现代机械制造理论试题答案.doc

江苏大学研究生考试试题 1.机械制造技术形成与发展经历了那几个主要阶段，试述各发展阶段的主要特点，简要阐述我国机械制造技术发展方向及其策略。（20分）大体经历了三个主要阶段: 1.传统机械制造技术(17601950;物质+能量) 1775年,John Wilkinson研制出镗床;1860年采用平炉和转炉炼钢(取代熟铁)成为主要结构材料,1898年F.W.Taylor 和White成功地研制出高速钢,1927年德国科学家K.Schroter发明硬质合金,主要致力于难加工材料加工;1943年,俄国科学家拉扎连柯夫妇发明电火花加工方法,进而出现了特种加工机床及其他特种加工工艺技术与方法.2.现代机械制造技术(19501990;物质+能量+信息) 随着微电子技术、自动控制技术和计算机技术的应用,使机械制造技术范围不断拓展,机床自动化及制造自动化程度不断越高: (1)机械加工(刚性)自动生产线; (2)数控机床(NC); (3)加工中心(MC); (4)柔性制造单元(FMC)与系统(FMS); (5)柔性制造线(FML).3.先进机械制造技术(1990;物质+能量+信息+智能) 随着信息科学、管理科学、网络技术和自动控制理论应用,使机械制造技术内涵显著提升,机械制造自动化程度越来越高,制造效率和质量大幅提高: (1)柔性制造; (2)计算机集成制造; (3)智能制造; (4)微/纳极端制造 机械制造科学与技术的前沿领域： (1)数字化设计制造 (2)精密与超精密加工技术 (3)微/纳极端制造(4)基于网络的全球协同制造(5)基于环境友好的再重构及制造技术2.简要叙述数控机床形成的历史沿革，指出其特点和主要用途，试结合先进制造技术发展，简要阐述数控机床的主要发展趋势。（20分）数控机床的产生与发展： 1946年诞生了第一台计算,1952年在美国出现了第一台数控机床,经历了两个阶段和六代发展:1.数控(NC)阶段(1952年1970年) 1952年,第一代:电子管数控机床 1959年,第二代:晶体管数控机床 1965年,第三代:集成电路数控机床2.计算机数控(NC)阶段(1970年 ) 1970年,第四代:小型计算机数控机床 1974年,第五代:微型计算机数控机床 1990年,第六代:基于PC数控机床3.数控机床的发展趋势 高速、高效、高精度和高可靠性; 模块化、智能化、柔性化和集成化; 开放性3.何谓金属切削毛刺（Metal Cutting Burrs）？简要阐述毛刺给机械加工带来的主要危害及影响，并结合具体切削（磨削）加工提出23种主动控制或减小毛刺的工艺技术或方法。（20分）工件的边、角、棱等部位上的被切削层金属在切削中产生较大的塑性变形，并在切屑与工件表面断裂分离的过程中使其一部分滞留在工件的边、角、棱等部位上，形成了切削毛刺机械加工中产生的种种毛刺给工件(或零部件)的后续加工、装配、运输及其使用等带来如下问题：(1)影响工件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度；(2)破坏或影响下道加工工序的定位；(3)影响或干扰工件的测量精度；(4)在装配工序中，直接影响装配质量，严重者甚至无法进行正常装配；(5)在工件(或零部件)的加工及运输过程中，对操作者的安全构成威胁，或造成一定的伤害等；(6)在加工过程中，毛刺突然脱落往往导致亏缺(也被称为负毛刺)，致使工件尺寸超差或使其报废等；(7)液压传动部件、气压传动元件上若带有毛刺，将直接影响其工作效果、损伤其使用性能；(8)在使用中，毛刺脱落可能导致机械传动受阻、破坏传动平稳性，使电气短路等故障发生，成为引起事故的直接隐患之一；(9)对毛刺进行去除加工常常成为增大工件加工成本的主要原因之一；(10)直接影响工件表面美观度，影响到产品的销售等控制毛刺的方法：1、工件叠加切削法2、工件终端预先倒角切削法3、刀具几何参数调整切削法4、变换切削用量切削法4.激光束加工系统由那几个主要部分构成，试述激光加工的主要特点及其应用领域。（20分）激光加工设备由激光器导光聚焦系统和加工机(激光加工系统)等三部分组成.加工特点: (1)精度较高; (2)效率高; (3)污染少; (4)加工材料范围广; (5)无“切削力”和“刀具磨损”等现象.应用领域：激光增材制造(快速原型制造技术);激光表面强化技术;激光焊接;激光切割;激光打孔;激光微造型技术.5.影响和制约机械制造自动化技术发展的关键技术有那些？论结合高速加工，指出机械加工中常用过程监控与故障诊断技术及方法，并阐述声发射检测方法的特点及主要应用领域。（20分） 故障诊断方法：模式识别诊断法;参数辨识诊断法；故障树诊断法；模糊诊断法；神经网络故障诊断法；专家系统故障诊断法 三、何谓机械CAD和CAM，试述机械加工中CAPP的特点，并绘图说明CAPP中的信息流。（20分） 新一代CAPP系统将向实用化、集成化、智能化发展，其主要特点有：(1)能够尽可能地减少重复性劳动，实现CAPP系统内部的信息共享;(2)支持所见即所得的编制工艺卡片;(3)能够实现典型工艺的积累，为新工艺设计提供指南;(4)能够基本保留工厂工艺设计的原有习惯;(5)提供灵活方便的数据结构自定义、工作流程自定义等二次开发工具，支持企业标准化工作，方便形成工厂工艺设计规范或对已有的工艺规范进行描述;(6)支持不同的工艺管理模式，实现设计流程的总体控制与管理;(7)基于客户服务器结构，支持分布设计和多分厂协同，提供工艺师并行工作的平台;四、数控机床由那几部分组成，其特点和主要用途如何？试结合零件加工，绘图并说明数控机床加工零件的主要过程。（20分）数控机床有如下特点： 1、加工精度高，具有稳定的加工质量；2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4、机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）；5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。数控机床的应用： 多品种,小批量; 结构比较复杂; 需要频繁改型; 关键零部件; 急需零部件五、何谓精密与超精密加工，其加工精度为何？试结合我国机械制造技术发展，论述实现精密与超精密加工的基本条件，及其迅速提高我国精密与超精密加工研究及应用水平的基本途径。（20分）概念：精密与超精密加工技术是现代机械制造技术的前沿。通常是指零（部）件经过机械（包括特种）加工后,其尺寸精度和形位精度都达到很高水准，表面质量(包括棱边尺寸及形态)达到很高水平的加工技术精密加工的精度范围是0.11um，加工表面精度Ra在0.020.1um，超精密加工的精度高于0.1um，加工表面精度Ra小于0.01um项 目精密加工（m）超精密加工（m）尺寸圆度圆柱度平面度表面粗糙度Ra 2.50.75 0.70.2 1.250.38 1.250.38 0.01 0.30.025 0.120.06 0.250.13 0.250.13 0.005实现精密与超精密加工的基本条件 超精密加工机床金刚石刀具洁净稳定的加工环境误差补偿系统及测量仪器和装置五：影响和制约机械制造自动化发展的关键技术有那些？论结合精密切削加工，重点论述金属切削中切屑形成与变化的基本规律，并提出主动控制和利用切屑的技术及方法。（20分） 关键技术：实用机械自动化技术，低成本机械自动化技术，现代机械自动化技术，配套发展机械自动化技术 切削过程中，切削层金属的变形大致可划分为三个区域：（1）第一变形区从OA线开始发生塑性变形，到OM线金属晶粒的剪切滑移基本完成。OA线和OM线之间的区域（图中区）称为第一变形区。（2）第二变形区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（图中区）称为第二变形区。（3）第三变形区已加工表面受到切削刃钝圆部分和后刀面的挤压和摩擦，造成表层金属纤维化与加工硬化。这一区（图中区）称为第三变形区。在第一变形区内，变形的主要特征就是沿滑移线的剪切变形，以及随之产生的加工硬化。OA称作始滑移线，OM称作终滑移线。当金属沿滑移线发生剪切变形时，晶粒会伸长。晶粒伸长的方向与滑移方向（即剪切面方向）是不重合的，它们成一夹角。在一般切削速度范围内，第一变形区的宽度仅为00202mm，所以可以用一剪切面来表示（图212）。剪切面与切削速度方向的夹角称作剪切角，以表示。切屑控制的措施：在实际加工中，应用最广的切屑控制方法就是在前刀面上磨制出断屑槽或使用压块式断屑器。4. 磨削淬硬发展展望：系统深入揭示磨削淬硬的形成机理;确立出磨削淬硬自淬火的临界条件；磨削淬硬加工的主动控制技术开发;开发并研制适用于磨削淬硬加工的新型砂轮；磨削淬硬加工工艺优化;拓宽磨削