機械製造工藝與刀具

《機械製造工藝與刀具》由多年從事一線教學、實訓的教師針對高職高專教育的特點編寫的，全書由兩大部分組成。一部分為金屬切削的基本概念、基本理論及常用刀具與加工；另一部分為機械製造工藝的內容，包括生產過程的基本概念、機械加工精度、工藝過程中零件的定位與尺寸鏈、機械加工中的表面質量、零件製造工藝規程設計、機械加工的生產率與經濟性、裝配的基本原理、典型零件加工工藝分析及特種加工等共14章。各章的後面列有習題。

第1章 金屬切削的基本概念 1

1.1 切削加工的基本術語和定義 1

1.1.1 切削運動 1

1.1.2 切削過程中工件的表面 3

1.1.3 切削用量 3

1.1.4 切削層參數 4

1.1.5 刀具切削部分的幾何參數 6

1.2 刀具材料及其選擇 15

1.2.1 刀具材料應具備的性能 15

1.2.2 刀具材料的種類及其選擇 16

1.3 習題 21

第2章 金屬切削的基本理論 23

2.1 切削變形 23

2.1.1 切屑的形成 23

2.1.2 金屬切削層的三個變形區 24

2.1.3 切屑的類型 24

2.1.4 切屑變形的表示方法 25

2.1.5 積屑瘤的形成及其對切削過程的影響 27

2.1.6 切屑的控制 28

2.1.7 影響切屑變形的主要因素 32

2.1.8 已加工表面的形成及加工表面質量 33

2.2 切削力和切削功率 37

2.2.1 切削力的概念 37

2.2.2 切削功率 38

2.2.3 切削力的理論公式 39

2.2.4 切削力的經驗公式 39

2.2.5 影響切削力的主要因素 41

2.3 切削熱與切削溫度 43

2.3.1 切削熱的產生與傳出 44

2.3.2 切削溫度對切削過程的影響 44

2.3.3 影響切削溫度的主要因素 45

2.4 刀具磨損與刀具耐用度 46

2.4.1 刀具磨損的形式 46

2.4.2 刀具的磨損過程 47

2.4.3 刀具的磨損原因 48

2.4.4 刀具的破損 50

2.4.5 防止刀具破損的措施 51

2.4.6 刀具的壽命與刀具的耐用度 51

2.5 習題 54

第3章 常用切削刀具與加工 55

3.1 車刀與車削工作 55

3.1.1 車刀的種類及應用 55

3.1.2 車削工作 58

3.2 銑刀與銑削工作 64

3.2.1 銑刀的種類和用途 64

3.2.2 銑削用量 66

3.2.3 銑削方式 67

3.2.4 銑削工作 69

3.3 孔加工刀具 72

3.3.1 孔加工刀具的種類及應用 72

3.3.2 麻花鑽 75

3.3.3 深孔鑽 77

3.4 磨削概述 79

3.4.1 概述 79

3.4.2 砂輪 79

3.4.3 磨削用量 83

3.4.4 磨削方法 84

3.5 習題 85

第4章 生產過程的基本概念 87

4.1 生產過程和工藝過程 87

4.1.1 生產過程 87

4.1.2 工藝過程 88

4.1.3 機械加工工藝過程的組成 88

4.2 生產綱領與生產類型 92

4.2.1 生產綱領 92

4.2.2 生產類型 92

4.3 習題 94

第5章 機械加工精度 95

5.1 機械加工精度概述 95

5.1.1 機械產品質量 95

5.1.2 加工精度與加工誤差 95

5.1.3 原始誤差 96

5.1.4 加工原理誤差 97

5.2 工藝系統的幾何誤差 98

5.2.1 機床幾何誤差 98

5.2.2 刀具誤差 103

5.2.3 夾具的誤差 103

5.2.4 測量誤差 103

5.2.5 調整誤差 104

5.3 工藝系統的受力變形 104

5.3.1 基本概念 105

5.3.2 工藝系統剛度的影響因素 106

5.3.3 工藝系統受力變形對加工精度的影響 108

5.3.4 減小工藝系統受力變形的途徑 113

5.4 工藝系統的熱變形 114

5.4.1 工藝系統的熱變形概述 115

5.4.2 機床熱變形對加工精度的影響 116

5.4.3 刀具熱變形對加工精度的影響 116

5.4.4 工件熱變形對加工精度的影響 117

5.4.5 減小工藝系統熱變形的途徑 118

5.5 工件殘餘應力引起的變形 120

5.5.1 產生殘餘應力的主要原因 120

5.5.2 減小殘餘應力及其所引起變形的措施 122

5.6 加工誤差的綜合分析 122

5.6.1 加工誤差的性質和分類 122

5.6.2 加工誤差的綜合 123

5.6.3 加工誤差的統計分析法 124

5.7 保證和提高機械加工精度的途徑 131

5.7.1 誤差預防 131

5.7.2 誤差補償 135

5.8 習題 136

第6章 機械加工表面的位置精度 139

6.1 工藝過程中零件的定位基準 139

6.1.1 獲得位置精度的方法 139

6.1.2 工件定位原理 140

6.1.3 定位基準的選擇 143

6.2 尺寸鏈原理 146

6.2.1 尺寸鏈的定義和組成 146

6.2.2 工藝尺寸鏈的建立 147

6.3 尺寸鏈計算 148

6.3.1 尺寸鏈的計算方法及基本公式 148

6.3.2 尺寸鏈的計算形式 150

6.4 工藝尺寸鏈 151

6.4.1 測量基準與設計基準不重合時的工序尺寸計算 151

6.4.2 定位基準與設計基準不重合時的工序尺寸計算 152

6.4.3 從尚待繼續加工的表面上標註的工序尺寸計算 153

6.4.4 保證滲氮、滲碳層深度的工藝計算 154

6.4.5 “靠火花法”磨削端面時的工序尺寸計算 154

6.5 圖表法決定工序尺寸 155

6.5.1 尺寸圖表畫法的一些說明 156

6.5.2 用圖解追蹤法查明工藝尺寸鏈組成的方法 158

6.5.3 工序尺寸及公差的計算方法和步驟 159

6.6 習題 162

第7章 機械加工表面質量 165

7.1 機械加工表面質量概述 165

7.1.1 表面質量的基本概念 165

7.1.2 表面質量對機械零件使用性能的影響 166

7.2 刀具幾何參數及切削 用量的合理選擇 168

7.2.1 前角和倒棱的選擇 168

7.2.2 主、副后角的選擇 170

7.2.3 主、副偏角及刀尖形狀的選擇 171

7.2.4 刃傾角的選擇 172

7.2.5 切削用量的選擇 172

7.2.6 提高切削用量的途徑 175

7.3 表面粗糙度的形成及其影響因素 177

7.3.1 表面粗糙度的主要評定參數及標註 177

7.3.2 影響表面粗糙度的因素及控制 178

7.3.3 刀具切削加工中影響表面粗糙度的因素 178

7.3.4 砂輪磨削加工中影響表面粗糙度的因素 180

7.3.5 減小表面粗糙度值的措施 180

7.4 機械加工中的振動 181

7.4.1 機械加工中的振動的基本概念 181

7.4.2 機械加工中的強迫振動 182

7.4.3 機械加工中的自激振動 184

7.4.4 機械加工中的振動防治措施 185..

7.5 加工表面層的物理機械 性質及其改善的工藝途徑 190

7.5.1 表面層物理力學性能變化的原因 190

7.5.2 影響表面層物理力學性能變化的工藝因素 192

7.5.3 磨削燒傷與裂紋 193

7.5.4 改善表面物理力學性能的途徑 194

7.6 習題 196

第8章 機械加工工藝規程設計原理 197

8.1 機械加工工藝規程的格式和作用 197

8.1.1 機械加工工藝規程的類型、形式和格式 197

8.1.2 機械加工工藝規程的作用 198

8.1.3 制定機械加工工藝規程的原則 199

8.2 機械加工工藝規程設計 的內容和步驟 199

8.2.1 規程內容 199

8.2.2 工藝規程的步驟 204

8.3 零件的結構工藝性 208

8.3.1 零件結構工藝性的概念 208

8.3.2 零件結構的切削加工工藝性舉例 209

8.4 毛坯的選擇方法 213

8.4.1 確定毛坯類型及成形方法的原則 213

8.4.2 毛坯的選擇 214

8.5 零件製造工藝路線的擬訂方法 217

8.5.1 加工方法的選擇 217

8.5.2 加工的經濟精度 219

8.5.3 工序的集中與分散 220

8.5.4 工序過程階段劃分 221

8.5.5 加工工序的順序安排 222

8.5.6 繪製工序圖 224

8.6 加工余量的確定 225

8.6.1 工序設計與加工余量 225

8.6.2 加工余量的概念 225

8.6.3 確定加工余量的方法 228

8.6.4 工序尺寸及其公差的確定 228

8.7 機床與工藝裝備的選擇 228

8.7.1 機床的選擇 228

8.7.2 工藝裝備的選擇 229

8.8 習題 229

第9章 機械加工的生產率和經濟性 231

9.1 提高機械加工生產率的工藝措施 231

9.1.1 機械加工生產率分析 231

9.1.2 提高機械加工生產率的工藝措施 232

9.2 工藝過程的技術經濟分析 233

9.2.1 生產成本和工藝成本 233

9.2.2 不同工藝方案的經濟性比較 234

9.3 機械加工自動化 236

9.3.1 單一產品大批量生產的自動化 236

9.3.2 中、小批生產中的加工自動化 236

9.3.3 機械製造系統自動化的發展 236

9.4 數控加工技術 237

9.4.1 數控機床的組成及數控加工過程 237

9.4.2 數控機床的分類 238

9.4.3 數控機床的特點及應用 238

9.5 成組技術和柔性製造系統 239

9.5.1 成組技術 239

9.5.2 柔性製造系統 241

9.6 計算機輔助製造和計算機 集成製造系統 243

9.6.1 計算機輔助製造 243

9.6.2 計算機集成製造系統 243

9.7 習題 245

第10章 裝配的工藝基礎 246

10.1 概述 246

10.1.1 裝配的概念 246

10.1.2 裝配精度 247

10.1.3 裝配精度與零件 精度間的關係 247

10.2 裝配尺寸鏈 248

10.2.1 裝配尺寸鏈的基本概念 248

10.2.2 建立裝配尺寸鏈 249

10.3 保證裝配精度的方法 251

10.3.1 互換裝配法 252

10.3.2 選配裝配法 253

10.3.3 修配裝配法 255

10.3.4 裝配調整法 257

10.4 習題 258

第11章 軸類零件加工工藝 259

11.1 軸類零件加工工藝概述 259

11.1.1 軸類零件的作用 和結構特點 259

11.1.2 軸類零件的技術要求 260

11.1.3 軸類零件的材料、毛坯 及熱處理 260

11.2 軸類零件加工工藝分析 261

11.2.1 軸類零件加工工藝過程 261

11.2.2 主軸零件加工中 的幾個工藝問題 266

11.3 軸類零件加工主要工序 267

11.3.1 主軸加工工序的安排 267

11.3.2 軸類零件外圓車削加工 268

11.3.3 軸類零件的外圓 磨削加工 269

11.3.4 花鍵的表面加工 270

11.3.5 軸類零件的深孔加工 271

11.4 絲杠加工工藝 271

11.4.1 絲杠的分類 271

11.4.2 絲杠的結構特點 及技術要求 272

11.4.3 材料的選擇 273

11.4.4 絲杠加工的工藝過程 273

11.4.5 絲杠加工的典型 工藝過程 275

11.4.6 絲杠的熱處理 275

11.4.7 基面的選擇 276

11.5 曲軸加工工藝概述 276

11.5.1 概述 276

11.5.2 曲軸加工的工藝 特點分析 277

11.5.3 曲軸加工的先進技術 279

11.5.4 曲軸的測量 280

11.6 軸類零件的檢驗 281

11.7 習題 282

第12章 箱體類零件加工工藝 284

12.1 箱體類零件加工工藝概述 284

12.1.1 箱體類零件的功用 與結構特點 284

12.1.2 箱體類零件的主要 技術要求 285

12.1.3 箱體材料及毛坯 286

12.1.4 箱體零件的結構工藝性 286

12.2 箱體類零件加工工藝分析 288

12.2.1 主要表面加工 方法的選擇 288

12.2.2 箱體的工藝過程分析 288

12.3 箱體的孔系加工 292

12.3.1 平行孔系加工 293

12.3.2 同軸孔系加工 296

12.3.3 交叉孔系加工 297

12.4 箱體類零件的檢驗 297

12.4.1 箱體零件的主要檢驗項目 297

12.4.2 孔距精度及其相互 位置精度的檢驗 297

12.5 箱體類零件的高效自動化加工 300

12.5.1 中、小批量箱體生產 中的高效自動化加工 300

12.5.2 箱體零件加工自動線 301

12.6 習題 301

第13章 圓柱齒輪加工工藝 302

13.1 概述 302

13.1.1 圓柱齒輪的結構特點 302

13.1.2 圓柱齒輪傳動的 精度要求 303

13.2 圓柱齒輪加工工藝過程 和方法分析 304

13.2.1 工藝過程 304

13.2.2 工藝過程分析 305

13.3 圓柱齒輪加工誤差的工藝分析 312

13.3.1 齒輪加工誤差的形成 312

13.3.2 齒輪加工誤差的 理論分析 312

13.4 保證齒輪加工精度和 提高生產率的方法 315

13.4.1 保證齒輪加工 精度的方法 315

13.4.2 提高生產率的方法 316

13.5 習題 317

第14章 特種加工 318

14.1 電火花加工原理 318

14.1.1 電火花加工的概念 318

14.1.2 電火花成型加工原理 319

14.1.3 電火花加工的機理 319

14.1.4 實現電火花加工的條件 321

14.2 產生脈衝放電的方法 322

14.2.1 電火花穿孔成型加工 機床的構造及功能 322

14.2.2 產生脈衝電源方法 325

14.3 電火花線切割加工 326

14.3.1 電火花線切割的概念 326

14.3.2 電火花線切割的原理 326

14.3.3 電火花線切割的特點 327

14.3.4 電火花線切割的 分類和應用 327

14.3.5 電火花線切割機床簡介 328

14.4 電火花加工的控制與加工技術 330

14.4.1 加工過程中的參數控制 330

14.4.2 電火花加工技術 334

14.5 電火花加工的特點與應用 335

14.5.1 電火花加工的特點 335

14.5.2 電火花加工的局限性 335

14.5.3 電火花加工的應用 336

14.6 電解加工 336

14.6.1 電解加工的基本原理 336

14.6.2 電解加工的特點及應用 337

14.7 激光加工 337

14.7.1 激光加工的原理 337

14.7.2 激光加工的特點及應用 338

14.8 超聲波加工 339

14.8.1 超聲波加工的基本原理 339

14.8.2 超聲波加工的 特點與應用 340

14.9 電子束加工 340

14.9.1 電子束加工原理 340

14.9.2 電子束加工的應用 340

14.10 離子束加工 341

14.11 習題 342

參考文獻 343...