第4章零件加工表面质量

第四章粗磨——第一节研磨的本质
图4—3固着磨料研磨 铣磨时，磨具的主要运动是旋转，磨具和工件的相对运 动产生的切削F可分解成水平Fk和垂直Fn两个部分。如同玻璃 刀划割玻璃，垂直分力Fn使磨料颗粒进入玻璃深处，形成交 错裂纹，裂纹角大约为1550，它的大小不随玻璃牌号变化。
第四章粗磨——第一节研磨的本质
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
四.金刚石磨具铣槽或圆弧
为了便于装配固定，如棱镜、平面镜等，或减轻重量等 原因，常需在零件上铣槽或磨圆弧等。现用金刚石磨具代 替手工。
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
图4—6铣圆弧
图4—5铣圆弧
图4—7铣槽
第四章粗磨——第三节磨料和磨具
§4—3磨料和磨具 一.磨料：是研磨零件和制造磨具用的材料，是具有一 定硬度和韧性的粉状或粒状物质。是主要辅料之一。磨料 的研磨性能与硬度、韧性和粒度有关。
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
二.斜截圆成型球面的证明
图4—5斜截圆的坐标
下面用数学方法来证明斜截圆绕工件轴的回转面为球面。 如图；有二个直角坐标系（XYZ，X’Y’Z’）均以O为坐标原点。 OX’、OZ’分别与OX，OZ夹角为α，OY与OY’重合。其中OZ代表工 件轴线，OZ’代表磨轮轴线。坐标原点O是工件轴与磨轮轴交点， 夹角为α。O’为为斜截圆中心，A为磨轮端面顶点与工件中心接 触处，则OA=R（O为零件曲率半径中心），O’A=ρ（斜截圆半 径），在X’Y’Z’坐标系中，斜截圆方程为
第四章粗磨——第二节铣削加工原理
①金刚石磨轮刃口通过工件顶点； ②磨轮轴与工件轴相交于O点； ③磨轮轴与工件轴夹角为α； ④磨轮轴高速旋转，工件轴低速转动。 这种运动轨迹的包络面就形成球面。 它们的运动原理遵循正弦公式，球面的曲率半径R与夹角 α有关，由图得正弦公式：即

k机床＝Fp / y机床 y机床＝Fp / k机床
工艺系统刚度主要取决于薄弱环节的刚度。
2）机床刚度
y机床 y主轴 y刀架 y尾座
k主轴＝ k尾架＝ k刀架＝ Fp 2 y主轴 Fp 2 y尾架 Fp y刀架
机床的刚度取决于部件的刚度。
（2）工艺系统刚度对加工精度的影响
常见的几种工艺系统中其低刚度环节所在位置:
镗孔：工件进给孔为椭圆形。
避免措施
提高主轴及箱体的制造精度、选用高精度的轴承、提高主轴 部件的装配精度、对高速主轴部件进行平衡、对滚动轴承进 行预紧等，均可提高机床主轴的回转精度。
2）导轨误差
(a) 在水平面 内的直线度误 差 误差敏感方向
(b) 在垂直平面 内的直线度
ΔR ≈Δ22/D 设Δ2=
工艺系统的刚度在不同的加工位置上是各不相同的，当主轴箱 刚度与尾座刚度相等时，工艺系统刚度在工件全长上的差别最 小，工件在轴截面内几何形状误差最小。
在车床上加工短而粗的光轴（工件刚度相对于机床刚度大 得多），已知径向切削分力
Fp
=1000N，主轴刚度
k主轴
=100000N/mm，尾座刚度
k尾座
=50000N/mm，
正确地选用刀具材料和选用新型耐磨的刀具材料，合理地选 用刀具几何参数和切削用量，正确地刃磨刀具，正确地采用冷 却润滑液等，均可有效地减少刀具的尺寸磨损。必要时还可采 用补偿装置对刀具尺寸磨损进行自动补偿。
10000.054 mm， 加工一合金钢管，其外径为
工件长度
l =2100mm，圆柱度公差在全长范围内
c）采用合理的装夹方式和加工方式
2）减小切削力及其变化 合理地选择刀具材料、 增大前角和主偏角、对 工件材料进行合理的热 处理以改善材料的加工 性能等，都可使切削力 减小。

第4章典型表面加工分析·1·第4章典型表面加工分析机器是由零件组成的，零件表面的结构形状各式各样，常见的典型表面有以下几种：外圆表面、内孔表面、平面、成形表面、螺纹表面等。

这些表面按其在机器中的作用不同，即完成的功能不同，可分为两类：一是功能性表面，二是非功能性表面。

功能性表面与其他零件表面有配合要求，它的精度和表现质量在机器运转中起重要作用，决定着机器的使用性能，设计时需视其功能要求确定合理的精度和表面质量要求。

非功能性表面与其他零件表面无配合要求，其加工精度和表面质量要求不高。

零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样，但无论何种表面，在设计其加工工艺时，都需遵循以下两个基本原则：1. 粗、精加工分开为保证零件表面的加工质量和生产效率，需将粗、精加工分开，以达到各自的目的与要求。

粗加工的目的是要求生产率高，在尽量短的时间内切除大部分余量，并为进一步加工提供定位基准及合适的余量。

粗加工时，由于背吃刀量和进给量较大，产生的切削力和所需夹紧力也较大，故工艺系统的受力变形较大。

又因粗加工切削温度高，也将引进工艺系统较大的热变形。

此外，毛坯有内应力存在，还会因切除较厚一层金属，使内应力重新分布而发生变形。

这都将破坏已加工表面的精度。

精加工的目的是对零件的主要表面进行最终加工，使其获得符合精度和表面粗糙度要求的表面。

因此，只有粗、精加工分开，在粗加工后再进行精加工，才能保证工件表面的质量要求。

另外，先安排粗加工，可及时发现毛坯的缺陷（如铸铁的砂眼、气孔、裂纹、局部余量不足等），以便及时报废或修补充，避免继续加工造成浪费。

2. 几种不同加工方法相配合实际生产中，对于某一种零件的加工，往往不是在一台机床用一种加工方法完成的，而要根据零件的尺寸、形状、技术要求和生产批量，结合各种加工方法的工艺方法特点和适用范围及现有设备条件，综合考虑生产效率和经济效益，拟定合理的加工方案，将几种加工方法相配合，逐步完成零件各种表面的加工。

《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。

车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。

4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。

答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转，在F作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。

4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。

4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。

解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。

水平面内：0.0151500.002251000R y∆=∆=⨯=mm；垂直面内：227()0.025150/60 2.341021000zRR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯⎪⎝⎭mm，非常小可忽略不计。

所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225R∆=mm。

4-5 在车床上精车一批直径为φ60mm 、长为1200mm 的长轴外圆。

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机械制造工艺基础
•（2）试切法加工
•试切法加工的过程是：对工件试切 测量 调整 再试切，直至
达到精度要求后，才合上机动进给机构进行正式切削。引起
调整误差原因有。
•1）测量误差
•2）进刀机构的位移误差
•3）试切时与正式切削时切削深度不同而引起的误差。
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机械制造工艺基础
•二、加工的表面质量
•零件的加工精度是指零件在加工后的实际几何参数与理想
几何参数的符合程度。零件的加工精度包括尺寸精度、形 状精度和位置精度。
•1.加工精度的含义
• （1）尺寸精度。是指零件的直径、长度、表面间距离等
尺寸的实际数值和理想数值的接近程度。尺寸精度是用尺 寸公差来控制。 •（2）形状精度。是指加工后零件上的点、线、面的实际 形状与理想形状的符合程度。形状精度是用形状公差来控 制。 •（3）位置精度。是指加工后零件上的点、线、面的实际 Logo 位置与理想相符合的程度。位置精度是用位置公差来控制
机 械 制 造 工 艺 基 础
第四章 切削加工基础
机械制造工艺基础
第五节 加工精度和加工的表面质量
知 识 目 标
技 能 目 标
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•掌握加工精度的含义与调整误差的方法。 •掌握降低表面粗糙度的工艺措施。
•学会应用正确的加工方法，提高零件表面质量。
机械制造工艺基础
第五节 加工精度和加工的表面质量 •一、加工精度
•1.表面质量的含义
•在切削过程中，由于振动、刀痕以及刀具与工件之间的摩擦
，在工件已加工表面不可避免地留下一些微小峰谷，这些微
小峰谷的高低程度称为表面粗糙度。
ห้องสมุดไป่ตู้
•2.降低表面粗糙度值的工艺措施

表面结构要求的注写方向
用指引线注出表面结构的要求
表面结构要求标注在尺寸线上
表面结构要求标注在形位公差的框格上
表面结构要求的简化注法
表度参数是基本参数，为标准规定的必选参数。 不论选用Ra还是选用Rz作为评定参数时，参 数值前都需标注出相应的参数代号Ra或Rz。
完整图形符号
实际应用中不必注齐所有项目
16%规则和最大规则 规则和最大规则
图样上标注表面粗糙度参数的上限值或下限值 时，表示在表面粗糙度参数的所有实测值中， 允许超过规定值的个数少于总数的16％； 图样上标注表面粗糙度参数的最大值max时， 表示表面粗糙度参数的所有实测值均不得超过 该规定值。
表面粗糙度轮廓评定参数的选择( 表面粗糙度轮廓评定参数的选择(续１)
具体选用可参照经过验证的实例，用类比法来确定。 具体选用可参照经过验证的实例，用类比法来确定。 对粗糙度高度参数，优先采用Ra： 对粗糙度高度参数，优先采用 ： (1)满足功能要求的情况下，尽量选用较大的参数值。 满足功能要求的情况下， 满足功能要求的情况下 尽量选用较大的参数值。 (2)同一零件上工作表面的粗糙度参数值小于非工作表 同一零件上工作表面的粗糙度参数值小于非工作表 面的粗糙度参数值。 面的粗糙度参数值。 (3)摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小； 摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小； 摩擦表面比非摩擦表面的粗糙度参数值要小 滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小； 滚动摩擦表面比滑动摩擦表面的粗糙度参数值要小； 运动速度高、 运动速度高、单位压力大的摩擦表面应比运动速度 单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。 低、单位压力小的摩擦表面的粗糙度参数值要小。
举例: 举例
新标准
GB/T 13l—2006《产品几何技术规范(GPS)技 术产品文件中表面结构的表示法》。原标准中 表面粗糙度符号、代号的注法，在新标准中的 由表面结构符号、代号的注法取替。

4.2 刀具材料的合理选择
2. 硬质合金的分类和性能 ISO国际标准将硬质合金分为以下三大类： P类：相当于我国的 YT类，用于加工长切屑黑色金
属。 K类：相当于我国的 YG类，用于加工短切屑黑色金 属、有色金属和非金属。 M类：相当于我国的YW类，用于加工长短切屑的黑 色金属、有色金属。

常用刀具材料有碳素工具钢（T10A，T12A）、合金工 具钢（9SiCr、CrWMn）、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚 石、立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢因耐热性差、 允许切削速度低，所以常用碳素工具钢制造手用刀具（如锉 刀、刮刀）。用合金工具钢制造低速刀具（如丝锥，板牙 等），陶瓷、金刚石、立方氮化硼仅用于某些难加工材料和 精密、超精密切削加工。目前刀具材料中应用最多的仍是高 速钢和硬质合金。
4.2 刀具材料的合理选择
3. 硬质合金的选用 1）YG类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属及非金属。 加工这类材料时，切屑呈崩碎切屑，切削力、切削热集中在 刀刃附近容易崩刃， YG 类硬质合金强度高，韧性好，导热 性能好，正好满足加工要求。 YG3X、YG6X 还可用于加工 冷硬铸铁、淬火钢、高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、 硬青铜、硬的和耐磨的绝缘材料。YS2（YG10H）可用于加 工高强度钢、高温合金等难加工材料。 YG6A、YG8A 可加 工铸铁和不锈钢。
4.1 工件材料的切削加工性
4.1 工件材料的切削加工性
4.1.2 影响工件材料切削加工性的因素
一、工件材料的硬度对切削加工性的影响 工件材料的硬度有常温硬度和高温硬度，它们对切削加工性的影响 是不同的。 1. 工件材料的常温硬度对切削加工性的影响 一般情况下，同类工件材料中常温硬度越高的材料其切削加工性 越低。 2. 工件材料的高温硬度对切削加工性的影响 工件材料的高温硬度越高，切削加工性越低。因为工件材料的高温 硬度越高，切削温度越高，刀具材料的硬度在高的切削温度作用下 会下降，刀具材料的硬度与工件材料的硬度比要下降，因此刀具磨 损加剧、耐用度低、切削加工性低。

• 4.2.1概述 平面加工常用的加工方法有: ④ 拉削加工：生产率和加工精度都高，一般用于大
批量生产时的末淬硬零件的加工 ⑤ 研磨 ：主要用于提高零件表面的光洁度，是一
种光整加工方法。
4.2.2 铣削加工
1） 铣削加工的特点： （1）铣刀是一种多齿刀具，在铣削时，铣刀的每个刀齿不
象车刀和钻头那样连续地进行切削，而是间歇地进行切削， 刀具的散热和冷却条件好，铣刀的耐用度高，切削速度可 以提高； （2）铣削时经常是多齿进行切削，可采用较大的切削用量， 与刨削相比，铣削有较高的生产率，在成批及大量生产中， 铣削几乎已全部代替了刨削； （3）由于铣刀刀齿的不断切入、切出，铣削力不断地变化， 故而铣削容易产生振动，加工精度不高。
2）车削加工类型
• 一般可分为4种：粗车、半精车、精车和精细车。 • (1) 粗车 主要用于零件的粗加工，作用是去除工件上大部份加工余
量和表层硬皮，为后续加工作准备。加工余量约(1.5mm～2mm),加工 后的尺寸精度可达IT11～IT13；表面粗糙度Ra可达（50～12.5）μm • (2) 半精车 在粗车的基础上对零进行半精加工,进一步减少加工余量, 提高表面光洁度, 加工余量约 (1.5mm～0.8mm),加工尺寸精度可达 IT8～IT10；表面粗糙度Ra可达（6.3～3.2）μm,一般可用作中等精度 要求零件的终加工工序。 • (3) 精车 在半精车的基础上对零件进行精加工, 加工余量约 (0.5mm～0.8mm), 加工后的尺寸精度可达IT7～IT8；表面粗糙度Ra 可达（1.6～3.2）μm. • (4) 精细车 主要用于有色金属的精加工。加工余量小于 0.3mm, 加 工后的尺寸精度可达IT6～IT7；表面粗糙度Ra可达（0.4～0.0025） μm。

Rmr（c）= Ml(c) ln
※给出Rmr(c)参数时，必须同时给出轮廓水平截距c值。
（2）轮廓的实体材料长度Ml(c)
▲定义：评定长度内，一平行于X轴的直线从峰顶线向下 移一水平截距c时，与轮廓相截所得各段截线长度之和。
n
Ml(c) b1 b2 bi bn bi i 1
■轮廓的水平截距c大小可用微米或用它占轮廓制了长波轮廓成分相 对应的中线，即具有几何轮廓形状并划分轮廓的 基准线，用来评定表面粗糙度参数值的给定线。
轮
轮廓的最小二乘中线
廓
中
线
轮廓的算术平均中线
△以中线为基准线评定轮廓的计算制称为中线制
（1）轮廓的最小二乘中线
▲定义：在取样长度内，使轮廓线上各点轮廓偏距zi的
6、配合性质高的表面、小间隙配合表面、受重载的过 盈配合表面Ra和Rz值要小； 7、配合性质相同，零件尺寸越小，Ra和Rz值越小；同 一精度等级，小尺寸比大尺寸、轴比孔的Ra和Rz参数值 要小； 8、抗腐蚀性、密封性、外观性要求高的表面的Ra和Rz 参数值要小； 9、标准规定的按规定的参数值选用； 10、尺寸公差值和形状公差值小，其Ra和Rz参数值相应 要小，一般情况下，可取Ra为形状公差值的20-25%。
■轮廓支承长度率（Rmr(c)）随着轮廓的水平截距c 大小而变化。其关系曲线称为支承长度率曲线。
■支承长度率曲线对于 反映零件表面耐磨性有 着显著的功效。
Rmr(c) % 支承长度率曲线
c%
■ 轮廓峰顶线：在取样长度内，平行于基准线并通过 轮廓最高点的线。
■ 轮廓谷底线：在取样长度内，平行于基准线并通过 轮廓最低点的线。
规定取样长度是为了限制减弱宏观几何误差，尤其是表面波 纹度对测量结果的影响，表面越粗糙，取样长度就应越大，它 至少应包含5个以上的轮廓峰和轮廓谷，

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机械制造工艺
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第四章
第一节
第二节 第三节 第四节
机械加工表面质量
基本概念
表面粗糙度的形成及其影响因素 加工表面力学物理性能的变化及其影响因素 机械加工中的振动
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机械制造工艺
基本慨念
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第一节
零件机械加工表面质量是指零件在机械加工后 表面层的微观几何形状误差和力学物理性能。零件 机械加工后表面层中存在着表面粗糙度、表面波度、 表面加工纹理等微观几何形状误差以及伤痕等缺陷， 零件表面层在加工过程中还会产生加工硬化、金相 组织变化及残余应力等现象。上述种种因素综合作 用的结果，直接影响了零件的寿命及可靠性，从而 影响产品的质量和使用性能。
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机械制造工艺
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图4-2
初期磨损量与零件表面粗糙度 1—轻载荷 2—重载荷
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机械制造工艺
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2、表面质量对零件疲劳强度的影响
零件在交变载荷的作用下，其表面微观不平的凹谷 处和表面层的缺陷处容易引起应力集中而产生疲劳裂纹， 造成零件的疲劳破坏。试验表明，减小零件表面粗糙度 值可以使零件的疲劳强度有所提高。因此，对于一些承 受交变载荷的重要零件，如曲轴其曲拐与轴颈交接处精 加工后常进行光整加工，以减小零件的表面粗糙度值， 提高其疲劳强度。
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机械制造工艺
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图4-3
表面残留面积
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机械制造工艺
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金属切削过程幻灯片
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机械制造工艺
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2、影响表面粗糙度的工艺因素及改善措施
（1）切削用量的影响 进给量大，切屑变形也大，切屑 与刀具前刀面的摩擦以及后刀面与已加工表面的摩擦加剧， 从而增大工件表面粗糙度值。因此，减小进给量利于减小工 vc 件表面粗糙度值。 切削速度对表面粗糙度的影响因工件材料而异。对于塑 性材料，一般情况下，低速或高速切削时，不会产生积屑瘤， 故加工表面粗糙度值都较小，但在中等切削速度下，塑性材 料的工件容易产生积屑瘤或鳞刺，且塑性变形较大,如图4-4 所示。对于脆性材料，加工表面粗糙度主要是由于脆性挤裂 碎裂而成，与切削速度关系较小。所以精加工塑性材料时往 往选择高速或低速精切，以获得较小的表面粗糙度值。

58
59
推削（精）
推削（精密）
0.8～0.2
0.4～0.025
60
外圆磨内圆磨（半精、一次加工）
6.3～0.8
• 磨削
61 62
外圆磨内圆磨（精） 外圆磨内圆磨（精密）
63 外圆磨内圆磨（精密、超精密磨削） 64 65 66 67 68 69 70 71 外圆磨内圆磨（镜面磨削外圆磨） 平面磨（精） 平面磨（精密） 珩磨（粗、一次加工） 珩磨（精、精密） 研磨（粗） 研磨（精） 研磨（精密）
4. 几何参数
• 轮廓峰 • 轮廓谷 • 轮廓单元（相邻轮廓峰与轮廓谷的组合）
4.2.2 表面粗糙度的主要评定参数
基本参数
幅度（高度） 轮廓算术平均偏差Ra 特征参数
轮廓最大高度Rz
间距特征参数 轮廓单元的平均宽度Rsm 附加参数 （辅助参数） 形状特征参数 轮廓的支承长度率Rmr(c)
1.轮廓算术平均偏差（Ra）
– 例如：一些机器、仪器上的手柄、手轮以及卫生设备、食品机械 上的某些机械零件的修饰表面，它们的表面要求加工得很光滑即 表面粗糙度要求很高，但其尺寸公差要求却很低。
三种公差值之间的对应关系
• 一般地，尺寸公差、表面形状公差小时，表面粗 糙度参数值也小，但也不存在确定的函数关系。 如机床的手轮或手柄。 表面粗糙度<形状公差<尺寸公差
离。 • 常与Ra联合使用
– 用来控制微观不平度的谷深，以达到控制表面微观裂缝的目的。 – 常用于受交变应力作用的工作表面。
3.轮廓单元的平均宽度Rsm
• • • • 【定义】在一个取样长度内，轮廓单元宽度Xs的平均值。 可反映被测表面加工痕迹的细密程度， 反映了轮廓与中线的交叉密度， 对评价承载能力、耐磨性和密封性有指导意义。

汽车制造工艺学----整编：杨继源第一章汽车制造工艺过程中的基本概念一、名词解释1、机械加工工艺过程：在机床设备上利用切削刀具或其它工具易用机械力将毛坯或工件加工成零件的过程。

P22、工序：一个或一组工人在一个机床设备上对同一个或同时对几个工件所连续完成那一部分工艺过程。

P43、安装：同一道工序中，零件在加工位置上装夹一次所完成的那一部分工序。

P44、工位：零件在每个位置上完成的那一部分加工过程。

P45、工步：再一次安装中，在加工表面、加工刀具、切屑用量不变的情况下，所连续完成的那一部分工艺过程。

P46、加工经济精度：是指某种加工方法在正常生产条件下不延长加工时间所能保证的公差等级和表面粗糙度。

P87、生产纲领：企业在计划期内应生产的汽车产品的产量和进度计划。

P8二、问答题1、汽车零件切削加工时零件尺寸的获得方法有哪几种？p5答：①试切法适用于单件货几件工件的加工；②静调整法适合产量较大的场合广泛用于半自动机床和自动线上的生产；③定尺寸刀具法适用于孔沟槽等表面的加工适用于各种产量的场合；④主动及自动测量控制法产量大的汽车制造企业。

2、汽车零件切削加工时零件形状的获得方法有哪几种？p6答：①轨迹法用于产量较大较大工件形状较为复杂的零件形状的切削加工；②成型刀具法生产率高；③包络法。

3.汽车零件表面的尺寸公差与表面粗糙度具有何种关系？P8答：一般被加工表面的尺寸公差值小表面粗糙度值也一定较小。

但是有些被加工表面要求的表面糙度值较小不一定尺寸公差值也必须小。

例如抗腐蚀的零件表面具有高疲劳强度的零件表面都规定较小的表面粗糙度值但表面尺寸公差值却可以稍大些。

第二章工件的装夹和机床夹具一、名词解释1、定位：通常将确定工件在机床上或机床夹具中占有正确位置的过程。

P112、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。

P113、装夹：将工件在机床上或机床夹具中定位、夹紧的过程。

P114、过定位：几个定位支承点，同时限制同一个自由度的定位。

机械制造技术基础
第四章
4.4 机械加工表面质量
4.4.1 概 述
零件的机械加工质量不仅指加工精度，而且 包括加工表面质量。
机械加工后的零件表面实际上不是理想的光滑表面， 它存在着不同程度的表面粗糙度、冷硬、裂纹等表面缺陷。 虽然只有极薄的一层（几微米~几十微米），但都错综复 杂地影响着机械零件的精度、耐磨性、配合精度、抗腐蚀 性和疲劳强度等，从而影响产品的使用性能和寿命，因此 必须加以足够的重视。
图4－41 表面粗糙度与 初期磨损量的关系
4.4.2表面质量对零件使用性能的影响
1.表面质量对零件耐磨性的影响
表面层的冷作硬化对零件耐磨性的影响
• 加工表面的冷作硬化，一般能提高零件的耐磨性。因为它使 磨擦副表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦 副接触部分的弹性变形和塑性变形。 • 并非冷作硬化程度越高，耐磨性就越高。这是因为过分的冷 作硬化，将引起金属组织过度“疏松”，在相对运动中可能 会产生金属剥落，在接触面间形成小颗粒，使零件加速磨损。
4.表面质量对零件耐腐蚀性能的影响
表面粗糙度对零件耐腐蚀性能的影响
零件表面越粗糙，越容易积聚腐蚀性物质，凹谷越深，渗透与 腐蚀作用越强烈。
因此减小零件表面粗糙度，可以提高零件的耐腐蚀性能
表面残余应力对零件耐腐蚀性能的影响
零件表面残余压应力使零件表面紧密，腐蚀性物质不易进入， 可增强零件的耐腐蚀性，而表面残余拉应力则降低零件耐腐蚀性
缓疲劳裂纹的扩展，从而提高零件的疲劳强度。
4.4.2表面质量对零件使用性能的影响
3.表面质量对零件工作精度的影响
表面粗糙度对零件配合精度的影响
表面粗糙度较大，则降低了配合精度。
表面残余应力对零件工作精度的影响

第4章 练习题1. 单项选择1-1 表面粗糙度的波长与波高比值一般（ ）。

① 小于50 ② 等于50～200 ③ 等于200～1000 ④ 大于10001-2 表面层加工硬化程度是指（ ）。

① 表面层的硬度 ② 表面层的硬度与基体硬度之比 ③ 表面层的硬度与基体硬度之差④ 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比1-3 原始误差是指产生加工误差的“源误差”，即（ ）。

① 机床误差 ② 夹具误差 ③ 刀具误差 ④ 工艺系统误差1-4 误差的敏感方向是（ ）。

① 主运动方向 ② 进给运动方向 ③ 过刀尖的加工表面的法向 ④ 过刀尖的加工表面的切向1-5 试切n 个工件，由于判断不准而引起的刀具调整误差为（ ）。

① 3σ ② 6σ ③ n σ3 ④ n σ61-6 精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的（ ）。

① 1/10～1/5 ② 1/5～1/3 ③ 1/3～1/2 ④ 1/2～11-7 镗床主轴采用滑动轴承时，影响主轴回转精度的最主要因素是（ ）。

① 轴承孔的圆度误差 ② 主轴轴径的圆度误差 ③ 轴径与轴承孔的间隙 ④ 切削力的大小1-8 在普通车床上用三爪卡盘夹工件外圆车内孔，车后发现内孔与外圆不同轴，其最可能原因是（ ）。

① 车床主轴径向跳动 ② 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 ③ 刀尖与主轴轴线不等高④ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行1-9 在车床上就地车削（或磨削）三爪卡盘的卡爪是为了（ ）。

① 提高主轴回转精度 ② 降低三爪卡盘卡爪面的表面粗糙度 ③ 提高装夹稳定性④ 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴1-10 为减小传动元件对传动精度的影响，应采用（ ）传动。

② 升速 ② 降速 ③ 等速 ④ 变速1-11 通常机床传动链的（）元件误差对加工误差影响最大。

① 首端②末端③ 中间④ 两端1-12 工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度（）。

① 之和②倒数之和③ 之和的倒数④ 倒数之和的倒数1-13 机床部件的实际刚度（）按实体所估算的刚度。

提下，提高生产率。
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
切削过程中，增大走刀次数可不断减小工件的复映误差。设 ε1、ε2、 ε3分别为第一、第二、第三次走刀时的误差复映系数， 则
g1 1m, g22g112 m, g33g2123m
总误差复映系数： 总123
加工时：变形大的地方，切除的金 属层薄；变形小的地方，切除的金属 层厚。
结论：因机床受力变形，加工后的 工件呈两端粗，中间细的马鞍形。
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
2. 工件的变形
用两顶尖车削细长轴时，不考虑机床和刀具的变形，工件在 切削点处的变形量 yB 为：
yB

FP(Lx)2x2 3EIL
k Fp y
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
二、工艺系统刚度的计算
根据 k=Fy /y 得知，工艺系统在某一处的法向总变形位移y， 是系统的各个组成环节在同一处的法向变形的叠加：
yyjcyjjydyg
则机床刚度kjc、夹具刚度kjj、刀具刚度kd和工件刚度kg 为：
kjc Fp yjc, kd Fp yd , kjj Fp yjj, kg Fp yg,
得到:
11 111
k kjc kjj kd kg
第三节 工艺系统的受力变形对加工精度的影响
三、工艺系统刚度对加工精度的影响
（一）切削力作用点位置变化引起的工件形状误差 以在车床两顶尖间加工光轴为例，分析力作用点位置变化对
工件形状的影响。 1. 机床的变形 假定工件短而粗，车刀悬伸长度短，
从“提高工艺系统的刚度”和“减小载荷及其变化”两方面 采取措施，来减小工艺系统的受力变形。
（一）提高工艺系统的刚度 1. 合理的结构设计