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本科生毕业论文（设计）
题目：浅谈机械加工中的新工艺方法
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层次：专科起点本科
专业：机械设计制造及其自动化
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内容摘要
本文以电火花成型加工、电火花线切割加工、激光加工、微机数控旋转电火花加工以及微机数控旋转电火花加工为研究对象，首先阐述了各种新型加工工艺的原理，然后分别介绍了各种工艺的基本设备及其结构，最后介绍了各种工艺的特点及应用。
关键词：电火花；线切割；激光加工；超声波加工
目录
内容摘要 .................................................................................................................................... I 1.电火花成型加工 . (1)
1.1电火花成型加工原理 (1)
1.2电火花成型加工机床的组成与结构 (2)
1.3电火花成型加工的工艺特点与应用 (4)
2电火花线切割加工 (5)
2.1电火花线切割原理 (5)
2.2电火花线切割机床的组成 (6)
2.3电火花线切割的特点 (6)
2.4电火花线切割的应用 (7)
3激光加工 (8)
3.1激光加工原理 (8)
3.2激光加工基本设备的组成 (8)
3.3激光加工的特点 (9)
4微机数控旋转电火花加工 (12)
4.1旋转电火花加工机理 (12)
4.2旋转电火花加工机床 (12)
4.3旋转电火花加工的特点 (12)
4.4旋转电火花加工的应用 (13)
5超声波加工 (14)
5.1超声波加工的基本原理 (14)
5.2超声波加工设备的组成 (14)
5.3超声波加工的特点 (15)
5.4超声波加工的应用 (15)
参考文献 (18)
1.电火花成型加工
1.1电火花成型加工原理
电火花成型加工是利用脉冲放电对导电材料的蚀除作用去除材料，满足一定形状和尺寸要求的一种加工方法，也称作放电加工。工艺系统如图1-1所示。
图1-1 电火花成型加工系统
脉冲电源发出一连串单脉冲电压，施加在浸入工作液（绝缘介质，一般用煤油）中的工具电极和工件电极之间。当两极之间的间隙很小（一般为0.01～0.3mm）时，由于电极的微观表面凸凹不平，极间某凸点处电场强度最大，其间工作液最先电离为电子和正离子而被击穿，形成放电通道。在电场力的作用下，通道内的电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，产生火花放电。由于受到放电时磁场力和周围工作液的压缩，致使放电通道的横截面积很小，通道内电流密度很大，达到104～107A/cm2。电子和正离子在电场力作用下高速运动，互相碰撞，并分别轰击阳极和阴极，产生大量热量。整个放电通道形成一个瞬时热源，通道中心温度高达10 000℃左右，使电极表面局部金属迅速熔化甚至汽化。由于一个脉冲放电时间极短，熔化和汽化的速度极高，具有爆炸性质。爆炸力把熔化和汽化了的金属微粒迅速抛离电极表面。每个脉冲放电后，在工件表面上形成一个微小的凹坑，如图1-2（a）所示。放电过程多次反复进行，随着工具电极不断进给，材料逐渐被蚀除，工具电极的轮廓形状即可复印在工件上，从而达到成型加工的目的，整个表面是由无数凹坑组成的，如图1-2（b）所示。
（a）（b）
图1-2 工具电极与工件电极间隙的放大图
1.2电火花成型加工机床的组成与结构
电火花成型加工机床逻辑上有四部分组成，即机床本体、脉冲电源、伺服进给控制系统和工作液循环过滤系统，如图1-3所示。
图1-3 电火花成型机床
（1）机床本体
机床本体由床身、立柱、主轴头和工作台等组成。
1）床身和立柱
床身和立柱是一个基础结构，由它确保电极与工作台、工件之间的相互位置。其精度的高低对加工质量有直接的影响，
2）工作台
工作台主要用来支承和装夹工件，它分上、下两层（上溜板和下溜板）。在实际加工中，
通过转动上、下溜板的丝杠调整电极与工件的相对位置。工作台上装有工作液箱，使电极和被加工件浸在工作液里，起到冷却、排屑作用。
3）主轴头
主轴头是电火花加工机床的一个关键部件，它的结构由伺服进给机构，导向和防扭机构、辅助机构三部分组成。它控制工件和电极之间的放电间隙。
（2）脉冲电源
电火花加工的脉冲电源的作用是把工频交流电转换成一定频率的单向脉冲电流，以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源对电火花加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和工具电极损耗等技术经济指标有很大的影响，
（3）伺服进给控制系统
电火花加工是“不接触加工”。正常电火花加工时，工具和工件间有一放电间隙S，如图1-4所示。S过大时，脉冲电压不能击穿间隙中的绝缘工作液，不会产生火花放电。当间隙过小时，工具工件会接触而短路（S=0）。伺服进给控制系统的任务就是通过改变、调节进给速度，使进给速度接近并等于蚀除速度，以维持一定的“平均”放电间隙S，保证电火花加工正常而稳定地进行，获得较好的加工效果。
图1-4 放电间隙
（4）工作液循环过滤系统
由工作液、工作液箱、工作液泵、滤芯和导管组成。工作液起绝缘、排屑、冷却和改善加工质量的作用。每次脉冲放电后，工件电极与工具电极之间必须迅速恢复绝缘状态，否则脉冲放电就会转变为持续的电弧放电，影响加工质量。在加工过程中，工作液可把加工过程
中产生的金属颗粒迅速从电极之间冲走，使加工顺利进行。工作液还可冷却受热的电极和工件，防止工件变形。
1.3电火花成型加工的工艺特点与应用
1.3.1电火花成型加工的工艺特点：
1、电火花加工时，由于不是靠刀具的机械方法去除金属，加工时无任何机械力的作用，因此可以用来加工小孔、窄槽及各种复杂形状的型孔和型腔。
2、由于电脉冲参数可以任意调节，故在同一台机床上可对零件进行粗、中、精加工及连续加工，节省了设备，提高了效率。
3、电火花加工是直接用电能加工，故便于实现生产中的自动控制及加工自动化。
4、电火花加工时是利用局部高温蚀除金属，任何硬、脆的金属材料都无法抵抗这种高温，只要能导电，就能进行加工，因此，它能加工淬硬模具，并不会产生过多变形。
5、经过电火花加工后的零件精度高，表面粗糙度可达Ra1.25μm,因此，利用电火花加工后的零件，稍加修正后即可装配使用。
6、型腔的加工余量一般较大，尤其是在不预加工的情况下，蚀除的金属量更多，因此，对电源的要求是：降低损耗和提高生产率。
7、型腔属于盲孔加工，其电蚀产物的排出较为困难，尤其是深型腔加工时更甚，因此，在工艺上必须采用冲油或抽油式来实现排屑。
8、由于型腔的形状多较复杂，电极损耗引起其尺寸的变化会直接影响型腔的精度，因此要求电极的损耗越小越好。
13.2电火花成型加工的应用
电火花成形加工主要用于电火花穿孔（用电火花成形加工方法加工通孔）和电火花型腔加工。电火花穿孔加工主要用于加工冲模和异形孔，电火花型腔加工主要用于加工各类型腔模和各类复杂的型腔零件。型腔加工属于盲孔加工，金属蚀除量大，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差，电极损耗不能用增加电极长度和进给来补偿；加工面积大，加工过程中要求电规准的调节范围也较大；型腔复杂，电极损耗不均匀，影响加工精度。
2电火花线切割加工
2.1电火花线切割原理
电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。所不同的是，电火花线切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，工件按照预定的轨迹运动，“切割”出所需的各种尺寸和形状。
图1-5 电火花线切割加工原理
电火花线切割加工的原理如图1-5所示。工具电极丝接直流脉冲电源的负极，工件接直流脉冲电源的正极。当来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间可能产生一次火花放电，在放电通道的中心温度可高达5 000℃以上，高温使工件局部金属熔化，甚至有少量气化，高温也使电极丝和工件之间的工作液部分产生气化，这些气化后的工作液和金属蒸气瞬间迅速热膨胀，并具有爆炸的特性。靠这种热膨胀和局部微爆炸，抛出熔化和气化了的金属材料而实现对工件材料进行电蚀切割加工。图1-6为工具电极丝切割工件的过程。
下导轮 脉冲电源
+
电极丝
-
图1-6 切割过程中
2.2电火花线切割机床的组成
机床组成分为四部分：机床本体，直流脉冲电源，控制系统，工作液循环系统。
（1）机床本体包括床身、工作台、运丝机构和丝架。工作台可在X、Y两个方向上运动，并可在控制系统的控制下实现二维插补。运丝机构的储丝筒做往复的转动带动电极丝往复运动，以使整个电极丝都能够放电加工。
（2）直流脉冲电源。电火花线切割的脉冲电源的作用是把工频交流电转换成一定频率的单向脉冲电流，以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。
（3）控制系统主要是指切割轨迹控制系统和进给控制系统，此外还有走丝机构控制，机床操作控制以及其它辅助控制等。切割轨迹控制系统实质上是数控系统，控制电极丝的运动轨迹。进给控制系统是根据放电间隙的大小自动控制进给速度。
（4）工作液循环系统由工作液泵、工作液箱、过滤器和管路组成。其主要作用是绝缘、冷却、排屑。
2.3电火花线切割的特点
因为数控电火花线切割是数字系统控制下直接利用电能加工工件的一种方法，因些与其他加工方式相比有自己独立的特点：
（1）直接利用线状的电极丝作电极，不需要制作专用电极，可节约电极的设计、制造费用。
（2）可以加工用传统切削加工方法难以加工或无法加工的形状复杂的工件。对不同的工件只需编制不同的控制程序，对不同形状的工件都很容易实现自动加工，很适合小批量
形状复杂零件、单件和试制品的加工，且加工周期短。
（3）利用电蚀加工原理，电极丝与工件不直接接触，两者之间的作用很小，故而电极丝、夹具不需要太高的强度。
（4）传统的车、铣、钻加工中，刀具硬度必须比工件大，而数控电火花线切割机床的电极丝材料不必比工件材料硬，可节省辅助时间和刀具费用。
（5）直接利用电、热能进行加工，可以方便地对影响加工精度的加工参数（脉冲宽度、间隔、伺服速度等）进行调整，有利于加工精度的提高，便于实现加工过程的自动化控制。
（6）工作液一般采用水基乳化液或纯水，成本低，不会发生火灾。
（7）利用四轴或五轴联动，可加工锥度、上下面异形体或回转体等零件。
（8）由于电极丝比较细，可以方便地加工微细异形孔、窄缝和复杂截面的型柱、型孔。由于切缝很窄，实际金属去除量很少，材料的利用率很高。对加工、节约贵重金属有重要意义。
（9）采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度的影响比较小，特别在慢走丝线切割加工中，电极丝一次性使用，电极丝损耗对加工精度的影响更小。正是由于电火花线切割加工有许多突出的特点，因而在国内外发展都很快，在塑料模具加工中已获得了广泛的应用。
2.4电火花线切割的应用
1)试制新产品
在新产品开发过程中需要单件的样品，使用线切割直接切割出零件，无需模具，这样可以大大缩短新产品的开发周期并降低试制成本。如在冲压生产时，未开出落料模时，先用线切割加工的样板进行成形等后续加工，得到验证后再制造落料模。
2)加工特殊材料
切割某些高硬度，高熔点的金属时，使用机加工的方法几乎是不可能的，而采用线切割加工既经济又能保证精度。
3)加工模具零件
电火花线切割加工主要应用于冲模、挤压模、塑料模、电火花型腔模的电极加工等，由于电火花线切割加工速度和精度的迅速提高，目前已达到可与坐标磨床相竞争的程度。例
如，中小型冲模，材料为模具钢，过去用分开模和曲线磨削的方法加工，现在改用电火花线切割整体加工的方法，制造周期可缩短3/4~5/4，成本降低2/3~3/4，配合精度高，不需要熟练的操作工作。因此，一些工业发达国家的精密冲的磨削等工序，已被电火花和电火花线切割加工所代替。
3激光加工
3.1激光加工原理
图1-7 激光加工原理
如图1-7所示，激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。当激光照射在工件的加工部位时，工件材料迅速被熔化甚至气化，随着激光能量的不断被吸收，材料凹坑内的金属蒸气迅速膨胀，压力突然增大，熔融物爆炸式地高速喷射出来，在工件内部形成方向性很强的冲击波。因此，激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击被抛出的综合作用过程。
3.2激光加工基本设备的组成
激光加工的基本设备由激光器、导光聚焦系统和加工机（激光加工系统）三部分组成。
（1）激光器
激光器的作用是把电能转变成光能，产生所需要的激光束。
按工作物质的种类可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器和半导体激光器四大类。
由于He-Ne（氦—氖）气体激光器所产生的激光不仅容易控制，而且方向性、单色性及相干性都比较好，因而在机械制造的精密测量中被广泛采用。而在激光加工中则要求输出功率与能量大，目前多采用二氧化碳气体激光器及红宝石、钕玻璃、Y AG（掺钕钇铝石榴石）等固体激光器。
（2）导光聚焦系统
根据被加工工件的性能要求，光束经放大、整形、聚焦后作用于加工部位，这种从激光器输出窗口到被加工工件之间的装置称为导光聚焦系统。
（3）激光加工系统
激光加工系统主要包括床身、能够在三维坐标范围内移动的工作台及机电控制系统等。随着电子技术的发展，许多激光加工系统已采用计算机来控制工作台的移动，实现激光加工的连续工作。
3.3激光加工的特点
激光具有高亮度、方向性强、单色性好、相干性好、空间控制和时间控制性好等优越性能，容易获得超短脉冲和小尺寸光斑，能够产生极高的能量密度和功率密度，几乎能加工所有的材料。特别适用于加工自动化，而且对被加工材料的形状、尺寸和加工环境要求很低。
（1）无接触加工。激光加工是通过激光光束进行加工，与被加工工件不直接接触，降低了机械加工惯性和机械变形，方便了加工。同时，还可加工常规机械加工不能或很难实现的加工工艺，如内雕、集成电路打微孔、硅片的刻划等。
（2）加工质量好，加工精度高。由于激光能量密度高可瞬时完成加工，与传统机械加工相比，工件热变形小、无机械变形，使得加工质量显著提高；激光可通过光学聚焦镜聚焦，激光加工光斑非常小，加工精度很高，如PC机硬盘高速转子采用激光平衡技术，其转子平衡精度可达微米或亚微米级。
（3）加工效率高。激光切割可比常规机械切割提高加工效率几十倍甚至上百倍；激光打孔特别是微孔可比常规机械打孔提高效率几十倍至上千倍；激光焊接比常规焊接提高效率几十倍；激光调阻可提高效率上千倍，且精度亦显著提高。
（4）材料利用率高，经济效益高。激光加工与其他加工技术相比可节省材料10 ~ 30 %，可直接节省材料成本费，且激光加工设备操作维护成本低，对加工费用降低提供了先决条件。
3.4激光加工的应用
1)激光快速成型技术。激光快速成型技术一改传统加工“去除”成型加工工艺，改为“堆积”成型加工工艺，在加工领域具有划时代的意义。
2)激光焊接技术。激光焊接是利用高能量激光束照射焊接工件，工件受热融化，然后冷却得到焊接的目的。激光焊接的显著特征是大熔、焊道、小热影响区，以及高功率密度，大气压力下进行不要求保护气体，不产生X射线，在磁场内不会出现束偏移，更加之该法焊速快、与工件无机械接触、可焊接磁性材料便于实现遥控等优点，尤其可焊高熔点的材料和异种金属，并且不需要添加材料，因此很快在电子行业中实现了产业化。激光焊接有两种基本方式：传导焊与深熔（小孔）焊。
3)激光打孔技术。激光打孔技术具有精度高、通用性强、效率高、成本低和综合技术经济效益显著等优点。激光打孔技术朝着多样化、高速度、高精度、直径更微小的方向发展。
4)激光切割技术。激光切割以其切割范围广、切割速度高、切缝窄、切割面粗糙度低、热影响区域小、加工柔性好、可实现众多复杂零件的切割等优点而应用越来越广。激光切割技术可广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。
5)激光打标技术。激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米量到微米量级，这对产品的防伪有特殊的意义。
6)激光刻蚀技术。激光刻蚀技术主要应用在高集成度电路的制作。（准分子激光）
7)激光微调技术。激光微调主要用于调整厚膜电路或薄膜电路中的电阻、电容以及其他多种功能参数。激光调阻时，受到照射的部位受热汽化挥发，阻值区域截面面积减小，随之阻值增大。激光微调的实质是打孔，每次打孔都很浅，约至几十纳米至几十微米之间，然后通过连续不断的打孔，搭接成一条线。激光微调电阻除用强光照射将部分电阻膜气化外，还可通过无损伤照射改变膜的结构达到调整阻值的目的。激光调阻技术主要应用于精密电阻阻值调解，精度可达0.1 ‰~ 0.02 ‰。
8)激光存储技术。激光存储技术是信息以反射/ 非反射带（正常表面和凹坑）的序列编码，已达到信息存储的目的。因数据存储密度与激光波长的平方成反比，所以，发展波长
更短的激光是提高激光存储技术的关键。
9)激光划线技术。由于激光对划片材料几乎不产生机械冲力和压力，加上激光光斑小、划缝窄，所以特别适宜于对细小部件作各种精密加工。但由于用于激光加工的整套设备技术含量高，售价亦很高。
10)激光清洗技术。激光清洗技术的使用有效地解决了集成电路的清洗。
11)激光热处理。激光热处理是指利用激光高能量密度的能量照射金属材料表面时，材料表层温度迅速升高，当激光停止作用后，材料基体温度迅速下降，从而使材料表层经历一个热处理过程。激光热处理技术由于成本高、控制复杂，还处于实验室技术层面，还没有大范围、大面积的工业化应用。
12)表面处理技术。激光表面处理主要包括以下几方面的工艺：激光表面相变硬化（L TH ）、激光表面熔化（LSM ）、激光表面合金化（LSA ）、激光表面涂覆（LSC ）以及激光表面冲击硬化（LSH ）。
4微机数控旋转电火花加工
4.1旋转电火花加工机理
图1-10所示为旋转电火花加工机床，旋转电火花加工是一种电火花加工和传统的机械加工相结合的复合加工方法。其实现方法为：采用旋转的高纯石墨轮（或紫铜）电极作为工具电极，被加工的工件如聚晶金刚石等作为工件电极，工具电极与工件电极间保持适当的放电间隙，如果工件电极与工具电极之间的间隙过大，则无法形成火花放电，加工过程将中断，如果间隙过小，则出现短路，加工也无法正常进行。因此，在加工过程中保持适当的放电间隙尤为重要。
4.2旋转电火花加工机床
图1-10旋转电火花加工机床
4.3旋转电火花加工的特点
旋转电火花加工放电形成过程与一般电火花放电形成过程基本是一致的，但旋转电火花加工具有两个特点：一是电极是旋转的，二是采用了冲液冷却。因此，它具有一些特殊的机理：工具电极与工件电极间存在一个相对运动，放电通道是移动的，其间隙电压随放电通道
的移动而频繁的变化；采用冲液方法进行冷却，可以使放电中产生的电蚀产物、气泡等许多杂质能很快的从间隙中排除，并把放电产生的热量迅速带走，保证了放电间隙中工作液介质的纯净及较低的温度。
4.4旋转电火花加工的应用
能加工平面、外圆、螺旋槽以及各种异型孔、槽等超硬导电材料的复杂型面，实现了传统机械加工和普通电火花加工所不能完成的加工要求。旋转电火花加工平面的过程如图1-11所示。
直流电机驱动机床主轴工件安装-聚晶金刚石调整车刀和刀具
输入程序和放电参数开始加工
图1-11 旋转电火花加工平面
5超声波加工
5.1超声波加工的基本原理
超声波加工是利用工具端面作超声频振荡，再将这种超声频振荡，通过磨料悬浮液传递到一定形状的工具头上，加工脆硬材料的一种成形方法。加工原理如图1-12所示。
图1-12 超声波加工原理示意图
1-工具2-冷却器3-加工槽4-夹具5-工件6-磨料悬浮液7-振动头
5.2超声波加工设备的组成
（1）超声波发生器
超声波发生器也称超声或超声频发生器，其作用是将50Hz的交流电转变为有一定功率输出的16 000Hz以上的超声高频电振荡，以提供工具端面往复振动和去除被加工材料的能量。其基本要求是输出功率和频率在一定范围内连续可调，最好能具有对共振频率自动跟踪和自动微调的功能，此外要求结构简单、工作可靠、价格便宜、体积小等。
（2）超声振动系统
超声振动系统的作用是把高频电能转变为机械能，使工具端面作高频率小振幅的振动，并将振幅扩大到一定范围（0.01~0.15mm）以进行加工。它是超声波加工机床中很重要的部件。由换能器、变幅杆（振幅扩大棒）及工具组成。
（3）磨料工作液及循环系统
对于简单的超声波加工装置，其磨料是靠人工输送和更换的，即在加工前将悬浮磨料的
工作液浇注堆积在加工区，加工过程中定时抬起工具并补充磨料。也可利用小型离心泵使磨料悬浮液搅拌后注入加工间隙中去。对于较深的加工表面，应将工具定时抬起以利于磨料的更换和补充。大型超声波加工机床采用流量泵自动向加工区供给磨料悬浮液，且品质好，循环也好。
（4）机床本体
超声波加工机床一般比较简单，机床本体就是把超声波发生器、超声波振动系统、磨料工作液及其循环系统、工具及工件按照所需要位置和运动组成一体。还包括支撑声学部件的机架及工作台、使工具以一定压力作用在工件上的进给机构及床体等部分。
5.3超声波加工的特点
1)工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，且不需要工具和工件作比较复杂的相对
运动，便可加工各种复杂的型腔和型面。一般，超声加工机床的结构比较简单，操作、维修也比较方便。
2)超声加工的面积不够大，而且工具头磨损较大，故生产率较低。
3)适合加工各种硬脆材料，尤其是玻璃、陶瓷、宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电
的非金属材料。也可加工淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导电的金属材料，但加工效率较低。
4)由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用，故工件表面的宏观切削力很
小，切削应力、切削热更小，不会产生变形及烧伤，表面粗糙度也较低，可达
Ra0．63-0．08um，尺寸精度可达正负0．03mm，也适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。
总之，超声波打孔机是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。由此可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声加工。
5.4超声波加工的应用
1)成形加工
超声波加工各种硬脆材料的圆孔、型孔、型腔、沟槽、异形贯通孔、弯曲孔、微细一孔、套料等。虽然其生产率不如电火花、电解加工，但加工精度及工件表面质量则化于电火花、电解加工。例如，生产上用硬质冶金代替合金工具钢制造技深模、拉丝模等模具，
其耐用度可提高80-100倍。采用电火花加工，工件表面常出现微裂纹，影响了模具表面质量和使用寿命。而采用超声加工则无此缺陷，且尺寸精度可控制在0.01-0.02mm之内、内孔锥度可修整至8'。对硅等半导体硬脆材料进行套料等加工，更显示了超声波加工的特色。例如，在直径90mm、厚0．25mm的硅片上，可套料加工出176个直径仅为1mm 的元件，时间只需1．5min，合格率高达90％-95％，加工精度为正负0.02mm。此外，近年来，超声加工已经排除其通向微细加工领域的障碍。图5－14是日本东京大学工业科学学院采用超声加工方法，加工出的微小透平胜和玻璃上直径仅9um的微孔。
2)切割加工
超声精密切割半导体、铁氧体、石英、宝石、陶瓷、金刚石等硬脆材料，比用金刚石刀具切割具有切片薄、切口窄、精度高、生产率高、经济性好的优点。例如，超声切割高7mm、宽15-20mm的锗晶片，可在3．5min内切割出厚0.08mm的薄片；超声切割单晶硅片一次可切割10-20片。再如，在陶瓷厚膜集成电路用的元件中，加工8mm、厚0．6mm 的陶瓷片，1min内可加工4片；在4X1mm2的陶瓷元件上，加工O．03mm厚的陶瓷片振子，0．5-1min以内，可加工18片，尺寸精度可达正负0.02mm。
3)焊接加工
超声焊接是利用超声频振动作用，去除工件表面的氧化膜，使新的本体表面显露出来，并在两个被焊工件表面分子的高速振动撞击下，摩擦发热。亲和粘接在一起。其不仅可以焊接尼龙、塑料及表面易生成氧化股的铝制品等，还可以在陶瓷等非金属表面挂锡、挂银、涂覆薄层。由于超声焊接不需要外加热和焊剂，焊接热影响区很小，施加压力微小，故可焊接直径或厚度很小的（O．015-0.03）不同金属材料，也可焊接塑料薄纤维及不规则形状的硬热塑料。目前，大规模集成电路引线连接等，已广泛采用超声焊接。
4)超声清洗加工
主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高的中、小精密零件，特别是工件上的探小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗。采用其他清洗方法，效果差，甚至无法清洗，采用超声清洗则效果好、生产率高。目前，在半导体和集成电路元件、仪表仪器零件、电真空器件、光学零件、精密机械零件、医疗器械、放射性污染等的清洗中应用。一般认为，超声清洗是由于清洗液（水基清洗剂、氯化烃类溶剂、石油熔剂等应超声波作用下产生空化效应的结果。空化效应产生的强烈冲击波，直接作用到被清洗部位上的污物等，并使之脱落下来；空化作用产生的空化气泡渗透到污物与被清洗部位表面之间，促使污物脱落；在污物被清洗液溶解的情况下，空化效应可加速溶解过程。超声
清洗时，应合理选择工作频率和声压强度，以产生良好的空化效应，提高清洗效果。此外，清洗液的温度不可过高，以防空化效应的减弱，影响清洗效果。
常用机械加工材料（金属类） 1、45号钢 最常用中碳调质钢，号钢的一种，数字“45”代表的是该钢材的平均含碳量为0.45%，综合力学性能良好，淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采用调质处理，大型件宜采用正火处理。 主要用于制造强度高的运动件，如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热，焊后消除应力退火。 2、Q235A 最常用的碳素结构钢，又称为A3钢。具有高的塑性、韧性和焊接性能、冷冲压性能，以及一定的强度、好的冷弯性能。“Q”是“屈”的拼音首字母，代表屈服极限的意思，“235”代表该钢材的屈服值，在235MPa左右，后面的字母代表质量等级，质量等级共分为A、B、C、D四个等级，Q235A钢的质量等级为A级。 广泛用于一般要求的零件和焊接结构。如受力不大的拉杆、连杆、销、轴、螺钉、螺母、套圈、支架、机座、建筑结构、桥梁等。 3、40Cr 使用最广泛的钢种之一，属合金结构钢。经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较高的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中等，回火或调质后切削加工性好，但焊接性不好，易产生裂纹，焊前应预热到100～150℃，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。 调质处理后用于制造中速、中载的零件，如机床齿轮、轴、蜗杆、花键轴、顶针套等，调质并高频表面淬火后用于制造表面高硬度、耐磨的零件，如齿轮、轴、主轴、曲轴、心轴、套筒、销子、连杆、螺钉螺母、进气阀等，经淬火及中温回火后用于制造重载、中速冲击的零件，如油泵转子、滑块、齿轮、主轴、套环等，经淬火及低温回火后用于制造重载、低冲击、耐磨的零件，如蜗杆、主轴、轴、套环等，碳氮共渗处即后制造尺寸较大、低温冲击韧度较高的传动零件，如
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详细计算方法： 1）首先你可以对关键或复杂零件要求对方提供初步的工艺安排，详细到每个工序，每个工序的耗时 2）根据每个工序需要的设备每小时费用可以算出加工成本。具体设备成本你也可以问供应商要，比如说， 普通立加每小时在￥60~80之间（含税）铣床、普车等普通设备一般为￥30。。。 3）在按照比例加上包装运输、管理费用、工装刀具、利润就是价格了 当然，价格一定程度上会和该零件的年采购量和难易程度有很大关系。 单件和批量会差很多价格，这也是很容易理解的。 粗略估算法： 1）对于大件，体积较大，重量较重。 难度一般的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为1：1，这个比与采购量成反比； 难度较大的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为1.2~1.5：1，这个比与采购量成反比； 2）对于中小件 难度一般的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为2~3：1，这个比与采购量成反比； 难度较大的：加工费用大概与整个零件原材料成本之比为5~10：1，这个比与采购量成反比； 由于机械加工存在很大的工艺灵活性，也就是一个零件可以有很多种工艺安排，那么成本当然是不一样的， 但是供应商有时会报价时给你说一种复杂工艺提高价格，而实际生产时会采用其他简单工艺，所以采购员自身 对图纸的阅读和对零件加工方面的知识的多少就决定你对成本的把握，所以机械零件采购需要比较全面的机械加工知识。 机加工费用构成，一般按照工时给的！ 如果你要加工一个工件，首先是对方的材料费用；然后是为了购买工件的一些差旅费用（一般没有）； 最主要的是你要加工的工件所需要的加工工时，一般车工10-20元/小时，钳工要少一点大概10-15/小时；其余不在例举； 如果没有现成的工具（如刀具、模具），所购买的费用也是需要你承担一部分的或全部；最后加起来就是你要付的加工费用！ 材料费、机器折旧、人工费、管理费、税等基本的是要的。或者是材料费、加工费和税，还有业务费用，运输费用，做预算需要多市场有一个很透彻的了解，不在其中摸爬滚打几年会完全摸不到头绪，就连我的老师也常常会感慨！一点不留心都不行啊！ 工艺的问题了应该包括材料费、加工费（采用何种加工价钱就不一样了）、设备折旧费、工人工资、管理费、税等。主要是先确定工艺，即加工方法，然后根据工艺来计算工时，由工时来确定单个零件的基本加工费用，再加上其他的费用。工艺是个很复杂的学问啊一个零件采用不同的工艺，价格有差异的附，各个工种加工工时基本价其实各种工种的工时价格并没有固定的,会根据工件的难易,设备的大小,性能的不同而不同,当然关键的有看你的量是多少了,不过一般来说它都有一个基本价,在基本价之间浮动.
第三章常用的加工方法综述 一般情况下，车削的切削过程为什么比刨削、铣削等平稳？对加工有何影响？ 答：除了车削断续表面之外，一般情况下车削过程是连续进行的，不像铣削和刨削，在一次走刀过程中刀齿有多次切入和切出，产生冲击。并且当车刀几何形状、背吃刀量和进给量一定时，切屑层公称横截面积是不变的。因此，车削是切削力基本上不发生变化，车削过程要比铣削平稳。又由于车削的主运动为工件回转，避免了惯性力和冲击的影响，所以车削允许采用较大的切削用量进行高速切削或强力切削，有利于提高生产率。 何为周铣和端铣？为什么在大批量生产中常采用端铣而不用周铣？ 周铣：是用铣刀圆周表面上的切削刃铣削零件，铣刀的回转轴线平行。 端铣：是用铣刀端面上的切削刃铣削零件，铣刀的回转轴线与加工平面垂直。由于端铣的切削过程比周铣平稳，有利于提过加工质量，并且端铣可达到较小的表面粗糙度，端铣还可以采用高速铣削提高生产效率，也提过已加工表面质量。 【※】镗床镗孔与车床镗孔有何不同？各适合于什么场合？ 答。镗床镗孔时，镗刀刀杆随主轴一起旋转，完成主运动，进给运动可由工作台带动零件纵向移动，也可由镗刀刀杆轴向移动实现。车床镗孔主运动和进给运动分别是由零件的回转和车刀的移动。回转体零件上的轴心孔多在车床上加工。箱体类零件上的孔或孔系（相互有平行度或垂直度要求的若干个孔)常用镗床加工。 为什么刨削，铣削只能得到中等精度和较大的表面粗糙度Ra值？ 刨削:在龙门刨床上用宽刃细刨刀以很低的切削速度，大进给量和小的切削深度，从零件表面上切去一层极薄的金属，因切削力小，切削热少和变形少。铣削：在铣削过程中铣削力是变化的，切削过程不平稳，容易产生振动，这就限制了铣削加工质量和生产率的进一步提高。 用周铣法铣平面，从理论上分析，顺铣比逆铣有哪些优点？实际生产中，目前多采用哪种铣削方式？为什么？ 顺铣比逆铣刀具耐度高，零件表面质量好，零件夹持的稳定性高。多采用逆铣，因为逆铣时，水平分力Fct与进给方向相反，铣削过程中工作台丝杆始终压向螺母，导致因为间隙的存在而引起零件窜动。目前，一般铣床尚没有消除工作台丝杆螺母之间间隙的机构，所以，生产中常采用逆铣法。当铣削带黑皮表面铸件或锻件时，若用顺铣法，因铣齿首先接触黑皮将加剧刀齿的磨损。 镗削的加工特点：可保证平面、各孔、槽的垂直度、平行度。可保证同轴孔的同轴度。可在一次装夹下，加工相互垂直、平行的孔合平面。 砂轮的自悦性：促使砂轮表层磨粒自动脱落，里层新磨粒锋利的切削刃则投入切削，砂轮又恢复了原有的切削性能。 【※】端磨平面时砂轮与零件的接触面积大，磨削力大，磨削热多，散热、冷却和排屑条件差，砂轮端面沿径向各点圆周速度不同，砂轮磨损不均匀，所以端磨精度不如周磨，但是端磨磨头悬伸长度较短，又垂直于工作台面，承受的主要是轴向力，刚度好，加之这种磨床功率较大，故可采用较大的磨削用量，生产效率较高，常用于大批量生产中代替铣削和刨削进行粗加工 内圆磨削的精度和生产率为什么低于外圆磨削表面粗糙度Ra值为什么也略大于外圆磨削 Addition 1、车削：【1】特点：特别适合于有色金属零件的精加工，因为有色金属零件材料的硬度较低，塑性较大，若用砂轮磨削，软的磨屑 易堵塞砂轮，难以得到粗糙度低的表面【2】应用：1.可以加工各种回转表面单件小批量：中小型零件，可选用数控机床加工； 大型圆盘类零件多用立式车床加工成批生产，用车床加工 2、钻孔：【1】没有孔，主进给运动都是钻头完成，粗加工【2】特点：1.钻头易引偏2.排屑困难3.切削温度高，刀具磨损快 3、扩孔：【1】已有孔，半精加工【2】特点：1.刚性较好2.导向作用好3.切削条件较好 4、铰孔：【1】以扩孔或半精镗孔为基础，精加工，公差等级IT8~IT6，用铰刀进行加工【2】铰刀工作部分包括切削部分和修光部分， 5、钻、扩、铰概述:麻花钻，扩孔钻和铰刀都是标准刀具，即定尺寸刀具。对于中等尺寸以下较精密的孔，在单位小批量甚至大批量 生产中，钻、扩、铰都是经常采用的典型工艺；钻、扩、铰只能保证孔本身的精度，而不易保证孔与孔之间的尺寸精度及位置精度。为了解决这一问题，可利用夹具进行加工，也可采用镗孔（※）箱体类：（有平行度或垂直度要求）用镗床加工 6、单刃镗刀镗孔：预加工孔如有轴线歪斜或有不大的位置误差，利用单刃镗孔可予以校正，若用扩孔或铰孔是不易达到的 7、多刃镗刀镗孔：与铰孔类似，不能校正原有孔的轴线歪斜或位置误差 8、镗孔：【1】概念：镗刀对已有孔进行扩大加工的方法【2】对于D>80mm的孔、内呈环形或孔内环槽等，镗削唯一适用【3】公差 等级IT8~IT6，表面粗糙度Ra为1.6~0.8μm；精细镗时尺寸公差等级可达IT7~IT5，表面粗糙度Ra为0.8~0.1μm【4】镗孔可以在镗床上或车床上进行。回转体零件上的轴心孔多在车床上加工，主运动和进给运动分别是零件的回转运动和车刀的移动【5】分类：根据结构和用途不同，镗床分为卧式镗床、坐标镗床、立式镗床、精密镗床，应用最广泛的是卧式镗床【6】镗孔时，镗刀刀杆随主轴一起旋转，完成主运动;进给运动可由工作台带着零件纵向移动，也可由镗刀刀杆轴向移动来实现 9、刨削：主运动：道具的往复直线运动，进给运动：工件随工作台的间歇运动 10、拉削：【1】利用多齿拉刀【2】拉削面积较大的平面时，为减少拉削力，可采用渐进式拉刀进行拉削【3】特点：1.生产率高，在
教案 课题：2.1 零件常用的传统机械加工方法 教学目的： 1．了解常用机械加工法的特点 2.掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度 3.了解常用机械加工的机床 教学重点：掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度 教学难点：掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度 教学方法：讲授 教具：多媒体 课时：2 学时 2.1 零件常用的传统机械加工方法 机械加工方法广泛运用于模具制造。模具的机械加工大致有以下几种情况： (1)用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件，然后进行必要的钳工 修配，装配成各种模具。 (2)精度要求高的模具零件，只用普通机床加工难以保证高的加工精度，因 而需要采用精密机床进行加工。 (3)为了使模具零件特别是形状复杂的凸模、凹模型孔和型腔的加工更趋自动化，减少钳工修配的工作量，需采用数控机床(如三坐标数控铣床、加工中心、数控磨床等设备)加工模具零件。 2.1.1车削加工 1.车削加工的特点及应用 车削加工是在车床上利用车刀对工件的旋转表面进行切削加工的方法。它主要用来加工各种轴类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面，其中包括：内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。此外，还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。车削加工精度一般为IT8～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm；精车时，加工精度可达IT6～IT5，粗糙度可达
Ra0.4～0.1μm。 车削加工的特点是: 加工范围广，适应性强，不但可以加工钢、铸铁及其合金， 还可以加工铜、铝等有色金属和某些非金属材料，不但可以加工单一轴线的零件，也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件；生产率高；刀具简单， 其制造、刃磨和安装都比较方便。 由于上述特点，车削加工无论在单件、小批，还是大批大量生产以及在机械 的维护修理方面，都占有重要的地位。 2.车床 车床(Lathe)的种类很多，按结构和用途可分为卧式车床、立式车床、仿形及多刀车床、自动和半自动车床、仪表车床和数控车床等。其中卧式车床应用最广，是其 他各类车床的基础。常用的卧式车床有C6132A，C6136，C6140 等几种。 2.1.2铣削加工 1.铣削加工的范围及其特点 1)铣削加工的范围 铣削主要用来对各种平面、各类沟槽等进行粗加工和半精加工，用成型铣 刀也可以加工出固定的曲面。其加工精度一般可达IT9～IT7，表面粗糙度为 Ra6.3～1.6μm。 概括而言，可以铣削平面、台阶面、成型曲面、螺旋面、键槽、T 形槽、燕 尾槽、螺纹、齿形等。 2)铣削加工的特点 铣削加工的特点具体如下： (1)生产率较高 (2)铣削过程不平稳 (3)刀齿散热较好 因此，铣削时，若采用切削液对刀具进行冷却，则必须连续浇注，以免产生较 大的热应力。 2.铣床 1）卧式铣床 卧式铣床的主轴是水平的， 2）立式铣床 立式铣床的主轴与工作台台面垂直。 2.1.3刨削加工 1．刨削加工的范围及其特点 刨削是使用刨刀在刨床上进行切削加工的方法，主要用来加工各种平面、沟 槽和齿条、直齿轮、花键等母线是直线的成型面。刨削比铣削平稳，但加工精
机械加工方法 一：车削 车削中工件旋转，形成主切削运动。刀具沿平行旋转轴线运动时，就形成内、外园柱面。刀具沿与轴线相交的斜线运动，就形成锥面。仿形车床或数控车床上，可以控制刀具沿着一条曲线进给，则形成一特定的旋转曲面。采用成型车刀，横向进给时，也可加工出旋转曲面来。车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等。车削加工精度一般为IT8—IT7，表面粗糙度为6.3—1.6μm。精车时，可达IT6—IT5，粗糙度可达0.4—0.1μm。车削的生产率较高，切削过程比较平稳，刀具较简单。 二：铣削 主切削运动是刀具的旋转。卧铣时，平面的形成是由铣刀的外园面上的刃形成的。立铣时，平面是由铣刀的端面刃形成的。提高铣刀的转速可以获得较高的切削速度，因此生产率较高。但由于铣刀刀齿的切入、切出，形成冲击，切削过程容易产生振动，因而限制了表面质量的提高。这种冲击，也加剧了刀具的磨损和破损，往往导致硬质合金刀片的碎裂。在切离工件的一般时间内，可以得到一定冷却，因此散热条件较好。按照铣削时主运动速度方向与工件进给方向的相同或相反，又分为顺铣和逆铣。 顺铣 铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，工件台进给丝杠与固定螺母之间一般有间隙存在，因此切削力容易引起工件和工作台一起向前窜动，使进给量突然增大，引起打刀。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。 逆铣 可以避免顺铣时发生的窜动现象。逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。 铣削的加工精度一般可达IT8—IT7，表面粗糙度为6.3—1.6μm。 普通铣削一般只能加工平面，用成形铣刀也可以加工出固定的曲面。数控铣床可以用软件通过数控系统控制几个轴按一定关系联动，铣出复杂曲面来，这时一般采用球头铣刀。数控铣床对加工叶轮机械的叶片、模具的模芯和型腔等形状复杂的工件，具有特别重要的意义。 三：刨削 刨削时，刀具的往复直线运动为切削主运动。因此，刨削速度不可能太高，生产率较低。刨削比铣削平稳，其加工精度一般可达IT8—IT7，表面粗糙度为Ra6.3—1.6μm，精刨平面度可达 0.02/1000，表面粗糙度为0.8—0.4μm。 四：磨削 磨削以砂轮或其它磨具对工件进行加工，其主运动是砂轮的旋转。砂轮的磨削过程实际上是磨粒
一、填空题：（20×1分=20分）。 1．常用的金属力学性能包括：强度，塑性，硬度 ，冲击韧性，疲劳强度。 2．普通的热处理包括：退火，正火，淬火， 回火。 3．热处理是将固态金属或合金采用适当的方式进行加热，保温，冷却以改变其组织结构，从而获得所需性能的工艺方法。 4．切削用量所指的是切削速度，进给量，背吃刀量的总称。 5．切削加工过程中，工件会形成三个表面包括：待加工表面，过渡表面，已加工表面。 6．车削是工件旋转作主运动，车刀移动作进给运动的切削加工方法。二、选择题（15×2分=30分）。 1．以下哪些加工内容是可以用于车削加工的（C）。 A．T形槽 B．台阶面 C．外圆柱面 D．齿轮面 2．以下哪个牌号是中碳钢（A）。 A．45# B．60Si2Mn C．GCr15 D．25# 3.以下四种钢材中哪一个硬度最高（C）。 A．45# B．25# C．W18Cr4V D．Q235-AF 4．45#钢中的45所指的是什么意思（C）。 A．含碳量为45% B．含碳量为45‰ C．含碳量为45? D．含铁量为45% 5．以下哪一个不是生产中常用的退火方法（ D）。 A．球化退火 B．去应力退火 C．完全退火 D．高温退火 6．将（C）后的钢再加热到 1c A点以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺称为回火。A．退火 B．调质 C．淬火 D．正火 7．以下哪一种加工方法属于机械加工的（C）。 A．锉削 B．锯削 C．刨削 D．划线 8．车端面时使用以下哪种车刀（A）。A． 90°偏刀 B．切断刀 C．螺纹刀 D．内孔刀 9．以下不能用于铣床加工的内容是哪个（D）。 A．平面 B．沟槽 C．台阶 D．外圆锥面 10．刨削时哪一个是主运动（B） A．工作台横向移到 B．刀架的直线运动 C．刨刀的垂向移动 D．电动机旋转运动 11．在切削用量中对刀具寿命影响最大的是（C） A．进给量 B．背吃刀量 C．切削速度 D．工件硬度 12．以下不属于铣削工艺特点的是哪一项（C ）。 A．加工范围广 B．刀具寿命长 C．通用性好 D．生产效率高 13．以下哪一个不能体现切削液的作用的（A） A．防尘 B．冷却 C．润滑 D．清洗 14．主偏角、副偏角和刀尖角之和是（C）。 A．90° B．45° C．180° D．360° 15．以下哪一个不属于回火的主要目的（C） A．降低脆性 B．获得工件所需要的力学性能 C．改善切削加工性能 D．稳定组织和尺寸三、判断题（15×1分=15分） 1．钢的淬透性和淬硬性是两个完全不同的概念。（√）2．布氏硬度要比络氏硬度硬。（×）3．铣削中工件的运动是主运动，铣刀的旋转运动是进给运动。（×） 4．将正火后的钢再加热到 1c A点以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理工艺称为回火。 （×）5．高速钢是一种具有高热硬性、高耐磨性的碳素工具钢。（×）6．车削是工作旋转为主运动、车刀移动为进给运动的切削加工方法。（√）
第1章切削加工基础知识 1.1切削加工概述 切削cutting; 加工 machining; 金属切削 metal cutting (metal removal); 金属切削工艺 metal-removal process; 金属工艺学 technology of metals; 机器制造machine-building; 机械加工 machining; 冷加工 cold machining； 热加工 hot working; 工件 workpiece; 切屑chip; 常见的加工方法universal machining method; 钻削drilling; 镗削 boring; 车削 turning； 磨削 grinding; 铣削 milling; 刨削 planning; 插削slotting ; 锉filing ; 划线lineation; 錾切carving; 锯sawing; 刮削facing; 钻孔boring; 攻丝 tap; 1.2零件表面构成及成形方法 变形力 deforming force; 变形 deformation; 几何形状 geometrical; 尺寸dimension ; 精度 precision; 表面光洁度surface finish; 共轭曲线 conjugate curve; 范成法 generation method; 轴 shaft; 1.3机床的切削运动及切削要素 主运动 main movement; 主运动方向direction of main movement; 进给方向 direction of feed; 进给运动feed movement; 合成进给运动resultant movement of feed; 合成切削运动resultant movement of cutting; 合成切削运动方向direction of resultant movement of cutting ; 切削速度 cutting speed; 传动drive/transmission; 切削用量 cutting parameters; 切削速度 cutting speed; 切削深度 depth of cut; 进给速度 feed force; 切削功率 cutting power; 1.4金属切削刀具 合金工具钢alloy tool steel; 高速钢 high-speed steel; 硬质合金 hard alloy; 易加工 ease of manufacturing ; 切削刀具 cutting tool;
一、名词解释 1.车削加工 是在车床上主要对回转面进行加工的方法。 2.刨削加工 是以单刃刀具相对于工件做直线往复运动，工件作间隙性移动进给的切削加工方法。 3.无心内圆磨削（p6） 是在无心内圆磨床上进行的内圆磨削。 4.行星式内圆磨削（p7） 工件不动，砂轮除高速旋转外，砂轮轴还围绕着固定中心作旋转运动以实现圆周进给。 5.仿形加工（p8） 是以预先制成的靠模为依据，加工时在一定压力作用下，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相同型面的零件。 6.电液式仿形 是以电传感器来传递仿形信号，利用液压力作为动力进行仿形加工的。 7.雕刻加工（p15） 是对零件、模具型腔表面或型面上的图案花纹、文字和数字进行加工。属于机械仿形加工。通过缩放尺进行仿形的。一般用单刃刻刀。 8.坐标镗床加工（p17） 是在坐标镗床上，利用精密坐标测量装置，对零件的孔及孔系进行高精度切削加工。 9.坐标磨床加工（p21） 利用准确的坐标定位完成孔的精密加工。主要有三个运动，砂轮的自转，主轴的公转以及主轴的上下往复运动。 10.成形磨削（p23） 成形表面精加工的一种方法，在磨削中常见的成形表面多为直母线成形表面，如样板、凸模、凹模拼块。就是把复杂的成形表面分解成若干个平面、圆柱面等简单形状，然后分段磨削，并使其连接光滑，圆整，达到图样要求。 11.成形砂轮磨削法（p24） 利用砂轮修整工具将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反型面，然后用此砂轮磨削工件，获得所需要的形状。 12.夹具磨削法（p24） 将工件按一定的条件装夹在专用的夹具上，在加工过程中通过调整夹具的位置，改变工件的加工位置，从而获得所需的形状。 13.万能夹具（p30） 是成形磨床的主要部件，也是平面磨床使用的成形磨削夹具。主要由工件装夹部分、回转部分、十字滑块和分度部分组成。 14.仿形刨削（p14） 在仿形刨床上进行，又称刨模机，冲头刨床，用于加工由直线和圆弧组成的各种形状复杂的零件或凸模。 二、简答题 1.简述复杂型腔的铣削加工方法。（P5）
. .第1章切削加工基础知识 1.1切削加工概述 切削cutting; 加工machining; 金属切削metal cutting (metal removal);金属切削工艺metal-removal process; 金属工艺学technology of metals; 机器制造machine-building; 机械加工machining; 冷加工cold machining； 热加工hot working; 工件workpiece; 切屑chip; 常见的加工方法universal machining method; 钻削drilling; 镗削boring; 车削turning； 磨削grinding; 铣削milling; 刨削planning; 插削slotting; 锉filing ; 划线lineation; 錾切carving; 锯sawing; 刮削facing; 钻孔boring; 攻丝tap; 1.2零件表面构成及成形方法 变形力deforming force; 变形deformation;几何形状geometrical; 尺寸dimension; 精度precision; 表面光洁度surface finish; 共轭曲线conjugate curve; 范成法generation method; 轴shaft; 1.3机床的切削运动及切削要素 主运动main movement; 主运动方向direction of main movement; 进给方向direction of feed; 进给运动feed movement; 合成进给运动resultant movement of feed; 合成切削运动resultant movement of cutting; 合成切削运动方向direction of resultant movement of cutting ; 切削速度cutting speed; 传动drive/transmission; 切削用量cutting parameters; 切削速度cutting speed; 切削深度depth of cut; 进给速度feed force; 切削功率cutting power; 1.4金属切削刀具 合金工具钢alloy tool steel; 高速钢high-speed steel; 硬质合金hard alloy; 易加工ease of manufacturing ; 切削刀具cutting tool;
机械加工工艺基础知识点 0总体要求 掌握常用量具的正确使用、维护及保养，了解机械零件几何精度的国家标准，理解极限与配合、形状和位置公差的含义及标注方法；金属切削和刀具的一般知识、常用夹具知识；能正确选用常用金属材料，了解一般机械加工的工艺路线与热处理工序。 一、机械零件的精度 1.了解极限与配合的术语、定义和相关标准。理解配合制、公差等级及配合种类。掌握极限尺寸、偏差、公差的简单计算和配合性质的判断。 1.1基本术语：尺寸、基本尺寸、实际尺寸、极限尺寸、尺寸偏差、上偏差、下偏差、（尺寸）公差、标准公差及等级（20个公差等级，IT01精度最高；IT18最低）、公差带位置（基本偏差，了解孔、轴各28个基本偏差代号）。 1.2配合制： （1）基孔制、基轴制；配合制选用；会区分孔、轴基本偏差代号。 （2）了解配合制的选用方法。 （3）配合类型：间隙、过渡、过盈配合 （4）会根据给定的孔、轴配合制或尺寸公差带，判断配合类型。 1.3公差与配合的标注 （1）零件尺寸标注 （2）配合尺寸标注 2.了解形状、位置公差、表面粗糙度的基本概念。理解形位公差及公差带。 2.1几何公差概念： 1）形状公差：直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度、面轮廓度。 2）位置公差：位置度、同心度、同轴度。作用：控制形状、位置、方向误差。3）方向公差：平行度、垂直度、倾斜度、线轮廓度、面轮廓度。 4）跳动公差：圆跳动、全跳动。
2.2几何公差带： 1）几何公差带 2）几何公差形状 3）识读 3.正确选择和熟练使用常用通用量具（如钢直尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、万能角尺等）及专用量具（如螺纹规、平面样板等），并能对零件进行准确测量。 3.1常用量具： （1）种类：钢直尺、游标卡尺、千分尺、量缸表、直角尺、刀口尺、万能角尺。（2）识读：刻度，示值大小判断。 （3）调整与使用及注意事项：校对零点，测量力控制。 3.2专用量具： （1）种类：螺纹规、平面角度样板。 （2）调整与使用及注意事项 3.3量具的保养 （1）使用前擦拭干净 （2）精密量具不能量毛坯或运动着的工伯 （3）用力适度，不测高温工件 （4）摆放，不能当工具使用 （5）干量具清理 （6）量具使用后，擦洗干净涂清洁防锈油并放入专用的量具盒内。 二、金属材料及热处理 1.理解强度、塑性、硬度的概念。 2.了解工程用金属材料的分类，能正确识读常用金属材料的牌号。 2.1金属材料分类及牌号的识读： 2.1.1黑色金属： （1）定义：通常把以铁及以铁碳为主的合金（钢铁）称为黑色金属。
最基础最实用的机械加工小常识 1：铆工常用的锤有哪几类？ 答：有手锤，大锤，型锤。 2：铆工常用的凿子有哪几类？ 答：有扁凿和狭凿两大类。 3：什么叫钢？ 答：含碳量低于2.11%的铁碳合金叫钢。 4：什么叫高碳钢？ 答：含碳量大于0.6%的钢叫高碳钢。 5：钢根据用途可分几类？ 答：可分为结构钢，工具钢和特殊用途钢。 6：钢按其端面形状可分几类？ 答：可分为板材，管材，型材，线材。 7：钢材变形矫正的基本方法有哪两种？ 答：有冷作矫正和加热矫正。 8：什麽叫装配夹具？ 答：指在装配过程中用来对零件施加外力，使其获得可靠定位的工艺装备。 9：冷作矫正的基本方法有几类？ 答：有手工矫正和机械矫正。 10：加热矫正分哪几类？ 答：分全加热矫正和局部加热矫正。 11：局部加热矫正加热区的形状有几种？
答：有点状，线状，三角形三种。 12：角钢变形有哪几种？ 答：有扭曲，弯曲，角变形三种。 13：槽钢的变形有哪几种？ 答：有扭曲，弯曲，翼板局部变形。 14：什么叫冷作矫正？ 答：再常温下进行的矫正叫冷作矫正。 15：分离包括哪几道工序？ 答：包括落料，冲孔，切口三个工序。 16：什么叫冲压？ 答：使板料经分离或成形得到制件的过程。 17：冲压有哪些优点？ 答：产品质量好，生产率高，节约材料，降低成本，易实现自动化。 18：什么叫弯曲成型？ 答：将坯料弯成所需形状的加工方法。 19：铆接的基本形式有那三种？ 答：对接，搭接，角接。 20：什么叫铆接？ 答：利用铆钉将两个或两个以上构件连接为一个整体。 21：常用的铆钉有几种？ 答：有半圆头，沉头，半沉头，平头，平锥头，扁圆，扁平。 22：铆接的种类有哪几种？
国外现状 Cus和Zuperl[1]应用遗传算法和神经网络算法确定最优切削参数，这种优化方法同时考虑了表面粗糙度最小加工成本和最短时间等因素。OKtem[2]、Amiolemhen[3]、Shunmugam[4]建立了以粗糙度和成本为目标函数的优化模型并采用遗传算法进行优化。Guzel[5]等人基于减少雕刻曲面的时间，提出了使用球头铣刀加工雕刻曲面时将加工过程物理仿真与分段进给速度优化的方法。伊朗谢里夫科技大学的M. Sanjari等[6]运用人工神经网络（ANN）和田口方法(Taguchi Method)对径向锻造法进行了优化，并用有限元方法对结果进行验证，得到了一致的结果。日本广岛大学的Ryutaro Hino等[7]将数值优化和有限元模拟相结合，建立了减少锻压工艺步骤的新算法，并得到了最优的工艺路线。 国内现状 苏州大学韦宏[8]用激光投射焊接热塑性塑料取代传统的塑料焊接方法，取得了良好的效果。美国的波音公司联合密歇根大学等若干大学共同研究和开发能够有效抑制薄壁零件有效变形的工艺路线优化理论和有限元模拟软件。哈尔滨工程大学的王乐[9]利用ANSYS软件仿真铣削以及使用POWERMILL模拟铣削，对影响加工表面质量因素分析,应用铣削理论对直接影响加工表面的粗糙度的刀齿分布和每齿进给量进行理论分析,并建立单齿动态铣削力模型、多齿动态铣削力模型、均匀分布多齿动态分析模型,进而分析影响各个分力的因素。使用解析方法优化加工参数,通过确定参量模型建立多目标优化模型,确定优化策略进行参数优化。南京航天航空大学和西北工业大学[10]的研究学者利用控制侧壁加工变形的过切倾斜控制工艺和分层对称铣削工艺来加工薄壁零件。浙江大学黄志刚[11]等人从加工顺序对加工变形的影响进行了研究提出奇偶加工顺序法对框体结构进行加工来减小加工变形。武美萍[12]等人提出变搜索域遗传算法，该算法计算量小、计算速度快，能自适应自动化制造系统对优化切削数据快速响应的要求，并在切削参数优化研究的基础上开发了数控加工切削参数管理和优化系统。华中科技大学林东[13]从动力学的角度出发研究了加工过程中涉及到的机床、刀具、工件等在切削力、位移、加速度等因素之间的相互关系，借助计算机仿真，信号处理、自动控制等技术，对数控加工进行动力学建模、仿真、优化方面的研究，并在此基础上开发了一套优化系统。 大连理工大学宋健[14]应用金属塑性成形仿真软件DEFORM-3D对某型号的汽车发动机缸体的钻削工步进行了仿真实验。通过对钻削载荷公式的推演,建立了钻削载荷和钻削参数的线性模型,简化了函数关系。选择粒子群算法作为优化算法，并在MATLAB中编制出简洁高效的切削参数优化程序，可使钻削工序时间节省44.32%。武凯等[15]人对不同切削参数下铣削力变化规律以及因铣削力引起的加工变形进行了理论分析与试验研究，给出了优化的切削参数。 吴彦骏等[16]对多工位高速锻造工艺进行研究，在提高生产效率的同时，减少了材料的消耗，并延长了模具的寿命。朱春东等[17]利用DEFORM软件，模拟了汽车半轴套管锻造工艺，并根据分流法原理，对带法兰汽车半轴套管近净锻造工艺进行了优化。 国防科技大学冯宗杰[18]针对现有伺服刀架加工复杂活塞频响不足、精度较低的问题,提出了基于迭代学习控制的改进策略并给出了实现流程。通过MATLAB 数值仿真证明了迭代学习算法应用于活塞加工的可行性。利用迭代学习控制对复
第一章机械加工方法 117. 零件加工过程一般分为三个阶段。（粗加工、半精加工和精加工） 118. 粗加工的主要目的是什么 答：切除各加工表面上大部分加工余量，并完成精基准的加工。 119. 精加工的主要目的是什么 答：获得符合精度和表面质量要求的表面。 120. 加工阶段划分的意义是什么（不少于三条） 答：1. 只有在粗加工后再进行精加工，才能保证质量要求。2.先进行粗加工可以及时发现毛坯的缺陷，避免因对不合格的毛坯继续加工而造成浪费。3.加工分阶段进行，有利于合理利用机床。4. 加工分阶段进行，有利于精密机床保持其精度。 121. 精密加工塑性大的有色金属外圆表面，适宜的加工方法是精细车。（√） 122. 车削的特点是。（C） A 等面积、断续切削 B 变面积、断续切削 C 等面积连续切削 D 变面积断续切削 123. 为了提高车削的生产效率常采用。（AD） A 高速切削 B 连续切削 C 精细车削 D 强力切削 124. 加工细长轴时，为了避免工件变形，常采用90°偏刀。（√）125. 车削轴类零件常用装夹，用轴两端的作为定位基准，以保证零件的精度。（双顶尖、中心孔、位置） 126. 车削外圆时，若车刀安装过高，则刀具角度的变化是。（BD） A 工作前角变小 B 工作前角变大 C 工作后角变大 D 工作后角变小 127. 精车属于。（B） A 粗加工 B半精加工 C 精加工 D 光整加工 128. 车削可以进行有色金属零件的精加工。（√） 129. 磨削适合于各种材料的精加工。（╳） 130. 在外圆磨床上磨外圆时，其进给运动有，。 （工件旋转；工件往复纵向移动） 131. 磨削能够加工硬度高的材料是因为。（AC） A 磨粒硬度高 B 砂轮硬度高 C砂轮具有自锐性 D 砂轮组织紧密 132. 磨削加工精度高是因为机床具有，，等特点。 （机床结构刚性好，可微量调节，机床运动平稳） 133. 磨削硬材料要用砂轮。（B） A 硬 B 软 C 软硬均可 134. 简述研磨的特点。（三条以上） 答：研磨速度较低，压力较小，切削力和切削热也小； 可以达到很高的精度和很小的表面粗糙度； 研磨只能去除很小的余量；
第一章机械加工工艺规程设计 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它体现了生产规模的大小、工艺水平的高低和解决各种工艺问题的方法和手段。 第一节基本概念 一．机械产品生产过程与机械加工工艺过程 （一）生产过程 从原材料到机械产品出厂的全部劳动过程。包括： 1）毛坯的制造 2）原材料的运输和保存 3）生产准备和技术准备 4）零件的机械加工及热处理 5）产品的装配、检验、试车、油漆、包装等。 直接生产过程： 被加工对象的尺寸、形状或性能、位置产生一定的变化。如：零件的机械加工、热处理、装配等。 间接生产过程： 不使加工对象产生直接变化。如：工装夹具的制造、工件的运输、设备的维护等。
（二）机械加工工艺过程 是生产过程的一部分，是对零件采用各种加工方法，直接用于改变毛坯的形状、尺寸、表面粗糙度以及力学物理性能，使之成为合格零件的全部劳动过程。 工艺：使各种原材料、半成品成为成品的方法和过程 工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品和半成品的过程。 二．机械加工工艺过程的组成 1．工序 一个或一组工人，在一台机床或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。 划分工序的主要依据：工作地点是否改变和加工是否连续完成。 同一零件，同样的加工内容可以有不同的工序安排。 如图1-1所示的阶梯轴的加工： 加工内容： 1．加工小端面2。小端面钻中心孔 图1-1 阶梯轴 3．加工大端面4。大端面钻中心孔 5．车大端外圆6。对大端倒角 7．车小端外圆8。对小端倒角 9．精车外圆
10．铣键槽11。去毛刺 工序方案1： 工序1：加工内容1到9——车床 工序2：加工内容10、11——铣床（手工去毛刺） 工序方案2： 工序1：加工内容1、2、7、8—加工小端 工序2：加工内容3、4、5、6—加工大端 工序3：加工内容9 工序4：加工内容10、11 工序方案3： 工序1：加工内容：1、2、3、4—铣两端面打中心孔 工序2：加工内容：5、6、7、8—仿形车外圆、倒角 工序3：加工内容：9—精车外圆 工序4：加工内容：1—铣键槽 工序5：加工内容：11—去毛刺 2．安装 如果在一个工序中要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分加工内容称为一个安装。 如图1-2为上例第一种工序安排中包含的安装： 图1-2 工序和安装
机械加工工艺典型习题和解答第一章机械加工工艺规程的制定
〔例1.3〕试举例说明下列各组的概念、特点以及它们之间的区别：(1)零件尺寸链、工艺过程尺寸链，工艺系统尺寸链，装配尺寸链；(2)封闭环．组成环，增环．减环。
〔例 1.10〕设某一零件图上规定的外圆直径为Ф320 05.0-mm ，渗碳深度为0.5～0.8 mm 。现为使此零件可和另一种零件同炉进行渗碳，限定其工艺渗碳层深度为0.8～1.0 mm 。试计算渗碳前车削工序的直径尺寸及其上、下偏差？ [解] 渗碳深度是间接保证的尺寸，应为封闭环。并作出尺寸链计算图。 车削外圆的半径及公差R δR 为组成环之一。 求R δR ： 0.8=1+16-R min ，R min =16.2mm 0.5=0.8+15.975-R max , R max =16.275mm 故车削工序的直径尺寸及公差应标注为Φ32.55015.0- mm 。 〔例 1.11〕設一零件，材料为2Cr13，其内孔的加工顺序如下： （1）车内孔Φ31.814.00+（2）氰化，要求工艺氧化层深度为磨内孔Φ320.0350.010＋＋，要求保 证氧化层深度为0.1~0.3mm, 试求氰化工序的工艺氧化层深度t T δ? [解] 按加工顺序画出形成氰化层深度0.1 ~0.3mm 的尺寸链计算图。 图中0.1~0.3 mm 是最后形成的尺寸应为封闭环。 计算 t T δ: 0.3=t max +15.97-16.005 0.1=t min +15.9-16.0175 得 t max =0.335mm t min =0.2175mm 故氰化工序的工艺氰化层深度t T δ=0.21751175.00+mm 。
第一节制造过程的基本概念 一、生产过程与工艺过程 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、调试，机械的油漆与包装等。 工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生产过程。 机械制造的工艺过程一般包括零件的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程。 机械加工工艺过程（以下简称加工过程）是指用机械加工的方法直接改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等使之成为合格零件的工艺过程。从广义上来说电加工、超声波加工、电子束离子束等加工也属于加工过程。加工过程直接决定零件和机械产品的质量，对产品的成本和生产率都有较大影响，是整个工艺过程的重要组成部分。 二、机械加工工艺过程的组成 由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。 1. 工序 工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决定。如图 8-1 所示的阶梯轴，在单件小批生产
机械加工检验标准及方法 一. 目的： 二. 范围： 三. 规范性引用文件 四. 尺寸检验原则 1．基本原则： 2．最小变形原则： 3．最短尺寸链原则： 4．封闭原则： 5．基准统一原则： 6．其他规定 五. 检验对环境的要求 1．温度 2．湿度 3．清洁度 4．振动 5．电压 六. 外观检验 1．检验方法 2．检验目距 3．检测光源 4．检测时间 5．倒角、倒圆 6．批锋、毛刺 7．伤痕 8．刀纹、振纹 9．凹坑、凸起、缺料、多料、台阶 10．污渍 11．砂孔、杂物、裂纹 12．防护包装
七. 表面粗糙度的检验 1．基本要求 2．检验方法： 3．测量方向 4.测量部位 5．取样长度 八. 线性尺寸和角度尺寸公差要求1．基本要求 2 线性尺寸未注公差 九．形状和位置公差的检验 1．基本要求 3．检测方法 十.螺纹的检验 1．使用螺纹量规检验螺纹制件2．单项检验 十一.外协加工件的检验规定 1.来料检验 2. 成品检验计划 十二.判定规则 附注： 1.泰勒原则
一. 目的： 为了明确公司金属切削加工检验标准，使检验作业有所遵循，特制定本标准。 二. 范围： 本标准适用于切削加工（包括外协、制程、出货过程）各检验特性的检验。在本标准中，切削加工指的是：车削加工、铣削加工、磨削加工、镗削加工、刨削加工、孔加工、拉削加工和钳工作业等。本标准规定了尺寸检验的基本原则、对环境的要求、外观检验标准、线性尺寸公差要求、形位公差要求、表面粗糙度的检验、螺纹的检验和判定准则。 注：本标准不适用于铸造、锻造、钣金、冲压、焊接加工后的检验，其检验标准另行制定。本标准不拟对长度、角度、锥度的测量方法进行描述,可参看相关技术手册；形位公差的测量可参看GB/T1958-1980；齿轮、蜗杆的检验可参看相关技术手册。 三. 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准 GB/T 2828.1-2003 (ISO 2859-1:1989)计数抽样程序第1部分：按接收质量限(AQL)检索的逐批检验抽样计划 GB/T 1804- 2000 (ISO2768-1:104989) 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 1184 - 1996(ISO2768-2:1989) 形状和位置公差未注公差值 GB/T 1958-1980 形状和位置公差检测规定 GB/T 1957-1981 光滑极限量规 Q/HXB 3000.1抽样检查作业指导书 Q/HXB 2005.1产品的监视和测量控制程序 Q/HXB 2005.15不合格品控制程序