机械加工工艺工程师考试试题及答案

机械加工工艺工程师考试试题及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的字母填在括号内）1.下列哪种加工方法通常用于获得零件的高精度和低表面粗糙度？（）A.车削B.钻削C.磨削D.冲压2.工序集中原则有利于（）。A.减少工件装夹次数B.提高设备利用率C.提高劳动生产率D.以上都是3.在机械加工中，影响加工误差的因素主要包括（）。A.机床精度B.刀具磨损C.工件装夹D.以上都是4.已知零件图纸要求某尺寸的公差为±0.02mm，若毛坯尺寸为10mm，则该尺寸的加工余量（绝对值）至少应为（）mm。A.0.02B.0.04C.0.06D.0.085.通常情况下，加工铸铁件时，应选用（）作为切削刀具材料。A.高速钢B.硬质合金C.陶瓷D.金刚石6.切削用量中，主要影响切削热的因素是（）。A.进给量B.切削深度C.切削速度D.刀具前角7.夹具中用于确定工件在机床或夹具中正确位置的元件是（）。A.定位元件B.夹紧元件C.引导元件D.推力元件8.对于刚性较差的薄壁零件，在加工过程中应特别注意（）。A.减小切削力B.增大切削速度C.使用强力夹紧D.A和B9.采用数控机床加工时，程序编制的核心是根据零件图纸进行（）。A.工艺分析B.代码转换C.设备选型D.成本核算10.下列哪种措施不属于提高生产效率的工艺途径？（）A.采用高效加工方法B.缩短辅助时间C.提高设备精度D.实行流水线生产二、填空题（每空1分，共15分。请将正确答案填在横线上）1.零件图样上标注的尺寸公差，通常是指该尺寸的______误差允许范围。2.表面粗糙度是指加工表面上具有的______和______的微观几何形状特性。3.工艺路线是指从毛坯开始到成品为止，各工序的______顺序。4.切削三要素是指切削速度、______和切削深度。5.工序尺寸的公差一般采用“______”原则进行分配。6.夹具按使用功能可分为定位夹具、______、检验夹具等。7.加工大型零件时，为了减少变形，常采用______的工艺方法。8.时间定额由______时间和准备与终结时间两部分组成。9.选择机床时，主要考虑机床的______、功率、精度等级等因素。10.磨削加工是一种利用______对工件表面进行切削加工的方法。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述粗加工和精加工在工艺要求上有何主要区别？2.什么是加工余量？影响加工余量大小的因素有哪些？3.简述切削过程中产生切削热的主要来源。4.简述选择机床时应考虑哪些主要因素？四、计算题（每题10分，共30分）1.某轴类零件需加工外圆φ30mm，要求表面粗糙度Ra为0.8μm。毛坯为棒料，材料为45钢，试计算该轴的粗车和精车切削速度（分别给出计算公式和结果）。假设精车刀具材料为硬质合金，允许的切削速度范围为60-100m/min；粗车切削深度ap=2mm，进给量f=0.3mm/r，切削速度vc=80m/min。2.加工一平面，毛坯厚度50mm，要求加工后平面余量均匀，最终加工尺寸为20mm±0.1mm。试确定粗加工和精加工的加工余量（绝对值），并计算各工序的工序尺寸及其公差（采用“入体”原则）。3.在牛头刨床上加工一长为200mm的平面，材料为HT250，切削深度ap=2mm，进给量f=0.4mm/r。已知该刨床主运动速度V=100m/min，工作台行程S=300mm，空行程时间占行程时间的40%。试估算加工该平面的单件时间（不考虑准备终结时间）。五、综合分析题（25分）某轴类零件简图如下（此处无图，请自行想象一个包含外圆、台阶、键槽等特征的典型轴件），材料为45钢，毛坯为模锻件。零件技术要求：外圆φ40mm处表面粗糙度Ra为0.4μm，φ30mm处表面粗糙度Ra为1.6μm，键槽深度20mm±0.1mm，全长尺寸要求。生产纲领为中批量。请根据以上信息，制定该轴的基本机械加工工艺路线，并简要说明选择该工艺路线的理由。在制定工艺路线时，请考虑至少两种不同的方案并进行简要比较，最终确定一个较优方案。试卷答案一、选择题1.C(磨削是获得高精度和低粗糙度的常用方法)2.D(工序集中可减少装夹次数、提高设备利用率、提高生产率)3.D(机床精度、刀具磨损、工件装夹都会影响加工误差)4.C(最小余量=毛坯尺寸+上道工序最大误差+本工序最大误差；此处至少需要0.06mm)5.B(硬质合金适用于加工铸铁等脆性材料)6.C(切削速度对切削热的影响最大)7.A(定位元件用于确定工件位置)8.D(薄壁零件易变形，应减小切削力和切削速度)9.A(程序编制的核心是工艺分析)10.C(提高设备精度主要影响产品质量，而非直接提高生产效率)二、填空题1.极限偏差2.轮廓算术平均偏差轮廓形状特征3.工艺顺序4.进给量5.入体6.夹紧夹具7.分块加工分段加工8.基本时间9.加工精度10.磨料三、简答题1.粗加工侧重去除大部分余量，要求效率高，精度和表面质量要求低；精加工侧重保证最终精度和表面质量，切削用量小，余量均匀。2.加工余量是指从毛坯表面加工到零件图样上规定尺寸所切除的材料层厚度。影响因素包括零件精度要求、表面粗糙度要求、毛坯余量及均匀性、加工方法特点等。3.切削热主要来源于切削功（一部分转化为热量）和塑性变形功（变形功大部分转化为热量）。4.选择机床应考虑：加工精度等级、工作行程、功率、刚性与动态特性、自动化程度、经济性、与工艺系统的匹配性等。四、计算题1.粗车：vc=80m/min(已知结果)精车：需根据公式vc=Vc*(cv*K*f^m*ap^n)估算，假设K=1，m=0.25，n=0.5，取Vc=80*(0.3^0.25*2^0.5)≈80*0.877=70m/min(为合理范围下限值，实际应查表或根据经验)解析思路：根据切削用量选择原则，粗车用较低速度保证效率，精车用较高速度保证表面质量。硬质合金精车速度可在60-100m/min间选取，结合公式和经验估算。2.粗加工余量Z1=毛坯厚度+上道工序最大误差+本工序最大误差≈50+0+0.2=50.2mm(取整50.2mm，但需大于0.2，实际可能取0.5mm，此处按题意)精加工余量Z2=粗加工余量-精加工公差范围=50.2-(0.1+0.1)=40.2mm(不合理，需调整，说明余量分配需保证精加工后尺寸在20±0.1内，粗加工余量应能覆盖毛坯误差和精加工余量要求，假设毛坯误差忽略不计，则精加工余量需保证20±0.1，即最小余量0.1mm，最大余量0.3mm，则粗加工余量至少为0.3mm，此处题目条件不严谨，按合理分配反推：毛坯厚50，要求20±0.1，需精余量≥0.1，则粗余量至少50-20+0.1=30.1mm，题目条件若固定，则计算矛盾，按最小合理值计算：Z1=50mm,Z2=50-20+0.1=30.1mm。再计算工序尺寸：毛坯尺寸=50mm，粗加工后尺寸=50-Z1=50-30.1=19.9mm(取19.90±0.05mm)，精加工后尺寸=19.90±0.1mm。)工序尺寸：毛坯20mm±0(假设无误差)粗加工后19.9mm±0.05mm精加工后20mm±0.1mm解析思路：先根据零件要求确定精加工余量范围（0.1mm至0.3mm）。然后确定粗加工余量，需大于精加工最大余量，并考虑毛坯误差（此处题目未给，假设忽略或包含在Z1中），Z1>=Zmax_精+毛坯误差。最后根据“入体”原则计算各工序尺寸。3.切削长度L=工件长度+两次切入长度=200+2*(ap/f)=200+2*(2/0.4)=210mm切削时间Tc=L/(V*sinα)=210/(100*sin90°)=2.1min(sinα假设为90°，即垂直切削)总行程时间=Tc/(1-空行程比例)=2.1/(1-40%)=3.5min单件时间T=总行程时间=3.5min(假设无其他辅助时间)解析思路：计算单件时间通常指基本时间。基本时间=切削行程长度/(切削速度*主运动方向的有效行程系数)。切削行程长度包括工件长度和两次切入。切削速度由刨床主运动速度决定。空行程时间占比用于计算总行程所需时间。此处简化了切入切出时间及其他辅助时间。五、综合分析题（此处无图，无法给出具体详细的工艺路线图，仅提供分析思路和内容要点）分析思路：1.工艺分析：分析零件结构特点（轴类、外圆、台阶、键槽）、材料（45钢）、技术要求（尺寸精度、表面粗糙度）。2.确定毛坯：根据零件结构和尺寸，选择模锻毛坯，考虑余量。3.制定工艺路线：考虑基准选择（外圆、端面）、加工顺序（先基准后其他，先粗后精，先面后孔/槽）、工序集中与分散。4.方案比较：提出至少两种不同方案（如加工顺序不同、热处理安排不同），比较优缺点（效率、成本、质量）。5.确定最终方案：基于比较，选择较优方案并说明理由。内容要点（示例性）：方案一：工艺路线：锻造→正火→粗车（外圆、端面）→车台阶→钻中心孔→半精车（外圆、台阶）→调质→粗铣键槽→精铣键槽→精车外圆（φ40,φ30）→检验。理由：基准先行，先粗后精，热处理安排合理（正火改善组织，调质提高综合力学性能），工序安排符合加工顺序。方案二：工艺路线：锻造→正火→粗车（外圆、端面、倒角）→车台阶→钻中心孔→半精车（外圆、台阶）→精车（φ40,φ30，留磨削余量）→热处理（高频淬火）→砂轮修端面→磨外圆（φ40,φ30）→磨键槽侧面→检验。理由