机械制造工艺师考试题目及答案

机械制造工艺师考试题目及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（每题1分，共20分。下列每题均有四个选项，请选择其中唯一正确的选项。）1.金属材料的强度指标不包括以下哪一项？A.屈服强度B.抗拉强度C.硬度D.延伸率2.下列哪种加工方法属于切削加工？A.铸造B.锻造C.车削D.焊接3.在机械加工中，通常将毛坯上需要去除的材料总量称为：A.加工余量B.公差C.表面粗糙度D.尺寸偏差4.机床主运动的运动性质是：A.进给运动B.辅助运动C.主运动D.坐标运动5.下列哪种刀具材料通常用于制造高速钢刀具？A.碳化钨B.淬火钢C.合金工具钢D.陶瓷6.切削时，切屑流出的方向通常是：A.与主运动方向相同B.与主运动方向相反C.与进给方向相同D.垂直于进给方向7.评定零件加工表面粗糙度的主要参数是：A.尺寸公差B.形位公差C.轮廓算术平均偏差RaD.基准要素8.下列哪种公差原则是指零件的实际轮廓应同时满足尺寸公差和形位公差的要求？A.最大实体原则B.最小实体原则C.独立原则D.公差配合原则9.零件图上标注的“Φ20+0.0210”表示该圆柱面的：A.最大实体尺寸为20mmB.最小实体尺寸为19.979mmC.上偏差为0.021mmD.下偏差为010.在机械加工工艺过程中，工序分散程度越高，则：A.工艺路线越短B.工件周转次数越少C.机床设备利用率越高D.工艺成本越低11.铸造毛坯通常适用于：A.批量生产大批量零件B.加工余量要求特别小的零件C.结构形状复杂或质量要求不高的零件D.精度要求极高的零件12.热处理工艺中，淬火的主要目的是：A.提高材料的塑性和韧性B.提高材料的硬度和耐磨性C.消除内应力D.改善材料的切削加工性能13.用于工件在一次装夹中，能够加工出多个表面的机床是：A.卧式车床B.龙门刨床C.齿轮加工机床D.多轴联动加工中心14.夹具中用于确定工件在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.连接元件15.在机械加工过程中，产生加工误差的主要来源不包括：A.机床精度B.刀具磨损C.工件材料内部缺陷D.操作工人的技术水平16.表面粗糙度值越小，则表示：A.零件表面越粗糙B.零件表面越光亮C.零件表面加工精度越高D.零件表面耐磨性越好17.对于尺寸链，其中对最终尺寸起决定性作用的环称为：A.封闭环B.组成环C.被动环D.增量环18.滚动轴承的预紧主要是为了：A.提高轴承的旋转精度B.增大轴承的承载能力C.延长轴承的使用寿命D.减少轴承的摩擦阻力19.下列哪种工艺方法属于连接方法？A.钎焊B.装配C.切削D.拉伸20.企业在制定零件加工工艺规程时，首要考虑的原则是：A.工艺过程最短B.生产效率最高C.工艺成本最低D.保证零件加工质量二、判断题（每题1分，共10分。请判断下列说法的正误，正确的划“√”，错误的划“×”。）1.硬度是衡量金属材料软硬程度的指标，常用HB、HRC、HV表示。（）2.铣削加工通常比车削加工的生产效率更高。（）3.加工余量是指零件从毛坯到成品需要切除的材料厚度。（）4.主运动是使刀具与工件产生相对切削运动的运动，通常是消耗机床主要动力的运动。（）5.刀具前角越大，切削时切屑越容易排出。（）6.表面粗糙度是指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。（）7.公差是指零件尺寸允许的变动范围。（）8.工序集中是指将零件的加工工序分散到更多的工序中去完成。（）9.淬火后的工件需要进行回火处理，以消除淬火应力并获得所需的组织和性能。（）10.夹具是保证工件在加工过程中相对机床有正确位置的专用工艺装备。（）三、填空题（每题1分，共10分。请将正确答案填写在横线上。）1.金属材料的强度指标主要有______、______和______。2.机械加工过程中，将毛坯逐渐变为成品的过程称为______。3.切削用量三要素是指主轴转速、______和切削深度。4.评定直线度、平面度、圆度等形状误差的公差称为______。5.在机械加工工艺系统中，机床、夹具、刀具和工件组成了______。6.铸造工艺是指将熔化的金属液体浇入______中，冷却凝固后获得所需形状和尺寸毛坯的工艺方法。7.热处理工艺通常包括退火、______、回火和表面处理等。8.工件在一次装夹中，加工多个相同表面的加工方法称为______。9.为了保证零件加工质量，必须严格控制加工过程中的______和______误差。10.零件图上标注的“Φ50H8/g7”表示______为50mm，基本偏差为______，公差等级为______。四、简答题（每题5分，共20分。）1.简述切削加工中，影响加工表面粗糙度的因素有哪些？2.简述机械加工工艺规程制定的基本原则有哪些？3.简述铸造工艺相比其他毛坯制造方法（如锻造）的主要优缺点。4.简述热处理工艺在机械制造中的作用。五、计算题（每题10分，共20分。）1.某零件外圆直径设计要求为Φ40±0.025mm。毛坯直径为Φ42mm。试计算该外圆加工的工序基本余量是多少？2.在车床上加工一批零件的外圆，已知工件材料许用切削速度vc=120m/min，主轴转速n=600r/min。试计算切削刀具的进给量f（mm/r）。（提示：切削速度公式vc=πdn/1000，其中d为工件直径，n为主轴转速）六、论述题（每题15分，共30分。）1.试论述工序集中与工序分散对生产效率、生产成本、工艺过程管理和产品质量有何影响？2.试论述在机械加工中，如何合理选择零件的加工方法？应考虑哪些主要因素？试卷答案一、单项选择题1.C解析思路：强度指标主要衡量材料抵抗变形和破坏的能力，包括屈服强度、抗拉强度和强度极限。硬度是衡量材料软硬程度的指标，不属于强度指标范畴。2.C解析思路：铸造、锻造和焊接属于塑性加工或连接方法，不属于切削加工。车削是通过切削刀具从工件上切除多余材料来获得所需形状和尺寸的加工方法，属于切削加工。3.A解析思路：加工余量是指零件从毛坯状态到成品状态，在加工过程中需要从毛坯上切除的材料层厚度。公差是尺寸允许的变动范围，表面粗糙度是表面微观几何形状特性，尺寸偏差是实际尺寸与基本尺寸的差值。4.C解析思路：机床主运动是使刀具与工件产生相对切削运动的运动，通常是消耗机床主要动力的运动。进给运动是使刀具相对工件进给，辅助运动是为实现加工辅助作用的运动。5.C解析思路：高速钢是一种含有较多钨、铬等合金元素的合金工具钢，具有红硬性和一定的强度，常用于制造各种通用刀具。碳化钨硬度极高，但韧性差，常用于制造硬质合金刀具。陶瓷硬度高、耐高温，但韧性差，常用于制造高速切削刀具。6.B解析思路：切削时，由于切削力的作用，切屑会沿着主切削刃流走，其流动方向通常与主运动方向相反。7.C解析思路：表面粗糙度是评定零件加工表面微观几何形状特性的指标，主要参数有Ra（轮廓算术平均偏差）、Rz（轮廓最大高度）等。轮廓算术平均偏差Ra是应用最广泛、最主要的参数。8.C解析思路：独立原则是指零件的尺寸公差和形位公差分别标注，并独立遵守，即实际尺寸和形位误差均应在其各自允许的范围内，两者之间没有必然联系。9.B解析思路：“Φ20+0.0210”表示零件圆柱面的基本尺寸为20mm，上偏差为+0.021mm，下偏差为0mm。因此，最小实体尺寸=基本尺寸-下偏差=20-0=20mm。注意：这里题目表述可能有误，通常上偏差会带小数点，如+0.021。若按+0.021理解，则下偏差为0，最小实体尺寸为20mm。若题目意图是Φ20+0.02，则最小实体尺寸为19.98mm。按标准格式理解，最小实体尺寸为20mm。10.D解析思路：工序分散程度越高，意味着每个工序完成的加工内容越少，工序数量越多。这会导致工件在车间内周转次数增多，在制品数量增加，占用的生产面积增大，设备数量增加，从而使得单位产品的工艺成本升高。11.C解析思路：铸造工艺适合制造形状复杂、尺寸较大的零件，尤其是那些结构笨重、具有复杂内腔的零件。由于铸造毛坯的加工余量较大，成本相对较低，因此适用于质量要求不高或结构复杂零件的大批量生产。12.B解析思路：淬火是将钢件加热到临界温度Ac3或Ac1以上某一温度，保温一段时间后，迅速冷却（通常在水中或油中）的加热、保温、冷却过程。其主要目的是提高钢件的硬度和耐磨性，使其获得高硬度的马氏体组织。13.D解析思路：多轴联动加工中心可以在一次装夹中，通过刀具库的自动换刀，使用多把刀具对工件进行多个表面的加工，无需操作工人手动更换刀具，大大提高了加工效率和加工精度。14.A解析思路：定位元件是夹具中用于确定工件在夹具中正确位置的元件，它使工件相对于机床获得正确的加工位置。夹紧元件用于将已定位的工件可靠地夹紧，保持其位置不变。引导元件用于引导刀具或确定刀具相对于工件的位置。连接元件用于将夹具安装在机床上。15.C解析思路：加工误差的主要来源包括：机床精度、刀具磨损、夹具精度、工件装夹误差、测量误差、环境误差以及操作工人的技术水平等。工件材料内部缺陷（如夹杂物、裂纹等）属于材料本身的问题，虽然会影响零件的性能和最终质量，但不属于加工过程中产生的加工误差来源。16.B解析思路：表面粗糙度值表示加工表面上微小峰谷起伏的幅度。表面粗糙度值越小，表示表面越光滑，越“光亮”。粗糙度值越大，表示表面越粗糙。17.A解析思路：在尺寸链中，封闭环是由其他组成环的变动引起的尺寸，它的变动是必然的，因此称为封闭环。组成环是尺寸链中除封闭环以外的其他尺寸。被动环和增量环是组成环的分类，根据它们对封闭环的影响是增大还是减小来定义。18.A解析思路：滚动轴承的预紧是指在装配时使滚动体与滚道间产生一定的初始变形和接触压力，从而消除轴承内部间隙，使轴承在运转时处于压紧状态。预紧的主要目的是提高轴承的旋转精度、刚度和额定载荷。19.A解析思路：钎焊是一种利用熔点低于母材的填充金属（钎料）将两个或多个工件连接在一起的方法，属于连接方法。装配是将零件按照规定的技术要求组合成机器或部件的过程。切削是去除材料的过程。拉伸是一种塑性成形方法。20.D解析思路：保证零件加工质量是制定零件加工工艺规程的首要考虑原则。如果零件质量无法保证，那么生产效率、成本控制等都将失去意义。只有在保证质量的前提下，才能谈及其他方面的优化。二、判断题1.√解析思路：硬度是衡量金属材料抵抗局部变形，特别是抵抗压入、划痕或磨损的能力。常用的硬度表示方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）和维氏硬度（HV）等。2.√解析思路：铣削加工通常采用多齿刀具同时切削，且切削过程相对平稳，生产效率高于用单刃车刀进行车削加工。3.√解析思路：加工余量定义为零件从毛坯状态到成品状态，在某个加工表面需要切除的材料层厚度。4.√解析思路：主运动是切削运动，是形成切削刃相对工件进行切削的主要运动，通常是消耗机床主电机功率最大的运动。5.√解析思路：刀具前角是指前刀面与基面的夹角。前角越大，切削刃越锋利，切削变形越小，切屑越容易排出，切削力也越小。6.√解析思路：表面粗糙度是描述加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性的指标，是衡量表面质量的重要参数。7.√解析思路：公差是尺寸允许的变动范围，它规定了零件尺寸合格的范围。8.×解析思路：工序集中是指将零件的加工工序合并，尽量在一道工序中完成尽可能多的加工内容。工序分散则相反，是指将零件的加工工序分散，每个工序只完成少量加工内容。9.√解析思路：淬火后的工件存在很大的内应力，且组织硬脆，容易开裂，性能也不稳定。因此，必须进行回火处理，以消除淬火应力，调整组织，稳定尺寸，获得所需的综合力学性能。10.√解析思路：夹具是安装在机床工作台上，用于定位工件并夹紧工件的专用工艺装备，其核心作用是保证工件在加工过程中相对于机床（或刀具）具有正确、稳定的位置。三、填空题1.屈服强度，抗拉强度，延伸率解析思路：金属材料的主要强度指标包括衡量其抵抗弹性变形能力的屈服强度、衡量其抵抗最大均匀塑性变形能力的抗拉强度，以及衡量其塑性变形能力的延伸率。2.机械加工解析思路：将毛坯通过切削等加工方法，逐步去除多余材料，最终加工成符合图纸要求的成品的过程，称为机械加工。3.进给量解析思路：切削用量三要素是指影响切削过程和切削效果的主要参数，即切削速度（vc）、进给量（f）和切削深度（ap）。4.形位公差解析思路：形位公差是控制零件要素的几何形状和相互位置误差的公差。直线度、平面度、圆度等都属于形状公差。5.工艺系统解析思路：在机械加工中，为了将毛坯加工成合格零件，需要将机床、夹具、刀具和工件等相互联系、协同工作的整体称为工艺系统。6.型腔解析思路：铸造工艺是将熔化的金属液体浇入具有与零件形状相适应的型腔（铸型）中，待金属冷却凝固后，获得所需形状和尺寸毛坯的工艺方法。7.正火解析思路：热处理工艺根据目的和工艺过程不同，主要分为退火、正火、淬火、回火等。正火也是将钢件加热到一定温度后冷却的一种热处理方法，常用于改善组织、降低硬度、消除内应力或作为淬火的预备热处理。8.统一基准解析思路：在一次装夹中，通过使用统一的定位基准，加工出零件上多个相同或不同的表面，这种方法称为统一基准加工。9.系统误差，随机误差解析思路：为了保证零件加工质量，需要严格控制加工过程中由机床、刀具、夹具等系统性因素引起的系统误差，以及由各种随机因素引起的随机误差。10.公差带代号，g，8解析思路：“Φ50H8/g7”是孔与轴的配合代号。Φ50是基本尺寸。H8是孔的公差带代号，表示孔的基本偏差为+0.039mm，公差等级为IT8。g7是轴的公差带代号，表示轴的基本偏差为-0.009mm，公差等级为IT7。四、简答题1.简述切削加工中，影响加工表面粗糙度的因素有哪些？答：影响加工表面粗糙度的因素主要有：(1)刀具几何角度：前角、后角、主偏角等。前角大，切削变形小，表面粗糙度值小。(2)切削用量：切削速度、进给量、切削深度。通常，进给量越小，表面粗糙度值越小；切削速度过高或过低都可能使表面粗糙度值增大。(3)刀具磨损：刀具磨损后，切削刃变钝，切削力增大，切削变形加剧，表面粗糙度值增大。(4)工件材料：材料的塑性越大，切削时塑性变形越大，易产生积屑瘤，导致表面粗糙度值增大。(5)切削液：是否使用切削液、切削液种类和质量。合理使用切削液可以润滑、冷却，减少摩擦和积屑瘤，从而改善表面粗糙度。(6)机床与夹具：机床的精度、刚度，夹具的定位和夹紧精度，传动机构的平稳性等都会影响表面粗糙度。(7)其他：如振动等。2.简述机械加工工艺规程制定的基本原则有哪些？答：制定机械加工工艺规程应遵循的基本原则主要有：(1)保证零件加工质量：工艺方案必须能保证零件达到图纸要求的各项精度和表面质量指标。(2)提高生产效率：在保证质量的前提下，尽可能缩短生产周期，提高劳动生产率。(3)降低生产成本：合理选择工艺方案，节约工时、原材料和能源消耗，降低制造成本。(4)确保安全生产：工艺方案和设备操作应考虑安全因素，防止事故发生。(5)适应生产条件：工艺方案应考虑本企业的设备、工装、人员和技术水平等实际情况。3.简述铸造工艺相比其他毛坯制造方法（如锻造）的主要优缺点。答：铸造工艺的优点：(1)适合制造形状复杂的零件，特别是具有复杂内腔的零件。(2)可以制造尺寸较大的零件。(3)材料利用率高，成本相对较低。铸造工艺的缺点：(1)铸件组织通常不均匀，力学性能（尤其是强度）不如锻件。(2)铸件尺寸精度和表面质量一般较低，需要较多的后续加工。(3)存在气孔、缩松等内部缺陷的可能性较大。与锻造相比，锻造件组织致密，力学性能好，适合承受重载或冲击的零件。但锻造通常只适用于形状相对简单的零件，且成本较高。4.简述热处理工艺在机械制造中的作用。答：热处理工艺在机械制造中起着至关重要的作用，其主要作用包括：(1)改善材料的切削加工性能：通过退火或正火处理，降低材料的硬度，细化晶粒，使材料更容易切削。(2)提高材料的强度、硬度和耐磨性：通过淬火和高温回火等处理，可以使钢获得高硬度的马氏体组织或综合性能良好的回火组织，从而显著提高零件的强度、硬度和耐磨性。(3)消除或减少内应力：铸造、锻造、焊接等塑性加工过程会产生较大的内应力，热处理（如退火、正火、回火）可以有效地消除或降低这些内应力，防止零件变形或开裂。(4)改善材料的组织与性能：通过热处理可以改变材料内部的晶相组成和晶粒大小，从而调整其力学性能，满足不同零件的使用要求。(5)延长零件的使用寿命：通过提高零件的强度、硬度、耐磨性和耐疲劳性等，可以延长零件的使用寿命。五、计算题1.某零件外圆直径设计要求为Φ40±0.025mm。毛坯直径为Φ42mm。试计算该外圆加工的工序基本余量是多少？解：工序基本余量（Z）=毛坯尺寸-成品尺寸Z=42mm-40mm=2mm答：该外圆加工的工序基本余量是2mm。2.在车床上加工一批零件的外圆，已知工件材料许用切削速度vc=120m/min，主轴转速n=600r/min。试计算切削刀具的进给量f（mm/r）。（提示：切削速度公式vc=πdn/1000，其中d为工件直径，n为主轴转速）解：首先计算工件直径d。vc=πdn/1000120=π*d*600/1000d=120*1000/(π*600)d=20000/(π*600)d=200/(π*6)d=100/(3π)mm然后计算进给量f。在车削外圆时，进给量f的计算公式为：vc=π*d*n/1000=f*n/1000。f=vc*1000/(π*n)f=120*1000/(π*600)f=120000/(600π)f=200/πmm/rf≈63.66mm/r答：切削刀具的进给量f约为63.66mm/r。六、论述题1.试论述在机械加工中，如何合理选择零件的加工方法？应考虑哪些主要因素？答：合理选择零件的加工方法是一个综合性的决策过程，需要综合考虑以下主要因素：(1)零件的材料：不同的材料具有不同的力学性能（强度、硬度、塑性、韧性）、热处理性能和切削加工性能。例如，脆性材料（如铸铁）难于进行切削加工，通常采用磨削或研磨；塑性材料易产生塑性变形和积屑瘤，加工时需选择合适的切削参数和刀具材料。(2)零件的结构形状和尺寸：零件的结构复杂程度、尺寸大小、精度要求等都会影响加工方法的选择。例如，形状复杂的薄壁件加工时易产生变形，需要采用高精度、轻切削或辅助支撑等工艺措施。大型零件的加工常受机床能力和工件装夹的限制。(3)零件的精度和表面粗糙度要求：零件的尺寸公差、形状和位置公差以及表面粗糙度要求是选择加工方法的主要依据。通常，精度和表面粗糙度要求越高，需要的加工方法越精（如磨削、研磨、抛光等），工序也越多。(4)生产批量：大批量生产通常倾向于采用高效率的专用设备和自动化工艺（如数控加工、自动线等），而小批量生产则可采用通用设备和手动操作。(5)经济性：在满足使用要求的前提下，应选择成本最低的加工方法。这需要综合考虑设备