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机械制造技术基础习题集 第第 1 章章 练习题练习题 1 单项选择 1 1 按照系统的观点 可将生产定义为使生产 转变为生产财富并创造效益的输入 输出系统 对象 资料 要素 信息 1 2 度量生产过程效率的标准是 产量 产值 利润 生产率 1 3 制造从广义上可理解为 生产 连续型 离散型 间断型 密集型 1 4 精良生产是对 公司生产方式的一种描述 波音 通用 三菱 丰田 1 5 在先进的工业化国家中 国民经济总产值的约 来自制造业 20 40 60 80 1 6 在机械产品中 相似件约占零件总数的 30 50 70 90 1 7 零件分类编码系统是用 对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规则 和依据 文字 数字 字符 字母 1 8 成组技术按 组织生产 产品 部件 零件 零件组 1 9 CIM 是 和生产技术的综合应用 旨在提高制造型企业的生产率和响应能力 高新技术 信息技术 计算机技术 现代管理技术 1 10 并行工程是对产品及 进行并行 一体化设计的一种系统化的工作模式 零件 设备 工艺装备 相关过程 1 11 实行并行工程的企业多采用 的组织形式 直线式 职能式 矩阵式 自由式 1 12 在多变的市场环境下 影响竞争力的诸要素中 将变得越来越突出 时间 质量 成本 服务 2 多项选择 2 1 生产要素包括 和生产信息 生产对象 生产资料 能源 劳动力 2 2 21 世纪机械制造业发展趋向是 智能化和清洁化 自动化 柔性化 集成化 批量化 2 3 专业化协作与扩散生产的形式有 等 组织各种专业化基础零部件生产厂 组织专业化毛坯生产厂 实行工艺性协作 实行主机装配协作 2 4 机械零件之间的相似性主要表现在 等几方面 零件名称相似性 零件结构特征相似性 零件材料特征相似性 零件 制造工艺相似性 2 5 采用生产流程分析法划分零件组的优点是 无须编制零件工艺规程 可保证同一零件组内的零件的工艺相似性 可由 零件编码直接划分零件组 可在划分零件组的同时形成机床组 2 6 成组生产单元按其规模 自动化程度和机床布置形式 可分为 和成 组柔性制造系统等几种类型 成组单机 成组单元 成组流水线 成组刚性自动线 2 7 产品 部件 零件标准化的内容包括 名称标准化 结构标准化 材料标准化 零部件标准化 2 8 CIMS 功能模型中质量信息系统包括 等 CAI CAT CAE CAQC 2 9 实施并行工程可以 等 缩短产品开发周期 减少制造工作量 降低产品制造成本 减少工程 变更次数 2 10 并行工程在产品设计过程中必须同时考虑下游的 过程 制造 支持 销售 使用 2 11 敏捷制造的通讯基础结构包括 等 建立大范围的信息传输网络 建立统一的产品信息模型 建立企业信息 模型和管理信息模型 制定信息传输标准 2 12 敏捷制造的特征有 快捷的需求响应 动态的组织形式 集成的制造资源 稳定的人员编 制 3 判断题 3 1 制造系统是一个将生产要素转变成离散型产品的输入输出系统 3 2 大批量生产 Mass Production 生产方式形成于 19 世纪 3 3 多品种 中小批量生产日渐成为制造业的主流生产方式 3 4 批量法则 当今已不适用 3 5 全能工厂模式不符合 批量法则 3 6 在产品设计中应用成组技术可以大大减小新设计的工作量 3 7 设计标准化是工艺标准化的前提 3 8 采用成组技术后 工装系数可以大大提高 3 9 CIMS 是一种制造哲理 3 10 网络与数据库是 CIMS 功能模型中不可缺少的组成部分 3 11 实现 CIMS 的技术方案中 开放系指选用标准化设备 3 12 实施并行工程必须具备由计算机 网络 数据库等组成的通讯基础设施 3 13 CIM 着重信息集成与信息共享 CE 则强调产品设计及其相关过程设计的集成 3 14 敏捷制造只能在实力雄厚的大公司实施 3 15 虚拟企业是指已采用虚拟制造技术的企业 4 分析题 4 1 试说明在多品种 中小批量生产越来越占主导地位的情况下 批量法则 是否还适用 4 2 用 JLBM 1 编码系统对习图 1X4 1 所示法兰套零件进行编码 材料 40Cr 毛坯 锻 件 热处理 高频淬火 习图 1 4 2 4 3 有人讲 成组技术是现代制造技术的一个重要理论基础 如何理解这句话 4 4 有人讲 CIM 不适合中国国情 这种观点是否正确 4 5 试说明 CIM 与 CE 的关系 第第 2 章章 练习题练习题 1 单项选择 1 1 构成工序的要素之一是 同一台机床 同一套夹具 同一把刀具 同一个加工表面 1 2 目前机械零件的主要制造方法是 材料成形法 材料去除法 材料累加法 材料复合法 1 3 快速原型制造技术采用 方法生成零件 仿形 浇注 分层制造 晶粒生长 1 4 在数控铣床上用球头立铣刀铣削一凹球面型腔 属于 轨迹法 成型法 相切法 范成法 1 5 进给运动通常是机床中 切削运动中消耗功率最多的运动 切削运动中速度最高的运动 不断地把切削层投入切削的运动 使工件或刀具进入正确加工位置的运动 1 6 在外圆磨床上磨削工件外圆表面 其主运动是 砂轮的回转运动 工件的回转运动 砂轮的直线运动 工件的直线运 动 1 7 在立式钻床上钻孔 其主运动和进给运动 均由工件来完成 均由刀具来完成 分别由工件和刀具来完成 分别由刀具和工件来完成 1 8 背吃刀量是指主刀刃与工件切削表面接触长度 p a 在切削平面的法线方向上测量的值 正交平面的法线方向上测量的值 在基面上的投影值 在主运动及进给运动方向所组成的平面的法线方向上测 量的值 1 9 在背吃刀量和进给量 f 一定的条件下 切削厚度与切削宽度的比值取决于 p a 刀具前角 刀具后角 刀具主偏角 刀具副偏角 1 10 垂直于过渡表面度量的切削层尺寸称为 切削深度 切削长度 切削厚度 切削宽度 1 11 锥度心轴限制 个自由度 2 3 4 5 1 12 小锥度心轴限制 个自由度 2 3 4 5 1 13 在球体上铣平面 要求保证尺寸 H 习图 2 1 13 必须限制 个自由度 1 2 3 4 H 习图 2 1 13 1 14 在球体上铣平面 若采用习图 2 1 14 所示方法定位 则实际 限制 个自由度 1 2 3 4 1 15 过正方体工件中心垂直于某一表面打一通孔 必须限制 个自由度 习图 2 1 14 2 3 4 5 1 16 普通车床的主参数是 车床最大轮廓尺寸 主轴与尾座之间最大距离 中心高 床身上工件最 大回转直径 1 17 大批大量生产中广泛采用 通用夹具 专用夹具 成组夹具 组合夹具 1 18 通过切削刃选定点 垂直于主运动方向的平面称为 切削平面 进给平面 基面 主剖面 1 19 在正交平面内度量的基面与前刀面的夹角为 前角 后角 主偏角 刃倾角 1 20 刃倾角是主切削刃与 之间的夹角 切削平面 基面 主运动方向 进给方向 1 21 车削加工时 车刀的工作前角 车刀标注前角 对应知识点 2 6 4 大于 等于 小于 有时大于 有时小于 1 22 用硬质合金刀具对碳素钢工件进行精加工时 应选择刀具材料的牌号为 YT30 YT5 YG3 YG8 2 多项选择 2 1 同一工步要求 不变 加工表面 切削刀具 切削深度 进给量 2 2 大批大量生产的工艺特点包括 广泛采用高效专用设备和工具 设备通常布置成流水线形式 广泛采用互换装配方法 对操作工人技术水平要求较高 2 3 支持快速原型制造技术的关键技术包括 等 CAD 技术 计算机数控技术 生物技术 材料科学 2 4 实现切削加工的基本运动是 主运动 进给运动 调整运动 分度运动 2 5 主运动和进给运动可以 来完成 单独由工件 单独由刀具 分别由工件和刀具 分别由刀具和工件 2 6 在切削加工中主运动可以是 工件的转动 工件的平动 刀具的转动 刀具的平动 2 7 切削用量包括 切削速度 进给量 切削深度 切削厚度 2 8 机床型号中必然包括机床 类别代号 特性代号 组别和型别代号 主要性能参数代号 2 9 机床几何精度包括 等 工作台面的平面度 导轨的直线度 溜板运动对主轴轴线的平行度 低速运动时速度的均匀性 2 10 机床夹具必不可少的组成部分有 定位元件及定位装置 夹紧元件及夹紧装置 对刀及导向元件 夹具 体 2 11 在正交平面Po中测量的角度有 前角 后角 主偏角 副偏角 2 12 目前在切削加工中最常用的刀具材料是 碳素工具钢 高速钢 硬质合金 金刚石 3 判断题 3 1 采用复合工步可以提高生产效率 3 2 大批量生产中机床多采用 机群式 排列方式 3 3 材料成形法目前多用于毛坯制造 3 4 在加工工序中用作工件定位的基准称为工序基准 3 5 精基准是指在精加工工序中使用的定位基准 3 6 附加基准是起辅助定位作用的基准 3 7 直接找正装夹可以获得较高的找正精度 3 8 划线找正装夹多用于铸件的精加工工序 3 9 夹具装夹广泛应用于各种生产类型 3 10 欠定位是不允许的 3 11 过定位系指工件实际被限制的自由度数多于工件加工所必须限制的自由度数 3 12 定位误差是由于夹具定位元件制造不准确所造成的加工误差 3 13 组合夹具特别适用于新产品试制 3 14 正交平面是垂直于主切削刃的平面 3 15 精加工时通常采用负的刃倾角 4 分析题 4 1 试分析习图 2 4 1 所示各零件加工所必须限制的自由度 a 在球上打盲孔 B 保证尺寸 H b 在套筒零件上加工 B孔 要求与 D 孔垂直相交 且保证尺寸 L c 在轴上铣横槽 保证槽宽 B 以及尺寸 H 和 L d 在支座零件上铣槽 保证槽宽 B 和槽深 H 及与 4 分布孔的位置度 4 2 试分析习图 2 4 2 所示各定位方案中 各定位元件限制的自由度 判断有无欠 定位或过定位 对不合理的定位方案提出改进意见 a 车阶梯轴小外圆及台阶端面 b 车外圆 保证外圆与内孔同轴 c 钻 铰连杆小头孔 要求保证与大头孔轴线的距离及平行度 并与毛坯外圆同轴 习图 2 4 1 d H Z Y B Z X Y X Z c H L Z B Y X Z a H B B L D Z Y X b d 在圆盘零件上钻 铰孔 要求与外圆同轴 4 3 在习图 2 4 3 所示工件上加工键槽 要求保证尺寸和对称度 0 03 现有 3 种定 位方案 分别如图 b c d 所示 试分别计算 3 种方案的定位误差 并选择最佳方案 0 14 0 54 4 4 某工厂在齿轮加工中 安排了一道以小锥度心轴安装齿轮坯精车齿轮坯两大端面的工 序 试从定位角度分析其原因 4 5 习图 2 4 5 所示为在车床上车孔示意图 试在图中标出刀具前角 后角 主角 副偏角 和刃倾角 Y X Z b Z X Y a Z 习图 2 4 2 c Y X X Z d X Y X b a d c 54 0 0 14 32 0 03 0 0 03 A 60 0 0 1 A 90 32 0 01 0 03 习图 2 4 3 f 图2 4 5 4 6 习图2 4 6所示零件 外圆及两端面已加工好 外圆直径 现加工槽 B 要求保证位置尺寸 L 和 H 试 0 1 0 50 D ZZ 1 定加工时必须限 制的自由度 2 选择定位方法和 定位元件 并在图中示意 画出 3 计算所选定位方 法的定位误差 4 7 习图 2 4 7 所示齿轮坯 内孔及外圆已加工合格 mm mm 现在插床上以 调整法加工键槽 要求保证尺寸 mm 试 计算图示定位方法的定位误差 忽略外圆与内孔同轴 度误差 对应知识点 2 4 4 025 0 0 35 D 0 1 0 80 d 2 0 0 5 38 H 4 8 在车床上 切断工件时 切到最后时工件常常被挤断 试分析其原因 4 9 试分析习图 2 4 9 所示零件在结构工艺性上有哪些缺陷 如何改进 习图 2 4 7 A d H 9 0 D B L D H Y X 习图 2 4 6 其 余 习图 2 4 9 第第 3 章章 练习题练习题 1 填空题 1 1 直角自由切削 是指没有 参加切削 并且刃倾角 的切削方式 1 2 在一般速度范围内 第 变形区的宽度仅为 0 02 0 2mm 切削速度 宽度愈小 因此可以近似视为一个平面 称为剪切面 1 3 靠前刀面处的变形区域称为 变形区 这个变形区主要集中在和前刀面接触的切 屑底面一薄层金属内 1 4 在已加工表面处形成的显著变形层 晶格发生了纤维化 是已加工表面受到切削刃和 后刀面的挤压和摩擦所造成的 这一变形层称为 变形区 1 5 从形态上看 切屑可以分为带状切屑 和崩碎切屑四种类型 1 6 在形成挤裂切屑的条件下 若减小刀具前角 减低切削速度 加大切削厚度 就可能得 到 1 7 在形成挤裂切屑的条件下 若加大刀具前角 提高切削速度 减小切削厚度 就可能得 到 1 8 经过塑性变形后形成的切屑 其厚度hch通常都要 工件上切削层的厚度hD 而切 屑长度Lch通常 切削层长度Lc 1 9 切削过程中金属的变形主要是剪切滑移 所以用 的大小来衡量变形程度要比变形 系数精确些 1 10 相对滑移是根据纯剪切变形推出的 所以它主要反映 变形区的变形情况 而变 形系数则反映切屑变形的综合结果 特别是包含有 变形区变形的影响 1 11 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同 因为切屑与前刀面之间的压力 很大 可达 1 96 2 94GPa 以上 再加上几百度的高温 致使切屑底面与前刀面发 生 现象 1 12 在粘结情况下 切屑与前刀面之间的摩擦是切屑粘结部分和上层金属之间的摩擦 即 切屑的 1 13 根据摩擦情况不同 切屑与前刀面接触部分可分为两个摩擦区 即 和滑动区 1 14 切屑与前刀面粘结区的摩擦是 变形区变形的重要成因 1 15 硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同 其切除过程以 为主 1 16 磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的 通常有较大的负 60 85 和刃口楔角 80 145 以及较大的 半径 1 17 砂轮磨粒切削刃的排列 刃距 高低 是 分布的 且随着砂轮的磨损不断变化 1 18 切削时作用在刀具上的力 由两个方面组成 1 三个变形区内产生的 变形抗 力 和塑性变形抗力 2 切屑 工件与刀具间的 1 19 由于切削变形复杂 用材料力学 弹性 塑性变形理论推导的计算切削力的理论公式 与实际差距较大 故在实际生产中常用 经验公式 计算切削力的大小 1 20 切削热的直接来源是切削层的变形以及切屑与刀具 工件与刀具之间的 因而 三个变形区是产生切削热的三个热源区 1 21 在切削塑性材料时 切削区温度最高点是在前刀面上 处 1 22 切削脆性材料时 由于形成崩碎切屑 故最高温度区 位于靠近刀尖的 的小区 域内 1 23 目前比较成熟的测量切削温度的方法有自然热电偶法 热电偶法和红外测温法 1 24 利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的 红外测温法可测刀具及切屑侧 面 1 25 工件平均温度指磨削热传入工件而引起的 它影响工件的形状和尺寸精度 1 26 积屑瘤是在 切削速度加工塑性材料条件下的一个重要物理现象 1 27 积屑瘤是 变形区在特定条件下金属变形摩擦的产物 1 28 残余应力是在未施加任何外力作用的情况下 在材料内部保持 而存在的应力 1 29 刀具正常磨损的主要表现形式为前刀面磨损 后刀面磨损和 磨损 1 30 刀具的非正常磨损是指刀具在切削过程中突然或过早产生损坏现象 主要表现为两种 形式 和卷刃 1 31 一次磨刀之后 刀具进行切削 后刀面允许的最大磨损量 VBB 称为 或 者叫做磨损限度 1 32 形成刀具磨损的原因非常复杂 它既有 磨损 又有 化学作用的磨损 还有由于金相组织的相变使刀具硬度改变所造成的磨损 1 33 刀具耐用度是指刀具从开始切削至达到 为止所使用的切削时间 用 T 表示 1 34 切削用量优化模型的目标函数视优化目标不同 可以有多种形式 常见的有以下几种 按最高生产率标准评定的目标函数 按 标准评定的目标函数和按最大利润率标 准评定的目标函数 2 判断题 2 1 在一般速度范围内 第 变形区的宽度仅为 0 02 0 2mm 切削速度愈高 宽度愈小 2 2 切削时出现的积屑瘤 前刀面磨损等现象 都是第 变形区的变形所造成的 2 3 第 变形区的变形是造成已加工表面硬化和残余应力的主要原因 2 4 由于大部分塑性变形集中于第 变形区 因而切削变形的大小 主要由第 变形区来衡 量 2 5 在形成挤裂切屑的条件下 若减小刀具前角 减低切削速度 加大切削厚度 就可能得 到崩碎切屑 2 6 在形成挤裂切屑的条件下 若加大刀具前角 提高切削速度 减小切削厚度 就可能得 到带状切屑 2 7 切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同 如带状切屑是切削层沿剪切面滑移变形尚 未达到断裂程度而形成的 2 8 切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同 如挤裂切屑是切削层沿剪切面滑移变形完 全达到断裂程度而形成的 2 9 切屑形态的变化反映了切削变形程度的不同 如单元切屑是切削层沿剪切面滑移变形完 全达到断裂程度而形成的 2 10 经过塑性变形后形成的切屑 其厚度hch通常都要小于工件上切削层的厚度hD 而切屑 长度Lch通常大于切削层长度Lc 2 11 用相对滑移的大小来衡量变形程度要比变形系数精确些 2 12 相对滑移反映切屑变形的综合结果 特别是包含有第二变形区变形的影响 2 13 切屑与前刀面的摩擦与一般金属接触面间的摩擦不同 不是一般的外摩擦 而是切屑 粘结部分和上层金属之间的摩擦 即切屑的内摩擦 2 14 内摩擦实际就是金属内部的滑移剪切 同粘结面积和法向力有关 2 15 切屑与前刀面粘结区的摩擦是第 变形区变形的重要成因 2 16 硬脆材料与金属材料的切除过程有所不同 其切除过程以断裂破坏为主 2 17 磨削是利用砂轮表面上由结合剂刚性支承着的极多微小磨粒切削刃进行的切削加工 2 18 磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的 且通常有较大的前角和刃 口楔角 以及较大的刃口钝圆半径 2 19 主切削力Fc是计算机床功率及设计夹具 刀具的主要依据 2 20 吃刀抗力可能引起工件的弯曲与振动 影响加工质量 2 21 进给抗力Ff是设计和校验机床进给机构强度的重要依据 2 22 由于切削变形复杂 在实际生产中常用理论公式计算切削力的大小 2 23 切削功率主要是主运动和主切削力所消耗的功率 2 24 影响切削力的因素很多 其中最主要的是刀具材料 刀具磨损 冷却润滑液 2 25 切削温度是切削过程的一个重要物理量 主要影响刀具磨损和积屑瘤的产生 但对表 面质量没有影响 2 26 切削热由切屑 工件 刀具和周围介质 如空气 切削液 传散出去 不同的加工方 法其切削热传散的比例是相同 2 27 切削温度的高低不仅取决于热源区产生热量的多少 而且还取决于散热条件的好坏 2 28 凡影响切削变形 切削抗力及功率消耗的因素 都对生热有影响 2 29 切削用量增加 功率消耗加大 切削热的生成加多 切削温度升高 2 30 在切削塑性材料时 切削区温度最高点是在刀刃处 2 31 切削脆性材料时 由于形成崩碎切屑 故最高温度区位于靠近刀尖的后刀面上的小区 域内 2 32 人工热电偶法可用于测量切削区的平均温度 红外测温法可用于测量刀具及切屑侧面 温度场 2 33 控制与降低磨削温度 是保证磨削质量的重要措施 2 34 工件平均温度与磨削烧伤和磨削裂纹的产生有密切关系 2 35 磨粒磨削点温度是引起磨削刃的热损伤 砂轮的磨损 破碎和粘附等现象的重要因素 2 36 磨削区温度影响工件的形状和尺寸精度 2 37 工件表面层的温度分布与加工表面变质层的生成机理 磨削裂纹的产生以及工件的使 用性能等有关 2 38 积屑瘤是在中等切速加工塑性材料条件下的一个重要物理现象 2 39 在精加工时 积屑瘤对切削过程是有利的 应设法利用这一点提高已加工表面质量 2 40 积屑瘤的形成与摩擦条件有关 而影响摩擦条件的主要因素是接触面压力 2 41 当切削塑性材料 切削速度v较高 切削厚度hD较大时易发生前刀面磨损 2 42 当切削塑性金属材料时 若切削速度较低 切削厚度较薄 则易发生后刀面磨损 2 43 当切削脆性金属时 由于形成崩碎切屑 会出现后刀面磨损 2 44 当切削塑性金属 采用中等切速及中等进给量时 常出现前后刀面同时磨损 2 45 刀具磨损过程可分为两个阶段即初期磨损阶段和正常磨损阶段 2 46 磨粒磨损只在低速切削条件下都存在 对低速切削的刀具而言 磨粒磨损往往是刀具 磨损的主要原因 2 47 粘结磨损一般在中等偏低的切削速度下比较严重 2 48 扩散磨损在高温作用下发生 扩散磨损其实质是一种物理性质磨损 2 49 切削用量中切削速度对刀具耐用度的影响最大 其次为切削深度 而进给量对刀具耐 用度的影响最小 2 50 传统上选择切削用量的基本原则是 在保证刀具一定耐用度的前提下 优先考虑采用 最大的切削深度ap 其次考虑采用大的进给量f 最后根据刀具耐用度的要求选定 计 算或查表 合理的切削速度v 3 单项选择题 3 1 直角自由切削 是指没有副刃参加切削 并且刃倾角 的切削方式 s 0 s 0 s 0 3 2 切削加工过程中的塑性变形大部分集中于 第 变形区 第 变形区 第 变形区 已加工表面 3 3 切屑类型不但与工件材料有关 而且受切削条件的影响 如在形成挤裂切屑的条件下 若减小刀具前角 减低切削速度或加大切削厚度 就可能得到 带状切屑 单元切屑 崩碎切屑 3 4 切屑类型不但与工件材料有关 而且受切削条件的影响 如在形成挤裂切屑的条件下 若加大前角 提高切削速度 减小切削厚度 就可能得到 带状切屑 单元切屑 崩碎切屑 3 5 内摩擦实际就是金属内部的滑移剪切 同粘结面积有关 这部分的摩擦力Ffi约占切屑 与前刀面总摩擦力的 55 65 75 85 3 6 切屑与前刀面粘结区的摩擦是 变形的重要成因 第 变形区 第 变形区 第 变形区 3 7 切削用量对切削力影响最大的是 切削速度 切削深度 进给量 3 8 切削用量对切削温度影响最小的是 切削速度 切削深度 进给量 3 9 在切削塑性材料时 切削区温度最高点是在 刀尖处 前刀面上靠近刀刃处 后刀面上靠近刀尖处 主刀刃处 3 10 磨削区温度是砂轮与工件接触区的平均温度 一般约有 500 800 它影响 工件的形状和尺寸精度 磨削刃的热损伤 砂轮的磨损 破碎和粘附等 磨削烧伤和磨削裂纹的产生 加工表面变质层 磨削裂纹以及工件的使用性能 3 11 积屑瘤是在 切削塑性材料条件下的一个重要物理现象 低速 中低速 中速 高速 3 12 切削用量对刀具耐用度影响最大的是 切削速度 切削深度 进给量 4 多项选择题 4 1 主切削力Fc垂直于基面 与切削速度方向一致 作用于工件切线方向 是 的 主要依据 计算机床功率 设计夹具 设计刀具 设计和校验机床进给机构强度 4 2 影响切削力的因素很多 其中最主要的是 工件材料 切削用量 刀具材料 刀具几何形状与几何角度 4 3 切削过程中影响散热的因素有 工件材料的导热系数 刀具材料的导热系数 冷却润滑液 刀具主刀刃与工件接触长度 4 4 磨削是工件表面温度可达 1000 以上 在工件表层形成极大的温度梯度 600 1000 mm 并会出现 等缺陷 尺寸形状偏差 表面烧伤 加工硬化 残余应力 4 5 合理地控制切削条件 调整切削参数 尽量不形成中温区就能较有效地抑制或避免积屑 瘤形成 一般可采用的措施包括 控制切削速度 减小刀具前角 使用高效切削液 当工件材料塑性过高 硬度很低时 可进行适当热处理 提高其硬度 降低其塑 性 4 6 残余应力产生的原因有 塑性变形效应 里层金属弹性恢复 表层金属的相变 热变形 4 7 当 时易发生前刀面磨损 切削塑性材料 切削速度较高 切削厚度较大 切削深度较大 4 8 当 时易发生后刀面磨损 当 时 由于形成崩碎切屑 也会出现后刀 面磨损 切削脆性金属 切削塑性材料 切削速度较低 切削厚度较薄 4 9 决定粘结磨损程度的因素主要有 接触面间分子活动能量 刀具材料与工件材料的硬度比 中等偏低的切削速度 刀具材料与工件的亲和能力 4 10 视优化目标不同 常见的切削用量优化模型的目标函数有 按最高生产率标准评定的目标函数 按最大刀具耐用度标准评定的目标函数 按最大利润率标准评定的目标函数 按最低成本标准评定的目标函数 5 问答题 5 1 如何表示切屑变形程度 5 2 影响切削变形有哪些因素 各因素如何影响切削变形 5 3 三个切削分力是如何定义的 各分力对加工有何影响 5 4 刀具磨损过程有哪几个阶段 为何出现这种规律 5 5 刀具破损的主要形式有哪些 高速钢和硬质合金刀具的破损形式有何不同 5 6 工件材料切削加工性的衡量指标有哪些 5 7 说明最大生产效率刀具使用寿命和经济刀具使用寿命的含义及计算公式 5 8 切削液有何功用 如何选用 5 9 磨粒粒度是如何规定的 试说明不同粒度砂轮的应用 5 10 试述高速磨削 强力磨削和砂带磨削的特点和应用 第第 4 章章 练习题练习题 1 单项选择 1 1 表面粗糙度的波长与波高比值一般 小于 50 等于 50 200 等于 200 1000 大于 1000 1 2 表面层加工硬化程度是指 表面层的硬度 表面层的硬度与基体硬度之比 表面层的硬度与基体硬 度之差 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比 1 3 原始误差是指产生加工误差的 源误差 即 机床误差 夹具误差 刀具误差 工艺系统误差 1 4 误差的敏感方向是 主运动方向 进给运动方向 过刀尖的加工表面的法向 过刀尖的加工 表面的切向 1 5 试切 n 个工件 由于判断不准而引起的刀具调整误差为 3 6 n 3 n 6 1 6 精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的 1 10 1 5 1 5 1 3 1 3 1 2 1 2 1 1 7 镗床主轴采用滑动轴承时 影响主轴回转精度的最主要因素是 轴承孔的圆度误差 主轴轴径的圆度误差 轴径与轴承孔的间隙 切 削力的大小 1 8 在普通车床上用三爪卡盘夹工件外圆车内孔 车后发现内孔与外圆不同轴 其最可能 原因是 车床主轴径向跳动 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 刀尖与主轴轴 线不等高 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 1 9 在车床上就地车削 或磨削 三爪卡盘的卡爪是为了 提高主轴回转精度 降低三爪卡盘卡爪面的表面粗糙度 提高装夹稳定 性 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴 1 10 为减小传动元件对传动精度的影响 应采用 传动 升速 降速 等速 变速 1 11 通常机床传动链的 元件误差对加工误差影响最大 首端 末端 中间 两端 1 12 工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度 之和 倒数之和 之和的倒数 倒数之和的倒数 1 13 机床部件的实际刚度 按实体所估算的刚度 大于 等于 小于 远小于 1 14 接触变形与接触表面名义压强成 正比 反比 指数关系 对数关系 1 15 误差复映系数与工艺系统刚度成 正比 反比 指数关系 对数关系 1 16 车削加工中 大部分切削热 传给工件 传给刀具 传给机床 被切屑所带走 1 17 磨削加工中 大部分磨削热 传给工件 传给刀具 传给机床 被磨屑所带走 1 18 为了减小机床零部件的热变形 在零部件设计上应注意 加大截面积 减小长径比 采用开式结构 采用热对称结构 1 19 工艺能力系数与零件公差 成正比 成反比 无关 关系不大 1 20 外圆磨床上采用死顶尖是为了 消除顶尖孔不圆度对加工精度的影响 消除导轨不直度对加工精度的 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响 提高工艺系统刚度 1 21 加工塑性材料时 切削容易产生积屑瘤和鳞刺 低速 中速 高速 超高速 1 22 强迫振动的频率与外界干扰力的频率 无关 相近 相同 相同或成整倍数关系 1 23 削扁镗杆的减振原理是 镗杆横截面积加大 镗杆截面矩加大 基于再生自激振动原理 基于振型偶合自激振动原理 1 24 自激振动的频率 工艺系统的固有频率 大于 小于 等于 等于或接近于 2 多项选择 2 1 尺寸精度的获得方法有 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法 2 2 零件加工表面粗糙度对零件的 有重要影响 耐磨性 耐蚀性 抗疲劳强度 配合质量 2 3 主轴回转误差可以分解为 等几种基本形式 径向跳动 轴向窜动 倾角摆动 偏心运动 2 4 影响零件接触表面接触变形的因素有 零件材料 表面粗糙度 名义压强 名义面积 2 5 如习图 4 2 5 所示 零件安装在车床三爪卡盘上车孔 内孔 车刀安装在刀架上 加工后发现被加工孔出现外大里小 的锥度误差 产生该误差的可能原因有 习图4 2 5 主轴径向跳动 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 刀杆刚性不 足 2 6 在车床上以两顶尖定位车削光轴 车后发现工件中部直径偏大 两头直径偏小 其可 能的原因有 工件刚度不足 前后顶尖刚度不足 车床纵向导轨直线度误差 导轨 扭曲 2 7 在车床上车削光轴 习图 4 2 7 车后发现工件 A 处直径比 B 处直径大 其可能的原 因有 刀架刚度不足 尾顶尖刚度不足 导轨扭曲 车床纵向导轨与主轴回 转轴线不平行 2 8 机械加工工艺系统的内部热源主要有 切削热 摩擦热 辐射热 对流热 2 9 如习图 4 2 8 所示 零件安装在车床三爪卡盘上钻孔 钻 头安装在尾座上 加工后测量 发现孔径偏大 造成孔径偏 大的可能原因有 车床导轨与主轴回转轴线不平行 尾座套筒轴线 与主轴回转轴线不同轴 刀具热变形 钻头刃磨 不对称 B A 习图4 2 7 习图4 2 8 2 10 下列误差因素中属于常值系统误差的因素有 机床几何误差 工件定位误差 调整误差 刀具磨损 2 11 下列误差因素中属于随机误差的因素有 机床热变形 工件定位误差 夹紧误差 毛坯余量不均引起的误差复 映 2 12 从分布图上可以 对应知识点 4 6 2 确定工序能力 估算不合格品率 判别常值误差大小 判别工艺过程 是否稳定 2 13 通常根据 X R 图上点的分布情况可以判断 有无不合格品 工艺过程是否稳定 是否存常值系统误差 是否存在 变值系统误差 2 14 影响切削残留面积高度的因素主要包括 等 切削速度 进给量 刀具主偏角 刀具刃倾角 2 15 影响切削加工表面粗糙度的主要因素有 等 切削速度 切削深度 进给量 工件材料性质 2 16 影响外圆磨削表面粗糙度的磨削用量有 砂轮速度 工件速度 磨削深度 纵向进给量 2 17 消除或减小加工硬化的措施有 等 加大刀具前角 改善工件的切削加工性 提高刀具刃磨质量 降低切 削速度 2 18 避免磨削烧伤 磨削裂纹的措施有 等 选择较软的砂轮 选用较小的工件速度 选用较小的磨削深度 改善 冷却条件 2 19 消除或减弱铣削过程中自激振动的方法有 提高工艺系统刚度 增大工艺系统阻尼 加大切削宽度 采用变速切 削 3 判断题 3 1 零件表面的位置精度可以通过一次装夹或多次装夹加工得到 3 2 零件表面粗糙度值越小 表面磨损越小 3 3 零件表面残余应力为压应力时 可提高零件的疲劳强度 3 4 粗糙表面易被腐蚀 3 5 在机械加工中不允许有加工原理误差 3 6 工件的内应力不影响加工精度 3 7 主轴的径向跳动会引起工件的圆度误差 3 8 普通车床导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响不大 3 9 采用预加载荷的方法可以提高接触刚度 3 10 磨削机床床身导轨时 由于磨削热会使导轨产生中凸 3 11 只要工序能力系数大于 1 就可以保证不出废品 3 12 在Rx 中 只要没有点子越出控制限 就表明工艺过程稳定 3 13 切削过程中的热效应将使加工表面产生张应力 3 14 在车床上使用切断刀切断工件时的重叠系数等于 0 3 15 冲击式减振器特别适于低频振动的减振 4 分析题 4 1 在铣床上加工一批轴件上的键槽 如习图 4 4 1 所示 已知铣床工作台面与导轨的平 行度误差为 0 05 300 夹具两定位 V 型块夹角 交点 A 的连线与夹具体底面的平 行度误差为 0 01 150 阶梯轴工件两端轴颈尺寸为 o 90 20mm05 0 试分析计算加工后键槽 底面对工件轴线的平行度误差 只考虑上述因素影响 并忽略两轴颈与mm35 外圆的同轴 度误差 习图 4 4 1 4 2 试分析习图 4 4 2 所示的三种加工情况 加工后工件表面会产生何种形状误差 假设 工件的刚度很大 且车床床头刚度大于尾座刚度 a b c 习图 4 4 2 4 3 横磨一刚度很大的工件 习图 4 4 3 若径向磨削力为 100N 头 尾架刚度分别为 50000 N mm 和 40000N mm 试分析加工后工件的形状 并计算形状误差 4 4 曾有人提出一种在工作状态下测量工艺系统静刚度的方法 其过程如下 如习图 4 4 4 所示 在车床顶尖间装夹一根刚度很大的轴 在轴靠近前 后顶尖及中间位置预先车出三 个台阶 尺寸分别为H11 H12 H21 H22 H31 H32 经过一次走刀后 测量加工后的台 阶尺寸分别为h11 h12 h21 h22 h31 h32 试 1 说明用此方法测量工艺系统静刚度的 原理 2 如何由上面的数据确定工艺系统刚度 3 说明该方法的优缺点 习图 4 4 4 4 5 磨削CW6140 车床床身导轨 若床身长L 2240mm 床身高H 400mm 磨削后床身上 下面温差 t 5 试计算由于工件热变形所引起的加工误差 工件材料热胀系数 1 10 5 4 6 在无心磨床上磨削销轴 销轴外径尺寸要求为 12 0 01 现随机抽取 100 件进行测量 结果发现其外径尺寸接近正态分布 平均值为 X 11 99 均方根偏差为 S 0 003 试 画出销轴外径尺寸误差的分布曲线 计算该工序的工艺能力系数 估计该工序的废品率 分析产生废品的原因 并提出解决办法 FP BC A D 10050 300 习图4 4 3 21 11 21 31 31 12 22 11 22 32 32 12 H H H H H H H h H H H h 4 7 在车床上加工一批小轴的外圆 尺寸要求为mm 若根据测量工序尺寸接近正 态分布 其标准差为 0 1 0 20 025 0 mm 公差带中心小于分布曲线中心 偏差值为 0 03 mm 试 计算不合格品率 4 8 在无心磨床上磨削圆柱销 直径要求为mm 每隔一段时间测量一组数据 共 测得 200 个数据 列于表 4X4 8 表中数据为 7960 x m 试 0 040 0 8 1 画出Rx 图 2 判断工艺规程是否稳定 3 判断有无变值系统误差 对Rx 图进行分析 表 4 4 8 测量值 平均值极差 测量值 平均值极差 组 号 x1 x2 x3 x4 x5 i x Ri 组 号 x1 x2 x3 x4 x5 i x Ri 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30 37 31 35 36 43 35 21 20 26 25 29 30 40 30 35 18 18 15 31 18 28 33 35 43 38 25 11 21 24 21 30 35 35 45 30 21 23 25 25 29 35 30 38 35 45 18 28 19 26 24 6 31 8 31 8 36 6 37 8 38 2 23 4 20 2 20 0 26 4 12 9 5 5 15 15 17 17 10 7 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 26 22 28 24 29 38 28 30 28 33 27 22 20 25 28 35 27 31 38 40 24 20 17 28 23 30 35 29 32 38 25 18 28 34 24 33 38 31 28 33 25 22 25 20 34 30 31 40 30 30 25 4 20 8 23 6 26 2 27 6 33 2 31 8 32 2 31 2 34 8 3 4 11 14 11 8 11 11 10 10 4 9 习图 4 4 9 为精镗活塞销孔工序的示意图 工件以止口面及半精镗过的活塞销孔定位 试分析影响工件加工精度的工艺系统的各种原始误差因素 定位误差 热变形对刀误差 夹紧误差 F 菱形销 设计基准 定位基准 导轨误差 第第 5 章章 练习题练习题 1 单项选择 1 1 重要的轴类零件的毛坯通常应选择 铸件 锻件 棒料 管材 1 2 普通机床床身的毛坯多采用 铸件 锻件 焊接件 冲压件 1 3 基准重合原则是指使用被加工表面的 基准作为精基准 设计 工序 测量 装配 1 4 箱体类零件常采用 作为统一精基准 一面一孔 一面两孔 两面一孔 两面两孔 1 5 经济加工精度是在 条件下所能保证的加工精度和表面粗糙度 最不利 最佳状态 最小成本 正常加工 1 6 铜合金 7 级精度外圆表面加工通常采用 的加工路线 粗车 粗车 半精车 粗车 半精车 精车 粗车 半精车 精磨 1 7 淬火钢 7 级精度外圆表面常采用的加工路线是 粗车 半精车 精车 粗车 半精车 精车 金刚石车 粗车 半精车 粗磨 粗车 半精车 粗磨 精磨 1 8 铸铁箱体上 120H7 孔常采用的加工路线是 粗镗 半精镗 精镗 粗镗 半精镗 铰 粗镗 半精镗 粗磨 粗镗 半精镗 粗磨 精磨 1 9 为改善材料切削性能而进行的热处理工序 如退火 正火等 通常安排在 进行 切削加工之前 磨削加工之前 切削加工之后 粗加工后 精加工前 1 10 工序余量公差等于 上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和 上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差 上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之和的二分之一 上道工序尺寸公差与本道工序尺寸公差之差的二分之一 1 11 直线尺寸链采用极值算法时 其封闭环的下偏差等于 增环的上偏差之和减去减环的上偏差之和 增环的上偏差之和减去减环的下偏差之和 增环的下偏差之和减去减环的上偏差之和 增环的下偏差之和减去减环的下偏差之和 1 12 直线尺寸链采用概率算法时 若各组成环均接近正态分布 则封闭环的公差等于 各组成环中公差最大值 各组成环中公差的最小值 各组成环公差之和 各组成环公差平方和的平方根 1 13 用近似概率算法计算封闭环公差时 k 值常取为 0 6 0 8 0 8 1 1 1 2 1 2 1 4 1 14 派生式 CAPP 系统以 为基础 成组技术 数控技术 运筹学 网络技术 1 15 工艺路线优化问题实质上是 问题 寻找最短路径 寻找最长路径 寻找关键路径 工序排序 2 多项选择 2 1 选择粗基准最主要的原则是 保证相互位置关系原则 保证加工余量均匀分配原则 基准重合原则 自为基准原则 2 2 采用统一精基准原则的好处有 有利于保证被加工面的形状精度 有利于保证被加工面之间的位置精度 可以简化夹具设计与制造 可以减小加工余量 2 3 平面加工方法有 等 车削 铣削 磨削 拉削 2 4 研磨加工可以 提高加工表面尺寸精度 提高加工表面形状精度 降低加工表面粗糙度 提高加工表面的硬度 2 5 安排加工顺序的原则有 和先粗后精 先基准后其他 先主后次 先面后孔 先难后易 2 6 采用工序集中原则的优点是 易于保证加工面之间的位置精度 便于管理 可以降低对工人技术水平的要求 可以减小工件装夹时间 2 7 最小余量包括 和本工序安装误差 上一工序尺寸公差 本工序尺寸公差 上一工序表面粗糙度和表面缺陷 层厚度 上一工序留下的形位误差 2 8 CAPP 系统按其工作原理可划分为 和综合式 全自动式 半自动式 派生式 创成式 2 9 目前 CAPP 系统的零件信息输入方式主要有 成组编码法 形面描述法 图形识别法 从 CAD 系统直接获取零件信 息 2 10 采用决策树进行决策的优点是 易于理解 易于编程 易于修改 易于扩展 2 11 单件时间 定额 包括 等 基本时间 辅助时间 切入 切出时间 工作地服务时间 2 12 辅助时间包括 等 装卸工件时间 开停机床时间 测量工件时间 更换刀具时间 2 13 提高生产效率的途径有 等 缩短基本时间 缩短辅助时间 缩短休息时间 缩短工作地服务时间 2 14 参数优化问题数学模型的要素是 设计变量 目标函数 约束条件 优化方法 2 15 工序参数优化问题中的设计变量是 切削速度 进给量 切削深度 背吃刀量 刀具耐用度 2 16 工序参数优化问题中的优化目标可以是 最短工序时间 最小工序成本 最大工序利润 最大刀具耐用度 3 判断题 3 1 工艺规程是生产准备工作的重要依据 3 2 编制工艺规程不需考虑现有生产条件 3 3 编制工艺规程时应先对零件图进行工艺性审查 3 4 粗基准一般不允许重复使用 3 5 轴类零件常使用其外圆表面作统一精基准 3 6 淬硬零件的孔常采用钻 粗镗 半精镗 粗磨 精磨的工艺路线 3 7 铜 铝等有色金属及其合金宜采用磨削方法进行精加工 3 8 抛光加工的目的主要是减小加工表面的粗糙度 3 9 工序余量等于上道工序尺寸与本道工序尺寸之差的绝对值 3 10 中间工序尺寸公差常按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度来确定 3 11 直线尺寸链中必须有增环和减环 3 12 工艺尺寸链组成环的尺寸一般是由加工直接得到的 3 13 采用 CAPP 有利于实现工艺过程设计的优化和标准化 3 14 派生式 CAPP 系统具有较浓厚的企业色彩 3 15 创成式 CAPP 系统以成组技术为基础 3 16 在 CAPP 专家系统中广泛采用产生式规则表达知识 3 17 在 CAPP 专家系统中通常采用正向推理的控制策略 3 18 在工艺成本中可变费用是与年产量无关的费用 4 分析计算题 4 1 试选择习图 5 4 1 示三个零件的粗 精基准 其中 a 齿轮 m 2 Z 37 毛坯为热轧 棒料 b 液压油缸 毛坯为铸铁件 孔已铸出 c 飞轮 毛坯为铸件 均为批量生产 图中除了有不加工符号的表面外 均为加工表面 习图 5 4 1 4 2 今加工一批直径为 Rmm25 0 021 0 a 0 8mm 长度为 55mm的光轴 材料为 45 钢 毛坯为直径 28 0 3mm的热轧棒料 试确定其在大批量生产中的工艺路线以及各工序的工 序尺寸 工序公差及其偏差 4 3 习图 5 4 2 所示a 为一轴套零件 尺寸38和8已加工好 b c d 为钻孔加工时三种定位方案的简图 试计算三种定位方案的工序尺寸A mm 0 1 0 mm 0 05 0 1 A2和 A3 a A A t c C t b tB B C 10 0 1 0 c d a b 习图 5 4 2 A3 A2A1 8 0 05 0 38 0 1 4 4 习图 5 4 4 所示轴承座零件 mm 孔已加工 好 现欲测量尺寸 75 0 05 由于该尺寸不好直接测量 故改测尺寸 H 试确定尺寸 H 的大小及偏差 03 0 0 50 4 5 加工习图 5 4 5 所示一轴及其键槽 图纸要求轴径 为 键槽深度尺寸为 有关的加工过程如下 mm30 0 032 0 mm26 0 2 0 1 半精车外圆至 mm6 30 0 1 0 2 铣键槽