机械制造与模具制造工艺学.docx

1、机械制造与模具制造工艺学目录：第一章零件机械加工方法2第二章机械加工工艺规程的制定6第三章典型零件的机械加工14第四章模具的特种加工及其他加工方法16第五章机械加工质量24第六章机械与模具装配工艺28第七章机床专用夹具33第八章现代机械制造技术381第1章零件机械加工方法车削加工：是在车床上主要对回转面进行加工的方法。IT7-IT8，ra=1.6-0.8um铣削加工：可以用来加工平面，沟槽，螺纹，齿轮及成型表面，特别是复杂的特性面。同上刨削加工：是以单刃刀具-刨刀相对于工件做直线往复运动形式的主运动，工件作间隙性移动进给的切削加工方法。It9-7，ra=6.3-1.6磨削加工：可以加工外援，内

2、孔面，平面，成型平面，螺纹及齿轮廓形等各种表面仿形加工：是以预先制成的靠模为依据，加工是在一定压力作用下，触头与靠模工作表面紧密接触，并沿其表面移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在零件毛坯上加工出与靠模形同型面的零件。雕刻加工：是对零件，模具型腔表面或型面上的图案花纹，文字和数字的加工。坐标镗床加工：是在坐标镗床上，利用精密坐标测量装置，对零件的孔及孔系惊醒高精度切削加工。2成形磨削：是成形表面精加工的一种方法，磨削中常碰见的成形表面多为直母线成形表面。简答车削的方法；特形曲面的车削，包括凸轮，手柄，自动机床上的靠模及球面等多型腔零件的车削对拼装式型腔的车削模具零件的立铣加工主要有

3、：平面或斜面的铣削圆弧面的铣削3复杂型腔或型面的铣削4坐标孔的铣削磨削加工的方法：无心内圆磨削和行星式内圆磨削行星式内圆磨削的原理：磨削时，工件不动，砂轮除高速旋转外，砂轮轴还要围绕着固定中心做旋转运动以实现圆周进给。磨削时的横向进给由砂轮轴绕工件内孔轴线旋转半径增大来完成，纵向进给可由工件或砂轮完成。仿形加工的原理及加工方法：是以预先制成的靠模为依据，加工是在一定压力作用下，触头与靠模工作表面紧密接触，并沿其表面移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在零件毛坯上加工出与靠模形同型面的零件。可以分为机械式，液压式，电控式，电液式，光电式。液压式仿形的特点：结构简单，体积小而输出功率大，

4、工作适应性强，动作灵敏度高。3电控式仿形的特点：系统结构紧凑，传递信号快捷，准确，灵敏度高，仿形触头压力小，易于实现远距离控制。仿形铣削的切削运动路线的三种基本形式：水平分行，垂直分行，沿轮廓铣削。立体靠模的制造材料：1非金属材料，如木材，树脂混合石膏，合成树脂。木材的材质要坚硬且不易变形，制成靠模后涂漆或涂硬化树脂：树脂混合石膏是用石膏为基本材料，添加常温硬化性粉末树脂，以增强耐压能力：合成树脂的密度小，强度好，收缩性小，容易制作，常以玻璃纤维增强材料，用层压浇注制作靠模。2有色金属，如铝合金，铜合金，锌基合金等，可用铸造法制成靠模。3黑色金属，即钢或铸铁，用切削的方法制成靠模，适合于大批生

5、产。常见的坐标测量装置有：1带校正尺的精密丝杆坐标测量装置2精密刻度尺光屏读书器坐标测量装置3光栅数字显示器坐标测量装置光学系统的工作原理：光源射出的光经聚光镜后为平行光束，再经滤色器，反光镜与前物镜，投射到精密刻度尺的刻线面上，刻度尺的刻度线经前物镜，反光镜，后物镜，反光镜投影成像到光屏读数头的光屏上，通过目镜可以清晰地观察到放大的像。坐标镗削加工定位与坐标转换的基本方法：1以工件上的划线或4以外圆及内孔为定位基准，用定位角铁和光学中心测定器找正，然后把工件正确地安装在工作台上2为方便工件在机床上的加工，把零件图上按设计要求标注的孔距尺寸换算成机床加工要求的直角坐标尺寸或极坐标尺寸。基本磨削

6、方法：内孔磨削。外圆磨削，锥孔磨削。端面磨削，。直线磨削，铡磨。成形磨削的方法：成形砂轮磨削法，夹具磨削法。按照砂轮的形状，成形砂轮的修磨有三种：1砂轮角度的修整2砂轮圆弧的修整3砂轮非圆弧曲面的修整。夹具磨削法有：1正弦精密平口钳2正弦磁力台3正弦分中夹具4万能夹具。万能夹具的组成：工件装夹部分，回转部分，十字滑块，分度部分。成形磨削工艺尺寸的换算：首先确定磨削该工件的工艺中心，其次确定工艺尺寸计算的坐标系，最后进行工艺尺寸计算。成形磨削时应计算的工艺尺寸：1各圆弧中心的坐标尺寸2各平面到相应工艺中心的垂直距离3各平面对坐标轴的倾斜角度4各圆弧的包角（回转角）。5第二章机械加工工艺规程的制定

7、生产过程：在工厂里，由原材料转化为最终产品的一系列相互关联的劳动过程的总和成为。工艺过程：生产过程中为改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程成为工艺过程。机械加工工艺过程：采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状，尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程成为机械加工工艺过程。工序：工序是一个人或一组工人，在一个工作地，对一个工件所连续完成的那部分机械加工工艺过程。定位：确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程成为定位。夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作称为夹紧。装夹：将工件在机床上或夹具何总定位，夹紧的过程称为装夹。安装：工件经一次装夹

8、后所完成的那一部分工序内容称为安装。工位：为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或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尾椎称为工位。工步：工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序的内容称为工步。进给：刀具从被加工表面切下一层金属称为一次进给。6生产纲领：企业在计划期内应当生产产品产量和进度计划称为生产纲领。生产类型：企业生产专业化程度的分类称为生产类型。工艺规程：规定产品或零部件制造工艺工程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。零件的工艺性：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。工艺性审查：在机械产品设计过程中，凡正式

9、用于生产的零件图都必须经过工艺性分析，生产中称为工艺性审查。毛坯余量/加工总余量：毛坯尺寸与零件尺寸只差。基准：是用来确定生产对象上级和要素间的几何关系所依据的那些点，线，面。设计基准：是设计图样上所采用的基准。工艺基准：是在加工过程中所采用的基准。工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状看，位置的基准称为工序基准年.定位基准：在加工是，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置所使用的基准称为定位基准。测量基准：测量时所采用的基准称为测量基准。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。粗基准：机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未经加工表面作

10、定7位基准，这种定位基准称。精基准：用已经加工过的表面作定位基准称为精基准。加工经济精度：是指在正常的加工条件下所能保证的加工精度。加工余量：是指加工过程中所切去的金属层厚度。工序余量：是相邻两工序的工序尺寸只差。加工总余量/毛坯余量：是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。工序尺寸：零件每一道工序加工规定达到的尺寸称为工序尺寸。尺寸链：在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组称为尺寸链。封闭环：尺寸链中在装配过程或加工过程最后形成的一环。组成环：尺寸链中对封闭环有影响的全部环。增环：尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起封闭环同向变动。减环：尺寸链中的组成环，由于该环的变动引起

11、封闭环反向变动。机械加工时间定额：是在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。简答生产过程的组成：工序，安装，工位，工步，进给。生产类型按产量划分为：单件生产，成批生产，大量生产。工艺规程的作用：在生产过程中，工艺规程是指导工人操作和用于生产，工艺管理工作的主要技术文件，又是新产品投8产前进行生产准备和技术准备的依据和新建，扩建车间或工厂的原始资料。此外，先进的工艺规程还起着脚镣和推广先进经验的作用。制定工艺规程的基本原则：是保证以最低的生产成本和最高的生产效率，可靠地加工出符合设计要求的产品。因此，在制定工艺规程时，应从工厂实际条件出发，充分利用现有生产条件，尽可能利用

12、国内外的先进技术和经验。制定工艺规程的基本步骤：1熟悉和分析制定工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析；2确定毛坯，包括旋转毛坯类型及其制造方法；3拟定工艺路线；4确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差；5确定各主要工序的技术要求及检验方法；6确定各工序的切削用量和时间定额；7进行技术经济分析，选择最佳方案；8填写工艺文件。工艺性审查的作用及内容：是协助设计员改进零件工艺性，完善图纸，更有利于制造；一是零件的结构组成是否适合于切削加工，二是技术要求是否有利于切削加工。零件的结构工艺性的要求有：1零件的整体结构，组成各要素的几何形状应尽量简单统一2尽量减少

13、切削加工量，减少材料及切削刀具的消耗量3尽可能采用普通设备和标准刀，量具加工，且刀具易切入，切出而顺利通过加工表面4要便于装夹，装夹次数少5零件加工部位要有足够9的刚性，以减少加工过程中的变形量，提高加工精度6尽可能采用标准件，通用件，借用件和相似件。毛坯的种类和选择：机械零件常用的毛坯主要有铸件，锻件，焊接件，各种型材及板材等，选择毛坯要综合考虑的因素：1零件材料及其力学性能，零件材料是铸铁，就选铸造毛坯，材料是钢材，且力学性能要求高时，可选锻造件，冷冲模工作零件要求材料具有足够的抗冲击韧度，一般选用锻造毛坯，反之选用型材或铸件2零件材料的工艺性，当材料具有良好的铸造性能时，应选用铸造3零件

14、的结构形状和尺寸，形状复杂的毛坯，采用铸造4生产类型，大量生产选用精密铸造或特种铸造，单件生产应用砂型铸造或自由锻5工厂生产条件，尽量利用工厂现有生产设备和生产方法以求最好的经济性。工艺基准的分类：工序基准，定位基准，测量基准，装配基准。粗基准的选择原则：1为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面为粗基准2为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的面为粗基准3为了保证重要加工面的余量均匀，应选择其为粗基准4粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次5作粗基准的表面应平整光洁，以使工件定位可靠，夹紧方便。精基准的选择原则：保证加工精度和装夹可靠方便，必须满

15、足基10准重合的原则，基准统一的原则，自为基准的原则，互为基准的原则，保证工件定位准确，夹紧可靠，操作方便的原则。工艺路线的拟定：工艺路线是工艺规程设计的总体布局，其主要任务是选择零件表面的加工方法，确定加工顺序，划分加工阶段。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸，设备，工装，切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从工厂的实际情况出发，充分考虑应用各种新工艺，新技术的可行性和经济性。选择零件表面加工方法的主要根据：1零件材料性质及热处理要求，淬火钢件的精加工采用磨削加工和特种加工2零件加工表面的尺寸公差等级和表面粗糙度3零件的加工表面的位置精度要求4零件的形状和尺寸5生产类型

16、6具体生产条件。机械加工工序的安排原则：基准先行，先主后次，先粗后精，先面后孔。在零件切削加工工艺过程中，首先要安排加工基准面的工序。作为精基准表面，一般都安排在第一道工序进行加工，以便后续工序利用该基准定位加工其他表面。其次安排加工主要表面。至于次要表面则可在主要表面加工后穿插进行加工。当零件需要分阶段进行加工时，即先进行粗加工，再进行精加工，最后进行精加工和光整加工。总之表面粗糙度值低的表面和最终加工11工序必须安排在最后加工，尽量避免磕碰高光洁的表面。所有机械零件的切削加工总是先加工出平面，然后再加工内孔。热处理工序的安排：1预备热处理，目的是改善加工性能，为最终热处理做好准备和消除残余

17、应力2最终热处理，目的是提高力学性能，如调制，淬火，渗碳淬火等。调制，淬火安排在半精加工之后，精加工之前，以便在精加工磨削时纠正热处理变形3零件加工表面粗糙度ra值能否安排淬火工序的界限，一般情况下，零件加工表面粗糙度ra=0.8um时，不得安排淬火工序。几种典型的工艺路线：1调制钢件，正火或退火加工精基准粗加工主要表面调制半精加工主要表面局部表面淬火，低温回火精加工主要表面去应力回火检验。2渗碳钢件，正火加工精基准粗，半精加工主要表面渗碳淬火，低温回火精加工主要表面去应力退火检验。3高碳钢，工具钢件，正火球化退火加工精基准粗。半精加工主要表面淬火（+冷处理），低温回火人工时效精加工主要表面人

18、工时效检验。4灰口铸铁件，时效加工精基准粗，半精加工主要表面时效精加工主要表面检验。5渗氮钢件，精密磨具，退火或正火加工精基准粗加工调制半精加工稳定化处理12精加工装配试冲模渗氮光整加工检验普通模具，粗加工调制精加工渗氮研磨检验。加工阶段的划分：1粗加工阶段，其主要任务是切除加工表面上的大部分余量，使毛坯的形状和尺寸尽量接近成品2半精加工阶段，为主要表面的精加工作好必要的精度和余量准备，并完成一些次要表面的加工3精加工阶段，是精度要求高的表面达到规定的质量要求。要求的加工精度较高，各表面的加工余量和切削用量都比较小。4光整加工阶段，其主要任务是提高被加工表面的尺寸精度和减小表面粗造度，一般不能

19、纠正形状和位置误差。划分加工阶段的作用：1有利于保证产品质量2有利于合理使用设备3便于热处理工序的安排，使热处理与切削加工工序配合更合理4便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面。划分加工阶段的依据：主要根据零件加工表面的尺寸公差等级，表面粗糙度，热处理要求等划分加工阶段。工序集中具有的特点：1工件在一次装夹后，可以加工多个表面，能较好地保证加工表面之间的相互位置精度，可以减少装夹工件的次数和辅助时间，减少工件在机床之间的搬运次数，有利于缩短生产周期2可以减少机床数量，操作工人，节省车间生产面积，简化生产计划和生产组织工作3采用的设备和工装结构复杂，投资大，调制和维13修的难度大，对工人的技术水平

20、要求高。工序分散具有的特点：；机床设备及工装比较简单，调整方便，生产工人易于掌握2可以采用最合理的切削用量，减少机动时间3设备数量多，操作工人多，生产面积大。第三章 典型零件的机械加工轴类零件的主要功能：支承传动件和传递转矩。卧式车床主轴机械加工的定位基准：1最常用的是两端中心孔作为辅助定位基准2采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴代替主轴上的中心孔定位3选择装配轴颈作为定位基准4选择主轴外圆与中心孔为定位基准提高磨削生产率的方法：一是缩短辅助时间，如自动装卸工件，自动测量，数字显示尺寸，砂轮自动修整及补偿，采用新的磨料，提高砂轮的耐用度以减少修整次数，二是改变磨削用量以及增大磨削面积，如高速磨削，

21、深切缓慢进给磨削，砂带磨削，宽砂轮磨削及多片砂轮磨削等。外圆表面的光整加工方法：高精度磨削，超精加工，研磨，珩磨，滚压，抛光等高精度磨削的特点：能够修正上道工序流线的形状误差和位置误差，生产效率高，可配备自动测量仪，但对机床本身精14度要求也很高，机床回转精度与振幅须在0.001mm一下，进给机构不能有低速爬行现象。超精加工切削过程：强烈切削阶段，正常切削阶段，微弱切削阶段，自动停止切削阶段。滚压加工原理：是利用金属的塑形变形，采用硬度比工件高的特质的滚压工具，对半精加工后的零件表面加压，使金属表层在外力作用下产生残余变形，从而改变其表层的物理力学性能。滚压加工的特点：不能纠正上道工序留下的形

22、状误差和位置误差，滚压后的形位精度取决于上道工序，滚压对象是材料组织均匀的塑形金属零件，不适合用于淬硬材料及局部有松组织的材料，滚压生产效率高，常以滚压代替研磨，珩磨。深孔加工存在的问题：1采取工件旋转，刀具仅作进给运动的方式，预先在工件上加工出一个与刀具直径尺寸相符的短导向孔，引导刀具，并且改进刀具导向结构，在刀具上安装导向块，减少刀具的引偏2采用压力输送切削液冷却刀具，强制排除切屑带走热量3改进刀具结构看，增加切屑措施，有良好的分屑，断屑和卷屑功能，有利于切屑顺利排出等。孔的光整加工方法：精细镗孔，内孔珩磨，内孔研磨，孔滚压。15箱体孔系加工方法：1平行孔系的加工方法，常用找正法，找正法是

23、工作在通用机床上利用辅助工具来找正要加工孔的争取位置的方法，这种方法加工效率低，一般只适用于单件小批量生产。常见有划线找正法，心轴和量规找正法，样板找正法。出息之外，还有镗模法，坐标法等。2同轴孔系的加工方法，在单件小批量生产中，常利用已加工孔系作支承导向，或利用铣镗床后立柱上的导向套支承导向，或采用调头镗。3交叉孔系的加工方法，主要在卧式铣镗床上靠机床工作台上的90度对准装置来控制有关孔的处置度，有时，也用心棒与百分表找正俩帮助提高其定位精度。第四章模具的特种加工及其他加工方法电火花加工：是一种电，热能加工方法，是利用工具电极和工件电极间电火花放电时，瞬时产生的高温使电极表面局部金属腐蚀去除

24、而对工件进行加工。消电离：在一次脉冲放电结束后，使放电通道中的带电粒子复合成中性粒子，这一过程即为。加工速度：电火花加工时，正极和负极同时受到不同程度的腐蚀，单位时间内工件蚀除量成为加工速度。极性效应：电火花加工时，无论是正极还是负极都会受到不同程度16的电腐蚀。即使两个电极的材料相同也往往出现正、负极的蚀除速度不一样，这种现象称为极性效应。工作液：电火花加工一般都在液体介质进行，此液体介质称为工作液。二次放电：指已加工表面上，由于电蚀产物的介入，使极间实际距离减少或是极间工作液绝缘性能降低，而再次发生非正常放电现象。冲油式：将清洁的工作液冲入放电间隙，连同电蚀产物一起从电极侧面间隙排出。抽油

25、式：从电极间隙抽出工作液，使工作液连同电蚀产物一起经过感觉待加工表面而被排出。电火花穿孔加工：是利用电火花放电时的电腐蚀原理，通过工具电极相对于工件作进给运动，而把成形电极的侧面形状和尺寸反拷在工件上，加工所需通孔。工件的准备：是指完成电火花加工前的全部工序。电规准：是指为达到预定的工艺指标，电火花加工过程中的相互配合的一组电参数。电化学加工：通过电化学反应从工件上去除或镀覆金属材料的特种加工方法。复制精度：是指加工出的形状和尺寸与阴极形状和尺寸相符合的程度。重复精度：是指用同一个工具阴极加工一批工件的形状和尺寸的一17致性。化学加工：利用酸、碱、盐等化学溶液与金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解

26、，改变工件尺寸和形状的一种加工方法。化学蚀刻加工：先把工件非加工面用耐腐蚀的涂层保护起来，需加工的表面暴露出来，侵入到化学溶液中进行腐蚀，使金属的特定部位溶解除去，达到加工的目的。电解抛光：是利用在电解液中发生阳极溶解现象而对工件表面进行腐蚀抛光的。电铸加工：是利用电化学过程中的阴极沉积现象来进行成型加工的。超声波：指高于人耳听觉频率上限的一种振动波。超声波加工：是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种加工方法。型腔挤压法：是利用金属塑性变形原理，实现模具型腔无切削力加工的一种方法。开式挤压：模具四周没受限制，金属向四周自由流动而形成型腔。闭式挤压：将模具坯料约束在模套内，

27、凸模挤压模具坯料时，金属径向流动受到限制，只能朝与挤压方向相反的方向流动，使挤压的型腔与凸模紧密贴合，型腔轮廓清晰。简答题电火花加工特点：脉冲放电能量密度高，加工用普通机械难以18加工或无法加工的金属材料加工时工具电极与工件不直接接触，两者之间不产生明显的机械力没有因切削力而产生的工艺问题工具电极的此阿里不需要比工件硬，能以弱克刚。电火花加工的工艺指标：加工速度、加工精度、加工表面质量及工具电极的相对损耗。影响电火花加工速度的主要因素：电参数极性效应工件材料的热物理常数工作液其他因素。影响电火花加工精度的主要因素：放电间隙的大小工具电极的损耗稳定性影响电火花加工质量的主要因素：表面粗糙度表面变

28、化层（分凝固层、热影响层）显微裂纹表面层的力学性能工作液的作用：具有介电性液体介质的绝缘强度比较高，在较小的电极间隙下击穿，可提高仿形精度工作液在脉冲放电作用下，急剧汽化，产生局部高压有利于电蚀产物排出工作液压缩火花放电通道，使放电通道的截面积很小，电流密度很高，提高生产率和加工精度工作液冷却工具电极和工件，防止热变形，并传散放电通道中的余热。电火花成型加工机床组成：脉冲电源、间隙自动进给调节系统、19工作液、循环过滤系统、主机自动进给调节系统种类组成：测量环节、比较环节、放大环节、执行环节。电火花自动进给调节系统按执行元件大致可分为：电液压式，伺服电机式，步进电机式，宽调速力矩电机式。工作液循环过滤系统的作用：采用强迫循环的办法把清洁工作液由液压泵加压，强迫冲入工具电极与工件之间的放电间隙，将放电间隙中的电蚀产物随同工作液一起从放电间隙中排出，以达到稳定加工的目的。电火花穿孔加工加工特点：能加工各种高硬度、高强度、高韧性的金属材料能有效地加工一般机械加工难以加工的型孔加工表面粗糙度Ra可达到3.2-0.8um，单面放电间隙为0.01-0.15um冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了模具质量；而对于复杂的凹模可以不用镶拼结构，简化了模具结构，提高了模具强度。电火花穿孔加工工艺方法