机械制造工艺学期末考试试题含答案详解

机械制造工艺学期末考试试题含答案详解一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。）1.在机械加工中，用来确定工件在机床或夹具中正确位置的基准称为（）。A.设计基准B.工艺基准C.定位基准D.测量基准2.车削细长轴时，为了减小工件的受力变形，常采用的主要措施是（）。A.增大主偏角B.减小主偏角C.增大前角D.减小前角3.在工序图中，用来确定本工序被加工表面位置的基准称为（）。A.定位基准B.工序基准C.设计基准D.测量基准4.下列误差中，属于随机性误差的是（）。A.机床导轨的几何误差B.刀具的磨损C.工件材料的硬度不均匀D.机床传动链的传动误差5.装配时，通过改变某个零件的尺寸大小或位置来消除累积误差，以保证装配精度的方法称为（）。A.互换法B.选配法C.修配法D.调整法6.在大批大量生产中，加工尺寸精度为IT7，表面粗糙度Ra为1.6μm的外圆柱面，通常采用的加工方案是（）。A.粗车-半精车B.粗车-半精车-精车C.粗车-半精车-磨削D.粗车-半精车-精车-精细车7.夹具的六点定位原理中，限制工件六个自由度的支承点分布必须合理，其中限制三个自由度的支承点应分布在（）。A.一个平面内B.两个垂直平面内C.三个相互垂直平面内D.一条直线上8.切削加工时，工件表层产生塑性变形，晶格扭曲、拉长和破碎，引起表层材料硬度提高的现象称为（）。A.加工硬化B.残余应力C.积屑瘤D.纤维化9.在尺寸链计算中，封闭环的公差等于（）。A.所有组成环公差之和B.所有增环公差之和C.所有减环公差之和D.所有组成环公差之差10.下列因素中，对表面粗糙度影响最显著的是（）。A.切削速度B.进给量C.背吃刀量D.工件材料二、多项选择题（本大题共5小题，每小题3分，共15分。在每小题列出的五个备选项中有至少两个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。多选、少选、错选均不得分。）1.粗基准选择的原则包括（）。A.保证相互位置要求的原则B.保证加工余量合理分配的原则C.便于工件装夹的原则D.粗基准一般只使用一次的原则E.基准重合原则2.机械加工工艺规程的作用主要有（）。A.指导生产的主要技术文件B.生产组织和管理工作的基本依据C.新建或扩建工厂、车间的基本依据D.交流先进技术经验的手段E.产品销售的宣传材料3.产生加工误差的主要原因中，属于机床几何误差的有（）。A.主轴回转误差B.导轨导向误差C.传动链误差D.刀具磨损误差E.工件受力变形4.减小工艺系统受力变形的措施主要有（）。A.提高工艺系统刚度B.减小切削力C.采用合理的装夹方式和加工方式D.增加切削用量E.降低工件材料硬度5.获得尺寸精度的方法有（）。A.试切法B.调整法C.定尺寸刀具法D.自动控制法E.展成法三、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分。请将正确答案填写在题中横线上。）1.生产过程是指将原材料转变为成品的全过程，它包括__________、__________和辅助生产过程。2.工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点（如一台机床或一个钳工台），对一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分__________。3.零件的机械加工工艺过程由一系列__________、__________和工步等基本单元组成。4.所谓“基准重合”，就是__________与__________相重合。5.根据加工误差的统计规律，加工误差可分为__________和__________两大类。6.工艺系统的刚度是指工艺系统抵抗__________的能力，其定义式为k=7.在装配尺寸链中，封闭环的公差带位置通常取决于__________，而各组成环的公差带位置则取决于__________。8.表面质量对零件使用性能的影响主要表现在耐磨性、__________、配合性质等方面。9.在夹具中，常用的夹紧机构有螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、__________和铰链夹紧机构等。10.在成批生产中，若零件的形状复杂、尺寸较大，且精度要求较高，通常采用__________作为毛坯。四、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。判断下列各题的说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。）1.在任何情况下，粗基准都只能使用一次。（）2.所谓“过定位”就是定位元件限制的自由度数超过了工件加工所需要限制的自由度数，这在生产中是绝对不允许的。（）3.调质处理一般安排在粗加工之后，半精加工之前进行。（）4.误差复映系数ϵ总是小于1，所以随着走刀次数增加，加工误差会逐渐减小。（）5.最小余量的大小仅取决于上工序的表面粗糙度和表面缺陷层深度。（）6.采用浮动镗刀块镗孔，由于刀具本身可以浮动，因此无法保证孔的位置精度，只能保证孔的尺寸精度和形状精度。（）7.机器的装配精度完全取决于零件的加工精度。（）8.积屑瘤的存在会使加工表面更粗糙，因此在精加工时应避免产生积屑瘤。（）9.在正计算尺寸链时，已知的是各组成环的公差和极限偏差，求的是封闭环的公差和极限偏差。（）10.进给量越大，切削残留面积高度越高，表面粗糙度值越大。（）五、名词解释（本大题共4小题，每小题5分，共20分。）1.六点定位原理2.加工误差敏感方向3.工艺系统刚度4.时间定额六、简答题（本大题共4小题，每小题10分，共40分。）1.简述选择精基准时应遵循的主要原则。2.何谓“误差复映”？试说明减小误差复映误差的措施有哪些。3.简述影响机械加工表面粗糙度的主要因素及改善措施。4.试述完全互换装配法与不完全互换装配法（大数互换法）的区别及其适用场合。七、计算分析题（本大题共3小题，共85分。要求写出必要的计算过程、公式及结论。）1.（本题25分）如图所示为一轴套零件，其轴向尺寸设计要求如图。在加工过程中，若以端面A定位加工端面B，保证尺寸mm；以端面B定位加工端面C，保证尺寸mm。（1）试画出尺寸链图；（2）判断哪个尺寸是封闭环；（3）计算端面A到端面C的距离尺寸及其上下偏差。2.（本题30分）如图所示，在铣床上加工工件上的键槽。工件以外圆柱面在V形块上定位，V形块夹角α=。工件直径为ϕ，要求键槽深度为。若采用调整法加工，且以工件外圆下母线作为工序基准（即工序尺寸标注为H），试计算：（1）定位基准与工序基准是否重合？（2）基准不重合误差的值；（3）基准位移误差的值；（4）定位误差的值。3.（本题30分）某厂生产一批轴类零件，材料为45钢，热处理要求为调质HRC28-32，主要外圆直径为ϕ45参考答案及详解一、单项选择题1.C【解析】定位基准是加工中用来确定工件在机床或夹具中正确位置的基准。2.A【解析】增大主偏角可以减小径向切削力，从而减小工件弯曲变形。3.B【解析】工序基准是在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。4.C【解析】工件材料硬度不均匀属于随机性因素，造成的误差是随机误差。A、B、D均为系统性误差。5.C【解析】修配法是通过修配某一预定的组成环（修配环）来保证装配精度的方法。6.C【解析】IT7级，Ra1.6μm，通常采用“粗车-半精车-磨削”方案。7.A【解析】限制三个自由度的支承点必须分布在同一个平面内，且不在同一直线上，构成一个支承平面。8.A【解析】加工硬化（冷作硬化）是由于表层金属塑性变形导致的硬度升高现象。9.A【解析】封闭环公差=，即所有组成环公差之和。10.B【解析】进给量直接影响残留面积高度，是影响表面粗糙度最显著的因素。二、多项选择题1.ABCD【解析】E是精基准原则。粗基准选择原则包括：保证位置要求（A）、保证余量合理（B）、便于装夹（C）、只使用一次（D）。2.ABC【解析】工艺规程是指导生产（A）、组织管理（B）、建厂依据（C）。D属于技术资料，但非核心定义；E错误。3.ABC【解析】机床几何误差包括主轴回转误差（A）、导轨导向误差（B）、传动链误差（C）。D、E属于加工过程误差。4.ABC【解析】减小受力变形的措施：提高刚度（A）、减小切削力（B）、合理装夹（C）。D增加切削用量会增大变形；E与受力变形无直接正相关。5.ABCD【解析】获得尺寸精度的方法有：试切法（A）、调整法（B）、定尺寸刀具法（C）、自动控制法（D）。E是获得运动精度的方法。三、填空题1.生产技术准备过程；直接生产过程2.工艺过程3.工序；安装4.工序基准；定位基准5.系统性误差；随机性误差6.受力变形7.各组成环公差带的相对位置（或装配精度要求）；加工经济精度（或设计要求）8.疲劳强度；耐腐蚀性9.楔块夹紧机构（或定心夹紧机构）10.铸件（或）锻件（注：若形状复杂、尺寸大、精度高，通常选铸件）四、判断题1.×【解析】粗基准一般只使用一次，但在特殊情况下，若能保证位置精度且重复定位误差在允许范围内，并非绝对禁止。2.×【解析】过定位在精加工或工件刚度差时，如果定位面精度高，可以增加刚度，是允许且有益的。3.√【解析】调质目的是获得综合机械性能，消除粗加工内应力，通常安排在粗加工之后。4.√【解析】误差复映系数ϵ<1，多次走刀后总误差5.×【解析】最小余量还取决于上工序的尺寸公差、本工序的装夹误差等。6.√【解析】浮动镗刀块不能修正孔的位置误差，只能修正尺寸和形状误差。7.×【解析】装配精度不仅取决于零件精度，还取决于装配方法（如修配法、调整法）。8.√【解析】积屑瘤会导致工件表面粗糙度变差，且不稳定，精加工时应避免。9.√【解析】正计算是已知组成环求封闭环，常用于校核。10.√【解析】残留面积高度公式H≈，进给量f越大，H五、名词解释1.六点定位原理：任何一个未限制的自由度工件，在空间直角坐标系中都有六个自由度（三个沿坐标轴移动，三个绕坐标轴转动）。要使工件在某个方向上有确定的位置，就必须限制该方向的自由度。若要使工件在空间中具有完全确定的位置，就必须限制全部六个自由度。用六个合理分布的支承点（定位元件）限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原理。2.加工误差敏感方向：在切削加工中，刀尖相对于工件在法向（垂直于已加工表面）的位移对加工精度影响最大，该方向被称为加工误差敏感方向。对于车削外圆，径向（法向）即为敏感方向。3.工艺系统刚度：工艺系统刚度是指工艺系统抵抗切削力引起变形的能力。在切削力作用下，工艺系统在加工表面法向（误差敏感方向）产生的位移与切削力在该方向上的分力之比，即=。4.时间定额：时间定额是指在一定的生产条件下，规定完成一道工序所消耗的时间。它由基本时间、辅助时间、布置工作地时间、休息与生理需要时间、准备与终结时间组成。它是安排生产计划、核算成本的重要依据。六、简答题1.简述选择精基准时应遵循的主要原则。答：选择精基准时，主要应遵循以下原则：(1)基准重合原则：尽量选用工序基准作为定位基准，以减少因基准不重合引起的定位误差。(2)基准统一原则：尽可能在多个工序中使用同一组精基准定位，避免因基准转换产生的误差，保证各表面间的位置精度，并减少夹具设计制造成本。(3)自为基准原则：对于某些精加工或光整加工工序（如研磨、珩磨），要求加工余量小且均匀，常选择加工表面本身作为定位基准。(4)互为基准原则：当两个加工表面间的位置精度要求很高时，常采用两个表面互为基准反复加工的方法。(5)便于装夹原则：所选精基准应保证工件定位准确、可靠，夹紧方便，夹具结构简单。2.何谓“误差复映”？试说明减小误差复映误差的措施有哪些。答：误差复映是指由于工件毛坯存在几何形状误差（如圆度、圆柱度误差）或表面位置误差，切削加工时，切削深度随工件位置变化而变化，导致切削力变化，进而引起工艺系统受力变形y变化，使得加工后的工件保留了与毛坯相似的误差。减小误差复映误差的措施主要有：(1)提高工艺系统刚度：如增加机床刚度、使用中心架或跟刀架、缩短刀具悬伸长度等。(2)增加走刀次数：随着走刀次数增加，误差复映系数ϵ减小，误差逐渐减小。(3)减小径向切削力系数：如增大主偏角以减小径向分力。(4)采用跟刀架或中心架：提高工件刚度，特别是细长轴加工。3.简述影响机械加工表面粗糙度的主要因素及改善措施。答：影响表面粗糙度的主要因素包括：(1)切削残留面积：由刀具几何形状和进给量决定。改善措施：减小进给量，增大刀尖圆弧半径，采用副偏角较小的刀具。改善措施：减小进给量，增大刀尖圆弧半径，采用副偏角较小的刀具。(2)积屑瘤：在中低速切削塑性材料时易产生，导致表面不平整。改善措施：提高切削速度（避开中速），减小进给量，使用切削液，增大前角。改善措施：提高切削速度（避开中速），减小进给量，使用切削液，增大前角。(3)鳞刺：低速切削塑性材料时产生。改善措施：提高切削速度，减小切削厚度，增大前角，使用润滑性能好的切削液。改善措施：提高切削速度，减小切削厚度，增大前角，使用润滑性能好的切削液。(4)振动：工艺系统受迫振动或自激振动。改善措施：提高系统刚度，增加阻尼，调整切削用量（如提高转速或改变切削深度）。改善措施：提高系统刚度，增加阻尼，调整切削用量（如提高转速或改变切削深度）。(5)其他因素：如工件材料性质、刀具磨损、切削液等。4.试述完全互换装配法与不完全互换装配法（大数互换法）的区别及其适用场合。答：区别：(1)公差分配：完全互换法要求各组成环公差之和等于或小于封闭环公差，即∑≤；不完全互换法利用概率原理，允许各组成环公差之和大于封闭环公差，即≤(2)装配风险：完全互换法装配时，零件无需挑选或修配，合格率为100%；不完全互换法在绝大多数情况下能保证装配精度，但有极小概率（如0.27%）出现超差（即“假废品”）。(3)零件加工难度.在封闭环公差一定时，不完全互换法允许组成环的公差更大，降低了零件加工难度和成本。适用场合：(1)完全互换法：适用于大批大量生产中，组成环数较少（通常n<4）或装配精度要求不高的场合。(2)不完全互换法：适用于大批大量生产中，组成环数较多（n>4）且装配精度要求较高的场合，能显著降低制造成本。七、计算分析题1.解：（1）尺寸链图：建立尺寸链，寻找封闭环。根据加工过程，最后自然形成的尺寸是A到C的距离。设=mm（增环，加工B面保证）；设=mm（增环，加工C面保证）；设为A到C的距离（封闭环）。尺寸链图关系为：=+（2）判断封闭环：封闭环是加工过程中最后自然形成的尺寸。题目中先加工B保证，再以B定位加工C保证，因此和是直接保证的尺寸，而是间接获得的，故为封闭环。（3）计算及其偏差：根据尺寸链计算公式：基本尺寸：=+上偏差E=下偏差E=公差=E验算：=0.1结论：端面A到端面C的距离尺寸为mm。2.解：（1）基准重合性判断：定位基准是工件外圆中心线（V形块定位）。工序基准是工件外圆下母线。两者不重合。（2）基准不重合误差：基准不重合误差是由于定位基准与工序基准不重合引起的。工序基准（下母线）相对于定位基准（中心线）的变动量就是基准不重合误差。对于外圆，下母线到中心的距离是半径d/2。由于工件直径公差，半径变动量为/即=。（3）基准位移误差：基准位移误差是由于工件定位面（外圆）制造误差引起的定位基准（中心线）在加工方向（垂直方向）的变动。工件直径由d变为d时，圆心在垂直方向的位置变动量O。根据几何关系（V形块定位）：=。代入α===（4）定位误差：定位误差是基准不重合误差与基准位移误差在加工尺寸方向上的矢量和。由于和都在垂直方向（工序尺寸H的方向），且方向相反（当工件直径变小时，中心线上移，下母线下移；需注意具体方向对误差的抵消或叠加）。分析：工件直径最小（d−定位基准（中心）上移，导致工序基准（下母线）随之移动。同时，由于尺寸变小，下母线相对于中心向下变动/2综合效果：定位误差=。或者直接求工序基准（下母线）在加工尺寸方向上的最大变动量。工序尺寸H是从下母线到刀具的距离。最大极限尺寸时（直径d）：下母线位置