機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本概念

1、機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本概念第一章 機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本概念學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1能簡(jiǎn)單敘述船機(jī)制造的生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程；2能正確描述船機(jī)加工工藝過(guò)程的組成部分；3能簡(jiǎn)單敘述生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類(lèi)型的含義。能力目標(biāo)1會(huì)結(jié)合具體的加工實(shí)例分析其中的工序、安裝、工位、工步及走刀的組成；2對(duì)不同生產(chǎn)類(lèi)型的具體內(nèi)容能選擇合適的工藝方法。 第一節(jié) 生產(chǎn)過(guò)程和工藝過(guò)程 船舶機(jī)器設(shè)備或機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行制造時(shí)，將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^(guò)程稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程。它包括原材料的運(yùn)輸、保管與準(zhǔn)備、產(chǎn)品的技術(shù)和生產(chǎn)準(zhǔn)備、毛坯制造、零件的機(jī)械加工和熱處理、部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗(yàn)、調(diào)試、油漆包裝以及產(chǎn)品銷(xiāo)售和售后服務(wù)等。 一個(gè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程又可

2、分為若于車(chē)間的生產(chǎn)過(guò)程。某一車(chē)間所用的原材料(或半成品)可能是另一車(chē)間的成品，而它的成品又可能是其他車(chē)間的原材料(或半成品)。例如，機(jī)械加工車(chē)間的毛坯是鑄造車(chē)間的成品；機(jī)械加工車(chē)間的成品又是裝配車(chē)間的半成品。船舶機(jī)器就是通過(guò)總裝車(chē)間進(jìn)行的部件裝配、總裝和調(diào)整試驗(yàn)才達(dá)到規(guī)定的性能和可靠性指標(biāo)的。 比如船舶柴油機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，柴油機(jī)的活塞、連桿、缸套、軸瓦、油泵油嘴及增壓器等重要零部件和設(shè)備都是由許多專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)分工協(xié)作完成的。這樣做有利于專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率，并能降低生產(chǎn)成本。 工藝過(guò)程是指生產(chǎn)過(guò)程中直接改變生產(chǎn)對(duì)象的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為成品或半成品的過(guò)程。它是生產(chǎn)

3、過(guò)程中的主要組成部分，如鑄造、鍛造、熱處理、機(jī)械加工和裝配作業(yè)等工藝過(guò)程。而機(jī)械加32藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為零件的全過(guò)程，它直接決定零件及產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，對(duì)產(chǎn)品的成本、生產(chǎn)周期都有較大影響。工藝過(guò)程不包括工件的運(yùn)輸、包裝和貯存、生產(chǎn)準(zhǔn)備、機(jī)床設(shè)備維修等輔助工作。 第二節(jié) 機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成 機(jī)械加工工藝過(guò)程按一定順序由若干個(gè)工序組成，所以其基本單元是工序。每一個(gè)工序又是由安裝、工步、工位和走刀組成的。 1工序 工序是指一個(gè)或一組工人，在一個(gè)工作地對(duì)同一個(gè)或同時(shí)對(duì)幾個(gè)工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。如對(duì)軸的外圓表面粗車(chē)后接著進(jìn)行精車(chē)，則整個(gè)

4、粗、精車(chē)外圓為一個(gè)工序；如果軸的生產(chǎn)批量大，宜先完成這批軸的粗車(chē)，然后再進(jìn)行精車(chē)。由于粗、精車(chē)外圓中間有了間斷，因此成為兩個(gè)工序。劃分工序的依據(jù)是工作地點(diǎn)是否改變和加工是否連續(xù)完成。 2安裝 在一道工序中，工件在加工位置上至少要裝夾一次，有時(shí)也可能裝夾幾次，才能完成加工。安裝是工件(或裝配單元)經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序。從減少裝夾誤差及裝夾工件花費(fèi)的工時(shí)考慮，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)。因此在生產(chǎn)中常采用不需要重新裝夾工件而又能改變工件在機(jī)床上的位置以加工不同表面的分度夾具或機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 3工步 在一個(gè)工序中往往需要采用不同的刀具來(lái)加工許多不同的表面。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，可將工

5、序再劃分為若干個(gè)工步。 工步是在加工表面、切削刀具和切削用量(儀指主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量)都不變的情況下所完成的那一部分工藝過(guò)程。變化其中的一個(gè)就是另一個(gè)工步。 一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)加工表面或刀具改變時(shí)，即構(gòu)成一個(gè)新的工步。但對(duì)于那些連續(xù)進(jìn)行的若干個(gè)相同的工步，習(xí)慣上常常稱(chēng)為一個(gè)工步，如在搖臂鉆床上連續(xù)鉆箱體上多個(gè)相同直徑的孔，就是一個(gè)工步。 為了提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)中常常采用復(fù)合刀具或多刀同時(shí)加工，這樣的工步稱(chēng)為復(fù)合工步。 4，工位 當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)位(或移位)加工的機(jī)床(或夾具)進(jìn)行加工時(shí)，在一次裝夾中，工件(或刀具)相對(duì)于機(jī)床要經(jīng)過(guò)幾個(gè)位置依此進(jìn)行加工，在每一個(gè)工作位置卜所完成的那一部分工序，稱(chēng)為工位。 圖11所

6、示為工件在三軸組合鉆床上鉆、擴(kuò)、鉸孔加工的情況。工件裝夾在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，這時(shí)工件與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一起相對(duì)于刀具位置改變4次，一個(gè)工件便完成了該工序的工作(工位1為工件的裝卸工位)。所以這種情況為4個(gè)工位加工。采用多工位加工可以減少裝夾次數(shù)，減少裝夾誤差，提高生產(chǎn)率。 又如，在單軸立式鏜床上鏜機(jī)體的氣缸孔時(shí)，每鏜一個(gè)孔，機(jī)體與機(jī)床工作臺(tái)一起移動(dòng)一個(gè)氣缸軸線(xiàn)距離后的位置就是一個(gè)工位。 5走刀 在一個(gè)工步中，如果要切掉的金屬層很厚，可分幾次切削，每切削一次就稱(chēng)為一次走刀。 下面以圖12所示的從圓柱毛坯加工成階梯軸的例子來(lái)分析機(jī)械加工工藝過(guò)程的組成： 若階梯軸的精度和表面粗糙度要求不高，則加工這根階梯軸的

7、工藝過(guò)程將包含下列加工內(nèi)容：切一端面，打中心孔，切另一端面，打中心孔，車(chē)大外圓，大外圓倒角，車(chē)小外圓，小外圓倒角，銑鍵槽，去毛刺。 根據(jù)車(chē)間加工條件和生產(chǎn)規(guī)模的不同，可以采用不同的方案來(lái)完成這個(gè)工件的加工。 單件小批生產(chǎn)的工藝過(guò)程：第二章 機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)H標(biāo) 1能正確敘述機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容和作用； 2熟知機(jī)械加上工藝規(guī)程的制訂步驟； 3能簡(jiǎn)單敘述提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的措施。 能力目標(biāo) 1會(huì)對(duì)零件進(jìn)行正確的工藝分析； 2會(huì)為零件的加工選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ换鶞?zhǔn)； 3會(huì)為各表面的加工選擇合適的加工方法和劃分合理的加工階段； 4會(huì)進(jìn)行加工余量和工序尺寸的計(jì)算； 5會(huì)結(jié)合具體的零件圖要求

8、，制訂出較合理的機(jī)械加工工藝規(guī)程的主要內(nèi)容。 第一節(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程的概念 如前所述，在機(jī)械制造企業(yè)中，采用各種機(jī)械加工方法將毛坯加工成零件，再將這些零件裝配成機(jī)器。為了使上述工藝過(guò)程滿(mǎn)足“優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗”的要求，首先必須制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程和機(jī)器的裝配工藝規(guī)程，然后按照所制訂的工藝規(guī)程來(lái)進(jìn)行機(jī)械加工和裝配。 在許多情況下，一個(gè)零件或產(chǎn)品的工藝過(guò)程并不是唯一的，但在一定的生產(chǎn)條件下，總是存在著一個(gè)(或幾個(gè))相對(duì)最佳的合理方案。通常將比較合理的工藝過(guò)程確定下來(lái)，寫(xiě)成工藝文件，作為組織生產(chǎn)和進(jìn)行技術(shù)準(zhǔn)備的依據(jù)。這種規(guī)定產(chǎn)品或零部件制造和裝配工藝過(guò)程及操作方法的工藝文件稱(chēng)為工藝規(guī)程。 一

9、、機(jī)械加工工藝規(guī)程的作用 1機(jī)械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù) 根據(jù)它來(lái)組織原材料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機(jī)床調(diào)整、專(zhuān)用工裝設(shè)備(如專(zhuān)用夾具、刀具和量具)的設(shè)計(jì)與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，調(diào)配勞動(dòng)力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。 2機(jī)械加工工藝規(guī)程是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計(jì)劃調(diào)度的依據(jù) 可用來(lái)制定生產(chǎn)產(chǎn)品的進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的調(diào)度計(jì)劃，并能做到各工序科學(xué)銜接，使生產(chǎn)均衡，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗。 3機(jī)械加工工藝規(guī)程是新建工廠(chǎng)或車(chē)間的基本技術(shù)史件 根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，能確定所需機(jī)床的種類(lèi)和數(shù)量，工廠(chǎng)或車(chē)間面積，機(jī)床的平面布置，工人的工種、等級(jí)和數(shù)量等。 二、機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容和種類(lèi) 1機(jī)械加工工藝規(guī)程的內(nèi)容 工件的

10、加工工藝路線(xiàn)和所經(jīng)過(guò)的車(chē)間與工段；各工序的內(nèi)容和所采用的機(jī)床與工藝裝備(包括刀具、夾具、量具、檢具、輔具、鉗工工具等)；工序尺寸和公差；檢驗(yàn)項(xiàng)目；切削用量；時(shí)間定額和工人技術(shù)等級(jí)等。 2機(jī)械加工工藝規(guī)程的種類(lèi) 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和機(jī)械加工工序卡片是兩個(gè)主要的工藝文件。對(duì)于檢驗(yàn)工序還有檢驗(yàn)要序卡片；自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床完成的工序還有機(jī)床調(diào)整卡片。 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡是說(shuō)明零件加工丁藝過(guò)程的工藝文件。由于各工序內(nèi)容規(guī)定得不夠具體，因此不能直接指導(dǎo)工人操作，只能作為生產(chǎn)管理用的技術(shù)文件。但在單件小批生產(chǎn)中，因不編制其他文件，所以過(guò)程卡可編制得較詳細(xì)，以用于指導(dǎo)生產(chǎn)。 機(jī)械加工工序卡是為每個(gè)工序詳細(xì)制定

11、的，用于直接指導(dǎo)工人進(jìn)行生產(chǎn)，多用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 檢驗(yàn)工序卡片只對(duì)關(guān)鍵零什或精度較高的零件才使用。 三、制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的步驟 在一定的生產(chǎn)條件下，以最少的勞動(dòng)消耗和最低的費(fèi)用，按計(jì)劃加工出符合要求的零件，是制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程的原則。具體來(lái)說(shuō)就是保證產(chǎn)品質(zhì)量，獲得較高的生產(chǎn)率和最好的經(jīng)濟(jì)效益，并使工人有良好而安全的勞動(dòng)條件，做到技術(shù)上先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)上合理。 一般按下述步驟制定工藝規(guī)程： 1確定生產(chǎn)類(lèi)型和生產(chǎn)組織形式 根據(jù)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)確定生產(chǎn)類(lèi)型，再按照生產(chǎn)類(lèi)型確定具體生產(chǎn)組織形式。在制訂工藝規(guī)程之前，必須首先確定生產(chǎn)組織形式。例如，在大批大量生產(chǎn)的單一流水線(xiàn)中，

12、應(yīng)采用高效率的加工方法和機(jī)床，廣泛應(yīng)用專(zhuān)用工藝裝備。同時(shí)還要嚴(yán)格平衡各工序的時(shí)間，使之按節(jié)拍生產(chǎn)。而在單件小批量生產(chǎn)中，應(yīng)廣泛采用萬(wàn)能機(jī)床和通用工藝裝備，不需平衡各工序的時(shí)間，但應(yīng)考慮機(jī)床的負(fù)荷率。 2分析被加工零件的工藝性 包括審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性和分析零件的各項(xiàng)技術(shù)要求，并結(jié)合車(chē)間生產(chǎn)條件和加工類(lèi)似零件的情況及經(jīng)驗(yàn)提出必要的修改意見(jiàn)。 3選擇毛坯的種類(lèi)和制造方法 這里應(yīng)全面考慮毛坯的制造成本和機(jī)械加工成本，以達(dá)到降低零件總成本的目的。在條件可能的情況下，應(yīng)盡可能選擇高精度的毛坯，以節(jié)約原材料和減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量。在有條件時(shí)，最好委托專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家提供毛坯。同時(shí)注意新工藝、新材料、新技術(shù)的應(yīng)用。

13、 4，工藝路線(xiàn)的擬訂 它包括確定裝夾方式；選擇定位基準(zhǔn)；確定各表面的加工方法和劃分加工階段；合理安排各表面加工順序；決定工序集中或分散的程度。第三章 機(jī)械加工精度學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1能正確闡述加工精度的基本概念；2能簡(jiǎn)單敘述獲得加工精度的方法；3熟知影響加上精度的主要因素有哪幾個(gè)方面。能力目標(biāo)1會(huì)根據(jù)實(shí)際加工案例，分析出造成加工誤差的主要原因；2會(huì)根據(jù)造成加工誤差的原因，采取相應(yīng)的工藝措施來(lái)減少誤差，提高加工精度。 第一節(jié) 加工精度的基本概念 對(duì)零件制造的基本要求就是要做到多、快、好、省。其中“好”的含義包括不斷提高零件的質(zhì)量，提高其使用效能與使用壽命，最大限度地消滅廢品，降低次品率，提高零件的

14、合格率。因?yàn)榱慵馁|(zhì)量直接影響著機(jī)器的性能、壽命、效率、可靠性等指標(biāo)，是保證機(jī)器質(zhì)量的基礎(chǔ)，而零件的制造質(zhì)量，是依靠其毛坯的制造方法、機(jī)械加工、熱處理以及表面處理等工藝來(lái)保證的。因此，在零件制造的各個(gè)環(huán)節(jié)都要始終把保證質(zhì)量放在首位。 衡量零件的加丁質(zhì)量的指標(biāo)有兩大類(lèi)：一是機(jī)械加工精度，二是機(jī)械加工表面質(zhì)量。 一、加工精度和加工誤差 加工精度是指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)(尺寸、形狀和位置)與圖紙規(guī)定的理想幾何參數(shù)符合的程度。這種相符合的程度越高，加工精度也越高。所謂理想幾何參數(shù)，對(duì)于尺寸而言，就是零件的公差帶中心；對(duì)于表面形狀而言，就是絕對(duì)準(zhǔn)確的圓柱面、平面、圓錐面等；對(duì)表面位置而言，就是絕對(duì)的

15、平行、垂直、同軸和一定的角度等。 在加工中，由于各種因素的影響，實(shí)際上不可能將零件的每一個(gè)幾何參數(shù)加工得與理想幾何參數(shù)完全相符，總會(huì)產(chǎn)生一些偏離。這種偏離，就是加工誤差。實(shí)際上，從多快好省的全面觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，也沒(méi)有必要將零件的尺寸、形狀和位置加工得絕對(duì)精確。因此，只要能保證零件在機(jī)器中的功能，則加工時(shí)允許零件的幾何參數(shù)存在一定的加工誤差。只要零件的加上誤差不超出零件圖上按零件的設(shè)計(jì)要求所規(guī)定的公差，就可以說(shuō)保證了零件的加工精度要求。由此可見(jiàn)，“加工精度”和“加工誤差”這兩個(gè)概念是從兩個(gè)側(cè)面來(lái)評(píng)定零件幾何參數(shù)這個(gè)同一事物的。加工精度的低和高是通過(guò)加工誤差的大和小來(lái)表示的。所以，保證和提高加工精度的問(wèn)

16、題，實(shí)際上就是限制和減小加工誤差的問(wèn)題。 二、獲得加工精度的方法 加工精度可以分為尺寸精度、形狀精度和位置精度。因此，加工精度的高、低是以尺寸公差、形狀公差和位置公差來(lái)衡量的。 1獲得零件尺寸精度的方法 (1)試切法。這種方法就是通過(guò)試切、測(cè)量、調(diào)整、再試切，反復(fù)進(jìn)行直到被加工尺寸達(dá)到要求為止。例如，在車(chē)床亡車(chē)削外圓時(shí)，首先在工件端部試切一小段，然后停車(chē)、退刀，用外卡鉗或游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑，再調(diào)整切削深度，之后再切削。經(jīng)多次試切，直到尺寸達(dá)到要求時(shí)再車(chē)出整個(gè)表面來(lái)。這種方法能達(dá)到較高的加工精度，但它的效率低，對(duì)操作者的技術(shù)水平要求高，主要適用于單件小批生產(chǎn)。 (2)調(diào)整法。這種方法是先調(diào)整好刀

17、具和工件在機(jī)床上的相對(duì)位置，并在批零件的加工過(guò)程中保持這個(gè)位置不變，以此保證被加工尺寸的精度。工件的加工精度很大程度上取決于調(diào)整精度，調(diào)整好之后，能自動(dòng)保證加工精度，大大縮短了加工所需的輔助時(shí)間，因此生產(chǎn)率高。這種方法廣泛用于各類(lèi)半白動(dòng)、自動(dòng)機(jī)床和自動(dòng)線(xiàn)卜，適用于成批、大量生產(chǎn)。 (3)定尺寸刀具法。這種方法是用刀具的相應(yīng)尺寸和形狀來(lái)保證被加工部位的尺寸和形狀。例如，鉆孔、鉸孔、拉孔、鏜孔、攻螺紋和銑槽等。這種方法的加工精度主要由刀具本身的精度來(lái)保證。由于可以提高刀具制造精度，因此用尺寸刀具加工能達(dá)到相當(dāng)高的加工精度，同時(shí)又避免了試切過(guò)程，生產(chǎn)率較高。其主要缺點(diǎn)是刀具的制造復(fù)雜和耗費(fèi)較大，使用

18、的尺寸范圍受到一定的限制。此法適用于各種生產(chǎn)規(guī)模中的孔、螺紋和成形表面的加工。 (4)自動(dòng)控制法。這種方法是用度量裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)構(gòu)成加工過(guò)程的自動(dòng)循環(huán)，即自動(dòng)完成加工巾的切削、度量、補(bǔ)償調(diào)整等一系列工作，當(dāng)工件達(dá)到要求的尺寸時(shí)，機(jī)床自動(dòng)退刀停止加工。此法適用于成批和大量生產(chǎn)。 圖31示出在內(nèi)圓磨床上用自動(dòng)控制法磨孔的示意圖。砂輪座帶動(dòng)砂輪，每往復(fù)走刀一次，塞規(guī)5借彈簧6之力測(cè)量孔一次。孔的尺寸若不到位，塞規(guī)插不進(jìn)孔內(nèi)，這時(shí)沒(méi)有信號(hào)發(fā)出，機(jī)床則繼續(xù)工作。待孔的尺寸磨到公差范圍以?xún)?nèi)時(shí)，塞規(guī)5插入孔內(nèi)，這時(shí)觸桿1向右運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)信號(hào)開(kāi)關(guān)，發(fā)出改變磨削用量的信號(hào)，機(jī)床進(jìn)入精磨過(guò)程。當(dāng)塞規(guī)4也能

19、插入孔內(nèi)時(shí)，第四章 機(jī)械加工表面質(zhì)量學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1能正確敘述機(jī)械加工表面質(zhì)量的含義；2能簡(jiǎn)單解釋表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響；3，能正確說(shuō)明影響表面質(zhì)量的工藝因素有哪些。能力目標(biāo)1會(huì)采取相應(yīng)的措施來(lái)控制影響表面質(zhì)量的工藝因素；2會(huì)針對(duì)零件的不同使用要求采用相應(yīng)的加工方法來(lái)提高零件的表面質(zhì)量；3會(huì)簡(jiǎn)單分析加工中振動(dòng)的原因和掌握幾種減振的方法。 反映船機(jī)零件的機(jī)械加工質(zhì)量，除了加工精度之外，表面質(zhì)量也是極其重要的一個(gè)方面。研究表面質(zhì)量的目的，在于了解表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響，了解機(jī)械加工過(guò)程中各工藝因素對(duì)零件加工表面質(zhì)量的影響，從而利用這些規(guī)律，控制加工過(guò)程中的各個(gè)工藝因素，以獲得要求的表

20、面質(zhì)量，提高零件的使用壽命。 第一節(jié) 表面質(zhì)量對(duì)零件使用性能的影響 一、表面質(zhì)量的基本概念 機(jī)器零件的損壞如磨損、疲勞斷裂等多數(shù)都是從零件表面開(kāi)始的，機(jī)器的工作性能，尤其是它的可靠性及壽命，在很大程度上取決于主要零件的表面質(zhì)量。工件在機(jī)械加工后的表面質(zhì)量包括以下內(nèi)容： 1加工表面的幾何形狀特征 (1)表面粗糙度。表面粗糙度是表面的微觀(guān)幾何形狀誤差，其大小以表面輪廓算術(shù)平均偏差Ra、微觀(guān)不平度十點(diǎn)高度Rz和輪廓最大高度及，來(lái)評(píng)定。 (2)表面波度。表面波度是介于宏觀(guān)形狀誤差與微觀(guān)形狀誤差之間的帶周期性的幾何形狀誤差，其大小以波長(zhǎng)和波高Hb來(lái)評(píng)定，主要是由加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的振動(dòng)所引起。 2加工表

21、面層的物理機(jī)械性能的變化 (1)加工表面層因塑性變形產(chǎn)生的冷硬層； (2)加工表面層因切削熱引起的金相組織變化； (3)加工表面層因應(yīng)力或熱的作用而產(chǎn)生的殘余應(yīng)力， 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)耐磨性的影響 (1)表面粗糙度對(duì)零件耐磨性的影響。經(jīng)機(jī)械加工后的零件表面都具有一定的粗糙度。當(dāng)摩擦副兩表面接觸時(shí)，最初接觸的只是一些凸峰的頂部，如圖4-1中9)所示，因此實(shí)際接觸面積只占理論接觸面積的小部分。由于接觸面積小，單位面積上的實(shí)際壓力大。當(dāng)壓力超過(guò)材料的屈服極限時(shí)，凸峰部分產(chǎn)生塑性變形。當(dāng)兩接觸表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)生剪切變形，凸峰部分折斷或塑性移動(dòng)，出現(xiàn)初期急劇磨損階段，如

22、圖中b)所示的曲線(xiàn)AB段。此階段結(jié)束后，零件表面的粗糙度將減小6570，此時(shí)接觸面積增大，單位面積上的壓力降低，摩擦副進(jìn)入正常磨損階段，如曲線(xiàn)BC部分。 由實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)得知，在一定的摩擦條件下，表面粗糙度有一個(gè)最佳數(shù)值，如圖42所示。粗糙度過(guò)大，磨損會(huì)加劇。反之，如果表面粗糙度小于最佳數(shù)值，由于兩光滑表面間潤(rùn)滑油被擠出，油膜遭到破壞，分子親和力也增加，結(jié)果磨損反而顯著增加。 (2)表面冷硬層對(duì)耐磨性的影響。零件表面的冷硬層可以提高零件表面的硬度和剛度，減小摩擦表面的塑性變形和金屬的粘：結(jié)現(xiàn)象，從而能顯著提高零件的耐磨性。但硬度過(guò)大，會(huì)使金屬變脆，表層金屬易剝落，磨損反而增大。 2表面質(zhì)量對(duì)零件工

23、作精度的影響 表面粗糙度小的表面，摩擦系數(shù)小，使動(dòng)配合表面運(yùn)動(dòng)的靈活性提高，工作表面的接觸剛度也高，故可提高零件的工作精度，減少發(fā)熱和功率損失。加工表面層的殘余應(yīng)力，會(huì)使零件在使用中繼續(xù)變形，失去原有的精度，甚至導(dǎo)致表面出現(xiàn)細(xì)微裂紋。因此，已加工表面存在過(guò)大的殘余應(yīng)力，會(huì)使零件的工作精度下降。 3表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響 (1)表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響。表面粗糙度大的表面，微觀(guān)不平的凹谷處會(huì)造成應(yīng)力集中，在交變載荷的作用下會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋而加速零件的疲勞破壞，如圖43所示。 零件上易產(chǎn)生應(yīng)力集中的溝槽、倒角、圓角等形狀突變處的表面粗糙度對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響更大。因此，承受交變載荷的零件如連桿、曲軸

24、，即使是非工作表面，通常也要求很小的表面粗糙度。第五章 先進(jìn)制造技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)1能簡(jiǎn)單敘述CADCAM、CAPP、FMS、CIMS、GT的概念；2能正確描述CADCAM、CAPP、FMS、CIMS、GT的內(nèi)容組成；3能簡(jiǎn)單敘述CADCAM、CAPP、FMS、CIMS、GT的功能。能力目標(biāo)1會(huì)結(jié)合具體的先進(jìn)制造技術(shù)實(shí)例分析設(shè)計(jì)、制造的工作過(guò)程；2會(huì)利用先進(jìn)制造技術(shù)制訂產(chǎn)品生產(chǎn)的工藝規(guī)程。 第一節(jié) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)(CADCAM) 一、CADCAM的基本概念 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造，即CADCAM(Computer Aided Design and Computer Aide

25、d Manufacturing)是一項(xiàng)利用計(jì)算機(jī)幫助人們完成設(shè)計(jì)與制造任務(wù)的新技術(shù)。其中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(ComputerAidedDesign，CAD)是在計(jì)算機(jī)硬件與軟件的支持下，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的描述、造型、系統(tǒng)分析、優(yōu)化、仿真和圖形處理的研究，使設(shè)計(jì)人員完成產(chǎn)品的全部設(shè)計(jì)過(guò)程，最后輸出滿(mǎn)意的設(shè)計(jì)結(jié)果和產(chǎn)品圖形，并達(dá)到提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本的目的。CAD系統(tǒng)的功能一般包括：草圖設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)、工程圖樣繪制、工程分析、真實(shí)感及渲染、數(shù)據(jù)交換接口等。而計(jì)算機(jī)輔助制造(Computer Aided Manufacturing，CAM)可分為狹義CAM

26、和廣義CAM。狹義CAM僅包括計(jì)算機(jī)輔助編制數(shù)控加工程序。廣義的CAM指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造整個(gè)過(guò)程的活動(dòng)，其具體內(nèi)容有：編制制造工藝規(guī)程和數(shù)控加工程序；工夾量具設(shè)計(jì)；控制數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等生產(chǎn)設(shè)備；安排生產(chǎn)計(jì)劃和進(jìn)度；進(jìn)行車(chē)間生產(chǎn)控制和質(zhì)量控制等。 當(dāng)前，科技發(fā)展水平已能做到借助于計(jì)算機(jī)來(lái)輔助企業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程。其中首先包括產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，并將有關(guān)產(chǎn)品信息存放于數(shù)據(jù)庫(kù)中。產(chǎn)品信息是制造產(chǎn)品的重要依據(jù)，可以用來(lái)制定工藝規(guī)程和生產(chǎn)作業(yè)的計(jì)劃。按照制定的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃來(lái)組織各項(xiàng)制造活動(dòng)，包括及時(shí)進(jìn)行備料和物料的采購(gòu)，及時(shí)向機(jī)床提供毛坯和所需的工夾量具。與此同時(shí)，編制零件加工用的數(shù)控程序，并將之傳輸給加工機(jī)床。在加工和裝配過(guò)程中，檢測(cè)加工、裝配和物料搬運(yùn)中的有關(guān)數(shù)據(jù)，并反饋給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以便進(jìn)行監(jiān)控和工藝過(guò)程的自動(dòng)校