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机械加工与装配作业指导书第1章机械加工基础知识 (4)1.1 金属切削原理 (4)1.1.1 金属切削概述 (4)1.1.2 切削用量 (4)1.1.3 切削力 (4)1.1.4 刀具材料与结构 (4)1.2 机械加工工艺规程 (4)1.2.1 工艺规程概述 (4)1.2.2 工艺路线的制定 (5)1.2.3 工序内容的制定 (5)1.2.4 切削参数的确定 (5)1.3 机械加工精度与表面质量 (5)1.3.1 机械加工精度 (5)1.3.2 表面质量 (5)1.3.3 提高加工精度和表面质量的方法 (5)1.3.4 加工误差及其控制 (5)第2章常用机械加工方法 (5)2.1 车削加工 (5)2.2 铣削加工 (5)2.3 钻削加工 (6)2.4 镗削加工 (6)第3章数控加工技术 (6)3.1 数控编程基础 (6)3.1.1 数控编程基本概念 (6)3.1.2 编程语言 (6)3.1.3 编程步骤 (6)3.2 数控车削加工 (6)3.2.1 基本原理 (7)3.2.2 工艺参数 (7)3.2.3 编程方法 (7)3.3 数控铣削加工 (7)3.3.1 基本原理 (7)3.3.2 工艺参数 (7)3.3.3 编程方法 (7)第4章特种加工技术 (7)4.1 电火花加工 (7)4.1.1 概述 (7)4.1.2 电火花加工设备 (7)4.1.3 电火花加工工艺 (8)4.1.4 电火花加工应用 (8)4.2 激光加工 (8)4.2.2 激光加工设备 (8)4.2.3 激光加工工艺 (8)4.2.4 激光加工应用 (8)4.3 电子束加工 (8)4.3.1 概述 (8)4.3.2 电子束加工设备 (8)4.3.3 电子束加工工艺 (9)4.3.4 电子束加工应用 (9)第5章零件加工工艺分析 (9)5.1 零件结构工艺性分析 (9)5.1.1 零件结构特点 (9)5.1.2 零件材料 (9)5.1.3 零件加工难度及质量要求 (9)5.2 零件加工工艺路线设计 (9)5.2.1 工艺流程规划 (9)5.2.2 工艺参数设定 (10)5.3 工艺参数选择与计算 (10)5.3.1 切削速度 (10)5.3.2 进给量 (10)5.3.3 切削深度 (10)5.3.4 磨削用量 (10)第6章机械装配基础知识 (11)6.1 装配精度与工艺 (11)6.1.1 装配精度的定义与分类 (11)6.1.2 影响应装配精度的因素 (11)6.1.3 提高装配精度的措施 (11)6.2 装配方法与工具 (11)6.2.1 装配方法的分类与选用 (11)6.2.2 常用装配工具及设备 (12)6.3 装配前的准备工作 (12)6.3.1 零部件检查 (12)6.3.2 装配前的准备工作 (12)6.3.3 装配前的技术准备 (12)第7章常见机械装配工艺 (12)7.1 螺纹连接装配 (12)7.1.1 螺纹连接概述 (12)7.1.2 螺纹连接装配工艺 (13)7.2 键、销连接装配 (13)7.2.1 键、销连接概述 (13)7.2.2 键、销连接装配工艺 (13)7.3 过盈连接装配 (13)7.3.1 过盈连接概述 (13)7.3.2 过盈连接装配工艺 (13)7.4.1 滚动轴承概述 (14)7.4.2 滚动轴承装配工艺 (14)第8章装配质量控制与检验 (14)8.1 装配质量控制措施 (14)8.1.1 建立完善的质量管理体系，保证装配过程遵循相关标准和规范。
一、课程名称：金属零件设计与制造二、课程简介：金属零件设计与制造是机械工程领域的一门重要课程，旨在培养学生的金属零件设计、工艺分析和制造能力。
通过本课程的学习，学生将掌握金属零件的基本设计原理、常用工艺方法以及制造过程中的质量控制要点。
三、课程目标：1. 理解金属零件设计的基本原理和方法；2. 掌握金属零件的工艺分析、工艺方案制定和工艺文件编写；3. 学会金属零件的制造工艺，包括铸造、焊接、切削加工等；4. 具备金属零件质量控制的基本能力。
四、课程内容：1. 金属零件设计基础- 金属零件的分类与特点- 金属零件设计的基本原则- 金属零件的尺寸、形状及表面质量要求2. 金属零件工艺分析- 金属零件加工工艺路线的制定- 金属零件加工工艺参数的确定- 金属零件加工工艺的优化3. 金属零件铸造工艺- 铸造工艺方法及特点- 铸造工艺参数的确定- 铸造缺陷及预防措施4. 金属零件焊接工艺- 焊接方法及特点- 焊接工艺参数的确定- 焊接缺陷及预防措施5. 金属零件切削加工工艺- 切削加工方法及特点- 切削加工参数的确定- 切削加工缺陷及预防措施6. 金属零件质量控制- 金属零件质量标准及检测方法- 金属零件质量问题的分析及处理五、教学方法与手段：1. 讲授法：系统讲解金属零件设计与制造的基本理论、方法和技术；2. 案例分析法：通过分析典型金属零件的设计与制造案例，提高学生的实践能力；3. 实验教学：引导学生进行金属零件设计与制造的实验操作，巩固理论知识；4. 讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，提高思维能力和创新能力；5. CAD/CAM软件应用：培养学生利用CAD/CAM软件进行金属零件设计的能力。
六、考核方式：1. 平时成绩：课堂参与、作业完成情况等；2. 期中考试：考察学生对金属零件设计与制造基本理论的掌握程度；3. 期末考试：考察学生对金属零件设计与制造实践能力的掌握程度；4. 课程设计：学生独立完成金属零件设计与制造课程设计，考察学生的综合能力。
名词解释避免空走刀；或是车削完后把工件从原材料上切下来。
（4.3）表面质量：通过加工方法的控制，使零件获得不受损伤甚至有所增强的表面状态。
包括表面的几何形状特征和表面的物理力学性能状态。
标注角度与工作角度刀具的标注角度是刀具制造和刃磨的依据，主要有：前角、后角、主偏角、副偏角和刃倾角。
切削加工过程中，由于刀具安装位置的变化和进给运动的影响，使得参考平面坐标系的位置发生变化，从而导致了刀具实际角度与标注角度的不同。
刀具在工作中的实际切削角度称为工作角度。
粗基准——未经过机械加工的定位基准称为粗基准。
常值系统误差当连续加工一批零件时,这类误差的大小和方向或是保持不变刀具耐用度：是指刃磨后的刀具从开始切削至磨损量达到磨钝标准为止所用的切削时间刀具标注后角：后刀面与切削平面之间的夹角刀具标注前角：基面与前刀面的夹角刀具寿命是指一把新刀具从开始投入使用直到报废为止的总切削时间定位：使工件在机床或夹具中占有准确的位置。
定位基准在加工时，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所采用的基准积屑瘤粘附到刀具的前刀面上靠近刀刃处，形成的一块很硬的楔状金属瘤，通常称为积屑瘤，也叫刀瘤，机械加工工艺系统在机械加工中,由机床、刀具、夹具与被加工工件一起构成了一个实现某种加工方法的整体系统,机械加工工艺规程把工艺过程的有关内容，用工艺文件的形式写出来，称为机械加工工艺规程。
机械加工表面质量，是指零件在机械加工后被加工面的微观不平度，也叫粗糙度精基准：用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。
基准：零件上用以确定其他点、线、面位置所依据的那些点、线、面。
（2.2）夹紧：在工件夹紧后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。
加工精度：零件加工后的实际几何参数和理想几何参数符合程度。
加工误差：零件加工后的实际参数和理想几何参数的偏离程度。
金属的可焊性——指被焊金属在采用一定的焊接方法、焊接材料、工艺参数及结构型式的条件下，获得优质焊接接头的难易程度。
机械加工工时定额(车、铣、镗)切削用量参考表1、该表中每一种加工方式的理论工时为单道工步的切削时间，仅用于参考，总的切削时间为所有工步切削时间的总和2、总加工成本可以参考以下计算公式： C总 = 单位时间机床的切削成本 * 切削时间 + 单位时间机床非切削成本 * 所有装夹、换刀等动作时间 + 其它非加工费用3、如果表中须输入的前提参数与实际有区别，可以在理论工时的基础上乘以难度系数，推荐难度系数为1.0~3.0切削参数选择原则：切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。
所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。
一制订切削用量时考虑的因素切削加工生产率在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。
然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。
因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。
刀具寿命切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。
因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。
加工表面粗糙度精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。
因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。
二刀具寿命的选择原则切削用量与刀具寿命有密切关系。
在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
选择刀具寿命时可考虑如下几点：根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。
复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。
对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能，最大限度地提高生产率，降低成本。
（1）主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)的直径来选择。
其计算公式为：n=1000v/(πD)计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
（2）进给速度的确定进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
在轮廓加工中，在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。
确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100~200mm/min范围内选取。
2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20~50mm/min范围内选取。
3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20~50mm/min范围内选取。
4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。
（3）背吃刀量确定背吃刀量(a p)根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留0.2~0.5mm精加工余量。
数控铣削加工工艺参数的确定确定工艺参数是工艺制定中重要的内容，采用自动编程时更是程序成功与否的关键。
（一）用球铣刀加工曲面时与切削精度有关的工艺参数的确定1、步长l （步距）的确定步长l （步距）——每两个刀位点之间距离的长度，决定刀位点数据的多少。
曲线轨迹步长l 的确定方法：直接定义步长法：在编程时直接给出步长值，根据零件加工精度确定间接定义步长法：通过定义逼近误差来间接定义步长2、逼近误差e r 的确定逼近误差e r ——实际切削轨迹偏离理论轨迹的最大允许误差三种定义逼近误差方式（如图16-4所示）：指定外逼近误差值：以留在零件表面上的剩余材料作为误差值（精度要求较高时一般采用，选为0.0015~0.03mm ）指定内逼近误差值：表示可被接受的表面过切量同时指定内、外逼近误差3、行距S （切削间距）的确定行距S （切削间距）——加工轨迹中相邻两行刀具轨迹之间的距离。
行距小：加工精度高，但加工时间长，费用高行距大：加工精度低，零件型面失真性较大，但加工时间短。
两种方法定义行距：（1）直接定义行距算法简单、计算速度快，适于粗加工、半精加工和形状比较平坦零件的精加工的刀具运动轨迹的生成（2）用残留高度h 来定义行距残留高度h ——被加工表面的法矢量方向上两相邻切削行之间残留沟纹的高度。
大：表面粗糙度值大小：可以提高加工精度，但程序长，占机时间成倍增加，效率降低选取考虑：粗加工时，行距可选大些，精加工时选小一些。
有时为减小刀峰高度，可在原两行之间加密行切一次，即进行曲刀峰处理，这相当于将S 减小一半，实际效果更好些。
图3.2.6 指定逼近误差（二）与切削用量有关的工艺参数确定1、背吃刀量a p与侧吃刀量a e背吃刀量a p——平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
侧吃刀量a e——垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。
从刀具耐用度的角度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量a p或侧吃刀量a e，其次确定进给速度，最后确定切削速度。
加工中心刀具切削参数加工中心刀具切削参数是指在加工过程中，对刀具进行切削操作所需的各项参数，包括主要的切削速度、进给速度、切深、进给量和刀具半径等。
这些参数的选择和调整对加工中心的加工效果、刀具寿命和机床的寿命等都有着重要的影响。
切削速度是切削过程中刀具与工件之间相对运动的速度，通常以米/分钟或转/分钟为单位。
切削速度过高容易导致刀具过早磨损、发生碎裂，而切削速度过低则容易造成加工表面粗糙。
选择适当的切削速度需要考虑刀具材料、刀具形状和工件材料等因素。
可以通过试切实验和参考经验数据来确定切削速度。
进给速度是指加工过程中刀具移动的速度，通常以mm/分钟为单位。
进给速度过高可能导致刀具磨损加快，加工表面质量下降，而进给速度过低则会使加工效率降低。
选择适当的进给速度需要考虑加工过程中的切削深度和刀具直径等因素。
通常可以通过试切实验和精算计算来确定进给速度。
切深是指每次刀具切削的深度，通常以毫米为单位。
切深过大容易使切削力过大，导致刀具破碎或机床振动。
切深过小则加工效率低下。
选择适当的切深需要综合考虑刀具材料、刀具形状和工件材料等因素，通常可以通过试切实验和精算计算来确定切深。
进给量是指刀具每次转过的角度或切削路径上移动的距离，通常以毫米为单位。
进给量的选择决定着加工效率和加工表面的质量。
进给量过大可能导致切削力过大，减少刀具寿命，而进给量过小则会降低加工效率。
选择适当的进给量需要考虑刀具材料、刀具形状和工件材料等因素。
可以通过试切实验和经验数据来确定进给量。
刀具半径是指刀具切削部分的半径。
刀具半径的选择决定了切削路径和加工曲线的形状，也会影响到加工表面的质量。
刀具半径过大或过小都会对加工效果产生不利影响。
选择合适的刀具半径需要考虑切削深度、进给速度和加工表面要求等因素。
除了以上主要的切削参数外，还有一些其他的切削参数也同样重要。
例如，冷却液的使用与否、冷却液类型的选择和冷却液的流量等，都会对切削过程中刀具的磨损和加工表面的质量产生重要影响。
利用首件加工标定切削参数法在制造业中，首件加工是一个重要的环节。
它是指在批量生产之前，通过对第一个产品进行加工，以确定最佳的加工工艺和参数，为后续的生产提供依据。
这种方法能够有效提高产品质量，减少生产成本，提高生产效率。
那么，如何利用首件加工来标定切削参数呢？首先，我们需要了解标定切削参数的含义。
切削参数是指在加工过程中，刀具与工件之间的相对运动速度、刀具的切削深度和进给速度等参数。
这些参数的设置直接影响到加工过程中的切削力、刀具寿命和工件表面质量。
通过标定这些参数，我们可以找到最适合当前加工条件的参数组合，从而提高加工质量。
接下来，我们来详细介绍一下利用首件加工标定切削参数的步骤。
1.准备工具和设备：根据加工需求，选择合适的刀具和机床。
同时，确保测量设备和检测仪器处于良好状态。
2.加工首件：按照预定的加工工艺对第一个工件进行加工。
在这个过程中，记录刀具的切削速度、进给速度、切削深度等参数。
3.检测首件质量：加工完成后，对首件进行质量检测，包括表面质量、尺寸精度等。
将检测结果与设计要求进行对比，分析是否存在加工缺陷。
4.分析与调整：根据首件的加工情况和检测结果，分析加工过程中存在的问题。
针对这些问题，调整切削参数，如刀具的切削速度、进给速度和切削深度等。
5.加工后续工件：按照调整后的切削参数对后续工件进行加工。
同时，加强对加工过程的监控，确保产品质量稳定。
利用首件加工标定切削参数的方法具有以下优势：1.提高加工质量：通过优化切削参数，可以有效降低加工过程中的切削力，减少刀具磨损，提高工件表面质量。
2.减少生产成本：合适的切削参数可以提高刀具的使用寿命，降低换刀频率，节省刀具采购和更换成本。
3.提高生产效率：优化后的切削参数可以提高加工速度，缩短生产周期，提高生产效率。
4.易于操作和推广：首件加工标定切削参数的方法操作简便，容易掌握，适用于各种加工场合，具有较高的推广价值。
总之，利用首件加工标定切削参数法是一种实用、高效的生产加工方法。
