2025年《机械制造工艺学》期末考试试卷及答案

2025年《机械制造工艺学》期末考试试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列加工方法中，属于展成法加工齿轮的是（）A.成形铣齿B.拉齿C.滚齿D.剃齿2.某轴类零件加工时，粗车后安排调质处理，其主要目的是（）A.改善切削性能B.消除内应力C.提高表面硬度D.获得良好的综合力学性能3.加工经济精度是指在（）条件下，某种加工方法所能达到的加工精度和表面粗糙度。A.最先进设备B.理论理想C.正常生产D.最小成本4.车削加工中，若刀尖安装高于工件中心，会导致（）A.前角增大，后角减小B.前角减小，后角增大C.前角和后角均增大D.前角和后角均减小5.夹具中，用于确定工件相对于刀具正确位置的元件是（）A.定位元件B.夹紧元件C.导向元件D.连接元件6.下列误差中，属于变值系统误差的是（）A.机床导轨的直线度误差B.刀具的热伸长C.夹具制造误差D.工件材料硬度不均匀7.加工平面时，若采用端铣代替周铣，通常不会改善（）A.加工表面粗糙度B.刀具耐用度C.加工效率D.平面度误差8.编制工艺规程时，划分加工阶段的主要目的是（）A.便于组织生产B.减少设备投资C.保证加工质量D.简化工艺文件9.磨削加工时，影响表面残余应力的主要因素是（）A.磨削速度B.磨削深度C.工件材料D.冷却方式10.数控加工中，工序集中的主要优点是（）A.减少装夹次数B.降低机床成本C.简化编程D.提高加工柔性二、填空题（每空1分，共15分）1.机械加工中，定位基准分为粗基准和______，其中______一般只使用一次。2.工艺系统刚度的定义是______，其倒数称为______。3.车削螺纹时，为保证螺距精度，必须保证______与______之间的严格运动关系。4.表面质量中的“冷作硬化”是指______，其衡量指标包括______和______。5.加工中心与普通数控机床的主要区别是______。6.装配尺寸链的封闭环是______，其公差等于______。7.高速切削加工时，切削温度随切削速度增加呈现______的变化趋势。三、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）1.欠定位在机械加工中是绝对不允许的。（）2.粗基准的选择应优先保证重要表面的加工余量均匀。（）3.镗孔时，若采用浮动镗刀，可消除机床主轴回转误差对孔径的影响。（）4.工序余量等于上道工序尺寸与本道工序尺寸的代数差。（）5.为提高加工效率，粗加工应尽可能选择大的背吃刀量和进给量，切削速度可适当降低。（）6.表面粗糙度值越小，零件的耐磨性越好。（）7.夹具的定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差，两者均可能为零。（）8.成组技术的核心是将相似零件分类成组，以扩大生产批量。（）9.数控加工中，G代码是准备功能代码，M代码是辅助功能代码。（）10.加工塑性材料时，若采用较低的切削速度和较小的前角，易产生积屑瘤。（）四、简答题（每题6分，共30分）1.简述机械加工中“基准统一”原则的含义及应用意义。2.比较顺铣与逆铣的工艺特点，说明各自适用场合。3.分析影响切削加工表面粗糙度的主要因素，并提出改善措施。4.简述工艺规程设计中“工序分散”与“工序集中”的优缺点。5.什么是工艺系统热变形？列举三种减少热变形对加工精度影响的措施。五、计算题（共20分）1.（10分）某轴套零件加工过程中，内孔加工工序如下：①粗镗内孔，尺寸为φ60.50-0.10mm；②半精镗内孔，尺寸为φ61.00±0.05mm；③精镗内孔，要求最终尺寸为φ61.50+0.080mm。已知各工序的加工余量及公差如下：粗镗余量：2.5mm（双边），公差T1=0.10mm；半精镗余量：1.0mm（双边），公差T2=0.10mm；精镗余量：0.5mm（双边），公差T3=0.08mm；试校核各工序尺寸及公差是否合理，若不合理需调整（注：余量为上工序尺寸与本工序尺寸的差值）。2.（10分）如图1所示（虚构：某齿轮轴轴向尺寸链，封闭环为A0=30±0.15mm，组成环A1=50±0.10mm，A2=20+0.050mm，A3为增环，A4为减环），试：①确定A3和A4的基本尺寸；②用极值法计算A3和A4的公差及上下偏差（要求封闭环公差不超过0.30mm）。六、综合分析题（15分）某企业需加工一批高精度传动丝杠（材料为40Cr，硬度要求HRC45-50，长度1200mm，直径φ40mm，螺距6mm，精度等级7级），试设计其工艺路线（从毛坯到成品），并说明各主要工序的作用及关键工艺措施（需包含热处理、加工方法选择、定位基准确定等）。答案一、单项选择题1.C2.D3.C4.A5.A6.B7.B8.C9.C10.A二、填空题1.精基准；粗基准2.作用于工艺系统的法向切削分力与法向变形的比值；工艺系统柔度3.工件旋转；刀具移动4.切削过程中表层金属因塑性变形导致的硬度提高现象；硬化层深度；硬化程度5.带有刀库和自动换刀装置6.装配精度要求；各组成环公差之和7.先升高后降低三、判断题1.×2.√3.√4.√5.√6.×7.√8.√9.√10.√四、简答题1.含义：在零件加工的多个工序中，采用同一组基准定位加工其他表面。意义：减少因基准转换引起的定位误差，保证各表面间的位置精度；简化夹具设计，降低成本；便于工序集中，提高效率。2.顺铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相同，切削厚度由大变小，无“啃刀”现象，表面质量好；但易受工作台丝杠间隙影响，适用于精加工或丝杠间隙小的机床。逆铣：铣刀旋转方向与进给方向相反，切削厚度由小变大，易产生振动，表面质量较差；但可抵消进给方向的间隙，适用于粗加工或硬材料加工。3.主要因素：刀具几何参数（如主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径）、切削用量（切削速度、进给量）、工件材料（塑性、硬度）、切削液。改善措施：增大刀尖圆弧半径，减小副偏角；采用高速切削（避开积屑瘤区）；减小进给量；选用合适切削液；对塑性材料进行正火或调质处理以降低塑性。4.工序分散：优点是设备简单、调整方便、生产准备周期短；缺点是工序多、设备数量多、占地面积大、加工精度一致性差。工序集中：优点是减少装夹次数、保证位置精度、提高效率、减少设备数量；缺点是设备复杂、投资大、调整维护困难。5.工艺系统热变形：由于切削热、摩擦热等引起的机床、刀具、工件的温度变化，导致其尺寸和形状发生变形。措施：合理选择切削用量以减少切削热；加强冷却（如使用切削液、机床冷却系统）；采用热对称结构设计机床；加工前预热机床至热平衡状态；采用补偿装置修正热变形误差。五、计算题1.校核过程：（1）粗镗后尺寸应为半精镗前尺寸减去半精镗余量。半精镗前工序尺寸基本值=61.0mm（半精镗尺寸）+1.0mm（双边余量）/2=61.5mm？不，余量为双边，故粗镗后尺寸（半精镗前）=半精镗尺寸-单边余量=61.0mm-(1.0mm/2)=60.5mm。粗镗工序尺寸给定为φ60.50-0.10mm（即60.40~60.50mm），半精镗工序尺寸为φ61.00±0.05mm（60.95~61.05mm），单边余量范围=（60.95-60.40）~（61.05-60.50）=0.55~0.55mm？不对，双边余量应为（61.05-60.40）×2=1.30mm到（61.05-60.50）×2=1.10mm？实际半精镗余量要求为1.0mm（双边），公差0.10mm，即余量范围0.9~1.1mm。但根据给定尺寸，粗镗后尺寸最小60.40mm，半精镗后尺寸最大61.05mm，双边余量=61.05-60.40=0.65mm（单边0.325mm），远小于要求的1.0mm（单边0.5mm）。因此不合理，需调整粗镗工序尺寸：粗镗后尺寸应为半精镗前尺寸=半精镗基本尺寸-单边余量=61.0mm-0.5mm=60.5mm，公差应保证余量范围0.9~1.1mm（双边），即单边余量0.45~0.55mm。设粗镗尺寸为60.5±x，半精镗尺寸为61.0±0.05，则单边余量=（61.0±0.05）-（60.5±x）=0.5±(0.05+x)。要求余量下限0.45=0.5-(0.05+x)，得x=0.00；余量上限0.55=0.5+(0.05+x)，得x=0.00。矛盾，说明原余量分配不当，应调整半精镗余量为1.5mm（双边），或粗镗尺寸调整为60.0±0.10mm（具体计算略，最终结论：原工序尺寸不合理，需增大粗镗工序尺寸或调整余量）。2.（1）基本尺寸：A0=A1+A3-(A2+A4)，即30=50+A3-(20+A4)，得A3-A4=0，故A3=A4（基本尺寸相等）。（2）极值法：T0=T1+T2+T3+T4≤0.30mm（已知T1=0.20mm，T2=0.05mm），设T3=T4=x，则0.20+0.05+2x≤0.30，得x≤0.025mm。取T3=T4=0.025mm。封闭环上偏差ES0=ES1+ES3-(EI2+EI4)，下偏差EI0=EI1+EI3-(ES2+ES4)。已知A0=30±0.15（ES0=+0.15，EI0=-0.15），A1=50±0.10（ES1=+0.10，EI1=-0.10），A2=20+0.050（ES2=+0.05，EI2=0）。代入得：+0.15=+0.10+ES3-(0+EI4)-0.15=-0.10+EI3-(+0.05+ES4)因A3=A4，设A3=A4=a，则ES3=EI4+0.05（由第一式），EI3=ES4-0.10（由第二式）。又T3=ES3-EI3=0.025，T4=ES4-EI4=0.025。联立解得ES3=+0.025，EI3=0；ES4=+0.025，EI4=0。故A3=a+0.0250mm，A4=a+0.0250mm（基本尺寸a需根据实际结构确定，此处假设a=0，则A3=0+0.0250mm，A4=0+0.0250mm，实际中a应为具体数值，如A3=10+0.0250mm，A4=10+0.0250mm）。六、综合分析题工艺路线：1.毛坯：选择热轧圆钢（φ45mm×1250mm），因丝杠长度较长，需考虑锻造改善组织（或直接选用冷拉圆钢）。2.热处理：粗加工前进行正火（消除内应力，改善切削性能）；粗车后调质处理（40Cr，850℃油淬+550℃回火，获得索氏体组织，综合力学性能好）；半精加工后表面淬火（中频感应加热，表面硬度HRC45-50，心部保持韧性）；精加工前低温时效（消除淬火应力）。3.加工工序：①粗车：车外圆至φ42mm（留2mm余量），端面、顶尖孔（采用双顶尖定位，保证后续加工同轴度）。②调质处理。③半精车：车外圆至φ40.5mm（留0.5mm余量），修研顶尖孔（关键：顶尖孔精度直接影响丝杠直线度，需用中心孔磨床修研）。④铣键槽（若有）：采用立式铣床，以顶尖孔定位，保证键槽对称度。⑤表面淬火：沿丝杠全长感应加热，控制加热深度0.8-1.2mm，水淬。⑥低温时效（180-200℃，保温4-6h）。⑦粗磨外圆：磨至φ40.1mm（留0.1mm余量），双顶尖定位，控制圆度≤0.01mm。⑧精磨螺纹：采用丝杠磨床，以顶尖孔定位，单行程磨削法（保证螺距精度），选用CBN砂轮（硬度高，耐磨性好），切削液充分冷却（防止热变形影响螺距）。⑨终磨外圆：磨至φ40±0.01mm，表面粗糙度Ra0.4μm，双顶尖定位，控制圆柱度≤0.005mm。⑩检验：测量螺距误差（用激光干涉仪）、外圆尺寸及形位公差（圆度、圆柱度）、表面硬度（HRC45-50）。关键工艺措施：