《机械制造技术基础》期末考试试卷及答案

《机械制造技术基础》期末考试试卷及答案一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）1.在切削加工过程中，误差复映规律描述中，若毛坯误差为Δm，误差复映系数为ε，则加工后工件的误差Δw满足下列哪个关系式（）A.Δw=εΔmB.Δw=Δm/εC.Δw=k系统ΔmD.Δw=Δm/k系统2.车削加工塑性金属时，切削用量三要素对切削温度的影响程度从大到小排列，正确的是（）A.背吃刀量ap>进给量f>切削速度vcB.切削速度vc>进给量f>背吃刀量apC.进给量f>切削速度vc>背吃刀量apD.切削速度vc>背吃刀量ap>进给量f3.下列加工方法中，属于定尺寸刀具法获得加工尺寸精度的是（）A.车削外圆B.磨削平面C.钻削孔D.铣削端面4.磨削加工后，工件表层通常产生残余拉应力，造成该现象的主要原因是（）A.磨粒的挤压刻划作用B.磨削区温度高，表层金属热变形冷却后收缩C.砂轮硬度过高D.磨削进给量过小5.装配生产中，采用修配法解装配尺寸链的核心目的是（）A.提高最终装配精度B.降低组成环零件的加工精度要求，减小加工成本C.减少装配作业工作量D.扩大尺寸链组成环的数量6.机械加工工艺过程中，机床外露导轨面清洁、工件去毛刺飞边等作业属于（）A.粗加工工序B.半精加工工序C.辅助工序D.检验工序7.其他条件不变时，工件材料硬度升高，切削力的变化规律是（）A.切削力增大B.切削力减小C.切削力保持不变D.切削力先减小后增大8.箱体类零件加工工艺设计中，通常以底面为定位基准加工所有孔系，遵循的基准原则是（）A.基准统一B.基准重合C.自为基准D.互为基准9.下列刀具材料中，适合制造形状复杂的整体低速刀具，综合韧性和工艺性最好的是（）A.硬质合金B.高速钢C.碳素工具钢D.立方氮化硼10.加工工件平面时，要求保证平面的厚度和平行度，只需要限制5个自由度即可满足加工要求，这种定位方式是（）A.完全定位B.不完全定位C.过定位D.欠定位11.大批量生产中，形状复杂的中小型有色金属零件毛坯，最适合采用的制造方法是（）A.砂型手工造型B.熔模铸造C.压力铸造D.砂型机器造型12.切削低硬度塑性金属材料，切削速度较高时，最常见的切屑类型是（）A.带状切屑B.节状切屑C.单元切屑D.崩碎切屑13.在工艺尺寸链中，封闭环的定义是（）A.加工过程中最先获得的尺寸B.加工过程中直接保证的尺寸C.加工过程中最后自然形成的尺寸D.加工过程中需要间接保证的尺寸，是尺寸链的核心14.用成形刀具加工成形面时，由于刀具轮廓的近似制造产生的加工误差，属于（）A.机床几何误差B.定位原理误差C.加工原理误差D.刀具磨损误差15.下列选项中，不属于划分机械加工阶段的主要目的的是（）A.保证零件加工质量B.合理使用加工设备C.便于安排热处理工序D.提高单位时间的材料切除率二、多项选择题（本大题共5小题，每小题2分，共10分，多选、少选、错选均不得分）1.生产中可减小工件已加工表面粗糙度值的工艺措施有（）A.减小刀具主偏角B.增大工件进给量C.减小工件进给量D.提高刀具刃磨质量，减小刃口圆弧半径E.减小刀具副偏角2.机械加工工艺过程中，加工顺序安排的基本原则包括（）A.先粗后精B.先孔后面C.先主后次D.基准先行E.先小后大3.切削加工过程中，切削热的主要来源包括（）A.切削层塑性变形产生的变形功转化的热量B.切屑与刀具前刀面摩擦产生的热量C.刀具后刀面与工件已加工表面摩擦产生的热量D.机床主电机空载损耗产生的热量E.夹紧力做功转化的热量4.机械加工中，工艺系统的原始误差属于工艺过程动态误差的有（）A.加工原理误差B.工艺系统受力变形引起的误差C.工艺系统热变形引起的误差D.工件残余应力重新分布引起的变形误差E.刀具磨损引起的误差5.按照装配的组织形式划分，机械装配可分为（）A.固定装配B.互换装配C.移动装配D.修配装配E.调整装配三、填空题（本大题共10空，每空1分，共10分）1.切削运动分为主运动和进给运动，其中__________是速度最高、消耗切削功率最多的运动。2.生产中为了控制刀具磨损，保证加工质量，需要按照__________来制定刀具耐用度。3.机械加工中，某零件总加工余量固定不变，若各工序的工序公差增大，则该零件所需的工序数量会__________。4.保证装配精度的方法中，除了互换装配法、分组装配法、修配装配法，还有__________。5.机械加工后的表面质量主要包含两部分内容，分别是表面几何形状特征和__________。6.机床夹具中，用来确定刀具与工件相对位置的元件称为__________。7.在两顶尖装夹车削细长轴，由于切削力的作用使工件产生弯曲变形，加工后工件会出现__________的形状误差。8.中速切削塑性金属时，容易在刀具前刀面产生__________，会增大工件已加工表面的粗糙度。9.机械加工工艺过程中，最基本的组成单元是__________。10.在尺寸链中，封闭环的尺寸变化与增环尺寸变化的方向__________。四、简答题（本大题共4小题，每小题6分，共24分）1.简述欠定位和过定位的定义，说明二者在生产中是否被允许，为什么。2.简述粗基准的选择基本原则。3.简述积屑瘤的形成原因，以及积屑瘤对切削加工过程的影响。4.机械加工中为什么要划分加工阶段？划分加工阶段的主要目的是什么。五、计算与分析题（本大题共2小题，第1小题15分，第2小题16分，共31分）1.加工某变速箱零件的内孔键槽，加工工艺顺序如下：①精镗内孔，加工得到孔径尺寸为φ84.8₀⁺⁰.¹mm；②插键槽，以镗孔后的孔底为工序基准，加工得到键槽深度尺寸A；③对零件进行热处理，消除内应力；④磨内孔，最终保证孔径尺寸为φ85₀⁺⁰.¹²mm，同时要求键槽深度最终尺寸为87.9₀⁺⁰.²³mm（键槽深度从孔的外母线到键槽底部）。试建立工艺尺寸链，计算插键槽工序尺寸A及其上下偏差。2.某工厂在车床上加工一批轴的外圆，要求保证直径尺寸为φ30±0.05mm，加工完成后随机抽取样本，测得尺寸服从正态分布，样本平均值为x̄=29.98mm，样本均方差σ=0.01mm。试完成以下分析计算：（1）计算该工序的工序能力系数Cp，并判断该工序的工序能力等级；（2）画出工件尺寸的正态分布曲线图，标注出公差带中心和分布中心的位置，分析该批工件是否产生废品，若产生废品，说明废品是否可修复，并计算废品率。（已知标准正态分布函数Φ(1)=0.8413，Φ(2)=0.9772，Φ(3)=0.9987）一、单项选择题答案1.A2.B3.C4.B5.B6.C7.A8.A9.B10.B11.C12.A13.C14.C15.D二、多项选择题答案1.ACDE2.ACD3.ABC4.BCDE5.AC三、填空题答案1.主运动2.磨钝标准3.减少4.调整装配法5.表面层物理力学性能6.对刀元件7.腰鼓形8.积屑瘤9.工序10.相同四、简答题答案1.答：（1）欠定位：加工过程中，根据加工要求，工件需要限制的自由度没有被全部限制的定位方式，称为欠定位。（1分）欠定位不能满足工件的加工要求，无法保证需要限制的自由度对应的加工尺寸和位置精度，因此欠定位在生产中绝对不允许采用。（2分）（2）过定位：同一个自由度被两个或两个以上的定位元件重复限制的定位方式，称为过定位。（1分）过定位是否允许需要根据实际情况判断：如果工件的定位基准、定位元件的精度都比较高，过定位不会造成工件装夹干涉、定位变形误差，还可以提高加工过程中工件的刚度，减小加工变形，这种情况过定位是允许的，例如车削加工细长轴时，采用顶尖和中心架定位，就属于允许的过定位；（1分）如果定位基准和定位元件精度较低，过定位会导致工件装夹变形、定位不准确，无法满足加工精度要求，这种情况过定位是不允许的，需要修改定位方案避免过定位。（1分）2.答：粗基准的选择主要遵循四个基本原则：（1）保证加工表面与不加工表面位置精度的原则：如果零件上存在不需要加工的表面，应当选择不需要加工的表面作为粗基准，这样可以保证加工后不加工表面与加工表面之间的位置误差最小。如果零件上有多个不加工表面，选择与加工表面位置精度要求最高的不加工表面作为粗基准。（1.5分）（2）合理分配加工余量的原则：应当选择零件上加工余量小、精度要求高、重要的加工表面作为粗基准，这样可以保证这些重要表面加工时余量均匀，避免余量不足造成报废。（1.5分）（3）保证定位可靠、夹紧安全的原则：选择作为粗基准的表面应当平整光洁，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，保证定位稳定可靠，夹紧牢固安全。（1.5分）（4）粗基准一般不重复使用的原则：粗基准的精度低、表面粗糙度大，同一尺寸方向的粗基准一般只使用一次，如果重复使用会产生较大的定位误差，导致加工尺寸精度不合格，因此粗基准一般不重复使用。（1.5分）3.答：（1）积屑瘤形成原因：切削塑性金属材料时，切屑从刀具前刀面流出，切屑底层与前刀面之间产生强烈的摩擦，当切削速度处于中低速范围，切削温度不高，摩擦压力足够大，切屑底层会与前刀面产生粘结（冷焊），切屑底层金属发生滞流，滞流层的金属不断堆积，逐渐形成一个硬度很高的楔状凸起，这个凸起就是积屑瘤。（2分）（2）积屑瘤对切削加工的影响：①对刀具耐用度的影响：积屑瘤的硬度远高于工件材料，可以代替刀具刀刃进行切削，能够减小刀具的磨损，提高刀具耐用度。（1分）②对切削力的影响：积屑瘤会增大刀具的实际前角，减小切屑变形，从而减小切削力，降低能量消耗。（1分）③对加工精度和表面质量的影响：积屑瘤是不稳定的，会随着切削过程不断生长、破碎、脱落，脱落的积屑瘤会嵌入工件已加工表面，同时积屑瘤的位置变化会导致切削深度变化，会增大工件已加工表面的粗糙度，降低加工尺寸精度。（1分）④生产中，粗加工时可以允许积屑瘤存在，利用其优点；精加工时必须避免积屑瘤产生，保证加工精度和表面质量。（1分）4.答：机械加工中，零件通常不能一次加工达到最终的精度要求，需要分多个阶段逐步加工，主要原因和目的如下：（1）保证零件的加工质量：粗加工阶段切除大部分余量，切削力大、切削热大，工艺系统受力变形、热变形都大，毛坯的内应力也会重新分布产生变形，如果不分阶段，一次加工完成，变形无法消除，加工精度达不到要求。划分加工阶段后，粗加工产生的变形可以在后续半精加工、精加工阶段逐步修正，逐步提高加工精度，最终保证零件的加工精度要求。（1.5分）（2）合理使用加工设备：粗加工阶段需要大切削功率，适合采用功率大、刚性好、精度较低的机床，精加工阶段需要高加工精度，适合采用高精度机床，划分加工阶段后可以充分发挥不同设备的性能优势，也可以延长高精度机床的使用寿命，降低加工成本。（1.5分）（3）便于安排热处理工序：机械加工过程中，通常需要穿插热处理工序满足零件的力学性能要求，划分加工阶段后，可以把热处理安排在不同加工阶段之间，例如粗加工后安排去应力退火消除内应力，半精加工后安排淬火提高硬度，淬火后的变形再由精加工修正，满足零件性能和精度要求。（1.5分）（4）及时发现毛坯缺陷：粗加工阶段切除大部分余量后，可以及时发现毛坯的气孔、砂眼、裂纹等缺陷，及时报废或者修补，避免后续加工浪费工时和能源，降低生产成本。（1分）（5）保护已加工表面：精加工完成后，零件的表面精度高，放在后续工序容易被划伤，划分加工阶段后，精加工放在最后，可以保护精加工后的高精度表面，避免划伤磕碰。（0.5分）五、计算与分析题答案1.解：（1）确定封闭环、组成环，建立尺寸链：最终要求的键槽深度87.9₀⁺⁰.²³是加工过程最后间接获得的尺寸，因此是封闭环，记为A0=87.9₀⁺⁰.²³mm。（3分）各组成环分别为：磨孔后半径R2=85/2=42.5₀⁺⁰.⁰⁶mm，镗孔后半径R1=84.8/2=42.4₀⁺⁰.⁰⁵mm，插键槽尺寸A。（2分）其中，增环为A和R2，减环为R1，尺寸链的基本尺寸关系为：A0=A+R2R1（3分）（2）计算A的基本尺寸：代入基本值得87.9=A+42.542.4→A=87.942.5+42.4=87.8mm（2分）（3）计算A的偏差：根据尺寸链偏差计算公式：封闭环上偏差ES0=ES(A)+ES(R2)EI(R1)，封闭环下偏差EI0=EI(A)+EI(R2)ES(R1)（2分）代入已知偏差：ES0=+0.23，EI0=0；ES(R2)=+0.06，EI(R2)=0；ES(R1)=+0.05，EI(R1)=0；因此：0.23=ES(A)+0.060→ES(A)=0.230.06=+0.17mm0=EI(A)+00.05→EI(A)=0+0.05=+0.05mm（1分）因此，插键槽工序尺寸A及其偏差为A=87.8₊₀.₀₅⁺⁰.¹⁷mm，也可