2025年高性能制造《制造工艺》专项训练

2025年高性能制造《制造工艺》专项训练考试时间：______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.下列哪种制造工艺属于材料去除型制造？（）A.增材制造（3D打印）B.拉伸成型C.焊接D.粉末冶金2.高速切削加工的主要优势之一是？（）A.能加工所有难加工材料B.必须使用特殊的刀具材料C.能够显著提高材料去除率，并可能改善表面质量D.对机床刚度的要求低于常规切削3.精密磨削与普通磨削相比，其主要区别在于？（）A.砂轮粒度更粗B.通常使用油石或金刚石砂轮C.加工余量更大D.主要用于磨削非金属材料4.在激光加工中，用于打孔或切割，特别是加工反射性材料时，常采用？（）A.CO2激光器B.Nd:YAG激光器C.氩离子激光器D.氩弧焊5.电化学加工（ECM）主要用于加工？（）A.超硬材料B.轻金属材料C.所有导电材料，尤其是高硬度、高脆性材料D.非金属材料6.下列哪种连接方式属于固态连接？（）A.焊接B.钎焊C.胶接D.增材制造中的粘接7.增材制造（AM）工艺中，选择性激光烧结（SLS）技术通常使用什么作为粘结剂？（）A.熔融的金属粉末B.液体光刻胶C.热塑性粘结剂D.激光照射使粉末颗粒间熔化结合8.硬切削加工中，刀具前角通常选择为？（）A.很大的正值B.很大的负值C.较小的正值或零度D.负值9.工艺规程制定过程中，首先需要确定的是？（）A.工艺路线B.切削用量C.设备和工艺装备D.工序顺序10.下列哪项不是绿色制造的原则？（）A.资源高效利用B.污染物零排放C.能源大量消耗D.实现制造过程的清洁化二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在题中的横线上）1.制造工艺的选择需要综合考虑零件的________、______、______、______以及生产批量等因素。2.高速切削通常需要使用特殊的刀具材料，如________钻头或________刀片，以承受高切削速度下的________和________。3.精密磨削时，为获得低粗糙度表面，常采用________磨削、无进给磨削或使用________砂轮。4.激光加工中，激光能量的主要形式包括________、________和________。5.电化学加工的基本原理是利用________在两极间进行，通过________的选择性溶解来去除导电材料。6.焊接接头的力学性能通常低于母材，提高焊接接头性能的主要途径有________、________和________。7.增材制造工艺能够制造复杂的几何形状，如________和________。8.在制定工艺规程时，将零件加工分解为若干个相对独立的工序，每个工序又可细分为________、________、________、________和________等工步。9.工艺参数中，切削速度主要影响切削区的________，进给量主要影响________，背吃刀量主要影响________。三、简答题（每题5分，共20分）1.简述高速切削相对于传统切削的主要优势。2.简述精密加工和超精密加工在加工精度和表面质量要求上的主要区别。3.简述激光加工与化学加工在材料去除原理上的主要区别。4.简述选择制造工艺时需要考虑的主要因素。四、论述题（每题10分，共20分）1.论述选择硬切削方法加工难加工材料时，需要考虑哪些关键因素？2.论述增材制造（3D打印）技术在高性能制造中的应用前景及其面临的主要挑战。试卷答案一、选择题1.A2.C3.B4.C5.C6.A7.C8.C9.D10.C二、填空题1.材料，结构，性能，工艺要求2.硬质合金，陶瓷，高温，冲击3.高速，金刚石4.光热，光化学，声光5.电流，阳极溶解6.控制焊接材料，控制焊接工艺，控制焊接结构7.内部复杂结构，薄壁件8.工作基准，辅助基准，粗加工，半精加工，精加工，光整加工9.温度，已加工表面质量，刀具磨损三、简答题1.解析思路：高速切削通过显著提高切削速度、进给速度，能在保证加工质量的前提下，大幅提高材料去除率，提高生产效率。同时，由于切削过程更平稳，切削力、切削热相对降低，有助于改善加工表面质量（如获得更小的粗糙度值），减少刀具磨损，延长刀具寿命。此外，高速切削有时能加工出传统切削难以加工的材料或复杂结构。2.解析思路：精密加工通常指加工精度达到微米级，表面粗糙度在Ra0.2~0.8μm范围，侧重于尺寸精度和形状精度的保证。超精密加工则追求更高的加工精度（达到纳米级）和更低的表面粗糙度（Ra0.02~0.1μm），不仅要求尺寸、形状，还对表面完整性（如残余应力、表面纹理）有严格要求，常用于加工光学元件、精密量具等。3.解析思路：激光加工利用高能量密度的激光束照射材料表面，使材料通过光热效应或光化学效应熔化、气化或发生相变，从而实现去除或改变材料形状。它是非接触式加工，热影响区小，加工精度较高。化学加工则是利用化学试剂（如酸、碱、氧化剂）与材料发生选择性化学反应，通过反应产物的溶解或物理作用去除材料。它是接触式加工，主要依赖化学反应速度，加工速度相对较慢，通常在腐蚀领域应用较多。4.解析思路：选择制造工艺需综合考虑：①零件的材料性能（如硬度、脆性、导热性等）；②零件的结构复杂程度和精度要求；③生产批量大小（大批量宜选择高效率工艺，小批量或单件宜选择灵活工艺）；④成本因素（包括设备成本、材料成本、加工成本、人工成本等）；⑤现有生产设备和工艺装备条件；⑥环保和可持续性要求；⑦交货期要求等。四、论述题1.解析思路：选择硬切削加工难加工材料时，需考虑：①材料硬度和强度：材料的硬度是选择硬切削刀具材料、确定切削参数（特别是切削速度和进给量）的主要依据。强度影响所需切削力。②加工性：考虑材料的导热性（影响切削热分布和工件变形）、韧性（影响断屑）、磨蚀性（对刀具磨损的影响）。③切削条件：需要选择合适的刀具材料（如PCD/CBN）和几何参数（如正前角、大刃倾角），并严格控制切削速度和进给量，可能需要使用冷却液或干式切削的特定方式。④机床刚性：硬切削需要较大的切削力，对机床的刚性、刚度和动力有较高要求。⑤工艺稳定性：需要考虑夹持力、装夹方式对加工稳定性和表面质量的影响。⑥表面完整性要求：硬切削可能产生较大的残余应力、表面硬化或加工硬化，需采取措施控制。2.解析思路：增材制造在高性能制造中的应用前景广阔，尤其在航空航天、汽车、医疗等领域，可用于制造轻量化、复杂结构、一体化部件。优势在于：①设计自由度极大提高，可实现传统方法难以甚至无法制造的复杂几何形状。②有助于实现结构优化设计，如点阵结构、拓扑优化结构，显著减轻重量。③缩短产品研发周期，快速制造原型和模具。④促进个性化定制制造。面临的主要挑战包括：①材料性能：目前多数增材制造材料的力学性能（尤其是高温性能、疲劳性能、蠕变性能）与传统加工材料相比仍有差距，或难以实现完全的性能均匀性。②精度和表面质量：部分增材制造工艺的精度和表面质量仍不能满足高端应