机械制造工艺学.pdf

普通高等教育“十二五”机电类规划教材 机械制造工艺学 刘传绍 苏建修 主 编 郑建新 赵 武 副主编 姬清华 宁李谱 连黎明 参 编 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书主要介绍机械零件冷加工和装配工艺中的共性规律问题，内容包括机械加工工艺规程的制定、机床夹具设计、典型零件加工与加工方法、机械加工质量、机器的装配工艺、提高劳动生产率和技术经济分析、现代制造技术的发展与前沿等。本书适合本科院校和高职高专院校机械类专业和近机械类专业用做教材或参考书，也可供从事机械制造的工程技术人员参考和培训使用。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 机械制造工艺学/刘传绍，苏建修主编北京：电子工业出版社，2011.9 普通高等教育“十二五”机电类规划教材 ISBN 978-7-121-13596-5 机 刘 苏 机械制造工艺高等学校教材 TH16 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2011）第 091253 号 策划编辑：李 洁 责任编辑：刘 凡 特约编辑：刘 忠（）印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871092 1/16 印张：20.75 字数：531 千字 印 次：2011 年 9 月第 1 次印刷 印 数：3 000 册 定价：36.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。前 言 机械制造工艺学是机械类专业的主要专业课之一。本书是按照全国高校教育教学改革要求，遵循“重视基础、精简学时、拓宽口径”的改革思路，结合自身教学工作实践和各高等学校近年来教学改革的探索与实践经验成果编写而成的。本书可作为本科院校和高职高专院校机械类专业和近机械类专业的专业课教材。为了有利于掌握本书的基本内容和教学重点，本书在内容安排和知识阐述方面，注重循序渐进，力求深广适度，坚持内容少而精。除第 3 章“典型零件加工与加工方法”和第 8 章“现代制造技术的发展与前沿”供各院校结合具体情况选择性教学外，主要内容包括工艺规程的制订、机床夹具设计、机械加工质量控制等，大体上适用于 64 学时左右的教学要求。本书由河南理工大学刘传绍教授组织编写。编写大纲由刘传绍、苏建修、郑建新、赵武四位同志共同制订。编写人员及负责的编写工作如下：第 1 章和第 4 章由河南理工大学刘传绍和郑建新共同编写，第 7 章由河南科技学院苏建修编写，绪论和第 5 章由河南理工大学赵武编写，第 2 章由河南科技学院宁李谱编写，第 3 章由新乡学院姬清华编写，第 6 章和第 8章由新乡学院廉黎明编写。全书由刘传绍和苏建修任主编，由郑建新负责统稿及初稿修订工作。由于编者水平有限，加之编写时间仓促，书中不妥之处难免，恳请读者批评指正。编 者 2011 年 8 月 目 录 绪论（1）0.1 机械制造工艺学的主要研究内容（1）0.1.1 制造业的地位和作用（1）0.1.2 制造技术的发展现状（2）0.1.3 制造自动化技术的发展趋势（3）0.1.4 现代制造技术的特点（3）0.1.5 制造工艺核心论（4）0.1.6 现代制造技术的发展方向（6）0.1.7 机械制造工艺的关键技术和新兴技术（6）0.2 内容和任务（7）0.3 学习方法（7）第 1 章 机械加工工艺规程的制定（9）1.1 机械加工工艺过程基本概念（9）1.1.1 生产过程与工艺过程（9）1.1.2 机械加工工艺过程的组成（10）1.1.3 生产类型及其工艺特点（13）1.2 机械加工工艺规程的制定（15）1.2.1 机械加工工艺规程的作用（15）1.2.2 制定工艺规程的原则、原始资料及步骤（18）1.3 制定机械加工工艺过程的主要问题（21）1.3.1 确定毛坯（21）1.3.2 定位基准选择（24）1.3.3 工艺路线的拟定（29）1.3.4 加工余量的确定（34）1.3.5 工序尺寸与公差的确定（38）1.4 工艺尺寸链（39）1.4.1 尺寸链概念（39）1.4.2 尺寸链的分类（40）1.4.3 直线尺寸链的计算（41）习题 1（50）第 2 章 机床夹具设计基础（53）2.1 概述（53）2.1.1 夹具的作用（53）2.1.2 夹具的分类（54）2.1.3 夹具的组成（55）2.2 定位原理及定位元件（56）2.2.1 定位原理（56）2.2.2 定位元件（61）2.3 定位误差分析（68）2.3.1 定位误差及产生的原因（68）2.3.2 定位误差分析计算（70）2.4 工件的夹紧及夹紧装置（78）2.4.1 夹紧装置的组成和基本要求 （79）2.4.2 设计夹紧装置的基本准则 （79）2.4.3 常见的夹紧装置（82）2.5 机床夹具设计（88）2.5.1 机床夹具设计的基本要求 （88）2.5.2 夹具设计的基本步骤（89）2.6 典型夹具应用实例分析（91）2.6.1 车床夹具（91）2.6.2 钻床夹具（92）2.6.3 铣床夹具（97）2.6.4 镗床夹具（99）习题 2（100）第 3 章 典型零件加工与加工方法（102）3.1 轴类零件加工（102）3.1.1 概述（102）3.1.2 CA6140 车床主轴的加工工艺（105）3.1.3 丝杠加工工艺（111）3.1.4 主轴的检验（116）3.2 圆柱齿轮加工（117）3.2.1 概述（117）3.2.2 圆柱齿轮的机械加工工艺过程及工艺分析（119）3.3 箱体加工（124）3.3.1 概述（124）3.3.2 箱体零件的结构工艺性（126）3.3.3 箱体零件机械加工工艺过程分析（128）3.3.4 箱体的平面加工（132）3.3.5 箱体零件的孔系加工（133）习题 3（138）第 4 章 机械加工精度（140）4.1 概述（140）4.1.1 机械加工精度的概念（140）4.1.2 加工精度的获得方法（141）4.2 机械加工精度的影响因素及控制（142）4.2.1 工艺系统几何误差对加工精度的影响（144）4.2.2 工艺系统受力变形对加工精度的影响（154）4.2.3 工艺系统受热变形对加工精度的影响（162）4.2.4 工件残余应力引起的加工误差（166）4.3 保证和提高加工精度的途径（168）4.3.1 直接减小误差法（168）4.3.2 误差补偿法（170）4.3.3 误差分组法（171）4.3.4 误差转移法（171）4.3.5“就地加工”达到最终精度（172）4.3.6 主动测量与闭环控制（172）4.4 加工误差的综合分析（173）4.4.1 加工误差的性质（173）4.4.2 加工误差的统计分析（174）习题 4（183）第 5 章 机械加工表面质量（185）5.1 概述（185）5.1.1 机械加工表面质量含义（185）5.1.2 机械加工表面质量对机器产品使用性能和使用寿命的影响（186）5.1.3 机械加工表面质量的研究内容（188）5.2 表面粗糙度影响的工艺因素及其改善的工艺措施（188）5.2.1 切削加工表面粗糙度（188）5.2.2 磨削加工表面粗糙度（191）5.2.3 超精研、研磨、珩磨和抛光加工的表面粗糙度（194）5.3 影响表层力学物理性能的工艺因素及其改进的工艺措施（197）5.3.1 加工表面层的冷作硬化（197）5.3.2 表面层金属的金相组织变化（201）5.3.3 表面层金属的残余应力（205）5.3.4 表面层强化工艺（207）5.3.5 减小残余拉应力、防止表面烧伤和裂纹的工艺措施（209）5.4 控制加工表面质量的途径（211）5.4.1 控制加工工艺参数（211）5.4.2 采用适当的精加工与光整加工方法作为终加工工序（212）5.4.3 采用表面强化工艺（214）5.4.4 表面质量的检查（215）5.5 机械加工中的振动及其控制措施（216）5.5.1 机械加工中的振动及其分类（216）5.5.2 机械加工中的强迫振动及其控制措施（217）5.5.3 机械加工中的自激振动及其控制措施（224）5.5.4 机械加工中振动的诊断技术（228）5.5.5 机械加工振动的防治（230）习题 5（232）第 6 章 提高劳动生产率和技术经济性分析（234）6.1 提高劳动生产率的工艺措施（234）6.1.1 劳动生产率的基本含义（234）6.1.2 缩短基本时间（235）6.1.3 缩短辅助时间（236）6.1.4 同时缩短基本时间和辅助时间（236）6.1.5 缩短准备终结时间（237）6.2 提高劳动生产率的综合性措施（238）6.2.1 改进产品结构设计（238）6.2.2 改进产品加工工艺（238）6.2.3 改善产品生产组织和管理方式（238）6.2.4 采用计算机技术（238）6.3 工艺方案的技术经济性分析（239）6.3.1 工艺成本的组成（239）6.3.2 工艺成本的计算（239）6.3.3 工艺方案比较及经济性分析（240）6.4 高效及自动化加工（241）6.4.1 大批大量生产常用的加工方法（241）6.4.2 中小批生产常用的加工方法（241）6.4.3 各种自动化系统的经济性比较分析（242）6.5 机械加工的优化（243）6.5.1 概述（243）6.5.2 单工序切削用量的优化（244）6.5.3 多工序切削用量的优化（248）习题 6（249）第 7 章 机器的装配工艺（250）7.1 概述（250）7.1.1 机器装配的基本概念（250）7.1.2 装配系统图（252）7.1.3 装配精度与零件精度（253）7.2 装配尺寸链（255）7.2.1 装配尺寸链的建立（255）7.2.2 装配尺寸链的查找（257）7.2.3 装配尺寸链的计算方法（259）7.3 保证装配精度的方法（259）7.3.1 互换装配法（260）7.3.2 分组装配法（267）7.3.3 修配装配法（269）7.3.4 调整装配法（274）7.4 装配工艺规程的制定（277）7.4.1 准备原始资料（277）7.4.2 确定装配方法与装配的组织形式（278）7.4.3 划分装配单元，确定装配顺序（279）7.4.4 装配工序的划分与设计（281）7.4.5 填写装配工艺文件（281）7.4.6 制定产品检测与试验规范（284）7.5 机器结构的装配工艺性（284）7.5.1 机器结构应能分成独立的装配单元（284）7.5.2 减少装配的修配和机械加工（285）7.5.3 机器结构应便于装配和拆卸（286）7.6 机器装配自动化（287）7.6.1 自动化装配与装配机器人（288）7.6.2 装配自动线（289）习题 7（289）第 8 章 现代制造技术的发展与前沿（291）8.1 概述（291）8.1.1 现代制造技术的发展过程（291）8.1.2 现代制造技术的产生及特点（292）8.1.3 现代制造技术的内容（293）8.2 难加工材料的特种加工（294）8.2.1 基本概念（294）8.2.2 电火花加工（295）8.2.3 电解加工（298）8.2.4 超声加工（298）8.2.5 激光加工（299）8.2.6 电子束加工（301）8.2.7 离子束加工（302）8.3 超精密加工技术（303）8.3.1 概述（303）8.3.2 精密和超精密加工方法（304）8.3.3 微细加工技术（308）8.3.4 纳米技术（310）8.4 机械制造系统的自动化与计算机辅助制造技术（310）8.4.1 机械制造系统自动化（310）8.4.2 成组技术（312）8.4.3 柔性制造系统（316）8.4.4 计算机集成制造系统（319）习题 8（320）FANUC 系统数控车