华工2019-2020学年第一学期机械制造技术基础-平时作业

2019-2020学年第一学期机械制造技术基础作业1、切削用量三要素包含哪些请分别解释它们的定义，并说明如何计算。

（4分）答：切削用量三要素：切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap切削速度Vc：主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。

进给量f：进给速度Vf是单位时间的进给量，单位是mm/s (mm/min)。

进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r。

背吃刀量ap:对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单位 mm。

2、刀具前角和主偏角对切削力有何影响切削力三个分力对工艺系统各有何影响（4分）答：1）刀具前角增大，切削力减小。

2）主偏角增大，切深抗力减小，而进给抗力增大。

3）主切削力是最大切削力，直接影响机床主电机功率选择、主轴强度和刚度设计以及刀具强度设计。

4）进给抗力直接影响机床进给系统的功率、强度和刚度的设计。

5）切深抗力是造成让刀和细长工件变形从而引起加工形状和尺寸误差的主要原因。

3、切削热是怎样产生它对切削加工有何影响（4分）答：切削加工过程中，切削功几乎全部转化为热能，将产生大量的热量，将这种产生于切削过程的热量称为切削热。

其来源主要有3种：（1）切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源。

（2）切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量。

（3）零件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。

传入零件的切削热，使零件产生热变形，影响加工精度，特别是加工薄壁零件、细长零件和精密零件时，热变形的影响更大。

磨削淬火钢件时，磨削温度过高，往往使零件表面产生烧伤和裂纹，影响零件的耐磨性和使用寿命。

传入刀具的切削热，比例虽然不大，但由于刀具的体积小，热容量小，因而温度高，高速切削时切削切削温度可达1000度，加速了刀具的磨损。

4、分别说明切削速度和背吃刀量的改变对切削温度的影响说明高速钢刀具在低速、中速产生磨损的原因，硬质合金刀具在中速、高速时产生磨损的原因（4分）答：答：（1）切削速度v 的影响随着切削速度的提高，切削温度将显著上升。

这是因为：切屑沿前刀面流出时，切屑底层与前刀面发生强烈摩擦从而产生大量切削热；由于切削速度很高，在一个很短的时间内切屑底层的切削热来不及向切屑内部传导，而大量积聚在切屑底层，从而使切屑温度显著升高。

另外，随着切削速度的提高，单位时间内的金属切除量成正比例地增加，消耗的功增大，切削热也会增大，故使切削温度上升。

（2）进给量f的影响随着进给量的增大，单位时间内的金属切除量增多，切削热增多，使切削温度上升。

但切削温度随进给量增大而升高的幅度不如切削速度那么显著。

这是因为：单位切削力和单位切削功率随增大而减小，切除单位体积金属产生的热量减少了，同时增大后切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增多，故切削区的温度上升不甚显著。

（3）背吃刀量ap 的影响背吃刀量对切削温度的影响很小。

这是因为，增大以后，切削区产生的热量虽增加，但切削刃参加工作的长度增加，散热条件改善，故切削温度升高并不明显。

切削温度对刀具磨损和耐用度影响很大。

由以上规律，可知，为有效控制切削温度以提高刀具耐用度，选用大的背吃刀量或进给量,比选用大的切削速度有利。

5、什么叫加工余量确定加工余量主要考虑哪些因素（4分）答：加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度。

余量有总加工余量和工序余量之分。

由毛坯转变为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）；一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。

工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。

加工余量应该考虑以下因素：（1）经验估算法凭借工艺人员的实践经验估计加工余量。

为避免因余量不足而产生废品，所估余量一般偏大，仅用于单件小批生产。

（2）查表修正法将工厂生产实践和试验积累的有关加工余量的资料制成表格，汇编成手册。

确定加工余量时，查所需数据，结合实际情况适当修正。

（3）分析计算法对影响加工余量的各项因素进行综合分析和计算来确定加工余量，此方法比较经济合理，要有比较全面和可靠的实验资料。

6、试分析下面三图中各定位元件所限制的自由度数。

（4分）7、什么是定位什么是夹紧定位与夹紧的区别什么（4分）答：定位是指工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程。

夹紧是指工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。

8、加工阶梯轴如下图，试列表制订加工工艺过程（包括定位）。

单件小批生产。

（4分）工序号工序内容设备车床1车端面、打顶尖孔、车全部外圆、切槽与倒角2铣键槽、去毛刺铣床3磨外圆外圆磨床9、试确定在批量生产条件下，下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。

（4分）答：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。

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

毛坯可采用热轧45钢棒料,尺寸为φ40x100经过锻造后形成。

基本工艺过程为锻造调质处理_粗车.半精车。

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10、试分析钻孔、扩孔和铰孔三种加工方法的工艺特点，并说明这三种孔加工工艺之间的联系。

（4分）答：钻孔它是用钻床进行加工的，工艺过程包括：确定孔位置、样冲做标记、在钻床上装夹、根据要求选钻头。

扩孔就是在前面的工艺基础上增加了一定的孔径，但是扩孔要比钻孔的孔壁表面粗糙度好。

铰孔的作用在于使孔的精度与粗糙度达到生产要求，工艺过程也是在前面的基础之上的。

它们之间有先后，麻花钻先加工出孔，然后再视其要求选择其它工具，再加工扩孔、铰孔。

但是它们的精度要求也是不同的，要求是越来越高。

11、铣削加工有何特点主要用于加工哪些表面（4分）答：铣削是指使用旋转的多刃刀具切削工件，是高效率的加工方法。

工作时刀具旋转工件移动，工件也可以固定，但此时旋转的刀具还必须移动。

传统铣削较多地用于铣轮廓和槽等简单外形、特征，适于加工平面、沟槽、各种成形面和模具的特殊形面等，主要用于加工模具、检具、薄壁复杂曲面、人工假体、叶片等。

在选择数控铣削加工内容时，应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。

12．试述零件精度和装配精度之间的关系。

（4分）答：以工厂过去使用的组合夹具为例，每个零件的制造精度公差都是±，但是在装配时，可以使得装配的精度达到±的精度。

比如两个零件要组装在一起，一个零件的公差是＋，另一个零件的公差是－，两个零件组装在一起，其精度就能达到±。

(1)尺寸精度指相关零、部件间的距离精度及配合精度.如卷筒主轴与相关零件间的间隙;相配合零件间的过盈量。

(2)位置精度指相关零件的平行度、垂直度、同轴度等,如各卷筒之间的平行度；各卷筒与电机及过桥的垂直度;卷筒上轴承与下轴承的同轴度等.(3)相对运动精度指产品中有相对运动的零,部件间在运动方向及速度上的精度.如模盒出线与卷筒进线的同心度;各带的传动精度等.(4)接触精度指产品中两配合表面,接触表面和连接表面间达到规定的接触面积大小和接触点的分布情况.如带啮合,各轴承与挡油板之间的接触精度等.13、对比周铣与端铣、顺铣与逆铣，它们各有什么优缺点如何应用（4分）答：答：（1)端铣：同时工作的刀齿比较多，铣削力波动小，工作比较平稳；周铣：同时工作的刀齿较少，铣削力波动大，工作不够平稳。

为了弥补这一缺点，圆柱铣刀一般做成较大的螺旋角。

两种铣削方式相比，端铣具有铣削较平稳，加工质量及刀具耐用度均较高的特点，且端铣用的面铣刀易镶硬质合金刀齿，可采用大的切削用量，实现高速切削，生产率高。

但端铣适应性差，主要用于平面铣削。

周铣的铣削性能虽然不如端铣，但周铣能用多种铣刀，铣平面、沟槽、齿形和成形表面等，适应范围广，因此生产中应用较多。

（2)顺铣：铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，如果丝杠螺母副存在轴向间隙，当纵向切削力大于工作台与导轨之间的摩擦力时，会使工作台带动丝杠出现左右窜动，造成工作台进给不均匀，严重时会出现打刀现象。

在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。

粗铣时，宜采用逆铣方式加工。

逆铣：可以避免顺铣时发生的窜动现象。

逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。

同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。

14、拉削加工方法有何特点其主要应用范围和限制如何试分析成形式、渐成式、轮切式及综合式拉削方式所用拉刀的切削部分的设计特点。

（4分）答：1.拉削的加工范围①圆孔②方孔③长方孔④六角孔⑤三角孔⑥鼓形孔⑦键槽⑧尖齿孔⑨内齿轮⑩外齿轮2.拉削特点拉削是利用一种带许多刀齿的拉刀做匀速直线运动，通过固定的工件，切下一层薄薄的金属层，从而使工件表面达到较高精度和光洁度的高生产率加工方法。

当刀具在切削时所承受的是压力而不是拉力时，这种刀具称为推刀。

推刀容易弯曲折断，长度受到限制，不如拉刀用的广泛。

拉削加工与其他切削方法相比，具有以下一些特点：⑪拉削过程只有主运动（拉刀运动），没有进给运动（由拉刀本身的齿升量完成），因此拉床结构简单；⑫拉刀是多刃刀具，一次行程即可同时完成粗、精加工，因此生产效率很高。

在大量生产时，成本较低，特别是加工大批特殊形状的孔或外表面时，效果更显著；⑬由于拉削速度低，拉削过程平稳，切削层厚度很薄，因此能提高加工精度（可达二级）与光洁度（一般可达▽7以上。

若拉刀尾部装有浮动挤压环时，则还可以提高，可达▽10左右）；⑭对操作人员的技术水平和熟练程度要求低。

但是拉削加工的应用也有移动的局限性，即盲孔和加工表面有挡墙的工件就不能采用拉削；拉倒的结构较为复杂，制造成本高，因此只适用于大量或成批生产。

15、什么叫磨床万能外圆磨床与普通外圆磨床的主要区别是什么在万能外圆磨床上可以加工哪些类型的表面（4分）答：数控外圆磨床属于数控机床，不需要手工控制磨床的运动，工作比较轻松，适应于批量生产。

万能外圆磨床是传统的机床，需要手工操作控制机床，工作累一点，万能外圆磨床的适应范数控外圆磨床是按加工要求预先编制程序，由控制系统发出数值信息指令进行加工，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。

数控外圆磨床一般具有通用化、模块化程度高，高精度、高刚性、高效率及高适应性等特点。

围广，单件和批量生产都适应。

数控外圆磨床是按加工要求预先编制程序，由控制系统发出数值信息指令进行加工，主要用于磨削圆柱形和圆锥形外表面的磨床。