机械制造技术基础练习题.docx

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机械制造技术基础练习题

一、名词解释

1.刀具寿命：

刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止所经历的总切削时间，称为刀具寿命，用T表示。

2.磨钝标准：

以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度VB作为刀具的磨钝标准。

3.工艺基准：

工艺过程中所用的基准，称为工艺基准。

4.加工经济精度：

是指在正常生产条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度。

5.加工余量：

毛坯上留作加工用的材料层，称为加工余量。

一、填空题

1.从形态上看，切屑可以分为带状切屑、节状切屑、粒状切屑和崩碎切屑四种类型。

2.切削过程中金属的变形主要是剪切滑移，所以用相对滑移（剪应变）的大小来衡量变形程度要比变形系数精确些。

3.利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的平均温度。

4.刀具一次刃磨之后，进行切削，后刀面允许的最大磨损量（VB），称为磨钝标准。

5.工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程称为安装。

6.靠前刀面处的变形区域称为第二变形区，这个变形区主要集中在和前刀面接触的切屑底面一薄层金属内。

7.系统性误差可以分为常值性系统性误差和变值性系统性误差两种。

8.车床导轨在面内的直线度误差是处于误差敏感方向的位置。

9.评定冷作硬化的指标有三项，即表层金属的、和程度。

二、是非题：

1.欠定位是绝对不允许的。

（）

2.工件定位时，若定位基准与工序基准重合，就不会产生定位误差。

（×）

3.工艺系统刚度较差时（如切削细长轴），刀具应选用较大的主偏角。

（√）

4.粗加工时产生积屑瘤有一定好处，故采用中等速度粗加工；精加工时避免积屑瘤的产生，故切削塑性金属时，常采用高速或低速精加工。

（√）

5.在切削用量中，对切削热影响最大的是背吃刀量，其次是进给量。

（）

6.光磨可提高工件的形状精度和位置精度（×）。

7.增加刀尖圆弧半径，可减小表面粗糙度的值。

（√）

8.粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。

（√）

9.一个尺寸链中必然有减环。

（×）

10.需保证加工表面的余量均匀，应选择不加工表面为粗基准。

（×）

11.电火花线切割采用细金属丝作电极。

（√）

12.电解加工可以加工任何高硬度的金属材料和非金属材料。

（×）

13.在切削塑性材料时，切削区温度最高点是在刀刃处。

（×）

14.砂轮的硬度越高，磨粒的硬度不一定也越高。

（√）

15.车削细长轴时，容易出现腰鼓形的圆柱度误差。

（√）

16.在夹具设计中，不完全定位是绝对不允许的。

（×）

172．刀具主偏角是主切削平面与假定工作平面间的夹角（即主切削刃在基面的投影与进给方向的夹角）。

（√）

18.在刀具角度中，对切削力影响最大的是前角和后角。

（×）

19.在刀具磨损的形式中，前刀面磨损对表面粗糙度影响最大，而后刀面磨损对加工精度影响最大。

（×）

20.拉削相当于多刀刨削，粗、半精和精加工一次完成，因而生产率高。

（√）。

21.增加刀具进给量，可减小表面粗糙度的值。

（×）

22.强迫振动的固有频率总是与外界干扰力的频率相同。

（×）

23.制订单件小批生产的工艺规程时，应采取工件分散原则。

（×）

24.工序尺寸常按“入体原则”标注。

（√）

25.互为基准可以使被加工表面余量均匀。

（×）

26.由于大部分塑性变形集中于第Ⅰ变形区，因而切削变形的大小，主要由第Ⅰ变形区来衡量。

（√）

27.磨削时砂轮表面的微小磨粒切削刃的几何形状是不确定的，且通常有较大的前角和刃口楔角，以及较大的刃口钝圆半径。

（×）

28激光焊接可以用于金属和非金属之间的焊接。

（√）

29电子束加工可以在大气中进行。

（×）

305采用超声复合加工可显著提高加工效率（√）

三、单项选择题

1.划分生产类型是根据产品的（D）。

A.尺寸大小和特征；B.批量；C.用途；D.生产纲领。

2.在背吃刀量和进给量一定的条件下，切削厚度与切削宽度的比值取决于（C）。

A.刀具前角；B.刀具后角；C.刀具主偏角；D.刀具副偏角。

3.在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角为（A）。

A.前角；B.后角；C.主偏角；D.刃倾角。

4.用硬质合金刀具对碳素钢工件进行精加工时，应选择刀具材料的牌号为（A）。

A.YT30；B.YT5；C.YG3；D.YG8。

5.安装车刀时，若刀尖低于工件回转中心，其工作角度与其标注角度相比将会（B）。

A.前角不变，后角减小；B.前角变大，后角变小；C.前角变小，后角变大；D.前、后角均不变。

6.标准麻花钻切削部分切削刃共有：

（B）

A．6；B.5；C.4；D.3。

7.基准不重合误差的大小主要与哪种因素有关：

（C）。

A．本工序要保证的尺寸大小；B.本工序要保证的尺寸精度；C.工序基准与定位基准间的位置误差；D.定位元件和定位基准本身的制造精度。

8.通常机床传动链误差用（D）元件的转角误差来衡量。

A．首端；B．中间；C．末端；D．两端。

9.尺寸链其组成环不变，某一减环的增大，使封闭环（B）。

A.增大；B.减小；C.保持不变；D.可大可小。

10.在切削平面内测量的角度有（C）。

A.前角和后角；B.主偏角和副偏角；C.刃倾角。

11.车床主轴的纯轴向窜动，对（C）的加工有影响。

A、车削内孔；B、车削外圆；C、车削端面及螺纹

12.下列刀具中，（C）刀具的制造误差会直接影响加工精度。

A.、外圆车刀；B、端面铣刀；C、铰刀；D、内圆磨头

13.淬火钢7级精度外圆表面常采用的加工路线是（D）。

A、粗车—半精车—精车；B、粗车—半精车—精车—金刚石车；

C、粗车—半精车—粗磨；D、粗车—半精车—粗磨—精磨

14.电解磨削属于（D）。

A、溶解加工B、熔化加工C、机械加工D、复合加工

15.为减小传动元件对传动精度的影响，应采用（B）传动。

升速；B、降速；C、等速；D、变速

16.在同一台钻床上对工件上的孔进行钻-扩-铰，应划分为（B）。

A.三次走刀；B.三个工步；C.三个工位；D.一个复合工步。

17.工件在夹具中安装时，绝对不允许采用：

（D）

A．完全定位；B.不完全定位；C.过定位；D.欠定位。

18.通过主切削刃上某一指定点，并与该点切削速度方向相垂直的平面。

（C）

A.切削平面；B.进给平面；C.基面；D.主剖面。

19.影响切削层公称厚度的主要因素是（C）。

A.切削速度和进给量；B.背吃刀量和主偏角；C.进给量和主偏角。

20.钻削时，切削热传出的途径中所占比例最大的是（B）。

A.刀具；B.工件；C.切屑；D.空气介质。

21.工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度（D）。

A．之和；B．之和的倒数；C．倒数之和；倒数之和的倒数。

22.误差复映系数随着工艺系统刚度的增大而（）。

A．增大；B．减小；C．不变；D．不确定。

23.误差统计分析法适用于（）的生产条件。

A．单件小批；B．中批；C．大批大量；D．任何生产类型。

24.车床主轴轴颈和锥孔的同轴度要求很高，因此常采用（B）方法来保证：

A．基准重合；B．互为基准；C.自为基准；D．基准统一。

25.自为基准是以加工面本身为精基准，多用于精加工或光整加工工序，这是由于（C）

A．符合基推重合原则；B．符合基准统一原则；C.保证加工面的余量小而均匀；D．保证加工面的形状和位置精度。

26.在立式钻床上钻孔，其主运动和进给运动（B）。

A、均由工件来完成；B、均由刀具来完成；

C、分别由工件和刀具来完成；D、分别由刀具和工件来完成

27.在车床上安装工件时，能自动定心并夹紧工件的夹具是（A）

A、三爪卡盘；B、四爪卡盘；C、中心架

28.超声波加工设备中变幅杆的功能是（A）。

A、增大振动幅值B、减小振动幅值C、改变振动方向D、改变振动频率

29.标准麻花钻切削部分切削刃共有：

（B）

A、6B、5C、4D、3

30．关于刀具材料的选用，下列说法正确的是（B）

A、高速钢的热硬性好，适合制造用于高速切削的刀具

B、YG类硬质合金比YT类硬质合金韧性好

C、YG类硬质合金比YT类硬质合金硬度高

D、高速钢的导热系数比硬质合金小

四、问答题

1.影响切削变形有哪些因素？

各因素如何影响切削变形？

答：

（1）工件材料。

工件材料强度越高，切屑和前刀面的接触长度越短，导致切屑和前刀面的接触面积减小，前刀面上的平均正应力增大，前刀面与切屑间的摩擦系数减小，摩擦角减小，剪切角增大，变形系数将随之减小。

（2）刀具前角。

增大刀具前角，剪切角将随之增大，变形系数将随之减小；但

增大后，前刀面倾斜程度加大，切屑作用在前刀面上的平均正应力减小，使摩擦角和摩擦系数增大而导致减小。

由于后一方面影响较小，还是随的增加而减小。

（3）切削速度。

在无积屑瘤产生的切削速度范围内，切削速度越大，变形系数越小。

主要是因为塑性变形的传播速度较弹性变形慢，切削速度越高，切削变形越不充分，导致变形系数下降；此外，提高切削速度还会使切削温度增高，切屑底层材料的剪切屈服强度因温度的增高而略有下降，导致前刀面摩擦系数减小，使变形系数下降。

（4）切削层公称厚度。

在无积屑瘤的切削速度范围内，切削层公称厚度越大，变形系数越小。

这是由于增大时，前刀面上的法向压力及前刀面上的平均正应力随之增大，前刀面摩擦系数随之减小，剪切角随之增大，所以随增大而减小。

2.刀具磨损过程有哪几个阶段？

为何出现这种规律？

答：

刀具磨损实验结果表明，刀具磨损过程可以分为三个阶段：

（1）初期磨损阶段。

新刃磨的刀具刚投入使用，后刀面与工件的实际接触面积很小，单位面积上承受的正压力较大，再加上刚刃磨后的后刀面微观凸凹不平，刀具磨损速度很快，此阶段称为刀具的初期磨损阶段。

刀具刃磨以后如能用细粒度磨粒的油石对刃磨面进行研磨，可以显著降低刀具的初期磨损量。

（2）正常磨损阶段。

经过初期磨损后，刀具后刀面与工件的接触面积增大，单位面积上承受的压力逐渐减小，刀具后刀面的微观粗糙表面已经磨平，因此磨损速度变慢，此阶段称为刀具的正常磨损阶段。

它是刀具的有效工作阶段。

（3）急剧磨损阶段。

当刀具磨损量增加到一定限度时，切削力、切削温度将急剧增高，刀具磨损速度加快，直至丧失切削能力，此阶段称为急剧磨损阶段。

在急剧磨损阶段让刀具继续工作是一件得不偿失的事情，既保证不了加工质量，又加速消耗刀具材料，如出现刀刃崩裂的情况，损失就更大。

刀具在进入急剧磨损阶段之前必须更换。

3.什么是误差复映?

误差复映系数的大小与哪些因素有关？

答：

待加工表面上有什么样的误差，加工表面上必然也有同样性质的误差，这就是切削加工中的误差复映现象。

加工前后误差之比值ε，称为误差复映系数，它代表误差复映的程度。

与系统刚度成反比；这表明工艺系统刚度愈大，误差复映系数愈小，加工后复映到工件上的误差值就愈小。

4.简述按工序集中原则、工序分散原则组织工艺过程的工艺特征，各用于什么场合？

答：

按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，组成一个集中工序；最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。

按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些；最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一个简单工步。

按工序集中原则组织工艺过程的特点是：

（1）有利于采用自动化程度较高的高效率机床和工艺装备，生产效率高；

（2）工序数少，设备数少，可相应减少操作工人数和生产面积；

（3）工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。

按工序分散原则组织工艺过程的特点是：

（1）所用机床和工艺装备简单，易于调整；

（2）对操作工人的技术水平要求不高；

（3）工序数多，设备数多，操作工人多，占用生产面积大。

5.在粗加工中，合理选择切削用量的基本原则是什么？

见书P52

1.什么是定位？

什么是夹紧？

定位与夹紧的区别什么？

答：

在机床上加工工件时，为使工件在该工序所加工表面能达到规定的尺寸与形位公差要求，在开动机床进行加工之前，必须首先将工件放在机床上或夹具中，使它在夹紧之前就相对于机床占有某一正确的位置，此过程称为定位。

工件在定位之后还不一定能承受外力的作用，为了使工件在加工过程中总能保持其正确位置，还必须把它压紧，此过程称为夹紧。

定位的任务是使工件相对于机床占有某一正确的位置，夹紧的任务则是保持工件的定位位置不变。

6.影响切削温度有哪些因素？

各因素如何影响切削变形？

答：

（1）切削用量对切削温度的影响。

切削速度对切削温度的影响最为显著，进给量次之，背吃刀量最小。

原因是：

切削速度增大，前刀面的摩擦热来不及向切屑和刀具内部传导，所以切削速度对切削温度影响最大；进给量增大，切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增多，所以进给量对切削温度的影响不如切削速度显著；背吃刀量增大，刀刃工作长度增大，散热条件改善，故背吃刀量对切削温度的影响相对较小。

（2）刀具几何参数对切削温度的影响。

①前角。

。

。

。

。

。

。

。

。

②主偏角。

。

。

。

。

。

。

。

。

（3）工件材料对切削温度的影响。

工件材料的强度和硬度高，产生的切削热多，切削温度就高。

工件材料的导热系数小时，切削热不易散出，切削温度相对较高。

切削灰铸铁等脆性材料时，切削变形小，摩擦小，切削温度一般较切削钢时低。

（4）刀具磨损对切削温度的影响。

刀具磨损使切削刃变钝，切削时变形增大，摩擦加剧，切削温度上升。

（5）切削液对切削温度的影响。

使用切削液可以从切削区带走大量热量，可以明显降低切削温度，提高刀具寿命。

7.什么是逆铣？

什么是顺铣？

试分析逆铣和顺铣的工艺特征。

答：

工件进给方向与铣刀的旋转方向相反称为逆铣，工件进给方向与铣刀的旋转方向相同称为顺铣。

⑴从切屑截面形状分析。

逆铣时，刀齿的切削厚度由零逐渐增加，刀齿切入工件时切削厚度为零，由于切削刃钝圆半径的影响，刀齿在已加工表面上滑擦一段距离后才能真正切入工件，因而刀齿磨损快，加工表面质量较差。

顺铣时则无此现象。

实践证明，顺铣时铣刀寿命比逆铣高2~3倍，加工表面也比较好，但顺铣不宜铣带硬皮的工件。

⑵从工件装夹可靠性分析。

逆铣时，刀齿对工件的垂直作用力Fv向上，容易使工件的装夹松动；顺铣时，刀齿对工件的垂直作用力Fv向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳。

⑶从工作台丝杠、螺母间隙分析。

逆铣时，工件承受的水平铣削力FH与进给速度vf的方向相反，铣床工作台丝杠始终与螺母接触。

顺铣时，工件承受的水平铣削力FH与进给速度vf相同，由于丝杠螺母间有间隙，铣刀会带动工件和工作台窜动，使铣削进给量不均匀，容易打刀。

采用顺铣法加工时必须采取措施消除丝杠与螺母之间的间隙。

螺母固定不动，丝杠回转带动工作台作进给运动。

8.简述定位基准中的精、粗基准的选择原则。

答：

精基准的选择原则

（1）基准重合原则。

应尽可能选择所加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。

（2）统一基准原则。

应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系。

（3）互为基准原则。

当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准的方法进行加工。

（4）自为基准原则。

一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为精基准进行加工。

粗基准的选择原则

（1）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则。

被加工零件上如有不加工表面应选不加工面作粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置关系。

（2）合理分配加工余量的原则。

从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准。

（3）便于装夹的原则。

为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。

（4）粗基准一般不得重复使用的原则。

粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以，粗基准一般不得重复使用。

9.刀具切削部分材料应具备那些基本性能？

见书P24

五．工艺计算题

1.试分析图示各零件加工所必须限制的自由度：

a）在轴上铣横槽，保证槽宽B以及尺寸H和L；

b）在支座零件上铣槽，保证槽宽B和槽深H及与4分布孔的位置度。

a）必须限制

、

、

、

4个自由度。

b）必须限制

、

、

、

、

5个自由度

2、按下面给定的几何角度画出车刀正交平面标注系的参考平面及相应的几何角度。

450端面车刀几何角度：

主偏角Kr＝450，副偏角Kr′＝450，前角γ0＝50，后角α0＝80，副后角α0′＝80，刃倾角λs＝50

答案：

2、在CA6140车床上用切断刀切断轴类工件，已知工件外径d

=60mm,切断刀的标注角度如下：

γ

=8

α

=12

α

＝4

，κ

＝90

，κ

＝5

，λ

＝0。

若刀刃安装时高于中心3mm，试计算切刀刚开始切断工件时（暂不考虑切削速度的影响），切刀的工作前角γ

和工作后角α

，要求画出计算简图，在图中标注γ

、α

、γ

、α

。

计算简图（4分）

3、CA6140型卧式车床的主电机功率为7.5KW，转速为1450r/min，其主运动传动链如下所示。

试求：

1）主轴正转和反转各有多少级转速？

2）为什么主轴反转转速高于正转？

3）主轴正转的最低转速和反转的最高转速各为多少？

见书P81

4.加工一批尺寸为Φ20-0.1的小轴外圆，若尺寸为正态分布，均方差σ=0.025，公差带中点小于尺寸分布中心0.03mm。

试求计算这批零件的合格率及废品率？

0.5

0.8

1.0

2.0

2.5

2.8

3.0

3.2

Ф（

）

0.1915

0.2881

0.3413

0.4772

0.4938

0.4974

0.4987

0.4993

解：

=0.03+19.95=19.98

Z右=（x-）/σ=（20-19.98）/0.025=0.8

Z左=（-x）/σ=（19.98-19.9）/0.025=3.2

查表得φ（0.8）=0.2881，φ（3.2）=0.49931

偏大不合格品率P大=0.5-φ（0.8）=0.5-0.2881=0.2119=21.19％

合格率为P=1-21.19％=78.81％

4、车轴φ

mm已知轴颈的尺寸误差按正态分布，

=24.96mm，σ=0.02mm问这批加工件的合格率是多少？

不合格率是多少？

废品率是多少？

能否修复？

工艺能力是几级？

如何提高该轴的合格率？

0.5

0.8

1.0

2.0

2.5

2.8

3.0

3.2

Ф（

）

0.1915

0.2881

0.3413

0.4772

0.4938

0.4974

0.4987

0.4993

5．已知某车床的部件刚度分别为:

主轴=50000N/mm；刀架=23330N/mm，尾座=34500N/mm。

今在该车床上采用前、后顶尖定位车一直径为40mm的光轴，其径向力Fp=3000N，假设刀具和工件的刚度都很大，试求:

1）车刀位于主轴箱端处工艺系统的变形量；2）车刀处在距主轴箱1/4工件长度处工艺系统的变形量；3）车刀处在工件中点处工艺系统的变形量；4）车刀处在距主轴箱3/4工件长度处工艺系统的变形量；5）车刀处在尾座处工艺系统的变形量。

完成计算后，画出加工后工件的纵向截面形状。

5、已知某车床的部件刚度分别为:

主轴=300000N/mm；刀架=30000N/mm，尾座=56600N/mm。

今在该车床上采用前、后顶尖定位车一直径为80mm的光轴，其径向力Fp=4000N，假设刀具和工件及夹具的刚度都很大，试计算加工一长为L的光轴由于工艺系统刚度随刀架位置发生变化而引起的圆柱度误差。

6．在车床上车一短而粗的轴类工件。

已知：

工艺系统刚度系统=20000N/mm，毛坯偏心=2mm，毛坯最小背吃刀量1mm，C=1500N/mm。

问第一次走刀后，加工表面的偏心误差是多大？

至少需要切几次才能使加工表面的偏心误差控制在0.01mm以内？

7、试确定在批量生产条件下，上图所示阶梯轴的加工工艺过程。

材料为45钢,表面硬度要求35-40HRC。

请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。

（7分）

根据所给条件可知，该轴为一般精度和表面粗糙度要求的普通轴，材料为45钢，表面硬度要求35-40HRC，所以可通过调质处理达到（0.5分）。

因两端φ20的轴颈要求同轴度0.02，所以应该以轴线作为外圆车削加工的定位粗、精基准（0.5分）。

毛坯可采用热轧45钢棒料，尺寸为φ40×100经过锻造后形成（0.5分）。

基本工艺过程为锻造-调质处理-粗车-半精车（0.5分）。

其工序及相关内容如下表所示：

批量生产45钢阶梯轴的加工工艺过程

7、试确定在单件小批量生产条件下，下图所示阶梯轴的加工工艺过程。

材料为40Cr,表面硬度要求45-50HRC。

请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。

（6分）

根据所给条件可知，该轴为具有较高精度和较低的表面粗糙度要求的精密轴，材料为40Cr钢,表面硬度要求45-50HRC，所以需通过淬火加中温回火达到（0.5分）。

尽管两端φ50的轴颈没有同轴度要求,但因轴的长度为600，为便于加工和定位，应该以轴线和外圆作为外圆和端面车削加工的定位粗、精基准（0.5分）。

毛坯可采用热轧40Cr钢棒料，尺寸为φ105×380经过锻造后形成（0.5分）。

基本工艺过程为锻造-粗车-半精车-淬火+中温回火-粗磨-精磨（0.5分）。

其工序及相关内容如下表所示：

单件小批量生产40Cr钢阶梯轴的加工工艺过程