天津中德应用技术大学机电工程专业(机电一体化)(高职教育转本科教育)2021年专业基础考试大纲

机械制造基础的主要知识点

一、切割的基础知识

知识点:机床切削运动，切削运动分析，典型机床切削参数和切削层

1.切削:是指用刀具从毛坯上切下多余零件，获得在几何形状、尺寸和表面结构上符合图纸要求的零件的过程。

2.金属切削机床的运动分为切削运动和辅助运动。

(1)切削运动:是切削过程中刀具与工件之间的相对运动，可分为主运动和进给运动。

1)主要运动是刀具与工件之间的主要相对运动。一般主运动速度最高，功耗最大。机床通常只有一个主运动。

2)进给运动是刀具和工件之间的附加相对运动，与主运动配合，依次连续切断多余的金属层。所需的表面几何形状可以通过将进给运动与主运动相匹配来进行处理。根据工件表面形状成形的需要，进给运动可以是多次或一次；可以是连续的，也可以是间歇的。

(2)辅助运动:是除了主运动和进给运动之外，完成工件加工全过程所需的其他运动。它包括以下几类:空行程运动、切入运动、分度运动、操纵和控制运动等。

3.工件表面

(1)待加工表面、是被切割工件的表面。

(2)机加工表面、它是用刀具切削后工件上的新表面。

(3)过渡面(加工面)、过渡面是由切削刃形成的工件表面的一部分。

4.切削参数的三个要素:切削速度Vc、进给速度F(进给速度Vf)、切削深度ap(后切削量)

5.切割层尺寸的三个要素:切割宽度bD、切割厚度hD和切割面积Ac

二、切割原理

知识点:切削变形、切削力、切削热和切削温度、刀具磨损、刀具寿命、切屑缠绕和断屑等。

1.切割过程本质上是金属材料通过挤压变形的过程。

2.切割塑性金属通常经历四个阶段:弹性变形、塑性变形、挤压开裂和切断。

3.金属切削过程的四大规律:金属切削变形、切屑类型、切削力和切削热、刀具磨损和耐用度。

(1)根据实验过程中切割层的变形图片，可以绘制出如图所示的切割变形模型，其变形大致可以分为三个变形区域。

(2)芯片的类型和控制

(3)切削力的来源及分解

(4)切削热的来源和传播

(5)刀具的磨损和耐久性

(6)切削液

(7)切屑堆积瘤:由于刀具切屑接触面的摩擦，在切削速度不高且形成连续切屑时，在加工钢材等塑性材料时，往往会在刀刃处粘上截面为三角形的硬块。硬度是工件硬度的2-3倍，这一块金属叫积屑瘤。

原因:由于切屑与刀具之间的强烈摩擦，切屑底部的金属流速变慢，形成停滞层。在切削过程中产生的适当温度和压力的作用下，当滞止层金属与前刀面之间的外摩擦阻力大于切屑内部的分子结合力时，部分滞止层金属会粘附在切削刃上，形成切屑堆积瘤。

功能:增加实际前角，减小变形和切削力；保护切削刃，减少刀具磨损。

避免方法:降低切割速度，使温度降低到难以产生粘结现象；采用高速切削，温度高于芯片堆积肿瘤消失的极限温度；调整刀具角度，增加刀具前角，降低切屑接触压力；更换切削液，使用润滑性好的切削液，研磨刀具表面，减少摩擦

(8)加工硬化:切削塑料材料时，经常发现工件加工表面的硬度明显高于工件材料的原始硬度。

作用:提高工件的耐磨性，但增加表层脆性，降低零件的抗冲击性能。

解决方法:增加刀具前角、使用锋利的刀具、提高切削速度、使用合适的切削液等，可以减少变形和摩擦，并可以减轻加工硬化。

三、刀具性能材料和刀具角度

知识点:刀具性能、刀具材料、刀具角度

(a)工具性能和工具材料

1.刀具材料的性能:高硬度和耐磨性，足够的强度和韧性，高耐热性，良好的工艺性和经济性。

2.生产中使用的刀具大多是高速钢和硬质合金。

1)碳素工具钢:低速简单的手工工具。T10A

2)合金工具钢:制造形状复杂、淬火变形小的工具。9SiCr

3)高速钢:制造形状复杂的成型工具和精加工工具。w18 cr4v

4)硬质合金:大部分车刀、立铣刀和部分立铣刀的缺点是抗弯强度低，不能承受大的冲击载荷。YG

3.新型刀具材料:陶瓷、金刚石和立方氮化硼。

(2)刀具角度

1.刀具结构

三面:前刀面、主前刀面和副前刀面

两个刃:主刃和副刃

刀尖:刀尖

2.正交平面参考系:基准面Pr、切割面Ps和正交面Po

3.刀具基本角度的名称和功能

前角,γ；o:加大前角，使主切削刃锋利，切削迅速，减少切削力和切削热。然而，太大的刀片是脆弱的，容易折断。

后角,α；o:增加可以减少主齿侧面与工件之间的摩擦和主齿侧面的磨损。然而，过大的叶片强度会降低。

主偏转角Kr:减小可以获得薄而宽的切屑，增加散热面积，提高刀具寿命。而Fp增加。

次级偏转角Kr；:减少可减少切削残余面积和表面粗糙度。

边缘倾斜角,λ；S:正的刀片角度可以使切屑流向待加工表面。

四、典型机床加工

知识点:车削、铣削、孔和螺纹加工、磨削。

(a)转向

1.车床代码

2.车刀

3.车削夹具

A.三爪卡盘

B.四爪卡盘

C.双中心

卡盘中心、卡盘中心框架和刀架

E.车床心轴

F.花盘

4.车削方法车削外圆、车削端面、车削锥度、车削孔和车削螺纹

(2)铣削

1.铣床代码

2.铣刀

3.铣削夹具

A.平口钳

B.读数器

C.转盘

4.铣削方法端面铣削和周向铣削

(3)孔和螺纹加工

1.孔加工设备

2.钻孔、铰孔、铰孔、镗孔和螺纹加工

(4)研磨

1.砂轮的特性包括磨料、粒度、结合剂、硬度、强度结构、形状和尺寸等。

2.内外圆磨削

3.平面磨削

4.无心磨削

五、机械制造工艺计划

(一)制定工艺计划的基本知识

1.生产过程:制造机械产品时，会是从原材料到机械成品的整个劳动过程。

2、加工工艺

3.工艺流程分为工序、安装、工位、工作步骤、投料等组成部分。

4.生产计划

5、零件定位和基准

(1)定位

1)定位:使工件在机床上占据正确位置的过程称为定位。

2)装夹:加工过程中工件保持在原位置的过程称为装夹。

3)工件的定位形式:完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。

(2)基准

1)设计基准

2)流程基准

3)测量基准

4)装配基准

(3)定位基准的选择

1)粗糙基准的选择原则:将未加工的表面作为粗糙基准；选择需要均匀加工余量的表面作为粗基准；选择边缘最小的表面作为粗糙参考；选择一个平整、光洁、尺寸足够大的表面作为粗糙基准；应尽可能避免粗糙的基准。

2)精密基准的选择原则:基准重合原则；基准统一原则；相互参照的原则；自指原则；夹紧方便的原则。

(二)典型零件加工技术方案

1.轴类零件加工工艺方案

2.箱体零件加工工艺方案

3.套筒零件加工工艺方案

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