2025年钟表零件加工工特殊工艺考核试卷及答案

2025年钟表零件加工工特殊工艺考核试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.钟表游丝采用镍基恒弹性合金（Ni42CrTi）加工时，其热处理工艺中“定型回火”的关键温度范围应为（）A.200-250℃B.300-350℃C.450-500℃D.600-650℃2.宝石轴承内孔研磨时，使用的磨料粒度应控制在（）A.W10-W14B.W5-W7C.W2.5-W3.5D.W0.5-W13.微型齿轮（模数≤0.1mm）滚齿加工时，为避免齿面毛刺，切削液应选用（）A.乳化液B.矿物油基切削油C.水基合成切削液D.纯酒精4.摆轮轴榫（直径0.15mm）精车时，硬质合金车刀的前角应选择（）A.-10°~-5°B.0°~5°C.10°~15°D.20°~25°5.钟表零件真空离子镀铑工艺中，镀层厚度控制的关键参数是（）A.靶材纯度B.真空度（≤1×10⁻³Pa）C.偏压（-80V~-120V）D.沉积时间（15-20分钟）6.游丝外桩孔（直径0.2mm）电火花微孔加工时，电极材料最佳选择为（）A.紫铜B.黄铜C.钨铜合金D.石墨7.钛合金表壳（TC4）化学抛光液的主要成分是（）A.氢氟酸+硝酸B.硫酸+双氧水C.磷酸+铬酐D.盐酸+水8.微型弹簧（线径0.03mm）绕制时，芯轴直径与弹簧内径的比值应控制在（）A.0.85-0.90B.0.95-1.00C.1.05-1.10D.1.15-1.209.钟表齿轮淬火（渗碳工艺）后，表面硬度要求HV700-800，其有效硬化层深度应为（）A.0.02-0.05mmB.0.1-0.15mmC.0.2-0.3mmD.0.5-0.8mm10.蓝宝石表镜激光切割时，为避免边缘崩裂，应采用（）A.连续波激光器（功率＞50W）B.纳秒脉冲激光器（频率100-200kHz）C.飞秒激光器（脉宽＜100fs）D.CO₂激光器（波长10.6μm）二、判断题（每题2分，共20分。正确打√，错误打×）1.加工钟表擒纵轮时，为提高齿形精度，应优先选择硬质合金滚刀而非高速钢滚刀。（）2.宝石轴承内孔研磨后，表面粗糙度Ra应≤0.025μm。（）3.微型螺钉（M0.6×0.1）车削时，切削速度应高于普通钢件车削（＞100m/min）。（）4.真空蒸镀黄金镀层时，基底温度需控制在80-120℃以提高结合力。（）5.游丝校直应在20±1℃、湿度50±5%的环境中进行。（）6.钛合金表壳阳极氧化着色时，电压越高，氧化膜厚度越厚，颜色越深。（）7.微型轴承（内径0.3mm）装配时，允许使用普通镊子直接夹持内圈。（）8.化学去毛刺工艺适用于钟表不锈钢零件的盲孔和交叉孔去毛刺。（）9.钟表发条（琴钢丝）卷制后，需进行“定型回火”以消除内应力，回火温度应低于材料相变点。（）10.激光焊接表耳（材质316L不锈钢）时，应采用氮气保护以防止氧化。（）三、简答题（每题8分，共40分）1.简述钟表微型齿轮（模数0.08mm）滚齿加工中“齿形修缘”的作用及具体工艺方法。2.说明宝石轴承内孔研磨与普通金属孔研磨的主要差异（从磨料选择、研磨压力、研磨运动方式三方面分析）。3.列举游丝（Ni42CrTi合金）加工的关键工艺步骤，并指出每一步骤的质量控制要点。4.分析钟表零件真空离子镀钛（TiN）时，镀层结合力不足的可能原因及解决措施。5.阐述微型弹簧（线径0.04mm）绕制后“去应力退火”的工艺参数（温度、时间、冷却方式）及原理。四、实操题（共20分）题目：加工一只直径Φ1.2mm、长度6.5mm的摆轮轴（材质：1Cr18Ni9Ti不锈钢），要求轴榫（两端Φ0.18mm×0.3mm）表面粗糙度Ra≤0.05μm，同轴度≤0.003mm。请写出完整的加工工艺步骤及每一步的质量控制方法。答案一、单项选择题1.C（Ni42CrTi定型回火温度通常为450-500℃，在此区间可稳定弹性模量）2.C（宝石硬度高，需超细磨料W2.5-W3.5保证表面质量）3.B（微型齿轮滚齿需高润滑性，矿物油基切削油可减少毛刺）4.A（摆轮轴榫直径小，负前角增强刀刃强度，防止崩刃）5.D（镀层厚度主要由沉积时间控制，其他参数影响致密性）6.C（钨铜合金导电性好、损耗低，适合微孔加工）7.A（钛合金化学抛光常用氢氟酸+硝酸混合液）8.A（芯轴略小于弹簧内径，避免绕制时材料拉伸变形）9.A（微型齿轮有效硬化层需极薄，0.02-0.05mm防止脆断）10.C（飞秒激光热影响区小，适合蓝宝石精密切割）二、判断题1.×（高速钢滚刀韧性好，更适合微型齿轮的低应力加工）2.√（宝石轴承内孔需超精密表面，Ra≤0.025μm保证转动精度）3.×（微型螺钉材料软、尺寸小，切削速度应降低（＜30m/min）防止变形）4.√（基底加热可增强镀层与基体的原子扩散结合）5.√（温湿度波动会影响游丝材料的弹性模量稳定性）6.×（钛合金氧化膜颜色由厚度决定，但电压过高会导致膜层脆裂）7.×（普通镊子夹持力不均，需用专用真空吸笔或弹性夹头）8.√（化学去毛刺可均匀作用于复杂结构，适合钟表精密零件）9.√（回火温度需低于相变点（约727℃），避免组织改变）10.×（不锈钢激光焊接应采用氩气保护，氮气可能导致脆化）三、简答题1.作用：消除齿轮啮合时的冲击噪声，改善传动平稳性；减少齿顶干涉。工艺方法：滚齿后使用专用修缘刀具对齿顶0.2-0.3模数长度进行微量切削（切削量0.005-0.01mm）；或采用数控滚齿机编程实现齿形修缘（修缘曲线为抛物线或渐开线修正）。2.差异：①磨料选择：宝石硬度（HV2000-2500）远高于金属（钢HV200-300），需用金刚石磨料（W2.5-W1），金属可用碳化硅或氧化铝（W5-W10）；②研磨压力：宝石研磨压力小（0.05-0.1MPa），防止碎裂；金属研磨压力大（0.2-0.3MPa）；③运动方式：宝石采用行星式研磨（公转+自转）保证均匀性，金属常用单轴往复运动。3.关键步骤及控制要点：①原材料轧制：控制带材厚度公差±0.002mm，表面粗糙度Ra≤0.01μm；②绕制：芯轴直径与游丝内径比0.95-0.98，张力1-2N防止变形；③定型回火：温度480±5℃，时间30min，炉温均匀性±3℃；④校直：在恒温恒湿环境下，用光学投影仪检测各圈平面度≤0.01mm；⑤清洗：使用去离子水+超声波清洗，避免残留油污影响磁性。4.可能原因：①基体表面清洁度不足（油污、氧化层）；②预处理（离子轰击）时间不够（＜10min）；③沉积温度过低（＜200℃）；④偏压不足（＜-80V）。解决措施：加强前处理（丙酮超声清洗+等离子体刻蚀15min）；提高沉积温度至250-300℃；调整偏压至-100V；控制靶材与基体距离100-150mm保证离子能量。5.工艺参数：温度280-320℃（低于琴钢丝回火温度，避免软化）；时间30-45min（足够扩散消除应力）；冷却方式：随炉冷却（≤50℃/h）防止二次应力。原理：通过原子热运动释放冷加工（绕制）产生的内应力，同时保持材料的弹性极限（琴钢丝抗拉强度≥2000MPa）。四、实操题加工工艺步骤及质量控制：1.毛坯准备：选用Φ1.5mm×7mm的1Cr18Ni9Ti棒料（直线度≤0.01mm，表面无划痕）。2.粗车外圆：使用数控微车床，夹持一端，车削至Φ1.3mm（留0.1mm精车余量），转速3000r/min，进给量0.005mm/r，切削深度0.05mm，用千分尺检测直径（公差±0.01mm）。3.钻中心孔：两端钻Φ0.1mm中心孔（深度0.2mm），使用高速钢中心钻，转速5000r/min，保证中心孔与外圆同轴度≤0.005mm（用V型块+百分表检测）。4.精车外圆：双顶针装夹，车削至Φ1.2mm（公差±0.002mm），转速4000r/min，进给量0.003mm/r，切削深度0.02mm，用气动量仪检测直径。5.车削轴榫：使用金刚石车刀（刀尖半径0.02mm），单端车削Φ0.18mm×0.3mm（公差±0.001mm），转速6000r/min，进给量0.001mm/r，切削深度0.005mm，车削后用工具显