机械制造装备设计

《机械制造装备设计》模拟试题1一、 简答题（每小题3分，共12分）转塔式组合机床：能将几个多轴箱安装在转塔回转工作台上，使每个多轴箱依次转动到加工位置对工件进行加工的组合机床。成形式拉削：利用刀齿的轮廓与工件最终加工表面形状相似，切削齿高度向后递增，工件的余量被一层一层地切去，由最后一个刀齿切出所要求的尺寸，经校准齿修光达到预定的加工精度的拉削。机床夹具：机床夹具是机械加工中用来确定加工工件的正确位置，并使工件固定，以承受切削力，便于接受加工的工艺装备。机床装料高度：指机床上，工件安装基面至机床底面的垂直距离。二、 填空题（每空1分，共16分）生产线上常用的工艺装备包括【夹具、模具、刀具、量具】辅具、检具。组合机床总体设计的三图一卡是指【被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、机床生产率卡】工件以粗基准和精基准平面定位，采用（锯齿头支承钉）和（一组支承板）作定位元件；工件以粗基准孔和精基准孔定位，采用（可胀心轴）和（定位销）作定位元件在图示螺钉-压板夹紧机构中，零件1、2、3、4的作用分别是【保护压板和避免螺栓弯曲，直接压紧工件，支承压板，卸料工件时托住压板。】三、 机床的传动系统为什么要遵循前多后少，前密后疏，前缓后急原则？（12分）因为传动系统从电动机到主轴，通常为降速运动，接近电动机的传动件转速较高，传递的转矩较小，尺寸小一些；反之。则在拟定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，将传动副较少的安排在后面。此为前多后少原则。前密后疏：当变速组的扩大顺序与传动顺序相一致时，前面变速组的传动线分布紧密，而后面变速组传动线分布疏散，在传递相同功率的情况下，转矩较小，设计尺寸也相应较小；前缓后急，由于电动机到主轴的总趋势是降速运动，在分配各变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减小传动件的尺寸，则前面的变速组降速要慢些，后面的要快些，但是中间轴不应过高，以免产生振动、发热和噪音，通常不超过电动机转速四、 何谓夹具的对定？包括哪几个方面？为什么使用夹具加工工件时，还需要解决夹具的对定问题？（15分）夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴（或刀具）、机床运动导轨有准确的位置和方向的过程称为夹具的对定。夹具的对定包括三个方面：一是夹具在机床上的定位，即夹具对切削成形运动的定位；二是夹具的对刀，即夹具对刀具的对准；三是分度和转位定位，即夹具对加工位置的定位。使用夹具加工工件时，只有首先保证夹具在机床上的对定要求，其对定误差要小于工件的允许误差，才能使工件在夹具中相对刀具及成形运动处于正确位置，即夹具定位。从而保证工件的加工尺寸精度和相互位置加工精度。五、 机床的支承件设计中，截面形状的选用原则是什么？怎样补偿不封闭支承件的刚度损失？（15分）根据支承件受力情况，选择合适的材料，截面形状和尺寸六、 已知某机床的主轴转速为n=100~1120r/min，转速级数Z=8，电动机转速nm=1440r/min。试根据机床主传动系统的设计原则，完成：拟定传动系统的结构式；设计转速图；

画出转速图。（15分）七、在如图所示零件上铣槽，要求保证尺寸540和槽宽12h9。现有三种定位方案，如图b、c、d所示，试计-0.14算三种方案的定位误差，从中选出最优方案。六、设计题（15分）六、设计题（15分）计算公比祖已知：R=1120，Z=8.根据R=9Z-1,则问=虫直=虹业，即：祖=1.41100 Z-1 7确定传动组、传动副和扩大顺序根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：①Z=4x2；②Z=2x4:③Z=2x2x2在方案①，②中，可减少一根轴，但有一个传动组内有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：Z=2x2x2根据前疏后密原则，选择结构式为：8=21x22x24转速图绘制设计 124主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800，1120r/min确定定比传动比：取轴I的转速值为800r/min，则电机轴与轴的传动比为：800 1，c= = 014401.8确定各变速组最小传动比从转速点800r/min到100r/min共有6格，三个变速组的最小传动线平均下降两格，按照前缓J11^^1:11:11:1.41a1j、0电机1440riiiiiiIIIEI0电机1440riiiiiiIIIEI4.绘制转速图4.112080056040020014010011IU11七、分析计算题（15分）解1）分析键宽尺寸，由铣刀的相应尺寸来保证。槽底位置尺寸540014的加工误差，在三种定位方案中不同。方案b、c产生基准位移误差△jy（b）、Ajy（c）和基准不重合误差△「'"△jb（疽方案d的定位基准与设计基准重合，△jb（d）=0。 'yJ"。 J'J'C

2）计算误差已知工件内孔的TD=0.03mm,工件外径的Td=0.10mm，心轴的Td1=0.02mm,工件的5=0.14mm。54a AT. 1 0.10, 1方案b的定位误差气.w(b)=气.y(b)=茂(sinr7T)^^(siT457T)=0方案b的定位误差方案c的定位误差方案d的定位误差3）比较、判断根据计算得:=A+A=T方案c的定位误差方案d的定位误差3）比较、判断根据计算得:=A+A=Td1+Td+=(汰 J"(c)=02j•b(d)A<Ad.w(d)d.w(b)T=°・02+0・03+010=0.075mm21 18 =x0.14=0.047mm,3(54) 3而且Ad.w(b)< (54)，VAd.w(c)Ad.w(d)故方案d是能满足加工要求的最优方案。《机械制造装备设计》模拟试题2一、 简答题（每小题3分，共12分）孔加工复合刀具：1.由两把或两把以上单个孔加工刀具结合在一个刀体上形成的专用刀具称为孔加工刀具。夹具对定装置：2.能实现夹具在机床上定位、固定，即确保夹具相对机床主轴（或刀具）、机床运动导轨有准确的位置和方向的装置。机床生产率：3.机床的生产率是指机床在单位时间内所能加工的工件数量。机床前备量：4.组合机床中，为补偿刀具磨损或制造、安装误差，动力部件可向前调节的距离二、 填空题（每空1分，共16分）机床的总体方案拟定包括（掌握机床的设计依据）、（工艺分析）、（总体布局）、（确定主要的技术参数）机床的主要技术参数包括【主参数、尺寸参数、运动参数和动力参数】针对不同工艺要求，钻削夹具可采用【固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套】等钻套。设计孔加工复合刀具时，合理选择结构形式应考虑哪些因素：【刀具的强度和刚度、工件加工精度及表面质量、合理的使用寿命、刃磨方便】三、 机床变速传动系统中，为什么要有传动比限制，各变速组的变速范围是否一定在限制的范围内，为什么？（12分）四、 铣床专用夹具主要由哪几个部件组成。现要设计一个铣削传动轴的外圆轴向不通键槽夹具，试问需要采用怎样的定位方案，限制工件的哪些自由度？画简图示意，夹具采用什么型式的对刀块？夹具如何在机床上对定。（15分）铣床夹具主要由夹具体、定位装置、夹紧装置、对刀装置、夹具定位键等组成。设计说削传动轴轴向不通键槽的专用夹具，应采用传动轴外圆为主要定位基准，一端面为第二定位基准。以长V形块与轴外圆接触，限制2个移动和2个转动自由度，以一个支承钉与轴端面接触，限制1个移动自由度。画示意图。见教材选择对刀装置和对定装置。五、 组合机床中具有哪些动力部件，能实现机床的什么运动？动力部件的主要参数及选择原则是什么？15分）组合机床的动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴切削头，如铤削头、钻削头、镗孔车端面孔。加工时，动力箱由电动机驱动，带动多轴箱驱动刀具主轴作旋转主运动。动力滑台带动刀具主轴作直线进给运动。动力部件的主要参数是包括驱动动力箱的电动机功率，动力滑台的轴向进^力、进^速度和进^行程。切削功率根据各刀具主轴的切削用量，计算出总切削功率，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加功率损耗，作为选择主传动用动力箱的电动机型号和规格。

进给力根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力£F,以£F<F进来确定动力滑台的型号和规格。进给速度根据要求选择的快速行程速度▽快<动力滑台规定的快速行程速度v滑台（快）； 选择的切削用量每分钟工作进给速度vf（选）>动力滑台额定的最小进给量七（额定）。 °进给行程设计中所确定的动力部件总行程<所选动力滑台的最大行程。六、已知某机床的主轴转速为n=118~1320r/min，转速级数Z=8，电动机转速n「1440r/min。试根据机床主传动系统的设计原则，完成： "拟定传动系统的结构式；设计转速图；画出转速图。（15分）七、按图示定位方案铣削工件上的台阶面，工件高度尺寸为44±0.13mm，要求保正尺寸18±0.14mm。试分析和计算这时的定位误差，并判断该定位方案是否合理，若不合理如何改进，并画图示意。（15分）六、见模拟试题1七、分析计算题（15分）如图工件的加工定位基准是B面，尺寸18±0.14的设计基准是A面，故存在基准不重合定位误差气.b。已知定位尺寸Ld=44±0.13，ALd=0.26mm,贝△dw='jb=0.26mm又因本工序要求保证的加工尺寸为Lk=18±0.14，其允差为6：=0.28mm贝6k-Adw=0.28-0.26=0.02mm从计算中看出，Ad.w在加工误差中所占比重太大，留给其它加工误差的允差仅0.02mm，因此，实际加工中易出现废品，该定位方案不宜采用最好改为基准重合的定位方式，使Adw=0，并画图示意《机械制造装备设计》模拟试题3一、简答题（每小题3分，共12分）机床装料高度：指机床上，工件安装基面至机床底面的垂直距离夹具的定位元件：能装好工件，既能在机床上确定工件相对刀具正确加工位置的元件渐成式拉削：拉刀刀齿的廓形与被加工工件最终表面形状完全不同，刀齿制成直线形或圆弧形，工件表面的形状和尺寸由各刀齿的副切削刃形成的拉削机床联系尺寸图：用来表示机床的配置形式、机床各部件之间的相对位置关系和运动关系的总体布局图二、 填空题（每空题1分，共16分）工件以粗基准和精基准平面定位，采用（ ）和（ ）作定位元件；工件以粗基准孔和精基准孔定位，采用（ ）和（ ）作定位元件。【锯齿头支承钉、一组支承板、可胀心轴、定位销】确定机床夹具结构方案的主要内容是确定（ ）、（ ）、（ ）、夹具其它部分的结构型式、（ ）。【工件的定位方案、刀具的对刀或导引方式、工件的夹紧方案、夹具体的结构型式】孔加工复合刀具设计要点包括：合理选择刀具材料、【合理选择结构、重视容屑和排屑、保证良好导向、正确确定刀具的总长】推力轴承在主轴上的位置影响主轴的轴向精度和主轴（ ），设计时，一般普通机床采用（ ），数控机床采用（ ），组合机床采用（ ）。【热变形方向和大小、后端定位、前端定位、两端定位】三、 问答题（12分）组合机床多轴箱传动设计与通用机床的主传动设计有什么不同？多轴箱传动设计的原则是什么？

四、 机床的支承部件应具备哪些基本要求？为什么大多数机床的支承部件采用铸铁制造？怎样补偿不封闭支承件的刚度损失？（15分）1、 应具有1）、足够的刚度和较好的刚度-质量比2）、要有较好的动态特性，包括较大的位移阻抗和阻尼，整机的低阶频率较高，各阶频率不致引起结构共振，不会因为薄壁振动而产生噪音3）、热稳定性好，热变形对机床加工精度的影响较小4）、排屑畅通，吊运安全，并具有良好的结构工艺性2、 因为在铸铁中加入少量的合金元素可以提高耐磨性，且铸铁铸造性能好，容易获得复杂结构的支承件，同时铸铁的内摩擦力大，阻尼系数大，使振动衰减的性能好，成本低3、 可以提高支承件的静刚度、提高动态性能、提高热稳定性五、 工件在夹具中定位和夹紧有何区别？保证一批工件在夹具中足够的定位精度应考虑哪两个方面因素？产生定位误差的原因是什么？（15分）工件在夹具中定位是指确定一批工件在夹具中相对机床刀具占有一致的正确加工位置。而夹紧是指将工件紧固在夹具上，确保加工中工件在切削力作用下，仍能保持由定位元件所确定的加工位置，不发生振动或位移。要保证工件定位时到达足够的定位精度，不仅需限制工件的空间自由度，使工件在加工尺寸方向上有确定的位置，而且还必须要尽量设法减少在加工尺寸方向上的定位误差。工件在定位时，产生定位误差的原因有两个：（1） 定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合引起的定位误差。（2） 由于定位制造副制造不准确，引起定位基准相对夹具上定位元件的起始基准发生位移，而产生基准位移定位误差。六、 已知某机床的主轴转速为n=106~1180r/min，转速级数Z=8，电动机转速n「1440r/min。试根据机床主传动系统的设计原则，完成： "拟定传动系统的结构式；设计转速图；画出转速图。（15分）A=40+0.25mm，a=450，试计画图示意改进方法。（15分）七、如图所示工件的定位方式，已知工件直径D=A=40+0.25mm，a=450，试计画图示意改进方法。（15分）三、问答题（12分）见教材第二、四章四、问答题（15分）见教材第三章六、 设计题（15分）见模拟试题1七、 分析计算题（15分）误差分析及计算此定位方式属多基准定位。直接求出定位过程中一批工件工序基准在工序尺寸A方向上的最大位置变动量，即为尺寸A的定位误差△/。见图，当工件直径D和B均为值时，工序基准处于最低位置O］，当工件D和Bw均为最大时，工序基准处于最高02,定位误差^dw%OQ在工序尺寸方向的投影OO2。则：A 犬，气2气w=OO2=OO3+O2O3=%Xtg450+sin^0.2+sin45o=0.3xtg45o+—=0.44mm+sin45o判断由于M=0.25mm,ADw>SA，所以不能满足尺寸A的加工要求。提改进方法画图示意。 "《机械制造装备设计》模拟试题4一、 简答题（每小题3分，共12分）加工示意图：一种反映被加工零件的工艺方案，表示零件在机床上的加工过程，刀具的布置位置以及工件、夹具、刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环的图纸夹具导向装置：指夹具中用以确定钻头、镗杆的位置，增加其支承、提高刚性，确保孔加工位置精度的装置拉削图形：拉削图形是拉刀设计中，表示拉刀拉削工件上多余材料的顺序的图形分级传动结构式意义：表示了分级传动系统的转速级数，变速组数目及其传动副数，传动顺序和各变速组的传动比大小二、 填空题（每空题1分，共16分）机床夹具设计中，常用的定位元件有：【支承钉、支承板、定位销、V形块。】机床的主传动形式有：【机械传动、液压传动、电气传动】机床主轴组件应满足的基本要求是【旋转精度、刚度、抗振性、温升与热变形、精度保持性】针对不同工件的工艺要求，拉刀的拉削方式可采用【成形式、渐成式、分块式、组合式】等形式。三、组合机床多轴箱怎样实现箱内齿轮的润滑，设计多轴箱时为何需要配置一个手柄轴？手柄轴的设计应满足什么要求？（12分）用润滑油泵从油池中吸油，由管道输送到分油器，一部分输送到箱体顶面的淋油盘，喷淋箱体中间的传动齿轮。另一部分由油管穿入到前盖和后盖中，浇注箱内前、后盖上的传动齿轮。为了组合机床多轴箱上多个刀具主轴能正确而稳定地切削，需要在多轴箱中设置手柄轴。用于主轴对刀，调整或修配时检查每个主轴的运动精度。为了人工搬动手柄省力轻便，手柄轴转速尽量设计的高一些。同时手柄轴位置应靠近工人操作位置，其周围应有较大空间，便于扳手旋转操作，即保证回转时手柄不碰主轴四、 机床上采用夹具加工一批工件时，会产生哪些与夹具有关的加工误差？它们与零件的公差有何关系？（15分）在机床上使用夹具加工工件时，产生加工误差的因素有：工件在夹具中定位时产生的定位误差△,;工d.w件在夹具中夹紧时产生的夹紧误差△..；夹具安装在机床上产生的夹具安装误差A.；刀具对夹具定位元件正确位置所产生的导引误差小；夹具的磨损所引起的加工误差气m。其中工件的定位误墓中，包括设计基准与定位基准不重合而产生的基准不重合误差，有定位副制造不准确产均的基准位移误差。夹具总差与工件的加工允差8g有关系：A儿+一门+△.+A心+A.^+o<5［，其中o为除夹具以外，与工艺系统其他一切因素有关的加工误差。且应满足下列关系式A<-8，A+A<18，A<18j3g d-wjj3g d-w3g五、 圆孔拉刀粗切齿为什么需要设计分屑槽？校准齿具有什么作用？为什么圆孔拉刀的后角取值很小？（15分）圆孔拉刀是内拉刀，当拉削钢件和其它塑性材料时，切屑呈带状，为了更顺利地从工件加工孔中排屑，需要将较宽切屑分割成窄宽度，以便于卷曲和容纳在容屑槽中，因此需要在圆孔拉刀前后刀齿上交错地磨出分屑槽。

在圆孔拉刀中，校准齿一是能起修光、校准作用，二是当切削齿因重磨直径减小时，校准齿还可依次递补成为切削齿。拉刀的切削厚度（齿升量）很小，如按切削原理选择后角的一般原则，必须取较大后角。但是圆孔拉刀一般重磨前刀面，后角取值大了，重磨后刀齿直径会减小很多，这样拉刀的使用寿命会显著缩短，因此孔拉刀切削齿后角不宜选得过大，其校准齿的后角应比切削齿的后角更小六、已知某机床的主轴转速为n=125~1400r/min，转速级数Z=8，电动机转速n「1440r/min。试根据机床主传动系统的设计原则，完成： "拟定传动系统的结构式；设计转速图；画出转速图。（15分）七、在如图所示零件上铣槽，要求保证尺寸540mm，现有三种定位方案，如图b、c、d所示，已知内外-0.14圆的同轴度误差为0.02mm，试计算三种方案在槽底尺寸54方向上的定位误差，并从中选出最优方案。（15分）14H9（314H9（3六、 设计题（共15分）见模拟试题1七、 分析计算题（共15分）TOC\o"1-5"\h\z解1）分析方案b产生基准位移误差气y（b）和基准不重合误差气b（b）；方案c产生基准位移误差A,

和基准不重合误差△,、；方案d由同轴度误差产生位移误差 " "y(c)j.b（c）y(c)D d d1A=A+A+0.02=七(- 1)+0.02d.w(b) jD d d1A=A+A+0.02=七(- 1)+0.02d.w(b) j.y(b) j.b(b) 2sina2方案b的定位误差为 ° 一‘ " M010(一-一-1)+0.02=0.041mm2 sin45。方案c的定位误差为A=A+A+0.02= d+―^+方案c的定位误差为d.w(c