)卡尺或千分尺，也可用塊規(guī)測(cè)量；三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可同時(shí)對(duì)零件的尺寸、形狀和位置等進(jìn)行高精度的測(cè)量。箱體檢驗(yàn)本章習(xí)題10-1中心孔在軸類零件加工中起什么作用？在什么情況下需進(jìn)行中心孔的修研？中心孔的加工和研磨常用哪些方法？10-2主軸前錐孔與支承軸頸的相互位置精度是如何達(dá)到的？10-3擬定箱體零件機(jī)械加工工藝的基本原則是什么？10-4保證箱體平行孔系孔距精度的方法有哪些？各適用于哪種場(chǎng)合？10-5圖10-18所示為某廠加工箱體的粗精加工工序示意圖，試分析該兩道工序的特點(diǎn)。

工藝規(guī)程設(shè)計(jì)加工工藝——產(chǎn)品制造的方法。工藝規(guī)程制訂的原則——是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本，即在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前題下，爭(zhēng)取最好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.生產(chǎn)過(guò)程指把原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程。

機(jī)械工廠的生產(chǎn)過(guò)程一般包括原材料的驗(yàn)收、保管、運(yùn)輸，生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備，毛坯制造，零件加工（含熱處理），產(chǎn)品裝配，檢驗(yàn)以及涂裝等。第一節(jié)概述一、生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程企業(yè)組織產(chǎn)品生產(chǎn)的模式：

1）生產(chǎn)全部零部件、組裝機(jī)器。2）生產(chǎn)一部分關(guān)鍵的零部件，其余的由其它企業(yè)供應(yīng)。

3）完全不生產(chǎn)零部件，自己只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)與銷售。

企業(yè)在市場(chǎng)導(dǎo)向下，產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程主要可劃分為四個(gè)階段，即新產(chǎn)品開發(fā)、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品銷售和售后服務(wù)階段。2.工藝過(guò)程

把生產(chǎn)過(guò)程中改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相

工藝過(guò)程可根據(jù)其具體工作內(nèi)容分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機(jī)械加工、熱處理、表面處理、裝配等不同的工藝過(guò)程。

對(duì)位置和物理、力學(xué)性能等，使其成為成品或半成品的過(guò)程稱為工藝過(guò)程。

一個(gè)或一組工人在一個(gè)工作地點(diǎn)，對(duì)一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程叫工序。例如圖3-4二、機(jī)械加工工藝過(guò)程及其組成

機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法（主要是切削加工方法）逐步改變毛坯的形態(tài)（形狀、尺寸以及表面質(zhì)量），使其成為合格零件所進(jìn)行的全部過(guò)程。它一般由工序、工步、走刀等不同層次的單元所組成。

1.工序

圖3－4小軸零件

工件在機(jī)床或夾具中定位并夾緊的過(guò)程稱為安裝。2.安裝3.工位

工件在一次安裝后，工件與夾具或設(shè)備的可動(dòng)部分一起相對(duì)于刀具或設(shè)備的固定部分所占據(jù)的每一個(gè)位置上所完成的那一部分工藝過(guò)程稱為工位。如圖3-9所示圖3－9多工位加工4.工步與復(fù)合工步

在加工表面、切削刀具和切削用量（僅指轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量）都不變的情況下，所連續(xù)完成的那部分工藝過(guò)程，稱為一個(gè)工步。例圖3-5

、圖3－6所示

有時(shí)為了提高生產(chǎn)效率，經(jīng)常把幾個(gè)待加工表面用幾把刀具同時(shí)進(jìn)行加工，這可看作為一個(gè)工步，并稱為復(fù)合工步，如圖3-7所示。

圖3－6轉(zhuǎn)塔自動(dòng)車床的不同工步圖3－7復(fù)合工步圖3－5底座零件底孔加工工序5.走刀

在一個(gè)工步內(nèi)，有些表面由于加工余量太大，或由于其它原因，需用同一把刀具以及同一切削用量對(duì)同一表面進(jìn)行多次切削。這樣刀具對(duì)工件的每一次切削就稱為一次走刀。如圖7-4所示的零件加工。

圖7－4以棒料制造階梯軸零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)按下列公式計(jì)算：

N=Qn(1+a)(1+b)(3-1)式中N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位為件／年；

Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量，單位為臺(tái)／年；

n——每臺(tái)產(chǎn)品中所含該零件的數(shù)量，單位為件／臺(tái)；

a——零件的備品百分率；

b——零件的廢品百分率。1.生產(chǎn)綱領(lǐng)

產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)就是產(chǎn)品的年生產(chǎn)量。三、生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型2.生產(chǎn)類型的劃分

根據(jù)產(chǎn)品投入生產(chǎn)的連續(xù)性，可大致分為三種不同的生產(chǎn)類型。1.單件生產(chǎn)

產(chǎn)品品種不固定，每一品種的產(chǎn)品數(shù)量很少，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工對(duì)象經(jīng)常改變。例如，重型機(jī)械、造船業(yè)等一般屬于單件生產(chǎn)。2.大量生產(chǎn)

產(chǎn)品品種固定，每種產(chǎn)品數(shù)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工的對(duì)象固定不變。例如，汽車、軸承制造等一般屬于大量生產(chǎn)。

在成批生產(chǎn)中，根據(jù)批量大小可分為小批、中批和大批生產(chǎn)。小批生產(chǎn)的特點(diǎn)接近于單件生產(chǎn)的特點(diǎn)，大批生產(chǎn)的特點(diǎn)接近于大量生產(chǎn)的特點(diǎn)，中批生產(chǎn)的特點(diǎn)介于單件和大量生產(chǎn)特點(diǎn)之間。因此生產(chǎn)類型可分為：?jiǎn)渭∨a(chǎn)，大批大量生產(chǎn)，中批生產(chǎn)。各種生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)見表3-3。

3.成批生產(chǎn)

產(chǎn)品品種基本固定，但數(shù)量少，品種較多，需要周期性地輪換生產(chǎn)，大多數(shù)工作地點(diǎn)的加工對(duì)象是周期性的變換。

計(jì)算節(jié)拍的公式：

t=60Φ/N（3-2）式中t——節(jié)拍，單位為min/件；

Φ——機(jī)床每年工作時(shí)數(shù)，單位為h；

N——零件生產(chǎn)綱領(lǐng)，單位為件。

Φ=cmnη

式中c——每天班次（以2計(jì)算）；

m——每年周數(shù)（以51計(jì)算）；

n——每周一班工作時(shí)數(shù)（以35計(jì)算）；

η——設(shè)備利用率，一般取0.94～0.96。三、節(jié)拍

節(jié)拍是指生產(chǎn)每一個(gè)零件所規(guī)定的時(shí)間指標(biāo)。1.工藝規(guī)程的作用1.工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件2.工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)和管理工作的基本依據(jù)3.工藝規(guī)程是新建或擴(kuò)建工廠或車間的基本資料四、機(jī)械加工工藝規(guī)程

機(jī)械加工工藝規(guī)程簡(jiǎn)稱為工藝規(guī)程，是指導(dǎo)機(jī)械加工的主要技術(shù)文件。

它是以工序?yàn)閱挝徽f(shuō)明一個(gè)零件全部加工過(guò)程的工藝卡片。這種卡片包括零件各個(gè)工序的名稱、工序內(nèi)容，經(jīng)過(guò)的車間、工段、所用的機(jī)床、刀具、夾具、量具，工時(shí)定額等。主要用于單件小批生產(chǎn)以及生產(chǎn)管理中。2.常用工藝文件的種類（1）機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片

如表3-5所示，它是根據(jù)工藝卡片的每一道工序制訂的，主要用來(lái)具體指導(dǎo)操作工人進(jìn)行生產(chǎn)的一種工藝文件。多用于大批大量生產(chǎn)或成批生產(chǎn)中比較重要的零件。該卡片中附有工序簡(jiǎn)圖，并詳細(xì)記載了該工序加工所需的資料，如定位基準(zhǔn)選擇、工序尺寸及公差以及機(jī)床、刀具、夾具、量具、切削用量和工時(shí)定額等。（2）機(jī)械加工工藝卡

它是以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說(shuō)明零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程,其內(nèi)容介于工藝過(guò)程卡片和工序卡片之間。它用來(lái)指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)和幫助車間干部和技術(shù)人員掌握整個(gè)零件加工過(guò)程的一種主要工藝文件，廣泛用于成批生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)中比較重要的零件或工序。（3）機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品整套裝配圖、零件圖質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型毛坯情況本廠現(xiàn)有生產(chǎn)條件先進(jìn)技術(shù)、工藝有關(guān)手冊(cè)、圖冊(cè)3.制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原始資料（1）機(jī)械加工工藝規(guī)程制定的原則（1）保證加工質(zhì)量（2）保證生產(chǎn)效率（3）較低制造成本（4）良好勞動(dòng)條件4.制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則及步驟（2）步驟分析研究產(chǎn)品圖紙工藝性分析選擇毛坯擬訂工藝路線選擇設(shè)備、工裝確定工序余量、工序尺寸確定切削用量、工時(shí)定額技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析填寫工藝文件定義——零件結(jié)構(gòu)的工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在滿足要求的前題下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。功能相同的零件，其結(jié)構(gòu)工藝性可以有很大差異。良好的結(jié)構(gòu)工藝性是指在現(xiàn)有工藝條件下既能方便制造，又有較低的制造成本。零件結(jié)構(gòu)工藝性的分析，包括零件尺寸和公差的標(biāo)注、零件的組成要素和整體結(jié)構(gòu)等方面的分析。第二節(jié)零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析鑄件：便于造型、拔模斜度璧厚均勻、無(wú)尖邊、尖角鍛件：形狀簡(jiǎn)單、無(wú)尖邊、尖角、飛刺，便于出模在毛坯制造方面在裝配方面便于裝配、減少修配量結(jié)構(gòu)工藝性內(nèi)容在加工方面合理標(biāo)注零件的技術(shù)要求便于加工、減少加工數(shù)控加工工藝性分析（見表9-1）減輕零件重量保證加工的可行性、經(jīng)濟(jì)性零件尺寸、規(guī)格、結(jié)構(gòu)要素標(biāo)準(zhǔn)化正確標(biāo)注圖紙尺寸及加工技術(shù)要求。在裝配方面提高零件結(jié)構(gòu)工藝性措施在加工方面便于分解獨(dú)立裝配單元便于平行、流水作業(yè)調(diào)整方便、減輕裝配勞動(dòng)便于達(dá)到裝配精度定位基準(zhǔn)1、粗基準(zhǔn)2、精基準(zhǔn)第三節(jié)定位基準(zhǔn)選擇采用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)。采用經(jīng)過(guò)加工的表面作為定位基準(zhǔn)。一、精基準(zhǔn)選擇1、基準(zhǔn)重合原則重點(diǎn)考慮：減少定位誤差保證加工精度（1）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合誤差只發(fā)生在用調(diào)整法獲得加工尺寸的情況。（2）基準(zhǔn)不重合誤差值等于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)之間尺寸的變化量。（3）基準(zhǔn)不重合一般發(fā)生在下列情況：

①用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)定位不可能或不方便；

②在選擇精基準(zhǔn)時(shí)優(yōu)先考慮了基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。（4）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)不重合也會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。（5）基準(zhǔn)不重合誤差不僅指尺寸誤差，而且對(duì)位置誤差也要考慮。舉例設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（定位基準(zhǔn)）

若本道工序的加工精度為δ，則只要δ≤δA2，即可滿足加工要求例：圖示零件加工臺(tái)階面切削平面δ（本道工序加工精度）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)若要滿足加工精度必須有：－稱為基準(zhǔn)不重合誤差2、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則3、互為基準(zhǔn)4、自為基準(zhǔn)5、定位夾緊可靠方便①有利于保證各加工表面間的相互位置關(guān)系，避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差。②簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)與制造。圖7－18圖7－19圖7－20圖7－18以齒形表面定位加工

1－卡盤；2－滾柱；3－齒輪圖7－19自為基準(zhǔn)磨削定子外圓圖7－20床身導(dǎo)軌面自為基準(zhǔn)二、粗基準(zhǔn)選擇

1.選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)，若有幾個(gè)不加工表面，選其中與加工表面位置精度要求高的一個(gè)，以保證兩者的位置精度。重點(diǎn)考慮：加工表面與不加工表面的相對(duì)位置精度；各加工表面有足夠的余量2.為保證某重要表面余量均勻，則選擇該重要表面本身作為粗基準(zhǔn)。（圖7－12）（舉例）圖7－10用不需加工的外圓作粗基準(zhǔn)圖7－11用需加工的內(nèi)孔作粗基準(zhǔn)圖7－12車床床身加工3.若每個(gè)表面都加工，則以余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各表面都有足夠的余量。（圖7－13）4.粗基準(zhǔn)應(yīng)平整、光滑，無(wú)澆冒口、飛邊等，定位、夾緊可靠。5.粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。圖7－13階梯軸的加工第四節(jié)機(jī)械加工工藝路線的擬定一、表面加工方法選擇1.加工方法的經(jīng)濟(jì)精度、表面粗糙度與加工表面的技術(shù)要求相適應(yīng)。2.加工方法與被加工材料的性質(zhì)相適應(yīng)。3.加工方法與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。4.加工方法與本廠條件相適應(yīng)。二、加工階段的劃分粗加工階段光整加工階段精加工階段半精加工階段加工階段劃分加工階段的原因切除大量多余材料，主要提高生產(chǎn)率。完成次要表面加工(鉆、攻絲、銑鍵槽等)主要表面達(dá)到一定要求，為精加工作好余量準(zhǔn)備安排在熱處理前。主要表面達(dá)到圖紙要求。進(jìn)一步提高尺寸精度降低粗糙度，但不能提高形狀、位置精度1、保證加工質(zhì)量2、合理使用設(shè)備3、便于安排熱處理工序4、便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷5、避免重要表面損傷。三、工序的集中與分散1、工序集中就是將工件的加工，集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成。每道工序的加工內(nèi)容較多。2、工序分散就是將工件的加工，分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行。每道工序的加工內(nèi)容很少，最少時(shí)每道工序僅一個(gè)簡(jiǎn)單工步。3、趨勢(shì)：工序集中（MC、FMC等）基面先行先面后孔先主后次先粗后精1.機(jī)械加工順序的安排進(jìn)給路線短換刀次數(shù)少四、加工順序的安排2.熱處理工序的安排退火：用于高碳鋼、合金鋼等，降低硬度，便于切削；正火：用于低碳鋼，提高硬度，便于切削；調(diào)質(zhì)：淬火后高溫回火預(yù)備熱處理最終熱處理去除內(nèi)應(yīng)力處理位置：粗加工前目的：改善切削性能，消除內(nèi)應(yīng)力位置：半精加工后，精加工前目的：提高強(qiáng)度、硬度

位置：粗加工前、后，半精加工后，精加工前目的：消除內(nèi)應(yīng)力，防止變形、開裂。淬火、滲碳、氮化等自然時(shí)效人工時(shí)效3.輔助工序的安排金屬鍍層非金屬鍍層氧化膜表面處理工序檢驗(yàn)工序其它工序安排位置：工藝過(guò)程最后目的：美觀

位置：去毛刺、倒鈍銳邊應(yīng)在淬火前目的：安全

位置：粗加工后、關(guān)鍵工序后、送往外車間加工前后、零件全部加工結(jié)束之后目的：質(zhì)量控制。質(zhì)量檢驗(yàn)特種檢驗(yàn)（無(wú)損探傷、磁力探傷、水壓、超速試驗(yàn)）去毛刺、倒鈍銳邊去磁清洗涂防銹油一、加工余量確定（1）總加工余量（3）總余量為各工序余量之和（2）工序余量1.加工余量概念總加工余量是指零件加工過(guò)程中，某加工表面所切去的金屬層總厚度。是毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計(jì)尺寸之差。工序余量是一道工序內(nèi)切除的金屬層厚度，為相鄰兩工序的工序尺寸之差。第五節(jié)機(jī)床加工工序的設(shè)計(jì)（7）余量大小對(duì)加工精度、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性都有影響（6）工序余量用經(jīng)驗(yàn)法估算或查表法、分析計(jì)算法確定（4）公稱余量公稱余量是指相鄰兩工序的基本尺寸之差。（5）余量公差1、上工序的表面粗糙度和表面缺陷層（圖7-24）3、上工序各表面間相互位置的空間偏差（圖7－26）2、上工序的尺寸公差（圖7－25）2.影響加工余量的因素4、本工序安裝誤差（圖7-27)圖7－24加工表面的粗糙度與缺陷層

1－缺陷層；2－正常組織圖7－25上工序留下的形狀誤差圖7－26軸的彎曲對(duì)加工余量的影響圖7－27三爪卡盤上的裝夾誤差二、工序尺寸與公差的確定

工序尺寸是零件在加工過(guò)程中各工序應(yīng)保證的加工尺寸，通常為加工面至定位基準(zhǔn)面之間的尺寸。1.無(wú)需進(jìn)行尺寸換算時(shí)工序尺寸的確定2.需進(jìn)行尺寸換算時(shí)工序尺寸的確定鉸孔精鏜孔半精鏜孔粗鏜孔毛坯孔0.10.52.45H7（）表7－7工序尺寸及公差的計(jì)算H8（）H10（）H13（）Ra0.8Ra1.25Ra2.5Ra16100100-0.1=99.999.9-0.5=99.499.4-2.4=97.097-5=92.0工序名稱工序間余量

/mm工序間經(jīng)濟(jì)精度

/mm表面粗糙度/μm

工序間尺寸

工序尺寸3.機(jī)床的規(guī)格與加工工件的尺寸相適應(yīng)5、合理選用數(shù)控機(jī)床。2.機(jī)床的生產(chǎn)率與生產(chǎn)類型相適應(yīng)。1.機(jī)床的精度應(yīng)與要求的加工精度相適應(yīng).三、機(jī)床設(shè)備及工藝裝備的選擇4、機(jī)床的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況。一般：?jiǎn)渭∨和ㄓ脵C(jī)床、工裝；大批、大量：專機(jī)、組機(jī)、專用工裝數(shù)控機(jī)床：可用于各種生產(chǎn)類型。刀具盡可能用標(biāo)準(zhǔn)的。1.選擇機(jī)床設(shè)備的基本原則1、單件小批生產(chǎn)：采用各種通用夾具和機(jī)床附件，如卡盤、虎鉗、分度頭等。有組合夾具站的，可采用組合夾具。3、多品種中、小批生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具。2、大批大量生產(chǎn)為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率應(yīng)采用專用高效夾具。2.工藝裝備的選擇4、采用數(shù)控加工時(shí)夾具要敞開，其定位、夾緊元件不能影響加工走刀（如碰撞等）。夾具的選擇1、一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。3、刀具的類型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)符合加工要求。2、若采用工序集中時(shí)，應(yīng)采用各種高效的專用刀具、復(fù)合刀具和多刃刀具等。4、數(shù)控加工對(duì)刀具的剛性及壽命要求較普通加工嚴(yán)格。應(yīng)合理選擇各種刀具、輔具（刀柄、刀套、夾頭等）。刀具的選擇1、單件小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分尺和千分表等。3、量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。2、大批大量生產(chǎn)應(yīng)采用各種量規(guī)和高效的專用檢驗(yàn)夾具和量?jī)x等。量具的選擇第六節(jié)加工工藝過(guò)程的生產(chǎn)率與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析（一）時(shí)間定額

時(shí)間定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所需消耗的時(shí)間。單件時(shí)間

完成一個(gè)工件的一個(gè)工序的時(shí)間稱為單件時(shí)間td一、生產(chǎn)率分析T單=t基+t輔+t服+t休基本時(shí)間是指直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相對(duì)位置、表面狀態(tài)或材料性質(zhì)等工藝過(guò)程所消耗的時(shí)間。輔助時(shí)間是指為實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)程所必須進(jìn)行的各種輔助動(dòng)作所消耗的時(shí)間。如裝卸工件。操作機(jī)床、改變切削用量、試切和測(cè)量工件、引進(jìn)及退回刀具等動(dòng)作所需時(shí)間都是輔助時(shí)間。布置工作地時(shí)間是為使加工正常進(jìn)行，工人照管工作地（如換刀、潤(rùn)滑機(jī)床、清理切屑、收拾工具等)所消耗的時(shí)間。一般按作業(yè)時(shí)間的2％～7％估算。休息和生理需要時(shí)間是指工人在工作班內(nèi)恢復(fù)體力和滿足生理上的需要所消耗的時(shí)間。一般按作業(yè)時(shí)間的2％估算。在成批生產(chǎn)中零件批量th＝td

＋tZ/N單件核算時(shí)間準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間單件時(shí)間大批大量生產(chǎn)時(shí)，每個(gè)工作地始終完成某一固定工序，tZ/N≈0，故不考慮準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間，即th＝td（二）提高機(jī)械加工生產(chǎn)率的工藝措施

1.縮短基本時(shí)間2.縮減輔助時(shí)間、工作地點(diǎn)服務(wù)時(shí)間、準(zhǔn)備終結(jié)時(shí)間3.實(shí)行多臺(tái)機(jī)床看管4.新工藝、特種工藝5.應(yīng)用成組技術(shù)(1)提高切削用量，但受到刀具壽命和機(jī)床剛度的制約。(2)縮短工作行程長(zhǎng)度

(3)多件加工(l)直接縮減輔助時(shí)間(2)使輔助時(shí)間與基本時(shí)間重合(3)減少換刀次數(shù)，并縮減每次換刀所需時(shí)間(4)擴(kuò)大零件的生產(chǎn)批量減少調(diào)整機(jī)床、刀具和夾具的時(shí)間

在單件小批生產(chǎn)中廣泛采用各種數(shù)控和柔性制造系統(tǒng)及推廣成組技術(shù)等，都可以縮短單件時(shí)間，有效地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。二、工藝過(guò)程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

所謂技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，就是通過(guò)比較不同工藝方案的生產(chǎn)成本，選出最經(jīng)濟(jì)的工藝方案。生產(chǎn)成本工藝成本制造一個(gè)零件或一臺(tái)產(chǎn)品的一切費(fèi)用的總和。與工藝過(guò)程直接有關(guān)的費(fèi)用。工藝成本可變費(fèi)用+不變費(fèi)用可變費(fèi)用不變費(fèi)用可變費(fèi)用與零件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量有關(guān)，它包括材料費(fèi)或毛坯費(fèi)、操作工人的工資、通用機(jī)床的折舊費(fèi)、維護(hù)費(fèi)、萬(wàn)能機(jī)床和萬(wàn)能夾具及刀具的折舊費(fèi)。不變費(fèi)用與零件（或產(chǎn)品）年產(chǎn)量無(wú)關(guān)，它是指專用機(jī)床和專用夾具、刀具的折舊和維護(hù)費(fèi)用，調(diào)整工人的工資等。

一種零件（或一道工序）的全年工藝成本E（單位為元）和單件工藝成本Ed（單位為元／件），可用下式表示：

E＝NV＋C

式中V——每個(gè)零件的可變費(fèi)用，單位為元／件；

N——工件的年產(chǎn)量，單位為元／件；

C——全年的不變費(fèi)用，單位為元。2.工藝方案的經(jīng)濟(jì)評(píng)比Ed1Ed2NEiNc

若兩種工藝過(guò)程方案的基本投資差額較大：這時(shí)，在考慮工藝成本的同時(shí)還要考慮基本投資差額的回收期限?；厥掌谟?，則經(jīng)濟(jì)效果愈好。

第七節(jié)工藝尺寸鏈一、尺寸鏈的定義、組成1、定義尺寸鏈就是在零件加工或機(jī)器裝配過(guò)程中，由相互聯(lián)系且按一定順序連接的封閉尺寸組合。（1）在加工中形成的尺寸鏈——工藝尺寸鏈A2A1A01.加工面2.定位面3.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（2）在裝配中形成的尺寸鏈——裝配尺寸鏈A1A2A02、特征3、組成1、封閉性

2、關(guān)聯(lián)性。環(huán)——尺寸鏈中的每一個(gè)尺寸。它可以是長(zhǎng)度或角度。封閉環(huán)——在零件加工或裝配過(guò)程中間接獲得或最后形成的環(huán)。組成環(huán)——尺寸鏈中對(duì)封閉環(huán)有影響的全部環(huán)。

組成環(huán)又可分為增環(huán)和減環(huán)。

增環(huán)——若該環(huán)的變動(dòng)引起封閉環(huán)的同向變動(dòng)，則該環(huán)為增環(huán)．

減環(huán)——若該環(huán)的變動(dòng)引起封閉環(huán)的反向變動(dòng)。則該環(huán)為減環(huán)。4、增、減環(huán)判別方法在尺寸鏈圖中用首尾相接的單向箭頭順序表示各尺寸環(huán)，其中與封閉環(huán)箭頭方向相反者為增環(huán),與封閉環(huán)箭頭方向相同者為減環(huán)。A1A0A2A3封閉環(huán)減環(huán)增環(huán)舉例：二、尺寸鏈的分類

1、按應(yīng)用范圍分類1）工藝尺寸鏈——全部組成環(huán)為同一零件工藝尺寸所形成的尺寸鏈。2）裝配尺寸鏈——全部組成環(huán)為不同零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。3）零件尺寸鏈——全部組成環(huán)為同一零件設(shè)計(jì)尺寸所形成的尺寸鏈。4）設(shè)計(jì)尺寸鏈——裝配尺寸鏈與零件尺寸鏈，統(tǒng)稱為設(shè)計(jì)尺寸鏈。1）長(zhǎng)度尺寸鏈—全部環(huán)為長(zhǎng)度的尺寸鏈2）角度尺寸鏈—全部環(huán)為角度的尺寸鏈3）直線尺寸鏈——

全部組成環(huán)平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。4）平面尺寸鏈——

全部組成環(huán)位于一個(gè)或幾個(gè)平行平面內(nèi)，但某些組成環(huán)不平行于封閉環(huán)的尺寸鏈。5）空間尺寸鏈——組成環(huán)位于幾個(gè)不平行平面內(nèi)的尺寸鏈。

2、按幾何特征及空間位置分類三、尺寸鏈的建立

1、確定封閉環(huán)

2、組成環(huán)確定1、加工順序或裝配順序確定后才能確定封閉環(huán)。2、封閉環(huán)的基本屬性為“派生”，表現(xiàn)為尺寸間接獲得。

關(guān)鍵

關(guān)鍵

要領(lǐng)1、設(shè)計(jì)尺寸往往是封閉環(huán)。2、加工余量往往是封閉環(huán)（靠火花磨除外）。

關(guān)鍵

關(guān)鍵1、封閉環(huán)確定后才能確定。2、直接獲得。3、對(duì)封閉環(huán)有影響

1.極值法

（1）極值法各環(huán)基本尺寸之間的關(guān)系封閉環(huán)的基本尺寸A0等于增環(huán)的基本尺寸之和減去減環(huán)的基本尺寸之和，即（2）各環(huán)極限尺寸之間的關(guān)系封閉環(huán)的最大極限尺寸A0max等于增環(huán)的最大極限尺寸之和減去減環(huán)的最小極限尺寸之和，即四、尺寸鏈計(jì)算的基本公式

封閉環(huán)的最小極限尺寸A0min等于增環(huán)的最小極限尺寸之和減去減環(huán)的最大極限尺寸之和，即

(3)

各環(huán)上、下偏差之間的關(guān)系封閉環(huán)的上偏差ES(A0)等于增環(huán)的上偏差之和減去減環(huán)的下偏差之和，即

封閉環(huán)的下偏差EI(A0)等于增環(huán)下偏差之和減去減環(huán)的上偏差之和，即

（4）各環(huán)公差之間的關(guān)系

封閉環(huán)的公差T(A0)等于各組成環(huán)的公差T(Ai)之和，即

極值法解算尺寸鏈的特點(diǎn)是：簡(jiǎn)便、可靠，但當(dāng)封閉環(huán)公差較小，組成環(huán)數(shù)目較多時(shí)，分?jǐn)偟礁鹘M成環(huán)的公差可能過(guò)小，從而造成加工困難，制造成本增加，在此情況小，常采用概率法進(jìn)行尺寸鏈的計(jì)算。

2.概率法特點(diǎn)：以概率論理論為基礎(chǔ)，計(jì)算科學(xué)、復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)效果好，用于環(huán)數(shù)較多的大批大量生產(chǎn)中。

(2)各環(huán)平均尺寸之間的關(guān)系

(1)各環(huán)公差之間的關(guān)系

(3)各環(huán)平均偏差之間的關(guān)系

當(dāng)計(jì)算出各環(huán)的公差、平均尺寸、平均偏差之后，應(yīng)按將該環(huán)的公差對(duì)平均尺寸按雙向?qū)ΨQ分布，即寫成，然后將之改寫成上下偏差的形式，即假定各環(huán)尺寸按正態(tài)分布，且其分布中心與公差帶中心重合。

(1)正計(jì)算——已知各組成環(huán)，求封閉環(huán)。正計(jì)算主要用于驗(yàn)算所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品能否滿足性能要求及零件加工后能否滿足零件的技術(shù)要求。

(2)反計(jì)算——已知封閉環(huán)，求各組成環(huán)。反計(jì)算主要用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工和裝配工藝計(jì)算等方面，在實(shí)際工作中經(jīng)常碰到。反計(jì)算的解不是唯一的。如何將封閉環(huán)的公差正確地分配給各組成環(huán)，這里有一個(gè)優(yōu)化的問(wèn)題。

（3）中間計(jì)算——已知封閉環(huán)和部分組成環(huán)的基本尺寸及公差，求其余的一個(gè)或幾個(gè)組成環(huán)基本尺寸及公差（或偏差）。中間計(jì)算可用于設(shè)計(jì)計(jì)算與工藝計(jì)算，也可用于驗(yàn)算。3.尺寸鏈計(jì)算的幾種情況1）

等公差原則按等公差值分配的方法來(lái)分配封閉環(huán)的公差時(shí),各組成環(huán)的公差值取相同的平均公差值Tav：即極值法Tav=T0/（n-1）4.確定組成環(huán)公差大小的誤差分配方法這種方法計(jì)算比較簡(jiǎn)單，但沒有考慮到各組成環(huán)加工的難易、尺寸的大小，顯然是不夠合理的。概率法

2）按等精度原則按等公差級(jí)分配的方法來(lái)分配封閉環(huán)的公差時(shí),各組成環(huán)的公差取相同的公差等級(jí)，公差值的大小根據(jù)基本尺寸的大小，由標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表中查得。3）按實(shí)際可行性分配原則按具體情況來(lái)分配封閉環(huán)的公差時(shí),第一步先按等公差值或等公差級(jí)的分配原則求出各組成環(huán)所能分配到的公差，第二步再?gòu)募庸さ碾y易程度和設(shè)計(jì)要求等具體情況調(diào)整各組成環(huán)的公差。1)按“入體”原則標(biāo)注公差帶的分布按“入體”原則標(biāo)注時(shí)，對(duì)于被包容面尺寸可標(biāo)注成上偏差為零、下偏差為負(fù)的形式（即-T）；對(duì)于包容面的尺寸可標(biāo)注成下偏差為零、上偏差為正的形式（即+T）。2）按雙向?qū)ΨQ分布標(biāo)注對(duì)于諸如孔系中心距、相對(duì)中心的兩平面之間的距離等尺寸，一般按對(duì)稱分布標(biāo)注，即可標(biāo)注成上、下偏差絕對(duì)值相等、符號(hào)相反形式（即

T/2）。

當(dāng)組成環(huán)是標(biāo)準(zhǔn)件時(shí)，其公差大小和分布位置按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)確定。當(dāng)組成環(huán)是公共環(huán)時(shí)，其公差大小和分布位置應(yīng)根據(jù)對(duì)其有嚴(yán)格要求的那個(gè)尺寸鏈來(lái)確定。5.工序尺寸的標(biāo)注

工藝基準(zhǔn)（工序、定位、測(cè)量等）與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，工序基準(zhǔn)就無(wú)法直接取用零件圖上的設(shè)計(jì)尺寸，因此必須進(jìn)行尺寸換算來(lái)確定其工序尺寸。五、工藝過(guò)程尺寸鏈的分析與解算1.基準(zhǔn)不重合時(shí)的尺寸換算1）定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算A設(shè)計(jì)基準(zhǔn)C定位基準(zhǔn)例7－3B例1:某零件如圖示，設(shè)計(jì)尺寸50-0.17、10-0.36，因10-0.36不好測(cè)量，而改為測(cè)量A2，試確定工序尺寸A2。A210-0.36A1=50-0.17A0封閉環(huán)A0A2A1解:1)確定封閉環(huán)、建立尺寸鏈、判別增減環(huán)。2）尺寸及偏差計(jì)算：A2=40+0.193)假?gòu)U品情況：當(dāng)A2=40+0.36(按上述計(jì)算應(yīng)為超差),此時(shí)A1=50,A0=10-0.36(合格)這種廢品為假?gòu)U品。2）測(cè)量基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合的尺寸換算

只要測(cè)量尺寸的超差量小于或等于其余組成環(huán)尺寸公差之和，就有可能出現(xiàn)假?gòu)U品，為此應(yīng)對(duì)該零件各有關(guān)尺寸進(jìn)行復(fù)檢和驗(yàn)算，以免將實(shí)際合格的零件報(bào)廢而導(dǎo)致浪費(fèi)。

假?gòu)U品的出現(xiàn)，給生產(chǎn)質(zhì)量管理帶來(lái)諸多麻煩，因此，不到非不得已，不要使工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合。假?gòu)U品的出現(xiàn)例2

如圖所示軸套，其加工工序如圖所示，試校驗(yàn)工序尺寸標(biāo)注是否合理。2.多尺寸保證時(shí)的尺寸換算50-0.3415±0.210-0.3零件圖51-0.410車孔及端面50-0.3410.4-0.220車外圓及端面14.6±0.230鉆孔10-0.340磨外圓及臺(tái)階解:1)分析

從零件圖上看,設(shè)計(jì)尺寸有10-0.3mm、15±0.2mm以及50-0.34。根據(jù)工藝過(guò)程分析是否全部達(dá)到圖紙要求.其中10-0.3、50-0.34直接保證，15±0.2間接保證，為封閉環(huán)，必須校核。

2）查找組成環(huán)，建立尺寸鏈10.4-0.214.6±0.210-0.3A0封閉環(huán)3）計(jì)算尺寸及偏差求得A0=15-0.4+0.5(

超差)4)解決辦法:改變工藝過(guò)程，如將鉆孔改在工序40之后；提高加工精度，縮小組成環(huán)公差。5）重新標(biāo)注尺寸，校核計(jì)算現(xiàn)將尺寸改為：10.4-0.1，14.6±0.1,10-0.1可求得:A0=15±0.2符合圖紙要求.3.校核工序間余量例3

一軸其軸向工藝過(guò)程如圖所示，現(xiàn)要校核工序30精車B面的余量。ABCA1A2A3ABCA5A4粗車端面A、B，直接得到A1=28-0.52

A2=35-0.34調(diào)頭，粗、精車C面，直接得到尺寸

A3=26-0.28調(diào)頭，精車A、B，直接得到A4=25-0.14A5=35-0.17解:根據(jù)工藝過(guò)程作軸向尺寸形成過(guò)程及余量分布圖，尋找封閉環(huán)，建立尺寸鏈求解。ABCA1A2A3A4A5Z為封閉環(huán)A0A3A2A4A5ZA0Z為封閉環(huán),求得，Zmin=0.38>0,合適。4、跟蹤法建尺寸鏈

對(duì)于工件形狀復(fù)雜、工藝過(guò)程很長(zhǎng)、工藝基準(zhǔn)多次轉(zhuǎn)換、工藝尺寸鏈環(huán)數(shù)多時(shí)，就不容易迅速、簡(jiǎn)便地列出相應(yīng)的工藝尺寸鏈來(lái)進(jìn)行工序尺寸的換算，而且還容易出差錯(cuò)。

采用跟蹤法，就能夠更直觀、更簡(jiǎn)便地去解工藝尺寸鏈的問(wèn)題。而且也便于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助工藝設(shè)計(jì)。1）跟蹤圖的繪制（1）在圖表的上方畫出零件的簡(jiǎn)圖，標(biāo)出有關(guān)設(shè)計(jì)尺寸，并將有關(guān)表面向下引出表面線；（2）按加工順序自上而下地填入工序號(hào)；（3）將工序基本余量填入表中；（5）為便于計(jì)算，按對(duì)稱偏差標(biāo)注設(shè)計(jì)尺寸。（4）按規(guī)定符合標(biāo)出定位基準(zhǔn)、工序基準(zhǔn)、加工表面、工序尺寸、加工余量、結(jié)果尺寸；2）符號(hào)說(shuō)明CABA1A2A3A4A5Z為封閉環(huán)A0余量定位基準(zhǔn)封閉環(huán)工序尺寸度量基準(zhǔn)加工表面3）舉例為封閉環(huán)A0CABA3A4Z4Z2A2A1Z1A5Z3Z5A03=36.25±0.25工序2以D面定位，精車A面，得A3；粗車C面，得A4D工序1以A面定位，粗車D面，得A1；車B面，保證A2＝A02=39.9±0.1A01=49.75±0.25工序3以D面定位，磨A面，保證工序尺寸

A5

＝；同時(shí)保證設(shè)計(jì)尺寸

4）尺寸鏈建立方法（1）找出間接保證的設(shè)計(jì)尺寸和余量作為封閉環(huán)；（2）沿封閉環(huán)兩端面豎線同步向前面各工序追蹤查找組成環(huán)；（3）在追蹤過(guò)程中，遇到箭頭拐彎，逆加工箭頭橫向追蹤到此尺寸的度量基準(zhǔn)；（5）當(dāng)兩邊豎線“匯交”到某一個(gè)度量基準(zhǔn)為止。（4）沿度量基準(zhǔn)所在的豎線繼續(xù)追蹤；A03=36.25±0.25A3A4A5以A03為封閉環(huán)得到的工藝尺寸鏈：機(jī)械加工表面質(zhì)量

零件的機(jī)械加工質(zhì)量不僅指加工精度，而且包括加工表面質(zhì)量。

機(jī)械加工后的零件表面實(shí)際上不是理想的光滑表面，它存在著不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂紋等表面缺陷。雖然只有極薄的一層（幾微米~幾十微米），但都錯(cuò)綜復(fù)雜地影響著機(jī)械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等，從而影響產(chǎn)品的使用性能和壽命，因此必須加以足夠的重視。一、概述零件表面質(zhì)量表面粗糙度表面波度表面物理力學(xué)性能的變化表面微觀幾何形狀特征表面層冷作硬化表面層殘余應(yīng)力表面層金相組織的變化表面質(zhì)量的含義（內(nèi)容）

（1）表面粗糙度對(duì)零件耐磨性的影響

表面粗糙度太大和太小都不耐磨。如圖4-38所示。表面粗糙度太大，接觸表面的實(shí)際壓強(qiáng)增大，粗糙不平的凸峰相互咬合、擠裂、切斷，故磨損加?。槐砻娲植诙忍。矔?huì)導(dǎo)致磨損加劇。因?yàn)楸砻嫣饣?，存不住?rùn)滑油，接觸面間不易形成油膜，容易發(fā)生分子粘結(jié)而加劇磨損。表面粗糙度的最佳值與機(jī)器零件的工作情況有關(guān)，載荷加大時(shí)，磨損曲線向上、向右移動(dòng)，最佳表面粗糙度值也隨之右移。

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)零件耐磨性的影響圖4－38表面粗糙度與初期磨損量的關(guān)系（2）表面層的冷作硬化對(duì)零件耐磨性的影響加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因?yàn)樗鼓ゲ粮北砻鎸咏饘俚娘@微硬度提高，塑性降低，減少了摩擦副接觸部分的彈性變形和塑性變形。并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。這是因?yàn)檫^(guò)分的冷作硬化，將引起金屬組織過(guò)度“疏松”，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)產(chǎn)生金屬剝落，在接觸面間形成小顆粒，使零件加速磨損。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)零件疲勞強(qiáng)度的影響

表面粗糙度越大，抗疲勞破壞的能力越差。

對(duì)承受交變載荷零件的疲勞強(qiáng)度影響很大。在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應(yīng)力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋。

表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲勞性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的紋痕越深，紋底半徑越小，其抗疲勞破壞的能力越差。（2）表面層冷作硬化與殘余應(yīng)力對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的影響

適度的表面層冷作硬化能提高零件的疲勞強(qiáng)度。殘余應(yīng)力有拉應(yīng)力和壓應(yīng)力之分，殘余拉應(yīng)力容易使已加工表面產(chǎn)生裂紋并使其擴(kuò)展而降低疲勞強(qiáng)度殘余壓應(yīng)力則能夠部分地抵消工作載荷施加的拉應(yīng)力，延緩疲勞裂紋的擴(kuò)展，從而提高零件的疲勞強(qiáng)度。3.表面質(zhì)量對(duì)零件工作精度的影響（1）表面粗糙度對(duì)零件配合精度的影響

表面粗糙度較大，則降低了配合精度。（2）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件工作精度的影響

表面層有較大的殘余應(yīng)力，就會(huì)影響它們精度的穩(wěn)定性。4．表面質(zhì)量對(duì)零件耐腐蝕性能的影響（1）表面粗糙度對(duì)零件耐腐蝕性能的影響

零件表面越粗糙，越容易積聚腐蝕性物質(zhì)，凹谷越深，滲透與腐蝕作用越強(qiáng)烈。

因此減小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蝕性能。（2）表面殘余應(yīng)力對(duì)零件耐腐蝕性能的影響

零件表面殘余壓應(yīng)力使零件表面緊密，腐蝕性物質(zhì)不易進(jìn)入，可增強(qiáng)零件的耐腐蝕性，而表面殘余拉應(yīng)力則降低零件耐腐蝕性。

表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能還有其它方面的影響：如減小表面粗糙度可提高零件的接觸剛度、密封性和測(cè)量精度；對(duì)滑動(dòng)零件，可降低其摩擦系數(shù)，從而減少發(fā)熱和功率損失。表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響零件表面質(zhì)量粗糙度太大、太小都不耐磨適度冷硬能提高耐磨性對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響對(duì)耐磨性影響對(duì)耐腐蝕性能的影響對(duì)工作精度的影響粗糙度越大，疲勞強(qiáng)度越差適度冷硬、殘余壓應(yīng)力能提高疲勞強(qiáng)度粗糙度越大、工作精度降低殘余應(yīng)力越大，工作精度降低粗糙度越大，耐腐蝕性越差壓應(yīng)力提高耐腐蝕性，拉應(yīng)力反之則降低耐腐蝕性三、影響加工表面粗糙度的主要因素及其控制機(jī)械加工中，表面粗糙度形成的原因大致可歸納為幾何因素和物理力學(xué)因素兩個(gè)方面。（一）切削加工表面粗糙度1、幾何因素刀尖圓弧半徑rε主偏角kr、副偏角kr′進(jìn)給量f（圖4－40）H=f/(cotκr+cotκr′)(8-1)H=f2/(8rε)(8-2)圖4－40車削、刨削時(shí)殘留面積高度2、物理力學(xué)因素（1）工件材料的影響韌性材料：工件材料韌性愈好，金屬塑性變形愈大，加工表面愈粗糙。故對(duì)中碳鋼和低碳鋼材料的工件，為改善切削性能，減小表面粗糙度，常在粗加工或精加工前安排正火或調(diào)質(zhì)處理。脆性材料：加工脆性材料時(shí)，其切削呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點(diǎn)，使表面粗糙。（2）切削速度的影響加工塑性材料時(shí)，切削速度對(duì)表面粗糙度的影響（對(duì)積屑瘤和鱗刺的影響）見如圖4-41所示。此外，切削速度越高，塑性變形越不充分，表面粗糙度值越小選擇低速寬刀精切和高速精切，可以得到較小的表面粗糙度。

（4）其它因素的影響

此外，合理使用冷卻潤(rùn)滑液，適當(dāng)增大刀具的前角，提高刀具的刃磨質(zhì)量等，均能有效地減小表面粗糙度值。（3）進(jìn)給量的影響

減小進(jìn)給量f固然可以減小表面粗糙度值，但進(jìn)給量過(guò)小，表面粗糙度會(huì)有增大的趨勢(shì)。圖4－41加工塑性材料時(shí)切削速度對(duì)表面粗糙度的影響影響切削加工表面粗糙度的因素刀具幾何形狀刀具材料、刃磨質(zhì)量切削用量工件材料殘留面積↓→Ra↓前角↑→Ra↓后角↑→摩擦↓→Ra↓刃傾角會(huì)影響實(shí)際工作前角

v↑→Ra↓f↑→Ra↑ap對(duì)Ra影響不大，太小會(huì)打滑，劃傷已加工表面材料塑性↑→Ra↑同樣材料晶粒組織大↑→Ra↑，常用正火、調(diào)質(zhì)處理刀具材料強(qiáng)度↑→Ra↓刃磨質(zhì)量↑→Ra↓冷卻、潤(rùn)滑↑→Ra↓影響切削加工表面粗糙度的因素（二）磨削加工表面粗糙度1、磨削中影響粗糙度的幾何因素工件的磨削表面是由砂輪上大量磨?？虅澇鰺o(wú)數(shù)極細(xì)的刻痕形成的，工件單位面積上通過(guò)的砂粒數(shù)越多，則刻痕越多，刻痕的等高性越好，表面粗糙度值越小。

磨粒在砂輪上的分布越均勻、磨粒越細(xì)，刃口的等高性越好。則砂輪單位面積上參加磨削的磨粒越多，磨削表面上的刻痕就越細(xì)密均勻，表面粗糙度值就越小。（1）砂輪的磨粒砂輪轉(zhuǎn)速越高，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)越多，表面粗糙度值就越小。工件轉(zhuǎn)速對(duì)表面粗糙度值的影響剛好與砂輪轉(zhuǎn)速的影響相反。工件的轉(zhuǎn)速增大，通過(guò)加工表面的磨粒數(shù)減少，因此表面粗糙度值增大。砂輪的縱向進(jìn)給量小于砂輪的寬度時(shí)，工件表面將被重疊切削，而被磨次數(shù)越多，工件表面粗糙度值就越小。（3）磨削用量（2）砂輪修整

砂輪修整除了使砂輪具有正確的幾何形狀外，更重要的是使砂輪工作表面形成排列整齊而又銳利的微刃（圖4－47）。因此，砂輪修整的質(zhì)量對(duì)磨削表面的粗糙度影響很大。圖4－47砂輪上的磨粒2、磨削中影響粗糙度的物理因素磨削速度比一般切削速度高得多，且磨粒大多數(shù)是負(fù)前角，切削刃又不銳利，大多數(shù)磨粒在磨削過(guò)程中只是對(duì)被加工表面擠壓，沒有切削作用。加工表面在多次擠壓下出現(xiàn)溝槽與隆起，又由于磨削時(shí)的高溫更加劇了塑性變形，故表面粗糙度值增大。（1）磨削用量

砂輪的轉(zhuǎn)速↑

→材料塑性變形↓

→表面粗糙度值↓；磨削深度↑、工件速度↑

→塑性變形↑

→表面粗糙度值↑；為提高磨削效率，通常在開始磨削時(shí)采用較大的徑向進(jìn)給量，而在磨削后期采用較小的徑向進(jìn)給量或無(wú)進(jìn)給量磨削，以減小表面粗糙度值。（2）工件材料太硬易使磨粒磨鈍→Ra↑；太軟容易堵塞砂輪→Ra↑；韌性太大，熱導(dǎo)率差會(huì)使磨粒早期崩落→Ra↑。（2）砂輪粒度與硬度磨粒太細(xì)，砂輪易被磨屑堵塞，使表面粗糙度值增大，若導(dǎo)熱情況不好，還會(huì)燒傷工件表面。砂輪太硬，使表面粗糙度增大；砂輪選得太軟，使表面粗糙度值增大。影響磨削加工表面粗糙度的因素粒度↓→Ra↓

金剛石筆鋒利↑，修正導(dǎo)程、徑向進(jìn)給量↓→Ra↓磨粒等高性↑→Ra↓硬度↑→鈍化磨粒脫落↓→Ra↑硬度↓→磨粒脫落↑→Ra↑硬度合適、自勵(lì)性好↑→Ra↓太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差↑→Ra↓影響磨削加工表面粗糙度的因素砂輪粒度工件材料性質(zhì)砂輪修正磨削用量砂輪硬度砂輪V↑→Ra↓ap、工件V↑→塑變↑→

Ra↑粗磨ap↑→生產(chǎn)率↑精磨ap↓→Ra↓(ap=0光磨)

四、影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素及其控制影響表面層物理力學(xué)性能的主要因素表面物理力學(xué)性能影響金相組織變化因素影響顯微硬度因素影響殘余應(yīng)力因素塑變引起的冷硬金相組織變化引起的硬度變化冷塑性變形熱塑性變形金相組織變化切削熱1.表面層的冷作硬化（1）表面層加工硬化的產(chǎn)生定義：機(jī)械加工時(shí)，工件表面層金屬受到切削力的作用產(chǎn)生強(qiáng)烈的塑性變形，使晶格扭曲，晶粒間產(chǎn)生剪切滑移，晶粒被拉長(zhǎng)、纖維化甚至碎化，從而使表面層的強(qiáng)度和硬度增加，這種現(xiàn)象稱為加工硬化，又稱冷作硬化和強(qiáng)化。（2）衡量表面層加工硬化的指標(biāo)衡量表面層加工硬化程度的指標(biāo)有下列三項(xiàng)：1）表面層的顯微硬度HV；2）硬化層深度h；3）硬化程度NN=(HV-HV0)/HV0×100％（8-3）式中HV0——工件原表面層的顯微硬度。（3）影響表面層加工硬化的因素

⑴刀具幾何形狀的影響切削刃rε↑、前角↓、后面磨損量VB↑→表層金屬的塑變加劇→冷硬↑⑵切削用量的影響切削速度v↑→塑變↓→冷硬↓f↑→切削力↑→塑變↑→冷硬↑⑶工件材料性能的影響

材料塑性↑→冷硬↑2.表面層殘余應(yīng)力定義：

機(jī)械加工中工件表面層組織發(fā)生變化時(shí)，在表面層及其與基體材料的交界處會(huì)產(chǎn)生互相平衡的彈性力。這種應(yīng)力即為表面層的殘余應(yīng)力。（1）表面層殘余應(yīng)力的產(chǎn)生1）冷態(tài)塑變工件表面受到擠壓與摩擦，表層產(chǎn)生伸長(zhǎng)塑變，基體仍處于彈性變形狀態(tài)。切削后，表層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，而在里層產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。2）熱態(tài)塑變表層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，里層產(chǎn)生產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力(其原理見圖)3）金相組織變化

比容大的組織→比容小的組織→體積收縮，產(chǎn)生拉應(yīng)力，反之，產(chǎn)生壓應(yīng)力。（密度小，比容大）圖切削熱在表層金屬產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力的示意圖

機(jī)械加工后工件表面層的殘余應(yīng)力是冷態(tài)塑性變形、熱態(tài)塑性變形和金相組織變化的綜合結(jié)果。切削加工時(shí)起主要作用的往往是冷態(tài)塑性變形，表面層常產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力。磨削加工時(shí)起主要作用的通常是熱態(tài)塑性變形或金相組織變化引起的體積變化，表面層常產(chǎn)生殘余拉伸應(yīng)力。（2）磨削裂紋的產(chǎn)生

磨削裂紋和殘余應(yīng)力有著十分密切的關(guān)系。在磨削過(guò)程中，當(dāng)工件表面層產(chǎn)生的殘余應(yīng)力超過(guò)工件材料的強(qiáng)度極限時(shí)，工件表面就會(huì)產(chǎn)生裂紋。磨削裂紋常與燒傷同時(shí)出現(xiàn)。

（3）影響表面殘余應(yīng)力的主要因素切削加工中，由于切削熱的作用，在工件的加工區(qū)及其鄰近區(qū)域產(chǎn)生了一定的溫升。

定義：磨削加工時(shí)，表面層有很高的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到相變臨界點(diǎn)時(shí)，表層金屬就發(fā)生金相組織變化，強(qiáng)度和硬度降低、產(chǎn)生殘余應(yīng)力、甚至出現(xiàn)微觀裂紋。這種現(xiàn)象稱為磨削燒傷。淬火鋼在磨削時(shí)，由于磨削條件不同，產(chǎn)生的磨削燒傷有三種形式。三、表面層金相組織變化與磨削燒傷1.表面層金相組織變化與磨削燒傷的產(chǎn)生

淬火燒傷回火燒傷退火燒傷磨削時(shí)工件表面溫度超過(guò)相變臨界溫度Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。在冷卻液作用下，工件最外層金屬會(huì)出現(xiàn)二次淬火馬氏體組織。其硬度比原來(lái)的回火馬氏體高，但很薄，其下為硬度較低的回火索氏體和屈氏體。由于二次淬火層極薄，表面層總的硬度是降低的，這種現(xiàn)象稱為淬火燒傷。磨削時(shí)，如果工件表面層溫度只是超過(guò)原來(lái)的回火溫度，則表層原來(lái)的回火馬氏體組織將產(chǎn)生回火現(xiàn)象而轉(zhuǎn)變?yōu)橛捕容^低的回火組織（索氏體或屈氏體），這種現(xiàn)象稱為回火燒傷。磨削時(shí)，當(dāng)工件表面層溫度超過(guò)相變臨界溫度Ac3時(shí)，則馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。若此時(shí)無(wú)冷卻液，表層金屬空冷冷卻比較緩慢而形成退火組織。硬度和強(qiáng)度均大幅度下降。這種現(xiàn)象稱為退火燒傷。2.磨削燒傷的三種形式磨削用量砂輪與工件材料改善冷卻條件1）砂輪轉(zhuǎn)速↑→

磨削燒傷↑2）徑向進(jìn)給量fp↑→

磨削燒傷↑3）

軸向進(jìn)給量fa↑→磨削燒傷↓4）工件速度vw↑→磨削燒傷↓1)磨削時(shí)，砂輪表面上磨粒的切削刃口鋒利↑→磨削力↓→磨削區(qū)的溫度↓2)磨削導(dǎo)熱性差的材料(耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼)↓→磨削燒傷↑3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織→磨削燒傷↓采用內(nèi)冷卻法→磨削燒傷↓

圖3.影響磨削燒傷的因素及改善途徑采用開槽砂輪間斷磨削→受熱↓→磨削燒傷↓

圖圖內(nèi)冷卻裝置1－錐形蓋2－通道孔3－砂輪中心孔4－有徑向小孔的薄壁套圖開槽砂輪

a）槽均勻分布b）槽均勻分布

第四節(jié)提高表面層物理力學(xué)性能的加工方法1．滾壓加工

滾壓加工是利用經(jīng)過(guò)淬火和精細(xì)研磨過(guò)的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)下對(duì)金屬表面進(jìn)行擠壓，使受壓點(diǎn)產(chǎn)生彈性和塑性變形，表層的凸起部分向下壓，凹下部分向上擠，逐漸將前工序留下的波峰壓平，降低了表面粗糙度；同時(shí)它還能使工件表面產(chǎn)生硬化層和殘余壓應(yīng)力。因此提高了零件的承載能力和疲勞強(qiáng)度。滾壓加工可以加工外圓、孔、平面及成型表面，通常在普通車床、轉(zhuǎn)塔車床或自動(dòng)車床上進(jìn)行。如圖為典型的滾壓加工示意圖。圖滾壓加工原理2.噴丸強(qiáng)化

噴丸強(qiáng)化是利用大量快速運(yùn)動(dòng)的珠丸打擊被加工工件表面，使工件表面產(chǎn)生冷硬層和壓縮殘余應(yīng)力，如圖8-13所示為珠丸擠壓工件表面的狀態(tài),可顯著提高零件的疲勞強(qiáng)度。

珠丸可以是鑄鐵的，也可以是切成小段的鋼絲（使用一段時(shí)間后，自然變成球狀）。對(duì)于鋁質(zhì)工件，為避免表面殘留鐵質(zhì)微粒而引起電解腐蝕，宜采用鋁丸或玻璃丸。珠丸的直徑一般為0.2~4mm，對(duì)于尺寸較小、表面粗糙度值較小的工件，采用直徑較小的珠丸。噴丸強(qiáng)化主要用于強(qiáng)化形狀復(fù)雜或不宜用其它方法強(qiáng)化的工件，如板彈簧、螺旋彈簧、連桿、齒輪、焊縫等。經(jīng)噴丸加工后的表面，硬化層深度可達(dá)0.7mm，零件表面粗糙度值可由Ra5~2.5μm減小到Ra0.63~0.32μm，可幾倍甚至幾十倍地提高零件的使用壽命。第五節(jié)機(jī)械加工中的振動(dòng)振動(dòng)會(huì)在工件加工表面出現(xiàn)振紋，降低了工件的加工精度和表面質(zhì)量；振動(dòng)會(huì)引起刀具崩刃打刀現(xiàn)象并加速刀具或砂輪的磨損；振動(dòng)使機(jī)床連接部分松動(dòng)，影響運(yùn)動(dòng)副的工作性能，并導(dǎo)致機(jī)床喪失精度；強(qiáng)烈的振動(dòng)及伴隨而來(lái)的噪聲，還會(huì)污染環(huán)境，危害操作者的身心健康。為減小加工過(guò)程中的振動(dòng)，有時(shí)不得不降低切削用量，使機(jī)械加工生產(chǎn)率降低。一、機(jī)械加工中的振動(dòng)現(xiàn)象1、振動(dòng)對(duì)機(jī)械加工的影響機(jī)械加工中振動(dòng)的種類及其主要特點(diǎn)機(jī)械加工振動(dòng)自激振動(dòng)自由振動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)當(dāng)系統(tǒng)受到初始干擾力激勵(lì)破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來(lái)維持的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。由于總存在阻尼，自由振動(dòng)將逐漸衰減，如圖8-14a所示。(占5%)系統(tǒng)在周期性激振力(干擾力)持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)，稱為強(qiáng)迫振動(dòng)。強(qiáng)迫振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)過(guò)程是諧振動(dòng)，只要有激振力存在振動(dòng)系統(tǒng)就不會(huì)被阻尼衰減掉。如圖8-14b所示。(占35%)在沒有周期性干擾力作用的情況下，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)。切削過(guò)程中產(chǎn)生的自激振動(dòng)也稱為顫振。(占65%)一）強(qiáng)迫振動(dòng)的振源系統(tǒng)外部的周期性干擾力旋轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量偏心傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺陷切削過(guò)程的間隙特性二、機(jī)械加工中的強(qiáng)迫振動(dòng)與控制二）強(qiáng)迫振動(dòng)的數(shù)學(xué)描述及特性1、動(dòng)力學(xué)模型的建立幾點(diǎn)假設(shè)：1）（a）只有質(zhì)量、沒有彈性的集中質(zhì)量，（b）只有彈性、沒有質(zhì)量的集中彈簧；2）阻尼力在線性范圍內(nèi)，即：

3）系統(tǒng)在平衡位置附近作微小的振動(dòng)（圖1示）圖1內(nèi)圓磨削振動(dòng)系統(tǒng)a)模型示意圖b）動(dòng)力學(xué)模型c）受力圖根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律建立微分方程：式中α—衰減系數(shù)，ω0—系統(tǒng)無(wú)阻尼振動(dòng)時(shí)的固有頻率，ω—激振力頻率該式是一個(gè)二階常系數(shù)線性非齊次微分方程。根據(jù)微分方程理論，當(dāng)系統(tǒng)為小阻尼時(shí)，它的解由令而得到的齊次方程的通解和非齊次方程的一個(gè)特解組成：a）有阻尼的自由振動(dòng)b）強(qiáng)迫振動(dòng)c）有阻尼的自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的合成進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后的振動(dòng)方程為：式中A—強(qiáng)迫振動(dòng)的幅值；

φ—振動(dòng)體位移相對(duì)于激振力的相位角；

t—時(shí)間其中強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅為：相位角為：式中f

—

f=F/m；A0—系統(tǒng)在靜力F作用下的靜位移（m)k—系統(tǒng)的靜剛度（N/m）；λ—頻率比，λ＝