20172018学年第二学期机械制造技术基础作业

1、2017-2018学年第二学期机械制造技术基础作业1、切削用量三要素包括哪些？请分别讲解它们的定义,并说明怎样计算。答:切削用量三要素:切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap切削速度Vc:主运动的速度,大多数切削加工的主运动采用辗转运动。进给量f:进给速度Vf就是单位时间的进给量,单位就是mm/s(mm/min)。进给量就是工件或刀具每辗转一周时两者沿进给运动方向的相对位移,单位就是mm/r。背吃刀量ap:对于车削与刨削加工来说,背吃刀量ap为工件上已加工表面与待加工表面的垂直距离,单位mm。2、刀具前角与主偏角对切削力有何影响？切削力三个分力对工艺系统各有何影响？答:1)刀具前角增大,切削力减

2、小。2)主偏角增大,切深抗力减小,而进给抗力增大。3)主切削力就是最大切削力,直接影响机床主电机功率选择、主轴强度与刚度设计以及刀具强度设计。4)进给抗力直接影响机床进给系统的功率、强度与刚度的设计。5)切深抗力就是造成让刀与修长工件变形从而引起加工形状与尺寸误差的主要原因。3、刀具切削部分资料应具备哪些性能?为什么?答:刀具切削资料应具备的性能:高的硬度与耐磨性;足够的强度与韧度;高的耐热性;优异的工艺性;满足优异的经济性。原因:在切削过程中,刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面。切削加工时,由于摩擦与变形,刀具承受了很大的压力与很高的温度,所以在选择刀具资料时应该要考虑资料的硬度、耐磨

3、性、强度、韧度、耐热性、工艺性及经济性。刀具资料对金属切削的生产率、成本、质量有很大的影响,所以要重视刀具资料的正确选择与合理使用4、切削热就是怎样产生？它对切削加工有何影响？答:切削加工过程中,切削功几乎全部转变成热能,将产生大批的热量,将这种产生于切削过程的热量称为切削热。其本源主要有3种:(1)切屑变形所产生的热量,就是切削热的主要本源。(2)切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量。(3)部件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。传入部件的切削热,使部件产生热变形,影响加工精度,特别就是加工薄壁部件、修长部件与精美零件时,热变形的影响更大。磨削淬火钢件时,磨削温度过高,经常使部件表面产生烧

4、伤与裂纹,影响部件的耐磨性与使用寿命。传入刀具的切削热,比率诚然不大,但由于刀具的体积小,热容量小,所以温度高,高速切削时切削切削温度可达1000度,加速了刀具的磨损。5、试描述积屑瘤现象及成因。积屑瘤对切削过程有哪些影响？答:在切削速度不高而又能形成连续切削,加工一般钢材或其她塑性资料,常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块,称为积屑瘤。其硬度很高,为工件资料的23倍,处于牢固状态时可代替刀尖进行切削。成因:在中低速切削塑性金属资料时,刀屑接触表面由于强烈的挤压与摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生富强的吸引力,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

5、逐渐长大成为积屑瘤,且周期性地成长与零散。影响:积屑瘤粘结在前刀面上,减少了刀具的磨损;积屑瘤使刀具的实质工作前角大,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。因此可知:积屑瘤对粗加工有利,生产中应加以利用;而对精加工不利,应以防备。6、金属切削过程的实质就是什么？哪些指标用来衡量切削层金属的变形程度？由此怎样减少切削变形？答:金属切削过程形成过程的实质:就是若是忽略了摩擦、温度与应变速度的影响,金属切割过程仿佛压缩过程,切削层受刀具挤压后也会产生弹性变形、塑性变形、晶格剪切滑移直至破碎,最后完成切削,完成切削过程。切削层金

6、属的变形程度指标:相对滑移、变形系数h。切削变形程度主要碰到前角、剪切角的影响。若是增大前角与剪切角,使与h减小,则切削变形减小。只能近视地表示切削变形程度。由于h主要从塑形压缩方面解析;而主要从剪切变形考虑。所以与h都只能近似地表示剪切变形程度。7、分别说明切削速度与背吃刀量的改变对切削温度的影响？答:(1)切削速度v的影响随着切削速度的提高,切削温度将明显上升。这就是由于:切屑沿前刀面流出时,切屑基层与前刀面发生强烈摩擦从而产生大批切削热;由于切削速度很高,在一个很短的时间内切屑基层的切削热来不及向切屑内部传导,而大批齐集在切屑基层,从而使切屑温度明显高升。别的,随着切削速度的提高,单位时

7、间内的金属切除量成正比率地增加,耗资的功增大,切削热也会增大,故使切削温度上升。(2)进给量f的影响随着进给量的增大,单位时间内的金属切除量增加,切削热增加,使切削温度上升。但切削温度随进给量增大而高升的幅度不如切削速度那么明显。这就是由于:单位切削力与单位切削功率随增大而减小,切除单位体积金属产生的热量减少了,同时增大后切屑变厚,切屑的热容量增大,由切屑带走的热量增加,故切削区的温度上升不甚明显。(3)背吃刀量ap的影响背吃刀量对切削温度的影响很小。这就是由于,增大今后,切削区产生的热量虽增加,但切削刃参加工作的长度增加,散热条件改进,故切削温度高升其实不明显。切削温度对刀具磨损与耐用度影响

8、很大。由以上规律,可知,为有效控制切削温度以提高刀具耐用度,采用大的背吃刀量或进给量,比采用大的切削速度有利。8、说明高速钢刀具在低速、中速产生磨损的原因,硬质合金刀具在中速、高速时产生磨损的原因？答:低速、中速高速钢磨损的原因:磨粒磨损对高速钢作用较明显。在切削过程中有一些比刀具资料硬度更高的碳化物、氧化物、氮化物与积屑瘤碎片等硬颗粒起着磨粒切削的作用,造成磨损,就是低速时磨损的主要原因。粘结磨损,由于接触面滑动,在粘结处产生破坏造成的。在低速切削时,温度低,在压力作用的接触点处产生塑性变形;在中速切削时,温度较高,促使资料消融与加速分子间运动,更简单造成粘结。相变磨损:在中速切削时,温度较

9、高,当高出相变温度时,刀具表面金相组织发生变化。中速、高速硬质合金磨损的原因:粘结磨损,在高温作用下钛元素之间的亲与作用,会造成粘结磨损。扩散磨损:在高温作用下,切削接触面间分子活动能量大,合金过元素相互扩散,降低刀具资料力学性能,经摩擦作用,加速刀具磨损。氧化磨损:在温度较高时,硬质合金中WC、Co与空气中的O2化合成脆、低强度的氧化膜WO2,碰到氧化皮、硬化层等摩擦与冲击作用,形成了界线摩损。9、试解析以下图中各定位元件所限制的自由度数。什么就是定位？什么就是夹紧？定位与夹紧的差异什么？答:定位就是指工件在机床上或夹具中占有正确加工地址的过程。夹紧就是指工件定位后用外力将其固定,使其在加工

10、过程中保持定位地址不变的操作。11、加工阶梯轴以以下图,试列表拟订加工工艺过程(包括定位)。单件小批生产。答:加工工艺过程以下:工序号工序内容设备1车端面、打顶尖孔、车床车全部外圆、切槽与倒角2铣键槽、去毛刺铣床3磨外圆外圆磨床12、试确定在批量生产条件下,以下图所示阶梯轴的加工工艺过程。资料为45钢,表面硬度要求35-40HRC。请拟订工序,定位粗基准与精基准,工序内容,加工方法。13、选择以下图所示的摇杆部件的定位基准。部件资料为HT200,毛坯为铸件(提示:考虑铸件毛坯一般拥有哪些可能的弊端),生产批量5000,单位:件答:毛坯为铸件,且两孔的中心距有公差,故小孔12不用铸出。选择粗基准

11、:对于同时拥有加工表面与不加工表面的零件,为了保证不加工表面与加工表面之间的地址精度,应选择不加工表面作为粗基准。40无表面要求,故不加工,40为粗基准,加工20H7,及端面A。选择精基准:从保证部件加工精度出发,同时考虑装夹方便、夹具结构简单。、两孔的中心距有公差,应选20H7为精基准,加工12H7,面C。、B面、C面有公差,应选C面为精基准,加工B面。14、试解析钻孔、扩孔与铰孔三种加工方法的工艺特点,并说明这三种孔加工工艺之间的联系。答:钻孔它就是用钻床进行加工的,工艺过程包括:确定孔地址、样冲做标记、在钻床上装夹、依照要求选钻头。扩孔就就是在前面的工艺基础上增加了必然的孔径,但就是扩孔

12、要比钻孔的孔壁表面粗糙度好。铰孔的作用在于使孔的精度与粗糙度达到生产要求,工艺过程也就是在前面的基础之上的。它们之间有先后,麻花钻先加工出孔,尔后再视其要求选择其他工具,再加工扩孔、铰孔。但就是它们的精度要求也就是不同样的,要求就是越来越高。15、车床结构形式有哪些？试列举3种车床种类,并说明各自的加工特点。答:(1)车床主要分为卧式车床与落地车床、立式车床、转塔车床、单轴自动车床、多轴自动与半自动车床、仿形车床及多刀车床与各种特地化车床。(2)举例:仿形车床:能模拟样板或样件的形状尺寸,自动完成工件的加工循环(见仿形机床),适用于形状较复杂的工件的小批与成批生产,生产率比一般车床高1015倍

13、。有多刀架、多轴、卡盘式、立式等种类。自动化车床:按必然程序自动完成中小型工件的多工序加工,能自动上下料,重复加工一批同样的工件,适用于中、大批、大批生产。数控车床:数控机床就是一种经过数字信息,控制机床按给定的运动轨迹,进行自动加工的机电一体化的加工装备。这种种类的车床高度自动化,加工可重复,能精正保证所需尺寸,并降低工人的技术要求。它们合适中、小批量生产。16、比较周铣与端铣、顺铣与逆铣,它们各有什么优弊端？怎样应用？答:(1)端铣:同时工作的刀齿比很多,铣削力颠簸小,工作比较平稳;周铣:同时工作的刀齿较少,铣削力颠簸大,工作不够平稳。为了填充这一弊端,圆柱铣刀一般做成较大的螺旋角。两种铣

14、削方式对照,端铣拥有铣削较平稳,加工质量及刀具耐用度均较高的特点,且端铣用的面铣刀易镶硬质合金刀齿,可采用大的切削用量,实现高速切削,生产率高。但端铣适应性差,主要用于平面铣削。周铣的铣削性能诚然不如端铣,但周铣能用多种铣刀,铣平面、沟槽、齿形与成形表面等,适应范围广,所以生产中应用很多。(2)顺铣:铣削力的水均分力与工件的进给方向同样,若是丝杠螺母副存在轴向缝隙,当纵向切削力大于工作台与导轨之间的摩擦力时,会使工作台带动丝杠出现左右窜动,造成工作台进给不均匀,严重时会出现打刀现象。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时,顺铣刀齿第一接触工件硬皮,加剧了铣刀的磨损。粗铣时,宜采用逆铣方式加工。逆

15、铣:能够防备顺铣时发生的窜动现象。逆铣时,切削厚度从零开始逐渐增大,所以刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段,加速了刀具的磨损。同时,逆铣时,铣削力将工件上抬,易引起振动,这就是逆铣的不利之处。17、拉削加工方法有何特点？其主要应用范围与限制怎样？试解析成形式、渐成式、轮切式及综合式拉削方式所用拉刀的切削部分的设计特点。拉削的加工范围圆孔方孔长方孔六角孔三角孔鼓形孔键槽尖齿孔内齿轮外齿轮2、拉削特点拉削就是利用一种带好多刀齿的拉刀做匀速直线运动,经过固定的工件,切下一层薄薄的金属层,从而使工件表面达到较高精度与光洁度的高生产率加工方法。当刀具在切削时所承受的就是压力而不就是

16、拉力时,这种刀具称为推刀。推刀简单弯曲折断,长度碰到限制,不如拉刀用的宽泛。拉削加工与其她切削方法对照,拥有以下一些特点:?拉削过程只有主运动(拉刀运动),没有进给运动(由拉刀自己的齿升量完成),所以拉床结构简单;?拉刀就是多刃刀具,一次行程即可同时完成粗、精加工,所以生产效率很高。在大批生产时,成本较低,特别就是加工大批特别形状的孔或表面面时,收效更明显;由于拉削速度低,拉削过程平稳,切削层厚度很薄,所以能提高加工精度(可达二级)与光洁度(一般可达7以上。若拉刀尾部装有浮动挤压环时,则还可以够提高,可达10左右);?对操作人员的技术水平与熟练程度要求低。但就是拉削加工的应用也有搬动的限制性,

17、即盲孔与加工表面有挡墙的工件就不能够采用拉削;拉倒的结构较为复杂,制造成本高,所以只适用于大批或成批生产。18、试说明非辗转表面加工中所用机床夹具的组成部分及各部分作用？答:组成:夹详尽、定位元件或装置、刀具导向元件或装置(对刀块)、夹紧元件或装置、连接元件与其他元件或装置。(1)夹详尽:连接夹具元件及装置,使这成为一个整体,并经过她将夹具安装在机床上。(2)定位元件装置:确定工件在夹具中的地址。刀具导向元件或装置:引导刀具也许调整刀具相对于夹具的地址。(4)夹紧元件或装置:夹紧工件。(5)连接元件:确定夹具在机床上的地址并与机床相连接。(6)其他元件或装置:某些夹具上的分度装置、防错装置、安

18、全保护装置等。19、加工非辗转表面主要有哪些定位方式、常用哪些定位元件？答:定位方式:平面定位、“一面两孔”定位、平面与单孔的组合定位。定位元件:常用平面定位元件有圆柱支承、可调支承、自位支承、辅助支承。圆孔定位多数属于放心定位(定位基准为孔的轴线),常用的定位元件有定位销、圆柱心轴、圆锥销、圆锥心轴等。20、说明非辗转部件加工常用的夹紧机构有哪些及各自的特点。答:常用夹紧机构有:斜楔夹紧机构:结构简单,工作可靠,机械效率低,很少直接用于手动夹紧,常用在工件尺寸公差较小的灵巧夹紧机构中;螺旋夹紧机构:螺旋升角小于斜楔的楔角,扩力作用远大于斜楔夹紧机构,结构也很简单,易于制造,夹紧行程大,扩力较

19、大,自锁性能好,应用合适手动夹紧机构。但夹紧动作缓慢,效率低,不宜使用在自动化夹紧装置上;独爱夹紧机构:操作方便,夹紧迅速,结构紧凑;弊端就是夹紧行程小,夹紧力小,自锁性能差,所以常用于切削力不大,夹紧行程较小,振动较小的场合。21、说明原始误差、工艺系统静误差、工艺系统动误差的看法,并说明加工误差与原始误差的关系及误差敏感方向的看法。原始误差:工艺系统中凡就是能直接引起加工误差的要素、工艺系统静误差:若原始误差就是在加工前已存在,即无切削负荷的情况下检验的,称为工艺系统静误差、工艺系统传统动误差:若在有切削的负荷的情况下产生的称为工艺系统传动误差、加工误差与原始误差的关系:由于原始误差的存在

20、,使工艺系统各组成部分之间的地址关系或速度关系,偏离了理想状态,致使加工后的部件产生了加工误差、误差敏感方向:对加工误差影响最大的那个方向(即经过刀刃的加工表面的法线方向)称为误差敏感方向22、何谓工艺系统的刚度、柔度？它们有何特点？工艺系统刚度对加工精度有何影响？怎样提高工艺系统的刚度？答:、工艺系统刚度:指切削力在加工表面法向的分力与、同时作用下产生的沿法向的变形系统之间的比值。即:系统系统。工艺系统的柔度:刚度的倒数称为柔度(),可表示为:系统系统。.特点:工艺系统在削力作用下都会产生不同样程度的变形,致使刀刃与加工表面在作用力方向上的相对地址发生变化,于就是产生加工误差。整个工艺系统的

21、刚度比其中刚度最小的那个环节的刚度还小。、影响:切削过程中力作用地址的变化对加工精度的影响;切削过程中受力大小变化对加工精度的影响。、提高措施:合理的结构设计;提高连接表面的接触刚度;采用合理的装夹与加工方法。23、何谓误差复映规律？误差复映系数的含义就是什么？它与哪些要素有关？减小误差复映有哪些工艺措施？答:1、误差复映规律:在待加工表面有什么样的误差,加工表面也必然出现同样性质的误差。2、含义:误差复映系数就是为了衡量加工后工件精度提高的程度,值越小表示加工后部件的精度越高。3、它主要就是由于系统有弹性变形。就是由于加工时毛坯的尺寸与形位误差、装卡的独爱等原因致使了工件加工余量变化,而工件

22、的材质也会不均匀,故引起切削力变化而使工艺系统变形量发生改变产生的加工误差。4、减小误差复映的工艺措施:(1)、走刀次数(或工步次数)愈多,总的误差愈小,部件的形状精度愈高,对于轴类部件则就是径向截面的形状精度愈高。、系统刚度愈好,加工精度愈高。24、表面质量的含义包括哪些主要内容？为什么机械部件的表面质量与加工精度拥有同样重要的意义？答:1、表面质量就是指机器部件加工后表面层的微观会集形状与物理机械性能。机械加工表面质量的含义有两方面的内容:(1)表面层的几何形状特点,其包括表面粗糙度与表面波度;(2)表面层的物理机械性能,其包括表面层冷作硬化、表面层金相组织的变化与表面节余应力。2、之所以

23、说机械部件的表面质量与加工精度拥有同样重要的意义就是由于:一个部件的加工质量分为两部分,一就是部件加工精度(含尺寸、形状、地址精度),二就是表面质量(含表面粗糙度与表面变质层)。前者就是从宏观上保证加工的部件满足设计要求,后者就是说微观上所存在加工弊端。它主要影响部件的装置精度、疲倦强度等。所以就就是从不同样的角度保证部件的加工精度以满足使用要求。25、影响磨削加工的表面粗糙度的主要要素有哪些？并考虑怎样降低表面粗糙度。答:影响磨削后的表面粗糙度的要素也能够归纳为与磨削过程与砂轮结构有关的几何要素,与磨削过程与被加薪资料塑性变形有关的物理要素及工艺系统的振动要素三个方面。从几何要素瞧,砂轮上磨

24、粒的微刃形状与分布对于磨削后的表面粗糙度就是有影响的。从物理要素瞧,大多数磨粒只有滑擦,耕犁作用。别的引起磨削表面粗糙度值增大的主要原因还经常就是工艺系统的振动所致,增大工艺系统刚度与阻尼,做好砂轮的动平衡以及合理地修正砂轮可明显减小粗糙度值。26、什么就是冷作硬化现象？其产生的主要原因就是什么？什么就是磨削“烧伤”？为什么磨削加工常产生“烧伤”？试举例说明减少磨削烧伤及裂纹的方法有哪些？答:冷作硬化:部件在机械加工中表面层金属产生强烈的冷态塑性变形后,引起强度与硬度都有所提高的现象。产生原因:切削(磨削)加工时,表面层金属由于塑性变形使晶粒间产生剪切滑移,晶格扭曲,经理发生拉长、破碎、纤维化

25、,从而使表面层资料加强,强度与硬度提高。磨削加工时,切削力大,切削速度也特别高,去除单位体积的资料所耗资的功率,就是其她切削方法的数十倍。这样大的能量耗资绝大多数变换成了热量。而磨削的体积小数量少,砂轮的导热性有相当的差,磨削过程中有70%以上的热量都瞬时传给了工件。在很短的时间内磨削地域内温度可上升到4001000,甚至高出钢的熔点这样大的加热速度,促使加工表面局部形成瞬时聚热现象,温升高出相变温度,并有很大的温度梯度,致使金相组织的变化,出现强度与硬度下降,产生节余应力甚至致使裂纹,这就就是磨削烧伤现象。27、超精加工、珩磨、研磨等光整加工方法与精美磨削对照较,其工作原理有何不同样？为什么

26、把它们作为最后加工工序？它们都应用在何种场合？答:1、光整加工时依照随机创制成形原理,加工中磨具与工件的相对运动尽可能复杂,尽可能使磨料不走重复的轨迹,让工件加工表面各点都碰到拥有随机性的接触条件,以使凸出的高点相互修整,使误差逐渐均化而获得除掉,从而获得极光的表面与高于磨具原始精度的加工精度。2、几种光整加工对照较原理及适用途合:珩磨就是利用磨头上的细粒度砂条对孔进加工与方法,在大批量生产中应用很宽泛;珩磨时,珩磨头作旋转运动与往来运动,被加工表面上表现交织而互不重复的网状印迹,造成了储蓄润滑油的优异条件。压力低、切深小,功率小,工件表面层的变形小,切削能力弱。对前工序遗留下来的几何形状误差

27、进行必然程度的修正,不能够修正孔间的相对地址误差;精美光整加工就是用细粒度的砂条以必然的压力压在做低速旋转运动的工作表面上,并在轴向做往来振动,工作或砂条还做轴向进给运动,以进行微量切削的加工方法,常用于加工内外圆柱、圆锥面与转动轴承套的沟道;精美光整加工四个加工阶段:强切削阶段、正常切削阶段、稍微切削阶段与自动停止切削阶段;研磨以必然的相对滑动速度与被加工面作复杂相对运动的一种光整加工方法。精度与粗糙度很大程度上取决于前道工序的加工质量。可用于各种钢、铸铁、铜、铝、硬质合金等金属,也可用于玻璃、半导体、陶瓷及塑料等制品的加工。可加工的表面形状有平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹、齿轮及其她

28、型面。3、光整加工工艺就是指经济加工精度在IT5-IT7级以上,表面粗糙度值小于0、16um,表面物理机械性能也处于优异状态的各种加工工艺方法。4、光整加工工艺的共同特点:没有与磨削深度相对应的磨削力与切削热都很小,从面能获得很低的表面粗糙度值,表面层不会产生热伤害,并拥有节余压应力。所使用的工具都就是浮动的连接,由加工面自己导向,而相对于工件的定位基准没有确定的地址,所使用的机床也不需要拥有特别精确的成形运动。28、以以下图所示套筒部件,铣削表面A时要求保证尺寸1000.2mm,若在铣床上采用调整法加工时以左端端面定位,试注明此工序的工序尺寸。答:1、强迫振动就是工艺系统在一个牢固的外界周期

29、性搅乱力作用下引起的振动。2、自激振动就是指由振动过程自己一起切削力周期性变化,又由这个周期性变化的切削力反过来加强与维持振动,使振动系统补充了由阻尼作用耗资的能量,让振动过程保持下去的振动。3、划分振动的种类:振动频率与搅乱作用频率同样,并随搅乱作用的频率改变而改变,随搅乱作用去除而消失的为强迫振动;振动频率与系统固有频率相等或周边,机床转速改变时振动频率不变或稍变,随切削过程停止而消失的就是自激振动。4、主要原因:(1)强迫振动:就是在外界周期性搅乱力的作用下产生的。内部振源有机床辗转部件的不平衡、机床运动传递的振动与往来部件的冲击、切削过程中的冲击;外面振源经过机床地基传给机床的振动。(2)有两种产生自激振动的原因:再生自激振动与振型耦合自激振动。29、圆柱套筒内孔设计尺寸为48.800.008010,加工过程牢固,精镗加工一批后测量发现内孔直径尺寸为正态分布,其均方根差为0.003mm,分布曲线顶峰向右偏离0.009mm。试完成以下各题:绘出内孔直径尺寸分布曲线图(注明有关参数);确定该序的工艺能力、给出加工合格率;给出后续加工