機(jī)械制造工程學(xué)復(fù)習(xí)題

1、第 一 章 金屬切削原理1、 基本定義（1） 切削運(yùn)動(dòng)：工件和刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。通常，切削運(yùn)動(dòng)按其作用可分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的向量和，稱為合成切削運(yùn)動(dòng)。（2） 切削用量三要素： 1）切削速度 Vc （切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件沿主運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)速度。單位：m/s 或 m/min（ r/s 或 r/min )2）進(jìn)給速度 Vf（切削切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)速度。單位：mm/s 或 mm/min）或進(jìn)給量 f（工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周或往返一個(gè)行程時(shí)，兩者沿進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的相對(duì)位移。單位：mm/r 或 mm/dstr（double stroke雙行程）3）背吃刀量 ap

2、(切削深度)（在基面上）垂直于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向測(cè)量的切削層最大尺寸。單位：mm 例如，外圓車削: ap(dw-dm)/2 （3） 刀具幾何參數(shù)最常用的刀具標(biāo)注角度參考系1) 正交平面參考系；組成：基面Pr通過切削刃上選定點(diǎn)，垂直于該點(diǎn)切削速度方向的平面。通常平行于車刀的安裝面（底面）?；嬷袦y(cè)量的刀具角度：主偏角r主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度Vf方向之間的夾角。 副偏角r副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度Vf反方向之間的夾角。 刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之間的夾角，它是派生角度。r=180-(r r)。r是標(biāo)注角度是否正確的驗(yàn)證公式之一。 切削平面Ps 通過切削刃上選定點(diǎn)，垂直

3、于基面并與主切削刃相切的平面。切削平面中測(cè)量的刀具角度：刃傾角s 主切削刃與基面之間的夾角。正交平面Po通過切削刃上選定點(diǎn)，同時(shí)與基面和切削平面垂直的平面。正交平面中測(cè)量的刀具角度 ：前角o 前刀面與基面之間的夾角。后角o 后刀面與切削平面之間的夾角。楔角o 前刀面與后刀面之間的夾角。 書上第九頁圖11-1 外圓車刀正交平面參考系的標(biāo)注角度2) 法平面參考系；3)假定工作平面與背平面參考系2、 金屬切削過程（1） 切削層的變形第變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)； 第變形區(qū) 與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)； 第變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)。1）第一變形區(qū) 塑性變形從始

4、滑移面OA開始至終滑移面OM終了，之間形成AOM塑性變形區(qū)。主要特征是金屬沿滑移面的剪切變形，隨之產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。 2） 第二變形區(qū) 當(dāng)切屑沿前刀面流動(dòng)時(shí)，會(huì)進(jìn)一步受到前刀面的強(qiáng)烈擠壓和摩擦，進(jìn)一步發(fā)生變形，變形主要集中在與前刀面摩擦的切屑底面一薄層金屬區(qū)域（第變形區(qū)）。主要特征是“纖維化”塑性變形，晶粒纖維化的方向和前刀面平行。切屑底面光滑、外側(cè)呈毛茸狀。產(chǎn)生積屑瘤 （在中低速切削塑性金屬材料時(shí), 常在刀具前面刃口處形成一塊硬度很高的楔塊，稱之為積屑瘤。）優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定的積屑瘤代替刀刃進(jìn)行切削，延長(zhǎng)刀具壽命；加大刀具的工作前角，使變形下降，切削容易。缺點(diǎn)：形狀極不規(guī)則，影響加工精度和表面粗糙

5、度；不穩(wěn)定積屑瘤的頻繁脫落，加速刀具的磨損，產(chǎn)生振動(dòng)。 在精加工時(shí)應(yīng)盡可能避免積屑瘤的產(chǎn)生，但在粗加工時(shí)，有時(shí)可充分利用積屑瘤。 3）第三變形區(qū) 在已加工表面上與刀具后面擠壓、摩擦形成的變形區(qū)域稱為第三變形區(qū)（）。主要特征：已加工表面的纖維化，形成加工變質(zhì)層。塑性變形造成已加工表面加工硬化及表面層的殘余應(yīng)力。 （2）切屑的類型1)帶狀切屑 形成條件：加工塑性材料、高切削速度、小切削厚度、大的刀具前角。 特 點(diǎn)：切削過程平穩(wěn)，切削力波動(dòng)較小，已加工表面粗糙 度小。不易斷屑、影響加工過程和安全。2)擠裂切屑：形成條件：加工塑性材料、中等切削速度、切削厚度較大或刀具前角較小。 特 點(diǎn)：切屑冷硬度高，

6、脆且易斷，已加工表面粗糙度小。切削力幅值大，且波動(dòng)明顯，易產(chǎn)生振動(dòng)。3) 單元切屑形成條件：加工塑性較差的材料、切削速度很低、切削厚度很大或刀具前角很小。 特 點(diǎn)：切削力波動(dòng)大，振動(dòng)明顯，已加工表面非常粗糙、有振紋。4) 崩碎切屑形成條件：切削脆性材料，如鑄鐵、黃銅等。 特 點(diǎn)：切削力幅值較小但波動(dòng)幅度大，易產(chǎn)生振動(dòng)，已加工表面粗糙度較大。3、 刀具磨損和刀具耐用度（1） 刀具磨損的形式 1）前刀面磨損：切削塑性材料，切削速度、切削厚度較大時(shí)，在前刀面上磨出一個(gè)月牙洼。2）后刀面磨損：加工脆性材料或在切削速度較低、切削厚度較?。╤D0.1mm），由于前刀面上刀屑間的作用相對(duì)較弱，主要發(fā)生后刀面

7、磨損。3）邊界磨損：切削鋼材時(shí)，常在主切削刃靠近工件外皮處以及刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋，這就是邊界磨損。（2）刀具磨損的原因 1）磨料磨損：低速切削時(shí)的主要磨損原因。2）黏結(jié)磨損：切屑材料與刀具在壓力和摩擦條件下發(fā)生冷焊黏結(jié)，帶走刀具材料，產(chǎn)生表面破壞傷痕。 在形成不穩(wěn)定積屑瘤的條件下，黏結(jié)磨損較為嚴(yán)重。 3）擴(kuò)散磨損：工件、刀具材料在高溫條件下相互擴(kuò)散，造成刀具磨損。擴(kuò)散磨損是硬質(zhì)合金刀具的主要磨損原因之一。4）化學(xué)磨損：高溫下刀具材料與周圍介質(zhì)起化學(xué)作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨損。在高速切削時(shí)，產(chǎn)生邊界磨損的主要原因。（3）刀具耐用度定義：刀具

8、耐用度是指刃磨后的刀具從開始切削到磨損量達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)(VB、NB)為止所用的切削時(shí)間。用T表示，單位：min。 （刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具幾何參數(shù)是否合理的重要參數(shù)。）4、 工件材料的切削加工性 （1） 含義： 工件材料切削加工性是指對(duì)某種材料進(jìn)行切削加工的難易程度。 （2） 衡量指標(biāo) 1）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性； 2）以加工表面質(zhì)量衡量加工性； 3）以切削力或切削溫度衡量加工性； 4）以切屑控制或斷屑的難易衡量加工性。 一般生產(chǎn)中，常以保證刀具一定耐用度下的切削速度vT作為衡量材料切削加工性的指標(biāo)。 第 二 章 金屬切削刀具1、 車 刀 車

9、刀是金屬切削加工中使用最廣泛的刀具，它可以在普通車床、轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、自動(dòng)與半自動(dòng)車床上，完成工件的外圓、端面、切槽或切斷等不同的加工工序。2、 孔加工刀具 孔加工刀具用途廣、種類多，一般可分為兩大類： （1）在實(shí)體材料上加工孔的刀具，如麻花鉆、中心鉆、扁鉆、深孔鉆等； （2）對(duì)孔進(jìn)行再加工的刀具，如擴(kuò)孔鉆、絞刀、鏜刀、锪鉆等。 （3）絞刀用于孔的精加工或半精加工：加工中的“擴(kuò)張”與“收縮” 。擴(kuò)張：實(shí)際加工的孔徑比絞刀校準(zhǔn)部的直徑大。 原因：刀齒的徑向誤差、工件與刀具的安裝誤差，積屑瘤的作用，工件材料、絞削用量、切削液等因素的影響。收縮：實(shí)際加工的孔徑比絞刀校準(zhǔn)部的直徑小。 原因：工件材

10、料的彈性恢復(fù)。如加工薄壁的韌性材料、硬質(zhì)合金絞刀高速絞孔等。3、 銑 刀銑削是一種應(yīng)用非常廣泛的加工方法。加工精度一般為IT9IT8，表面粗糙度為Ra6.31.6。銑刀為多齒刀具，有較高生產(chǎn)率。主要用于平面、臺(tái)階、溝槽和各種成形面的粗加工和半精加工。（1） 銑削方式1）圓周銑削：用分布于圓柱面上的刀齒進(jìn)行的銑削，稱為周銑。 逆銑：銑刀切入工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相反。特點(diǎn)：刀齒的切削厚度從ap=0至apmax； 切入時(shí)，出現(xiàn)打滑，刀齒較易磨損； 已加工表面冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重； 要求工件裝夾緊固； 進(jìn)給比較平穩(wěn)。順銑：銑刀切出工件時(shí)的切削速度方向與工件的進(jìn)給方向相同。特點(diǎn)：刀齒的切削厚度從

11、apmax到ap=0 ； 刀齒磨損較少，提高刀具耐用度； 已加工表面質(zhì)量較高； 工件表面硬皮易損壞刀齒； 進(jìn)給速度時(shí)快時(shí)慢，影響工件表面粗糙度。 2）端面銑削：用分布于銑刀端平面上的刀齒進(jìn)行的銑削，稱為端銑。1）對(duì)稱銑 ：刀齒切入工件與切出工件的切削厚度ap相同,稱為對(duì)稱銑削。2）不對(duì)稱逆銑：若切入時(shí)的切削厚度小于切出時(shí)的切削厚度，則為不對(duì)稱逆銑。第 三 章 金屬切削機(jī)床1、 成形運(yùn)動(dòng)(1).工件表面的成形方法 零件表面的形成：是一條母線沿一條導(dǎo)線運(yùn)動(dòng)而形成。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為表面發(fā)生線。 發(fā)生線是由刀具的切削刃與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)得到的，由于使用的刀具切削刃形狀和采取的加工方法不同，形成發(fā)生線的

12、方法可歸納為四種：軌跡法、成形法、相切法和展成法。 （2）成形運(yùn)動(dòng)的種類：簡(jiǎn)單成形運(yùn)動(dòng)、復(fù)合成形運(yùn)動(dòng) 1） 簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)之間是相互獨(dú)立的，沒有嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系。 2） 組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)的各個(gè)部分必須保持嚴(yán)格的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，是相互依存，而不是獨(dú)立的。(3)傳動(dòng)鏈1）外聯(lián)系傳動(dòng)鏈 聯(lián)系動(dòng)力源（如電動(dòng)機(jī)）和執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺(tái)等）之間的傳動(dòng)鏈，使執(zhí)行件獲得運(yùn)動(dòng)（速度和方向）。 保證執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)； 不要求動(dòng)力源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系； 如：車床上加工外圓 電機(jī)-主軸；主軸-刀架 2）內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈當(dāng)傳動(dòng)鏈的兩個(gè)末端件（執(zhí)行件）之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)有嚴(yán)格的比例關(guān)系要求，該傳動(dòng)鏈稱為內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈。

13、聯(lián)系復(fù)合運(yùn)動(dòng)之內(nèi)的各個(gè)分量，保證執(zhí)行件實(shí)現(xiàn)復(fù)合運(yùn)動(dòng)； 執(zhí)行件和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系； 內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈中不得有瞬時(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化的傳動(dòng)件，如摩擦傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等。(4) 傳動(dòng)原理圖 :臥式車床的傳動(dòng)原理圖如下所示在臥式車床傳動(dòng)系統(tǒng)中，由于換置器官位置的不同，有如下圖所示的三種傳動(dòng)方案，試寫出每種傳動(dòng)方案的內(nèi)、外聯(lián)系傳動(dòng)鏈；從中選出最優(yōu)方案，并說明理由。2、 傳動(dòng)系統(tǒng)（1） 傳動(dòng)路線表達(dá)式1)傳動(dòng)路線 傳動(dòng)路線表達(dá)式如下：2）主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)與轉(zhuǎn)速 根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)圖和傳動(dòng)路線表達(dá)式，主軸正轉(zhuǎn)可獲得23(22-1)+23=24級(jí)不同轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)12級(jí)。 主軸的轉(zhuǎn)速可按下列運(yùn)動(dòng)平衡式計(jì)

14、算： n=1450(130/230)uI-IIuII-IIIuIII-V（2） 設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)1）變速范圍 Rn=nmax/nmin 2）公比3）變速級(jí)數(shù)（3）轉(zhuǎn)速圖 級(jí)比指數(shù)：傳動(dòng)組內(nèi)相鄰兩傳動(dòng)比之比值x稱為級(jí)比，級(jí)比的指數(shù)x ，稱為級(jí)比指數(shù)?；窘M和擴(kuò)大組：級(jí)比指數(shù)為1的傳動(dòng)組，稱為基本組。將基本組的變速范圍進(jìn)行擴(kuò)大的傳動(dòng)組，稱為擴(kuò)大組。設(shè)計(jì)變速系統(tǒng)的一般原則 1）“一個(gè)規(guī)律”：符合級(jí)比規(guī)律 2）“兩個(gè)限制”： 齒輪極限傳動(dòng)比：imax=22.5,imin=1/4。 齒輪變速組的變速范圍：rmax=810。 3）“三項(xiàng)原則”：傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)“要前多后少”，傳動(dòng)路線的設(shè)計(jì)要“前密后疏”，降速比的

15、設(shè)計(jì)要“前緩后急”。（ 若有升速傳動(dòng)，應(yīng)遵守“先升后降”的原則。）4）“四項(xiàng)注意”：傳動(dòng)鏈要短，齒數(shù)和要小，齒輪線速度要小，空轉(zhuǎn)件要少。 第 四 章 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)原理1、 機(jī)床夾具的組成及作用（1）機(jī)床夾具的組成1）定位元件2）夾緊裝置3）對(duì)刀及導(dǎo)向元件 用于確定刀具相對(duì)工件上加工表面相對(duì)位置的元件。 如鉆套、鏜套、對(duì)刀塊等。4）夾具體 用于安裝夾具中各種元件或裝置的基礎(chǔ)件。5）其他元件或裝置 如定向鍵（T型槽定位鍵）、操作件（啟動(dòng)、液壓、電磁等操作桿）、分度裝置等。（2）機(jī)床夾具的作用1）保證發(fā)揮機(jī)床的基本性能 2）擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍3）提高生產(chǎn)率和降低加工成本4）保證加工精度和加工精度的穩(wěn)

16、定性5）降低對(duì)工人技術(shù)水平的要求，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度2、工件在夾具中的定位（1）六點(diǎn)定位原理（能夠判斷出限制哪些自由度）工件在空間的六個(gè)自由度必須用相當(dāng)于六個(gè)支承點(diǎn)的定位元件來限制，且每個(gè)支承點(diǎn)只限制一個(gè)自由度。 （2）定位狀態(tài)1） 完全定位：工件在夾具中定位，需要六個(gè)自由度都被限制時(shí)，稱為完全定位。 2） 不完全定位（部分定位）：工件在夾具中定位，不需要全部限制六個(gè)自由度數(shù)時(shí)，稱為不完全定位。3） 欠定位：工件在夾具中定位時(shí)，實(shí)際限制的自由度數(shù)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)時(shí)，稱為欠定位。 4） 過定位（重復(fù)定位）：工件在夾具中定位時(shí)，同一自由度由兩個(gè)或兩個(gè)以上的支撐點(diǎn)所限制時(shí)，稱為過定位。3、 定位誤差

17、由于工件在夾具上定位不準(zhǔn)確所引起的工序尺寸誤差、方向或位置誤差。（1）基準(zhǔn)不重合誤差B 定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合而引起的工序尺寸的最大變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)不重合誤差。（2）基準(zhǔn)移位誤差Y 定位基準(zhǔn)（本身）相對(duì)其理想位置沿工序尺寸方向變動(dòng)，而引起的工序尺寸的最大變動(dòng)量，稱為基準(zhǔn)移位誤差。（3） 計(jì)算方法 DB+Y 書上第271頁11題第5章 機(jī)械加工質(zhì)量1. 機(jī)械加工精度（1）定義機(jī)械加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的位置）與理想零件幾何參數(shù)相符合的程度。（2） 加工精度的影響因素1) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差原理誤差機(jī)床的幾何誤差工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差刀具、夾具的制造誤差及工件的安裝

18、誤差工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差2） 工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差傳動(dòng)力對(duì)加工精度的影響慣性力對(duì)加工精度的影響夾緊力對(duì)加工精度的影響重力對(duì)加工精度的影響3） 工藝系統(tǒng)受熱變形所引起的誤差機(jī)床熱變形對(duì)加工精度的影響刀具熱變形對(duì)加工精度的影響工件熱變形對(duì)加工精度的影響4）工件內(nèi)應(yīng)力所引起的誤差熱加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差切削加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差。冷塑變形：表面產(chǎn)生壓應(yīng)力；熱塑變形：表面產(chǎn)生拉應(yīng)力冷校直產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起的誤差（3） 提高加工精度的解決措施1）減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施提高工藝系統(tǒng)的剛度：機(jī)床構(gòu)件自身剛度的提高；零部件之間的接觸剛度；提高工件安裝的剛度提高零部件的剛度：提

19、高加工時(shí)刀具的剛度；加預(yù)緊力2）減少工藝系統(tǒng)受熱變形的措施減少并隔離熱源采用熱補(bǔ)償機(jī)構(gòu)穩(wěn)定機(jī)床溫度場(chǎng)分布（達(dá)到熱平衡后在工作）控制環(huán)境溫度3）減小或消除內(nèi)應(yīng)力的措施合理設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砗侠戆才殴に嚶肪€2、 表面質(zhì)量的影響因素（1） 影響表面粗糙度的因素1）切削加工中影響表面粗糙度的因素幾何因素物理因素2） 磨削加工中影響表面粗糙度的因素砂輪：砂輪的粒度 粒度 ，表面粗糙度 砂輪的硬度 適宜 砂輪的修整 表面越光滑，表面粗糙度越小磨削用量 砂輪的速度 速度 ，表面粗糙度 磨削深度 深度 ，表面粗糙度 工件的速度（縱向進(jìn)給） 速度，表面粗糙度3） 工藝系統(tǒng)的振動(dòng)對(duì)表面粗糙度的影響自由振

20、動(dòng)強(qiáng)迫振動(dòng)自激振動(dòng)（2） 影響表面物理力學(xué)性能的因素1） 加工表面的冷卻硬化2） 表面金相組織的變化3） 表面的殘余應(yīng)力3、提高加工精度和表面質(zhì)量的途徑（1）提高加工精度的途徑1）查明原因直接消除2）誤差補(bǔ)償或抵消法3）誤差轉(zhuǎn)移法4）誤差分組法5）積極控制法6）“就地加工”法7）誤差平均法（2）提高表面質(zhì)量的途徑1）控制磨削參數(shù)2）采用超精加工、珩磨等光整加工方法作為最終加工工序3）采用噴丸、滾壓、輾光等強(qiáng)化工藝4）表面質(zhì)量的檢查第六章 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)1、 工藝過程：在生產(chǎn)過程中，直接改變生產(chǎn)對(duì)象的尺寸、形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。工藝過程是生產(chǎn)過程的一部分，它包括毛坯的制造、熱處理、機(jī)械加工和產(chǎn)品的裝配2、 機(jī)械加工工藝過程的組成 機(jī)械加工工藝過程是由若干工序組成。每一工序又可依次細(xì)分為安裝、工位、工步和工作行程。 工序：是指一個(gè)（或一組）工人，在一臺(tái)設(shè)備上（或一個(gè)工作地點(diǎn)），對(duì)同一個(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程（加工過程）。 工序是組成機(jī)械加工工藝過程的基本單元。 安裝：在同一工序中，工件在機(jī)床上每裝夾一次所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為安裝。 工步：指加工表面、切削工具和切削用量中的轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量均不變的條件下所完成的那部分工序內(nèi)容。 工作行程（走刀）