机械制造技术基础作业5参考答案
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（1）剪切角 是 剪切面 与 切削速度 之间的夹角。 （2）在切削用量不变的条件下，增大主偏角将使背向力 减小 ，进给力 增大 。 （3）切削用量中对切削力影响最大的是 背吃刀量 ，对切削温度影响最大的是 切削速度 。 （4）切削用量中对刀具寿命影响最大的是 切削速度 ，影响最小的是 被吃刀量 。 （5）选择切削用量，应首先确定 被吃刀量 ，其次确定 进给量 。
2．多项选择
（1）金属切削过程的第二变形区是产生（ ）的主要原因。 。 ① 前刀面磨损 ② 后刀面磨损 ③ 加工硬化 ④ 积屑瘤 （2）刀具磨损的主要原因有（ ）等。 ③ 位错磨损 ④ 扩散磨损 ① 磨粒磨损 ② 粘结（冷焊）磨损 （3）刀具磨损过程可分为（ ）等阶段。 ① 初期磨损 ② 缓慢磨损 ③ 正常磨损 ④ 急剧磨损 （4）切削用量优化的目标可以是（ ） 。 ④ 最长刀具寿命 ① 最短工序时间 ② 最小工序成本 ③ 最大工序利润 （5）磨削过程中，砂轮上的不同磨粒可能经过（ ） 。 ② 弹性变形＋塑性变形 2 个阶段 ① 弹性变形阶段 ④ 切削 1 个阶段 ③ 弹性变形＋塑性变形＋切削 3 个阶段
d (Cop ) dT m k m-1 k T M ( m 1)(tct M C t ) T m-2 0 C0 C0
上式两边除以 k T m-2 M ，得到： mT (m 1)(tct C t ) 0 M C0
C 最终得到： T 1 m t ct t M m
最优点 f 3 =0.28
k m ，将其代入计算式中， 0 ，将其代入上式，有： 又由泰勒公式： vc T m C0 → vc Cm tm T T C0
得到： Cop k T m M tot M (t ct M C t ) k T m-1 C0 C0 上式两边对 T 取导，并令其为 0，则有：
“机械制造技术基础”作业 4
1．单项选择
（1）变形系数 h 的表达式为（ ） （注：h ch 为切屑厚度，h D 为切削层的厚度） 。 ② (h ch －h D ) / h D ③ h ch / h D ④ h D / h ch ① h ch －h D （2）刀具角度中，对切削变形影响最大的是（ ） 。 ① 前角 ② 后角 ③ 主偏角 ④ 刃倾角 （3）切削速度与变形系数之间的关系曲线常被称为（ ）. ① 平顶曲线 ② 盆形曲线 ③ 驼峰曲线 ④ 双峰曲线 （4）切削塑性材料、刀具前角较大、切削速度较高时，易产生（ ） 。 ③ 单元切屑 ④ 崩碎切屑 ① 带状切屑 ② 挤裂切屑 （5）切削力经验公式的形式是（ ） 。 ③ 对数函数 ④ 三角函数 ① 线性函数 ② 指数函数 （6）选择切削用量时，确定切削速度的主要依据是（ ） 。 ① 加工表面粗糙度要求 ② 机床强度与刚度 ③ 刀具寿命 ④ 加工余量 （7）强力磨削又称为（ ） 。 ① 大功率磨削 ② 大进给磨削 ③大火花磨削 ④ 缓进给磨削
3．判断
（1）第一变形区又称为剪切区。 （2）工件材料越软，切削加工性越好。 （3）工件材料热导率越高，切削加工性越好。 （4）砂带磨削既可以磨外圆，也可以磨内孔和平面。 （5）Salomon 曲线显示切削温度与切削速度成指数函数关系。 （ （ （ （ （ ∨ × ∨ ∨ × ） ） ） ） ）
4．填空
5．分析计算题
（1）推导教材公式（3-29） 。 工序成本： Cop t m M tot M (tct M C t ) t m T 式中：C op —— 工序成本； M —— 机时费； C t —— 刀具费用； t ot ——辅助时间； t ct ——换刀时间； T ——刀具寿命； ） ，式中l w 、d w 、h分别为 t m ——基本时间，纵车外圆时， t m d w l w h （教材式（3-31） 1000 vc f a p 工件加工长度、直径、余量（单边） 。 令： k d w lw h ，则有： t m k vc 1000 f a p
8 由题目所给条件 5）和 3） ，得到： T 9.375 10 t m 628 5 vc f vc f
由上式可得到：v c ≤m/min，即可确定约束边界v 3
f f 2 3）由条件 4）有： H r r 2 0.5 0.5 0.02 2 2
（2 ） （选作）精车轧辊外圆，试优选切削速度和进给量，使轧辊切削时间为最短。写出优化问题的 数学模型，画简图标明约束条件、可行域以及最优切削速度和进给量。已知条件及有关要求如下： 1）车床转速范围：n＝5~500 r/min；进给量范围：f ＝0.05~2.0 mm/r； 2）精车余量（双边） ：2.0 mm； 3）车削过程中不能换刀； 4）残留面积最大高度：H≤0.02 mm（刀尖圆角半径 r＝0.5 mm）
2 2
可得到：f≤0.28，可确定约束边界f 3 4）由约束边界v 1 、v 2 、v 3 、f 1 、f 2 、f 3 可确定可行域ABCD。 5）由图可直观确定最优切削速度和进给量分别为：v op ＝35 m/min，f.14 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 A 0 10 图a B 100 f 1 =0.05 1000 v(m/min) 可行域 D C v 3 =35 v 2 =314 f 1 =0.5
f 注：残留面积高度近似等于： H r r 2 2 8 5）刀具耐用度公式： T 9.375 10 （min） 5 vc f
2
式中 v 为切削速度（单位 m/min） ，f 为进给量（单位 mm/r）
φ200
1000 轧辊精车工序示意图
解：作图（图 a） 1）由车床转速范围n＝5~500 转/分和进给量范围f ＝0.05~2.0 mm/r，确定约束边界v 1 、v 2 、f 1 、 f 2（切削速度v 1 ＝(π×d×n)/1000＝(π×200×5)/1000＝3.14 m/min；v 1 ＝(π×d×n)/1000＝(π×200×500)/1000 ＝314 m/min） 2）车削过程中不能换刀表示刀具寿命要求大于或等于切削时间 ： t m d l 200 1000 628 切削时间（取被吃刀量a p ＝1mm） 1000 vc f 1000 vc f vc f
2．多项选择
（1）金属切削过程的第二变形区是产生（ ）的主要原因。 。 ① 前刀面磨损 ② 后刀面磨损 ③ 加工硬化 ④ 积屑瘤 （2）刀具磨损的主要原因有（ ）等。 ③ 位错磨损 ④ 扩散磨损 ① 磨粒磨损 ② 粘结（冷焊）磨损 （3）刀具磨损过程可分为（ ）等阶段。 ① 初期磨损 ② 缓慢磨损 ③ 正常磨损 ④ 急剧磨损 （4）切削用量优化的目标可以是（ ） 。 ④ 最长刀具寿命 ① 最短工序时间 ② 最小工序成本 ③ 最大工序利润 （5）磨削过程中，砂轮上的不同磨粒可能经过（ ） 。 ② 弹性变形＋塑性变形 2 个阶段 ① 弹性变形阶段 ④ 切削 1 个阶段 ③ 弹性变形＋塑性变形＋切削 3 个阶段
d (Cop ) dT m k m-1 k T M ( m 1)(tct M C t ) T m-2 0 C0 C0
上式两边除以 k T m-2 M ，得到： mT (m 1)(tct C t ) 0 M C0
C 最终得到： T 1 m t ct t M m
最优点 f 3 =0.28
k m ，将其代入计算式中， 0 ，将其代入上式，有： 又由泰勒公式： vc T m C0 → vc Cm tm T T C0
得到： Cop k T m M tot M (t ct M C t ) k T m-1 C0 C0 上式两边对 T 取导，并令其为 0，则有：
“机械制造技术基础”作业 4
1．单项选择
（1）变形系数 h 的表达式为（ ） （注：h ch 为切屑厚度，h D 为切削层的厚度） 。 ② (h ch －h D ) / h D ③ h ch / h D ④ h D / h ch ① h ch －h D （2）刀具角度中，对切削变形影响最大的是（ ） 。 ① 前角 ② 后角 ③ 主偏角 ④ 刃倾角 （3）切削速度与变形系数之间的关系曲线常被称为（ ）. ① 平顶曲线 ② 盆形曲线 ③ 驼峰曲线 ④ 双峰曲线 （4）切削塑性材料、刀具前角较大、切削速度较高时，易产生（ ） 。 ③ 单元切屑 ④ 崩碎切屑 ① 带状切屑 ② 挤裂切屑 （5）切削力经验公式的形式是（ ） 。 ③ 对数函数 ④ 三角函数 ① 线性函数 ② 指数函数 （6）选择切削用量时，确定切削速度的主要依据是（ ） 。 ① 加工表面粗糙度要求 ② 机床强度与刚度 ③ 刀具寿命 ④ 加工余量 （7）强力磨削又称为（ ） 。 ① 大功率磨削 ② 大进给磨削 ③大火花磨削 ④ 缓进给磨削
3．判断
（1）第一变形区又称为剪切区。 （2）工件材料越软，切削加工性越好。 （3）工件材料热导率越高，切削加工性越好。 （4）砂带磨削既可以磨外圆，也可以磨内孔和平面。 （5）Salomon 曲线显示切削温度与切削速度成指数函数关系。 （ （ （ （ （ ∨ × ∨ ∨ × ） ） ） ） ）
4．填空
5．分析计算题
（1）推导教材公式（3-29） 。 工序成本： Cop t m M tot M (tct M C t ) t m T 式中：C op —— 工序成本； M —— 机时费； C t —— 刀具费用； t ot ——辅助时间； t ct ——换刀时间； T ——刀具寿命； ） ，式中l w 、d w 、h分别为 t m ——基本时间，纵车外圆时， t m d w l w h （教材式（3-31） 1000 vc f a p 工件加工长度、直径、余量（单边） 。 令： k d w lw h ，则有： t m k vc 1000 f a p
8 由题目所给条件 5）和 3） ，得到： T 9.375 10 t m 628 5 vc f vc f
由上式可得到：v c ≤m/min，即可确定约束边界v 3
f f 2 3）由条件 4）有： H r r 2 0.5 0.5 0.02 2 2
（2 ） （选作）精车轧辊外圆，试优选切削速度和进给量，使轧辊切削时间为最短。写出优化问题的 数学模型，画简图标明约束条件、可行域以及最优切削速度和进给量。已知条件及有关要求如下： 1）车床转速范围：n＝5~500 r/min；进给量范围：f ＝0.05~2.0 mm/r； 2）精车余量（双边） ：2.0 mm； 3）车削过程中不能换刀； 4）残留面积最大高度：H≤0.02 mm（刀尖圆角半径 r＝0.5 mm）
2 2
可得到：f≤0.28，可确定约束边界f 3 4）由约束边界v 1 、v 2 、v 3 、f 1 、f 2 、f 3 可确定可行域ABCD。 5）由图可直观确定最优切削速度和进给量分别为：v op ＝35 m/min，f.14 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 A 0 10 图a B 100 f 1 =0.05 1000 v(m/min) 可行域 D C v 3 =35 v 2 =314 f 1 =0.5
f 注：残留面积高度近似等于： H r r 2 2 8 5）刀具耐用度公式： T 9.375 10 （min） 5 vc f
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式中 v 为切削速度（单位 m/min） ，f 为进给量（单位 mm/r）
φ200
1000 轧辊精车工序示意图
解：作图（图 a） 1）由车床转速范围n＝5~500 转/分和进给量范围f ＝0.05~2.0 mm/r，确定约束边界v 1 、v 2 、f 1 、 f 2（切削速度v 1 ＝(π×d×n)/1000＝(π×200×5)/1000＝3.14 m/min；v 1 ＝(π×d×n)/1000＝(π×200×500)/1000 ＝314 m/min） 2）车削过程中不能换刀表示刀具寿命要求大于或等于切削时间 ： t m d l 200 1000 628 切削时间（取被吃刀量a p ＝1mm） 1000 vc f 1000 vc f vc f