机械制造工艺学 考试内容.doc

1. 什么是机械加工工艺过程？采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程2.机械制造业的生产类型一般分为几种？ 单件小批生产，中批生产，大批大量生产。3.基准的概念及分类？基准是指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。4.工序、安装、工位、工步、复合工步的基本概念及其内在联系。个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。在一道工序中，工件每装卡一次所完成的加工，称为安装。在一次安装中，工件在机床上所占据的每一个加工位置称为工位。在加工表面和加工工具、主轴转速及进给量不变的情况下，所连续完成的那一部分作业，称为工步。为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个表面的工步，称为复合工步。在一个工步内，刀具每切削一次，就称为一次走刀。 工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和进给（走刀）。1.常用毛坯的种类及应用。铸件，锻件，型材，组合焊接件，冲压件。当零件的结构比较复杂，材料又具备可铸性时，零件毛坯应选择铸件。 铸件大都采用砂型铸造，少数尺寸较小的优质铸件，可采用特种铸造方法铸造，如压力铸造、金属型铸造、离心铸造等。 砂型铸造的铸件按造型方法分为木模手工造型和金属模机器造型两种。 木模手工造型适用于单件和小批生产，成批及大量生产时应选择金属模机器造型的铸件，生产成本高，质量和尺寸都不宜过大。 压力铸造的铸件，精度很高，表面粗糙度较细，加工余量小，并可以铸出比较复杂的结构，如文字、图案及各种孔眼等，主要用在大批大量生产中，生产形状复杂，尺寸较小，质量不大的有色金属铸件。 金属型铸造的铸件，适用于大批大量生产小尺寸、结构简单的有色金属铸件。 离心铸造的铸件适用于大批大量生产中的回转体铸件。锻件有自由锻造件和模锻件两种。 自由锻造件适用于单件小批生产中，生产结构简单的锻件。 模锻件的精度、表面质量及综合力学性能都比自由锻件高，结构可以比自由锻件的结构复杂。模锻的生产率较高，大批大量生产中，中小型零件的毛坯，常采用模锻制造。型材是指各种不同截面形状的热轧和冷拉钢材。 热轧型材的截面尺寸大、精度低，适用于一般零件的毛坯。 冷拉型材的截面尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中小型零件，自动机床上加工零件的毛坯，也多用冷拉型材。组合焊接件是用焊接的方法将同种材料或不同的材料焊接在一起，从而获得的毛坯，适用于单件小批生产。焊接制造的毛坯需经适当的去应力处理后，才能进行机械加工。冲压件用于形状复杂，生产批量较大的中小型板料件毛坯。尺寸精度高，生产率高，但厚度不宜过大。2.定位基准的分类？粗、精基准选择原则？粗基准，精基准。(1) 为了保证加工表面和非加工表面的位置关系，应选择非加工表面作粗基准。如果有多个非加工表面，则应选择与加工表面位置精度要求较高的非加工表面作粗基准。(2) 当零件上有较多的加工表面时，粗基准的选择，应有利于合理地分配各加工表面的加工余量。（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（5）便于装夹原则3.选择加工方法时应考虑的主要问题有哪些？(1) 工件的材料因素(2) 工件的结构和尺寸 (3) 生产类型和现场生产条件（4）要满足零件加工质量的要求，也要兼顾生产率和经济性。4.工艺过程一般划分几个加工阶段？为什么要划分加工阶段？什么情况下可以不划分或不？粗加工阶段 ，半精加工阶段，精加工阶段，光整加工阶段。（1）保证加工质量 （2）合理利用设备 （3）便于热处理工序的安排，使冷热加工工序搭配得更合理 （4）能在粗加工中及时发现毛坯的缺陷（5）精加工放在最后进行，以防止损伤加工精确的表面。对于精度要求不高，余量不大，刚性较好的零件，如生产纲领不大，可不必严格划分加工阶段。5.安排机械加工顺序应遵循哪些原则？1）先基准后其他2）先粗后精3）先主后次4）先面后孔6. 何谓工序集中、工序分散？如何应用?如果零件的加工集中在少数几个工序内完成，则每一工序的加工内容就比较多，称为工序集中；反之，则称为工序分散。拟定工艺路线时，工序集中和工序分散原则的应用，主要应根据生产类型来决定。 单件小批生产时，不宜采用较多的设备，采用工序集中的原则较为合理。 大批量生产，既可以采用工序集中的原则，又可以采用工序分散的原则； 成批生产应尽可能采用效率较高的机床，使工序适当集中。7.工艺尺寸链计算（例题及作业题）1.衡量加工质量的指标？加工精度和表面质量。2.加工精度、加工误差的概念及关系？加工精度包括几个方面？加工精度是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数相符合的程度。而它们之间的偏离程度则称为加工误差。加工精度在数值上通过加工误差的大小来表示。尺寸精度，几何形状精度，相互位置精度。3.工艺系统的概念？何谓原始误差？由机床，刀具，夹具，量具和工件组成的系统称为工艺系统。在工艺系统中，造成工件加工误差的工艺因素统称为原始误差。4.加工误差的性质分几类？试举例说明 加工误差的性质可分为系统误差和随机误差。系统误差：如机床，夹具，刀具，和量具的制造误差。随机误差：如由于内应力的重新分布所引起的工件变形，零件毛坯由于材质不匀所引起的变形等都是随机误差。5.获得零件尺寸精度的方法有哪些？1）试切法2) 调整法3) 定尺寸刀具法4) 自动控制法6.何为原理误差，举例说明，原理误差是否必须避免或减少？加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。例如滚齿用的齿轮滚刀，就有两种误差： 一是为了制造方便，采用阿基米德蜗杆或法向直廓蜗杆代替渐开线基本蜗杆而产生的刀刃齿廓近似造形误差； 二是由于滚刀刀齿有限，实际上加工出的齿形是一条由许多微小折线段组成的曲线，和理论上的光滑渐开线有差异，这些都会产生加工原理误差。只要其误差不超过规定的精度要求，在生产中仍能得到广泛的应用。7.机床两顶尖间装夹一光轴，用调整法车削外圆。如果只考虑工件刚度影响时，加工细长轴，则工件产生何种形状误差？如果只考虑机床刚度影响时，加工短粗轴，工件将产生何种形状误差？1）加工后工件呈马鞍形的 轴向形状误差。2)加工后工件呈腰鼓形的轴向形状误差。8.何为误差复映现象？工艺系统刚度与误差复映系数有何关系？误差复映现象产生的原因？如何减少误差复映现象？工件加工前的误差以类似的形状反映到加工后的工件上，这种现象称为误差复映。增大工艺系统刚度能减小误差复映系数。工件毛坯有形状误差或相互位置误差，毛坯尺寸不一，或材质不均匀时。增加走刀次数。9.控制工艺系统受力变形的主要措施有哪些？一是提高系统刚度，二是减小载荷及其变化。10.习题3-17，3-181.衡量表面质量的指标？ 常用表面粗糙度或用加工硬化和残余应力等来衡量。2.试说明机器零件的表面质量对零件耐磨性、疲劳强度有何影响？1）表面质量对零件耐磨性的影响表面粗糙度值越小，其耐磨性越好。但是表面粗糙度值太小，磨损反而增加。圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好；尖峰状的表面纹理由于摩擦副接触面压强大，耐磨性较差。在运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐磨性较好；两者的刀纹方向均与运动方向垂直时，耐磨性最差。加工硬化使表面层金属的显微硬度提高，塑性降低，减少了摩擦副接触部分的弹塑性变形，故可减少磨损。加工硬化程度过高时，硬化层容易脱落。2）表面质量对零件疲劳强度的影响 表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好；反之，加工表面越粗糙，表面的纹痕越深，纹底半径越小，其抵抗疲劳破坏的能力越差。表面层金属的加工硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。3.在切削加工中，影响表面粗糙度因素及其影响规律？几何因素，物理因素和工艺系统振动。较小的进给量和较大的刀尖圆弧半径，将会使表面粗糙度得到改善。选择低速宽刀精切和高速精切，往往可以得到较小的表面粗糙度值。加工脆性材料时，切削速度对表面粗糙度的影响不大。对于同样的材料，金相组织越是粗大，切削加工后的表面粗糙度值也越大。合理选择切削液、适当增大刀具的前角、提高刀具的刃磨质量等均能有效地减小表面粗糙度值。防止加工过程中高频振动的产生。 4.磨削加工时，影响加工表面粗糙度的主要因素有哪些？ (1) 砂轮粒度(2) 砂轮的修整(3) 砂轮速度(4) 磨削深度与工件速度5.什么是冷作硬化？影响冷作硬化的因素有哪些？钢材在常温或在结晶温度以下的加工产生强烈的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒产生剪切、滑移，晶粒被拉长，这些都会使表面层金属的硬度增加，减少表面层金属变形的塑性，称为冷作硬化。金属在冷态塑性变形中，使金属的强化指标，如屈服点、硬度等提高，塑形指标如伸长率降低的现象称为冷作硬化。刀具刀具前角越大，切削层金属的塑性变形越小，硬化层深度越小；刀刃刃口圆弧半径越大，已加工表面在形成过程中受挤压越大，加工硬化也越大；随着刀具后刀面磨损量的增加，后刀面与已加工表面的摩擦也随之增加，硬化层深度也增大。工件材料工件材料的塑性越大，硬度越低，加工表面层的硬化越严重。例如，磨削低碳钢与磨削淬火钢相比，硬化层深度h由3060肛m降至2040肚m，硬化程度N由160降低至125。 切削条件当进给量增大时，切削力增大，表层的金属塑性变形加剧，冷硬程度增加；当切削厚度较小时，表层金属冷硬程度不仅不会减小，反而会增大，这是由于刀 具刃口圆弧对工件的挤压增加；切削速度增加时，塑性变形不充分，硬化层深度减小，且由于切削速度的增加，切削温度升高，回复作用增大，冷硬层随之减小。如 果切削速度很高，导致回复来不及进行，则硬化层深度又有所增加。6.残余应力产生的主要原因？产生拉应力还是压应力？(1)冷态塑性变形引起的残余应力 当刀具在被加工表面上切除金属时，由于受后刀面的挤压和摩擦作用，表层金属纤维被拉长时会受到里层金属的阻止，因而在表层产生残余压应力，在里层产生残余拉应力。(2) 热态塑性变形引起的残余应力 切削热会使表层金属产生热态压应力。当加工结束后表层产生残余拉应力，里层产生残余压应力。(3) 金相组织变化引起的残余应力 加工中工件表层温度超过金相组织的转变温度，则工件表层将产生组织转变，从而在表层、里层产生互相平衡的残余应力。1.装配的概念？将若干个零件组合成部件，或将若干个零件和部件组合成机械的过程称为装配。2.装配的组织形式有几种？固定式装配，移动式装配。3.装配精度一般包括哪些内容？装配精度与零件的加工精度间有何关系？零部件间的尺寸精度，零部件间的位置精度，零部件间的相对运动精度，零部件间的接触精度。1零件精度是保证装配精度的基础2.但装配精度并不完全取决于零件精度。4.何谓装配尺寸链？何谓装配尺寸链中的组成环、封闭环？装配尺寸链是由各有关装配尺寸组成的尺寸链。封闭环不具有独立变化的特性，它是装配后间接形成的。组成环是对装配精度有直接影响的相关零件上的尺寸或相关位置关系。5.生产中保证装配精度的方法有几种？应用场合？互换法装配、选配法装配、修配法装配和调整法装配。完全互换法装配适用于少环尺寸链或多环低精度尺寸链的大批大量生产装配作业中。大数互换法装配适用于大批大量生产中，组成环数较多、装配精度要求较高的场合。选配法装配适用于大批大量生产中，当装配精度要求很高而组成环数目又较少时。修配法装配适用于成批生产中，当装配精度要求较高组成环又较多时。调整法装配适用于产量大，装配精度要求高的大批大量生产中。6.何谓分组装配法？在什么情况下采用此法比较适宜？如果相配合工件的公差不等，采用该法会出现什么问题？分组装配法是指在大批量生产中，将产品的各配合副的零件按实测尺寸进行分组，装配时按照分组进行互换装配以达到装配精度的方法。分组装配法适用于成批或大量生产中装配精度要求很高且尺寸链组成环数目较少的情况。7.何为修配法装配？调整法装配？修配法装配是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换法装配的公差增大，按较经济的公差精度加工，装配时，通过改变尺寸链中某一预先选定的组成环尺寸，使封闭环达到其公差与极限偏差的要求。在装配时，用改变调整零件在机器或部件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，称为调整法装配。1.何谓定位？夹紧？装夹？1.定位：使工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。2.夹紧：将工件固定的操作。3.装夹：从定位到夹紧的过程。2.何谓机床夹具？ 专用夹具？在金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备统称为机床夹具。专为零件的某一道工序的加工而专门设计和制造的。3.机床夹具通常由哪几部分组成？各起何作用？1定位支承元件确定工件在夹具中位置，定位精度直接影响工件的加工精度。2夹紧装置确保工件在加工过程中不因受外力作用而破坏其定位。3夹具体夹具体是夹具的基体骨架，通过它将夹具所有元件构成一个整体4导向元件用于确定刀具的位置并引导刀具5对刀元件及定向元件用于确定刀具与夹具中定位元件相对位置，用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相对位置并与机床相连接，保证夹具在机床上有一个正确的位置。6其他装置4.何为“六点定位原理”？工件的合理定位是否一定要限制其在夹具中的六个自由度？如果要使工件在坐标系中有一个确定的位置，就必须设置相应的约束以限制工件的六个自由度。在夹具上用合理分布的六个支撑点限制工件的六个自由度，即用一个支撑点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定。这就是六点定位原理。在设计定位方案时，对不必要限制的自由度，一般不应布置定位元件，否则将使夹具结构复杂化。但有时为了使加