机械零件加工工艺课件

机械零件加工工艺欢迎学习机械零件加工工艺课程！本课程将系统地介绍机械加工的基本原理、工艺方法和应用技术，帮助您掌握从机械加工基础知识到专业工艺设计的全过程通过学习，您将了解各种加工方法的特点、适用范围及工艺参数的选择方法，为今后从事机械制造相关工作奠定坚实基础本课程内容丰富，实用性强，结合大量实际案例，使理论与实践紧密结合，帮助您培养工程思维和解决实际问题的能力课程概述课程目标1通过本课程学习，学生将掌握机械零件加工的基本理论和方法，能够理解各种加工工艺的特点和应用场合，具备分析和制定简单零件加工工艺方案的能力，为后续专业课程学习和工程实践奠定基础学习内容2课程内容涵盖机械加工概述、金属切削原理、机床知识、工艺规程设计、各种加工方法（车削、铣削、钻削、磨削等）、特种加工、热处理工艺以及现代制造技术等方面通过系统学习，全面了解机械加工领域的知识体系考核方式3课程考核采用平时成绩（30%）与期末考试（70%）相结合的方式平时成绩包括出勤、课堂参与度、作业完成情况；期末考试以闭卷笔试形式进行，考察学生对基本概念、原理和方法的掌握程度及应用能力第一章机械加工工艺概述机械加工的定义机械加工的重要性机械加工是指通过一系列的工艺过程，利用各种机械设备和工具，机械加工在工业生产中占据核心地位，约75%的机械零件需要通过对工件材料进行切削、成形等加工，使之获得所需的几何形状、尺机械加工获得它不仅能确保零件的精度和质量，还能提高零件的寸精度和表面质量的过程机械加工是现代工业生产中最基础、最互换性和产品的可靠性先进的机械加工技术推动了航空航天、汽普遍的加工方法之一，广泛应用于各个工业领域车制造、电子信息等行业的飞速发展，是衡量一个国家工业制造能力的重要标志机械加工的基本概念加工精度表面质量12加工精度是指加工后的零件实际尺表面质量是指工件表面的微观几何寸、形状和位置与图纸要求的符合特性和物理化学状态，主要包括表程度它包括尺寸精度、形状精度面粗糙度、表面层物理化学性质等和位置精度三个方面加工精度直良好的表面质量可以提高零件的接影响零件的性能、使用寿命和互耐磨性、抗疲劳性和密封性，延长换性，是机械加工中的关键指标之使用寿命表面质量与加工方法、一随着机械产品向高精度、高可切削参数、刀具状态等因素密切相靠性方向发展，对零件加工精度的关要求越来越高生产效率3生产效率是指单位时间内完成的工作量，在机械加工中通常用加工零件的数量或切除金属的体积来衡量提高生产效率是降低生产成本、缩短生产周期的重要手段可以通过改进工艺方法、优化切削参数、应用先进设备和自动化技术等途径提高生产效率机械加工方法分类切削加工特种加工塑性加工切削加工是利用切削工具从工件上切除多余材特种加工是利用电、热、光、声、化学或它们塑性加工是利用金属塑性变形原理，在外力作料，获得所需形状和尺寸的加工方法包括车的组合作用对材料进行加工的方法，主要包括用下使金属发生塑性变形，从而改变其形状和削、铣削、钻削、磨削等切削加工是机械制电火花加工、电化学加工、激光加工、超声波尺寸的加工方法主要包括锻造、冲压、挤压造中应用最广泛的加工方法，能够获得较高的加工等特种加工适用于加工硬度高、形状复等塑性加工能够保持金属纤维组织的连续性加工精度和表面质量随着数控技术的发展，杂或传统方法难以加工的零件，在精密制造、，提高零件的力学性能，同时具有材料利用率切削加工的自动化程度和加工效率不断提高模具制造等领域有广泛应用高、生产效率高等优点机械加工工艺系统刀具工件刀具是直接与工件接触并切除材料的工具工件是加工过程中被加工的对象，通常由，其性能直接影响加工质量和效率刀具毛坯经过一系列加工获得成品工件的材的材料、几何参数和结构形式应根据工件料、结构特点和技术要求直接影响加工工材料和加工要求合理选择高性能刀具材艺的制定不同材料（如钢铁、有色金属12料（如涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼、非金属等）具有不同的可加工性，需要等）的应用大大提高了切削加工的效率和采用不同的加工方法和工艺参数经济性夹具机床夹具用于定位和夹紧工件，保证加工精度机床是实现加工过程的设备，提供切削运43和提高生产效率合理设计的夹具能够减动和动力机床的精度、刚度和功率决定少装夹时间，提高定位精度，确保加工质了加工能力和加工质量现代数控机床具量的一致性随着多品种小批量生产的发有高精度、高效率、高柔性的特点，能够展，可调式夹具和模块化夹具系统得到了实现复杂零件的自动化加工，是先进制造广泛应用技术的重要组成部分第二章金属切削原理切削过程的基本概念切削过程是刀具刃口楔入工件材料，在刀具与工件的相对运动下使工件表层材料沿着刀具前刀面以切屑形式分离的过程切削过程涉及材料变形、摩擦、热生成等复杂物理现象了解切削过程的本质有助于合理选择切削参数和刀具几何参数，提高加工质量和效率切削力和切削热切削力是刀具切削工件时产生的阻力，主要包括主切削力、进给力和背向力切削力的大小直接影响机床、工件和刀具的变形，从而影响加工精度切削热是切削过程中各种能量转化为热能的结果，过高的切削温度会加速刀具磨损，影响工件表面质量和加工精度切削变形过程切屑的形成切屑类型切屑形成过程中，工件材料在刀具作用下首先产生弹性变形，当应根据工件材料性质和切削条件的不同，切屑可分为连续型切屑、断力超过材料屈服极限后，发生塑性变形，最终沿着剪切面滑移形成续型切屑和结瘤型切屑三种基本类型连续型切屑通常在切削塑性切屑切屑形成过程中伴随着强烈的塑性变形、摩擦和热生成，是好的材料时形成，切屑流动平稳，有利于获得良好的表面质量；断一个极其复杂的物理过程续型切屑在切削脆性材料时产生，切削过程不稳定；结瘤型切屑在前刀面上形成积屑瘤，会恶化表面质量切屑形成过程的研究有助于理解切削机理，为优化切削参数、提高加工效率和质量提供理论依据现代高速摄影和数值模拟技术的应在实际加工中，应根据工件材料特性和加工要求，通过调整切削参用使得对切屑形成过程的研究更加深入数和使用断屑槽刀具等措施，获得理想的切屑形态，提高加工质量和安全性切削参数切削速度切削速度是刀具相对于工件的主运动速度，通常用每分钟米数（m/min）表示切削速度对刀具寿命、表面质量和生产效率有重要影响速度过高会加速刀具磨损，速度过低则会降低生产效率合理选择切削速度应考虑工件材料、刀具材料、加工方式和冷却条件等因素进给量进给量是刀具相对于工件的辅助运动速度，在车削中通常用每转毫米数（mm/r）表示进给量主要影响表面粗糙度和生产效率增大进给量可提高生产效率，但会降低表面质量；减小进给量则可提高表面质量，但会降低生产效率进给量的选择需要在效率和质量之间进行权衡切削深度切削深度是刀具切入工件的深度，通常用毫米（mm）表示切削深度主要影响切削力和功率消耗增大切削深度可提高材料去除率，但会增加切削力和功率消耗，可能导致工件和刀具变形加剧在满足加工要求的前提下，应根据机床功率和刀具强度合理选择切削深度刀具材料高速钢高速钢是含有高比例合金元素（如钨、钼、铬、钒等）的特种合金钢，具有良好的韧性和可锻性它能保持较高的硬度（62~67HRC）和耐磨性，适用于制造复杂形状的刀具，如麻花钻、铰刀、丝锥等高速钢刀具价格相对较低，易于修磨，但耐热性较差，一般切削速度不超过60m/min硬质合金硬质合金主要由难熔金属的碳化物（如WC、TiC）和黏结金属（如Co）粉末经过压制烧结而成它具有高硬度（88~93HRA）和优良的耐磨性、耐热性，允许的切削速度比高速钢高3~5倍现代涂层硬质合金刀具性能更为优异，已成为机械加工中应用最广泛的刀具材料陶瓷陶瓷刀具主要由氧化铝（Al₂O₃）或氮化硅（Si₃N₄）制成，具有极高的硬度和耐热性（可在1200℃以上工作），允许的切削速度可达300~800m/min陶瓷刀具适用于高速精加工和半精加工，但由于脆性较大，不适合于断续切削和振动条件下使用金刚石金刚石是自然界中最硬的材料，具有极高的硬度和耐磨性金刚石刀具主要包括天然金刚石和人造多晶金刚石（PCD）两种它们主要用于加工非铁金属（如铝、铜及其合金）、非金属材料（如塑料、石墨、玻璃钢等）和复合材料，可获得极高的表面质量和加工精度刀具几何参数前角前角是刀具前刀面与垂直于基面的平面之间的夹角，影响切屑流出的难易程度和刀具的强度前角增大可降低切削力和切削1热，改善切屑流出条件，但会减弱刀刃强度；前角减小则增强刀刃强度，但会增大切削力和切削热前角的选择应根据工件材料、加工方式和要求综合考虑后角后角是刀具后刀面与切削平面之间的夹角，影响刀具与已加工表面的摩擦程度后角增大可减少2摩擦，但会降低刀刃强度和散热能力；后角减小则增强刀刃强度，但会增加摩擦后角一般在6°~12°之间选取，硬而脆的工件材料宜选用较小后角，软而韧的材料宜选用较大后角主偏角主偏角是刀具主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角，影响切屑厚度和宽度的分配以及切削力的分布主偏角增大可减小主切削力，3但会使刀尖承受的压力增大；主偏角减小则可增强刀尖强度，但会增大切削力主偏角的选择要考虑工件刚性、表面质量要求等因素刀具磨损与寿命磨损机理寿命曲线刀具磨损是切削过程中由于机械作用、热作用、化学作用和扩散作刀具寿命是指刀具从开始使用到达到规定磨钝标准的切削时间刀用等因素综合影响而导致刀具材料逐渐损失的过程主要包括前刀具寿命与切削速度之间的关系可用经典的泰勒公式表示VT^n=C面磨损（形成月牙形坑）和后刀面磨损（形成磨损带）两种形式，其中V为切削速度，T为刀具寿命，n和C为与工件材料、刀具材不同的切削条件下，各种磨损机理的作用程度不同料等相关的常数这个公式表明，切削速度与刀具寿命成幂函数关系低速切削时，主要是机械磨损占主导地位；中速切削时，粘结和氧化磨损起主要作用；高速切削时，高温下的扩散磨损成为主要磨损在实际生产中，根据泰勒公式可以优化切削速度的选择，在保证合形式了解刀具磨损机理有助于合理选择切削参数和刀具材料，延理刀具寿命的前提下，提高生产效率现代切削加工中，还应考虑长刀具寿命刀具成本、换刀时间、机床使用成本等因素，综合确定最经济的切削速度和刀具更换时间第三章机床概述机床的分类机床按照加工方式可分为车床、铣床、钻床、磨床、刨床、镗床、齿轮加工机床等；按照精度等级可分为普通精度、精密和超精密机床；按照控制方式可分为普通机床、自动机床和数控机床；按照结构特点可分为立式、卧式机床等不同类型的机床适用于不同的加工任务，了解各类机床的特点有助于合理选择加工设备机床的主要部件机床的主要部件包括机身（床身、立柱、横梁等）、主轴系统、进给系统、控制系统和辅助设备等机身是机床的支撑骨架，其刚性和精度直接影响机床性能；主轴系统提供主运动，其精度和刚性决定了加工精度；进给系统提供进给运动，影响表面质量；控制系统负责各运动的协调控制，是现代机床的大脑数控机床数控系统的组成1数控系统主要由控制装置（CNC装置）、伺服驱动系统、检测装置和人机接口等组成控制装置负责接收和解释加工程序，生成运动指令；伺服驱动系统将指令转换为机械运动；检测装置提供位置、速度等反馈信息；人机接口实现操作者与机床的交互现代数控系统已发展为开放式、模块化、智能化的综合系统数控机床的特点2数控机床具有高精度、高效率、高柔性和高自动化程度的特点与普通机床相比，数控机床不需要复杂的夹具和模具，可以快速切换加工任务，适应多品种小批量生产；加工精度高且稳定，减少了人为因素的影响；自动化程度高，可以大幅减少人工干预，提高生产效率；信息化程度高，可以实现与CAD/CAM系统的无缝集成车床普通车床数控车床普通车床是最基本的金属切削机床，主要用于加工回转体零件主要组成部分数控车床是采用数字控制技术的现代化车床，具有自动化程度高、加工精度高包括床身、主轴箱、尾座、刀架和进给箱等普通车床操作灵活，适用于单件、生产效率高等特点数控车床除了具备普通车床的基本功能外，还可以加工小批生产和维修工作，是机械制造中使用最广泛的设备之一操作普通车床需各种复杂形状的回转体表面，如球面、锥面、曲面等数控车床广泛应用于批要较高的技术水平，加工质量和效率很大程度上依赖于操作者的经验和技能量生产中，能够保证产品的一致性和互换性，减少人为因素的影响，显著提高生产效率和加工质量铣床35主轴方向控制轴数铣床根据主轴方向可分为立式和卧式现代数控铣床控制轴数从3轴到5轴不两种基本类型，不同类型适用于不同等，轴数越多，加工能力越强的加工需求1200最高转速高速铣床主轴转速可达每分钟数千转，有利于提高加工效率和表面质量钻床台式钻床立式钻床台式钻床是体积小、结构简单的钻孔设备，主要用于加工小型工件立式钻床是用于加工中、大型工件孔的设备，结构比台式钻床更为上的孔它由电动机、传动机构、主轴、立柱和工作台等部分组成复杂和坚固它具有较大的工作台和行程，能够加工更大尺寸的工台式钻床操作简便，适用于一般精度要求的孔加工，是小型机械件立式钻床通常配备进给机构，可以实现自动进给，提高加工效加工厂和维修车间的常用设备台式钻床的主轴转速通常可通过皮率和稳定性现代立式钻床还配备了变速装置、冷却系统和照明设带轮组合进行调整，以适应不同材料和孔径的加工需求备等，使操作更加便捷高效磨床外圆磨床内圆磨床平面磨床外圆磨床主要用于加工各种轴类零件的外圆柱面内圆磨床用于加工各种零件的内孔表面，包括圆平面磨床用于加工各种平面，包括水平面、垂直和圆锥面工件装在两顶尖之间或卡盘上旋转，柱孔和圆锥孔工件装在卡盘或工装上旋转，小面和倾斜面根据工作台运动方式不同，分为往磨削时砂轮作横向进给运动外圆磨床可以获得直径砂轮伸入孔内进行磨削内圆磨床的结构相复式和旋转式两种平面磨床可以获得很高的平很高的尺寸精度（可达IT5级）和表面粗糙度（对复杂，砂轮主轴悬伸较长，系统刚性较外圆磨面度（可达

0.001~

0.005mm）和表面粗糙度（Ra=

0.2~

0.8μm），适用于轴承、轴类零件等床差，但仍能获得较高的精度（IT6~7级）和表Ra=

0.2~

0.8μm），适用于各种模具、量具和的精密加工现代数控外圆磨床可实现多工序自面质量（Ra=

0.4~

1.6μm）内圆磨床广泛应用精密机械零件的平面加工大型平面磨床能加工动加工，效率和精度更高于轴承内圈、液压元件等的加工尺寸达数米的工件表面第四章工艺规程设计工艺规程的定义工艺规程是指完成零件加工或产品装配所需的工艺文件的总称，它详细规定了从毛坯到成品的整个制造过程工艺规程是指导生产的技术文件，也是组织生产、计算成本、进行质量控制的重要依据规范的工艺规程对于保证产品质量、提高生产效率、降低制造成本具有重要意义工艺规程的作用工艺规程的主要作用包括指导生产，使生产过程有章可循；保证产品质量的稳定性和一致性；为生产准备（设备选择、工艺装备设计等）提供依据；为生产计划、成本核算和质量分析提供基础数据；促进工艺标准化和科学管理，提高企业管理水平随着现代制造系统的发展，工艺规程越来越成为连接设计和制造的重要桥梁工艺规程设计步骤分析图纸工艺规程设计的第一步是分析零件图纸，了解零件的结构特点、尺寸精度要求、表面粗糙度要求、材料性能等技术要求通过分析，确定零件的工艺特性、加工难点和关键工序，为后续工艺设计奠定基础图纸分析的质量直接影响工艺方案的合理性，是工艺规程设计的重要环节确定加工方案根据零件特点和生产条件，确定加工方案，包括毛坯选择、基准选择、工序安排、加工方法选择等加工方案应遵循先基准、后主要表面、先粗加工、后精加工、先易变形表面、后不易变形表面等原则合理的加工方案能够保证加工质量，提高生产效率，降低制造成本选择工艺路线工艺路线是零件从毛坯到成品所经过的工序顺序选择工艺路线应考虑零件的结构特点、精度要求、生产批量、设备条件等因素工艺路线确定后，需要详细规定每道工序的内容、工艺参数、使用设备、工装夹具、检测手段等，形成完整的工艺规程文件工艺路线的优化对提高生产效率和降低成本具有重要意义加工余量与工序尺寸加工余量的确定影响因素分析加工余量是指上一道工序与下一道工序加加工余量的大小受多种因素影响，包括毛工表面之间需要切除的材料层厚度合理1坯精度、上一道工序的表面质量、加工方的加工余量既能保证去除表面缺陷，又不2法、工件材料和形状尺寸等会造成材料浪费和加工时间的增加工序尺寸计算公差分配工序尺寸是指各道工序完成后工件应达到4工序尺寸的公差应合理分配，一般遵循粗的尺寸工序尺寸的计算可采用顺序法或加工公差大、精加工公差小的原则，确保3逆序法，需要考虑加工余量和工艺尺寸链最终产品能满足图纸要求工艺文件编制工艺卡片操作卡片工艺卡片是工艺规程的主要文件，详细记录了零件从毛坯到成品的操作卡片是对工艺卡片的补充，详细说明各工序的具体操作方法、整个加工过程工艺卡片通常包括零件信息（名称、图号、材料等注意事项和质量检验要点操作卡片通常包括工序示意图、操作步）、毛坯信息、工序信息（工序内容、设备、工装、刀具、工艺参骤、关键参数、常见问题及处理方法等内容，用于指导操作工人正数等）和技术要求等内容工艺卡片的格式应符合企业或行业标准确完成加工任务操作卡片特别适用于复杂工序或需要特殊技能的，内容应清晰、准确、完整，便于生产操作和管理加工任务现代制造企业中，工艺卡片已逐渐实现电子化和网络化，便于数据编制操作卡片需要深入了解加工工艺和设备操作，结合实际生产经共享和工艺管理基于计算机辅助工艺规程设计（CAPP）系统生验，提炼出关键操作要点和技巧良好的操作卡片应简明扼要、图成的电子工艺卡片，可以与CAD/CAM系统、ERP系统等集成，文并茂，便于操作工人理解和执行在现代精益生产中，操作卡片实现制造过程的信息化管理是标准化作业的重要组成部分，有助于提高生产效率和产品质量第五章车削加工工艺车削的特点车削是一种主要用于加工旋转体零件的切削加工方法其特点是工件旋转，刀具进给，可以加工外圆面、内孔、端面、螺纹等表面车削加工效率高，操作相对简单，能够获得较高的加工精度（可达IT7级）和表面质量（Ra=

0.8~

3.2μm）车削是机械制造中应用最广泛的加工方法之一，约有60%的零件需要通过车削加工车削的应用范围车削广泛应用于各种轴类零件、盘类零件和套类零件的加工，如轴、轴承、齿轮、轮毂、法兰、套筒等随着数控技术的发展，现代车削加工已经能够完成越来越复杂的加工任务，包括各种复杂曲面、螺旋面和非圆截面的加工车削加工在航空航天、汽车制造、能源装备、机械零部件等领域有着广泛的应用车削加工方法外圆车削端面车削内孔车削外圆车削是加工工件外圆端面车削是加工垂直于工内孔车削是加工工件内圆柱面或圆锥面的方法，是件轴线的平面的方法端柱面或圆锥面的方法内车削加工中最基本、应用面车削时，工件绕其轴线孔车削需要使用特殊的内最广泛的方法外圆车削旋转，车刀沿垂直于工件孔车刀，其刀杆细长，刚时，工件绕其轴线旋转，轴线的方向移动端面车性较差，因此切削条件受车刀沿平行或倾斜于工件削通常采用从外向内或从到限制，通常切削量较小轴线的方向移动外圆车内向外的切削方式，前者内孔车削可以加工各种削可分为粗车和精车两种适用于大直径工件，后者内孔、内沟槽和内螺纹等，粗车主要去除余量，精适用于小直径工件端面，是套筒类零件、轴承座车则提高精度和表面质量车削是轴类零件端面、盘等内表面加工的主要方法外圆车削广泛应用于各类零件端面以及台阶加工大直径内孔可用普通车种轴类零件的加工的主要方法刀加工，小直径内孔则需要专用内孔车刀车削刀具车削加工中常用的刀具包括外圆车刀、内孔车刀、切槽车刀、螺纹车刀和成形车刀等现代车削刀具多采用可转位刀片结构，刀片材料主要为硬质合金，部分高速加工使用陶瓷或CBN刀片刀具的选择应考虑工件材料、加工要求和机床性能等因素车削工艺参数的选择切削速度的选择切削速度是影响刀具寿命和加工效率的关键参数切削速度的选择应考虑工件材料、刀具材料、加工方式、冷却条件等因素一般来说，工件材料硬度越高，切削速度应越低；刀具材料的耐热性越好，允许的切削速度越高粗车时切削速度较低（如碳钢用硬质合金刀具粗车为80~120m/min），精车时切削速度较高（可达150~200m/min或更高）进给量的选择进给量直接影响表面粗糙度和生产效率进给量的选择应考虑工件材料、表面质量要求、刀具强度等因素粗车时进给量较大（

0.5~

1.5mm/r），以提高材料去除率；精车时进给量较小（

0.05~

0.2mm/r），以获得较好的表面质量进给量过大会使切削力增大，导致工件和刀具变形加剧，影响加工精度；进给量过小则会降低生产效率切削深度的选择切削深度主要影响切削力和功率消耗切削深度的选择应考虑机床功率、刀具强度、工件刚性等因素粗车时切削深度较大（3~10mm或更大），以快速去除余量；精车时切削深度较小（

0.5~2mm），以减小切削力和热变形切削深度通常不是控制表面质量的主要因素，但过大的切削深度可能导致工件变形或刀具断裂车削加工精度精度分析车削精度分析需要从系统角度考虑各种误差源的综合影响通过建立误差模型，可以预测和分析各种因素对加工精度的影响影响因素程度，为精度控制提供理论依据现代精2度分析方法结合了理论分析和实验测试，车削加工精度受多种因素影响，包括机能够更准确地评估加工系统的精度能力床精度、工装精度、刀具状态、工件刚性、切削参数、热变形、测量误差等1提高精度的措施机床的几何精度和动态性能是影响加工精度的基础；工装的定位精度和夹紧方提高车削加工精度的措施包括选用高精式影响工件的安装误差；刀具的几何参度机床和工装；保证刀具的质量和正确安数和磨损状态直接影响加工表面质量装；合理选择切削参数，特别是降低进给3量和切削深度；改善冷却条件，减少热变形；适当增加精加工工序；采用在线测量和自适应控制技术等在精密车削中，控制环境温度和减少振动也非常重要典型零件的车削工艺轴类零件盘类零件轴类零件是机械传动中的重要零件，其特点是长度大于直径，通常盘类零件的特点是直径大于长度，如法兰、盘盖等盘类零件通常需要车削外圆、端面、台阶、沟槽、螺纹等表面轴类零件的车削需要车削外圆、端面、内孔、沟槽等表面盘类零件的车削工艺路工艺路线一般为

①毛坯检查→

②车端面、顶尖孔→

③粗车外圆→

④线一般为

①毛坯检查→

②第一次装夹，车一端面和外圆→

③第二半精车外圆→

⑤车沟槽、倒角→

⑥精车外圆→

⑦车螺纹→

⑧检验轴次装夹，车另一端面和内孔→

④车内外沟槽、倒角→

⑤精车关键表类零件加工的难点在于控制同轴度和圆柱度，通常采用顶尖支撑或面→

⑥检验盘类零件加工的难点在于保证两端面的平行度和内外采用多次装夹的方法圆的同轴度，通常采用专用夹具或基准转移的方法第六章铣削加工工艺铣削的特点铣削的应用范围铣削是用旋转的多刃铣刀对工件进行切削的加工方法其特点铣削广泛应用于各种箱体、底座、支架、连杆、叶片等非回转是铣刀旋转，工件或铣刀作进给运动，每个刀齿间歇性地切削体零件的加工随着数控铣床和加工中心的发展，铣削加工的，切屑厚度变化铣削能加工平面、沟槽、台阶、型面等多种应用范围不断扩大，除了传统的平面、沟槽加工外，还可以加表面，加工范围广，生产效率高铣削加工可以获得较高的精工各种复杂曲面和型腔，如模具、叶轮、螺旋桨等现代铣削度（可达IT8级）和表面质量（Ra=

1.6~

6.3μm）铣削是除车技术结合CAD/CAM系统，能够高效地完成复杂零件的加工，削外应用最广泛的加工方法在航空航天、汽车制造、模具制造等领域发挥着重要作用铣削加工方法平面铣削端面铣削槽铣平面铣削是加工平面的铣削方法，是铣削加端面铣削是平面铣削的一种，使用端铣刀对槽铣是加工沟槽、燕尾槽等特征的铣削方法工中最基本、应用最广泛的方法根据铣刀工件进行加工端铣刀的刀齿分布在端面和槽铣通常使用特定形状的铣刀，如三面刃轴线与被加工平面的位置关系，平面铣削可圆周面上，能够同时用端刃和周刃切削端铣刀、T形槽铣刀、燕尾槽铣刀等槽铣的特分为端面铣削和周铣两种端面铣削使用端面铣削可以一次加工较大面积的平面，生产点是切削条件较差，切屑排出困难，容易造铣刀，铣刀轴线垂直于加工平面，切削效率效率高，并且可以加工台阶、轮廓等特征成刀具过热和磨损加剧槽铣加工时，应选高，表面质量好；周铣使用圆柱铣刀，铣刀端面铣削通常采用大直径铣刀，切削功率较择合适的切削参数，特别是降低切削速度和轴线平行于加工平面，主要用于窄平面加工大，对机床性能要求高进给量，并保证良好的冷却条件铣刀铣削加工中常用的刀具包括立铣刀、端面铣刀、球头铣刀、T型槽铣刀、角铣刀、成形铣刀等现代铣刀多采用可转位刀片结构或整体硬质合金结构铣刀的选择应考虑加工特征类型、工件材料、精度要求和机床性能等因素高速铣削中，刀具的动平衡性和抗振性尤为重要铣削工艺参数的选择切削速度的选择1铣削的切削速度是指铣刀圆周上的线速度，通常用每分钟米数（m/min）表示切削速度的选择应考虑工件材料、铣刀材料、加工方式等因素一般来说，硬质合金铣刀加工碳钢的切削速度为100~200m/min，加工不锈钢为60~120m/min，加工铝合金可达500~1000m/min高速铣削的切削速度可达普通铣削的3~5倍，但需要使用专用铣刀和设备进给量的选择2铣削的进给量通常用每齿进给量（fz，单位mm/齿）表示，它与工件材料、表面质量要求、铣刀直径等因素有关粗铣时，fz为

0.1~

0.5mm/齿；精铣时，fz为

0.05~

0.1mm/齿进给量过大会导致切削力增大，影响加工精度和表面质量；进给量过小则会促使刀齿擦伤工件表面，加速刀具磨损在高速铣削中，通常采用较小的切削深度和较大的进给率切削深度的选择3铣削的切削深度包括径向切深和轴向切深两个参数切削深度的选择应考虑机床功率、铣刀强度、工件刚性等因素粗铣时可采用较大的切削深度（如径向切深为

0.5D~

0.7D，D为铣刀直径），以提高材料去除率；精铣时切削深度较小，以减小切削力和热变形在高速铣削中，通常采用较小的切削深度和较高的主轴转速，以获得稳定的切削过程铣削加工精度影响因素1铣削加工精度受多种因素影响，包括机床精度、工装精度、刀具状态、工件刚性、切削参数、振动、热变形等铣削过程中的间歇切削和多刃特点，使得切削力波动较大，容易引起振动，是影响加工精度的重要因素此外，铣刀的径向跳动和轴向跳动也会直接影响加工表面的平面度和粗糙度提高精度的措施2提高铣削加工精度的措施包括选用高精度机床和工装；使用高精度、高刚性的铣刀系统；合理选择铣削方式（顺铣或逆铣）和切削参数；采用合适的冷却润滑方法；减少装夹次数，采用多面一次装夹的方法；引入数控补偿技术，补偿系统误差；采用振动监测和控制技术，减小切削振动的影响典型零件的铣削工艺平面零件齿轮加工平面零件如底板、支架等，其主要特征是平面、台阶、沟槽等平齿轮是传递运动和动力的重要零件，铣削是齿轮加工的主要方法之面零件的铣削工艺路线一般为

①毛坯检查→

②粗铣基准面→

③精一齿轮铣削通常使用盘铣刀或指状铣刀，在齿轮铣床上完成齿铣基准面→

④装夹定位→

⑤粗铣其他平面→

⑥半精铣重要平面→

⑦铣轮铣削的工艺路线一般为

①毛坯检查→

②车加工基准面和内孔沟槽、钻孔→

⑧精铣关键平面→

⑨检验平面零件加工的难点在于→

③铣键槽→

④铣削齿形→

⑤热处理→

⑥精铣或磨削齿形→

⑦检验齿保证平面度和平行度，通常采用大直径端铣刀进行加工，必要时进轮加工的难点在于保证齿形精度和分度精度，通常需要专用设备和行多次进给完成大平面的加工工装，并采用分度装置确保齿距均匀第七章钻削加工工艺钻削的特点钻削是用旋转的钻头在工件上加工孔的方法其特点是钻头旋转并沿其轴向作进给运动，切削部分处于封闭环境中，切屑排出困难，切削条件较差钻削加工精度和表面质量一般较低（孔径精度通常为IT11~IT13级，表面粗糙度Ra=

6.3~

12.5μm），通常需要通过镗削、铰削或磨削等后续工序提高精度钻削的应用范围钻削是机械制造中应用最广泛的孔加工方法，几乎所有的孔都要经过钻削钻削可以加工通孔、盲孔、阶梯孔等，直径范围从不足1mm到数百毫米钻削既可作为孔的粗加工工序，也可作为最终加工工序（对精度要求不高的孔）随着硬质合金钻头和涂层技术的发展，现代钻削技术的加工能力和效率不断提高钻削加工方法通孔钻削深孔钻削通孔钻削是加工贯穿工件的孔的方法，是最常见的钻削方式通孔深孔钻削是指加工深度与直径比大于5~10的孔的方法深孔钻削钻削的特点是切屑排出相对容易，加工过程相对稳定通孔钻削时的特点是切屑排出困难，切削条件恶劣，钻头容易偏斜，加工精度，钻头的进给量可以较大，切削速度也可以较高，生产效率高通难以保证深孔钻削通常需要采用专用钻头和设备，如枪钻、孔钻削需要注意钻头出口处可能产生的崩边和毛刺问题，可以通过BTA钻头等，并使用高压冷却液或油冷却和排屑深孔钻削的切减小进给量或在出口处垫板等方法减轻削参数一般较低，进给量仅为普通钻削的1/3~1/2通孔钻削广泛应用于各种连接孔、安装孔、流体通道等的加工对深孔钻削广泛应用于油缸、液压元件、轴类零件的油道、枪管等的于直径较大的通孔，通常采用小直径引导孔后再扩大的方法，以减加工随着专用刀具和技术的发展，现代深孔钻削已能加工长径比小轴向力和提高定位精度达200以上的深孔，精度和表面质量也大幅提高钻头麻花钻中心钻套料钻麻花钻是最常用的钻头类型，由两条螺旋槽将钻中心钻是一种专用于加工中心孔的钻头，通常具套料钻是一种筒状钻头，只在环形刃口处切削，头分成两个切削刃麻花钻的特点是结构简单，有60°或90°的锥角中心孔主要用于车床上的内部材料形成实心料柱套料钻的特点是切削力制造和磨削方便，通用性好标准麻花钻的主偏顶尖支撑和钻孔前的定位引导中心钻的特点是小，功率消耗低，加工效率高，特别适合大直径角为59°，适用于大多数材料的钻削麻花钻主刚性好，定位准确，能够保证后续钻孔的同轴度孔的加工套料钻主要用于加工直径在要用于加工直径在1~80mm范围内的孔，精度中心钻通常采用高速钢材料制造，加工直径一20~300mm范围内的孔，在钢结构、厚板加工可达IT11~IT13级现代麻花钻多采用高速钢或硬般在1~10mm范围内在精密加工中，中心孔的等领域应用广泛套料钻的主要缺点是结构复杂质合金材料，部分钻头还采用TiN、TiAlN等涂加工质量直接影响后续工序的加工精度，价格较高，对设备要求较高层，以提高耐磨性和使用寿命钻削工艺参数的选择切削速度的选择进给量的选择钻削的切削速度是指钻头外圆周上的线钻削的进给量通常用每转毫米数（速度，通常用每分钟米数（m/min）表mm/r）表示，它与钻头直径、工件材示切削速度的选择应考虑钻头材料、料、孔深等因素有关一般粗略估算公工件材料、孔深、冷却条件等因素高式为f=

0.01~

0.03D（D为钻头直径，1速钢钻头加工碳钢的切削速度为mm）粗钻时进给量较大，精钻时进15~25m/min，加工不锈钢为2给量较小进给量过大会使钻头承受过5~15m/min；硬质合金钻头的切削速度大的轴向力，可能导致钻头折断；进给可提高2~3倍切削速度过高会加速钻量过小则会导致钻头在工件表面摩擦过头磨损，切削速度过低则降低生产效率多，加速磨损深孔钻削时进给量应适当减小钻削加工精度影响因素钻削加工精度受多种因素影响，包括钻头结构和精度、工件定位精度、机床精度、工件材料均匀性、切削条件等钻头的不对称1结构和钻削过程中的轴向力，使得钻头容易发生偏斜，导致孔位偏移和孔径变形此外，由于钻头的导向性能有限，钻削加工的孔直线度和圆度精度较差常见误差钻削加工中常见的误差包括孔径误差、圆度误差、直线度误差和位置误差等孔径误差主要由钻头磨2损和加工系统振动引起；圆度误差主要由钻头的制造误差和钻削过程中的偏斜引起；直线度误差主要由钻头偏斜和工件材料不均匀性引起；位置误差主要由定位不准确和钻头入口偏斜引起提高精度的措施提高钻削加工精度的措施包括使用高质量和合适类型的钻头；确保钻头的正确磨削和装夹；提高工件定位精度，可以通过预先加工定位中心孔或3使用导向套等方法；选择合适的切削参数，特别是降低进给量；使用足够的冷却液，帮助排屑和降低温度；对精度要求高的孔，可以采用预钻小孔后再扩孔的方法；必要时进行后续的铰削或镗削加工典型零件的钻削工艺法兰盘钻孔连杆钻孔法兰盘是一种常见的连接零件，其上通常有多个均匀分布的螺栓孔连杆是发动机中的重要零件，其两端的孔需要保证高精度和互相之法兰盘钻孔的工艺路线一般为

①毛坯检查→

②车削内外圆和端间的位置关系连杆钻孔的工艺路线一般为

①毛坯检查→

②铣削面→

③在钻床或加工中心上定位安装→

④钻中心孔→

⑤钻通孔→

⑥根连杆端面→

③在专用夹具上定位第一端→

④钻小端孔→

⑤搪孔或铰孔据需要进行锪孔、攻丝等→

⑦检验法兰盘钻孔的难点在于保证孔以提高精度→

⑥更换夹具定位第二端→

⑦钻大端孔→

⑧搪孔或铰孔的均匀分布和位置精度，通常采用分度装置或数控加工中心完成→

⑨检验连杆钻孔的难点在于保证两端孔的平行度和中心距精度对于大批量生产的法兰盘，可以采用专用的多轴钻床或组合机床，在现代连杆生产中，通常采用专用设备或柔性加工单元，利用多轴一次装夹完成多个孔的加工，大幅提高生产效率现代制造中，法联动和多工位夹具，实现连杆的高效精密加工对于高性能连杆，兰盘的钻孔工艺已高度自动化，可以实现无人值守的自动加工还需要进行后续的精密镗削或磨削工序，以获得更高的孔表面质量和尺寸精度第八章磨削加工工艺磨削的特点磨削是用高速旋转的砂轮对工件表面进行加工的方法其特点是切削速度高（通常为20~60m/s），切削层薄（一般为

0.001~

0.05mm），切削力小，产热量大磨削主要用于硬材料的加工和精加工，能够获得高精度（可达IT5~IT7级）和高表面质量（Ra=

0.2~

1.6μm）磨削是机械加工中重要的精加工方法，在精密机械制造中有着广泛的应用磨削的应用范围磨削广泛应用于各种精密零件的加工，如轴承、液压元件、刀具、量具等高精度零件，以及淬硬钢、硬质合金等硬材料的加工随着超精密磨削技术的发展，磨削还应用于光学元件、半导体材料等新领域磨削不仅可以作为精加工工序，也可以作为粗加工工序，例如在铸件和锻件的清理中使用砂轮进行毛刺和飞边的去除磨削加工方法外圆磨削内圆磨削平面磨削外圆磨削是加工工件外圆柱面或圆锥面的磨削方内圆磨削是加工工件内圆柱面或圆锥面的磨削方平面磨削是加工平面的磨削方法，分为往复式和法在外圆磨削中，工件旋转的同时，砂轮作进法在内圆磨削中，工件和砂轮都旋转，砂轮直旋转式两种往复式平面磨削使用圆盘砂轮，工给运动外圆磨削可分为纵向进给磨削和径向进径小于被加工孔径内圆磨削的特点是砂轮主轴件在工作台上作往复运动；旋转式平面磨削使用给磨削两种纵向进给磨削适用于长轴类零件，悬伸长，系统刚性较差，因此切削量小，生产率杯形或环形砂轮，工件在回转工作台上旋转平工件旋转的同时沿轴向往复运动；径向进给磨削低于外圆磨削内圆磨削广泛应用于轴承内圈、面磨削能获得很高的平面度和表面质量，适用于适用于短工件，砂轮只作径向进给运动外圆磨液压缸筒等要求高精度的内孔加工现代内圆磨各种模具、量具和机械零件的平面精加工现代削广泛应用于轴承套圈、轴类零件等的精加工床配备了高速主轴和精密进给系统，大大提高了平面磨床配备了数控系统和高精度测量装置，可加工效率和精度以实现自动化加工和精确控制磨具磨具的类型磨具的选择磨具是磨削加工中直接接触并切除工件材料的工具，主要包括砂轮磨具的选择需要考虑多种因素，包括工件材料、加工要求、磨削方、砂带、砂纸等砂轮是最常用的磨具，由磨料、结合剂和气孔组式和设备条件等磨料的选择主要根据工件材料刚玉磨料适用于成根据不同的用途，砂轮可分为平面砂轮、杯形砂轮、碟形砂轮韧性材料（如钢铁），碳化硅磨料适用于脆性材料（如铸铁、非金、球面砂轮、内圆砂轮等多种形式此外，还有超硬材料（金刚石属），超硬磨料适用于硬质合金、陶瓷等磨粒粒度的选择取决于、立方氮化硼）制成的磨具，用于硬质合金、陶瓷等难加工材料的表面质量要求粗磨用粗粒度，精磨用细粒度磨削磨具硬度的选择与工件材料硬度相关工件硬则磨具宜软，工件软现代磨具还包括结构砂轮、复合砂轮等新型产品，它们具有更好的则磨具宜硬磨具结构的选择与切削条件有关大切削量选用疏结切削性能和更长的使用寿命随着纳米技术的发展，纳米磨料和纳构，小切削量选用密结构正确选择磨具对提高磨削质量和效率至米结构磨具也逐渐应用于超精密磨削领域关重要磨削工艺参数的选择磨削速度的选择磨削速度是指砂轮圆周上的线速度，通常用每秒米数（m/s）表示普通砂轮的磨削速度为25~35m/s，超硬磨料砂轮可达45~60m/s，高速磨削可达80~120m/s磨削速度的选择需要考虑砂轮强度、工件材料和磨削方式等因素磨削速度过高会导致砂轮过热和过度磨损，磨削速度过低则会降低生产效率高速磨削能够提高材料去除率和表面质量，但需要专用设备和砂轮工件速度的选择工件速度是指工件的线速度或转速，在外圆磨削中通常用每分钟米数（m/min）或每分钟转数（r/min）表示工件速度的选择与磨削方式、工件材料和尺寸有关一般来说，粗磨时工件速度较高（15~35m/min），精磨时工件速度较低（5~15m/min）工件速度过高会导致磨削温度升高和表面质量下降，工件速度过低则降低生产效率进给量的选择磨削进给量包括径向进给量和纵向进给量径向进给量是指每次往复或每转砂轮向工件靠近的距离，通常为

0.001~

0.05mm；纵向进给量是指砂轮沿工件轴向每转工件的移动距离，通常为砂轮宽度的1/3~2/3进给量的选择需要平衡生产效率和加工质量粗磨时进给量大，精磨时进给量小合理选择进给量对获得良好的表面质量和控制磨削热非常重要磨削加工精度影响因素1磨削加工精度受多种因素影响，包括磨床精度、砂轮精度与平衡性、工件装夹精度、磨削参数、冷却条件、热变形等磨床的几何精度和静、动刚度是决定加工精度的基础；砂轮的圆度误差和动平衡性直接影响工件表面质量；工件装夹系统的精度和刚性影响定位精度和加工稳定性；磨削热引起的工件和机床热变形也是影响精度的重要因素提高精度的措施2提高磨削加工精度的措施包括选用高精度磨床和测量系统；确保砂轮的正确选择、修整和动平衡；提高工件装夹系统的精度和刚性；合理选择磨削参数，特别是降低进给量和增加火花磨时间；改善冷却润滑条件，控制磨削温度；采用振动监测和控制技术，减小磨削振动的影响；引入在线测量和自适应控制技术，实时调整磨削参数典型零件的磨削工艺轴承套圈磨削凸轮轮廓磨削轴承套圈是精密零件，其滚道表面需要很高的精度和表面质量轴凸轮是机械传动中的关键零件，其轮廓曲线直接影响运动特性凸承套圈磨削的工艺路线一般为

①热处理和检验→

②磨端面→

③磨轮轮廓磨削的工艺路线一般为

①车削成形→

②热处理→

③磨削基外圆（内圈）或内孔（外圈）→

④磨滚道→

⑤超精加工→

⑥检验轴准面和孔→

④数控磨削轮廓→

⑤检验凸轮轮廓磨削的难点在于保承套圈磨削的难点在于保证滚道的几何精度（圆度、圆柱度）和表证复杂曲线的加工精度，通常需要采用数控磨床和特殊的成形砂轮面质量，通常需要采用特殊的磨削方法和装置或小砂轮点磨法现代轴承套圈磨削通常在专用数控磨床上进行，配备高精度测量系现代凸轮磨削通常采用五轴联动数控磨床，结合CAD/CAM系统统和自动补偿功能生产过程实现高度自动化，能够保证产品质量，实现复杂轮廓的高精度加工磨削过程中需要精确控制砂轮与工的一致性和稳定性对于高精度轴承，还需要进行超精密磨削或抛件的相对位置，确保轮廓点的坐标精度对于高性能凸轮，还需要光工序，以获得更好的表面质量进行表面处理和精密测量，以保证摩擦特性和使用寿命第九章特种加工工艺特种加工的定义特种加工是指不同于传统切削加工，利用电、热、光、声、化学或它们的组合作用对材料进行加工的方法特种加工的共同特点是不依靠或很少依靠机械切削力切除材料，而是利用各种物理、化学效应使材料去除特种加工在现代制造业中扮演着越来越重要的角色，是传统加工方法的重要补充和扩展特种加工的应用特种加工主要应用于以下几种情况

①加工硬度高、强度大或脆性材料（如硬质合金、陶瓷、钨、钛合金等）；

②加工形状复杂、传统方法难以实现的工件（如复杂型腔、细小孔等）；

③加工易变形或对应力敏感的薄壁零件；

④加工特殊表面要求的零件（如无应力层、特定表面结构等）随着新材料和新技术的发展，特种加工的应用领域不断扩大电火花加工设备电火花加工设备主要包括电火花成形机床和电火花线切割机床两大类电火花成形机床用于加工各种型腔、凹模等，主要由机械部分、脉冲电源、工作液系统和控制系统组成电火花线切割机原理床用于切割各种复杂轮廓，使用细金属丝作为工2具电极，能够加工高精度的复杂二维和三维形状电火花加工是利用脉冲火花放电的热效应使工件材料熔化、气化而去除的加工方法在工具电极（阳极）和工件（阴极）之间的工作液中1工艺特点，施加脉冲电压，产生瞬时高温（约6000~12000℃）的火花放电，使工件表面的电火花加工的主要特点包括可加工任何导电材微小区域熔化和气化，形成微小坑，随后被工料，且材料硬度对加工没有影响；加工精度高（作液冲走，从而实现对工件的加工可达±

0.005mm），表面质量好（3Ra=

0.2~

3.2μm）；几乎没有切削力，适合加工薄壁和易变形零件；电极损耗小，成本低；加工速度相对较慢，生产效率低；工件表面存在热影响层和微裂纹电火花加工广泛应用于模具制造、精密零件加工和硬质合金加工等领域电化学加工原理设备工艺特点电化学加工是基于电解原理，利用阳极溶解电化学加工设备主要包括电化学成形机床、电化学加工的主要特点包括加工速度快，效应去除金属材料的加工方法在工具电极电化学磨削机床和电化学抛光设备等电化材料去除率高；几乎没有切削力和热影响，（阴极）和工件（阳极）之间的电解液中，学成形机床用于复杂三维表面的加工，主要工件无变形、无残余应力、无微裂纹；工具施加直流电压，工件表面的金属原子失去电由机械部分、直流电源、电解液系统和控制电极不磨损，使用寿命长；表面光洁度高（子形成金属离子，溶解在电解液中并被冲走系统组成电化学磨削机床结合了电化学作可达Ra=

0.1~

0.4μm）；能加工各种导电，从而实现对工件的加工电化学加工过程用和机械磨削作用，用于精密表面加工电材料，包括高硬度、高强度和难加工材料；中，阴极不消耗，只有阳极（工件）材料被化学抛光设备则主要用于工件表面的光整和不适合加工非金属材料；设备投资较大，运去除去毛刺行成本高；对环境有一定污染电化学加工的过程可以通过法拉第电解定律现代电化学加工设备已实现数控化和智能化描述去除的金属量与电流和时间的乘积成，配备了高精度伺服系统和实时监控系统，电化学加工广泛应用于航空发动机叶片、模正比，与金属的电化学当量成正比这一原能够实现复杂形状的高精度加工脉冲电化具、医疗器械和精密零件的加工特别适合理使得电化学加工能够精确控制材料去除量学加工设备的应用，进一步提高了加工精度加工形状复杂、硬度高、传统方法难以加工，实现高精度加工和表面质量的零件，如涡轮叶片、发动机缸体、复杂模具等激光加工原理设备工艺特点激光加工是利用高能量密度激光加工设备主要包括激光激光加工的主要特点包括激光束的热效应对材料进行切割机、激光焊接机、激光加工精度高（可达加工的方法当高能量激光打标机和激光淬火设备等±

0.01mm），切割速度快束照射到工件表面时，材料激光切割机是应用最广泛的；几乎无机械变形和热影响吸收激光能量迅速加热，达激光加工设备，主要用于板区小；可加工各种材料，包到熔化或气化温度，从而实材的高速精密切割；激光焊括金属、非金属和复合材料现材料的切除、熔接或表面接机用于金属和某些非金属；非接触加工，无刀具磨损改性激光加工是一种非接材料的连接；激光打标机用；灵活性好，易于实现自动触式加工方法，加工精度高于产品标识和装饰；激光淬化；初始投资较大，运行成，适用于各种材料常用的火设备用于金属表面硬化处本相对较高；某些材料加工激光类型包括CO₂激光器、理现代激光加工设备多采时会产生有害气体激光加YAG激光器、光纤激光器用数控系统，配备高精度运工广泛应用于航空航天、汽和半导体激光器等动控制系统和视觉检测系统车制造、电子工业、医疗器械和日用品制造等领域超声波加工原理设备工艺特点超声波加工是利用高频振动工具（通常为超声波加工设备主要由超声波发生器、换超声波加工的主要特点包括特别适合加20~40kHz）在磨料悬浮液中对工件进行能器、振幅放大器、工具头和工作台等组工硬而脆的材料；加工精度高（可达冲击，使工件表面材料逐渐剥落的加工方成超声波发生器将电能转换为高频电信±

0.01mm），表面质量好（法超声波加工的机理主要是磨料颗粒在号；换能器将电能转换为机械振动；振幅Ra=

0.4~

1.6μm）；几乎没有切削力和热工具的高频冲击下对工件表面产生微小破放大器放大振动幅度；工具头直接接触工影响，适合加工薄壁和易碎工件；工具磨碎作用，同时伴有空化作用和化学作用件进行加工现代超声波加工设备多配备损小，成本低；加工速度较慢，生产效率超声波加工特别适合加工硬而脆的材料，了数控系统和自动进给系统，能够实现复低；只适用于小尺寸工件的加工超声波如玻璃、陶瓷、宝石、硬质合金等杂形状的自动加工加工广泛应用于精密模具、光学元件、电子陶瓷、宝石加工和医疗器械等领域第十章热处理工艺热处理的目的热处理是通过加热、保温和冷却的方式改变金属材料内部组织结构，从而获得所需性能的工艺过程热处理的主要目的包括提高材料硬度和耐磨性；提高材料强度和韧性；改善材料的切削加工性能；消除内应力，稳定尺寸；改善材料的物理化学性能（如磁性、耐腐蚀性等）热处理是现代机械制造中不可或缺的工艺环节，对产品质量和性能有着决定性影响热处理的分类热处理按照加热温度和冷却方式的不同，可分为整体热处理和表面热处理两大类整体热处理主要包括退火、正火、淬火和回火，通过对整个工件的处理改变其整体性能；表面热处理主要包括表面淬火、渗碳、渗氮等，只改变工件表层的组织和性能，保持心部性能不变不同的热处理方法适用于不同的材料和使用要求，选择合适的热处理工艺对确保产品性能至关重要常见热处理方法退火1退火是将钢件加热到临界温度以上（Ac3或Ac1），保温一段时间后缓慢冷却的热处理方法退火的主要目的是降低硬度，提高塑性，消除内应力，细化晶粒，均匀组织，改善切削加工性能，为后续热处理做准备退火分为完全退火、不完全退火、等温退火和应力消除退火等多种类型退火是最常用的热处理方法之一，广泛应用于锻件、铸件和粗加工后的零件正火2正火是将钢件加热到临界温度以上（Ac3或Ac1），保温一段时间后在空气中冷却的热处理方法正火的冷却速度比退火快，获得的组织为索氏体或珠光体和铁素体，强度和硬度比退火高，但塑性略低正火的主要目的是细化晶粒，改善组织，提高强度和韧性，为后续淬火做准备正火工艺简单，成本低，广泛用于中、低碳钢铸锻件和焊接结构淬火3淬火是将钢件加热到临界温度以上（Ac3或Ac1），保温一段时间后快速冷却（水冷、油冷等）的热处理方法淬火的主要目的是提高钢的硬度、强度和耐磨性淬火后的组织主要为马氏体，硬度高但脆性大，往往需要经过回火处理来调整性能淬火工艺参数（加热温度、保温时间、冷却介质等）的选择与钢的成分、尺寸和要求密切相关回火4回火是将淬火后的钢件再次加热到临界温度以下的某一温度，保温后冷却的热处理方法回火的主要目的是降低淬火钢的脆性，减小内应力，调整硬度和韧性的综合性能根据回火温度的不同，可分为低温回火（150~250℃）、中温回火（350~500℃）和高温回火（500~650℃），获得的组织和性能也不同回火后的钢称为淬火回火钢，是机械零件中应用最广泛的材料之一表面热处理表面淬火渗碳渗氮表面淬火是只对钢件表层进渗碳是将低碳钢或低碳合金渗氮是将钢件置于含氮介质行加热和快速冷却，使表层钢工件置于含碳介质中加热中加热，使氮原子渗入工件获得马氏体组织而提高硬度，使碳原子渗入工件表层，表层，形成高硬度氮化物的和耐磨性，而心部保持原有然后经淬火和低温回火，获化学热处理方法渗氮的温组织和性能的热处理方法得表层高碳马氏体组织而提度较低（500~570℃），表面淬火的加热方式主要有高硬度和耐磨性的化学热处不需要淬火，变形小，但渗火焰加热、电感应加热和激理方法渗碳的方式主要有层较薄（通常为光加热等其中，感应淬火固体渗碳、液体渗碳和气体

0.2~

0.8mm）渗氮层的是应用最广泛的方法，具有渗碳，其中气体渗碳应用最硬度极高（可达加热速度快、变形小、自动广泛渗碳处理能获得较深HV900~1100），且具有化程度高等优点表面淬火的硬化层（通常为优良的耐磨性、抗疲劳性和适用于需要表面硬度高而心

0.5~2mm），表面硬度可耐蚀性渗氮适用于精密零部韧性好的零件，如齿轮、达HRC58~62，适用于齿件和工模具，如凸轮、曲轴轴、凸轮等轮、轴类等重要传动零件、模具、量具等，特别是工作温度较高的零件热处理工艺设计热处理工艺路线制定热处理工艺路线是指零件从毛坯到成品所需经过的各道热处理工序的顺序和内容工艺路线的制定应考虑零件的材料、结构特点、使用要求和加工工序安排等因素一般来说，毛坯通常需要退热处理工艺参数选择火或正火以改善切削性能；粗加工后可进行应力2热处理工艺参数包括加热温度、保温时间、冷消除退火；精加工后再进行最终热处理（如淬火却方式和冷却速度等加热温度的选择主要取回火或表面热处理）决于钢的成分和热处理目的，一般淬火温度比1退火温度稍高；保温时间与工件尺寸、形状和热处理质量控制材料有关，一般遵循薄则短、厚则长的原则；热处理质量控制包括热处理前的检验、热处理过冷却方式和冷却速度是决定热处理效果的关键程控制和热处理后的检验热处理前应检查材料因素，应根据材料的临界冷却速度和工件的形成分、加工状态和表面清洁度；热处理过程中应状尺寸合理选择3严格控制温度、时间和冷却条件，避免变形和开裂；热处理后应检验硬度、组织、变形量等指标，确保满足设计要求现代热处理车间普遍采用计算机控制系统，实现工艺参数的精确控制和质量的可追溯性第十一章工艺装备设计工装的作用工装的分类工装是辅助加工和检测的工艺装备，包括夹具、模具、量具和刀具工装按用途可分为夹具、模具、量具和刀具四大类夹具用于定位等工装的主要作用包括提高工件的定位精度和夹紧可靠性，保和夹紧工件，保证加工精度；模具用于材料成形，如锻模、冲压模证加工精度；简化操作，减轻劳动强度，提高生产效率；确保加工等；量具用于测量工件尺寸和形位精度；刀具用于切削加工，去除一致性，保证产品质量的稳定性；提高设备利用率和工装通用性，材料按适用范围可分为专用工装、通用工装和组合工装专用工降低制造成本；改善操作安全性，减少事故发生合理设计和使用装针对特定零件设计，精度高但成本高；通用工装适用范围广，成工装是提高机械加工质量和效率的重要手段本低但通用性强；组合工装由标准化元件组成，兼具专用性和灵活性夹具设计定位原理夹紧机构典型夹具设计实例定位是指确定工件在夹具中的正确位置，使工件夹紧是指对已定位的工件施加力的作用，使其保典型夹具设计包括车床夹具、铣床夹具、钻床夹的基准与机床的坐标系建立确定的关系定位原持稳定夹紧力应足够大以克服切削力，但不能具和组合夹具等车床夹具主要有卡盘、夹爪、理基于六点定位法，即限制工件的六个自由度过大导致工件变形夹紧机构的类型包括螺旋夹顶尖等；铣床夹具有平口钳、分度头、回转工作（三个平移和三个转动）完全定位需要6个定紧、楔形夹紧、凸轮夹紧、液压夹紧和气动夹紧台等；钻床夹具有钻模、快速定位夹具等；组合位点，部分定位则需要少于6个定位点定位基等选择夹紧机构应考虑工件形状、材料、加工夹具由标准化元件组成，可根据需要灵活配置准的选择应考虑设计基准、工艺基准和测量基准方式、生产批量等因素现代夹具设计趋向于自夹具设计应遵循先定位后夹紧、定位准确可靠的一致性，尽量减少基准转换引起的误差动化、快速装夹和柔性化，以适应多品种小批量、夹紧方便快速等原则，同时考虑制造成本、生产的需求使用寿命和通用性等因素量具设计量具是测量工件尺寸和形位误差的工具，按用途分为通用量具和专用量具通用量具包括卡尺、千分尺、百分表等，适用范围广；专用量具针对特定零件设计，如对表、塞规、环规等，测量效率高量具选择应考虑测量对象、精度要求、操作条件和经济性等因素量具设计的基本原则是保证测量精度、操作简便、使用可靠和成本合理现代量具设计越来越注重自动化和数字化，以提高测量效率和数据处理能力第十二章现代制造技术计算机辅助设计与制造CAD/CAM计算机辅助设计与制造是利用计算机技术进行产品设计、工艺规划和生产控制的综合技术CAD系统实现产品的数字化设计和分析，包括几何建模、工程分析和设计优化等功能；CAM系统基于CAD模型生成加工程序，控制数控机床进行自动加工CAD/CAM技术实现了设计与制造的无缝集成，大大缩短了产品开发周期，提高了设计和制造效率快速成型技术快速成型技术（又称增材制造或3D打印）是一种基于逐层堆积原理直接从三维数字模型制造实体零件的技术常见的快速成型方法包括选择性激光烧结SLS、熔融沉积成型FDM、立体光固化SLA和直接金属激光烧结DMLS等快速成型技术特别适合复杂形状零件的制造，可大幅缩短产品开发周期，实现个性化制造精益生产精益生产是一种消除浪费、提高效率的生产管理理念和方法其核心思想是通过持续改善，消除生产过程中的各种浪费（如等待时间、过度库存、不必要的运输等），实现准时制生产精益生产强调价值流分析、拉动式生产、全面质量管理和持续改进等理念，已被广泛应用于现代制造企业，帮助企业提高生产效率、降低成本和提升质量课程总结未来展望1智能制造与工业

4.0将引领机械加工技术发展学习建议2理论结合实践，关注行业前沿技术动态知识点回顾3从加工原理到工艺设计，系统掌握机械加工全过程通过本课程的学习，我们系统地了解了机械加工的基本原理、各种加工方法的特点及应用范围、工艺规程设计方法以及现代制造技术的发展趋势这些知识为今后从事机械制造相关工作奠定了坚实的理论基础在实际工作中，建议同学们将理论知识与实践操作相结合，多观察、多思考、多实践，不断提高解决实际问题的能力同时，要持续关注行业新技术、新工艺的发展，保持学习的态度，以适应制造业的快速变革未来，随着人工智能、大数据、物联网等技术的发展，机械制造业将进入智能制造时代数字化、网络化、智能化将成为制造业发展的主要特征，为机械加工技术带来新的发展机遇和挑战希望同学们在这个充满机遇的时代，不断创新，为中国制造业的发展贡献力量。