《机械制造技术基础》课件-第7章学后评量参考答案

学后评量参考答案1.简述制造、制造技术、制造业、先进制造技术的定义。答：制造(Manufacturing)是利用制造资源（设计方法、工艺、设备和人力等）将材料“转变”为有用的物品的过程。制造技术(ManufacturingTechnology)是制造活动所涉及到的各种技术的总称。先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力并取得理想经济效果的制造技术总称。2.先进制造技术有哪些特点？答：先进制造技术的特点有：系统性、集成性、广泛性、高精度、实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产。3.简述先进制造技术的体系结构？答：先进制造技术分为三个技术群：①主体技术群；②支撑技术群：③制造技术环境。这三个技术群相互联系、相互促进，组成一个完整的体系。主体技术群包括工程设计技术群、工程制造技术群、现代管理技术群；支撑技术群包括学科基础群及单元制造技术群；制造技术环境包括硬、软两个支撑环境、国家信息高速公路、各种广域网、局域网及多种工程数据库等。4.先进制造技术有哪些发展趋势？答：当前先进制造技术的发展趋势主要有以下九个方面:（1）信息技术、管理技术与工艺技术紧密结合，现代制造生产模式得到不断发展；（2）设计技术与手段更现代化；（3）成型及制造技术精密化，制造过程实现低消耗；（4）形成新型特种加工方法；（5）开发新一代超精密、超高速制造装备(6)加工工艺由技艺型发展为工程科学型；(7）实施无污染绿色制造；(8）虚拟现实技术将在制造业中广泛应用；(9)制造过程将贯彻以人为本的概念5.简述特种加工的概念。答：特种加工是直接借助电能、热能、声能、光能、化学能等常规机械能以外的能量或其组合形式实现材料去除的工艺方法的总称。6.简述特种加工的特点及研究方向。答：与传统的机械加工相比，特种加工的主要特点有：（1）加工范围不受材料力学性能的限制(2)可获得良好的表面质量。(3）专长于加工复杂型面、微细表面以及低刚度的零件。（4）可以发展成以多种能量同时作为主要特征的复合加工工艺。目前，国际上对特种加工技术的研究主要表现在以下几个方面：(1)微细化。（2）特种加工的应用领域正在拓宽。(3)广泛采用自动化技术。7.什么是电火花加工，它有哪些加工特点？其加工原理是什么？答：（1）电火花加工又称放电加工、电蚀加工，简称EDM。是一种利用脉冲放电对导电材料进行电蚀以去除多余材料的工艺方法。（2）加工特点：①能加工任何导电的难切削的材料。②无切削力，特别适宜复杂形状的工件、低刚度工件及微细结构的加工③因脉冲参数可根据需要任意调节，故可在同一台机床上完成粗、细、精三阶段的加工。④加工速度较慢，工具电极存在损耗，影响加工效率和成型精度。（3）基本原理：加工时，将工具与工件置于具有一定绝缘强度的液体介质中，并分别与脉冲电源的正、负极相连接。调节装置控制工具电极，保证工具与工件间维持正常加工所需的很小的放电间隙(0.01-0.05mm）。当两极之间的电场强度增加到足够大时，两极间最近点的液体介质被击穿（常用的液体介质有煤油、矿物油、皂化液或去离子水等；液体介质除对放电通道有压缩作用外，还可排除电蚀产物，冷却电极表面），产生短时间、高能量的火花放电，放电区域的温度瞬时可达10000.C以卜，金属被熔化或气化。灼热的金属蒸气具有很大的压力，引起剧烈的爆炸，而将熔融的金属抛出，金属微粒被液体介质冷却并迅速从间隙中冲走，工件与工具表面形成一个小凹坑。第一个脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环卜去，工具电极不断地向工件进给，得到由无数小凹坑组成的加工表面，工具的形状最终被复制在工件上。8.举例说明电火花加工的应用场合。答：电火花加工的应用有：（1）电火花穿孔（2)电火花型腔加工（3)电火花线切割加工9.简述电解加工的原理、特点及应用答：（1）原理：加工时，工件接直流电源的正极作为阳极，工具接电源的负极作为阴极。进给机构控制工具向工件缓慢进给，使两级之间保持较小的间隙（0.1～1mm），从电解液泵出来的电解液以一定的压力（0.5～2Mpa）和速度（5～60m/s）从间隙中流过，这时阳极工件的金属被逐渐溶解，电解产物被高速流过的电解液冲走。（2）特点：①加工范围广。能加工各种硬度与强度的金属材料。②可高生产率加工型面或型孔，约为电火花加工的5～10倍，约为机械切削加工的3～10倍。③加工中无切削力，不产生残余应力、飞边与毛刺，可以达到较小的表面粗糙度（Ra1.25～0.2μm）和0.2mm左右的平均加工精度。④加工中工具阴极无损耗，可长期使用。（3）应用：电解加工首先在国防工业中应用于加工炮管膛线，目前已成功地应用于叶片型面、模具型腔与花键、深孔、异型孔及复杂零件的薄壁结构等加工。电解加工用于电解刻印、电解倒棱去毛刺时，加工效率高，费用低；用电解抛光不仅效率比机械抛光高，而且抛光后表面耐腐蚀性好。另外，电解加工与机械加工结合能形成多种复合加工，如电解磨削、电解珩磨、电解研磨等。10.简述超声加工的原理、特点及应用。答：（1）加工原理：加工时，在工具和工件之间加入液体（水或煤油等）和磨料混合的悬浮液，并使工具以很小的力F轻轻压在工件上。超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，由换能器将超声频电振荡转变为垂直于工件表面的超声机械振动。其振幅很小，一般只有0.005～0.01mm，不能直接用于加工，因而再通过一个上粗下细的振幅扩大棒（变幅杆），使振幅放大到0.1mm左右。振幅扩大棒驱动工具端面做超声振动，迫使工作液中悬浮的磨粒高速不断地撞击、抛磨被加工表面，把工件加工区域的材料粉碎成微粒脱落下来。虽然每次打击下来的材料很少，但由于每秒钟打击的次数多达16000次以上，所以仍有一定的加工速度。与此同时，工作液受工具端面超声振动作用而产生的高频、交变的液压冲击波和“空化”作用，促使工作液钻入被加工材料的微裂缝处，加剧了机械破坏作用。加工中的振荡还强迫磨料液在加工区工件和工具间的间隙中流动，使变钝了的磨粒能及时更新。随着工具沿加工方向以一定速度移动，实现有控制的加工，逐渐将工具的形状“复制”在工件上，加工出所要求的形状。（2）特点：①适合于加工各种硬脆材料②由于工具可用较软的材料，可以制成较复杂的形状，故不需要使工具和工件作比较复杂的运动，因此超声加工机床的结构比较简单，操作、维修方便。③由于去除加工材料是靠极小磨料瞬时局部的撞击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热很小，不会引起变形及烧伤，表面粗糙度也较小④生产率较低，对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金等，加工效率远不如电火花与电解加工；对软质、反弹性大的材料，加工较为困难。（3）应用：目前,在各工业部门中，超声加工主要用于硬脆材料的型孔加工、切割、雕刻以及研磨金刚石拉丝模等。为提高加工速度并降低工具损耗，可把超声加工与电解、电火花或机械加工结合进行复合加工，如超声电解加工、超声电火花加工。超声切削已应用于车、铣、刨、磨及攻丝等，都取得了很好的效果。11.简述激光加工的原理、特点及应用。答：（1）原理：激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合过程。加工时，激光器产生激光束，通过光学系统把激光束聚焦成一个极小的光斑（直径仅有几微米到几十微米），获得107～1011W/cm2的功率密度以及10000oC以上的高温，从而能在千分之几秒甚至更短的时间内使材料熔化和气化，以蚀除被加工表面，并通过工作台与激光束间的相对运动来完成对工件的加工。（2）特点：①不需要加工工具和特殊环境，便于自动控制连续加工，加工效率高。②几乎可以加工所有的金属和非金属材料。③属于非接触加工，无机械加工变形，适用于微细加工，如加工深而小的微孔和窄缝（直径可小至几微米，深度与直径之比可达50～100以上）。④通用性好，同一台激光加工装置，可作多种加工用，如打孔、切割、焊接等都可以在同一台机床上进行。（3）应用：通过激光可以对各种硬、脆、软、韧、难熔的金属和非金属进行切割和微小孔加工。此外，激光还广泛应用于精密测量和焊接工作。例如激光打孔、激光切割、激光打标、激光焊接、激光表面处理等。12.简述电子束加工的原理、特点及应用。答：（1）原理：电子束加工是利用高速电子的冲击动能来加工工件的。在真空条件下，将具有很高速度和能量的电子射线聚焦（一次或二次聚焦）到被加工材料上，电子的动能大部分转变为热能，使被冲击部分材料的温度升高至熔点，瞬时熔化、气化蒸发而去除，达到加工目的，这就是电子束加工原理。（2）特点：①电子束能够极其微细地聚焦（可达1～0.1μm）,故可进行微细加工。加工速度快，效率高。②加工材料的范围广。③加工在真空中进行，加工表面无杂质渗入，污染少，加工表面不易被氧化。④电子束的强度和位置比较容易用电、磁的方法实现控制，加工过程易实现自动化，可进行程序控制和仿形加工。⑤电子束加工需要整套的专用设备和真空系统，价格较贵，故在生产中受到一定程度的限制。（3）应用：电子束加工由于在极小的面积上具有高能量（能量密度可达106～109W/cm2），故可加工微孔、窄缝等，其生产率比电火花加工高数十倍至数百倍。常应用于加工微细小孔、异型孔及特殊曲面。此外，还可利用电子束焊接高熔点金属和用其它方法难以焊接的金属，以及用电子束炉生产高熔点高质量的合金及纯金属。13.简述离子束加工的原理、特点及应用。答：（1）原理：离子束加工原理与电子束加工类似，也是在真空条件下，把氩（Ar）、氪（Kr）、疝（Xr）等惰性气体，通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后，投射到工件表面的加工部位，以实现去除加工。所不同的是离子带正电荷，其质量比电子大千万倍，例如最小的氢离子，其质量是电子质量的1840倍，氩离子的质量是电子质量的7.2万倍。由于离子的质量大，故离子束加速轰击工件表面，比电子束具有更大的能量。（2）特点：①离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精确地控制②离子束加工在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金属、合金和半导体材料进行加工。③离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，是一种微观作用，所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚度零件进行加工。（3）应用：在目前的工业生产中，离子束加工主要应用于刻蚀加工（如加工空气轴承的沟槽、加工极薄材料等）、镀膜加工（如在金属或非金属材料上镀制金属或非金属材料）、注入切工（如某些特殊的半导体器件）等。14.常用的复合加工有哪些？答：常用的复合加工有：（1）复合切削加工（2）化学机械复合加工（3）磁场辅助研抛加工（4）激光辅助车削。15.简述数字控制、数字控制机床、机床数字控制技术的定义。答：（1）数字控制：是一种使用由英文字母、阿拉伯数字及标点符号等组成的一系列指令码来控制机器各种动作的自动化技术。（2）数字控制机床：是具有数字程序控制系统的，由数字资料控制运作的机床，简称数控机床。（3）机床数字控制技术：是把零件的加工尺寸和各种要求用代码化的数字表示后输入数控装置，再经过处理与计算后，发出各种控制信号，使机床的运动及加工过程在程序控制下有步骤地进行，并将零件自动加工出来的技术。16.数控系统由哪些部分组成？答：①数控介质（数字信息的载体）②输入装置③数控装置④强电控制装置⑤伺服系统⑥测量反馈装置17.简述数控机床的工作过程？答：首先根据零件的要求编制相应的加工程序（可由人工或计算机编程），存储在软盘、磁带等介质中；再将加工程序输入机床的数控装置；数控装置按加工程序控制伺服驱动系统和其它驱动系统；伺服驱动系统和其它驱动系统驱动机床的工作台、主轴、自动换刀装置等，从而完成零件的加工；最后将自动检测结果、工件工时、机床负荷等信息出到管理系统。18.数控机床由哪几部分组成？数控机床有哪些分类方法？。答：（1）组成：数控机床由两大部分组成：一部分是数控系统；另一部分是工作本体。（2）分类方法：按工艺用途分类、按控制运动方式分类、按伺服系统类型分类、按控制坐标轴数分类、按数控装置功能水平分类19.数控机床有哪些特点？答：（1）加工精度高且质量稳定（2）生产效率高（3）自动化程度高（4）适应性强（5）便于生产管理的现代化（6）使用成本高20.数控机床的应用在哪些场合？答：（1）多品种、小批量生产的零件（2）结构复杂、精度要求高的零件（3）加工频繁改型的零件（4）价值昂贵、不允许报废的关键零件。（5）需最短生产周期的急需件。21.什么是NC、CNC？答：（1）数字控制（NumericalControl），简称NC，是一种使用由英文字母、阿拉伯数字及标点符号等组成的一系列指令码来控制机器各种动作的自动化技术。（2）CNC（ComputerizedNumerica