机械制造工程学试题

机械制造工程学（闭卷）试卷一、填空题（每空格1分，共20分）1、工步是指在(加工表面)，(切削刀具)和(切削速度)均不变的条件下所完成的那部分工艺过程。

2、定位误差由（基准位移）误差和（基准不重合）误差两部分组成。

当定位基准与工序基准重合时，其（基准不重合）误差等于零。

3、工序尺寸的公差一般按（入体）原则标注；毛坯尺寸的公差一般采取（对称偏差）标注4、加工原理误差是指由于采用了近似的(加工方法)或近似的(成形方法)进行加工所产生的误差。

5、一批零件加工尺寸符合正态分布时，（u）表征分布曲线的位置参数，改变其值分布曲线将沿横坐标移动而不改变其形状；而（σ）是表征分布曲线的形状参数，其值愈小，分布曲线愈向中间收紧，反之愈平坦。

6、金属切削加工中的振动主要有（受迫振动），（自激振动）两种类型。

7、加工表面质量包括两个方面的内容：加工表面的几何形状误差和表面层金属的力学物理和化学性能。

表面层金属的力学物理和化学性能主要反映在以下三个方面：（表面层冷作硬化），（表面层金相组织的变化），（表面层残余应力）。

8、分组选配法装配时，其分组数应(等于）公差的增大倍数，通常适用在大批量生产；（装配精度）要求很高而（组成环数）较少的场合。

二、选择题 (每题2分，共20分)1、磨削加工中，工件表层因受高温影响，金相组织发生变化，金属比重从7.75转变为7.78，则表面产生残余__A_______。

A.拉应力B.压应力C.拉应力、压应力都有可能。

2、主轴加工采用两中心孔定位，能在一次安装中加工大多数表面，符合___B_____ 。

A.基准重合原则B.基准统一原则C.自为基准原则D.互为基准原则3、车床主轴存在纯轴向漂移时，对所车削出的工件的_C________加工精度影响很大。

A.外圆B.内孔C.端面4、由n环组成的尺寸链，各组成环都呈正态分布，则各组成环尺寸的平均公差采用概率法计算比极值法计算放大_____A___倍。

（n：尺寸链的数目）A. B. n C. 1/n D. n-15、镗模加工箱体孔系，镗杆与机床主轴采用浮动联接，其孔系的位置精度只取决于_C_______。

A.镗刀的尺寸精度B.机床的回转精度C.镗模和镗杆的制造精度。

6、斜锲夹紧机构的自锁条件是 B 。

(α为斜锲锲角；Ф1、Ф2为摩擦角)A.α≥Ф1＋Ф2B. α≤Ф1＋Ф2C．α＝Ф1＋Ф2 D. α≠Ф1＋Ф27、下列孔加工方法中，属于定尺寸刀具法的是 A 。

A．钻孔 B．车孔 C．镗孔 D．磨孔8、为减少毛坯误差复映而引起的加工误差可采取的正确方法是 C 。

A.增大切削深度 B．提高切削进给量C．提高系统的刚度 D．提高切削速度9、在相同的磨削条件下，以下哪种材料的工件磨削以后得到的表面粗糙度数值最小 D 。

A．20钢B．铝 C．铜D．铸铁10、如图，欲在其上钻孔O l及O2，要O1O2与A面平行，孔O及其它表面均已加工，工件厚度为8mm，保证设计尺寸A1、A2的最合理的定位方案是 D 。

三、名词解释 (每题3分，共12分)1.工序：一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工件连续完成的那一部分工艺过程。

2.机械加工精度：是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和表面间的相互位置）与理想几何参数的符合程度。

3.六点定位原理：采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。

4.磨削烧伤：对于已淬火的刚件，很高的磨削温度往往会使金属的金相组织产生变化，使表层金属硬度下降，使工件表面呈现氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。

四、简答题：(共14分)1、根据六点定位原理，试分析下图中各个定位元件所消除的自由度。

并指出属于何种定位方式（指完全定位、不完全定位、过定位、欠定位）? (8分)(参考坐标轴x,y,z已标注在图中。

)解：大平面：Z方向移动自由度、X与Y方向的转动自由度心轴： Y与Z方向移动自由度固定V形块：Z方向转动自由度、Y方向移动自由度过定位2. 在车床上加工芯轴时,精车外圆 A 及台肩面 B,再光刀 A 及 B,经检测发现 B 对 A 有垂直度误差,A 有圆柱度误差.试从机床几何误差的影响方面,分析产生以上误差的原因。

(6分)解：产生A面圆柱度误差的主要原因有：（1）床身导轨在水平面的直线度误差；（2）床身导轨和主轴回转轴线在水平面内不平行；（3）床身导轨的扭曲；（4）主轴回转轴线的角向摆动产生B面对A面不垂直的主要原因有：（1）主轴回转轴线的轴向窜动；（2）刀架溜板导轨与主轴回转轴线不垂直五、计算题 (共34分)1. 如图所示零件的尺寸要求，其加工过程为：试求以K面定位，加工Φ16H7孔的工序尺寸及偏差。

（解算本题时，要求先画图尺寸链图，确定封闭环，然后用极值法来计算） (共8分)解：根据工艺加工路线，工序尺寸为组成环，其工艺尺寸链如下图所示，其中200±0.9为间接保证的尺寸，为封闭环其中A1、165±0.4为增环，125±0.1为减环所以加工Φ16H7孔的工序尺寸及偏差为160±0.44. 磨削一批工件底内孔，若加工尺寸按正态分布，标准偏差σ＝5μm , 零件公差T＝25μm，且，公差对称配置于分布曲线的中点，求该工件的合格品率；并计算工艺能力系数Cp。

(共8分)数值表：解、加工尺寸按正态分布，σ＝5μm , T＝25μm，且公差对称配置于分布曲线的中点，即△=0则Z1=Z2= T5.0=12.5/5=2.5F(z1)=F(z2)=0.4938合格率=2×0.4938=98.76%废品率=198.76%=1.24%则Cp=T/(6*σ)=25/30=0.833 (四级)，工序能力严重不足。

第一章金属切削加工中的基本定义1.金属切削加工——金属切削刀具和工件按一定规律作相对运动，通过刀具上的切削刃切除工件上多余的(或预留的)金属，从而使工件的形状、尺寸精度及表面质量都合乎预定要求，这样的加工称为金属切削加工。

2.金属切削加工过程中的两在要素：成形运动、刀具。

3.工件表面形状与成形方法：(1)表面都可以看成是一根母线沿着导线运动而形成的，一般情况下母线和导线可以互换，特殊表面如圆锥表面不可互换。

母线和导线统称为发生线。

(2)发生线的形成方法：轨迹法(切削刃与被加工表面为点接触，发生线为接触点的轨迹线)、成形法(曲线形的母线由切削刃直接形成，直线形的导线由轨迹法形成)、相切法(刀具边旋转边作轨迹运动，需两个独立的成形运动)、展成法(需一个独立的成形运动)。

(3)成形运动是形成发生线所需成形运动的总和。

4.切削运动：(1)主运动：刀具和工件之间产生的最主要的相对运动，它是刀具切削刃及其毗邻的刀面切入工件材料使切削层金属转变成切屑从而形成新鲜表面的运动。

特点：速度高、消耗机床功率最大、唯一、可以由刀具或工件完成。

方向：切削刃上选定点相对于工件的瞬时主运动方向。

速度：(2)进给运动：由机床或人力提供完成工件成形的运动。

特点：速度低、消耗机床功率少、一般不唯一、可由刀具或工件完成。

方向：切削刃上选定点相对于工件的瞬时进给运动方向。

5.切削深度：指已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。

6.切削用量三要素：主运动速度v、进给量f、切削深度a p。

（参照图1-1）切削用量三要素直接影响切削力的大小、切削温度的高低、刀具磨损、刀具耐用度，同时还对生产率、加工成本、加工质量都有很大的影响。

7.刀具几何角度：(1)刀具切削部分组成：“一尖两刃三面”。

（前刀面上有切屑流出，主后刀面与加工表面相对，副后刀面与已加工表面相对）(2)角度标注参考系的建立基于两点假设：i.假定进给运动速度为零；ii.假定刀具安装底面或轴线与基面或切削平面平行或垂直。

(3)标注角度参考系：主剖面参考系(P o、P r、P s)、法剖面参考系(P n、P r、P s)、进给切深剖面参考系(P f、P p、P r)。

注意：刀刃上同一点的法剖面与基面不垂直！(4)刀具标注角度：主偏角κr、刃倾角λs、前角γo、主后角αo、副偏角κr’、副后角αo’。

（注意各角度的定义画法及对加工的影响！图1-7）8.横向进给、纵向进给、刀具安装高度及刀杆中心线与进给方向不垂直对刀具工作角度的影响。

9.切削层是由刀具切削部分的一个单一动作所切除的工件材料。

它的度量参数有切削层公称横切面积、切削层公称切削宽度、切削层公称切削厚度。

第二章切屑形成过程及加工表面质量1.研究切屑形成过程的意义：切削过程中的各种物理现象，如切削力、切削热、刀具磨损和加工质量都以切屑形成过程为基础，而生产中的许多问题如积屑瘤、鳞刺、振动、卷屑与断屑也与切屑形成有关。

2.研究金属切削变形过程的实验方法：(1)侧面方格变形观察法；(2)高频摄影法；(3)快速落刀法（手锤敲击式和爆炸式）；(4)扫描电镜和透视电镜显微观察法；(5)光弹性和光塑性试验法。

3.金属切削过程——就是工件的被切金属层在刀具前刀面的推挤下，沿着剪切面(滑移面)产生剪切变形并转变为切屑的过程。

4.金属切削变形的基本特征：金属材料受压其内部产生应力应变，大约与受力方向成45º的斜平面内，剪应力随载荷增大而逐渐增大，并且有剪应变产生。

开始是弹性变形，此时若去掉载荷，则材料将恢复原状；若载荷增大到一定程度，剪切变形进入塑性流动阶段，金属材料内部沿着剪切面发生相对滑移，于是金属材料被压扁(对于塑性材料)或剪断(对于脆性材料)。

5.第一变形区的变形及其特征：(1)始滑移面OA和终滑移面OM之间的变形区称为第一变形区，位于前刀面附近。

第一变形区的厚度随切削速度的增大面变薄，故可近似用一个平面OM表不第一变形区，OM与切削速度方向的夹角称为剪切角。

(2)第一变形区的特征：a)切削层金属产生沿滑移面的剪切变形，且变形会深入到切削层以下；b)切削层金属经剪切滑移变成切屑后产生了加工硬化现象，即切屑的硬度大于工件材料基体的硬度；c)切削层金属经剪切滑移后晶格扭曲，晶粒拉长，即金属组织纤维化。

d)切屑厚度变厚且大于切削层厚度，剪切变形越大，切屑厚度越大；e)切削塑性金属时，切屑背面呈锯齿形。

(3)切屑变形程度的表示方法：切屑厚度变形系数、切屑长度变形系数、剪切角、相对滑移。

6.第二变形区的变形及其特征(1)切削塑性金属时，切屑从前刀面上流出时受前刀面的挤压和摩擦，在靠近前刀面处形成第二变形区。

(2)第二变形区的特征：a)切屑底层靠近前刀面处流速减慢，甚至滞留在前刀面上，形成滞留层，使切屑产生内摩擦；b)切屑底层流经前刀面时产生的摩擦热使切屑与前刀面的接触处温度进一点升高，达到几百度甚至上千度；c)切屑底层因摩擦变形而纤维化，底层长度增加，切屑发生向上弯曲，与前刀面的接触面积减小；d)切屑底层进一步产生加工硬化，硬度大于切屑的上层硬度，底面因摩擦呈光滑面。