机械制造工程学习题

《机械制造工程学》课程习题解答一、填空题12、切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域。

13、切屑沿前刀面排出时进一步受到前刀面的挤压和摩擦，使靠近前刀面处的金属纤维化、基本上和前刀面平行，这一区域称为第二变形区。

14、在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为0.02mm—0.2mm，切削速度越高、其宽度越小，故可近似看成一个平面，称剪切面。

15、切削过程中，阻滞在前刀面上的积屑瘤有使刀具实际前角增大的作用(参见图2-19)，使切削力减小，使加工表面粉糙度增大。

16、在无积屑瘤的切削速度范围内，切削层公称厚度hD越大，变形系数Ah越小。

17、加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成带状切屑切屑；在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生节状切屑切屑，又称挤裂切屑；在切屑形成过程中，如剪切面上的剪切应力超过了材料的断裂强度，切屑单元从被切材料上脱落，形成粒状切屑；切削脆性金属时，由于材料塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层金属在刀具前刀面的作用下，未经明显的塑性变形就在拉应力作用下脆断，形成形状不规则的崩碎切屑。

18、研究表明，工件材料脆性越大、切屑厚度越大、切屑卷曲半径越小，切屑就越容易折断。

19、切削力来源于两个方面：克服切削层材料和工件表面层材料对弹性交形、塑性变形的抗力；克服刀具与切屑、刀具与工件表面间摩擦阻力所需的力。

20、为了便于测量和应用可将切削合力F分解为Fc、Fp和Ff三个互相垂直的分力。

22、在切削层面积相同的条件下，采用大的进给量f比采用大的背吃刀量αp的切削力小。

23、前角增大，切削力下降。

切削塑性材料时，ro对切削力的影响较大；切削脆性材料时，由于切削变形很小，ro对切削力的影响不显著。

30、刀具磨损机制有：硬质点划痕，冷焊粘结，扩散磨损，化学磨损。

31、刀具的破损形式分为脆性破损和塑性破损。

脆性破损有：崩刃，碎断，剥落，裂纹破损等。

32．在砂轮的磨削过程中磨粒对工件的作用包括滑擦、耕犁和形成切屑三种阶段。

33．机床误差是由机床的制造误差、安装误差和使用中的磨损引起的，其中对加工精度影响最大的三种几何误差是主轴回转误差、导轨误差和传动误差。

34．典型的刀具磨损过程分为初期磨损、正常磨损和急剧磨损阶段。

35．精加工基准的选择原则应遵循如下原则：统一基准、基准重合、互为基准和自为基准等原则。

36．工件的装夹过程就是定位和夹紧的综合过程。

五、简答题1.与外圆表面加工相比，加工孔要比加工外圆困难。

试简述其原因？答：1)孔加工所用刀具的尺寸受被加工孔尺寸的限制，刚性差，容易产生弯曲变形和振动；2)用定尺寸刀具加工孔时，孔加工工的尺寸往往直接取决于刀具的相应尺寸，刀具的制造误差和磨损将直接影响孔的加工精度；3)加工孔时，切削区在工件内部，排屑及散热条件差，加工精度和表面质量都不易控制。

2.机械加工系统由机床、夹具、刀具和工件组成。

试列出影响加工精度的主要因素？答：1)工艺系统的几何误差．包括机床、夹具和刀具等的制造误差及其磨损；2)工件装夹误差；3)工艺系统受力变形引起的加工误差；4)工艺系统受热变形引起的加工误差；5)工件内应力重新分布引起的变形；6)其他误差，包括原理误差、测量误差、调成误差等。

3.何谓顺铣法和逆铣法，各有何优缺点？7.为什么要划分加工阶段？答：A 在粗加工阶段，可以及早发现毛坯的缺陷（夹渣、裂纹、气孔等），以便及时 处理，避免浪费；B 为粗加工引起工件的变形充分变现需要在粗加工后留一定时间；C 划分加工阶段可以合理利用机床；D 划分加工阶段可以插入必要的热处理工序。

7. 为什么说夹紧不等于定位?答： 目的不同：定位的目的是使工件在夹具中相对于机床、刀具有一个确定的正确位置夹紧的目的是使工件在切削中在切削力、惯性力等作用下仍然保持已定好的位置。

8. 磨削加工时，影响加工表面粗糙度的主要因素有哪些？答 ：A 几何因素：磨粒的微刃形状和分布 B 物理因素： 工件材料特性 C 工艺系统振动9.什么是加工原理误差?举例说明。

答：由于采用近似的切削运动或近似的切削刃形状所产生的加工误差，如：齿轮滚到刀刃数有限，因而切削不连续，包络成的实际齿形不是渐开线，而是一条折线。

此为加工原理误差。

10.刀具切削部分材料应具备哪些性能？(1)高的硬度和耐磨性(2)足够的强度和韧性(3)高的耐热性(4)良好的工艺性(5)良好的经济性11.在粗加工中，合理选择切削用量的基本原则是什么？首先选择尽可能大的背吃刀量，其次根据机床进给系统强度和刀杆的刚度等限制条件选取尽可能大的进给量，最后根据刀具的寿命选择切削速度。

12.简述刀具磨损的种类及磨损过程。

答：刀具磨损的种类分为：前刀面磨损、后刀面磨损、前后刀面磨损。

磨损过程：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急剧磨损阶段13.机械加工工艺过程应划分为那几个阶段？（荒加工阶段）、粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段17.简述按照工序的集中与分散原则分别组织工艺过程时各自的特点？答：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，而且出于在一次装夹中加工了许多面，有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求。

按照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．占用生产而积大。

18.简述机械加工中，工序先后顺序的安排原则?答：机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则1)失加工定位基准面，冉加工其他表面。

2)先加工主要表面，后加工次要表面。

3)先安排粗加工工序，后安排桔加工工序。

4)先加工平面，后加工孔。

19.为了合理确定加工余量，必须深入了解影响加工余量的各项因素。

试述影响加工余量的因素？答：有以下四个方面：1）上工序留下的表面粗糙度值(表面轮廓的最大高度)和表面缺陷层深度。

2）上工序的尺寸公差T a 3）T a值没合包括的上工序留下的空间位置误差。

4）本工序的装夹误差。

20.简述机床夹具在机械加工中的作用？答：1）保证加工精度；2）提高生产率；3）减轻劳动强度；4）扩大机床的工艺范围。

21.试比较顺铣和逆铣加工的特点？(1)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，刀齿在巳加工表面上滑移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。

(2)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向下，使工件压紧在工作台上，加工比较平稳。

(3)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小与进给速度v f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与进给速度相同，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。

22.简述切削加工中的误差复映想象？答：加工过程中由于毛坯加工余量和工件材质不均等因素，会引起切削力变化，使工艺系统变形发生变化，从而产生加工误差。

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。

23.简述粗基准的选择原则？答：(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文而相对于加工表面具有一定的相对位置关系。

(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淮。

(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他缺陷，并有足够的支承面积。

(4)粗基唯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。

六、工艺题2. 图为一阶梯轴的零件图，其毛坯为直径Φ50,长160mm棒料，已知其生产类型为单件或小批量生产。

试回答：①切削加工时其工艺过程一般应采取哪几道工序,？②在图上画出λs=0的45°弯头刀车外圆时的车刀角度示意图，并在其正交平面参考系中标出各基本角度。

③说明在粗加工外圆时有几次安装，在精加工外圆时其定位基准符合什么原则？【4分】①车削：端面、钻中心孔，外圆、切槽、倒角；铣削：铣键槽；磨削：Ra0.8外圆及轴肩端面。

③在粗加工外圆时有两次安装，在精加工外圆时其定位基准符合基准统一原则。

3.如图所示的零件，图示的尺寸（036.010-）mm 不便测量，改测量孔深A 2 ，通过017.050-（A 1）间接证这个设计尺寸。

试计算工序尺寸A 2及偏差。

【6分】①画尺寸链 ②封闭环A 0=036.010-， 增环A 1=017.050-， 减环A 2 ③计算封闭环基本尺寸： 10 = 50 - A 2 ∴ A 2=40封闭环上偏差： 0 = 0 - EI 2 ∴ EI 2=0 封闭环下偏差： 0.36 = -0.17 - ES 2 ∴ ES 2=0.19mm A 19.00240+= ④验算封闭环公差 T 0=0.36 ， T 1+ T 2 =0.17+0.19=0.36 计算正确4．如图所示的一批工件的工序简图，除槽未加工外，其余表面均已加工完毕，本工序加工槽B ，请回答下列问题：（13分）(1)为保证本工序加工技术要求，应限制工件的哪些自由度？答：⋂x →x ⋂y →z ⋂z(2)、应选择工件上哪些合适的表面为定位基准面（选择一组），并用定位符号标在图上。

（3分）答：底面和两孔O 1、O 2 即一面两孔(3)、根据确定的一组定位基准面，选择相应的定位元件来限制工件的自由度，并将每个定位元件的名称及所限制的自由度写出。

答：底面：大支承板→z ⋂x ⋂y 孔O 1：圆柱销 →x →y 孔O 2：菱形销(4)、上述的定位方案中属何种定位形式（完全定位、不完全定位、欠定位、过定位）？答：完全定位5.一带有键槽的内孔要淬火及磨削，其设计尺寸如图所示，内孔及键槽的加工顺序是：1)镗内孔至1.006.39φmm ； 2)插键槽至尺寸A ； 3)粹火；4)磨内孔，同时保证内孔直径05.0040φmm 和键槽深度34.006.43mm 两个设计尺寸的要求。