机械制造装备设计

机械制造装备设计 模拟试题 1 一 简答题 每小题 3 分 共 12 分 1 转塔式组合机床 能将几个多轴箱安装在转塔回转工作台上 使每个多轴箱依次转动到加工位置对工件进行 加工的组合机床 2 成形式拉削 利用刀齿的轮廓与工件最终加工表面形状相似 切削齿高度向后递增 工件的余量被一 层一层地切去 由最后一个刀齿切出所要求的尺寸 经校准齿修光达到预定的加工精度的拉削 3 机床夹具 机床夹具是机械加工中用来确定加工工件的正确位置 并使工件固定 以承受切削力 便 于接受加工的工艺装备 4 机床装料高度 指机床上 工件安装基面至机床底面的垂直距离 二 填空题 每空 1 分 共 16 分 1 生产线上常用的工艺装备包括 夹具 模具 刀具 量具夹具 模具 刀具 量具 辅具 检具 2 组合机床总体设计的三图一卡是指 被加工零件工序图 加工示意图 机床联系尺寸图 机床生产率被加工零件工序图 加工示意图 机床联系尺寸图 机床生产率 卡卡 3 工件以粗基准和精基准平面定位 采用 锯齿头支承钉锯齿头支承钉 和 一组支承板一组支承板 作定位元件 工件以 粗基准孔和精基准孔定位 采用 可胀心轴可胀心轴 和 定位销定位销 作定位元件 4 在图示螺钉 压板夹紧机构中 零件 1 2 3 4 的作用分别是 保护压板和避免螺栓弯曲 直接压紧保护压板和避免螺栓弯曲 直接压紧 工件 支承压板 卸料工件时托住压板 工件 支承压板 卸料工件时托住压板 三 机床的传动系统为什么要遵循前多后少 前密后疏 前缓后急原则 12 分 因为传动系统从电动机到主轴 通常为降速运动 接近电动机的传动件转速较高 传递的转矩较小 尺寸小一因为传动系统从电动机到主轴 通常为降速运动 接近电动机的传动件转速较高 传递的转矩较小 尺寸小一 些 反之 则在拟定主变速传动系时 应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面 将传动副较少的安排在后些 反之 则在拟定主变速传动系时 应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面 将传动副较少的安排在后 面 此为前多后少原则 前密后疏 当变速组的扩大顺序与传动顺序相一致时 前面变速组的传动线分布紧密 面 此为前多后少原则 前密后疏 当变速组的扩大顺序与传动顺序相一致时 前面变速组的传动线分布紧密 而后面变速组传动线分布疏散 在传递相同功率的情况下 转矩较小 设计尺寸也相应较小 前缓后急 由于而后面变速组传动线分布疏散 在传递相同功率的情况下 转矩较小 设计尺寸也相应较小 前缓后急 由于 电动机到主轴的总趋势是降速运动 在分配各变速组传动比时 为使中间传动轴具有较高的转速 以减小传动电动机到主轴的总趋势是降速运动 在分配各变速组传动比时 为使中间传动轴具有较高的转速 以减小传动 件的尺寸 则前面的变速组降速要慢些 后面的要快些 但是中间轴不应过高 以免产生振动 发热和噪音 件的尺寸 则前面的变速组降速要慢些 后面的要快些 但是中间轴不应过高 以免产生振动 发热和噪音 通常不超过电动机转速通常不超过电动机转速 四 何谓夹具的对定 包括哪几个方面 为什么使用夹具加工工件时 还需要解决夹具的对定问题 15 分 1 1 夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴 或刀具 夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴 或刀具 机床运动导轨有准确的位置和方向的过程 机床运动导轨有准确的位置和方向的过程 称为夹具的对定 称为夹具的对定 2 2 夹具的对定包括三个方面 一是夹具在机床上的定位 即夹具对切削成形运动的定位 二是夹具的对刀 夹具的对定包括三个方面 一是夹具在机床上的定位 即夹具对切削成形运动的定位 二是夹具的对刀 即夹具对刀具的对准 三是分度和转位定位 即夹具对加工位置的定位 即夹具对刀具的对准 三是分度和转位定位 即夹具对加工位置的定位 3 3 使用夹具加工工件时 只有首先保证夹具在机床上的对定要求 其对定误差要小于工件的允许误差 才 使用夹具加工工件时 只有首先保证夹具在机床上的对定要求 其对定误差要小于工件的允许误差 才 能使工件在夹具中相对刀具及成形运动处于正确位置 即夹具定位 从而保证工件的加工尺寸精度和相互位置能使工件在夹具中相对刀具及成形运动处于正确位置 即夹具定位 从而保证工件的加工尺寸精度和相互位置 加工精度 加工精度 五 机床的支承件设计中 截面形状的选用原则是什么 怎样补偿不封闭支承件的刚度损失 15 分 根据支承件受力情况 选择合适的材料 截面形状和尺寸 六 已知某机床的主轴转速为 n 100 1120r min 转速级数 Z 8 电动机转速 nm 1440r min 试根据机床主传动 系统的设计原则 完成 1 拟定传动系统的结构式 2 设计转速图 3 画出转速图 15 分 七 在如图所示零件上铣槽 要求保证尺寸 和槽宽 12h9 现有三种定位方案 如图 b c d 所示 试 0 14 0 54 计算三种方案的定位误差 从中选出最优方案 六 设计题 15 分 1 计算公比 已知 Z 8 根据 则 即 1 41 100 1120 R 1 Z R 7 19 11lg 1 lg lg Z R 2 确定传动组 传动副和扩大顺序 根据传动组和传动副拟定原则 可选方案有 Z 4 2 Z 2 4 Z 2 2 2 在方案 中 可减少一根轴 但有一个传动组内有四个传动副 增加传动轴轴向长度 所以选择方案 Z 2 2 2 根据前疏后密原则 选择结构式为 8 21 22 24 3 转速图绘制设计 主轴各级转速为 100 140 200 280 400 560 800 1120 r min 确定定比传动比 取轴 的转速值为 800r min 则电机轴与轴 的传动比为 8 1 1 1440 800 0 i 确定各变速组最小传动比 从转速点 800 r min 到 100r min 共有 6 格 三个变速组的最小传动线平均下降两格 按照前缓 后急的原则 第二变速组最小传动线下降 2 格 第一变速组最小传动线下降 2 1 1 格 第三变速组最小传动线 下降 2 1 3 格 4 绘制转速图 七 分析计算题 15 分 解 1 分析 键宽尺寸 由铣刀的相应尺寸来保证 槽底位置尺寸 540 0 14的加工误差 在三种定位方案 中不同 方案 b c 产生基准位移误差 j y b j y c 和基准不重合误差 j b b j b c 方案 d 的定位基准与设计基准重合 j b d 0 2 计算误差 已知工件内孔的 TD 0 03mm 工件外径的 Td 0 10mm 心轴的 Td1 0 02mm 工件的 54 0 14mm 方案 b 的定位误差 方案 c 的定位误差 方案 d 的定位误差 3 比较 判断 根据计算得 因 而且 bwddwd 故方案 d 是能满足加工要求的最优方案 机械制造装备设计 模拟试题 2 一 简答题 每小题 3 分 共 12 分 1 孔加工复合刀具 1 由两把或两把以上单个孔加工刀具结合在一个刀体上形成的专用刀具称为孔加工 刀具 2 夹具对定装置 2 能实现夹具在机床上定位 固定 即确保夹具相对机床主轴 或刀具 机床运动导 轨有准确的位置和方向的装置 3 机床生产率 3 机床的生产率是指机床在单位时间内所能加工的工件数量 4 机床前备量 4 组合机床中 为补偿刀具磨损或制造 安装误差 动力部件可向前调节的距离 二 填空题 每空 1 分 共 16 分 1 机床的总体方案拟定包括 掌握机床的设计依据 掌握机床的设计依据 工艺分析 工艺分析 总体布局 总体布局 确定主要的技术参数 确定主要的技术参数 2 机床的主要技术参数包括 主参数 尺寸参数 运动参数和动力参数主参数 尺寸参数 运动参数和动力参数 3 针对不同工艺要求 钻削夹具可采用 固定钻套 可换钻套 快换钻套 特殊钻套固定钻套 可换钻套 快换钻套 特殊钻套 等钻套 4 设计孔加工复合刀具时 合理选择结构形式应考虑哪些因素 刀具的强度和刚度 工件加工精度及刀具的强度和刚度 工件加工精度及 表面质量 合理的使用寿命 刃磨方便表面质量 合理的使用寿命 刃磨方便 三 机床变速传动系统中 为什么要有传动比限制 各变速组的变速范围是否一定在限制的范围内 为什么 12 分 四 铣床专用夹具主要由哪几个部件组成 现要设计一个铣削传动轴的外圆轴向不通键槽夹具 试问需要采用 怎样的定位方案 限制工件的哪些自由度 画简图示意 夹具采用什么型式的对刀块 夹具如何在机床上对定 15 分 铣床夹具主要由夹具体 定位装置 夹紧装置 对刀装置 夹具定位键等组成 铣床夹具主要由夹具体 定位装置 夹紧装置 对刀装置 夹具定位键等组成 设计铣削传动轴轴向不通键槽的专用夹具 应采用传动轴外圆为主要定位基准 一端面为第二定位基准 设计铣削传动轴轴向不通键槽的专用夹具 应采用传动轴外圆为主要定位基准 一端面为第二定位基准 以长以长 V V 形块与轴外圆接触 限制形块与轴外圆接触 限制 2 2 个移动和个移动和 2 2 个转动自由度 以一个支承钉与轴端面接触 限制个转动自由度 以一个支承钉与轴端面接触 限制 1 1 个移动自由个移动自由 度 度 画示意图 画示意图 见教材选择对刀装置和对定装置 见教材选择对刀装置和对定装置 五 组合机床中具有哪些动力部件 能实现机床的什么运动 动力部件的主要参数及选择原则是什么 15 分 1 1 组合机床的动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴切削头 如铣削头 钻削头 镗组合机床的动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴切削头 如铣削头 钻削头 镗 mm021 0 1 45sin 1 2 10 0 1 2sin 1 2 0 b b d yjwd T 0 d dbjwd mm075 0 2 10 0 2 03 002 0 22 1 c c c dDd bjyjwd TTT cwdbwddwd mm 047 014 0 3 1 3 1 54 3 1 54 bwd 孔车端面孔 孔车端面孔 2 2 加工时 动力箱由电动机驱动 带动多轴箱驱动刀具主轴作旋转主运动 动力滑台带动刀具主轴作直线加工时 动力箱由电动机驱动 带动多轴箱驱动刀具主轴作旋转主运动 动力滑台带动刀具主轴作直线 进给运动 进给运动 3 3 动力部件的主要参数是包括驱动动力箱的电动机功率 动力滑台的轴向进給力 进給速度和进給行程 动力部件的主要参数是包括驱动动力箱的电动机功率 动力滑台的轴向进給力 进給速度和进給行程 切削功率切削功率 根据各刀具主轴的切削用量 计算出总切削功率 再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加根据各刀具主轴的切削用量 计算出总切削功率 再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加 功率损耗 作为选择主传动用动力箱的电动机型号和规格 功率损耗 作为选择主传动用动力箱的电动机型号和规格 进给力进给力 根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力 F F 以以 F F F F进 进 来确定动力滑台的型号和规 来确定动力滑台的型号和规 格 格 进给速度进给速度 根据要求选择的快速行程速度根据要求选择的快速行程速度v v快 快 动力滑台额定的最小进给量 动力滑台额定的最小进给量v vf f 额定 额定 进给行程进给行程 设计中所确定的动力部件总行程设计中所确定的动力部件总行程 A 所以不能满足尺寸 A 的加工要求 3 提改进方法 画图示意 机械制造装备设计 模拟试题 4 一 简答题 每小题 3 分 共 12 分 1 加工示意图 一种反映被加工零件的工艺方案 表示零件在机床上的加工过程 刀具的布置位置以及工件 夹具 刀具的相对位置关系 机床的工作行程及工作循环的图纸 2 夹具导向装置 指夹具中用以确定钻头 镗杆的位置 增加其支承 提高刚性 确保孔加工位置精度的装置 3 拉削图形 拉削图形是拉刀设计中 表示拉刀拉削工件上多余材料的顺序的图形 4 分级传动结构式意义 表示了分级传动系统的转速级数 变速组数目及其传动副数 传动顺序和各变速组的 传动比大小 二 填空题 每空题 1 分 共 16 分 1 机床夹具设计中 常用的定位元件有 支承钉 支承板 定位销 支承钉 支承板 定位销 V V 形块 形块 2 机床的主传动形式有 机械传动 液压传动 电气传动 3 机床主轴组件应满足的基本要求是 旋转精度 刚度 抗振性 温升与热变形 精度保持性旋转精度 刚度 抗振性 温升与热变形 精度保持性 4 针对不同工件的工艺要求 拉刀的拉削方式可采用 成形式 渐成式 分块式 组合式成形式 渐成式 分块式 组合式 等形式 三 组合机床多轴箱怎样实现箱内齿轮的润滑 设计多轴箱时为何需要配置一个手柄轴 手柄轴的设计应 满足什么要求 12 分 1 1 用润滑油泵从油池中吸油 由管道输送到分油器 一部分输送到箱体顶面的淋油盘 喷淋箱体中间的传用润滑油泵从油池中吸油 由管道输送到分油器 一部分输送到箱体顶面的淋油盘 喷淋箱体中间的传 动齿轮 另一部分由油管穿入到前盖和后盖中 浇注箱内前 后盖上的传动齿轮 动齿轮 另一部分由油管穿入到前盖和后盖中 浇注箱内前 后盖上的传动齿轮 2 2 为了组合机床多轴箱上多个刀具主轴能正确而稳定地切削 需要在多轴箱中设置手柄轴 用于主轴对刀 为了组合机床多轴箱上多个刀具主轴能正确而稳定地切削 需要在多轴箱中设置手柄轴 用于主轴对刀 调整或修配时检查每个主轴的运动精度 调整或修配时检查每个主轴的运动精度 3 3 为了人工搬动手柄省力轻便 手柄轴转速尽量设计的高一些 同时手柄轴位置应靠近工人操作位置 为了人工搬动手柄省力轻便 手柄轴转速尽量设计的高一些 同时手柄轴位置应靠近工人操作位置 其周围应有较大空间 便于扳手旋转操作 即保证回转时手柄不碰主轴其周围应有较大空间 便于扳手旋转操作 即保证回转时手柄不碰主轴 四 机床上采用夹具加工一批工件时 会产生哪些与夹具有关的加工误差 它们与零件的公差有何关系 15 分 1 1 在机床上使用夹具加工工件时 产生加工误差的因素有 工件在夹具中定位时产生的定位误差 在机床上使用夹具加工工件时 产生加工误差的因素有 工件在夹具中定位时产生的定位误差 d w d w 工件在夹具中夹紧时产生的夹紧误差工件在夹具中夹紧时产生的夹紧误差 j j i i 夹具安装在机床上产生的夹具安装误差 夹具安装在机床上产生的夹具安装误差 j a j a 刀具对夹具定位元 刀具对夹具定位元 件正确位置所产生的导引误差件正确位置所产生的导引误差 夹具的磨损所引起的加工误差 夹具的磨损所引起的加工误差 j m j m 其中工件的定位误差中 包括设计基准 其中工件的定位误差中 包括设计基准 与定位基准不重合而产生的基准不重合误差 有定位副制造不准确产生的基准位移误差 与定位基准不重合而产生的基准不重合误差 有定位副制造不准确产生的基准位移误差 2 2 夹具总差与工件的加工允差 夹具总差与工件的加工允差有关系 有关系 其中 其中为为 g lmjydzajjwd 除夹具以外 与工艺系统其他一切因素有关的加工误差 且应满足下列关系式除夹具以外 与工艺系统其他一切因素有关的加工误差 且应满足下列关系式 gj 3 2 gjjwd 3 1 gwd 3 1 五 圆孔拉刀粗切齿为什么需要设计分屑槽 校准齿具有什么作用 为什么圆孔拉刀的后角取值很小 15 分 1 1 圆孔拉刀是内拉刀 当拉削钢件和其它塑性材料时 切屑呈带状 为了更顺利地从工件加工孔中排屑 圆孔拉刀是内拉刀 当拉削钢件和其它塑性材料时 切屑呈带状 为了更顺利地从工件加工孔中排屑 需要将较宽切屑分割成窄宽度 以便于卷曲和容纳在容屑槽中 因此需要在圆孔拉刀前后刀齿上交错地磨出分需要将较宽切屑分割成窄宽度 以便于卷曲和容纳在容屑槽中 因此需要在圆孔拉刀前后刀齿上交错地磨出分 屑槽 屑槽 2 2 在圆孔拉刀中 校准齿一是能起修光 校准作用 二是当切削齿因重磨直径减小时 校准齿还可依次在圆孔拉刀中 校准齿一是能起修光 校准作用 二是当切削齿因重磨直径减小时 校准齿还可依次 递补成为切削齿 递补成为切削齿 3 3 拉刀的切削厚度 齿升量 很小 如按切削原理选择后角的一般原则 必须取较大后角 但是圆孔拉拉刀的切削厚度 齿升量 很小 如按切削原理选择后角的一般原则 必须取较大后角 但是圆孔拉 刀一般重磨前刀面 后角取值大了 重磨后刀齿直径会减小很多 这样拉刀的使用寿命会显著缩短 因此孔拉刀一般重磨前刀面 后角取值大了 重磨后刀齿直径会减小很多 这样拉刀的使用寿命会显著缩短 因此孔拉 刀切削齿后角不宜选得过大 其校准齿的后角应比切削齿的后角更小刀切削齿后角