机制工程试题及答案.pdf

机械制造工程学 试题及参考答案 1 简述刀具材料应具备的基本性能 硬度 HRC62 耐磨性 耐热性 一定的强度和韧性 减摩 性 较好的导热性和较小的热膨胀系数 较好的工艺性和经济 性 2 机械加工中获得零件尺寸精度的方法 a 试切法 b 调整法 c 尺寸刀具法 d 主动测量法 2 试说明机械加工中获得零件表面形状的方法 a 成形法 b 轨迹法 c 展成法 d 相切法 3 常用的刀具材料有哪些 高速钢 硬质合金 陶瓷 金刚石 立方氮化硼 CBN 4 通常刀具的实际工作角度不等于标注角度 试以横车时切断 刀为例 说明刀具的实际工作角度 前角 后角 变化 解 当考虑进给运动后 切削刃选定点相对于工件的运动轨迹为一 平面阿基米德螺旋线 切削平面变为通过切削刃切于螺旋面的 平面 Pse 基面也相应倾斜为 Pre 角度变化值为 从而前角 增大 而后角减小 如图 2 简要说明为何普通车床床身导轨在水平面内的直线度要求 高于垂直面内的直线度要求 而对普通平面磨床床身导轨的 要求恰恰相反 普通车床在车削加工时的误差敏感方向为水平方向 因而普通 车床床身导轨在水平面内的直线度要求较高 而平面磨床加工 时 主要控制高度尺寸 所以其误差敏感方向在垂直面 因而 要求垂直面内的直线度较高 7 在车床上加工丝杠 工件总长为 2650mm 螺纹部分的长度 L 2000mm 工件材料与机床丝杠材料都是 45 钢 加工时室温 为 20 C 加工后工件温度升高至 50 C 车床丝扛温度升高至 30 C 试求工件全长上由于热变形引起的螺距累积误差为多 少 45 钢的 11X10 6 解 工件材料与机床丝杠材料相同 同时伸长 但伸长量不同 工件相对机床丝杠温度变化为 20 C 影响螺距累积误差只是螺 纹部分 L 2000 故 mmtLL44 0 2020001011 6 3 何谓机械加工误差复映规律 其产生的原因是什么 工件在加工后具有与加工前相类似的误差的现象称机械加工 误差复映 产生的原因是工艺系统受切削力的作用产生变形 当切削力变化时造成变形量的变化 会影响工件的尺寸精度 形状精度及位置精度 切削力的变化主要是由于加工余量的不 均匀 材料的硬度不均匀以及机床 夹具 刀具等在不同受力 部位刚度不同而产生的 因系统有弹性变形 故原有的误差将 仍然存在 但数值大为减小 3 普通车床所能加工的典型表面有哪些 普通车床能加工各种回转表面 如内外圆柱表面 圆锥表面 成形回转表面和回转体的端面 及加工螺纹面等 4 工件被安装在两顶尖间车削外圆 加工结束后经测量 发现 所车得的外圆为马鞍形 中间直径小 两头直径大 试分析 产生该形状误差的可能原因 机床前后顶尖高度不一致 致使加工后工件产生双曲线误差 单叶回转双曲面 4 试说明圆周铣削时 逆铣和顺铣的区别 逆铣 铣刀切削速度 v 的方向与工件进给速度 vf 的方向相反 加工时 机床丝杠受力方向不变 顺铣 铣刀切削速度 v 的方向与工件进给速度 vf 的方向相同 仅适合丝杠间隙得到预紧的机床 4 夹具的作用是什么 1 保证加工质量 如相对位置精度的保证 精度的一致性等 2 提高生产率 用夹具来定位 夹紧工件 避免了手工操作用 划线等方法来定位工件 缩短了安装工件的时间 3 减轻劳动强度 如可用气动 电动夹紧 4 扩大机床的工艺范围 5 某数控车床床身导轨在制造时其水平面内的直线度和垂直面 内的直线度误差分别为 y 0 008mm z 0 05mm 在不考虑 其它因素影响加工精度的条件下 使用该机床加工一批光轴直 径 0 0 03 50 问能否保证其加工精度 若不能 则机床导轨应如 何设计加工 才能保证其加工精度 刀具切入方向角 30 度 且不允许改变 解 误差敏感方向为刀具切入 30 度方向 将 y z 值分别投 影到该方向为 025 30sin30cos oo zy 因而在直径方向引起大于 05mm 的误差 此数值已大于公差 所以不能保证加工精度 将机床导轨倾斜设计 即将整个机床导轨逆时针转 30 度就可 达到要求 误差敏感方向的误差为 y 0 008mm 在直径方向 引起的误差为 0 016mm 6 用成形砂轮磨削轴端阶梯部分的外圆表面及端面时 常使砂 轮轴心线和工件轴心线不平行 如图示 为什么 和两轴 线平行时的工况作对比分析 主要为避免磨削烧伤 两轴线平行时的工况砂轮端面与被加工 轴端面呈面接触 发热大且冷却液不易进入 而图示工况砂轮 磨削面与被加工轴端面呈凸面与平面接触 冷却液易于进入 7 何谓自激振动 它与强迫振动有何区别 消减自激振动的基 本途径有哪些 由振动过程本身引起某种切削力的周期性变化 又由这个周期 性变化的切削力反过来加强和维持振动 使振动系统补充了由 阻尼作用消耗的能量 这种类型的振动被称为自激振动 切削 过程中产生的自激振动是频率较高的强烈振动 通常又称为颤 振 强迫振动是由外界周期性的干扰力所支持的不衰减振动 1 合理选择与切削过程有关的参数 2 提高工艺系统本身的抗振性 3 使用消振器装置 8 试述分组装配法 选配 的基本原理 当封闭环的精度要求很高 用完全互换法或不完全互换法解装 配尺寸链时 组成环的公差非常小 加工十分困难而又不经济 这时可将组成环公差增大若干倍 一般为 3 6 倍 使组成环零 件能按经济公差加工 然后冉将各组成环按原公差大小分组 按相应组进行装配 这就是分组法 这种方法实质仍是互换法 只不过是按组互换 它既能扩大各组成环的公差 又能保证装 配精度的要求 9 在切削加工中 影响加工后工件表面粗糙度的主要因素有那 些 分几何因素和物理因素 影响表面粗糙度的几何因素是刀具相对工件作进给运动时 在 加工表面遗留下来的切削层残留面积 切削层残留面积愈大 粗糙度就愈高 减小切削层残留面积可通过减小进给量 减小 刀具的主 副偏角及增大刀尖半径来实现 影响表面粗糙度的物理因素为切削速度 被加工工件材质和刀 具材料 几何参数 刃磨质量等 何谓经济加工精度 统计资料表明 加工误差和加工成本之间成反比 如图所示 加工误差小到一定程度 如曲线中 A 点的左侧 加工成本提高 很多 加工误差却降低很少 加工误差大到一定程度后 如曲线 中 B 点的右侧 即使加工误差增大很多 加工成本却降低很 少 说明一种加工方法在 A 点的左侧或 B 点的右侧应用都是 不经济的 所谓加工经济精度是指在正常加工条件下 采用符合质量标准 的设备 工艺装备和标准技术等级的工人 不延长加工时问 所能保证的加工精度和表面粗糙度 在普通车床上加工一光轴 已知光轴长度 L 800mm 加工直 径 D 0 06 0 80 mm 当该车床导轨相对于前后项尖连心线在水平面内平行度为 0 015 1000 在垂直而内平行度为 0 015 1000 如下图所示 试求所加工的工件几何形状的误差 并绘出加工后光轴的形 状 解 工件轴向误差值 D 应考虑水平面不平行度 y 与垂直而 不平行度 z 的综