机械制造技术基础-习题及答案汇总 杜劲 第1--8章 绪论 --- 先进制造技术.docx

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1、第1章绪论1 .简述铸造的基本原理及应用。铸造的原理是：铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进侍卖铸型里,经冷却凝固、清整处理后得到有预定形状、尺寸和性能的铸件雹滚的工艺过程。铸造毛坯因近乎成形，而达到免机械加工或少量加工的目的降低了成本并在一定程度上减少了制作时间。铸造成形应用十分广泛,常用于制造承重的各类结构件,如各种机器的底座、各类箱体、机床床身、气缸体、泵体、飞轮、坦克炮塔等零件的毛坯。此外,一些有特殊性能要求的构件,如球磨机的衬板、犁辔、轧琨等也常采用铸造方法制造。2 .简述锻造的基本原理及应用。锻造工作中的三个基本原理知识:体积不变原理最小阻力原理应力和弹性原理几乎所有运动的重

2、大受力构件都由锻造成形，不过推动锻造（特别是模锻）技术发展的最大动力是来自交通工具制造业一汽车制造业和后来的飞机制造业。锻件尺寸、质量越来越大，形状越来越复杂、精细，锻造的材料日益广泛，锻造的难度更大，这是由于现代重型工业、交通运输业对产品追求的目标是长的使用寿命，高度的可靠性。如航空发动机，推重比越来越大。一些重要的受力构件，如涡轮盘、轴、压气机叶片、盘、轴等，使用温度范围变得更宽，工作环境更苛刻，受力状态更复杂而且受力急剧增大。这就要求承力锻件有更高的抗拉强度、疲劳强度、蠕变强度和断裂韧性等。3 .简述车削的加工范围。加工各种回转表面:如外圆、内圆、端面、锥面、螺纹、钻孔、饺孔等。4 .简

3、述铳削的加工范围。加工范围:工件上的曲线轮廓，直线、圆弧、螺纹或螺旋曲线、特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓；已给出数学模型的空间曲线或曲面;形状虽然简单,但尺寸繁多、检测困难的部位;用普通机床加工时难以观察、控制及检测的内腔、箱体内部等。5.刨削适用于哪些场合？刨削主要用在单件、小批生产中，在维修车间和模具车间应用较多。6 .磨削适用于哪些场合？磨削在机械加工中属于精加工（机械加工分粗加工、精加工、热处理等加工方式），加工量少、精度高，在机械制造行业应用比较广泛。7 .简述电火花加工的基本原理。电火花加工的原理是基于工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象。电极与工件之间的电压

4、升至该间隙的击穿电压时，间隙即被击穿而产生电火花放电，电容器特将所储存的能量瞬时地在电极与工件之间放出，由于放电时间短，且发生在放电区的小点上，所以能量高集中。引起金属材料的熔化和汽化。在电能、热能和液体动力的综合作用下，熔化或汽化了的金属被抛入工作液中带走。此后，电容器再次充电，循环重复上述过程。8 .简述激光加工的基本原理。激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度,依靠光热效应下产生高温熔融,来加工各种材料；激光加工时,把光束聚集在工件的表面上，由于区域小、亮度高,其焦点处的功率密度极高,温度可以达到一万多度;在此高温下,可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料,并产生很强的冲击波,使

5、熔化物质爆炸式地喷射去除。9 .简述机械产品的生产过程。机械产品的生产过程一般包括：1.生产与技术的准备如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制、生产资料的准备等2毛坯的制造如铸造、锻造、冲压等3零件的加工切削加工、热处理、表面处理等4产品的装配如总装、部装、调试检验和油漆等;5.生产的服务如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等；在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。第2章金属切削原理1 .分析用麻花钻在钻床上钻孔时的主运动、进给运动、工件上的加工表面和麻花钻切削部分的基本组成。主运动为刀具的旋转运动;进给运动为钻头的

6、轴向运动;工件的加工表面为孔壁;钻削部分的基本组成为两个对称的刃瓣、两条对称的螺旋槽2 .试分析钻孔时的切削厚度、切削宽度及其与进给量、背吃刀量的关系。因钻头有两对称切削刃，故有切削厚度ac=2fsinkr切削宽度aw=ap2sinkr3 .试述刀具的标注角度和工作角度的区别。为什么横向切削时，进给量不能太大？刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度;而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动影响等因素）确定的刀具角度。车刀作横向切削时，进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不

7、能正常切削加工。4,切削过程的三个变形区各有何特点？第一变形区：沿滑移线剪切变形，并产生加工硬化，切削速度越高，第一变形区越窄。第二变形区：切屑底层材料纤维化，流速减慢，滞留粘结前刀面;切屑与前刀面接触区温度升高;切屑弯曲。第三变形区：表面层材料加工硬化，应力集中。5 .切屑与前刀面的摩擦对第一变形区的剪切变形有何影响？如果前刀面的摩擦很大，切削近前刀面处纤维化，流动减慢，切屑不易排出，不仅造成第二变形区的变形，而且反过来将加剧第一变形区的剪切滑移。6 .金属切削过程的研究方法有哪些?试分析金属切削模型的适用情况。7 .分析积屑瘤产生的原因及其对切削过程的影响。在中低速切削塑性金属材料时,刀一

8、屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力，使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，有利于减小切削力;积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度;积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。8 .分析各个因素影响切削力的原因，特别是背吃刀量和进给量对切削力的影响。1 ）工件材料：材料的强度和硬度愈高，切削力就愈大。2）切削用量：（1）背吃刀量增大，切削面积增大，变形力、摩擦力增大，切削力增大，影响变形系数和摩擦系

9、数，影响指数基本为1,与切削力成正比。；进给量增大，切削面积增大，变形力、摩擦力增大，切削力增大，变形系数和摩擦系数减小，影响指数小于1大于0,与切削力成正比。（2）切削速度：切削碳钢时，切削速度对切削力的影响曲线有极大值和极小值，原因是积屑瘤；无积屑瘤条件下，切削速度提高，变形系数和摩擦系数减小，切削力减小。切削铸铁时切削速度对切削力的影响不大。3）刀具几何参数:看下课件2-5,能背就背4）刀具材料：摩擦系数越大，切削力越大5）切削液：减小摩擦，降低摩擦力6）刀具磨损：前刀面月牙洼磨损，前角增大，切削力减小。后刀面磨损，与被加工工件接触面积增大，切削力增大。9 .车削时切削力为什么常分解为三

10、个相互垂直的分力?说明这三个分力的作用。（1）车削时的切削运动为三个相互垂直的运动:主运动（切削速度）、进给运动（进给量）、切深运动（背吃刀量），为了实际应用和方便计算，在实际切削时将切削合力分解成沿三个运动方向、相互垂直的分力。（2）各分力作用：切削力是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率所必须的；进给力是设计进给机构、计算车刀进给功率所必需的;背向力是计算工件挠度、机床零件和车刀强度的依据，与切削过程中的振动有关。10 .为什么要研究切削热的产生与传出?仅从切削热的产生多少能否推断切削区的温度？切削热的来源:第一变形区的切屑变形功、第二变形区切屑与前刀面的摩擦功、第三变形区工件与后

11、刀面的摩撩功。切削区的热量由切屑、工件、刀具和周围介质传出。不能，因为产生切削热的同时，还通过切屑、刀具、工件将一部分热量散入到空气中，因此无法说明切削区温度的高低。11 .背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样?为什么?如何运用这一规律指导生产实践？不一样，背吃刀量增大一倍，主切削力增大一倍，切削热也成倍增加，但对切削温度影响很小。进给量对切削力和切削温度的影响也是有差异的。吃刀深度对切削温度的影响最小，进给量次之，切削速度影响最大。因此，从控制切削温度和成本的角度出发，在机床允许的情况下，选用较大的吃刀深度和进给量。12 .增大前角可以使切削温度降低的原因是什么?是不是前角越大，

12、切削温度越低？因为前角增大，变形和摩擦减小，因而切削热减少，但前角不能过大，否则刀头部分的楔角减小使散热体积减小，不利于切削温度的降低。13 .什么是切削加工表面完整性?试分析影响车削加工表面完整性的因素。为适应航空恶劣服役环境，国内外学者一直致力于切削加工表面和亚表面性能研究。表面完整性概念在1964年美国金属切削研究协会召开的一次技术座谈会上首次提出。1989年,TagaZaWa指出表面完整性是描述、鉴定和控制零件切削过程在其加工表面层内可能发生的变化及影响该表面工作性能的技术指标。切削零件的加工表面完整性既要求零件经过切削加工后表面层完整无损，表面层金相组织和机械物理性能等均能满足使用要

13、求，又要确保零件具有一定的服役寿命。随着现代制造技术的发展，切削加工产品的表面质量要求越来越高，国内外学者对加工零件表面完整性的研究更加深入，提出了客观、科学、系统的表面完整性评价体系。切削加工属于复杂的动态过程，涉及非线性和多样性耦合现象，例如热力耦合载荷、大弹塑性变形、摩擦学条件和切屑分离等。如图2.33所示，加工表面完整性受到加工表面变形区作用，即刀具刃口和后刀面对加工表面和亚表层产生挤压。首先，切削刃有一定的钝圆半径，被切材料的切屑分离点并不在刃口圆弧最低点，导致材料受到刃口的挤压，使得金属材料产生塑性变形。其中部分金属材料由于剪切作用形成切屑，部分亚表面材料组织发生塑性流动。其次，刀

14、具磨损状态改变了切削刃的有效几何形状，有效刀具前角增大，刃口后角消失，在后刀面形成无后角的磨损平面，接触区域扩大，增大了对加工表面的挤压与摩擦作用。摩擦学条件的变化改变了主剪切区/刀屑摩擦区/刀工摩擦区切削热和机械状态的梯度性分布，导致加工区域产生不同程度的材料变形。在刀具磨损状态下，切削加工过程的更杂性源于极端的摩擦条件和相互的界面耦合作用，其特征主要是温度升高和机械负荷增大，导致一系列理化过程。刀具磨损产生的梯度性热机械载荷成为影响加工表面完整性的重要因素。如图2.34所示，在变形区产生与基体材料不一样的材料梯度性变形现象，引起加工表面形貌、微观组织和力学性能的变化。第3章金属切削刀具1.

15、刀具在什么条件下工作?刀具必须具备哪些性能?为什么？刀具工作时，要承受很大的压力，同时，由于切削是产生的金属塑性变形以及在刀具、切屑工件相互接触表面间产生的强烈摩擦,使刀具切削刃上产生很高的温度和受到很大的应力。另外，在加工脆性材料，断续切削，粗加工过程中，刀具切削部分要承受一定的冲击力的作用。(1)高的硬度：刀具材料的硬度必须高于工件材料的硬度。刀具材料的常温硬度，一般要求在HRC60以上；(2)高的耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力。一般刀具材料的硬度越高，耐磨性越好；(3)足够的强度和韧性：刀具应能承受切削力、冲击和振动，而不致于产生崩刃和折断；(4)高的耐热性(热稳定性)：耐热性是指

16、刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。(5)良好的工艺性能：工艺性能是指刀具材料应具有良好的锻造性能、热处理性能、焊接性能、磨削加工性能等。2 .陶瓷刀具的主要优点是什么？1、高品质2、健康3、抗氧化，不串味4、使用感好3 .涂层刀具中，涂层在切削过程中的作用是什么？表面涂层是在韧性较好的硬质合金或高速钢基体上，通过化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)法涂覆一薄层耐磨性很高的难熔金属化合物。通过这种方法，使刀具既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性，从而较好地解决强度韧性与硬度耐磨性的矛盾。4 .硬质合金的种类有哪些？伺钻类硬质合金，主要成分是碳化鸨和钻，适于切削铸铁、有色金属和非金属材料。鸨钛钻类硬质合金，主要成分是碳化鸨、碳化钛和钻，适于切削碳素钢