现代机制作业.docx

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现代机制作业

现代机制工艺理论（作业1）

1.生长法制造技术与传统的注塑、铸造工艺相比有何特点，常用的RP技术有那些，RP技术目前适用那些零件或产品？

答：

生长型制造的实现，是采用粘结、熔结、聚合作用或化学反应等手段，选择地固化（或粘结）液体（或固体）材料，从而制作出要求形状的零部件。

其最初的制造思路澡于3维实体被切成一系列的连续薄切片的逆过程——只要用2维的制造方法制作出一系列的薄切片，然后即可堆叠成为3维的零部件实体。

它的制造方式是不断地把材料按需要添加在未完成的零件上，直至零件制作完毕。

即所谓“材料生长的制造过程”。

注塑、铸造工艺师将熔融的材料浇入模具型腔，用液态材料的重力或外加压力令其迅速填充满模具型腔。

依此原理来制造出所需的零件产品。

RP技术根据成型方法可分为两类：

基于激光及其他光源的成型技术（LaserTechnology），例如：

光固化成型（SLA）、分层实体制造（LOM）、选域激光粉末烧结（SLS）、形状沉积成型（SDM）等；基于喷射的成型技术（JettingTechnoloy），例如：

熔融沉积成型（FDM）、三维印刷（3DP）、多相喷射沉积（MJD）。

RP技术目前适用的零件或产品：

1）汽车、摩托车：

外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头试制。

2）家电：

各种家电产品的外形与结构设计，装配试验与功能验证，市场宣传，模具制造。

3）通讯产品：

产品外形与结构设计，装配试验，功能验证，模具制造。

4）航空、航天：

特殊零件的直接制造，叶轮、涡轮、叶片的试制，发动机的试制、装配试验。

5）轻工业：

各种产品的设计、验证、装配，市场宣传，玩具、鞋类模具的快速制造。

6）医疗：

医疗器械的设计、试产、试用，CT扫描信息的实物化，手术模拟，人体骨关节的配制。

7）国防：

各种武器零部件的设计、装配、试制，特殊零件的直接制作，遥感信息的模型制作。

2.对下列各种工艺方法按整体成形自由成形进行分类。

a．落锤锻造

b．轧压

c．粉末压制

d．砂型铸造

e．车削

f．钻削

g．电火花加工

h．电解加工

i．火焰切剖

自由成形：

g．电火花加工；h．电解加工；i．火焰切剖；e．车削；f．钻整体成形：

a．落锤锻造；b．轧压；c．粉末压制；d．砂型铸造；

削。

3.机械产品的生产过程均使用一定的工艺机理使加工对象产生形态转变，简述常用的制造工艺方法的分类及其特点。

根据我国现行的行业标准（JB.T5992-92），可以分为以下类别：

（1）铸造

（2）压力加工

（3）焊接

（4）切削加工

（5）特种加工

（6）热处理

（7）覆盖层

（8）装配与包装

（9）其他

特点：

在机制工艺流程中机械加工（切削加工）占主导地位，不同的机械加工方法决定了机床、刀具以及其他工艺装备的选择，由毛坯加工成零件，通常也有多种机械加工方法可供选择。

为了合理选择机加工方法，主要考虑以下因素：

（1）零件表面形状和尺寸

（2）零件要求的尺寸精度和表面粗糙度

（3）被加工工件的材料及加工性能

（4）生产类型

现代机制工艺理论（作业2）

1.简述常用分析典型平面零件的加工方法原理（车端面，刨平面，铣平面，拉削平面等），并就所采用的刀具分析成形过程。

平面零件的加工方法原理：

落在同一平面内的两条直线（导线guide母线main）或者其组合均可形成平面。

如：

车端面：

（1）点刃刀型：

导线是端面圆半径；

（2）宽刃刀型：

母线是垂直于旋转轴的直线，导线为旋转轴中心轴线的圆。

刨平面：

导线是由刀具主轴直线运动，母线沿与主轴垂直的进给方向；

铣平面：

与刨平面类似刀具轨迹遍历整个平面。

周铣：

母线是由旋转刀具运动轨迹的包络线，导线是另一轴的进给运动。

拉削平面：

刀刃是母线，主轴直线运动是导线。

2.内燃机活塞的裙部按要求应加工成椭圆形状，试设计一种加工方法完成该椭圆的加工（思考：

具体方案及必要的理论推导分析）。

解：

如图所示，工件作匀速圆周运动，刀具在曲柄滑块机构的带动下往复进给曲柄工件回转速度之比为φ1:

φ2=1:

2；曲柄长度，偏心度，对应了椭圆的长短轴，a-b=2e。

以上机构为近似加工机构

椭圆的极坐标方程

按三角级数展开，取其一个分量

3.在车削中心加工图示零件（车铣加工），试分析其加工方法原理。

加工时主轴作往复摆动，刀具沿x方向运动。

（被加工工件的三个圆柱凸台半径为r，三个凸台所在分布圆半径R（R＝2r），铣刀半径r1,r1

答：

根据相对运动原理，固定工件时，铣刀相对于工件轨迹为半径

的圆。

由于图示车削中心所提供的运动为为工件的往复摆动+铣刀的往复进给，

被限制在：

拖板x与工件转角

的运动关系根据下图可求得为：

现代机制工艺理论（作业3）

1.采用直齿刀具（例如梳齿刀具）加工渐开线直齿轮，齿轮（非变位）齿数小于17时和大于17时，所得到的齿轮的全部齿面是由刀具的那些部位加工出来的？

大于十七工件上齿根部分由刀具的齿顶尖端切制，工件上渐开线齿廓有刀具的梯形齿廓切制。

如下图：

小于十七根切有尖端切制产生

2.用成形砂轮磨削轴端阶梯部分的外圆表面及端面时，常使砂轮轴心线和工件轴心线不平行（如图示），为什么？

（和两轴平行时的工况作对比分析，建议采用CAD建模并分析）

解：

因为与工件上阶梯轴端面接触的成型砂轮面为圆锥面，它们与圆柱轴面是线接触，这样在磨削加工时利于散热。

如果是两轴平行的工况时，轴端面与砂轮面是面接触，不利于散热切削液不易进入。

如图2

图二

现代机制工艺理论（作业4）

1.工件被安装在两顶尖间车削外圆，加工结束后经测量，发现所车得的外圆为马鞍形（中间直径小，两头直径大），试分析产生该形状误差的各种原因。

当工件被安装在两顶尖间车削外圆时，工件因为受到挤压所以中部外鼓，但是车刀切削路线仍为直径，所以但加工完毕撤销两尖顶外力时，工件外形弹性恢复，中部原外鼓部分因为收缩使得工件整体呈马鞍形。

2.某数控车床床身导轨在制造时其水平面内的直线度和垂直面内的直线度误差分别为

=0.008mm，

=0.05mm，在不考虑其它因素影响加工精度的条件下，使用该机床加工一批光轴直径

，问能否保证其加工精度？

若不能，则机床导轨应如何设计加工，才能保证其加工精度（刀具切入方向角

＝30度，且不允许改变）

解：

误差敏感方向为刀具切入30度方向，将Δy、Δz值分别投影到该方向为ycos30°zsin30°.025，因而在直径方向引起大于0.05mm的误差，此数值已大于公差，所以不能保证加工精度。

将机床导轨倾斜设计，即将整个机床导轨逆时针转30度就可达到要求，误差敏感方向的误差为Δy=0.008mm，在直径方向引起的误差为0.016mm。

3.何谓经济加工精度？

试说明机械加工中获得零件尺寸精度、形状精度和位置精度的方法？

统计资料表明，加工误差和加工成本之间成反比。

如图所示，加工误差小到一定程度（如曲线中A点的左侧），加工成本提高很多，加工误差却降低很少；加工误差大到一定程度后（如曲线中B点的右侧），即使加工误差增大很多，加工成本却降低很少。

说明一种加工方法在A点的左侧或B点的右侧应用都是不经济的。

所谓加工经济精度是指在正常加工条件下（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，不延长加工时问）所能保证的加工精度和表面粗糙度。

现代机制工艺理论（作业5）

1.数控立式铣床采用直径d的刀具镗加工直径为D的内孔（D>d），试定性分析x、y丝杠由于受力方向改变而引起的加工误差（作图表示）。

要点

丝杠在四个坐标轴处，受力方向改变，拉变为压，或反之，所以在这些部位产生较大的圆度

加工误差。

见图所示（分别对应顺圆和逆圆）

2.简述曲面数控切削加工方法原理。

解：

采用球刀，按等距曲面安排刀具轨迹加工，粗加工主要去除余量，采用

及大直径立铣刀加工，精加工采用球刀，直径取大些（视机床而定），切削效率较高，最后清根采用小直径刀具（选择依据为不发生曲率干干涉）。

一般采用3轴机床即可完成几乎所有曲面加工，但由于部分曲面法向量方位与z轴接近，球刀在加工这些点处切削速度很小，所以采用5轴加工机床最为合适。

要点：

曲面数控切削加工一般采用球头刀具，根据切削加工方法中包络原理，球头刀具球心运动轨迹为被加工曲面的等距曲面，因而编程时，球刀的球心运动被约束在该等距曲面上即可。

实际加工中采用环切、行切等多种方法，目的是尽可能使刀具遍历整个等距曲面。

如何提高切削效率降低表面粗糙度？

切削效率

在不发生曲率干涉的情况下，尽可能采用大直径球头刀；

采用5轴等多轴机床加工，编程时，尽可能用球头刀切削速度大的部位切削（避免球尖部位

参与切削）。

采用HSM方法。

表面粗糙度

提高主轴转速；

采用大直径刀具（不发生曲率干涉时）；

尽可能用球头刀切削速度大的部位切削；

减小切削加工（环切、行切）的行距。