機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題答案一、金屬切削原理與刀具部分習(xí)題答案1.刀具角度的定義與作用（1）刀具標(biāo)注角度參考系有正交平面參考系、法平面參考系和假定工作平面參考系等。在正交平面參考系中，主要角度有前角γ?、后角α?、主偏角κ?、副偏角κ?'和刃傾角λ?。前角γ?是前面與基面之間的夾角，它影響切削變形和切削力。增大前角，切削刃鋒利，切削變形減小，切削力降低，但前角過(guò)大，刀具強(qiáng)度降低，散熱條件變差。例如，加工塑性材料時(shí)，為了減小切削變形和切削力，可適當(dāng)增大前角；加工脆性材料時(shí)，由于切削力集中在刃口附近，前角不宜過(guò)大。后角α?是后面與切削平面之間的夾角，其作用是減小后面與工件加工表面之間的摩擦。后角過(guò)大，刀具強(qiáng)度降低；后角過(guò)小，摩擦加劇。一般粗加工時(shí)，為了保證刀具強(qiáng)度，后角取較小值；精加工時(shí)，為了減小表面粗糙度，后角取較大值。主偏角κ?是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向之間的夾角，它影響切削層形狀、切削分力的大小和比例。減小主偏角，使切削寬度增加，切削厚度減小，有利于提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量，但會(huì)使徑向切削力增大。例如，在車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，為了減小徑向切削力，防止工件變形，常采用較大的主偏角。副偏角κ?'是副切削刃在基面上的投影與進(jìn)給反方向之間的夾角，它主要影響已加工表面的粗糙度。減小副偏角，可以減小殘留面積高度，降低表面粗糙度。刃傾角λ?是主切削刃與基面之間的夾角，它影響切屑的流向和切削刃的強(qiáng)度。當(dāng)λ?＞0時(shí)，切屑流向待加工表面；當(dāng)λ?＜0時(shí)，切屑流向已加工表面；當(dāng)λ?=0時(shí)，切屑垂直于主切削刃流出。在斷續(xù)切削或加工余量不均勻時(shí)，常采用負(fù)刃傾角，以提高切削刃的強(qiáng)度。（2）刀具工作角度是考慮了刀具的安裝位置和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的影響后，刀具實(shí)際的切削角度。例如，在車(chē)削外圓時(shí)，當(dāng)?shù)毒甙惭b高于工件中心時(shí)，前角增大，后角減?。划?dāng)?shù)毒甙惭b低于工件中心時(shí)，前角減小，后角增大。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)也會(huì)使刀具的工作角度發(fā)生變化，如在縱向進(jìn)給車(chē)削時(shí)，進(jìn)給量越大，工作前角越大，工作后角越小。2.切削變形與切削力（1）切削變形的三個(gè)變形區(qū)：第一變形區(qū)是切削層金屬?gòu)拈_(kāi)始塑性變形到剪切滑移基本完成的區(qū)域，主要發(fā)生剪切變形；第二變形區(qū)是切屑與前面接觸的區(qū)域，切屑受到前面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生纖維化和加工硬化；第三變形區(qū)是已加工表面與后面接觸的區(qū)域，已加工表面受到后面的擠壓和摩擦，產(chǎn)生加工硬化和殘余應(yīng)力。衡量切削變形程度的指標(biāo)有變形系數(shù)ξ和相對(duì)滑移ε。變形系數(shù)ξ是切削層公稱厚度hD與切屑厚度hch之比，即ξ=hD/hch。ξ越大，切削變形越大。相對(duì)滑移ε是衡量剪切面上金屬滑移量的指標(biāo)，它與變形系數(shù)有一定的關(guān)系。影響切削變形的因素有工件材料、刀具前角、切削速度和進(jìn)給量等。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，切削變形越?。坏毒咔敖窃酱?，切削變形越??；切削速度對(duì)切削變形的影響比較復(fù)雜，在低速范圍內(nèi)，隨著切削速度的增加，切削變形減??；在高速范圍內(nèi)，切削變形變化不大。進(jìn)給量增大時(shí)，切削變形略有減小。（2）切削力是切削過(guò)程中，刀具切削工件所產(chǎn)生的力。切削力可以分解為三個(gè)分力：主切削力Fc、進(jìn)給抗力Ff和切深抗力Fp。主切削力Fc是消耗功率最多的分力，它垂直于基面，與切削速度方向一致；進(jìn)給抗力Ff是平行于進(jìn)給方向的分力，它消耗的功率較??；切深抗力Fp是垂直于進(jìn)給方向的分力，它不消耗功率，但會(huì)影響工件的加工精度和表面質(zhì)量。切削力的計(jì)算通常采用指數(shù)公式，如Fc=CFcapxFcfyFcvcnFc，其中CFc是與工件材料、刀具材料和切削條件有關(guān)的系數(shù)，ap是背吃刀量，f是進(jìn)給量，vc是切削速度，xFc、yFc和nFc是指數(shù)。影響切削力的因素與影響切削變形的因素類似，主要有工件材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量等。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，切削力越大；刀具前角增大，切削力減小；背吃刀量和進(jìn)給量增大，切削力增大，其中背吃刀量對(duì)切削力的影響比進(jìn)給量更大；切削速度對(duì)切削力的影響與對(duì)切削變形的影響有關(guān)。3.切削熱與切削溫度（1）切削熱的來(lái)源主要有三個(gè)方面：第一變形區(qū)的剪切變形功、第二變形區(qū)的摩擦功和第三變形區(qū)的摩擦功。切削熱通過(guò)切屑、工件、刀具和周?chē)橘|(zhì)傳出。其中，切屑帶走的熱量最多，約占50%-86%；工件帶走的熱量約占10%-40%；刀具帶走的熱量約占3%-9%；周?chē)橘|(zhì)帶走的熱量很少。（2）切削溫度是指切削區(qū)域的平均溫度，它對(duì)刀具的磨損、工件的加工精度和表面質(zhì)量有重要影響。影響切削溫度的因素有切削用量、工件材料、刀具幾何參數(shù)等。切削用量中，切削速度對(duì)切削溫度的影響最大，其次是進(jìn)給量，背吃刀量的影響最小。這是因?yàn)榍邢魉俣仍黾訒r(shí)，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量增加，而切屑帶走熱量的能力有限，所以切削溫度升高較快；進(jìn)給量增加時(shí)，切削面積增大，產(chǎn)生的熱量增加，但切屑厚度增大，帶走的熱量也增多，所以切削溫度升高較慢；背吃刀量增加時(shí)，切削刃參加工作的長(zhǎng)度增加，散熱條件改善，所以切削溫度升高最小。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量越多，切削溫度越高；導(dǎo)熱性越好，切削溫度越低。刀具前角增大，切削變形減小，產(chǎn)生的熱量減少，切削溫度降低；但前角過(guò)大，刀具散熱體積減小，切削溫度又會(huì)升高。主偏角減小，切削寬度增加，散熱條件改善，切削溫度降低。4.刀具磨損與刀具耐用度（1）刀具磨損的形式主要有前刀面磨損、后刀面磨損和前后刀面同時(shí)磨損。前刀面磨損主要發(fā)生在切削塑性材料、切削速度較高和進(jìn)給量較大的情況下，磨損區(qū)域呈月牙洼狀；后刀面磨損主要發(fā)生在切削脆性材料或切削塑性材料但切削速度較低和進(jìn)給量較小時(shí)，磨損區(qū)域主要在后面上；前后刀面同時(shí)磨損是在中等切削速度和進(jìn)給量下，切削塑性材料時(shí)常見(jiàn)的磨損形式。刀具磨損的原因主要有磨粒磨損、粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和氧化磨損等。磨粒磨損是由工件材料中的硬質(zhì)點(diǎn)和積屑瘤碎片等對(duì)刀具表面的摩擦和刻劃引起的；粘結(jié)磨損是由于刀具與工件材料在高溫高壓下發(fā)生粘結(jié)，然后粘結(jié)點(diǎn)被撕裂而造成的；擴(kuò)散磨損是由于刀具與工件材料中的元素在高溫下相互擴(kuò)散，導(dǎo)致刀具材料的成分和性能發(fā)生變化而引起的；氧化磨損是在高溫下，刀具材料與空氣中的氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成氧化物而被磨損。（2）刀具耐用度是指刀具從開(kāi)始切削至達(dá)到磨鈍標(biāo)準(zhǔn)所經(jīng)過(guò)的切削時(shí)間。刀具耐用度與切削用量密切相關(guān)，根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到刀具耐用度的計(jì)算公式，如vcTm=CT，其中vc是切削速度，T是刀具耐用度，m是指數(shù)，CT是與工件材料、刀具材料和切削條件有關(guān)的系數(shù)。提高刀具耐用度的方法有合理選擇刀具材料、優(yōu)化刀具幾何參數(shù)、選擇合適的切削用量和使用切削液等。例如，采用高性能的刀具材料，如硬質(zhì)合金、陶瓷等，可以提高刀具的耐磨性和耐熱性；增大刀具前角和后角，減小切削力和摩擦，降低切削溫度，從而提高刀具耐用度；選擇合適的切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量，避免在刀具磨損劇烈的區(qū)域切削；使用切削液可以降低切削溫度，減少摩擦，提高刀具耐用度。二、金屬切削機(jī)床部分習(xí)題答案1.機(jī)床的分類與型號(hào)（1）機(jī)床的分類方法有多種，按加工性質(zhì)和所用刀具可分為車(chē)床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床、螺紋加工機(jī)床、銑床、刨插床、拉床、特種加工機(jī)床和鋸床等11大類。按通用性程度可分為通用機(jī)床、專門(mén)化機(jī)床和專用機(jī)床。通用機(jī)床適用于單件小批量生產(chǎn)，能加工多種零件的不同工序；專門(mén)化機(jī)床是針對(duì)某一類零件的某一道特定工序而設(shè)計(jì)的機(jī)床，如曲軸車(chē)床、凸輪軸磨床等；專用機(jī)床是為某一特定零件的特定工序而專門(mén)設(shè)計(jì)制造的機(jī)床，如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的專用鏜床。（2）機(jī)床型號(hào)的編制方法是根據(jù)GB/T15375-2008《金屬切削機(jī)床型號(hào)編制方法》。機(jī)床型號(hào)由基本部分和輔助部分組成，中間用“/”隔開(kāi)?；静糠职惔?hào)、組代號(hào)、系代號(hào)、主參數(shù)或設(shè)計(jì)順序號(hào)、主軸數(shù)（對(duì)于多軸機(jī)床）、第二主參數(shù)等；輔助部分包括重大改進(jìn)順序號(hào)、其他特性代號(hào)等。例如，CA6140型車(chē)床，“C”表示車(chē)床類，“A”表示結(jié)構(gòu)特性代號(hào)，“6”表示落地及臥式車(chē)床組，“1”表示臥式車(chē)床系，“40”表示床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為400mm。2.機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)（1）機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的組成包括動(dòng)力源、傳動(dòng)裝置和執(zhí)行件。動(dòng)力源是為機(jī)床提供動(dòng)力的裝置，如電動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)裝置是將動(dòng)力源的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行件的裝置，它包括機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)等；執(zhí)行件是實(shí)現(xiàn)機(jī)床切削運(yùn)動(dòng)的部件，如主軸、刀架、工作臺(tái)等。機(jī)床傳動(dòng)的類型有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)等。機(jī)械傳動(dòng)具有傳動(dòng)比準(zhǔn)確、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但傳動(dòng)效率較低，不適用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)；液壓傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)、能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，但存在泄漏問(wèn)題，傳動(dòng)效率也不高；電氣傳動(dòng)具有調(diào)速范圍寬、控制方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代機(jī)床中；氣壓傳動(dòng)具有動(dòng)作迅速、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但工作壓力較低，傳動(dòng)精度不高。（2）機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)圖是表示機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和傳動(dòng)關(guān)系的示意圖。在傳動(dòng)系統(tǒng)圖中，通常用規(guī)定的符號(hào)表示各種傳動(dòng)元件，如齒輪、帶輪、軸等，并標(biāo)注出傳動(dòng)比、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。通過(guò)分析傳動(dòng)系統(tǒng)圖，可以了解機(jī)床的運(yùn)動(dòng)傳遞路線、計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速和功率等。例如，在分析CA6140型車(chē)床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖時(shí)，可以確定主軸的轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)和轉(zhuǎn)速范圍，以及刀架的進(jìn)給量范圍等。傳動(dòng)鏈?zhǔn)侵笍膭?dòng)力源到執(zhí)行件之間的一系列傳動(dòng)元件所組成的傳動(dòng)聯(lián)系。外聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)锹?lián)系動(dòng)力源和執(zhí)行件之間的傳動(dòng)鏈，它只傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，不要求動(dòng)力源和執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系，如車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈；內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈?zhǔn)锹?lián)系兩個(gè)執(zhí)行件之間的傳動(dòng)鏈，它要求兩個(gè)執(zhí)行件之間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比關(guān)系，如車(chē)床的螺紋加工傳動(dòng)鏈，必須保證主軸的旋轉(zhuǎn)和刀架的進(jìn)給之間有準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，才能加工出正確螺距的螺紋。3.典型機(jī)床的結(jié)構(gòu)與工作原理（1）車(chē)床是用于加工回轉(zhuǎn)表面的機(jī)床，其主要組成部件有床頭箱、進(jìn)給箱、溜板箱、刀架、尾座和床身等。床頭箱內(nèi)裝有主軸和變速機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)主軸的變速和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；進(jìn)給箱內(nèi)裝有進(jìn)給變速機(jī)構(gòu)，用于改變刀架的進(jìn)給量；溜板箱是將進(jìn)給箱傳來(lái)的運(yùn)動(dòng)傳遞給刀架的部件，實(shí)現(xiàn)刀架的縱向和橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；刀架用于安裝刀具，實(shí)現(xiàn)刀具的移動(dòng)和切削；尾座用于安裝頂尖或鉆頭等工具，輔助加工；床身是機(jī)床的基礎(chǔ)部件，用于支撐和連接其他部件。車(chē)床的工作原理是通過(guò)主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)，刀架帶動(dòng)刀具作直線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削加工。根據(jù)加工要求的不同，可以選擇不同的切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。例如，車(chē)削外圓時(shí)，刀具沿工件軸線方向作縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；車(chē)削端面時(shí)，刀具沿垂直于工件軸線方向作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。（2）銑床是用于加工平面、溝槽和各種成型表面的機(jī)床，其主要類型有臥式銑床、立式銑床、萬(wàn)能銑床等。臥式銑床的主軸是水平布置的，適用于加工平面、溝槽和成型表面；立式銑床的主軸是垂直布置的，適用于加工平面、臺(tái)階面和模具等；萬(wàn)能銑床的工作臺(tái)可以在水平面上作360°旋轉(zhuǎn)，適用于加工各種角度的平面和溝槽。銑床的工作原理是通過(guò)主軸帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)，工作臺(tái)帶動(dòng)工件作直線或曲線進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的切削加工。銑削方式有順銑和逆銑之分。順銑是指銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相同，順銑時(shí)切削厚度從最大逐漸減小到零，切削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相同，容易使工件產(chǎn)生竄動(dòng)；逆銑是指銑刀的旋轉(zhuǎn)方向與工件的進(jìn)給方向相反，逆銑時(shí)切削厚度從零逐漸增大到最大，切削力的水平分力與工件的進(jìn)給方向相反，工件不易竄動(dòng)，但逆銑時(shí)銑刀切入工件時(shí)的沖擊力較大。（3）磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床，其主要類型有外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床等。外圓磨床用于磨削外圓柱面、外圓錐面和軸肩端面等；內(nèi)圓磨床用于磨削內(nèi)圓柱面、內(nèi)圓錐面等；平面磨床用于磨削各種平面。磨床的工作原理是通過(guò)砂輪的高速旋轉(zhuǎn)和工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件表面的磨削加工。砂輪是由磨料和結(jié)合劑制成的，磨料具有很高的硬度和耐磨性，結(jié)合劑將磨料粘結(jié)在一起形成砂輪。在磨削過(guò)程中，磨料的微小切削刃對(duì)工件表面進(jìn)行切削、刻劃和摩擦，從而去除工件表面的微小余量，達(dá)到加工精度和表面質(zhì)量的要求。三、機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定部分習(xí)題答案1.機(jī)械加工工藝過(guò)程的基本概念（1）機(jī)械加工工藝過(guò)程是指用機(jī)械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對(duì)位置和性質(zhì)，使其成為合格零件的過(guò)程。機(jī)械加工工藝過(guò)程由若干個(gè)工序組成，工序是指一個(gè)（或一組）工人，在一個(gè)工作地點(diǎn)（或一臺(tái)機(jī)床）上，對(duì)一個(gè)（或同時(shí)對(duì)幾個(gè)）工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過(guò)程。例如，在車(chē)床上加工一個(gè)軸類零件，可能包括粗車(chē)外圓、精車(chē)外圓、車(chē)螺紋等工序。工序又可分為安裝、工位、工步和走刀。安裝是指工件經(jīng)一次裝夾后所完成的那一部分工序；工位是指在一次裝夾中，工件在機(jī)床上所占的每個(gè)位置；工步是指在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序；走刀是指在一個(gè)工步中，由于加工余量較大，需要分幾次切削，每一次切削稱為一次走刀。（2）生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。生產(chǎn)類型是根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的分類，一般分為單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。單件生產(chǎn)是指生產(chǎn)的產(chǎn)品品種繁多，每種產(chǎn)品的產(chǎn)量很少，而且很少重復(fù)生產(chǎn)；成批生產(chǎn)是指一年中分批輪流生產(chǎn)幾種不同的產(chǎn)品，每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量，生產(chǎn)具有一定的重復(fù)性；大量生產(chǎn)是指產(chǎn)品的產(chǎn)量很大，大多數(shù)工作地點(diǎn)長(zhǎng)期重復(fù)地進(jìn)行某一零件的某一道工序的加工。不同生產(chǎn)類型的工藝特點(diǎn)不同。單件生產(chǎn)通常采用通用設(shè)備和通用工藝裝備，工藝文件簡(jiǎn)單，對(duì)工人的技術(shù)水平要求較高；成批生產(chǎn)則采用部分通用設(shè)備和部分專用設(shè)備及工藝裝備，工藝文件較詳細(xì)，對(duì)工人的技術(shù)水平有一定的要求；大量生產(chǎn)采用專用設(shè)備和專用工藝裝備，工藝文件詳細(xì)，生產(chǎn)效率高，對(duì)工人的技術(shù)水平要求相對(duì)較低。2.零件的工藝分析（1）零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指零件在滿足使用要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性主要從以下幾個(gè)方面考慮：零件的整體結(jié)構(gòu)是否便于加工，如是否便于裝夾、定位和測(cè)量；零件的加工表面形狀是否簡(jiǎn)單，是否有利于采用標(biāo)準(zhǔn)刀具和通用機(jī)床加工；零件的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度要求是否合理，是否與加工方法相適應(yīng)；零件的材料選擇是否合適，是否便于加工和熱處理等。例如，在設(shè)計(jì)零件時(shí)，應(yīng)盡量避免深孔、深槽和薄壁等結(jié)構(gòu)，因?yàn)檫@些結(jié)構(gòu)加工難度大，成本高。（2）零件的技術(shù)要求分析主要包括分析零件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面質(zhì)量要求等。尺寸精度是指零件的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的符合程度，它影響零件的配合性質(zhì)和使用性能；形狀精度是指零件的實(shí)際形狀與理想形狀的符合程度，如圓柱度、平面度等；位置精度是指零件的實(shí)際位置與理想位置的符合程度，如同軸度、垂直度等；表面質(zhì)量包括表面粗糙度、表面硬度、殘余應(yīng)力等，它影響零件的耐磨性、耐腐蝕性和疲勞強(qiáng)度等。通過(guò)分析零件的技術(shù)要求，可以確定合理的加工方法和加工順序，以保證零件的加工質(zhì)量。3.毛坯的選擇（1）毛坯的種類主要有鑄件、鍛件、型材、焊接件和沖壓件等。鑄件適用于形狀復(fù)雜的零件，如機(jī)床床身、箱體等；鍛件適用于承受重載和沖擊載荷的零件，如曲軸、連桿等；型材有熱軋和冷軋兩種，熱軋型材尺寸精度較低，適用于一般零件；冷軋型材尺寸精度較高，適用于精度要求較高的零件；焊接件適用于制造大型結(jié)構(gòu)件和形狀復(fù)雜的零件，它可以將不同形狀和尺寸的鋼材焊接在一起；沖壓件適用于制造薄板零件，如汽車(chē)車(chē)身、電器外殼等。（2）選擇毛坯時(shí)應(yīng)考慮的因素有零件的材料和力學(xué)性能要求、零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件等。如果零件的材料是鑄鐵，一般選擇鑄件毛坯；如果零件的力學(xué)性能要求較高，如承受較大的拉力和扭矩，可選擇鍛件毛坯。零件的結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，一般選擇鑄件或焊接件毛坯；零件的尺寸較大，可選擇自由鍛造或大型鑄造毛坯；零件的尺寸較小，可選擇模鍛或精密鑄造毛坯。生產(chǎn)類型為單件小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇通用的毛坯制造方法，如自由鍛造、手工造型鑄造等；生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇專用的毛坯制造方法，如模鍛、機(jī)器造型鑄造等。同時(shí)，還要考慮企業(yè)的生產(chǎn)條件，如設(shè)備能力、工人技術(shù)水平等。4.定位基準(zhǔn)的選擇（1）定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)是指在最初的工序中，以未加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)；精基準(zhǔn)是指在后續(xù)的工序中，以已加工的表面作為定位基準(zhǔn)。選擇粗基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：保證相互位置要求原則，即選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)保證重要表面的加工余量均勻，如在加工機(jī)床床身時(shí)，應(yīng)選擇導(dǎo)軌面作為粗基準(zhǔn)，以保證導(dǎo)軌面的加工余量均勻；保證加工表面加工余量合理分配原則，即選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)使各加工表面都有足夠的加工余量，如在加工階梯軸時(shí)，應(yīng)選擇外圓表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各外圓表面都有足夠的加工余量；便于工件裝夾原則，即選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)使工件裝夾方便、可靠；粗基準(zhǔn)一般不重復(fù)使用原則，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)的表面粗糙度和形狀誤差較大，如果重復(fù)使用，會(huì)導(dǎo)致定位誤差增大。（2）選擇精基準(zhǔn)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：基準(zhǔn)重合原則，即選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量使定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差，如在加工孔系時(shí)，應(yīng)選擇與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相同的平面作為定位基準(zhǔn)；基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，即選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量在多數(shù)工序中采用同一組定位基準(zhǔn)，以減少基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的誤差，如在加工軸類零件時(shí)，通常采用兩頂尖孔作為統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)；自為基準(zhǔn)原則，即某些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，這時(shí)應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，如在磨削導(dǎo)軌面時(shí)，以導(dǎo)軌面本身作為定位基準(zhǔn)；互為基準(zhǔn)原則，即當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度要求很高時(shí)，可以采用互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的方法，如在加工套筒類零件時(shí)，先以孔為基準(zhǔn)加工外圓，再以外圓為基準(zhǔn)加工孔，這樣可以保證孔和外圓的同軸度要求。5.工藝路線的擬定（1）表面加工方法的選擇主要考慮加工表面的精度和表面質(zhì)量要求、工件材料的性質(zhì)、生產(chǎn)類型和企業(yè)的生產(chǎn)條件等。例如，加工精度要求較高的外圓表面，可采用粗車(chē)-精車(chē)-磨削的加工方法；加工精度要求較高的平面，可采用粗銑-精銑-磨削的加工方法。對(duì)于硬度較高的材料，如淬火鋼，通常采用磨削加工；對(duì)于有色金屬材料，如鋁合金，一般不采用磨削加工，而采用銑削、車(chē)削等加工方法。在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇通用的加工方法；在大量生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)選擇高效的專用加工方法。（2）加工階段的劃分一般分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工階段。粗加工階段的主要任務(wù)是切除大部分加工余量，使工件接近最終的形狀和尺寸；半精加工階段的主要任務(wù)是為精加工做準(zhǔn)備，保證工件的精度和表面質(zhì)量；精加工階段的主要任務(wù)是保證工件的尺寸精度、形狀精度和表面質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求；光整加工階段的主要任務(wù)是進(jìn)一步提高工件的表面質(zhì)量，如降低表面粗糙度、提高表面光澤度等。劃分加工階段的目的是保證加工質(zhì)量、合理使用設(shè)備、便于安排熱處理工序和及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷等。（3）工序的集中與分散是擬定工藝路線時(shí)的兩種不同原則。工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較多；工序分散是指將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容較少。工序集中的優(yōu)點(diǎn)是可以減少機(jī)床數(shù)量和占地面積，提高生產(chǎn)效率，便于采用高效的專用設(shè)備和工藝裝備，保證各加工表面之間的位置精度；缺點(diǎn)是設(shè)備投資大，調(diào)整和維修困難，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)。工序分散的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，調(diào)整和維修方便，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，對(duì)工人的技術(shù)水平要求較低；缺點(diǎn)是機(jī)床數(shù)量多，占地面積大，生產(chǎn)效率低。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)類型、工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等因素，合理選擇工序集中或工序分散的原則。（4）加工順序的安排應(yīng)遵循以下原則：先基準(zhǔn)后其他原則，即先加工定位基準(zhǔn)表面，再以定位基準(zhǔn)為基準(zhǔn)加工其他表面；先粗后精原則，即先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行半精加工和精加工；先主后次原則，即先加工主要表面，再加工次要表面；先面后孔原則，即對(duì)于箱體、支架等零件，應(yīng)先加工平面，再以平面為基準(zhǔn)加工孔。此外，在安排加工順序時(shí)，還應(yīng)考慮熱處理工序和輔助工序的安排。熱處理工序分為預(yù)備熱處理和最終熱處理，預(yù)備熱處理如退火、正火等，一般安排在粗加工之前或粗加工之后；最終熱處理如淬火、回火等，一般安排在半精加工之后、精加工之前。輔助工序如清洗、去毛刺、檢驗(yàn)等，應(yīng)根據(jù)需要合理安排在工藝過(guò)程的適當(dāng)位置。6.加工余量的確定（1）加工余量是指在加工過(guò)程中，從工件表面切除的金屬層厚度。加工余量分為總加工余量和工序加工余量?？偧庸び嗔渴侵笍拿鞯匠善返恼麄€(gè)加工過(guò)程中，從某一表面切除的金屬層總厚度，它等于各工序加工余量之和；工序加工余量是指某一工序中從工件表面切除的金屬層厚度。加工余量的大小對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率有重要影響。加工余量過(guò)大，會(huì)增加加工時(shí)間和材料消耗，降低生產(chǎn)效率；加工余量過(guò)小，會(huì)導(dǎo)致加工精度和表面質(zhì)量無(wú)法保證，甚至可能出現(xiàn)廢品。（2）確定加工余量的方法有經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法、查表法和分析計(jì)算法。經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法是根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定加工余量，這種方法簡(jiǎn)單易行，但準(zhǔn)確性較差，一般用于單件小批量生產(chǎn)；查表法是根據(jù)有關(guān)手冊(cè)和資料中提供的加工余量數(shù)據(jù)，結(jié)合具體的加工情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，這種方法應(yīng)用廣泛，適用于各種生產(chǎn)類型；分析計(jì)算法是根據(jù)加工余量的計(jì)算公式，考慮影響加工余量的各種因素，通過(guò)計(jì)算來(lái)確定加工余量，這種方法準(zhǔn)確性高，但計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，一般用于大量生產(chǎn)或?qū)庸び嗔恳筝^高的場(chǎng)合。7.工藝尺寸鏈的計(jì)算（1）工藝尺寸鏈?zhǔn)侵冈诹慵庸み^(guò)程中，由相互聯(lián)系的尺寸所組成的封閉尺寸組。工藝尺寸鏈由環(huán)組成，環(huán)分為封閉環(huán)和組成環(huán)。封閉環(huán)是指在工藝過(guò)程中最后自然形成的尺寸，它是尺寸鏈的求解目標(biāo)；組成環(huán)是指尺寸鏈中除封閉環(huán)以外的其他尺寸，組成環(huán)又分為增環(huán)和減環(huán)。增環(huán)是指該環(huán)的變動(dòng)會(huì)引起封閉環(huán)同向變動(dòng)的組成環(huán)；減環(huán)是指該環(huán)的變動(dòng)會(huì)引起封閉環(huán)反向變動(dòng)的組成環(huán)。（2）工藝尺寸鏈的計(jì)算方法有極值法和概率法。極值法是根據(jù)尺寸鏈中各環(huán)的極限尺寸來(lái)計(jì)算封閉環(huán)的極限尺寸，其計(jì)算公式為：封閉環(huán)的最大極限尺寸等于所有增環(huán)的最大極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最小極限尺寸之和；封閉環(huán)的最小極限尺寸等于所有增環(huán)的最小極限尺寸之和減去所有減環(huán)的最大極限尺寸之和。極值法計(jì)算簡(jiǎn)單，但計(jì)算結(jié)果比較保守，適用于環(huán)數(shù)較少的尺寸鏈。概率法是根據(jù)概率論的原理來(lái)計(jì)算封閉環(huán)的尺寸公差，其計(jì)算公式考慮了各環(huán)尺寸的分布規(guī)律，計(jì)算結(jié)果比較準(zhǔn)確，適用于環(huán)數(shù)較多的尺寸鏈。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)尺寸鏈的環(huán)數(shù)和生產(chǎn)類型等因素，選擇合適的計(jì)算方法。四、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)部分習(xí)題答案1.機(jī)床夾具的分類與組成（1）機(jī)床夾具按使用范圍可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和隨行夾具等。通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的、可用于加工多種工件的夾具，如三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、平口鉗等，適用于單件小批量生產(chǎn)；專用夾具是指為某一特定零件的某一道工序而專門(mén)設(shè)計(jì)制造的夾具，適用于大量生產(chǎn)；可調(diào)夾具是指通過(guò)調(diào)整或更換個(gè)別元件，能適用于多種工件加工的夾具，如成組夾具；組合夾具是指由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件，根據(jù)工件的加工要求，組合而成的夾具，適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批量生產(chǎn)；隨行夾具是指在自動(dòng)線加工中，用于裝夾工件并隨工件一起在各工位間移動(dòng)的夾具。（2）機(jī)床夾具一般由定位元件、夾緊裝置、對(duì)刀-導(dǎo)向元件、連接元件和夾具體等部分組成。定位元件的作用是確定工件在夾具中的正確位置，如支承釘、支承板、V形塊等；夾緊裝置的作用是將工件夾緊，使其在加工過(guò)程中保持定位位置不變，如螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)等；對(duì)刀-導(dǎo)向元件的作用是確定刀具與工件之間的相對(duì)位置，如對(duì)刀塊、鉆套等；連接元件的作用是將夾具與機(jī)床連接起來(lái)，如定位鍵、螺栓等；夾具體是夾具的基礎(chǔ)部件，用于連接和固定其他元件和裝置。2.工件的定位原理與定位誤差分析（1）工件的定位原理是六點(diǎn)定位原理，即要完全確定工件在空間的位置，需要用六個(gè)支承點(diǎn)來(lái)限制工件的六個(gè)自由度，其中三個(gè)支承點(diǎn)限制工件的三個(gè)移動(dòng)自由度（X、Y、Z方向），另外三個(gè)支承點(diǎn)限制工件的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度（繞X、Y、Z軸）。在實(shí)際定位中，根據(jù)工件的加工要求，可能不需要完全限制六個(gè)自由度，只需要限制部分自由度，這種定位方式稱為不完全定位。如果定位支承點(diǎn)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)目，稱為欠定位，欠定位是不允許的，因?yàn)樗荒鼙ＷC工件的加工精度。如果定位支承點(diǎn)重復(fù)限制了同一個(gè)自由度，稱為過(guò)定位，過(guò)定位在某些情況下是允許的，但需要采取措施消除過(guò)定位帶來(lái)的不良影響，如提高定位表面的精度、增加定位元件的柔性等。（2）定位誤差是指由于工件定位不準(zhǔn)確而引起的工序基準(zhǔn)在工序尺寸方向上的最大變動(dòng)量。定位誤差分為基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差?；鶞?zhǔn)不重合誤差是指由于定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的誤差；基準(zhǔn)位移誤差是指由于定位副的制造誤差和配合間隙等原因，導(dǎo)致定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的位置變動(dòng)而產(chǎn)生的誤差。定位誤差的計(jì)算方法有幾何分析法和微分法等。在分析定位誤差時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體的定位方式和加工要求，準(zhǔn)確判斷基準(zhǔn)不重合誤差和基準(zhǔn)位移誤差的大小，并采取相應(yīng)的措施減小定位誤差，如選擇合適的定位基準(zhǔn)、提高定位元件的精度等。3.夾緊裝置的設(shè)計(jì)（1）夾緊裝置應(yīng)滿足以下基本要求：夾緊力大小適當(dāng)，即夾緊力應(yīng)能保證工件在加工過(guò)程中不發(fā)生位移和振動(dòng)，但又不能過(guò)大，以免工件變形；夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)合理，即夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)，且應(yīng)靠近加工表面，以減小工件的夾緊變形；夾緊力的方向應(yīng)有利于工件的定位，即夾緊力的方向應(yīng)與定位基準(zhǔn)面垂直，以保證工件的定位精度；夾緊裝置應(yīng)操作方便、安全、省力，即夾緊裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單、緊湊，操作應(yīng)方便快捷，同時(shí)應(yīng)保證操作人員的安全。（2）常見(jiàn)的夾緊機(jī)構(gòu)有螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、偏心夾緊機(jī)構(gòu)、凸輪夾緊機(jī)構(gòu)