机械制造工程学（上）复习

博主： tutu
发布时间：2023 年 02 月 23 日
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分类：学习

# 机械制造工程学（上）复习

1. 选择30分
2. 简答40分
3. 三道答题30分（基本是第五章计算和刀具角度标注题）
   玉音放送：
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## 第一章：金属切削加工的基本理论

- 刀具在切削过程中由于安装位置及走刀运动变化，刀具实际起作用的角度。称之为**工作角度**。
- 切削层的公称面积 $A_D$ 。等于切削层公称厚度 $h_D$ 乘切削层公称宽度 $b_D$ 即：

$$
  A_D=h_D\times b_D=f\times a_p

$$
- 切削层在基面内的面积称之为**切削层公称面积**。
- **变化区**的划分：

- 第一变化区：到刀具的挤压和推挤下，金属发生弹性形变。
  - 第二变形区：金属由切屑层变成切屑，发生塑性变形。
  - 第三变化区：已是已加工表面了，主要受到刀具后面的摩擦。
- 切削长度与切屑长度之比称为**长度变形系数**。直观地反映了切屑变形的程度。
- 切屑有**带状切屑、节状切屑、单元切屑、崩碎切屑**这*四种类型*。
- 在切削塑性金属材料时，经常在前刀面上靠刃口处黏接一小块很硬的金属楔块，称为**积屑瘤**。有如下影响：

- 使实际前角增大，因而减小切屑的变形从而降低了切削力。 **有利**
  - 积屑瘤稳定时代替刀刃切削，减小刀具磨损，提高刀具的耐用度。 **有利**
  - 积屑瘤破裂时可能使硬质合金颗粒剥落，反而加剧刀具磨损。 **不利**
  - 增大加工表面粗糙度。 **不利**
- 要**避免产生积屑瘤**，有以下四种方法：

- 避开容易产生积屑瘤的切削速度范围。
  - 降低材料的塑性。
  - 合理使用切削液。
  - 增大刀具前角、提高刀具刃磨质量。
- **切削力**有以下两种来源：

- 切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性变形所产生的力。
  - 刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。
- 工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具磨损、切削液、刀具材料是**影响切削力的因素**。
- 影响切削温度的主要因素有以下两点。

- **工件材料**对切削温度的因素。
  - **切削用量**对切削温度的因素。
- 刀具的**正常磨损方式**：前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面同时磨损。产生**原因**：磨料磨损、黏接磨损、扩散磨损、氧化磨损
- **刀具的磨钝标准**是指后刀面磨损带中间部分平均磨损量允许达到的最大值，以 $VB_{max}$ 表示。后刀面对加工精度和切削力的影响比前刀面磨损带来的影响更大，且后刀面磨损更易于测量，所以检测磨损时**取后刀面为主**。
- 刀具材料需要具备**高的硬度、高的耐磨性、足够的强度和韧性、高的耐热性、良好的导热性和工艺性**。
- 常用刀具材料有**高速钢、硬质合金、超硬刀具材料**。
- **切削液**有冷却作用、润滑作用、清洗与防锈作用。
- 合理选择刀具几何参数的时候需要考虑如下几个要素：

- 前角增大，表面粗糙度下降，但是如果太大，会削弱刀具强度和减小散热体积，加速刀具磨损。
    - 应在刀具强度和刀具寿命许可条件下，尽量选用**大**的前角。
    - 粗加工、断续切削、刀具材料强度韧性低而工件材料强度硬度高时，选较**小**前角。
    - 工件材料塑韧性大、系统刚性差,易振动或机床功率不足，选较**大**的前角。
    - 成形刀具、自动线刀具取**小**前角。
  - 后角的选择：宜小不宜大。后角的主要功用是减小后刀面与过渡表面之间的摩擦，后角越大，切削刃钝圆辈径值越小，刀刃易切入工件，但后角过大会减弱切削刃的强度和散热能力。
    - 粗切时，进给量大，切削层公称厚度大，可取**小**值。
    - 精切时，进给量小，切削层公称厚度小，应取**大**值，可延长刀具使用寿命和提高已加工表面质量。
    - 当工艺系统刚性较差或使用有尺寸精度要求的刀具时，取较**小**的后角。
    - 工件材料的强度、硬度越大，后角应取**小**值。
  - 刃倾角的选择
    - 影响切屑流出方向。
    - 影响切削刃的锋利性。
    - 影响切削刃的强度。
    - 影响背向力与进给力的比值。
- **切削用量的选择**，在机床工件刀具强度和工艺系统刚性允许的条件下，先选择尽可能大的背吃刀量，其次根据加工条件和要求选用所允许的最大进给量f，最后根据刀具的使用寿命要求，选择或计算合理的切削速度。应为切削速度对刀具使用寿命影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。
- **材料切削加工性**是指对某种材料进行加工的难易程度。

![第一章题目](https://picture.home.tutu147.top:10443/2023/02/23/63f77c145e1e0.jpg)

## 第二章 加工方法和装备

- **铣削加工特点**有：工艺范围广，生产效率高，刀刃散热条件较好，容易产生震动，打工质量中等。
- **纵磨法**：工件随工作台纵向往复运动，即纵向进给，每个行程终了时砂轮作横向进给一次磨到尺寸后进行无横向进给的光磨行程，直到火花消失为止。特别适用于细长轴，质量生产率低，一般用于单件的小批量生产。
- **横磨法**：工件不作纵向往复运动，砂轮以缓慢的速度连续或间断地向工件作横向进给运动，直到磨去全部余量。一般用于大批量生产及成形成的磨削，适用于刚度较好的工件。
- 低表面粗糙度值磨削、高速磨削、缓进给磨削、砂带磨削属于**先进的磨削方法**。
- **齿轮的加工方法**有齿轮铣刀铣齿，滚齿机滚齿，插齿机插齿，齿轮的精加工（剃齿、珩齿、磨齿）

## 第五章 机械加工工艺规程

- **生产过程**是指把原材料转变为商品的过程。
- **工艺系统**是指机械加工中，由机床、刀具、夹具和工件组成的统一体。
- 一个或一组工人在一个工作地点，对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程称为**工序**。
- 在加工表面，切削刀具和切削用量（仅指转速和进给量）都不变的情况下，所连续完成的那一部分工艺过程称为**工步**。
- 在一个工步内，有些表面由于加工余量太大或其他原因，需要用一把刀具对同一表面进行多次切削，这样，刀具对工件的每一次切削都称之为一次**进给**。
- 为完成一道或多道工序的加工，在加工前对工件进行定位，夹紧和调整作业称为**安装**。
- **工位**是在工件的一次安装中，工件相对于机床（或刀具）每占据一个确切的位置中所完成的那一部分工艺过程。
- 在一定计划期内应当生产的产品和产量称为**生产纲领**。
- 根据零件生产纲领和质量的大小，就可以确定零件的**生产类型**。
- 常用的工艺文件有以下三中类型（三卡）：
  - 机械加工**工艺过程卡片**：简要说明产品或零部件加工过程的一种工艺卡片。仅表示零件的工艺流程和工艺方案：主要用于单件和小批量生产的生产管理。
  - 机械加工**工艺卡片**：较详细的说明零件的机械加工工艺过程，用来指导工人进行生产和帮助车间干部和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要工艺文件：广泛用于成批生产和单件小批量生产中比较重要的零件和工序。
  - 机械加工**工序卡片**：这是根据工艺卡片的每一道工序制订的，主要用来具体知道操作工人进行生产的一种工艺文件，多用于大批量生产或成批量生产中比较重要的部分。
- **粗基准和精基准的定义**：在工件机械加工的第一道工序中，只能用毛坯上未加工表面做定位基准。这种定位基准称为粗基准，而在随后的工序中用已加工表面来做定位基准，则称之为精基准。
- **粗基准选择的原则**：
  - 选择不加工表面为粗基准。
  - 选择重要表面为粗基准。
  - 选择加工余量最小的表面为粗基准。
  - 选择毛坯上平整光滑的表面为粗基准。
  - 不重复使用原则。
- **精基准选择的原则**：
  - 基准重合原则
  - 基准统一原则
  - 自为基准原则
  - 互为基准原则
- **工序安排**的一般原则是：基面先行，先主后次，先粗后精，先面后孔，配套加工。
- **热处理工序安排**的一般原则：预备热处理，消除残余应力，最终热处理。
- **工序集中的特点**：
  - 保证各加工表面相互位置精度的同时还减少了辅助时间及夹具数量。
  - 便于采用高效的专用设备和工艺装备，生产效率高。
  - 工序数目少，可减少机床数量。
  - 专用设备和工艺装备比较复杂。
- **工艺分散的特点**：
  - 调整方便，对工人的技术水平要求低。
  - 便于选择更合理的切削用量。
  - 所需设备工人数多，生产周期长，所需生产面积大，运输量也比较大。
- **时间定额**包括了：基本时间、辅助时间、布置工作地时间、休息和生理需要时间。
- 与工艺过程直接有关的生产费用的总和叫做**工艺成本**。
- 可以通过缩短单件时间，采用先进工艺方法，进行高效及自动化加工这几种方法来**提高劳动生产率**。
- **曲柄生产中常用的加工方法**有：CNC高速随动外铣床、CNC车—车拉机床、止推面精车滚压机、CNC曲柄磨床。

![第五章作业](https://picture.home.tutu147.top:10443/2023/02/23/63f77c8e79dd1.jpg)

## 第八章 先进制造技术简介

- **超精密加工**：超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行细微切削，以获得高形状精度和表面质量的加工过程。
- **超高速加工**：超高速加工技术是采用超硬质材料刀具和磨具，利用高速、高精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进加工技术。
- **增材制造**：增材制造技术是相对传统“减材制造”而言的,该技术基于离散/堆积原理，以粉末或丝材为原料，采用激光电子束等高能束进形原位冶金熔化/快速凝固或分层切割，逐层堆积叠加形成所需要的零件，也称为3D打印，直接数字化制造、快速成型等。
- **电火花加工**：电火花加工是在加工过程中，使工具和工件不断产生脉冲性火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温使金属熔化、汽化而被去除，从而达到加工成形的目的。

最后修改：2023 年 02 月 25 日

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tutu • 2023 年 02 月 23 日

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## 第一章：金属切削加工的基本理论

$$
  A_D=h_D\times b_D=f\times a_p

$$
- 切削层在基面内的面积称之为**切削层公称面积**。
- **变化区**的划分：

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