2025年高性能制造精密加工真题测试

2025年高性能制造精密加工真题测试考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种材料通常被认为是最难加工的材料？（）A.铝合金（如Al6061）B.钛合金（如Ti-6Al-4V）C.不锈钢（如304）D.青铜（如C36000）2.超精密加工通常要求加工表面的粗糙度达到什么量级？（）A.微米级(μm)B.纳米级(nm)C.亚微米级(μm)D.毫米级(mm)3.在精密车削中，为了获得更好的表面质量，通常优先采用哪种刀具材料？（）A.高速钢(HSS)B.硬质合金(WC)C.涂层刀具(如PCD/PCBN)D.陶瓷刀具4.下列哪种加工方法属于非传统加工或特种加工范畴？（）A.精密磨削B.激光加工C.普通车削D.齿轮滚齿5.影响切削力最主要的因素是？（）A.切削速度B.切削深度C.进给量D.刀具材料6.精密测量中，使用干涉仪测量长度主要利用了什么原理？（）A.电磁感应原理B.光波干涉原理C.声波共振原理D.静电感应原理7.下列哪个不是精密加工中常见的误差来源？（）A.机床热变形B.夹具夹紧变形C.工件内应力释放D.操作工人疲劳8.微细加工中，常用的微细切削刀具材料是？（）A.普通高速钢B.硬质合金C.超细/纳米晶硬质合金D.木材9.增材制造（3D打印）技术中，选择性激光烧结（SLS）主要适用于加工什么材料？（）A.金属粉末B.塑料粉末C.树脂液滴D.纤维增强复合材料10.提高加工精度的主要途径之一是？（）A.提高切削速度B.增大进给量C.提高机床、刀具和量具的精度与稳定性D.使用更大规格的机床二、填空题（每空1分，共15分）1.精密加工通常指加工精度达到______μm量级，表面粗糙度达到______μm量级的加工。2.切削过程中，切屑形成的主要力学现象是______，导致工件表面产生残余应力的主要原因是______。3.为了提高加工表面的质量，精密加工中常采用______进给、______切削宽度，并选用______的刀具材料。4.磨削加工中，磨削区的主要温度来源是______，它会导致工件表面发生______和______现象。5.在精密测量中，为消除量仪传动间隙的影响，常采用______或______等结构。6.难加工材料的加工难点主要体现在材料的高______、低______、加工硬化倾向______以及导热系数______等方面。7.数控精密加工中，为实现高精度定位，常采用______控制和______控制相结合的方式。三、判断题（每题1分，共10分，请在括号内打√或×）1.()超精密加工只能在恒温、恒湿、洁净的洁净室中进行。()2.()切削速度越高，切削温度越高，通常有利于提高加工表面质量。()3.()精密磨削时，砂轮修整质量对磨削精度和表面质量没有影响。()4.()微细加工技术主要是指加工尺寸在微米级别的加工工艺。()5.()机床的静态精度决定了其加工精度。()6.()激光加工属于接触式加工方法。()7.()工件材料的弹性模量越小，加工中产生的残余应力越大。()8.()精密加工中，提高进给量是提高生产效率的主要手段。()9.()增材制造技术可以完全替代传统的减材制造技术。()10.()误差分离技术是提高精密测量精度的重要手段。()四、名词解释（每题3分，共12分）1.超精密加工(Ultra-precisionMachining)2.加工硬化(WorkHardening)3.复杂形状自由曲面加工(Free-formSurfaceMachining)4.精密测量不确定度(PrecisionMeasurementUncertainty)五、简答题（每题5分，共20分）1.简述影响精密车削表面粗糙度的主要因素及其控制方法。2.与传统磨削相比，精密/超精密磨削有哪些特点？3.为什么精密加工中机床的动刚度非常重要？如何提高机床动刚度？4.简述减少精密加工中热变形对加工精度影响的主要措施。六、计算题（6分）已知某材料进行精密车削时，切削速度v=100m/min，切削深度ap=0.1mm，进给量f=0.05mm/r。假设切削力系数（单位切削力）Kv=1.2GPa。请计算：（1）单位切削功率Pu(单位：W/mm³)；（提示：Pu≈Kv*v*ap*f）（2）若该加工过程产生的切削热有60%传到工件上，工件材料的比热容Cp=500J/(kg·K)，密度ρ=7800kg/m³，切削区域金属去除率Q=0.1g/min，请估算切削1分钟使切削区工件温度升高的近似值（忽略其他热源和散热）。七、分析题（共17分）某精密零件图纸要求加工一个尺寸为φ10mm±0.005mm的孔，表面粗糙度Ra≤0.2μm。材料为铝合金6061-T6，硬度HB150。分析在普通车床、普通铣床、精密车床和精密镗床（或专用加工中心）上分别加工该孔时，可能遇到的主要困难是什么？并简要说明选择哪种设备加工以及采取哪些关键措施才能较容易地达到图纸要求。试卷答案一、选择题1.B2.B3.C4.B5.B6.B7.D8.C9.A10.C二、填空题1.0.2，0.82.塑性变形，切削热3.小，小，耐磨损/高导热性4.砂轮与工件摩擦，裂纹，残余应力5.齿轮传动，蜗轮蜗杆6.硬度，塑性，大，小7.位置，速度三、判断题1.√2.×3.×4.√5.×6.×7.×8.×9.×10.√四、名词解释1.超精密加工：指加工精度达到0.1~0.01μm，表面粗糙度达到0.01~0.001μm量级的加工工艺。2.加工硬化：指金属材料在塑性变形过程中，其强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象。3.复杂形状自由曲面加工：指对非回转体、非平面的复杂曲面进行精密加工的技术，常出现在航空航天、汽车模具等领域。4.精密测量不确定度：表征测量结果分散性的一个参数，表示合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相关联的一个参数。五、简答题1.解析思路：*影响因素：切削速度（v）、进给量（f）、切削深度（ap）、刀具几何参数（前角α、主偏角κr、刃口锋利度）、刀具材料、工件材料、切削液使用、机床刚度与热稳定性等。*控制方法：选择合适的切削参数组合（通常低速、小进给、小切削深度）；选用锋利、几何参数优化的高质量刀具；选用高精度、高刚度的机床；充分润滑冷却以降低摩擦和切削温度；保持加工环境稳定（恒温、洁净）；采用合适的切削液等。2.解析思路：*特点：砂轮粒度极细、硬度高；采用电解、电化学、激光等特种磨削方法；冷却方式特殊（如高压冷却、低温冷却）；机床精度和刚度高；加工环境要求高；可能产生烧伤、裂纹等缺陷。3.解析思路：*重要性：机床动刚度是指机床在受迫振动时，抵抗外部干扰力的能力，或输出位移对输入力的比值。高动刚度意味着机床抗振性好，在切削力、夹紧力或环境振动作用下，变形小，能保证加工过程的稳定性和加工精度。*提高方法：增加结构件（床身、立柱、主轴箱等）的质量和刚度；采用刚性好的材料和结构设计；优化部件连接方式（如采用柔性联轴器）；提高轴承精度和润滑；平衡旋转部件；合理设计夹具等。4.解析思路：*减少热变形措施：选择热膨胀系数小的机床材料；提高机床热稳定性（如恒温房、热平衡设计）；优化切削工艺参数（如适当降低切削速度和进给量）；采用有效的冷却方式（如高压大流量冷却、内冷、低温冷却）；合理设计夹具减少夹紧力或采用柔性夹具；加工过程中分阶段进行，使工件有时间冷却；利用先加工大面积表面散去部分热量再加工精密部位的方法等。六、计算题（1）Pu=Kv*v*ap*fPu=1.2GPa*100m/min*(0.1mm/1000mm/m)*(0.05mm/1mm/r)Pu=1.2*10^9N/m²*(1/10000)m*(0.05/1)m/rPu=1.2*10^9*1/10000*0.05N/m²/m/rPu=6*10^4N/m²/m/rPu=60J/(m³·r)=60W/(mm³·r)（注：单位换算，1m³/r=10^6mm³/r，所以Pu=60W/(mm³·r)）（2）Q=0.1g/min=0.1*10^-3kg/min=1.67*10^-5kg/s热量传入工件Q_w=Q*切削热百分比=1.67*10^-5kg/s*60%Q_w=1.00*10^-5kg/s热量Q_w=m*Cp*ΔTΔT=Q_w/(m*Cp)ΔT=(1.00*10^-5kg/s*3600s/h)/(1.67*10^-5kg*500J/(kg·K))ΔT=3.6/(8.35*10^-3)ΔT≈430K七、分析题解析思路：*分析加工难度：需考虑设备精度、工艺方法、切削条件、环境控制等对φ10mm±0.005mm(公差0.01mm)、Ra≤0.2μm的要求满足程度。*普通车床：精度低，尺寸控制难，表面粗糙度难以达到要求，易振动。*普通铣床：铣削孔的精度和表面质量通常不如车削，圆度、圆柱度难保证，粗糙度难控制。*精密车床：精度较高，适合圆柱形孔加工，但若非高精度机床，0.005mm的尺寸控制仍有挑战，表面粗糙度需精心设定参数和刀具。*精密镗床（或专用加工中心）：专门用于孔精密加工，具有高精度主轴、高精度导轨和刀库，尺寸控制精度高，表面质量较好，是最佳选择。*选择设备与措施：*首选设备：精密镗床（或高精度加工中心）。*关键措施：*机床：确保机床处于最佳状态，环境恒温（如20±1℃）。*刀具：选用高质量硬质合金或PCD/CBN刀具，刃口锋利无崩损，几何参数合理，对刀精确。*工艺参数：采用较