机械制造工程学练习题.pdf

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机械制造工程学****题
1、切削运动主要包括哪几个运动?它们在切削加工中的作用是什么?
答:切削运动主要包括:主运动和进给运动。
主运动在切削加工时,直接切除工件上多余金属层,使之转变为切屑,以形成工件的新
表面;
进给运动在切削加工时,不断地将多余金属层投入切削,以保证切削的连续进行.
2、什么是切削用量三要素?
答:切削速度v、进给量f和切削深度a。
p
3、***的六个基本标注角度为哪几个?
答:前角γ、后角α、主偏角κ、刃倾角λ、副偏角κ′、副后角α′.
oorsro
4、基面、切削平面、主剖面、法剖面内各标注***的哪些角度?
答:在基面P内的标注角度:
r
主偏角κ:在基平面内度量的切削平面与进给平面间的夹角;
r
副偏角κ′:在基平面内度量的副切削刃与进给运动方向在基面上投影间的夹角;
r
刀尖角ε:主切削刃与副切削刃在基面上投影间的夹角,且ε=180°-κ-κ′;
rrrr
余偏角ψ:在基平面内度量的切削平面与切深剖面间的夹角,且ψ=90°-κ。
rrr
在切削平面P内的标注角度:
s
刃倾角λ:在切削平面内度量的主切削刃与基面间的夹角.
s
在主剖面P内的标注角度:
o
前角γ:在主剖面内度量的基面与前刀面间的夹角;
o
后角α:在主剖面内度量的后刀面与切削平面间的夹角;
o
楔角β:在主剖面内度量的后刀面与前刀面间的夹角,且β=90°-α-γ。
oooo
在法剖面P内的标注角度:
n
法前角γ:在法剖面内度量的前刀面与基面间的夹角;
n
法后角α:在法剖面内度量的切削平面与后刀面间的夹角;
n
法楔角β:在法剖面内度量的前刀面与后刀面间的夹角,且β=90°―γ―α.
nnnn
5、***材料应具备哪些性能?常用的***材料有哪几种?
答:***材料应具备:高的硬度和耐磨性;
足够的强度和韧性;
高的耐热性与化学稳定性;
良好的工艺性;
较好的经济性。
常用的***材料有高速钢(普通、高性能)、硬质合金(钨基类WC)。
6、简要叙述前角、后角、主偏角的作用及选择的原则。
答:前角的作用:
①、影响切屑变形程度:增大前角,可以减少切屑变形程度,从而可以减少切削力
1:.
和切削功率;
②、影响***耐用度:适当增大前角有利于降低切削温度,提高***耐用度;
③、影响已加工表面质量、较大的前角可减少已加工表面的变形、加工硬化和剩
余应力,并能抑制积屑瘤和鳞刺的产生,可防止切削过程中的振动;
④、影响***强度和受力性质:较小的前角将使切削刃和刀头承受的弯曲应力
减小,有利于避免崩刃和刀头碎裂;
⑤、影响切削:减小前角,可使切削变形程度增大,有利于断屑。
前角的选择原则:
①、加工塑性材料时,取较大的前角;
②、***材料中,高速钢具有较高的强度和韧性,故其***前角一般比硬质合金大
5°~10°,陶瓷***的前角比硬质合金还应取得更小些;
③、粗加工,断续切削时,切削力大,易受到冲击力作用,为保证切削刃有足够的强
度,应取较小的前角;而精加工中,对***强度要求较低,为较小切削变形和获
得高的表面质量,可取较大的前角;
④、工艺系统刚性差或机床功率不足时,应取较大前角,以减小切削力;
⑤、在数控机床、自动线、自动机床上、为增大***工作的可靠性防止***发生破
损,应取较小的前角。
后角的作用:
①、增大后角可减小后刀面与工件之间的摩擦,并使***刃口锋利,以利于提高已加
工表面的质量;
②、在磨钝标准VB相同的情况下,增大后角可提高***的耐用度;
③、在前角一定的条件下,较小的后角可使***楔角增大,***强度提高,改善散热条
件,并可减小切削过程中的振动,另外,当NB一定时,如后角较小,***耐用度提
高。
后角的选择原则:
①、粗加工、强力切削及受冲击力作用的***,应取较小的后角,以保证***有足够
的刃口强度;精加工中应取较大的后角,以减小摩擦并使刃口锋利,有利于提高已
加工表面的质量;
②、加工塑性较大的工件时,后刀面摩擦对***磨损及工件表面质量影响较大,宜取
较大的后角;切削脆性材料时,切削力、切削热集中在刀刃附近,为保证***刃
部强度,应取较大的后角;另外,加工强度、硬度较高的材料,应取较小的后角;
③、工艺系统的刚性较差时,应取较小的后角,以增强后刀面对振动的阻尼作用,
减小或避免切削过程中的振动;
④、对一些定尺寸***、如拉刀、铰刀。为减小***重磨尺寸的变化,应取较小的后
角。
主偏角的作用:
①、主偏角减小,刀头强度高,散热条件好,***耐用度提高;
②、主偏角减小,加工表面粗糙度值小;
③、主偏角小,背向力大,断屑效果差;
④、如果主偏角较大,所产生的影响则与上述情况相反。
主偏角的选择原则:
①、工艺系统刚性足够时,选较小的主偏角,以提高***的耐用度;工艺系统刚性不
足时,应选较大的主偏角,以减小背向力;
2:.
②、工件材料的强度、硬度很高时,为了提高***的强度和耐用度,一般取较小的主
偏角,加工一般材料时,主偏角可取大一些;
副偏角的作用:
副偏角小,***与工件已加工表面的挤压和摩擦增加,对已加工表面的粗糙度值有减
小作用,但***磨损增加,降低了***耐用度;若加大此角度,又使***强度降低,工件表面
粗糙度值增加。
副偏角的选择原则:
通常在加工条件允许的情况下,选取较小的副偏角。
刃倾角的作用:
①影响排屑方向;
②影响切削刃强度;
③影响切削刃的锐利性。
刃倾角的选择原则:
根据***强度、流屑方向和加工条件而定。
7、切削用量的选择原则。
答:切削用量的选择,首先选择一个尽量大的切削深度a,其次选择一个大的进给量f,
p
最后根据已确定的a和f,并在***耐用度和机床功率允许条件下选择一个合理的
P
切削速度v。
8、何谓影响砂轮特性的五因素?
答:磨料、粒度、结合剂、硬度、组织。
9、常用的砂轮磨料及其应用范围。
答:①刚玉类:棕刚玉,适用磨削碳钢、合金钢、铸铁、硬青铜;
白刚玉,适用磨削淬硬钢、高速钢、高碳钢;
铬刚玉,适用磨削淬硬钢、高速钢、高碳钢。
②碳化硅类:黑碳化硅,适用磨削铸铁、黄铜、铝、非金属材料;
绿碳化硅,适用磨削硬质合金、宝石、陶瓷、玻璃;
③人造金刚石:适用磨削硬质合金、宝石、光学玻璃、半导体,切割石材和地质转头。
④立方氮化硼:适用磨削高温合金、高速钢、不锈钢。
10、什么是机床的外联系传动链和内联系传动链?
答:外联系传动链是联系动力源与执行件之间的传动链,使执行件获得一定的速度和动
力,但不要求动力源和执行件之间有严格的传动比关系。它只影响被加工零件的表
面质量和生产率,但不影响被加工零件表面形状的性质。
内联系传动链是联系构成复合运动的各个分运动执行件的传
动链,传动链所联系的执行件之间的相对运动有严格的要求,
.
11、根据机床的传动系统图,写出主运动的传动路线表达式,计算
主轴的最高转速及最低转速。
3:.
解:主运动传动表达式:
36

36
4260

4230
12624
电动机→→Ⅰ→→Ⅱ→→Ⅲ→→Ⅳ→主轴。
25648
2218

6272
30

42
126364260
最高转速:n=1440××××=1417r/min
max
256364230
126242218
最低转速:n=1400××××=31。5r/min。
min
256486272
12、试分析下列几种车螺纹时的传动原理图各有什么优点?
答案:1、方案a主运动传动链和车螺纹传动链平衡式:
n=n电机×u×u;S=1×u×t
主vf(主轴)fJ
2、方案b主运动传动和车螺纹传动链链平衡式:
n=n电机×u;S=1×u×u×t
主v(主轴)vfJ
3、方案c主运动传动和车螺纹传动链链平衡式:
n=n电机×u;S=1×u×t
主v(主轴)fJ
从上式可以看出,方案a的n中含有u换置器;而方案b的S中含有u
主fv
换置器;只有方案c中n和S只有一个换置器,在主轴变速和车不同螺纹时互不影响,所以该方案
主
为最佳。
13、根据Y3150滚齿机的传动原理图,按要求分别写出主运动、展成运动、垂直进给运
动和差动运动的:
A、确定两末端件;B、计算位移;C、传动链;
D、确定其属于“外联系传动链”还是“内联系传动链”?
解:
4:.
uv
uu
xf
合成
u
y
主运动:两末端件分别为电动机与滚刀;
传动链:电动机→1→2→u→3→4→滚刀,属于外联系传动链;
v
位移计算:n=1000v/πD;
刀
展成运动:两末端件分别为滚刀与工件;
传动链:滚刀→4→5→合成→6→7→u→8→9→工件,属于内联系传动链;
x
位移计算:1/K转(滚刀)→1/Z转(工件),其中K为滚刀头数,Z为工件齿数;
垂直进给运动:两末端件分别为工件与刀架升降丝杆;
传动链:工件→9→10→u→11→12→刀架升降丝杆,属于外联系传动链;
f
位移计算:1转(工件)→fmm(滚刀垂直进给量);
差动运动:两末端件分别为刀架与工件;
传动链:刀架→12→13→u→14→15→合成→6→7→u→8→9→工件,属
yx
于内联系传动链;
位移计算:***移动一个导程T→工件转一转。
14、机械制造所用的毛坯有哪几种?如何表示毛坯图?
答:①、铸件;
②、锻件;
③、焊接件;
④、型材:各种线材、管料、棒料、板料、异型断面型材等。
毛坯图的表示方法:
①、用双点画线表示经切削加工的表面,在剖面图上用交叉十字线表示加工余量;
②、毛坯图上尺寸包括加工余量,方便起见,可标出成品尺寸,但需要加括号;
③、在毛坯图上可用符号表示初次机械加工工序的基准面;
④、在毛坯图上注有材料的规格及其必要的技术条件;
⑤、在毛坯图上注有检验的主要尺寸及其公差,一些次要尺寸可不标注。
15、获得尺寸精度的方法有哪几种?试切法和调整法加工主要用于何种情况?
答:获得尺寸精度的方法有:
①、试切法--先试切出很小的一段加工表面,测量试切所得的尺寸,再试切,再测量,
如此经过两三次试切和测量,达到图纸要求的尺寸,再切削整个待加
5:.
工表面.
用于单件、小批量的生产.
②、调整法-—利用机床上的行程装置、夹具、对刀装置或样件预先调整好刀架,使
***相对于机床或夹具达到一定的精度要求,然后直接加工一批工
件。
用于大批量生产中.
③、定尺寸***法——***尺寸一定,如在孔加工中,钻头,铰刀等是有一定尺寸精
度的,故加工出来的孔的尺寸也是一定的。
④、自动控制法——使用一定的装置,在工件达到要求的尺寸时,自动停止加工。具
体方法有两种:自动测量和数字控制。
16、在磨床上加工销轴,要求外径d=12,抽样后测得,x

σ=,其尺寸分布符合正态分布(见图),试分析该工序的加工质量.

解:①C1
P66
工艺能力系数C<1,工艺能力不足,可能生产少量不合
p
格产品。
②测得工件最小尺寸:
dmin=x3>Amin=11。957
mm
故不会产生不可修复的废品.
③测得工件最大尺寸:
dman=x3>Aman=
故要产生可修复的废品。
④可修复的废品率Q(Z)
B

其中:Z=2
B

查表6—3,当Z=2时,(Z)
BB
Q=-==2。26%
17、设在无心磨床上磨削小轴工艺过程是稳定的,要求保证小轴120,试磨一批后,

测得x,σ=,试计算工艺能力系数,并判断该工序会否产生废品?是否
需要作进一步的调整?(单位是mm)

解:C
P66
从图可知,会产生一小部分废品,故需作进一步调
整,从理论上讲,只要试切尺寸调大0。0075,使分布曲
线与公差带中心重合即可.(=11。9825–11。
975)
6:.
18、镗一批零件的内孔,其图样规定尺寸为20,根据测量结果此工序的尺寸分布曲
0
线是按正态分布,其σ=,,
公差的中心点偏于左端,试求其合格率和废品率。
解:设图为该零件的尺寸分布曲线,合格率可由A及B两部分面积来计算:

ZA
A

ZB
B
由表6—3查出:Z=;Z=1。00时,Ф(Z)=
ABA
4;Ф(Z)=0。3413
B
合格率=(0。4974+)×100%=83。87%
废品率=(0。5—)×100%=%
从分布可知,这时所出废品,尺寸均大于零件图的上限尺寸,不可修复。
19、什么是基准、设计基准和工艺基准?其中工艺基准又分为哪几种?
答:基准就是零件上的一个点、一条线或一个表面,根据这些点、线和面来确定零件上其
他点、线、面的位置,前者称为后者的基准。
设计基准是在零件设计图纸上用以确定其他点、线、面位置的基准。即零件图纸
上标准尺寸的起点。
工艺基准是在加工和装配过程中所采用的基准。根据用途不同工艺基准可分为:
工序基准:在工序图纸上,用以标定被加工表面位置的点、线或面;
定位基准:加工时确定零件在机床或夹具中位置所依据的那些点、线或面;
装配基准:在装配时,确定零件位置的点、线、面;
测量基准:在测量时,确定零件位置或零件上被测的点、线、面。
20、简述粗基准的选择原则.
答:选择粗基准时,考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量,不加工表面的尺寸,
位置符合图纸要求,故其选择原则是:
①、相互位置要求原则:为保证不加工与加工表面之间的相互位置要求,一般选择
不加工的表面为粗基准;
②、余量均匀原则:具有较多加工表面的零件,粗基准的选择应合理地分配各工序
的加工余量,对重要表面,尽量使加工余量均匀;
③、余量足够原则:具有较多加工表面的零件,粗基准的选择应保证各加工表面
有足够的加工余量;
④、切除总余量最少原则:具有较多加工表面的零件,粗基准的选择应保证各加工
表面总的金属切除量最少,故选择加工面积大,形状复杂的表面为粗基准;
⑤、粗基准不重复使用原则:粗基准本身精度低、粗糙度数值大,故不宜重复使
用。
7:.
21、简述精基准的选择原则。
答:①、基准重合原则:选择设计基准作为定位基准,且不存在基准不重合误差;
②、基准统一原则:选用统一的基准加工各表面,以保证各表面间的位置精度;
③、自为基准原则:加工工序要求余量小而均匀时,选择加工面本身为精基准,该加工
面与其他加工面之间的位置精度由事先工序保证;
④、互为基准原则:需要获得均匀的加工余量或较高的位置精度时选用.
22、一般零件加工质量较高时,常将工艺阶段划分为哪几个阶段?
答:零件加工质量要求较高时常将工艺阶段划分为:
①、粗加工阶段:切除大部分的加工余量,故主要问题是如何获得高的生产率,并
为半精加工提供余量;
②、半精加工阶段:使表面消除粗加工留下的误差,同时完成次要表面的加工,并为精
加工作好准备,一般在最终热处理之前进行;
③、精加工阶段:保证各主要表面达到图纸规定的技术要求;
④、精密和超精密加工阶段:降低表面粗糙度数值和获得较高的精度以及提高表面层
的物理力学性能,但一般不能纠正位置错误。
23、简要回答什么是工序集中与分散?
答:工序集中是将零件加工集中在少数几道工序,而每道工序所包含的加工内容却很多。
其特点是:
a、减少了工件的安装次数,缩短了辅助时间;
b、减少了工序数目,缩短了工艺路线;
c、减少了设备、操作工人和生产面积;
d、有利于高效专用机床和工艺装备,提高生产率;
f、专用设备和工艺装备较复杂,生产准备工作和投资都较大,转换产品比较困难。
工艺分散是将零件加工分得很细,工序多,工艺路线长,而每道工序包含的加工内容却
很少。其特点是:
a、可用通用机床和工艺装备,生产准备工作量少,容易实现产品品种的变换;
b、调整工作容易,对工人技术水平要求不高;
c、有利于选择合理的切削用量;
d、机床设备数量多,占地面积大,工人数量也多。
24、简述机加工工序安排的原则,热处理工序安排的原则。
答:机加工工序安排的原则是:
a、先基面后其他:先把精基准加工出来,以便为后续工序的加工提供精基准;
b、先主后次:是因为次要表面的加工工作量一般都较小,而且它们和主要表面往往
有相互的位置要求;
c、先粗后精:粗加工→半精加工→精加工→精密加工及超精密加工。
d、先面后孔:对平面轮廓尺寸较大的零件,用平面定位比较稳定可靠,故选择平面作
为定位基准,从而先加工平面后加工孔.
热处理工序安排的原则是:
a、预备热处理:改善加工性能,消除内应力和为最终热处理作好准备;
b、最终热处理:提高材料的硬度和强度.
8:.
25、简述确定加工余量的方法有哪三种?
答:a、计算法:根据影响加工余量的因素逐项分析计算。精确但耗时.
b、经验估算法:
c、查表修正法:以生产实际情况和试验研究积累的关于加工余量的资料数据查取。
26、用查表法,确定主轴箱主轴孔各工序的加工余量,工序尺寸及公差,图纸规定孔径
尺寸为100,,毛坯是铸造件,工艺过程为:粗镗孔→半精镗孔→精镗
0
孔→浮动镗孔.
解:根据查手册和计算,结果如下表:
工序名称工序余量精度等级工序基本尺寸工序尺寸及偏差
(+0。035)φ100mmφ100+0。03
5mm
(+)φ99。3mmφ99。3+0。054mm
(+0。14)φ98mmφ98+0。14mm
(+)φ95。5mmφ95。5+
m
1φ91。5mmφ91。51mm
22
27、如图所示的零件图,其部分高度方向设计尺寸为500mm及20。有关的表面

加工顺序是:铣底面1;以底面为基准铣表面3,保持工序尺寸A500mm;再铣表面
1
,设计尺寸20,
0
但此表面不宜作定位基准。在成批、大量生产用调整法加工的情况下,为了便于调整铣
刀的位置等,以表面1为定位基准,
22
本尺寸和上、下偏差。

解:从尺寸链图中分析得知:A500;A;A20
1
①计算基本尺寸:由AAA得:
012
A=A―A=50―20=30
210
②计算上偏差:由EIA=EIA-ESA得:
012
ESA=EIA-EIA=-0。1-0=—
210
③计算下偏差:由ESA=ESA—EIA得:
012
EIA=ESA—ESA=0—=-0。25
210
∴工序尺寸A30
2
28、如图所示的轴承碗,其部分设计尺寸为500mm,和

9:.
100mm,,但在单件、

小批生产中选用B面为测量基准测量不方便,故选A面作为测量基准,而标注为容易测
。
11

解:从尺寸链图中分析得知:A100;A;A500
2

由于设计尺寸(组成环)100mm的公差太大,应小于封闭环A的公差,取A100

①计算基本尺寸:由AAA得:
012
A=A+A=50+10=60
102
②计算上偏差:由ESA=ESA-EIA得:
012
ESA=ESA+EIA=0+(-)=-
102
③计算下偏差:由EIA=EIA-ESA得:
012
EIA=EIA+ESA=-0。1+0=—0。1
102
∴工序尺寸A60
1
由此可见,为了间接保证设计尺寸500mm的要求,需要对工序尺寸A和A的公

差规定很小(原设计尺寸100mm的公差较大),影响生产率。在大批、大量生产中,仍

可使用测量基准与设计基准重合,标注工序尺寸500mm,以免影响生产率的提高。为了

方便量度,需要有一套专用量具。
29、机床夹具由哪几部分组成?每个组成部分起何作用?
答:a、定位元件:确定工件在夹具中的位置;
b、夹紧装置:用来夹紧工件;
c、对刀和引导元件:用来确定***位置或引导***方向;
d、连接元件:用来确定夹具和机床之间的正确位置;
e、其他元件或装置:
f、夹具体:将夹具的各组成元件和装置连接成整体。
30、试分析使用夹具加工零件时,产生加工误差的因素有哪些?在设计时,其相关尺寸
和位置精度取零件相应公差的多少?
答:使用夹具产生的加工误差有:定位误差、夹紧误差、夹具在机床上的安装误差、夹具
制造误差和***调整误差等。
11
其相关尺寸和位置精度取零件相应公差的(~).
53
31、试分析连杆工件在夹具中的平面及V形块上定位,
度?是否属于重复定位或欠定位?若定位不合理又应该如何改正?

答:平面限制:ZXY

V形块限制:YX
1
10:.

V形块限制:XZ
2

因此:在X上是过定位,可以将其中的一个V形块限制做成沿X轴浮动的形式,即可消除

X方向的过定位,符合六点定位原理.
32、三爪卡盘与顶尖定位,如图所示。限制了哪几个自由度?是否属于重复定位或欠定
位?若定位不合理又应该如何改正?

答:①将工件夹得过长时限制:YZYZ

②单顶尖限制:YZ;不符合六点定位原理,在YZ过定位。

解决的办法如图b:①三爪卡盘将工件夹得短一些,限制:YZ

②单顶尖限制:YZ;符合六点定位原理,为不完全定位。
33、轴类工件安装在两顶尖上定位(如图)。

答:工件安装在两顶尖上定位,限制:XYZ和ZY。
满足加工外原圆要求,属于不完全定位。
34、套类零件在刚性心轴上定位,如图所示。

答:①心轴端面限制:X

②刚性心轴限制:ZZYY
属于不完全定位,符合六点定位原理。
35、工件定位如图所示,试分析计算能否满足图纸要求?若达不到要求应如何改进?
解:0
B
T(D)

W2sin450
2sin
2
∵工件的偏差为负值,中心下移,使8增大,不能满足80,
—
改进的办法:将工件尺寸改为Φ80+
0
11:.
36、如图所示定位方案铣工件的台阶面,要求保证尺寸(20±0。15)mm,试分析和计算
定位误差,并判断该定位方案的可行性。
解:①0
W
②工序基准为A面,定位基准为B面,产
生基准不重合误差,即
ε=T(40)==ε
BD
③本工序加工尺寸L=(20±0。15)mm,
K
允差为T(L)=,留给其他因素引起
的加工误差允许值为:
T(L)–ε=0。30–0。28=0。02(mm)
D
该值太小,极易超差而产生废品,本定位方案不宜采用,改用方案(b),ε=0.
D
37、如图所示的工件定位方案,加工A面要求保持上平面长度尺寸为100±0。01
mm,试计算其定位误差。
解:①0
B
②ε=2×(60-45)×tan10′
W
=30×
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不允许。
38、使用夹具加工一批零件时,为保证这批零件的加工精度需要解决哪些方面的问题?试
举例说明。
答:使用夹具加工一批零件时,通常按调整法进行加工,即***的位置相对于夹具上的定位
元件调整好以后,再进行加工。
需要解决的问题:
a、夹具在机床上的安装找正;
b、加工完毕一个零件后,须把夹具上的切屑清扫干净;
c、正确安装和夹紧工件;
d、对刀位置要正确,且大批量生产中,加工一段时间后要检查***是否磨损。
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