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机械制造学作业（答案）第一章 金属切削加工的基本知识1-1 试用图表示普通车刀的标注角度、和。答：普通车刀的标注角度、和如下图所示：1-2 怎样划分金属切削变形区？在第一变形区里发生什么样的变形？答：金属切削过程可以划分为第一变形区、第二变形区和第三变形区，其中第一变形区是由等剪切应力曲线OA线和OM线围成的区域；第二变形区是指刀屑接触区，第三变形区是指刀工件接触区。第一变形区内的金属沿滑移面产生剪切变形，并产生加工硬化。1-3 分析积屑瘤产生的原因及其对生产的影响。答：积屑瘤产生的原因：切屑底层材料在前刀面上粘结并不断层积。积屑瘤对生产具有积极的影响，如保护刀具、增大前角以减少切削变形并降低切削力、增大切削厚度，但也有消极的影响，将增大已加工表面的粗糙度。1-4 切削力产生的原因？车削时切削力如何分解？答：切削力来自变形与摩擦，用以克服加工过程中加工材料对变形的抗力、切屑对刀具前刀面的摩擦力、刀具后刀面对过渡表面和已加工表面之间的摩擦力。车削时，切削力分解为主切削力（切向力）、进给力（轴向力）和背向力（径向力或吃刀力）。1-5 刀具磨损过程分几个阶段？各阶段的特点是什么？答：刀具磨损过程分为正常磨损、非正常磨损两个阶段。在正常磨损阶段，刀具主要是由于正常磨损而逐渐钝化，按磨损部位的不同分为前刀面磨损、后刀面磨损和前后刀面同时磨损三种形式；在非正常磨损阶段主要是刀具的脆性磨损（如崩刃、碎断、剥落、裂纹破损等）和塑性破损。1-6 什么是工件材料切削加工性？用什么指标来衡量工件材料切削加工性？答：工件材料切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。常用的衡量材料切削加工性的指标是，其含义是：当刀具寿命为T时，切削某种材料所允许的切削速度。越高，工件的切削加工性越好。1-7 前角和后角选择的主要依据是什么？如何选择？答：前角选择的主要依据是工件材料。当工件材料的强度、硬度较大时，选择较小前角；当材料的塑性较大时，选择较大前角；加工脆性材料时，选择较小前角。刀具后角选择的主要依据是切削厚度hD的大小。hD增大，选择较小后角；hD减小，选择较大后角。1-8刃倾角的作用有那些？如何选用？答：刃倾角的作用是控制切屑流出的方向、影响刀头强度和切削刃的锋利程度。粗加工时，选择负刃倾角，以增加刀具的强度；断续切削时，选择负刃倾角，可以起到保护刀尖的作用；当工件刚性较差时，不宜采用负刃倾角，以避免径向切削力增大；精加工时，选择正刃倾角，以避免切屑流向已加工表面，保证已加工表面不被切屑碰伤。第二章 金属切削机床及刀具2-1 金属切削机床如何分类？基本的分类方法是怎样的？答：金属切削机床主要按加工性质和所用刀具进行分类。基本的分类方法是将机床分为12大类，即车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、超声波及电加工机床、切断机床、其他机床。2-2 按下图所示传动系统完成下列各题（图中为齿轮式离合器）：写出传动路线表达式；分析主轴的转速级数；计算主轴的最高、最低转速。解：1）传动路线表达式：电动机1430r/min IIIIIIIVVI（主轴）2）主轴的转速级数：（级）3）主轴的最高转速：主轴的最低转速：2-3 试说明按用途分类，车刀可分为哪几种，各有何用途？答：按用途分类，车刀可分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、螺纹车刀、成形车刀六种。外圆车刀用于粗车和精车外回转表面；端面车刀用于车削垂直于轴线的平面；内孔车刀用于车削通孔和盲孔，以及切割凹槽、倒角；切断刀用于切断较小直径的棒料，切窄槽，或切下已加工好的零件；螺纹车刀用于车削工件的内、外螺纹；成形车刀用于加工工件的成形回转表面。2-4 为了实现磨削加工，M1432A型万能外圆磨床需要哪些运动？答：为了实现磨削加工，M1432A型万能外圆磨床需要外磨和内磨砂轮的旋转主运动、工件的旋转进给运动、工件的纵向往复进给运动以及砂轮的横向进给运动。2-5 何谓砂轮硬度？如何选择砂轮硬度？答：砂轮的硬度是反映砂轮磨粒在磨削力作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬度主要根据加工工件材料的性质和具体的磨削条件来加以选择。2-5 钻床可完成哪些工作？使用的刀具有哪些？答：钻床可完成钻孔、扩孔、铰孔、刮平面、攻螺纹等工作。使用的刀具主要有麻花钻、中心钻、深孔钻、扩孔钻、铰刀、丝锥、锪钻等。2-7 何谓组合机床？何谓数控机床？它们各有哪些特点？组合机床是以系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量的专用部件组成的高效自动化专用机床。图2-74所示为一立卧复合式三面钻孔组合机床。其特点为既具有一般专用机床结构简单、生产效率高、易保证精度的特点，又能适应工件的变化，重新调整和重新组合，对工件采用多刀、多面及多任务位加工，特别适合于大批量生产中，对一种或几种类似零件的一道或几道工序进行加工。数控机床是一种以数字元元量作为指令信息，通过电子计算机或专用电子逻辑计算装置控制的机床，由信息载体、数控装置、伺服系统和机床本体4部分组成。其特点为对加工工件具有较强的适应性和通用性、能获得更高的加工精度和稳定的加工质量、具有较高的生产效率，能获得良好的经济效益、能实现复杂的运动、改善工人的劳动条件，提高劳动生产率、便于实现现代化的生产管理。第三章 机械制造过程与工艺3-1 什么是生产过程、工艺过程、工艺规程？工艺规程在生产中有何作用？答：生产过程是将原材料转变为成品的所有劳动过程。工艺过程指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程是生产过程的一部分。工艺规程是指将产品或零部件的制造工艺过程和操作方法按一定格式固定下来的技术文件，是生产中组织和管理生产的基本依据、指导生产的主要技术文件、新建和扩建工厂的原始资料，也是进行技术交流、开展技术革新的技术语言和基本资料。3-2 什么是工序、安装、工位、工步？答：工序指一个工人或一组工人，在一个工作地点，对同一个或同时对几个工件进行加工，所连续完成的那部分工艺过程。安装指将工件在机床或夹具中每定位、夹紧一次所完成的那一部分工序内容。工位指工件相对于机床床身的每一个加工位置上的安装内容。工步指在加工表面、切削刀具、切削速度、进给量都不变的情况下，所完成的工位内容。3-3 如何划分生产类型？ 答：按照产品的生产纲领和投入生产的批量，可将生产分为单件生产、批量生产和大量生产三种类型。3-4 精基准、粗基准的选择原则有哪些？答：粗基准选择原则：选择重要表面作为粗基准；选择非加工表面作为粗基准；有多个表面需要一次加工时，应选择精度要求最高，或者加工余量最小的表面作为粗基准；在同一尺寸方向通常只允许使用一次；选作粗基准的表面应平整光洁，有一定面积，无飞边、浇口、冒口，以保证定位稳定、夹紧可靠。精基准选择原则：基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则；准确可靠原则。3-5 加工如图31所示零件，要求保证尺寸60.1mm。但该尺寸不便测量，要通过测量尺寸L来间接保证。试求测量尺寸L及其上、下偏差。解：根据题意作出尺寸链图，并列出竖式：基本尺寸260.05-0.05-360.06060.1-0.1L图3-20 尺寸链图解得 mm。图31 题3-5图3-6 加工套筒零件，其轴向尺寸及有关工序简图如图32所示，试求工序尺寸和及其极限偏差。图32 题36图解：对于工序1，解：根据题意作出尺寸链图，并列出竖式：基本尺寸500-0.1-220.20图3-20 尺寸链图解得 mm。对于工序2，解：根据题意作出尺寸链图，并列出竖式： 基本尺寸500-0.1-250-0.3解得 mm。3-7 机械加工表面质量包括哪些内容？答：机械加工表面质量包含表面层的几何形状特征和表面层的物理力学性能两方面的内容。其中，表面层的几何形状特征主要由表面粗糙度、表面波度、表面加工纹理、伤痕组成；表面层的物理力学性能包括表面层的加工冷作硬化、表面层的金相组织变化、表面层的残余应力。3-8 常用的装配方法有哪几种？ 答：常用的装配方法有互换法、选配法、修配法、调整法四种。第四章 机床常用夹具4-1 机床夹具通常由哪些部分组成？每个组成部分起何作用？答：机床夹具通常由定位元件、夹紧装置、连接元件、对刀或导向元件、夹具体和其他装置或元件组成。 定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置；夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，并保证工件在加工过程中正确位置保持不变；连接元件用于确定夹具对机床主轴、工作台或导轨的相互位置；对刀或导向元件的作用是保证工件加工表面与刀具之间的正确位置；其他装置或元件是根据加工需要，用来实现分度、靠模、上下料、工件顶出以及平衡等。4-2 什么叫定位基准？举例加以说明。答：定位基准是在加工中用作定位的基准。下图所示的轴承座用底面A和侧面B来定位，表面A和B就是轴承座的定位基准。4-3 试举例说明什么叫工件在夹具中的 “不完全定位”？答：不完全定位是指根据工件的要求，并不需要限制工件的全部自由度，这样的定位，称为不完全定位。如下图所示，并不需要限制x方向的平移和绕x方向的旋转两个自由度，只需由三爪卡盘夹持限制其余四个自由度即可。4-4 针对图4-1工件钻孔工序的要求，试确定：（1）定位方法和定位元件。（2）分析各定位元件限制着哪几个自由度？图41 题44图答：（1）采用工件底面、上平面、垂直于上平面并与工件左（右）侧相切的一个平面定位；定位元件为一块宽支承板和两块窄支承板。（2）与工件上平面接触的窄支承板限制上下方向的移动自由度和水平面内的旋转自由度；侧面的窄支承板限制左右方向的移动自由度；宽支承板限制垂直于纸面的移动自由度和其余两个旋转自由度。4-5 什么叫定位误差？定位误差由哪些因素引起？定位误差的数值一般应控制在零件加工公差的什么范围之内？答：定位误差指工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量，称为定位误差，用表示。定位误差产生的原因有定位基准位移误差、定位基准与工序基准不重合产生的基准不重合误差两个方面。一般限定定位误差不超过工件加工误差的1/51/3，即（1/51/3）。4-6 在图42所示工件上欲铣削一缺口，保证尺寸mm，试确定工件的定位方案，并分析定位方案的定位误差。图42 题46图答：工件左端面及下部均采用支承板定位，并在垂直于这两块支承板的方向再采用一支承板，与工件母线接触实现完全定位。由于是平面支承定位，因此该定位方案的基准位移误差为0，即0；由于定位基准为左端面，而工序基准为工件右端面，因此，存在基准不重合误差，0.15mm。定位误差0.15mm。4-7 试分析图43所示的夹紧方案是否合理？如不合理，应如何改进？图43 题48图答：图a）所示夹紧方案中，夹紧力作用点没有落在定位元件的支承面内，不合理。需将夹紧元件左移，使夹紧力落在支承钉的作应范围内。图b）所示夹紧方案中，夹紧力的作应点没有工件刚性较差处，不合理。需将夹紧元件移动位置，使夹紧力落在工件凸台这一刚性较好的位置。图c）所示夹紧方案中，夹紧力的方向偏离了定位元件的支承面，产生了使工件翻转的力矩，破坏了工件的定位。需将夹紧力作应点移至与定位元件支承面内。第五章 典型表面加工与特种加工工艺5-1 外圆加工有哪些方法？如何选用？答：外圆面常用的加工方法有车削、磨削和光整加工。选择外圆的加工方法时，除了考虑满足图纸技术要求外，还应考虑零件的材料、热处理要求、零件的结构、生产纲领、现场设备、操作者技术水平等因素。一般来说，外圆加工的主要方法是车削和磨削；对于精度要求高、表面粗糙度值小的工件外圆，还需要经过研磨、超精加工等才能达到要求；对某些精度要求不高但需光亮的表面，可通过滚压或抛光获得。5-2 加工如图51所示的轴套内孔A，请按表51所列的不同要求，选择加工方法及加工顺序（数量：50件）表51套筒内孔加工的不同要求内孔A的加工要求材料热处理尺寸精度表面粗糙度40H81.645调质10H81.645调质100H81.645淬火40H60.845/40H81.6ZL104（铝合金）/答：对于第一种要求，可以采用钻扩铰的加工方案实现。对于第二种要求，可以采用钻铰的加工方案实现。对于第三种要求，可以采用粗镗半精镗淬火精镗的加工方案实现。对于第四种要求，可以采用钻粗镗半精镗粗磨精磨的加工方案实现。对于第五种要求，可以采用钻扩铰的加工方案实现5-3 平面铣削有哪些方法？各适应于什么场合？答：平面铣削按加工质量可分为粗铣和精铣。粗铣的精度为IT14- IT12，表面粗糙度值为50-12.5；精铣的精度为IT9- IT7，表面粗糙度值为3.2-1.6。按铣刀的切削方式不同，可分为周铣和端铣。周铣适用于在中小批量生产中铣削狭长的平面、键槽及某些曲面。端铣适用于大批量生产中铣削宽大平面。5-4 特种加工的特点是什么？有哪些工艺方法？答：特种加工的特点为：主要依靠机械能以外的能量（电能、化学能、声能、热能等）去除材料，多数属于“熔溶加工”的范畴；工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即“以柔克刚”；加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力；主运动的速度一般都较低；理论上，某些方法可能成为“纳米加工”的重要手段；加工后的表面边缘无毛刺残留，微观形貌“圆滑”。 工艺方法有电火花加工、线切割加工、电化学加工、高能束加工、超声波加工、快速成形技术等。5-5