机械制造工程原理第一章a

机械制造工程原理教案绪论一、课程概述1、课程名称：机械制造工程原理2、课程内容：3、学习目的：培养专业人材4、基本要求：识记理解应用二、制造行业现状发展快，要求高，专业人员缺乏现代制造的目标：高质量、高效率、低成本和自动化第一章工件的定位夹紧与夹具设计本章内容：第一节工件在机床上的安装第二节夹具概念第三节定位原理第四节工件在夹具中的夹紧第五节夹具举例第一节工件在机床上的安装一、安装概念定位：把工件安放在机床工作台上或夹具中，使它和刀具之间有相对正确的位置.夹紧：工件定位后，将工件固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。

二、工件在机床或夹具上的三种安装方式1、直接找正安装2、划线找正安装3、夹具安装夹具安装指直接由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件.第二节夹具概念一、夹具的概念机床夹具是将工件进行定位、夹紧,将刀具进行导向或对刀,以保证工件和刀具间的相对运动关系的附加装置,简称夹具。

二、夹具的基本构成夹具构成:1、定位元件；2、夹紧装置；; 3、导向元件和对刀装置;4、连接元件；5、夹具体;6、其它元件及装置。

三、夹具的分类1、通用夹具2、专用夹具3、成组夹具4、组合夹具5、随行夹具第三节定位原理一、六点定位原理长方体六点定位三、定位方法1、平面定位⑴支承钉固定支承钉可调支承钉自定位支承辅助支承辅助支承和可调支承的区别:辅助支承是在工件定位后才参与支承的元件，其高度是由工件确定的,因此它不起定位作用,但辅助支承锁紧后就成为固定支承，能承受切削力。

辅助支承主要用来在加工过程中加强被加工部位的刚度和提高工作的稳定性，通过增加一些接触点防止工件在加工中变形,但又不影响原来的定位。

⑵支承板支承板2、圆孔定位⑴圆柱定位销圆柱定位销菱形销⑵圆锥销圆锥销⑶心轴刚性心轴3、外圆柱面定位⑴V形块⑵定位套工件外圆以套筒和锥套定位4、圆锥孔定位工件在锥度心轴上定位三、完全定位与不完全定位实例一:如何对下图所示工件定位?解：方案一：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Z方案二：不完全定位球体上通铣平面限制2 个自由度：X、Y、Z实例二:不完全定位实例三：完全定位四、欠定位和过定位1、欠定位：应该限制的自由度没有被限制。

第一章机械加工基础一、名词解释：1．工艺过程：生产过程中为改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。

（P3）2．机械加工工艺过程：采用机械加工方法来改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程。

（P3）3．工序：是一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件进行加工，所连续完成的那一部分工艺过程。

（P4）4．安装：工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。

（P4）5．工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。

（P4）6．工步：在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。

（P5）7．复合工步：用几件刀具或者用复合刀具同时加工同一工件上的几个表面，称为复合工步。

（P5）8．进给：在加工过程中，有些工步需要对同一表面进行多次切削，从被加工表面上每切下一层金属即称为一次进给。

(P5)9．生产纲领：企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。

(P6)10．工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。

（P8）11．零件的结构工艺性：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

（P11）12．基准：用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。

（P14）13．设计基准：在设计图样上所采用的基准。

（P14）14．工艺基准：在工艺过程中所采用的基准称为工艺基准。

按照用途的不同可分为定位基准、测量基准、装配基准和工序基准。

15．工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。

（P15）16．定位基准：在加工时，为了保证工件被加工表面相对于机床和刀具之间的正确位置所使用的基准称为定位基准。

（P15）17．测量基准：测量时所采用的基准。

（P15）18．装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准。

第一章金属切削的基本要素习题1．1切削加工时，工件表面是如何形成的？1．2形成发生线的方法有哪些？并说明各种方法中切削刃的形状与发生线的接触方式及其所需要的运动？1．3试用简图及文字说明在下列加工方法中，为了加工出所需零件表面，机床必须具备哪些成形运动？1）用外圆车刀车削外圆锥体。

2）用圆柱铣刀铣削平面3）用螺纹车刀车削外圆锥螺纹4）用麻花钻钻削圆柱孔5）用插齿刀加工直齿圆柱齿轮齿面1．4什么是主运动，什么是进给运动，各有何特征？什么是合成切削运动？什么是合成切削速度角？1．5何谓切削用量三要素？怎么定义？1．6试说明外圆车刀切削部分结构要素中三面两刃一刀的含义？1．7为什么要建立刀具角度参考系？有哪两类刀具角度参考系？它们有什么区别？1．8刀具标注参考系有哪几种？它们是由哪些参考平面所构成？并给这些参考平面下定义。

1．9试绘出外圆车刀主剖面标注角度参考系和法剖面标注角度参考系中的四个参考平面的平面图，并在各参考平面内标注出相应的基本刀具标注角度1．10确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？1．11试述判定车刀前角，后角和刃倾角正负号的规则。

1．12试说明切削层各参数的定义及表达式？1．13何为直角切削和斜角切削？何为自由切削和非自由切削？1．14车断车刀最后不是车断，而是挤断为什么？1．15当用Kr=45度的车刀车外圆时，工件加工前直径为62mm，加工后直径为54mm，工件每秒钟转速为4r/s，刀具每秒钟沿工件轴向移动1。

6mm，试求f,ap,Vc，切削宽度，切削厚度，切削面积。

1．16车刀刃倾角等于多少度时，其主剖面和法剖面重合？1．17刀具在高温，高压以及冲击和震动条件下切削时应具备哪些基本要求？1．18高速钢是在高碳钢中添加了哪些主要合金元素？高速钢按其化学成分，切削性能和制造方法可分为哪些类型？1．19什么是硬质合金？其性能取决于哪些因素？可分为哪四大类型？各适宜哪些加工范围？1．20高速钢和硬质合金各有哪些优缺点？能否将这两种刀具材料进行组合形成一种新的刀具材料以发挥其综合优势？1．21什么是超硬刀具材料？各有何特点和优势？第二章金属切削过程及切削参数优化选择习题2．1如何划分金属切削过程中的三个变形区？在这三个变形区内各形成哪些变形？各自有何特征？2．2切屑形态一般可分为哪四种类型？各自形成的切削条件有哪些？2．3试根据变形系数（ξ）公式和剪切角（Φ）公式来判断刀具的前角，摩擦角和剪切角对切削变形的影响？2．4阐述刀—屑摩擦的特点，试说明为什么刀具前刀面上的摩擦不服从古典摩擦法则？2．5试描述积屑瘤现象及其产生条件？试说明积屑瘤的形成原因及其与切削速度的关系？2．6积屑瘤对切削过程有哪些影响？如何控制积屑瘤的形成？2．7影响切削变形的主要因素有哪些？试分析各因素对切削变形的影响程度及规律？2．8分析切削力的来源？切削合力为什么要分解为三个切削力？并说明各切削分力的定义及其作用。

§1-1 研究对象及内容1.研究对象：本课程研究的对象是机械。

所谓机械就是机构与机器的总称。

2.机构：用来传递与变换运动和力的可动装置。

它可以变换和传递机器之间的运动形式（比如往复移动变为转动）及速度（比如高速变低速）。

比如自行车要通过链条传动把脚踏的旋转运动变为后轮的旋转运动，链条就是一种机构；指针手表通过齿轮保持时、分、秒针之间的比例关系，齿轮也是一种机构；还有折叠式家具及门铰链大多采用的是连杆机构；还有一定功率下电机的输出力矩很小，不能直接使用，也是采用齿轮机构来获得所需的力矩。

常见的机构有带传动机构、链传动机构、齿轮机构、凸轮机构、连杆机构、曲柄滑块机构、蜗轮蜗杆传动机构、螺旋机构。

3.机器：由原动部分、传动部分（机构）、执行部分和控制部分组成的、执行机械运动的装置，它可以转换和传递能量、物料和信息。

比如缝纫机可以缝合衣服，它是机器；汽车可以运送物料，它也是机器；打印机可以把电子信息变为纸上可见的信息，它还是机器；这些机器的共同点就是它们都是由多个机构组成的，且都是通过做有用功来完成机械运动的。

4.机器的分类：机器按其用途可分为两类：①原动机凡将其他形式的能量转换为机械能的机器称为原动机；②工作机凡利用机械能来完成有用功的机器称为工作机。

5.机器的结构：①传统的机器由如下三个部分组成：②现代的机器由如下四个部分组成：③现代先进的机器由如下五个部分组成：6.实例：①内燃机内燃机就是把燃油的热能（化学能）转换为机械能的机器。

它由活塞、连杆、曲轴组成的连杆机构进行动力驱动，并由一对大小齿轮机构、凸轮机构组成配气系统。

其原理如下：当气缸内的气体受热膨胀后，气体产生的压力会使活塞作上下往复运动，连杆把活塞的往复运动变为连续旋转的运动并传递给曲轴，使其对外输出动力，同时装在曲轴上的小齿轮又将曲轴的旋转传递给相邻的大齿轮，带动大齿轮轴上的凸轮按另一种速度旋转，进一步推动配气系统的阀杆上下往复运动，使阀门按一定的时间要求启闭实现配气，从而让活塞能周而复始地进行往复运动，机器能连续地实现能量的转换。

第1章 金属切削基本要素习 题1-1 用母线、导线概念，试述与车削端平面相对应的平面成形原理和相应的机床加工方法。

解：成形原理：圆端平面可视为母线A 1绕导线B 2旋转而成。

如图1（a ）加工方法有两种：（1） 轨迹法：作轨迹运动形成母线A 1，A 1绕导线B 2运动形成（A 1、B 2为两个独立的运动）。

如图1（b ）（2） 成形法：采用宽刀刃，只需一个成形运动B 2。

如图1（c ）（a ） （b ） （c ）图1-1平面成形原理和相应的机床加工方法 1-3 用°=45r κ的车刀加工外圆柱面，加工前工件直径为Φ62，加工后直径为Φ54，主轴转速n = 240 r/min ，刀具的进给速度v f =96mm/min ，试计算C v 、f 、a p 、h D 、b D 、A D 。

解：3.146224046.72(/min)10001000C dn v m π××=== 96/2400.4(/)f mm r ==()/24()p w m a d d mm =−=sin 0.4sin 450.283()D r h f mm κ==×=o/sin 4/sin 45 5.657()D p r b a mm κ===o20.44 1.6()D p A f a mm =×=×=o1-5 画出下列标注角度的车床切断刀的车刀图：o 100=γ，o 60=α，o 20=′α，o 90=r κ，o 2=′r κ，o 0=s λ。

解：（参照教材P113页图3-4，第二行，第二个图）根据刀具几何参数定义，在切削刃上选定点A ，切削速度C V 矢量垂直于纸面，基面过A 点平行于纸面为r P 。

切削平面过A 点，垂直于纸面并与切削刃（粗线P 分）相切为s P ，按正交方法可得到主剖面0P 。

如图1-5图1-51-10 按照以下刀具材料、工件材料、加工条件进行相应刀具材料的合理选择刀具材料：YG3X ，YG8，YT5，YT30，W18Gr4V工件材料及切削条件：①粗铣铸铁箱体平面；②精镗铸铁箱体孔；③齿轮加工的滚齿工序；④45钢棒料的粗加工；⑤精车40Cr 工件外圆。

名词解释:①刀具的角度：a.前刀面Ar：前刀面Ar是切屑流过的外表。

α：后刀面Aα是与主切削刃毗邻且与工件过渡外表相对的刀具外表。

副后刀面Aα‘：与副切削刃毗邻且与工件上加工外表相对的刀面。

c.切削刃S：切削刃是前刀面上直接进展切削的边峰。

d.刀尖：刀尖指主副切削刃衔接处很短的一段切削刃，也称过渡刃。

②刀具工作角度：A.刀具安装位置：1.刀尖高于工作轴线：基面、切削平面的空间位置发生变化：逆时针旋转θ角。

道具的工作前角＞标注前角；工作后角＜标注后角。

2.刀尖低于工作轴线：基面、切削平面的空间位置发生变化：顺时针旋转θ角。

道具的工作前角＜标注前角；工作后角＞标注后角。

B.刀杆安装偏斜：刀柄中心线与进给运动方向不垂直：逆时针转动G角，工作主偏角↑，工作副偏角↓；顺时针相反。

C.横向进给：f↑，d↓，η↑，不利切削加工。

靠近中心时，η值急剧增大，工作后角变为负值。

D.纵向进给：f↑，d w↓，η↑，不利切削加工。

③刀具的使用寿命：定义：刃磨好的刀具自开始切削直到磨损量到达磨钝标准为止的净切削时间，以T表示。

泰勒公式——V c T m=A，广义泰勒公式——④时间定额：指在一定消费条件下，完成一道工序所需消耗的时间。

⑤金属切除率：金属切除率是指刀具在单位时间内从工件上切除的金属的体积，是衡量金属切削加工效率的指标。

1.车削：Z w=πna p f〔d m+a p〕2.钻孔：3.扩孔：⑥磨削烧伤：A.磨削区温度超过马氏体转变温度而未超过其相变临界温度Ac3，那么工作外表原来的马氏体组织奖产生回火现象，转化成硬度转低的回火组织，称回火烧伤。

B.磨削区温度超过相变温度，又由于冷却液的急冷作用，外表的最外层会出现二次淬火马氏体组织，硬度较原来的马氏体组织高，在他的下层因为冷却较慢，将会出现硬度较低的回火组织，一般称之为淬火烧伤。

C.不用冷却液进展干磨时超过了相变温度，因工件冷却缓慢，磨削后的外表硬度会急剧下降，那么会产生退火烧伤。

《机械制造工程学》复习题2010第一章金属切削加工基本概念在切削加工时，直接切除工件上多余金属层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动，称为主运动。

通常主运动的速度较高，消耗的切削功率也较大。

前角是指在主剖面内度量的基面与前刀面间的夹角。

后角是指在主剖面内度量的后刀面与切削平面间的夹角。

主偏角是指在基面内度量的切削平面与进给平面间的夹角。

副偏角是指在基面内度量的副切削刃与进给运动方向在基面上投影间的夹角。

刃倾角是指在切削平面内度量的主切削刃与基面间的夹角。

刀具材料应具备以下性能： (一)硬度 (二)强度和韧性 (三)耐磨性 (四)耐热性 (五)导热性和膨胀系数 (六)工艺性刀具材料的种类很多，常用的有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。

WC—Co类硬质合金一般用于加工铸铁、有色金属及其合金。

WC—TiC—Co硬质合金则用于高速切削钢料。

第二章金属切削基本原理及应用工件材料的强度、硬度越高，切削时前刀面上的正压力越大，同时，刀—屑接触长度减小，因此，正应力增大，摩擦因数减小，剪切角增大，变形系数减小。

良好屑形的主要标志是：不缠绕、不飞溅，不损伤工件、刀具和机床；不影响工人的操作。

粗车、半精车碳钢与合金钢材料时，在车刀上刃磨适当的卷屑槽，能够得到C形屑。

刀具角度中，增大主偏角，可使切屑变厚变窄，卷曲时弯曲应力增大，容易折断；刀具前角增大时，剪切角增大，因而变形系数减小，切削力显著减小。

前角减小时，可使基本变形增大，有利于断屑；进给量增大时，切屑变厚，卷曲时弯曲应力增大，易断屑。

切削速度增大时，切屑基本变形减小，断屑变得困难。

掌握切削力的变化规律，计算切削力的数值，不仅是设计机床、刀具、夹具的重要依据，而且对分析、解决切削加工生产中的实际问题有重要的指导意义。

主切削力是决定机床主电机功率、设计与校验主传动系统各零件以及夹具、刀具强度、刚度的重要依据。

主偏角对主切削力的影响不大。

刃倾角改变时，将使切削合力的方向发生变化，因而改变各分力的大小。