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机械产品是由若干机械零件装配而成的，机器的使用性能和寿命取决于零件的制造质量和装配质量。
零件的质量主要是指零件的材质、力学性能和加工质量等。（零件的材质和力学性能在下一章中将有叙述）零件的加工质量是指零件的加工精度和表面质量。加工精度是指加工后零件的尺寸、形状和表面间相互位置等几何参数与理想几何参数相符合的程度。相符合的程度越高，零件的加工精度越高。实际几何参数对理想几何参数的偏离称为加工误差。很显然，加工误差越小，加工精度越高。零件的几何参数加工得绝对准确是不可能的，也是没有必要的。在保证零件使用要求的前提下，对加工误差规定一个范围，称为公差。零件的公差越小，对加工精度的要求就越高，零件的加工就越困难。零件的精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度，相应地存在尺寸误差、形状误差、位置误差以及尺寸公差、形状公差和位置公差；零件的表面质量是指零件的表面粗糙度、波度、表面层冷变形强化程度、表面残余应力的性质和大小以及表面层金相组织等。零件的加工质量对零件的使用有很大影响，其中我们考虑最多的是加工精度和表面粗糙度。
1）尺寸精度
尺寸精度是指加工表面本身尺寸（如圆柱面的直径）或几何要素之间的尺寸（如两平行平面间的距离）的精确程度，即实际尺寸与理想尺寸的符合程度。尺寸精度要求的高低是用尺寸公差来体现的。“公差与配合”国家标准GB1800-79将确定尺寸精度的标准公差分为20个等级，分别用IT01，IT0，IT1，IT2，…，IT18表示。从前向后，精度逐渐降低。IT01公差值最小，精度最高。IT18公差值最大，精度最低。相同的尺寸，精度越高，对应的公差值越小。相同的公差等级，尺寸越小，对应的公差值越小。零件设计时常选用的尺寸公差等级为IT6～IT11。IT12～IT18为未注公差尺寸的公差等级（常称为自由公差）。
考虑到零件加工的难易程度，设计者不宜将零件的尺寸精度标准定得过高，只要满足零件的使用要求即可。表2-1为公差等级选用举例。
2）形状精度和位置精度
形状精度是指零件上的几何要素线、面的实际形状相对于理想形状的准确程度。位置精度是指零件上的点、线、面要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。形状和位置精度用形状公差和位置公差（简称形位公差）来表示。“形位公差”国家标准中规定的控制零件形位误差的项目及符号如表2-2所示。
对于一般机床加工能够保证的形位公差要求，图样上不必标出，也不作检查。对形位公差要求高的零件，应在图样上标注。形位公差等级分1～12级（圆度和圆柱度分为0～12级）。同尺寸公差一样，等级数值越大，公差值越大。
3）表面粗糙度
零件的表面总是存在一定程度的凹凸不平，即使是看起来光滑的表面，经放大后观察，也会发现凹凸不平的波峰波谷。零件表面的这种微观不平度称为表面粗糙度。表面粗糙度是在毛坯制造或去除金属加工过程中形成的。表面粗糙度对零件表面的结合性能、密封、摩擦和磨损等有很大影响。
表2-1 公差等级选用
表2-2 形位公差项目及符号
国家标准规定了表面粗糙度的评定参数和评定参数的允许数值。最常用的就是轮廓算术平均偏差 R a 和不平度平均高度 R a ，单位为μm。
图2-1 轮廓算术平均偏差
如图2-1所示，轮廓算术平均偏差 R a 为取样长度 l 范围内，被测轮廓上各点至中线距离绝对值的算术平均值。中线的两侧轮廓线与中线之间所包含的面积相等，即
或近似写成
如图2-2，不平度平均高度就是在基本测量长度范围内，从平行于中线的任意线起，自被测量轮廓上5个最高点与5个最低点的平均距离，即
图2-2 不平度平均高度
一般零件的工作表面粗糙度 R a 值在0.4～3.2μm范围内选择。非工作表面的粗糙 R a 值可以选得比3.2μm大一些，而一些精度要求高的重要工作表面粗糙度 R a 值则比0.4μm小得多。一般说来，零件的精度要求越高，表面粗糙度值要求越小，配合表面的粗糙度值比非配合表面小，有相对运动的表面比无相对运动的表面粗糙度值小，接触压力大的运动表面比接触压力小的运动表面粗糙度值小。而对于一些装饰性的表面则表面粗糙度值要求很小，但精度要求却不高。
与尺寸公差一样，表面粗糙度值越小，零件表面的加工就越困难，加工成本越高。
任何机器都是由若干零件、组件和部件组成的。根据规定的技术要求，将零件结合成组件和部件，并进一步将零件、组件和部件结合成机器的过程称为装配。装配是机械制造过程的最后一个阶段，合格的零件通过合理的装配和调试，就可以获得良好的装配质量，从而能保证机器进行正常的运转。
装配精度是装配质量的指标。主要有以下几项：
1）零、部件间的尺寸精度
其中包括配合精度和距离精度。配合精度是指配合面间达到规定的间隙或过盈的要求。距离精度是指零、部件间的轴向距离、轴线间的距离等。
2）零、部件间的位置精度
其中包括零、部件的平行度、垂直度、同轴度和各种跳动等。
3）零、部件间的相对运动精度
指有相对运动的零、部件间在运动方向和运动位置上的精度，如车床车螺纹时刀架与主轴的相对移动精度。
4）接触精度
接触精度是指两配合表面、接触表面和连接表面间达到规定的接触面积大小与接触点分布情况。如相互啮合的齿轮、相互接触的导轨面之间均有接触精度要求。
一个机械产品推向市场，需要经过设计、加工、装配、调试等环节。产品的质量与这些环节紧密相关，最终体现在产品的使用性能上，如图2-3所示。企业应从各方面来保证产品的质量。
图2-3 产品质量因果图
机械加工不仅要利用各种加工方法使零件达到一定的质量要求，而且要通过相应的手段来检测。检测应自始至终伴随着每一道加工工序。同一种要求可以通过一种或几种方法来检测。质量检测的方法涉及的范围和内容很多，这里作一简介。
1）金属材料的检测方法
金属材料应对其外观、尺寸、理化三个方面进行检测。外观采用目测的方法。尺寸使用样板、直尺、卡尺、钢卷尺、千分尺等量具进行检测。理化检测项目较多，下面分类叙述。
（1）化学成分分析
依据来料保证单中指定的标准规定化学成分，由专职理化人员对材料的化学成分进行定性或定量的分析。入厂材料常用的化学成分分析方法有：化学分析法、光谱分析法、火花鉴别法。化学分析法能测定金属材料各元素含量，是一种定量分析方法，也是工厂必备的常规检验手段。光谱分析法是根据物质的光谱测定物质组成的分析方法。其测量工具为台式和便携式光谱分析仪器。火花鉴别法是把钢铁材料放在砂轮上磨削，由发出的火花特征来判断它的成分的方法。
（2）金相分析
这是鉴别金属和合金的组织结构的方法，常用宏观检验和微观检验两种。
宏观检验 即低倍检验，是用目视或在低倍放大镜（不大于10倍的放大镜）下检查。金属材料表面或断面以确定其宏观组织的方法。常用的宏观检验法有：硫印试验、断口检验、酸蚀试验和裂纹试验。
显微检验 即高倍检验，是在光学显微镜下观察、辨认和分析金属的微观组织的金相检验方法。显微分析法可测定晶粒的形状和尺寸，鉴别金属的组织结构，显现金属内部各种缺陷，如夹杂物、微小裂纹和组织不均匀及气孔、脱碳等。
（3）力学性能试验
力学性能试验有硬度试验、拉力试验、冲击试验、疲劳试验、高温蠕变及其他试验等。力学性能试验及以下介绍的各种试验均在专用试验设备上进行。
（4）工艺性能试验
工艺性能试验有弯曲、反复弯曲、扭转、缠绕、顶锻、扩口、卷边以及淬透性试验和焊接试验等。
（5）物理性能试验
物理性能试验有电阻系数测定、磁学性能测定等。
（6）化学性能试验
化学性能试验有晶间腐蚀倾向试验等。
（7）无损探伤
无损探伤是不损坏原有材料，检查其表面和内部缺陷的方法。主要有：
磁粉探伤 利用铁磁性材料在磁场中会被磁化，而夹杂等缺陷的探伤是利用非磁性物质及裂缝使磁力线均不易通过的原理，在工件表面上施散导磁性良好的磁粉（氧化铁粉），磁粉就会被缺陷形成的局部磁极吸引，堆积其上，显出缺陷的位置和形状。磁粉探伤用于检查铁磁性金属和合金表面层的微小缺陷，如裂纹、折叠、夹杂等。
超声探伤 利用超声波传播时明显的指向性来探测工件内部的缺陷。当超声波遇到缺陷时，缺陷的声阻抗（即物质的密度和声速的乘积）同工件的声阻抗相差很大，因此大部分超声能量将被反射回来。如发射脉冲式超声波，对超声波进行接收，就可探出缺陷，且可从反射波返回时间和强度来推知缺陷所处深度和相对大小。超声探伤用于检验大型锻件、焊件或棒材的内部缺陷，如裂纹、气孔、夹渣等。
渗透探伤 在清洗过的工件表面上施加渗透剂，使它渗入到开口的缺陷中，然后将表面上的多余渗透剂除去，再施加一薄层显像剂，显像剂由于毛细管作用而将缺陷中的残存渗透剂吸出，从而显出缺陷。渗透探伤用于检验金属表面的微小缺陷，如裂纹等。
涡流探伤 将一通入交流电的线圈放入一根金属管中，管内将感应出周向的电流，即涡流。涡流的变化会使线圈的阻抗、通过电流的大小和相位发生变化。管（工件）的直径、厚度、电导率和磁导率的变化以及缺陷会影响涡流，进而影响线圈（检测探头）的阻抗。检测阻抗的变化就可以达到探伤的目的。涡流探伤用于测定材料的电导率、磁导率、薄壁管壁厚和材料缺陷。
2）尺寸的检测方法
尺寸1 000 mm以下，公差值大于0.009～3.2 mm，有配合要求的工件（原则上也适用于无配合要求的工件）使用普通计量器具（千分尺、卡尺和百分表等）检测。常用量具的介绍见2.4节。特殊情况可使用测距仪、激光干涉仪、经纬仪、钢卷尺等测量。
3）表面粗糙度的检测方法
表面粗糙度的检测方法有样板比较法、显微镜比较法、电动轮廓仪测量法、光切显微镜测量法、干涉显微镜测量法、激光测微仪测量法等。在生产现场常用的是样板比较法。它是以表面粗糙度比较样块工作面上的粗糙度为标准，用视觉法和触觉法与被检表面进行比较，来判定被检表面是否符合规定。
4）形位误差的检测方法
根据形面及公差要求的不同，形位误差的检测方法各不相同。下面以一种检测圆跳动的方法为例来说明形位误差的检测。检测原则：使被测实际要素绕基准轴线作无轴向移动回转一周时，由位置固定的指示器在给定方向上测得的最大与最小读数之差。
检测设备 一对同轴顶尖、带指示器的测量架。
检测方法 如图2-4，将被测零件安装在两顶尖之间。在被测零件回转一周过程中，指示器读数最大差值即为单个测量平面上的径向跳动。
图2-4 圆跳动的检测
按上述方法，测量若干个截面，则取各个截面上测得的跳动量中的最大值，作为该零件的径向跳动。
在制造过程中，人们根据机械产品的结构、质量要求和具体生产条件，选择适当的加工方法，组织产品的生产。机械产品的生产过程，是产品从原材料转变为成品的全过程。其主要过程如图2-5所示。
图2-5 产品的生产过程
产品的各个零部件的生产不一定完全在一个企业内完成，可以分散在多个企业，进行生产协作。譬如，螺钉、轴承的加工常常由专业生产厂家完成。
机械产品的加工根据各阶段所达到的质量要求不同可分为毛坯加工和切削加工两个主要阶段，热处理工艺穿插在其间进行。
1）毛坯加工
毛坯成形加工的主要方法有铸造、锻造和焊接。
铸造 即熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得一定形状和性能铸件的成形方法。如柴油机机体、车床床身等。
锻造 即对坯料施加外力使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及改善性能，用以制造机械零件、工件或毛坯的成形方法。如航空发动机的曲轴、连杆等都是锻造成形的。
焊接 即通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法。一般用于大型框架结构或一些复杂结构，如轧钢机机架、坦克的车身等。
铸造、锻造、焊接加工往往要对原材料进行加热，所以也称这些加工方法为热加工（严格说来应是在再结晶温度以上的加工）。
2）切削加工
切削加工用来提高零件的精度和降低表面粗糙度，以达到零件的设计要求。主要的加工方法有车削、铣削、刨削、钻削、镗削、磨削等。
车削加工是应用最为广泛的切削加工之一，主要用于加工回转体零件的外圆、端面、内孔，如轴类零件、盘套类零件的加工。铣削加工也是一种应用广泛的加工形式，主要用来加工零件上的平面、沟槽等。钻削和镗削主要用于加工工件上的孔。钻削用于小孔的加工；镗削用于大孔的加工，尤其适用于箱体上轴承孔孔系的加工。刨削主要用来加工平面，由于加工效率低，一般用于单件小批量生产。
磨削通常作为精密加工，经过磨削的零件表面粗糙度数值小，精度高。因此，磨削常作为重要零件上主要表面的终加工。
表2-3表2-4分别列出各种加工方法的加工精度和表面粗糙度 R a 值，以供参考。
表2-3 各种加工方法的大致加工精度
注：本表主要摘自方若愚等编的《金属机械加工工艺人员手册》，供读者进行课程作业时参考。
表2-4 普通材料和一般生产过程所得到的典型粗糙度值
（续表）
注：①符号：粗实线为常用平均范围，虚线为不常应用范围。
②表中最后一列是根据表中粗实线数据与“表面光洁度”旧国标对照后得到的大致对应关系。
