机械制造技术试题及答案

机械制造技术试题及答案一、单项选择题（每题1分，共20分）1.下列加工方法中，属于材料去除成型工艺的是（）A.粉末冶金压制B.熔积成型3D打印C.外圆车削D.冲压拉深2.切削用量三要素中，对刀具耐用度影响程度从大到小排列正确的是（）A.切削速度v>背吃刀量ap>进给量fB.进给量f>切削速度v>背吃刀量apC.切削速度v>进给量f>背吃刀量apD.背吃刀量ap>进给量f>切削速度v3.刀具标注角度中，主偏角是刀具主切削刃与进给运动方向之间的夹角，该角度的测量平面是（）A.正交平面B.基面C.切削平面D.法平面4.加工淬硬钢、硬质合金等硬质材料的精加工刀具，优先选用的刀具材料是（）A.碳素工具钢B.合金工具钢C.高速钢D.聚晶立方氮化硼5.积屑瘤是切削塑性材料时常见的物理现象，积屑瘤最容易产生的切削条件是（）A.低速切削脆性材料B.中速切削塑性材料C.高速切削塑性材料D.中速切削脆性材料6.箱体零件上尺寸精度为IT7、表面粗糙度Ra为0.8μm的直径120mm装配通孔，合理的最终加工方案是（）A.钻孔-扩孔B.钻孔-粗铰-精铰C.钻孔-粗镗-精镗D.钻孔-拉孔7.当工艺系统刚度不足时，夹紧薄壁套筒零件后镗内孔，加工后松开夹紧，内孔会出现什么形状误差（）A.孔径扩大成正圆形B.孔径缩小成三角形C.内孔变成椭圆形D.内孔变成锥形8.基准不重合误差的大小等于（）A.设计基准与定位基准之间联系尺寸的公差B.定位基准与限位基准之间的位移量C.设计基准与工序基准之间尺寸的公差D.设计基准与限位基准之间的位移量9.下列定位方式中，属于欠定位的是（）A.限制自由度多于需要限制的自由度B.应该限制的自由度没有被限制C.某个自由度被多个定位元件重复限制D.限制自由度少于六个不影响加工要求10.砂轮硬度是指砂轮工作表面磨粒在外力作用下脱落的难易程度，磨削软材料时，应选用哪种硬度的砂轮（）A.软B.中软C.中硬D.硬11.珩磨加工的主要作用是改善工件的什么指标（）A.尺寸精度B.形状精度C.表面粗糙度D.位置精度12.大批量生产中，箱体零件的平面加工最常用的高效加工方法是（）A.牛头刨床刨削B.龙门刨床刨削C.铣削D.磨削13.车床加工螺纹时，产生螺距累积误差的主要原因是（）A.机床主轴径向跳动B.机床主轴轴向窜动C.机床丝杠导程误差D.刀具磨损14.安排机械加工顺序时，一般遵循的原则是（）A.先加工面后加工孔B.先精加工后粗加工C.先次要表面后主要表面D.先加工孔后加工面15.表面冷作硬化是指切削加工后工件表面层硬度比基体硬度（）A.提高B.降低C.不变D.不一定16.装配中采用分组装配法适合的生产类型和公差条件是（）A.大批量生产，组成环公差大B.单件小批量生产，封闭环公差要求高C.大批量生产，封闭环公差要求高D.单件小批量生产，组成环公差大17.下列误差因素中，属于常值系统误差的是（）A.机床传动机构的间隙B.刀具磨损C.测量误差D.夹具制造误差18.精基准选择时，遵循基准统一原则的主要优点是（）A.可以保证各加工表面的位置精度，减少夹具设计制造费用B.加工面余量均匀C.定位误差小D.夹具结构简单19.为了改善轴类零件的综合力学性能，通常安排的热处理工序是（）A.退火B.正火C.调质D.淬火20.车削加工时，切削热大部分被谁带走（）A.工件B.刀具C.切屑D.周围介质二、多项选择题（每题2分，共20分，多选、少选、错选均不得分）1.影响切削加工中积屑瘤产生与大小的主要因素有（）A.工件材料的塑性B.切削速度C.刀具前角D.切削液E.背吃刀量2.获得零件位置精度的主要加工方法有（）A.找正安装法B.定尺寸刀具法C.夹具安装法D.自动控制法E.划线找正法3.机械加工工艺系统的几何误差主要包括（）A.机床制造与磨损误差B.刀具制造与磨损误差C.夹具制造与磨损误差D.工件定位误差E.工艺系统受力变形误差4.机械加工中，产生加工表面残余拉应力的原因主要有（）A.切削力作用下表面层塑性变形，基体弹性恢复牵拉表面层B.切削热引起表面层热塑性变形C.表面层金相组织变化体积变化D.机床刚度不足引起的让刀变形E.刀具磨损引起的尺寸误差5.下列刀具材料中，属于超硬刀具材料的有（）A.硬质合金B.高速钢C.金刚石D.立方氮化硼E.陶瓷6.划分加工阶段是工艺规程设计的重要工作，划分加工阶段的作用包括（）A.保证加工质量B.便于合理安排热处理工序C.便于及时发现毛坯缺陷D.合理使用设备E.减小生产能耗7.选择切削用量时，粗加工阶段选择切削用量的原则包括（）A.首先选取尽可能大的背吃刀量B.其次根据机床进给系统强度选取尽可能大的进给量C.最后根据刀具耐用度确定合理的切削速度D.首先选取尽可能大的切削速度E.为了保证表面质量，选较小进给量8.下列定位误差分析的描述中，正确的有（）A.基准不重合误差是工序基准与定位基准之间联系尺寸的公差B.基准位置误差是定位基准本身的位置变动量C.定位误差是加工工序尺寸的最大可能变动量D.只要采用调整法加工，就一定存在定位误差E.试切法加工不存在定位误差9.砂轮磨损的主要类型包括（）A.磨粒磨耗磨损B.磨粒破碎磨损C.结合剂破碎磨损D.砂轮堵塞E.砂轮变形10.机械加工生产率中，时间定额的组成部分包括（）A.基本时间B.辅助时间C.布置工作地时间D.休息与生理需要时间E.准备与结束时间三、填空题（每空1分，共15分）1.切削运动按功能分为____和进给运动，其中速度最高、消耗功率最大的是____。2.切屑按形态可分为带状切屑、____、单元切屑和____四种类型。3.机械加工中，总加工误差分为____、变值系统误差和____三大类。4.精基准选择的四个基本原则是基准重合原则、____、互为基准原则和____。5.装配法中，完全互换装配法适合于____生产，尺寸链组成环少，封闭环公差要求____的场合。6.精密加工中，研磨加工的三个基本要素是研具、____和____。7.工件在机床定位，六个自由度都被限制的定位称为____，加工时不允许出现的定位是____。8.改善材料切削加工性的常用热处理方法有____和____，调整材料硬度改善切削性能。四、简答题（每题6分，共30分）1.什么是刀具耐用度？简述影响刀具耐用度的主要因素。2.简述定位误差的定义，说明产生定位误差的两个根本原因。3.机械加工工艺规程中，不同目的的热处理安排位置不同，举例说明常见热处理的安排位置。4.简述减小加工表面粗糙度值的工艺措施有哪些。5.什么是工序集中？工序集中的特点有哪些？五、计算分析题（每题10分，共20分）1.加工圆柱轴键槽，采用直径为φ30_-0.01⁰mm的外圆在α=90°的V形块上定位铣键槽，要求保证键槽深度尺寸A=26_-0.2⁰mm，加工时采用调整法加工，不考虑其他误差，试计算该定位方案的定位误差，判断该定位方案是否满足加工要求。2.加工某箱体零件上的孔，尺寸要求为φ50₀^+0.03mm，粗糙度Ra1.6μm，加工方案为钻孔-扩孔-粗铰-精铰，各工序的公称加工余量为：钻孔直径45mm，扩孔加工余量4mm，粗铰加工余量0.8mm，精铰加工余量0.2mm，各工序的公差分别为：钻孔0.3mm，扩孔0.1mm，粗铰0.05mm，精铰0.03mm，试按入体原则计算各工序的基本尺寸和工序偏差，写出计算过程。六、综合应用题（共15分）某齿轮减速器的输出轴，材料为45钢，生产批量为200件/年（中批量生产），毛坯为热轧圆棒料，主要技术要求如下：（1）两个与轴承配合的支撑轴颈尺寸为φ50₀^+0.016mm，表面粗糙度Ra≤0.8μm；（2）轴颈上安装齿轮的两个键槽，尺寸要求：宽度14₀^+0.1mm，槽底到轴线尺寸为44₀^+0.2mm，表面粗糙度Ra≤3.2μm；（3）轴的总长要求为240_-0.3⁰mm，两端面粗糙度Ra≤3.2μm；（4）轴整体要求调质处理，硬度达到220~250HBW。请完成以下要求：（1）确定各主要加工表面的加工方案；（2）制定该输出轴的机械加工工艺路线；（3）说明调质处理的作用以及安排位置的合理性。参考答案一、单项选择题1.C2.C3.B4.D5.B6.C7.C8.A9.B10.D11.C12.C13.C14.A15.A16.C17.D18.A19.C20.C二、多项选择题1.ABCD2.ACE3.ABCD4.ABC5.CD6.ABCD7.ABC8.ABCE9.ABCD10.ABCDE三、填空题1.主运动；主运动2.挤裂切屑；崩碎切屑3.常值系统误差；随机误差4.基准统一原则；自为基准原则5.大批量（自动化）；不高6.磨料；研磨压力7.完全定位；欠定位8.正火；退火四、简答题1.刀具耐用度是指刀具从开始切削到磨损量达到磨钝标准所经历的实际切削时间，单位为分钟。（2分）影响刀具耐用度的主要因素包括：（1）刀具材料：刀具材料硬度越高、耐磨性和导热性越好，刀具耐用度越高；（1分）（2）工件材料：工件材料硬度越高、塑性越大、导热性越差，刀具磨损越快，耐用度越低；（1分）（3）切削用量：切削用量越大，切削温度越高，刀具磨损越快，耐用度越低，其中切削速度对耐用度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小；（1分）（4）刀具几何参数：适当增大前角可减小切削力和切削温度，提高耐用度，但前角过大刀具强度降低，耐用度反而下降；减小主偏角可提高刀尖强度，改善散热条件，进而提高耐用度。（1分）2.定位误差是指采用调整法加工工件时，由于定位不准确造成的工序尺寸在工序尺寸方向上的最大可能变动量，属于加工误差的重要组成部分。（2分）产生定位误差的两个根本原因是：（1）基准不重合误差：当定位基准与工序基准（设计基准）不重合时，两个基准之间的联系尺寸存在公差，导致工序基准的位置发生变动，由此产生的误差称为基准不重合误差，误差大小等于联系尺寸的公差。（2分）（2）基准位置误差：由于定位基准本身存在尺寸误差、形状误差，导致定位基准相对于定位元件的限位基准发生位置变动，由此产生的误差称为基准位置误差，误差大小等于定位基准位置的最大变动量。（2分）3.常见热处理根据目的不同，安排位置不同：（1）预备热处理：目的是改善毛坯切削性能，消除毛坯内应力，细化晶粒，为后续加工和最终热处理做准备，包括退火、正火等，一般安排在机械加工之前，下料之后。比如热轧棒料毛坯的正火处理，一般安排在下料之后粗加工之前，调整毛坯硬度到适合切削加工的范围。（2分）（2）时效处理：目的是消除粗加工产生的内应力，减小后续加工变形，分为人工时效和自然时效，一般安排在粗加工之后，精加工之前；对于精度要求很高的零件，会安排多次时效处理，粗加工后一次，半精加工后一次；比如精密机床床身加工，粗刨平面后都会安排人工时效处理消除内应力。（2分）（3）最终热处理：目的是提高零件的硬度和力学性能，满足零件使用要求，包括淬火、渗碳淬火、氮化等，一般安排在半精加工之后，精加工（磨削）之前，因为热处理会产生变形，需要后续精加工修正变形。比如汽车半轴的表面淬火，安排在半精车之后，磨削加工之前。（2分）4.减小加工表面粗糙度值的主要工艺措施有：（1）合理选择切削用量：适当提高切削速度，避开积屑瘤产生的中速区间，减小进给量，都可以有效减小表面粗糙度值；（1.5分）（2）合理选择刀具参数：适当增大刀具前角，减小主偏角和副偏角，减小刀具刃口圆角半径，提高刀具刃磨质量，降低刀具本身的表面粗糙度，都可以减小加工表面的粗糙度；（1.5分）（3）合理使用切削液：采用润滑性能好的极压切削液，减小切削过程中刀具与切屑、工件表面的摩擦，抑制积屑瘤和鳞刺产生，减小表面粗糙度；（1.5分）（4）改善工件材料性能：通过适当的热处理调整工件材料塑性，降低材料组织的不均匀性，也可以减小加工后的表面粗糙度；（1分）（5）采用光整加工工序：在精加工之后安排研磨、珩磨、抛光等光整加工，进一步降低表面粗糙度值，满足高精度零件的使用要求。（0.5分）5.工序集中是指将零件的所有加工内容集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短，总工序数量少。（2分）工序集中的特点包括：（1）减少了工序数量，缩短了工艺路线，减少了机床设备和操作工数量，减少了生产占地面积，减少了工件装夹次数，缩短了辅助时间，生产率更高；（1分）（2）减少了工件安装次数，有利于保证各加工表面之间的位置精度，装夹误差更小；（1分）（3）专用设备和工艺装备投资大，生产准备工作量大，产品更换调整难度大，传统的工序集中适合于大批量生产；（1分）（4）随着数控机床、加工中心等现代加工设备的普及，工序集中在中小批量生产中也得到广泛应用，既可以保证加工精度，又能提高生产效率，缩短生产周期。（1分）五、计算分析题1.解：首先明确，本题中工序尺寸A的工序基准是外圆的下母线，定位基准是外圆的轴线，外圆直径d=φ30_-0.01⁰mm，直径公差Td=0.01mm。（2分）第一步计算基准不重合误差ΔB：工序基准是下母线，定位基准是轴线，两个基准之间的联系尺寸是d/2，公差为Td/2，因此ΔB=Td/2=0.01/2=0.005mm。（2分）第二步计算基准位置误差ΔY：V形块定位，定位基准是轴线，轴线在垂直方向的位置变动量为Td/(2sin(α/2))，α=90°，sin45°≈0.707，因此ΔY=0.01/(2×0.707)≈0.00707mm。（2分）第三步计算定位误差ΔD：工序尺寸A是从工件外圆顶面向下标注，两个误差同方向，因此ΔD=ΔY+ΔB=0.005+0.00707≈0.0121mm。（2分）加工误差判断：一般要求定位误差不超过工序公差的1/3，本题工序尺寸A的公差为0.2mm，1/3×0.2≈0.067mm，ΔD≈0.0121mm<0.067mm，因此该定位方案满足加工要求。（2分）2.解：工序尺寸计算遵循从最终工序往前推的原则，偏差按入体原则标注，被加工孔的偏差为单向正偏差，即下偏差为0，上偏差为公差值。（2分）（1）精铰孔：最终设计尺寸为φ50₀^+0.03mm，因此精铰基本尺寸D4=50mm，偏差为ES=+0.03mm，EI=0，即精铰工序尺寸为φ50₀^+0.03mm，符合要求。（2分）（2）粗铰孔：粗铰基本尺寸=精铰基本尺寸-精铰加工余量=50-0.2=49.8mm，粗铰公差0.05mm，按入体原则偏差为₀^+0.05，因此粗铰工序尺寸为φ49.8₀^+0.05mm。（2分）（3）扩孔：扩孔基本尺寸=粗铰基本尺寸-粗铰加工余量=49.8-0.8=49mm，扩孔公差0.1mm，偏差为₀^+0.1，因此扩孔工序尺寸为φ49₀^+0.1mm。（2分）（4）钻孔：钻孔基本尺寸=扩孔基本尺寸-扩孔加工余量=49-4=45mm，钻孔公差0.3mm，偏差为₀^+0.3，因此钻孔工序尺寸为φ45₀^+0.3mm，计算正确。（2分）六、综合应用题解：（1）各主要加工表面的加工方案：①两个支撑轴颈φ50₀^+0.016mm，Ra0.8μm：精度等级IT6，表面粗糙度要求较高，中批量生产，加工方案为：粗车-半精车-粗磨-精磨，该方案可以稳定保证尺寸精度和表面粗糙度要求。（2分）②键槽：尺寸精度要求IT12，粗糙度Ra3.2μm，中批量生产，加工方案为：划线后铣削加工，采用盘形铣刀铣键槽，可以满足尺寸和粗糙度要求。（2分）③轴两端面：总长精度IT12，粗糙度Ra3.2μm，加工方案为：粗车-半精车，车削即可满足要求