高校機械制造課程考試復習資料引言機械制造課程是高等院校機械類專業(yè)的核心課程之一，其內容涵蓋了從原材料到成品的整個制造過程，涉及眾多基礎理論、工藝方法和技術應用。本復習資料旨在幫助同學們系統梳理課程重點知識，鞏固所學內容，提升應試能力。請注意，復習過程中應結合教材、課堂筆記及相關習題進行綜合復習，注重理解與應用，而非死記硬背。一、機械制造基礎理論與概念1.1機械制造的定義與發(fā)展機械制造是指將原材料通過一定的工藝方法轉變?yōu)榫哂幸欢ㄐ螤?、尺寸和性能的機械產品的全過程。其發(fā)展趨勢主要體現在自動化、智能化、精密化、綠色化以及集成化等方面。理解現代制造技術的內涵及其對工業(yè)發(fā)展的重要性，是學好本課程的前提。1.2制造過程與系統機械制造過程通常包括產品設計、工藝規(guī)劃、毛坯制造、零件加工、裝配調試、質量檢驗以及生產管理等環(huán)節(jié)。制造系統則是由人、機器、物料、信息等要素構成的，用于完成特定制造任務的有機整體。1.3材料的性能與選用*力學性能：是材料在力作用下表現出的特性，是選材的重要依據。包括強度（屈服強度、抗拉強度）、塑性（伸長率、斷面收縮率）、硬度（布氏、洛氏、維氏硬度的概念及應用范圍）、韌性、疲勞強度等。需理解各性能指標的物理意義及測試方法的大致原理。*材料的選用原則：通常需考慮使用性能、工藝性能和經濟性三大原則。根據零件的工作條件（受力、環(huán)境等）確定所需的使用性能，結合制造工藝（如鑄造、鍛造、切削加工的難易程度）選擇合適的材料，并兼顧成本。1.4金屬熱處理基礎*熱處理的定義與目的：通過對金屬材料進行加熱、保溫和冷卻的工藝操作，改變材料內部組織，從而獲得所需性能（如提高硬度、強度，改善塑性、韌性，消除內應力等）。*常用熱處理工藝：退火、正火、淬火、回火是最基本的熱處理工藝。需掌握它們的工藝特點、主要目的和應用場合。例如，退火主要用于消除應力、軟化材料；淬火可顯著提高材料硬度，但脆性增加；回火常伴隨淬火進行，以調整淬火后的組織和性能。二、熱加工工藝2.1鑄造*鑄造的特點與應用：能夠制造形狀復雜（特別是內腔復雜）的毛坯，適應性廣（材料、尺寸），成本較低，但鑄件力學性能一般不如鍛件，生產周期較長。*砂型鑄造：最基本、應用最廣泛的鑄造方法。了解其基本工藝過程：制模、配砂、造型、造芯、合型、熔煉與澆注、落砂、清理、檢驗。*鑄件結構工藝性：設計鑄件時應考慮的因素，如鑄件壁厚要合理（避免壁厚不均導致縮孔、縮松、裂紋）、應有結構圓角、避免過大水平面、鑄件外形應簡化等，以保證鑄件質量，簡化鑄造工藝。*常見鑄造缺陷：如縮孔、縮松、氣孔、砂眼、粘砂、裂紋、澆不足等，了解其產生的大致原因。2.2鍛造*鍛造的特點與應用：能改善金屬內部組織，提高力學性能（強度、韌性、疲勞強度），坯料精度和表面質量較好，但難以鍛造形狀復雜的零件，設備投資較大。主要用于承受重載和沖擊載荷的重要零件毛坯。*鍛造方法分類：自由鍛（通用性強，設備簡單，但精度低，生產率低，用于單件小批或大型鍛件）和模鍛（精度高，生產率高，成本低，用于大批量生產中小型鍛件）。*鍛造溫度范圍：了解金屬鍛造時應在一定的溫度范圍內進行（始鍛溫度和終鍛溫度），以保證金屬具有良好的塑性和較低的變形抗力。2.3焊接*焊接的特點與應用：可將分離的金屬材料永久性連接起來，接頭強度高，結構重量輕，工藝靈活，適應性強，但焊接過程中會產生應力與變形，某些焊接方法對環(huán)境有一定污染。*常用焊接方法：*電弧焊：最常用的焊接方法。了解手工電弧焊的基本原理、設備組成（電源、焊條、焊鉗等）、焊接過程。理解焊條的組成（焊芯和藥皮）及其作用。*其他焊接方法：如埋弧焊（高效、質量穩(wěn)定，用于中厚板長焊縫）、氣體保護焊（如CO?氣體保護焊、氬弧焊，焊接質量好，適用于多種材料）等的特點和應用范圍。*焊接變形與應力：焊接過程中不均勻加熱和冷卻導致焊接應力與變形的產生。了解常見的焊接變形形式（如收縮變形、角變形、彎曲變形等）及預防和矯正變形的基本措施，了解消除焊接應力的方法（如時效處理、振動時效等）。*焊接結構工藝性：設計焊接結構時，應考慮焊縫布置（如避免密集交叉焊縫、焊縫位置便于操作等）、接頭形式選擇等。三、冷加工工藝（金屬切削加工）3.1切削加工基本概念*切削運動：包括主運動（直接切除工件上的切削層，形成工件新表面的運動，速度最高，消耗功率最大）和進給運動（使新的切削層不斷投入切削的運動）。*切削要素：切削速度、進給量、背吃刀量（切削深度），這三者合稱切削用量三要素，對加工質量、生產率和刀具壽命有重要影響。*切削過程中的物理現象：如切削變形（切屑的形成過程）、切削力（影響加工精度、表面質量、刀具壽命和機床動力消耗）、切削熱與切削溫度（影響刀具壽命、工件精度和表面質量）、積屑瘤（在一定切削條件下，切屑與前刀面摩擦產生的粘結現象，對加工有雙重影響）。3.2刀具*刀具材料基本要求：高硬度和耐磨性、足夠的強度和韌性、高耐熱性（紅硬性）、良好的工藝性和經濟性。*常用刀具材料：高速鋼（綜合性能好，制造工藝性好，刃磨方便，常用于復雜刀具和低速精加工）、硬質合金（硬度高，耐熱性好，允許切削速度高，但韌性較差，常用于高速切削和成形刀具）。*車刀的組成與幾何角度：車刀由刀頭（切削部分）和刀體（夾持部分）組成。理解車刀主要角度（前角、后角、主偏角、副偏角、刃傾角）的定義及其對切削過程的影響（如前角影響切削變形、切削力、刀具鋒利程度和耐用度；后角影響刀具后刀面與工件加工表面的摩擦和刀具強度）。3.3常用切削加工方法*車削：在車床上主要加工回轉表面（內外圓柱面、圓錐面、成形回轉面等），也可加工端面、溝槽，鉆孔、鏜孔等。了解車床的主要組成部分及功用，車削的工藝特點（加工范圍廣，生產率較高，加工精度可達IT8-IT7，表面粗糙度Ra值較小）。*銑削：在銑床上加工平面、溝槽、成形表面等。了解銑床的主要類型，銑刀的類型（如圓柱銑刀、端銑刀、立銑刀、三面刃銑刀等），銑削方式（順銑與逆銑的概念及特點比較）。銑削的工藝特點（生產率較高，加工范圍廣，銑削過程不平穩(wěn)，易產生振動）。*鉆削與鏜削：主要用于孔加工。鉆削（在鉆床上用鉆頭加工孔，精度較低，表面粗糙度值較大，多用于粗加工孔）；鏜削（在鏜床或車床上用鏜刀加工孔，可用于粗加工、半精加工和精加工，尤其適用于大直徑孔和箱體類零件上的孔系加工）。*磨削：一種精加工方法，在磨床上用磨具（砂輪）對工件表面進行切削加工。能獲得很高的加工精度（IT6-IT5）和很小的表面粗糙度Ra值。適用于各種材料，尤其是淬火鋼等硬材料。了解外圓磨削、平面磨削的基本方法。3.4特種加工*特種加工的特點：主要依靠機械能以外的其他能量（如電能、熱能、光能、化學能等）進行加工，工具硬度可低于工件硬度，加工過程中工具與工件間非剛性接觸，能加工各種難加工材料、復雜形狀表面和精密細微零件。*常見特種加工方法：電火花加工（利用脈沖放電腐蝕金屬）、電解加工（利用電化學反應去除金屬）、激光加工（利用激光的高能量密度進行加工）等的基本原理和應用范圍。四、機械加工工藝規(guī)程設計4.1基本概念*生產過程與工藝過程：生產過程是將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。工藝過程是生產過程中直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性能等，使其成為成品或半成品的過程，是生產過程的核心部分。*機械加工工藝規(guī)程：規(guī)定產品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。其作用包括：指導生產、組織生產和管理生產的依據，新建或擴建工廠（車間）的基本資料，進行技術交流的文件。*工藝規(guī)程的格式：了解常見的工藝文件格式，如工藝過程卡、工序卡等。4.2工件的裝夾與基準*工件的裝夾：包括定位（確定工件在機床上或夾具中占有正確位置）和夾緊（將定位好的工件固定，使其在加工過程中保持位置不變）兩個過程。*基準的概念與分類：設計基準（設計圖樣上所采用的基準）、工藝基準（在工藝過程中所采用的基準，包括工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準）。*定位基準的選擇：*粗基準：用未加工過的表面作為定位基準。選擇原則：保證相互位置要求原則、保證加工表面加工余量合理分配原則、便于工件裝夾原則、粗基準一般不重復使用原則。*精基準：用已加工過的表面作為定位基準。選擇原則：基準重合原則（選用設計基準作為定位基準）、基準統一原則（盡可能在多數工序中選用一組統一的定位基準）、自為基準原則（以加工表面本身作為定位基準）、互為基準原則（當兩個表面相互位置要求很高時，可采用互為基準、反復加工的方法）。4.3工藝路線的擬定*加工方法的選擇：根據零件各加工表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度要求，以及零件材料、熱處理狀況、生產類型和現有設備條件等，選擇合適的加工方法。*加工階段的劃分：對于加工質量要求較高的零件，通常將工藝過程劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段，有時還有光整加工階段。劃分加工階段的目的：保證加工質量、合理使用設備、便于及時發(fā)現毛坯缺陷、便于安排熱處理工序。*工序的集中與分散：工序集中（將工件的加工集中在少數幾道工序內完成，每道工序的加工內容較多）和工序分散（將工件的加工分散在較多的工序內完成，每道工序的加工內容較少）的特點和應用場合。*工序順序的安排：遵循“先基準后其他”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”等原則。熱處理工序和輔助工序（檢驗、去毛刺、清洗等）的安排。4.4加工余量的確定*加工余量的概念：指加工過程中從加工表面上切除的金屬層厚度。分為工序余量和總余量。理解公稱余量、最大余量、最小余量、余量公差的概念。*影響加工余量的因素：上工序的尺寸公差、上工序表面粗糙度和表面缺陷層深度、上工序的形狀和位置誤差、本工序的裝夾誤差等。五、裝配工藝基礎5.1裝配的概念與工藝過程*裝配的定義：按規(guī)定的技術要求，將零件、組件和部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程。裝配是機械制造過程的最后環(huán)節(jié)，直接影響產品質量。*裝配工藝過程：包括裝配前的準備工作（如零件清洗、清理和檢查、連接表面的處理等）、裝配工作（組件裝配、部件裝配、總裝配）、調整、精度檢驗和試車、涂裝、包裝等。5.2裝配精度與裝配方法*裝配精度：指產品裝配后實際達到的精度，包括尺寸精度（如距離精度）、位置精度（如平行度、垂直度、同軸度）、相對運動精度（如回轉精度、傳動精度）和接觸精度。*保證裝配精度的方法：互換裝配法（完全互換法、不完全互換法，零件按公差加工，裝配時不經任何調整和修配，就能達到裝配精度要求）、選擇裝配法（直接選配法、分組選配法、復合選配法，適用于裝配精度要求很高而組成環(huán)數較少的場合）、修配裝配法（在裝配時修去指定零件上預留的修配量，以達到裝配精度，適用于單件小批生產和裝配精度要求高的場合）、調整裝配法（通過改變可調整零件的位置或選用合適的調整