机械制造概论自学指导计划1Word文档格式.docx

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铸铁的分类及常见应用。

第4章有色金属及其合金：

铝、铜、钛等合金及其应用；

轴承合金及其应用。

第5章非金属材料：

高分子材料的性能及其应用；

陶瓷材料的性能特点及其应用；

复合材料的性能特点及塑料基复合材料的应用。

第6章材料的选用：

机械零件的失效分析；

失效和选材的关系及选材的原则；

典型零件的选材举例。

1.3自学方法指导

课程特点：

1.与生产实际联系密切。

如图1所示传动轴的零件图，设计时，当传动轴的尺寸、结构确定后，要解决以下问题：

（1）几何精度设计：

每个尺寸给出相应的公差，每个要素给出相应的表面粗糙度，重要的相关要素给出形位公差。

（2）确定传动轴的材料。

（3）当传动轴加工时，要解决以下问题：

a.确定加工方法及机床；

b.拟定加工方案，制定工艺规程。

本课程的任务就是解决以上问题。

图1传动轴

2.多门课程的综合（互换性与技术测量、工程材料、金属切削原理与刀具、金属切削机床、机械制造工艺学、精密加工与特种加工、先进制造技术等课程）。

由于本课程是一门以机械加工技术为主线，有机地融入零件的加工精度设计、零件材料、加工方法，机床、刀具等内容的有关机械制造的综合性课程，其内容由原来各门课程的主要内容组成，其深度自然不及原有课程的内容，不少内容只能限于定性了解。

因此，学生在学习过程中，要注意调整学习方法，该深入的内容要理解深透，定性了解的内容要一带而过，不必耗费很多精力；

重要的基本计算公式要掌握，而某些经验公式却不必去追究来龙去脉；

学习中要注重基本概念，尽量联系实际理解概念。

3.基本概念多、符号代号多、名词术语多。

本课程的基本概念多、符号代号多、名词术语多，因此学习过程中很多内容比较枯燥，学生要克服畏惧思想，树立信心，理解概念、理解名称术语的含义，在理解的基础上记忆概念和符号代号。

根据课程的知识体系，学完第3章后，可以先学习工程材料，以便在切削加工技术中，更好地根据不同的材料来选择加工方案。

1.4自学计划与安排

下面分别以课程所用教材《制造技术》和《工程材料》给出自学计划与安排（总学时80学时，其中《制造技术》内容计划学时60，《工程材料》内容计划学时20），读者可以根据自己的情况参照执行。

《制造技术》自学计划与安排：

（学时：

60）

教材《制造技术》第1章几何精度概述学时：

1

顺次

教材章节

重点

难点

本章习题

1.1

1.2

1.3

1.4

几何精度的研究对象和表达；

加工过程和加工误差；

几何精度设计的基本原则。

零件与产品的互换性及公差的概念

1、2、3

第2章几何精度设计的基本内容学时：

10

教材章节

本章习题

2~5

2.1

《极限与配合》国标的主要内容：

基本术语及定义；

极限与配合在图样上的标注

孔的基本偏差值的确定（计算或查表）

6~10

2.2

《形状与位置公差》国标的主要内容：

形位公差的图样标注；

形状公差；

位置公差；

综合公差

公差带的表示；

形位公差的标注

4、5

11

2.3

《表面粗糙度》国标的主要内容：

基本术语；

评定参数；

表面粗糙度标准及图样表示

第3章几何精度的设计学时：

4

12

3.1

3.2

几何精度设计的方法；

极限与配合的选用：

基准制的选择；

公差等级的选择；

配合的选择；

有关计算过程

1、4

13

3.3

形位公差的选用：

公差项目的选择；

形位公差值的选择

7

14

3.4

表面粗糙度的选用：

评定参数项目的选择；

参数值的选用原则；

5、6

15

3.5

典型结构几何精度设计：

轴；

端盖；

定距环

教材《制造技术》第4章金属切削的基本知识学时：

8

16~18

4.1

工件表面的成形方法；

切削运动；

切削用量；

切削用量的选择；

展成法

19~21

4.2

刀具切削部分的基本定义；

刀具角度的静止参考系；

刀具标注角度；

刀具几何参数的合理选择；

刀具材料；

刀具标注角度的含义

4、5、6、7、8、9

22~23

4.3

三个切削变形区；

切削力；

切削热；

积屑瘤；

表面变形强化

切削变形区的理解

10、11、12

第5章机械加工方法及设备学时：

24

5.1

金属切削机床的分类；

金属切削机床的型号编制；

机床的主要技术参数；

机床的基本要求

金属切削机床的型号编制

25~26

5.2

外圆表面的技术要求；

外圆表面的车削加工；

外圆表面的磨削加工；

高效磨削;

外圆表面加工方案

27~28

5.3

内孔表面的技术要求；

内孔表面加工方法；

钻孔；

扩孔；

铰孔；

镗孔；

拉孔；

磨孔；

内孔表面加工方案

3

29~30

5.4

平面的技术要求；

平面的加工方法；

平面车（镗）削加工；

平面的刨削加工和拉削加工；

平面铣削加工；

平面的磨削加工；

平面加工方案

2

31

5.5

5.6

成形表面加工方法；

零件表面加工方案的确定

第6章机械加工质量学时：

32~33

6.1

加工精度;

表面质量

1、2

34~35

6.2

加工误差的性质；

加工误差的分布曲线分析法；

点图法

实际分布曲线的绘制

3、4

第7章机械加工工艺学时：

9

36~37

7.1

生产过程与工艺过程；

机械加工工艺过程的组成；

生产纲领与生产类型

38

7.2

设计基准；

工艺基准；

定位基准的选择

基准的区分

39~40

7.3

制定零件加工工艺的内容和要求；

制定零件加工工艺的步骤

41~43

7.4

加工余量；

工序尺寸的基本概念；

尺寸链

尺寸链计算

3、4、5、6、7

44

7.5

生产成本的组成；

工艺过程经济方案的选择

现代制造技术：

教材《制造技术》第8章数控加工技术学时：

45

8.1

数控加工与传统加工的区别；

数控加工的工作原理

46

8.2

8.3

数控加工机床的特点和应用；

数控加工机床的组成；

数控机床的分类；

常用数控加工方法

第9章特种加工技术学时：

6

47~48

9.1

9.2

常用特种加工方法分类；

超声波加工原理;

超声波加工的应用

49

9.3

电火花加工原理；

电火花加工的应用；

50

9.4

电化学加工原理；

电化学加工的应用

51

9.5

激光加工的原理；

激光加工的应用

52

9.6

电子束加工技术的原理和特点；

电子束加工的应用

第10章现代机械加工新技术学时：

5

53

10.1

超高速切削技术及其特点；

超高速切削技术发展的新趋势；

超高速切削的应用领域

54

10.2

超精密加工方法；

超精密加工技术的关键技术；

超精密加工的发展趋势

55

10.3

干式切削技术；

干式切削技术的应用

56

10.4

快速原型制造技术（RPM）；

典型RPM工艺方法；

RPM技术的应用

57

10.5

微机械加工技术；

超微机械加工；

表面微加工技术；

体微加工技术；

封装技术

第11章先进生产制造技术学时：

58

11.1

11.2

CAPP系统的类型与原理；

CAPP的发展趋势；

CAM的工作流程；

CAM的关键技术

59

11.3

11.4

FMS的组成；

FMS的分类；

FMS的发展趋势；

CIMS的组成；

CIMS的发展趋势

60

11.5

11.6

AM的实施方法；

AM的关键技术；

AM的发展趋势；

智能制造系统的特征；

IMS的关键技术

《工程材料》自学计划与安排：

学时20，具体计划参见第2部分《工程材料》学习计划、进度和知识点。

第2部分课程知识点概要

本部分将按教材章节顺序以最简洁的文字概要性地阐述有关知识点的基本概念和基本内容。

既然是概要性，就意味着是课程的要点，其覆盖范围相对于考试内容八九不离十。

读者应根据教学大纲及考试大纲，结合本自学指导、精讲内容及教材进行学习。

教材《制造技术》第1章几何精度概述

基本概念与知识点

1．精度设计

机械设计过程可以分为：

系统设计、参数设计和精度设计三个阶段。

精度设计确定机械各零件几何要素（包括零件的尺寸、宏观与微观几何形状、相互的位置关系）的允许误差——公差，所以精度设计也称公差设计。

2．互换性的概念

①互换性

现代化产品的生产是建立在互换性原则基础之上的。

所谓互换性，是指按规定的技术条件和几何精度要求来分别制造产品的各组成部分和零件，使其在装配和更换时，不需任何挑选、辅助加工和修配，就能顺利地装入整机中的预定位置，并能满足使用性能要求。

读者从三个阶段理解互换性：

装配前：

不需选择；

装配时：

不需修配、调整；

装配后：

满足预定的使用要求。

本课程主要研究几何要素的互换性。

②互换性与公差的关系

实际生产中，只要将零件的有关几何要素，限制在公差范围内，就能满足使用性能要求。

规定公差，是保证互换性生产的一项基本技术措施。

③互换性与检验的关系

生产出来的零件和产品是否满足公差要求，靠正确的测量和检验来保证，所以测量检验是保证互换性生产的又一基本技术措施。

3．加工误差的误差源

组成切削过程的各环节的不完善，都将导致零件的实际几何要素偏离其理想状态，形成加工误差。

切削过程的主要误差源有机床、夹具、刀具、工艺、环境和人员等因素。

4.几何精度设计的基本原则

几何精度设计的基本原则是经济地满足功能要求。

进行精度设计时，特别要注意生产经济性。

在满足功能要求的前提下，尽量选用低精度（公差值较大），以提高产品的性价比。

5.几何精度的表达

①采用“一般公差”

②单独标注

教材《制造技术》第2章几何精度设计的基本内容

1．《极限与配合》国标的主要内容

1）尺寸

用特定单位表示长度值或角度值的数值称为尺寸。

代表长度值的尺寸称为线性尺寸，也简称为尺寸；

代表角度值的尺寸称为角度尺寸，简称为角度。

2）基本尺寸

基本尺寸是设计给定的尺寸（D，d）。

相配合的孔、轴基本尺寸相同。

一般来说，基本尺寸不是所希望的尺寸，它只是一个基本的大小，它是设计人员综合考虑了产品的使用性能、结构要求、强度、刚度，经计算、试验或类比所确定的尺寸，由它再确定极限偏差。

给出基本尺寸时，设计人员应自觉地、尽量地采用标准尺寸（优先数）。

3）实际尺寸

实际尺寸是通过测量获得的尺寸（Da,da）。

关于实际尺寸有三个概念：

例：

一根轴，其理想尺寸就是图纸上标注的尺寸Φd。

（1）由于加工误差的存在，轴存在直线度误差，故各个部位直径的测得值都不相同，由定义，它们都是实际尺寸，称为局部实际尺寸。

（2）由于存在测量误差，如：

仪器误差、方法误差、温度误差，故：

实际尺寸并非被测尺寸的真值！

（3）对同一尺寸，用不同方法，不同仪器，测量出的结果是不相同的。

测量尺寸L=20mm,游标卡尺外径千分尺立式光较仪

20.8mm20.78mm20.782mm

虽然测量精度不一样，但都是被测量的实际尺寸。

4）极限尺寸

极限尺寸是指允许尺寸变化的两个极限值，如图2-1。

两个极限尺寸中较大的一个称为最大极限尺寸（Dmax，dmax）；

较小的一个称为最小极限尺寸（Dmin，dmin）。

合格零件的实际尺寸应在规定的极限尺寸范围内。

图2-1公差与配合示意图图2-2公差带图

5）尺寸偏差（简称偏差）

尺寸偏差是指某一个尺寸减其基本尺寸所得的代数差，如图2-1。

①上偏差：

ES=Dmax-Des=dmax-d

②下偏差：

EI=Dmin-Dei=dmin-d

上偏差和下偏差统称为极限偏差。

③实际偏差：

Ea=Da-Dea=da-d

偏差可以为正值、负值或零值。

在计算或标注上、下偏差时，标准规定，必须带正负号，且偏差为零时不能省略。

合格零件的实际偏差应在规定的极限偏差范围内。

极限偏差与极限尺寸性质相同，引出极限偏差概念，主要是为了计算方便，图样上标注简单。

6）尺寸公差（简称公差）

尺寸公差是指允许尺寸的变动量，如图2-1。

TD=Dmax-Dmin=ES-EI

Td=dmax-dmin=es-ei

对某尺寸：

公差值小→加工精度高→加工困难

公差值大→加工精度低→加工容易

7）零线与公差带

①零线：

在公差与配合图解（简称公差带图，图2-2）中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。

通常零线表示基本尺寸。

正偏差位于零线的上方，负偏差位于零线的下方。

②公差带：

在公差带图中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域，叫公差带。

在国标中，公差带包括了“公差带大小”与“公差带位置”两个参数。

前者由标准公差确定，后者由基本偏差确定。

8）标准公差

标准公差是由国家标准规定的，用以确定公差带大小的任一公差，常用IT表示。

国家标准规定了20个标准公差等级，按加工精度由高到低的顺序依次排列为：

IT01，IT0，IT1，IT2，IT3，…，IT17，IT18。

各标准公差等级的标准公差数值参见教材表2-1。

9）基本偏差

基本偏差是国标规定的，用以确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。

当公差带位于零线上方时，其基本偏差为下偏差；

位于零线下方时，其基本偏差为上偏差。

基本偏差系列见教材图2-3，基本偏差的代号用拉丁字母表示，大写代表孔，小写代表轴。

在26个字母中，除去易与其它混淆的I、L、O、Q、W（i，l，o，q，w）5个字母外，采用21个。

再加上用两个字母CD、EF、FG、ZA、ZB、ZC、JS（cd、ef、fg、za、zb、zc、js）表示的7个，共有28个代号，即孔和轴各有28个基本偏差。

轴及孔的基本偏差数值见教材表2-2、2-3。

轴的基本偏差：

计算得出；

孔的基本偏差：

由轴的基本偏差换算得出，换算前提：

保证“两种基准制中同一代号形成的配合性质相同”。

换算规则1：

A~H:

EI=-es

J~ZC:

ES=-ei

适宜范围：

孔轴同级或异级。

特点：

基本偏差与公差等级无关。

换算规则2：

ES=-ei+△△=TD-Td或△=ITn-ITn-1

适用范围：

KMN:

当孔的公差等级≤IT8，且孔比轴低一级的配合。

P~ZC:

当孔的公差等级≤IT7，且孔比轴低一级的配合。

特点：

基本偏差与公差等级有关。

10）配合

配合是指基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系。

①基孔制：

基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。

基孔制的孔为基准孔。

标准规定基准孔的下偏差为零，基准孔的代号为“H”。

②基轴制：

基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。

基轴制的轴为基准轴。

标准规定基准轴的上偏差为零，基准轴的代号为“h”。

按照孔、轴公差带相对位置的不同，两种基准制都可以形成间隙配合、过渡配合和过盈配合三种类型的配合。

11）间隙配合

在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其差值为正时是间隙。

孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差，称为最大间隙（Xmax）。

孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，称为最小间隙（Xmin）。

配合公差Tf（间隙公差）：

允许间隙的变动量，它等于最大间隙与最小间隙之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和。

间隙配合：

孔的公差带完全在轴的公差带之上，即具有间隙的配合（包括最小间隙等于零的配合）。

12）过盈配合

在孔与轴配合中，孔的尺寸减去相配合轴的尺寸，其差值为负时是过盈。

实际过盈也随着孔和轴的实际尺寸而变化。

孔的最小极限尺寸减轴的最大极限尺寸所得的代数差，称为最大过盈（Ymax）；

孔的最大极限尺寸减轴的最小极限尺寸所得的代数差，称为最小过盈（Ymin）。

配合公差Tf（过盈公差）：

允许过盈的变动量。

它等于最小过盈与最大过盈之代数差的绝对值，也等于相互配合的孔公差与轴公差之和。

过盈配合：

孔的公差带完全在轴的公差带之下，即具有过盈的配合（包括最小过盈等于零的配合）。

13）过渡配合

在孔与轴的配合中，孔与轴的公差带相互交迭，任取其中一对孔和轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合。

在过渡配合中，其配合的极限情况是最大间隙（Xmax）与最大过盈（Ymax）。

配合公差Tf等于最大间隙与最大过盈之代数差的绝对值。

也等于相互配合的孔与轴公差之和。

14）公差带的表示

公差带用基本偏差字母和公差等级数字表示。

例如：

H7、M6孔公差带；

h7、g8轴公差带。

15）标注公差尺寸的表示

对标注公差的尺寸，可用下列方式之一表示：

①基本尺寸后跟所要求的公差带，例如：

φ32H8，φ80js15，φ100f7；

②基本尺寸后跟所要求的公差带的对应的极限偏差值，例如：

；

③基本尺寸后跟所要求的公差带和对应的极限偏差，例如：

。

16）配合的表示

配合用基本尺寸后跟孔、轴公差带表示。

孔、轴公差带写成分数形式，分子为孔公差带，分母为轴公差带。

φ52H7／f6或

2．《形状和位置公差》国标的主要内容

1）形位误差

零件几何要素的实际形状和位置对其理想形状和位置的差异就是形状和位置误差，简称形位误差。

2）形位公差及形位公差带

在机械零件图样上规定几何要素的形状和位置精度要求时，用形状和位置公差的特征项目及相应的公差值来表达。

①形状公差

形状公差是单一实际被测要素对其理想要素的允许变动量。

②位置公差

位置公差是关联实际被测要素对具有确定方向或位置的理想被测要素的允许变动量。

③综合公差

综合公差是对实际被测要素形状和位置的综合精度要求，即跳动公差，包括圆跳动和全跳动。

形状公差和位置公差的14种特征项目及其符号如教材表2-11所示。

④形位公差带

形位公差带的特点：

a）形状（几何图形）

b）大小（公差带的宽度、直径）

c）方向（测取误差值的方向）

d）位置（由图样上所给基准要素决定）

形状公差的公差带方向和位置都是浮动的；

定向公差的公差带具有确定的方向；

定位公差的公差带有确定的位置。

浮动：

公差带的方向或位置可以随实际被测要素的方向和位置的变动而变动，对其他几何要素（基准）没有保持正确几何关系的要求。

固定：

公差带的方向或位置不能随实际被测要素变动，必须与另外一个或几个要素（基准）保持给定的正确几何关系。

3）形位公差的图样标注

采用形位公差框格表示法进行图样标注时，主要标注三部分内容：

框格、被测要素和基准要素。

4）形位公差框格

形位公差框格是由两格或多格组成的矩形框格。

在零件图样上，形位公差框格多按水平方向放置，必要时也可垂直放置。

框格中从左到右（框格垂直放置时为从下到上）依次填写以下内容：

第一格——形位公差特征项目的符号；

第二格——标注形位公差值及其相关符号；

第三、四、五格——标注基准要素的字母及其相关符号。

因此，形状公差和无基准要求的线（面）轮廓度公差与成组要素的位置度公差的公差框格只有两格，位置公差、跳动公差和有基准要求的线（面）轮廓度公差与成组要素的位置度公差的公差框格有三格或多格。

5）被测要素的标注

被测要素由指引线与形位公差框格相连，指引线由指示箭头和细实线构成。

指引线指向被测要素，垂直于相应的形位公差带，再用细实线与框格相连。

6）基准要素的标注

被测要素的形位公差带有方向或位置要求时，需用基准代号，并在框格中示出被测要素与基