机械制造工艺学课后习题答案哈工大,赵长发.doc

机械制造工艺学 哈工大 赵长发1-1. （什么是生产过程，工艺过程和工艺规程） 生产过程机械产品从原材料开始到成品之间各相互关联的劳动过程的总和。工艺过程按一定顺序逐渐改变生产对象的形状(铸造、锻造等)、尺寸(机械加工)、相对位置(装配)和性质(热处理)使其成为成品的过程 机械加工工艺规程规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。1-2.（什么是工序，安装，工步和工位）工序一个(或一组)工人，在一个工作地点，对一个(或同时几个)工件所连续完成的那部分工艺过程。2工步在加工表面和加工工具(切削速度和进给量)都不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。3安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序。4. 工位一次装夹工件后，工件与夹具或机床的可动部分一起相对刀具或机床的固定部分所占据的每一个位置，称为工位(在一个位置完成的部分工序) 。 5行程(走刀)对同表面进行多次切削，刀具对工件每切削一次，称之为一次行程。 加工余量的概念：指加工过程中所切去的金属层厚度。余量有工序余量和加工总余量之分。工序余量：相邻两工序的工序尺寸之差;加工总余量：从毛培变为成品的整个加工过程中某表面切除的金属层总厚度，即毛培尺寸与零件图设计尺寸之差。影响加工余量的因素：1上下表面粗糙度H1a和缺陷层H2a 2上工序的尺寸公差Ta 3上工序的尺寸误差4本工序加工时的装夹误差时间定额的定义：在一定生产条件下，规定完成一定产品或完成一道工序所消耗的时间。时间定额的组成：1基本时间tj 2辅助时间tf 3工作地点服务时间tfw 4休息与自然需要时间tx 5准备终结时间tzz1-3.（生产类型是根据什么划分的？常用的有哪几种生产类型？他们各有哪些主要工艺特征）n 生产类型企业生产专业化程度的分类。一般分为单件生产、成批(批量)生产和大量生产n (1)单件(小批)生产 产品产量很少，品种很多，各工作地加工对象经常改变，很少重复。n (2)成批生产 一年中分批轮流地制造几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地的加工对象周期地重复。n (3)大量生产 产品产量很大，工作地的加工对象固定不变，长期进行某零件的某道工序的加工。1-4.（什么叫基准？工艺基准包括哪些方面）基准用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。(1)工序基准(2) 定位基准 (3) 测量基准(4) 装配基准工艺基准在加工和装配过程中所采用的基准，包括：1工序基准 2,：定位基准3：测量基准4：装配基准基准：用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点，线，面根据作用的不同，基准可分为：1设计基准2工艺基准1-5. （ 毛飞选择时，应考虑哪些因素）(1)零件材料及其力学性能(2)零件的形状和尺寸(3)生产类型(4)具体生产条件(5)利用新工艺、新技术和新材料1-6.（粗，精基准选择原则有哪些）1. 保证相互位置要求原则。2. 保证重要表面加工余量均匀原则3. 保证加工余量分配合理原则。4. 便于装夹的原则5.粗基准一般不能重复使用原则。2. 精基准的选择(1) 基准重合原则(2) 基准统一原则 (3) 互为基准原则(4) 自为基准原则1-10.（表面加工选择时应考虑哪些因素）(1) 经济加工精度 (2) 工件材料的性质(3)工件的结构形状和尺寸(4) 生产类型和经济性(5)现有设备情况和技术条件1-11.（工件加工质量要求较高时，应划分哪几个阶段？划分加工阶段的原因是什么）粗加工阶段是切除大部分加工余量并加工出精基准，目的是提高生产率。半精加工阶段是为零件主要表面的精加工做准备，并完成一些次要表面的加工，一般在热处理前进行。精加工阶段从工件上切除较少余量，所得精度和表面质量都比较高，目的是保证质量光整加工阶段是用来获得很光洁表面或强化其表面的加工过程。 超精密加工阶段是按照稳定、超微量切除等原则，实现尺寸和形状误差在0.1mc以下的加工技术。划分加工阶段的原因n (1) 保证加工质量n (2)合理地使用机床设备n (3) 便于热处理工序安排n (4)便于及时发现毛坯缺陷n (5)保护精加工过后的表面1-12.n (1) 先基准面，后其它面(2)先主要表面，后次要表面(3) 先面后孔(4)先粗后精n 热处理工序的安排n (1)预备热处理(2)最终热处理(3)时效处理(4)表面处理1-13 工序余量相邻两工序的工序尺寸之差n 加工总余量毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差。 n 影响加工余量的因素n (1)上工序表面粗糙度H1a和缺陷层H2an (2)上工序的尺寸公差Tan (3)上工序的形位误差an (4)本工序加工时的装夹误差b21.何谓时间定额？批量生产时，时间定额由哪些部分组成？答：时间定额在一定生产条件下，规定完成一件产品或完成一道工序所消耗的时间。时间定额的组成：(1)基本时间；(2)辅助时间；(3)工作地点服务时间；(4)休息与自然需要时间；(5)准备终结时间。22.提高机械加工劳动生产率的工艺措施有哪些？答：（1）缩短基本时间；（2）缩短辅助时间；（3）缩短工作地点服务时间；（4）缩短准备与终结时间；（5）采用新工艺和新方法；（6）高效自动化加工及成组加工。 不同机床加工时，一般可采用几种安装方法：1直接安装 2找正安装 3夹具安装2-1（什么叫安装，为什么说定位与夹紧不是一回事） 安装将工件在机床上或夹具中定位并夹紧的过程。 定位确定工件在机床或夹具上占有正确位置 夹紧工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变。2-2.(夹具一般由哪些部分组成) 1定位元件起定位作用，保证工件在机床上或夹具中占有正确的位置。 2夹紧装置将工件夹紧，保证工件定位后的正确位置不变。 3导向元件和对刀装置 保证刀具加工时的正确位置 4连接元件 用来保证夹具和机床之间的相对位置5夹具体 基础件，将上述各元件连成一体。 6其它元件2-3.（何谓六点定位原理） 六点定位原理采用六个按一定规则布置的约束点(支承点)限制工件六 个自由度的方法2-4.（什么是完全定位，不完全定位，欠定位和过定位？正常定位和非正常定位包括哪些方面） I完全定位 完全定位工件的六个自由度完全被限制 2不完全定位(部分定位) 不完全定位允许有一个或几个自由度不被限制。(由被加工零件的位置要求所决定) 3欠定位 欠定位工件应该限制的自由度而未被限制。 欠定位不能保证加工精度是绝对不允许的。 4过定位 过定位工件的同一自由度被重复限制2-6.（使用夹具加工工件时，产生加工误差的组成部分） 1工件安装误差 定位误差+夹紧误差 2夹具对定误差 对刀误差+切削成形运动的误差 3. 加工过程误差2-8.（何谓定位误差？定位误差是由哪些因素引起的） 定位误差同批工件在夹具中定位时，某工序基准在工序尺寸方向的最大位移量。 定位误差由基准位置误差和基准不重合误差组成。2-9.（对夹紧装置有哪些基本要求？夹紧力的三要素如何确定） 应保证定位准确，而不能破坏定位； 夹紧后工件与夹具的变形应在允许范围内 夹紧机构安全可靠，有足够的刚度和强度，手动夹紧应自锁，夹紧行程要足够； 结构简单，制造和操作方便，快速省力。2-19. 夹具受力元件及夹具体要有足够的强度和刚度； 一般均设置对刀装置和定向键，保证工件与刀具、工件与进给运动之间的位置精度； 铣床夹具一般要在工作台上对定后固定。 刨床夹具可参照铣床夹具设计2-20. (1)直线进给式(2)圆周进给式(3)仿形进给式 机械加工精度1：（什么是加工精度和加工误差？加工精度包括哪些方面？他们是如何得到的？） 加工精度：是指零件加工后的实际几何叁数对理想几何叁数的符合程度。加工精度包括尺寸精度，形状精度，位置精度三个方面。 尺寸精度的获得方法：1试切法 2调整法 3定尺寸刀具法 4自动控制法 形状精度的获得方法：1成形运动法 2非成形运动法 位置精度获得方法：1一次装夹获得法 2多次装夹获得法:2：（车床床身导轨在垂直面内及水平面的直线度，对车削轴类零件的加工误差有什么影响？影响程度有何不同） 水平面的影响：导轨在X方向存在误差，磨削外圆时工件沿砂轮法线方向产生位移。引起工件方向上的误差，当磨削长外圆时，造成圆柱度误差。 垂直的影响：由于磨床导轨在垂直内存在误差，磨削外圆时，工件沿砂轮切线方向产生位移。工件产生圆柱度误差，其值很小。3：（对平面磨床，为什么导轨在垂直面内直线要求高与平面内的直线度的要求？镗床导轨为什么在垂直内和水平面的都有较高要求？） 因为产生的圆柱度误差，虽然很小，但对平面磨床在法向的位移（敏感方向），将直接反映被加工的表面形成的形状误差。4： 机床制造误差有哪几种：1机床回转运动 2机床导轨直线运动 机床传动链的误差（1）机床回转运动误差的概念与形式：指主轴的瞬时回转轴线相对其平均回转轴线，在规定测量平面内的变动量。变动量越小，主轴回转精度越高：反之越低。 形式：画圆跳动，径向圆跳动，角度摆动三种形式。 主轴回转运动误差的影响因素： 主轴的误差，轴承的误差，轴承的间隙，轴承配合零件的误差及主轴系统的径向不等刚度和热变形等。 对于刀具回转类机床,切削力方向随旋转方向而改变。主轴支承轴颈的圆度误差影响越小，而轴孔的圆度影响越大。 (2 )机床导轨误差存在的影响：磨床导轨在水平面内直线误差的影响 磨床导轨在垂直内直线度误差的影响 导轨面平行度误差的影响 （3 ）传动链误差的概念：指内联系的传动链中得首末两端传动元件之间相对运动的误差，他是按展成原理加工工件时，影响加工精度的主要因素。 减少传动链传动误差的措施：尽可能缩短传动链 减少各传动元件装配时的几何偏心，提高装配精度 在传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动比 采用校正装置5：工艺系统的受力变形： 车削细长轴时，工件在切削的作用下的弯曲变形，加工后会产生鼓形的圆柱度误差; 在内圆磨床上用横向切入磨孔时，磨孔会产生带有锥度的圆柱度误差 静刚度：作用力F与由它所引起的在作用力上产生的变形量y的比值。 负刚度：当Fy与yxt方向相反时，即出现负刚度 机床部件的刚度曲线的特点：（1）变形与作用力不是线性关系，反映力刀架变形不纯粹是弹性变形；（2）消耗在克服部件内零件间的摩擦和接触塑性变形所做的功（3）卸载后曲线不回到原点，说明有残留变形（4）部件的实际刚度比按实体所估算的小 提高工艺系统刚度的措施：（1）合理的结构设计 （2）提高连接表面的接触刚度（3）提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值 （4）采用合理的装夹和加工方式6加工误差的统计分析统计性质的不同，可分为：（1）系统性误差（2）随机性误差分布曲线的缺点：（1）不能反映误差的变化趋势（2）不能在加工过程中及时提供控制精度的资料。3-1. 加工精度零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)对理想几何参数的符合程度。加工误差零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面。1尺寸精度加工后零件表面本身或表面之间的实际尺寸与理想尺寸之间的符合程度2形状精度加工后零件各表面的实际形状与表面理想形状之间的符合程度。3位置精度加工后零件表面之间的实际位置与表面之间理想位置的符合程度。3-11. 工艺系统刚度工件加工表面和刀具在切削法向分力Fy与工艺系统在总切削力的作用下该方向上的相对位移yxt的比值 kxt= Fy yxt (1)提高机床部件中零件间接合表面的质量 (2)给机床部件以预加载荷 (3)提高工件定位基准面的精度和减小它的表面粗糙度值3-16.。(1)毛坯制造中产生的残余应力(2)冷校直带来的残余应力(3)切削加工中产生的残余应力n 2减少或消除残余应力的措施n (1)合理设计零件结构n (2)对工件进行热处理和时效处理n (3)合理安排工艺过程4-1 机械加工表面质量包括哪些主要内容？它们对机器使用性能有哪些影响？答:包括加工表面的几何形状误差和表面层的物理力学性能；（1）表面质量对耐磨性的影响（2）表面质量对疲劳性的影响（3）表面质量对耐蚀性的影响（4）表面质量对零件配合质量的影响。4-2(为什么机器上许多静止连接的接触表面，往往要求表面粗糙度值较小，而有相对运动的表面又不能要求表面粗糙度值过小)答:表面粗糙度对零件表面磨损的影响很大。一般来说，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子粘接，且润滑液不易储存，磨损反而增加。因此，就磨损而言，存在一个最优表面的粗糙度值。4-3（切削加工塑性材料时，为什么高速切削会得到较小的表面粗糙度值）答:砂轮速度越高，就有可能使表层金属的塑性变形的传播速度大于切削速度，工件材料来不及变形，致使表层金属的塑性变形减小，磨削表面的粗糙度值将明显减少。4-5（什么叫冷作硬化？切削加工中，影响冷硬的因素有哪些？）答:机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，统称为冷作硬化；（1）影响切削加工表面冷作硬化的因素有:1）切削用量的影响 2）刀具几何形状的影响 3）加工材料性能的影响；（2）影响磨削加工表面冷作硬化的因素有:1）工件材料性能的影响 2）磨削用量的影响 3）砂轮粒度的影响。4-6（何谓回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤？）答:1）如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度（碳钢的相变温度为720），但已超过马氏体的转变温度（中碳钢为300），工件表层金属的马氏体将转化为硬度较低的回火组织（索氏体或托氏体），这称为回火烧伤；2）如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属会出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的回火马氏体高；在它的下层，因冷却较慢，出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织（索氏体或托氏体），这称为淬火烧伤；3）如果磨削区温度超过了相变温度，而磨削过程又没有冷却液，表层金属将产生退火组织，表层金属的硬度将急剧下降，这称为退火烧伤。4-7（为什么同时提高砂轮速度和工件速可以避免产生磨削烧伤？）答:加大工件的回转速度，磨削表面的温度升高，但其增长速度与磨削深度影响相比小得多；且回转速度越大，热量越不容易传入工件内层，具有减小烧伤层深度的作用。但增大工件速度会使表面粗糙度增长，为了弥补这一缺陷，可以相应提高砂轮速度。实践证明，同时提高砂轮速度和工件速度可以避免烧伤。4-8（试述产生表面残余应力的原因。）答:1）冷态塑性变形引起残余应力 2）热态塑性变形引起残余应力 3)金相组织变化引起残余应力。4-9（为什么要注意选择零件加工最终工序的加工方法？）答:工件表层金属的残余应力将直接影响机器零件的使用性能。一般来说，工件表面残余应力的数值及性质主要取决于工件最终工序的加工方法。因次，工件最终工序加工方法的选择至关重要。4-10（试述产生磨削裂纹的原因。）答:在交变载荷的作用下，机器零件表面上存在的局部微观裂纹，由于拉应力的作用使原生裂纹扩大，最后导致零件断裂。4-11（表面强化工艺的目的是什么？常用的强化方法有哪些？）答:这里说的表面强化工艺是指通过冷压加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以降低表面粗糙度值，提高表面硬度，并在表层产生压缩残余应力的表面强化工艺；1）喷丸强化 2）滚压强化。生产的振动主要有：1，受迫振,2自激振动4-12（什么是受迫振动？产生的原因是什么？）答:机械加工中的受迫振动是由于外界（相对于切削过程而言）周期性干扰力的作用引起的振动；1）系统外部的周期性激振力 2）高速回转零件的质量不平衡引起的振动 3）传动机构的缺陷和往复运动部件的惯性力引起的振动 4）过程的间歇性。4-13（简述受迫振动的特点。）答:1)受迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化 2）受迫振动的振动频率与外界激振力频率相同，而与系统的固有频率无关 3）受迫振动的幅值既与外界激振力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性有关。4-14（什么事自激振动？其特性是什么？）答:这种由振动系统本身产生的交变力激发和维持的振动称为自激振动；1）自激振动的频率等于或接近系统的固有频率，即由系统本身的参数所决定 2）自激振动是由外部激振力的偶然触发而产生的一种不衰减运动，但维持振动所需的交变力是由振动过程本身产生的 3）自激振动能否产生和维持取决于每个振动周期内输入和消耗的能量自激振动系统维持稳定振动的条件是，在一个振动周期内，从能源输入到系统的能量等于系统阻尼所消耗的能量。4-15（自激振动的机理有三种假说，你能说出都是什么吗？）答:1)再生原理 2）振型耦合原理 3）负摩擦原理。4-16什么是表面粗糙度？表面粗糙度是加工表面的微观几何形状误差，其波长与波高比值一般小于50.4-17.什么是宏观几何形状误差？当波长与波高比值大于1000时，称为宏观几何形状误差。3.粒度砂轮的粒度不仅表示磨粒的大小，而且还表示磨粒之间的距离。4-18.切削用量对表面粗糙度的影响？（1）.砂轮的速度越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。（2）.工件速度越对表面粗糙度的影响刚好与砂轮速度的影响相反，增大工件速度，单位时间内通过的被磨表面的磨粒减少，表面粗糙度值将增加。（3）.砂轮的纵向进给减小，工件表面的每个部位被砂轮重复磨削的次数增加，倍磨削表面的粗糙度将减小。4-19.评定表面冷作硬化的指标有下列三项：（1）表面金属的显微硬度HV。（2）硬化层深度h（um）（3）硬化程度N N=（HV-HVo/HVo）*%1004-20.什么是磨削烧伤？对于已淬火的刚健，很高磨削温度往往会使表层金属的金相组织产生变化，使表层金属硬度下降，使工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。4-21（如何进行受迫振动的诊断？）答:1）拾取振动信号，做机床工作时的频谱图 2）做环境实验，查找机外振源 3)做空运转实验。查找机内振源。4-22（清除自激振动的措施有哪些？）答:1）合理选择切削用量 2）合理选择刀具几何参数 3）增加切削阻尼。5-1（什么叫装配？它包括哪些内容？）答:按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配；装配不仅是零、组件、部件的配合和连接等过程，还应包括调整、检验、试验、油漆和包装等工作。5-2（零件精度和装配精度是什么关系？）答:零件的精度决定了机器的装配精度，零件的精度要求取决于对机器装配精度的要求及装配方法。5-3（装配精度包括哪些方面？影响装配精度的主要因素有哪些？）答:（1）几何精度：1）尺寸精度 2）相对位置精度 （2）运动精度：1）回转精度 2）传动链精度；因素有：1）零件的加工精度 2）零件之间的配合及接触质量 3）力、热、内应力等所引起的零件变形 4）回转零件的不平衡。5-5（完全互换装配法和大多数互换装配法各有何特点，其应用场合是什么？）答:完全互换装配法的特点有：装配质量稳定可靠，对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、经济、生产率高，便于组织流水装配和自动化装配，又可保证零、部件的互换性，便于组织专业化生产和协作生产，容易解决备件供应。因此。只要各组成环的加工技术上有可能，且经济上合理时，应该尽量优先采用完全互换装配法，尤其在成批大量生产时更应如此；大多数互换装配法的特点和完全互换装配法的他点相似，只是互换程度不同。大多数互换装配法常应用于生产节拍不是很严格的成批生产中。5-6（什么事分组装配法？其特点和应用场合是什么？）答:分组装配法是先将组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大若干倍，使其能较经济地加工；然后，将各组成环按其实际尺寸大小分为若干组，各对应进行装配，从而达到封闭环公差要求；特点及应用场合：分组装配法可降低对组成环的加工要求，而不降低装配精度。但是，分组装配法增加了测量、分组和配套工作。当组成环较多时，这种工作就会变得非常复杂。所以，分组装配法适用于成批大量生产中封闭环公差要求很严、尺寸链组成环很少的装配尺寸链中。5-7（什么是修配装配法？其特点和应用场合是什么？）答:修配装配法是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大，使其能按该生产条件下较经济的公差制造，装配时去除补偿环（预先选定的某一组成环）部分材料以改变其实际尺寸，使封闭环达到其公差于极限偏差要求；特点及应用场合：修配装配法可降低对组成环的加工要求，利用修配补偿环的方法可获得较高的装配精度，尤其是尺寸链中环数较多时，其优点更为明显。在大批大量生产中很少采用修配法；在单件小批生产中则广泛采用修配法；在中批生产中，一些封闭环要求较严的多环装配尺寸链大多采用修配法。5-8（什么是调整装配法？它有哪三种形式？）装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用合适的调整件来达到装配精度的装配方法，称为调整装配法。动调整法、固定调整法和误差抵消调整法。5-13（制定装配工艺规程时，应考虑哪些原则？）1) 保证产品质量2) 满足装配周期的要求 3) 要尽量减少手工劳动量。5-14（装配的组织形式有几种？有何特点？各应用于什么场合？）（1）固定式装配 （2）移动式装配 5-15（为什么要把机器装配划分为若干独立的装配单元？） 将产品划分为套件、组件、部件等能进行独立装配的装配单元，是设计装配工艺规程中最重要的一项工作，这对于大批大量生产中装配那些结构较为复杂的产品尤为重要。5-16（装配尺寸封闭环的要求方法） 1：互换装配法，分组装配法，修配装配法 不好测量的为封闭环，与封闭环同向的为减环，与