机械制造工艺过程考试题目及答案

机械制造工艺过程考试题目及答案考试时间：______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题后的括号内）1.在机械加工中，加工一批零件后，其实际尺寸分散在基本尺寸上下允许的变动范围，此范围称为（）。A.公差B.间隙C.过盈D.偏差2.下列哪一项不属于零件加工中常用的基准？（）A.设计基准B.工艺基准C.机床基准D.辅助基准3.工序集中和工序分散各有优缺点，工序集中通常会导致（）。A.工艺路线短，设备利用率高，但机床设备投资大B.工艺路线长，设备利用率低，但机床设备投资少C.工艺路线短，设备利用率低，但机床设备投资少D.工艺路线长，设备利用率高，但机床设备投资大4.在加工箱体类零件时，通常选用（）作为粗基准。A.未加工的毛坯表面B.已加工的精基准表面C.零件上精度较高的表面D.零件上最重要的设计基准表面5.当一批零件加工完成后，零件尺寸的实际分布中心与公差带中心重合，且分布范围在公差带内，这种分布称为（）。A.对称分布B.偏心分布C.荷花分布D.正态分布6.切削用量中，对切削温度影响最大的是（）。A.切削速度B.进给量C.背吃刀量D.刀具材料7.在加工过程中，用来确定工件在机床或夹具中正确位置所依据的基准称为（）。A.设计基准B.工艺基准C.定位基准D.测量基准8.铸件或锻件上的毛坯表面作为后续工序的加工基准，这种基准称为（）。A.主要基准B.辅助基准C.重复基准D.毛坯基准9.车削外圆时，切削深度是指（）。A.工件已加工表面与未加工表面之间的垂直距离B.工件直径上的进给量C.刀具切下的切屑厚度D.刀具沿进给方向移动的距离10.钻孔时，若孔的轴线歪斜，其主要原因是（）。A.钻头后角选择不当B.钻头磨损严重C.工件装夹不牢固或钻床主轴径向圆跳动过大D.进给量过大二、判断题（每题1分，共10分。请将正确的判断在题后的括号内打“√”，错误的打“×”）1.工艺过程是由若干个连续的工序组成的。（）2.精基准是指零件上精度最高的基准。（）3.工序余量是指加工后，零件表面层被切除的材料层厚度。（）4.加工经济精度是指加工成本最低时的精度等级。（）5.零件图样上标注的尺寸都是基本尺寸。（）6.工序安排时，应先粗后精，先基准后其他，先面后孔。（）7.螺纹车刀是成型刀具。（）8.切削液的主要作用是冷却和润滑。（）9.磨削是利用砂轮作为刀具进行加工的。（）10.工艺路线是指从毛坯开始到成品入库所经过的工序顺序。（）三、简答题（每题5分，共20分）1.简述加工余量的概念及其种类。2.什么是基准？基准选择应遵循哪些基本原则？3.简述切削加工中“工序集中”和“工序分散”的含义及其特点。4.说明粗加工、半精加工、精加工在加工质量要求、切削用量选择等方面的主要区别。四、计算题（每题8分，共16分）1.加工一批轴类零件的外圆，已知零件的基本尺寸为Φ50mm，加工总余量Z总=1.5mm，粗加工余量Z粗=1.0mm，半精加工余量Z半精=0.5mm。求该零件粗加工和半精加工后的尺寸范围（上偏差和下偏差，假设加工过程尺寸分布符合正态分布且中心与公差带中心重合）。（零件图样标注为Φ50±0.021mm）2.在某车床上车削零件外圆，工件材料为45钢，已加工表面要求Ra值为1.6μm。试根据生产实践，选择合适的刀具材料、刀具几何角度（前角、后角、主偏角），并估算合理的切削速度、进给量和切削深度。（需说明选择依据和计算过程）五、论述题（10分）试结合具体实例，论述合理选择加工基准对于保证零件加工质量的重要性。试卷答案一、选择题1.A解析：公差是零件尺寸允许的变动范围。间隙、过盈是配合的性质。偏差是实际尺寸与基本尺寸之差。2.C解析：设计基准、工艺基准（包括定位基准、测量基准等）都是零件加工中常用的基准。机床基准是机床本身的基准，不是零件加工直接使用的基准。3.A解析：工序集中可以缩短工艺路线，减少设备数量，提高设备利用率，但可能需要更大、更复杂的设备和工艺装备。4.A解析：粗基准是第一次加工时使用的基准，应选择未经加工的毛坯表面，以保证后续加工基准的加工面有足够的余量。5.A解析：对称分布是指一批零件的尺寸实际分布中心与公差带中心重合。6.A解析：切削温度主要取决于切削速度、进给量和切削深度，其中切削速度的影响最大。7.C解析：定位基准是工件在机床或夹具中定位时使用的基准。8.D解析：毛坯基准是指以铸件或锻件上的毛坯表面作为后续工序加工基准。9.A解析：切削深度是工件已加工表面与未加工表面之间的垂直距离，即沿工件轴线测量的切深。10.C解析：钻孔时，若钻头后角选择不当或磨损严重会影响加工质量，但主要导致孔轴线歪斜的原因是工件装夹不牢或钻床主轴径向圆跳动过大。二、判断题1.√解析：工艺过程是由一系列相互关联、按顺序排列的工序组成的。2.×解析：精基准是后续精加工工序使用的基准，不一定是零件上精度最高的基准，但通常选择精度较高的表面。3.√解析：工序余量是指加工过程中从工件上切除的材料层厚度。4.√解析：加工经济精度是指在满足使用要求的前提下，加工成本最低的精度等级。5.√解析：零件图样上标注的尺寸均为基本尺寸，加工后得到的实际尺寸允许在一定范围内变动。6.√解析：这是工序安排的基本原则，先去除大部分余量（粗加工），然后提高加工精度（半精加工、精加工），先建立基准面，再加工其他表面，先加工大平面，再加工孔。7.√解析：螺纹车刀是根据螺纹的轮廓形状制成的专用刀具，属于成型刀具。8.√解析：冷却和润滑是切削液最主要的两项作用。9.√解析：磨削是利用砂轮上无数磨粒的切削刃对工件进行切削加工。10.√解析：工艺路线是指零件从毛坯到成品所经过的各个工序的顺序。三、简答题1.简述加工余量的概念及其种类。解析：加工余量是指加工过程中从工件待加工表面切除的材料层厚度。种类：a.总余量：零件从毛坯尺寸加工到成品尺寸所切除的全部余量。b.工序余量：某一工序中被切除的余量。总余量等于各工序余量之和。c.单边余量：对于只加工一个表面的情况，指该表面加工前后尺寸之差。d.双边余量：对于加工成对称形状（如孔、轴）的情况，指加工后尺寸与加工前尺寸之差的一半。2.什么是基准？基准选择应遵循哪些基本原则？解析：基准是指零件加工或测量时，用来确定工件上几何要素位置的依据。基准选择原则：a.基准统一原则：尽可能选用设计基准作为定位基准。b.基准重合原则：加工表面的定位基准与设计基准重合。c.自为基准原则：精加工或光整加工时，以加工表面本身作为定位基准。d.互为基准原则：精加工中，加工表面与被加工表面互为基准，反复加工，精度逐步提高。e.先基准后其他原则：先加工出精基准，再以精基准为基础加工其他表面。3.简述切削加工中“工序集中”和“工序分散”的含义及其特点。解析：含义：a.工序集中：将零件的多道工序集中在一台机床或一个工位上完成。b.工序分散：将零件的各道工序分散到多台机床或多个工位上依次完成。特点：a.工序集中：工艺路线短，设备数量少，生产周期短，自动化程度高，但设备投资大，调整灵活性强。b.工序分散：工艺路线长，设备数量多，生产周期长，设备利用率可能不高，但设备要求简单，工艺调整灵活，对复杂零件加工有利。4.说明粗加工、半精加工、精加工在加工质量要求、切削用量选择等方面的主要区别。解析：a.加工质量要求：i.粗加工：主要要求去除大部分余量，保证尺寸精度要求不高，形状精度要求也低，主要控制表面粗糙度值较大即可。ii.半精加工：在粗加工基础上，进一步提高尺寸精度和形状精度，使表面粗糙度有所改善，为主要精加工做准备。iii.精加工：要求达到零件图样上规定的最终尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求。b.切削用量选择：i.粗加工：通常选择较大的切削深度和进给量，切削速度中等或根据机床、刀具刚性选择，旨在提高生产率。ii.半精加工：切削深度和进给量较粗加工减小，切削速度可适当提高。iii.精加工：选择较小的切削深度和进给量，切削速度较高，以保证加工质量和刀具寿命。四、计算题1.加工一批轴类零件的外圆，已知零件的基本尺寸为Φ50mm，加工总余量Z总=1.5mm，粗加工余量Z粗=1.0mm，半精加工余量Z半精=0.5mm。求该零件粗加工和半精加工后的尺寸范围（上偏差和下偏差，假设加工过程尺寸分布符合正态分布且中心与公差带中心重合）。（零件图样标注为Φ50±0.021mm）解析：已知基本尺寸d=50mm，上偏差Es=0.021mm，下偏差EI=-0.021mm，总余量Z总=1.5mm，粗加工余量Z粗=1.0mm，半精加工余量Z半精=0.5mm。粗加工后基本尺寸：d₁=d+Z总=50+1.5=51.5mm。粗加工后尺寸公差：T₁=Z总=1.5mm。粗加工后尺寸范围：上限=51.5+(T₁/2)=51.5+0.75=52.25mm；下限=51.5-(T₁/2)=51.5-0.75=50.75mm。半精加工后基本尺寸：d₂=d₁+Z半精=51.5+0.5=52.0mm。半精加工后尺寸公差：T₂=Z半精=0.5mm。半精加工后尺寸范围：上限=52.0+(T₂/2)=52.0+0.25=52.25mm；下限=52.0-(T₂/2)=52.0-0.25=51.75mm。（注：题目要求假设加工过程尺寸分布中心与公差带中心重合，且为正态分布，因此粗加工和半精加工的尺寸范围中心分别为其各自的公差带中心。）答案：粗加工后尺寸范围Φ50.75mm~Φ52.25mm。半精加工后尺寸范围Φ51.75mm~Φ52.25mm。2.在某车床上车削零件外圆，工件材料为45钢，已加工表面要求Ra值为1.6μm。试根据生产实践，选择合适的刀具材料、刀具几何角度（前角、后角、主偏角），并估算合理的切削速度、进给量和切削深度。（需说明选择依据和计算过程）解析：a.刀具材料选择：工件材料为45钢，属于中等强度碳素结构钢，已加工表面Ra=1.6μm属于中等精度要求，车削时切削条件一般。可选择硬质合金刀具，根据切削速度选择牌号，中低速切削可选用P01、P10等牌号。b.刀具几何角度选择：i.前角γ₀：选择较大前角有利于切削，可取γ₀=15°~25°。中等强度材料，取γ₀=20°。ii.后角α₀：选择合适的后角保证切削刃锋利和排屑顺畅，可取α₀=8°~12°。取α₀=10°。iii.主偏角κᵣ：根据零件结构选择，车外圆通常取κᵣ=90°或接近90°。c.切削用量估算：i.切削深度ap：根据零件余量，假设单边余量，取ap=0.5mm~1.0mm。取ap=0.8mm。ii.进给量f：根据表面粗糙度要求Ra=1.6μm，可参考切削用量手册，取f=0.08mm/rev。iii.切削速度vc：硬质合金车刀粗车45钢，取切削速度范围约为70~100m/min。取vc=80m/min。答案：刀具材料：硬质合金（P01或P10牌号）。刀具几何角度：前角γ₀=20°，后角α₀=10°，主偏角κᵣ=90°。估算切削用量：切削深度ap=0.8mm，进给量f=0.08mm/rev，切削速度vc=80m/min。五、论述题试结合具体实例，论述合理选择加工基准对于保证零件加工质量的重要性。解析：合理选择加工基准对于保证零件加工质量至关重要。基准选择不当会导致定位误差、工序间尺寸链问题，最终影响零件的精度和功能。例如，加工一个台阶轴，如果粗加工时选用未加工的毛坯外圆作为定位基准（粗基准）来加工另一个外圆，必须保证足够的加工余量，否则可能因毛坯形状误差导致后续加工的轴颈尺寸不均或同轴度误差。精加工时，为了保证两个外圆的同轴度要求，必须选用其中之一作为精基准（设计基准或工艺基准），例如选用直径较大的已加工外圆作为精基准来加工直径较小的外圆。如果错误地选用直径较小的外圆作为精基准，由于其本身精度和形状误差，会导致大外圆加工后的同轴