金属工艺学机械加工试卷(练习题库)(2025年)附答案

金属工艺学机械加工试卷(练习题库)(2025年)附答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.下列材料中，适合采用高速切削的是（）。A.灰铸铁（HB180）B.低碳钢（Q235）C.钛合金（TC4）D.铝合金（6061）2.车削加工中，若需提高表面质量，应优先调整的切削参数是（）。A.背吃刀量apB.进给量fC.切削速度vcD.主轴转速n3.下列刀具材料中，红硬性最高的是（）。A.W18Cr4V（高速钢）B.YG8（硬质合金）C.立方氮化硼（CBN）D.陶瓷刀具4.磨削加工时，砂轮的硬度主要取决于（）。A.磨料的硬度B.结合剂的强度C.磨粒的大小D.气孔的数量5.加工阶梯轴外圆时，若采用“先粗后精”原则，粗车与精车的背吃刀量分配通常为（）。A.粗车占70%-80%，精车占20%-30%B.粗车占50%，精车占50%C.粗车占90%，精车占10%D.粗车占30%，精车占70%6.下列热处理工艺中，能显著提高钢的表面硬度和耐磨性的是（）。A.完全退火B.表面淬火C.球化退火D.回火7.铣削平面时，若采用顺铣，下列说法正确的是（）。A.刀具寿命更长B.工件易产生振动C.适合加工带硬皮的工件D.进给方向与铣刀旋转方向相反8.衡量材料切削加工性的常用指标是（）。A.抗拉强度B.断后伸长率C.刀具寿命D.冲击韧性9.加工内孔时，若孔径为Φ30H7（IT7级），表面粗糙度Ra1.6μm，合理的加工路线是（）。A.钻孔→扩孔B.钻孔→铰孔C.钻孔→镗孔D.钻孔→拉孔10.下列加工方法中，属于特种加工的是（）。A.电火花线切割B.车削螺纹C.铣削键槽D.磨削平面11.车刀的主偏角κr增大时，会导致（）。A.切削力Fz增大B.刀具散热条件变好C.加工表面粗糙度降低D.刀尖强度提高12.为改善低碳钢（20钢）的切削加工性，通常采用的预处理工艺是（）。A.淬火B.正火C.完全退火D.回火13.磨削加工的“冷硬现象”主要是由于（）。A.磨粒的挤压与摩擦B.切削温度过高C.砂轮硬度不足D.进给量过大14.加工齿轮齿面时，若要求精度等级为7级，常用的加工方法是（）。A.铣齿B.滚齿C.插齿D.剃齿15.下列切削液中，以冷却作用为主的是（）。A.乳化液B.切削油C.极压切削液D.合成切削液二、填空题（每空1分，共10分）1.金属材料的力学性能中，衡量材料抵抗塑性变形能力的指标是______。2.车刀的前角γo增大时，切削力会______（增大/减小），但刀具强度会______（提高/降低）。3.常用的砂轮组织号数越大，磨粒占砂轮体积的比例越______（大/小）。4.切削三要素包括切削速度vc、进给量f和______（符号）。5.为防止淬火钢件变形开裂，淬火后应立即进行______处理。6.铣削加工中，周铣法的主运动是______，端铣法的主运动是______。7.表面粗糙度的常用评定参数是______（符号），其数值越小，表面越______（粗糙/光滑）。三、判断题（每题1分，共10分）1.硬质合金刀具适合高速切削，但脆性大，不宜用于冲击载荷场合。（）2.车削外圆时，工件的旋转运动是进给运动，车刀的移动是主运动。（）3.磨削加工的尺寸精度可达IT6~IT5级，表面粗糙度Ra可达0.8~0.2μm。（）4.正火的冷却速度比退火快，因此正火后的钢件硬度和强度比退火件低。（）5.顺铣时，铣刀对工件的垂直分力向下，有利于工件装夹；逆铣则相反。（）6.钻孔加工的精度较低，通常用于粗加工，扩孔可提高孔的尺寸精度和表面质量。（）7.刀具磨损的主要形式有前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损，其中后刀面磨损最常见。（）8.为提高45钢的综合力学性能，应采用“淬火+中温回火”处理。（）9.拉削加工生产率高，适合加工各种形状的通孔和平面，但拉刀成本高，适合大批量生产。（）10.切削温度过高会导致刀具磨损加剧，但对工件表面质量无显著影响。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.比较车削与铣削的工艺特点（从主运动、进给运动、加工范围、表面质量等方面分析）。2.简述刀具材料应具备的基本性能，并列举3种常用刀具材料及其适用场合。3.分析影响切削力的主要因素，并说明如何通过调整切削参数降低切削力。4.说明表面粗糙度对零件使用性能的影响（至少列举4点）。5.简述热处理在机械加工中的作用，并举例说明“先加工后热处理”与“先热处理后加工”的应用场景。五、综合分析题（每题10分，共20分）1.某零件为阶梯轴（材料40Cr，直径Φ50mm×Φ40mm×Φ30mm，长度200mm），技术要求：Φ50mm外圆尺寸精度IT7，表面粗糙度Ra0.8μm；Φ40mm外圆尺寸精度IT8，表面粗糙度Ra1.6μm；Φ30mm外圆为自由尺寸（IT12），表面粗糙度Ra6.3μm；整体需进行调质处理（28-32HRC）。试制定其机械加工工艺路线（包括热处理工序），并说明各工序的加工设备与刀具选择。2.某工厂采用硬质合金车刀（κr=90°，γo=10°，αo=8°）车削45钢（正火态，HB200）外圆，切削参数为vc=120m/min，f=0.2mm/r，ap=2mm。加工过程中发现刀具后刀面磨损严重，工件表面粗糙度Ra=3.2μm（要求Ra≤1.6μm）。分析可能的原因，并提出改进措施。参考答案一、单项选择题1.D2.B3.C4.B5.A6.B7.A8.C9.C10.A11.B12.B13.A14.D15.A二、填空题1.屈服强度（或屈服点）2.减小；降低3.小4.背吃刀量ap5.回火6.铣刀旋转；铣刀旋转（注：周铣与端铣的主运动均为铣刀旋转，进给运动不同）7.Ra；光滑三、判断题1.√2.×3.√4.×5.√6.√7.√8.×（应“淬火+高温回火”）9.√10.×四、简答题1.车削与铣削的工艺特点：主运动：车削为主轴带动工件旋转；铣削为铣刀旋转。进给运动：车削为车刀沿工件轴向/径向移动；铣削为工件或铣刀沿进给方向移动。加工范围：车削适合旋转体（外圆、内孔、端面）；铣削适合平面、沟槽、台阶、曲面等。表面质量：车削表面粗糙度较低（Ra1.6~0.8μm）；铣削受铣刀齿数和进给量影响，表面质量略低于精车。2.刀具材料基本性能：高硬度（>工件材料）、足够强度与韧性、良好的耐磨性与耐热性、工艺性（可加工性）。常用材料及适用场合：高速钢（如W18Cr4V）：中低速切削，复杂刀具（钻头、丝锥）；硬质合金（如YT15）：高速切削钢件；立方氮化硼（CBN）：加工高硬度材料（淬火钢、冷硬铸铁）。3.影响切削力的因素：工件材料：强度、硬度越高，切削力越大；切削参数：ap增大，Fz线性增大；f增大，Fz增大但不成正比；vc增大，Fz先降后升（与积屑瘤有关）；刀具几何参数：前角γo增大，Fz减小；主偏角κr增大，Fz减小但径向力Fy减小。降低切削力的措施：增大前角、减小背吃刀量（优先减小ap）、适当提高切削速度（避开积屑瘤产生区）。4.表面粗糙度对使用性能的影响：耐磨性：粗糙度大，接触面积小，磨损快；配合精度：间隙配合易磨损导致间隙增大；过盈配合接触面积小，实际过盈量不足；耐腐蚀性：凹谷易存腐蚀性物质，加速腐蚀；疲劳强度：表面微观裂纹易成为疲劳源，降低寿命。5.热处理的作用：改善切削加工性（如正火细化晶粒）、提高力学性能（如淬火+回火）、赋予特殊性能（如表面淬火提高耐磨性）。“先加工后热处理”：如齿轮齿面高频淬火（先加工齿形，再淬火）；“先热处理后加工”：如45钢轴调质处理（先粗加工，调质后精加工）。五、综合分析题1.工艺路线：备料（圆钢Φ55mm×210mm）→粗车各外圆（留0.5-1mm余量）→调质处理（28-32HRC）→半精车Φ50mm（留0.2-0.3mm余量）、Φ40mm（留0.3-0.4mm余量）→精车Φ50mm（IT7，Ra0.8）→精车Φ40mm（IT8，Ra1.6）→车Φ30mm（IT12，Ra6.3）→检验。设备与刀具：粗车/半精车：普通车床（CA6140），硬质合金车刀（YT15，κr=90°）；精车Φ50mm：数控车床（CK6140），涂层硬质合金车刀（γo=12°，αo=6°，修光刃）；精车Φ40mm：普通车床，硬质合金车刀（刃磨锋利）。2.原因分析：刀具磨损严重：可能因切削速度过高（45钢正火态HB200，vc=120m/min接近硬质合金上限，加剧磨损）；或后角αo=8°偏小