制造过程与工程 习题

制造过程与工程习题一、单项选择题1.以下哪种制造工艺属于材料去除加工？（）A.铸造B.锻造C.车削D.注塑成型答案：C解析：车削是通过车刀去除工件表面多余材料，属于材料去除加工。铸造是液态金属成型；锻造是使金属坯料在压力作用下产生塑性变形；注塑成型是将塑料等材料注入模具成型，均不属于材料去除加工。

2.在数控加工中，刀具半径补偿的作用是（）A.提高加工精度B.简化编程C.防止过切D.以上都是答案：D解析：刀具半径补偿可以使编程人员按零件轮廓编程，而不必考虑刀具半径，提高编程效率和简化编程。同时，能自动计算刀具中心轨迹，防止过切，保证加工精度。

3.装配尺寸链的封闭环是（）A.精度要求最高的尺寸B.经过装配后才能形成的尺寸C.各组成环的代数和D.尺寸最大的环答案：B解析：装配尺寸链中，封闭环是在装配过程中最后形成的尺寸，它是由各组成环的累积影响而得到的。

4.工艺系统的几何误差不包括（）A.机床误差B.夹具误差C.刀具磨损D.工件安装误差答案：C解析：工艺系统的几何误差包括机床误差、夹具误差、刀具误差和工件安装误差等。刀具磨损属于刀具的磨损误差，不属于几何误差。

5.以下哪种方法可以提高材料的强度和硬度？（）A.退火B.正火C.淬火D.回火答案：C解析：淬火能使钢件获得高硬度和高强度，但淬火后的钢件脆性大。退火主要用于消除应力、改善组织等；正火可细化晶粒、改善切削性能；回火是消除淬火应力、稳定组织和提高韧性等。

二、多项选择题1.先进制造技术包括（）A.计算机辅助设计与制造B.智能制造C.绿色制造D.虚拟制造答案：ABCD解析：先进制造技术涵盖了多个领域，计算机辅助设计与制造提高设计和制造效率；智能制造实现智能化生产；绿色制造注重环保和可持续发展；虚拟制造可进行虚拟产品开发和制造过程仿真。

2.机械加工工艺过程的组成部分有（）A.工序B.安装C.工位D.工步答案：ABCD解析：机械加工工艺过程由工序、安装、工位、工步和走刀等组成。工序是工艺过程的基本单元；安装是工件在机床上的定位和夹紧；工位是工件在一次安装中所占的各个位置；工步是加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工内容。

3.影响加工精度的因素有（）A.工艺系统的几何误差B.工艺系统的受力变形C.工艺系统的热变形D.工件内应力答案：ABCD解析：工艺系统的几何误差如机床、刀具、夹具和工件的制造误差及磨损等影响加工精度；受力变形会使工件产生加工误差；热变形会改变工艺系统的几何精度；工件内应力的重新分布也会导致工件变形，影响加工精度。

4.选择毛坯时应考虑的因素有（）A.零件的材料及力学性能要求B.零件的结构形状和尺寸C.生产类型D.现有生产条件答案：ABCD解析：选择毛坯要根据零件材料及性能要求，如力学性能要求高的可能选择锻造毛坯；零件结构形状和尺寸影响毛坯类型，复杂形状可能选铸造；生产类型决定毛坯的生产方式，大批量生产可采用先进的毛坯制造工艺；现有生产条件包括设备、工艺水平等，要充分利用现有条件选择合适毛坯。

5.提高劳动生产率的途径有（）A.提高切削用量B.采用先进的加工工艺C.优化加工工艺路线D.提高工人操作技能答案：ABCD解析：提高切削用量可减少加工时间；采用先进加工工艺如高速切削、精密加工等能提高加工效率；优化加工工艺路线可避免不必要的工序和时间浪费；提高工人操作技能能减少辅助时间和提高加工质量，从而提高劳动生产率。

三、判断题1.制造过程就是将原材料转变为成品的过程。（）答案：√解析：制造过程的核心就是把原材料通过各种加工方法和工艺步骤转化为符合要求的成品。

2.数控编程只能采用绝对值编程。（）答案：×解析：数控编程有绝对值编程和增量值编程，也可混合使用，根据具体情况选择合适的编程方式。

3.装配工艺规程制定的原则是保证产品装配质量，提高装配效率，降低成本。（）答案：√解析：这是制定装配工艺规程的基本要求，确保产品装配达到质量标准，同时提高效率和降低成本。

4.零件的加工精度越高，其加工成本也越高。（）答案：√解析：一般来说，提高加工精度需要采用更精密的设备、刀具和工艺方法，会增加加工成本。

5.绿色制造就是在制造过程中不产生任何废弃物。（）答案：×解析：绿色制造是综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，目标是使废弃物最小化，但很难做到完全不产生废弃物。

四、简答题1.简述制造过程的基本组成部分。答：制造过程通常由以下基本部分组成：-原材料准备：包括对原材料的采购、检验、存储等，确保原材料符合制造要求。-毛坯制造：采用铸造、锻造、冲压等方法将原材料制成毛坯，为后续加工提供基础。-机械加工：通过车削、铣削、钻削、磨削等各种机械加工方法，使毛坯逐步达到零件的尺寸精度、形状精度和表面质量要求。-热处理：对零件进行热处理，如退火、正火、淬火、回火等，改善材料的力学性能，满足零件使用要求。-装配：将加工好的零件按照一定的顺序和要求进行装配，形成完整的产品。-质量检验：在制造过程的各个环节进行质量检验，包括原材料检验、毛坯检验、加工过程检验和成品检验等，确保产品质量符合标准。-包装与运输：对成品进行包装，以便于储存和运输，保护产品在运输过程中不受损坏。

2.什么是数控加工？数控加工有哪些特点？答：数控加工是指在数控机床上，按照预先编制好的程序自动对工件进行加工的方法。数控加工具有以下特点：-加工精度高：数控机床的定位精度和重复定位精度高，能保证加工精度，加工质量稳定。-生产效率高：可以通过优化切削参数等提高加工速度，且自动换刀等功能减少了辅助时间，生产效率大幅提高。-适应性强：能适应不同零件的加工，只要改变程序就能加工不同形状和尺寸的零件。-减轻劳动强度：工人主要负责程序编制、操作面板监控等，劳动强度相对较低。-有利于生产管理现代化：数控加工便于实现计算机辅助制造，提高生产管理水平。

3.简述装配尺寸链的计算方法。答：装配尺寸链的计算方法主要有极值法和概率法。-极值法：-封闭环基本尺寸计算：封闭环基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和。-封闭环公差计算：封闭环公差等于各组成环公差之和。-各组成环公差分配：可根据各组成环的加工难易程度、尺寸大小等因素，按等公差值法、等精度法等进行分配。-概率法：-封闭环基本尺寸计算：与极值法相同，封闭环基本尺寸等于各组成环基本尺寸的代数和。-封闭环公差计算：封闭环公差的平方等于各组成环公差平方之和。-各组成环公差分配：根据各组成环尺寸的分布规律和对封闭环公差的影响程度，用概率统计的方法进行公差分配，适用于大批大量生产中装配精度要求较高的情况。

4.影响切削加工表面粗糙度的因素有哪些？答：影响切削加工表面粗糙度的因素主要有以下几个方面：-刀具几何形状：-刀具的主偏角、副偏角和刀尖圆弧半径等影响残留面积高度，从而影响表面粗糙度。主偏角和副偏角越小、刀尖圆弧半径越大，表面粗糙度越小。-刀具的刃倾角也会影响切屑的流向，进而影响加工表面质量。-切削用量：-切削速度对表面粗糙度有一定影响。在一定范围内，提高切削速度可减小表面粗糙度，但过高速度可能产生积屑瘤等，反而增大粗糙度。-进给量增大，残留面积高度增加，表面粗糙度变大。-背吃刀量对表面粗糙度影响相对较小，但过大的背吃刀量可能引起振动，影响表面质量。-工件材料：工件材料的硬度、塑性等影响切削过程，进而影响表面粗糙度。例如，塑性大的材料易产生积屑瘤和鳞刺，使表面粗糙度增大。-切削液：合理使用切削液可降低切削温度，减少刀具与工件间的摩擦，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，降低表面粗糙度。

5.简述绿色制造的内涵。答：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，其内涵包括以下几个方面：-绿色设计：在产品设计阶段，充分考虑产品全生命周期内的环境影响和资源利用效率，采用绿色材料、优化产品结构等，使产品在制造、使用和回收过程中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。-绿色材料选择：优先选用可再生、可降解、低污染的材料，减少对环境有害材料的使用，从源头上降低对环境的危害。-绿色工艺规划：采用节能、节材、低污染的加工工艺和方法，如干式切削、准干式切削、精密成型等，减少加工过程中的能源消耗和废弃物排放。-绿色包装：设计合理的包装结构和材料，在保证产品安全运输和储存的前提下，尽量减少包装材料的使用量，且包装材料易于回收、降解或重复利用。-绿色管理：建立绿色制造管理体系，对制造过程中的各个环节进行环境管理和资源监控，制定相应的环境目标和指标，持续改进绿色制造水平。-产品回收与再利用：设计产品时考虑其回收性，建立完善的产品回收网络，对回收的产品进行有效拆解、再制造和再利用，实现资源的循环利用，减少废弃物的填埋和焚烧。

五、综合题1.如图所示为某轴类零件的装配图，已知各零件的相关尺寸及公差要求如下：-零件1：$A_1=50_{-0.03}^{0}$mm-零件2：$A_2=30_{-0.02}^{0}$mm-零件3：$A_3=20_{-0.01}^{0}$mm-装配后要求总长度尺寸$A_0=100_{-0.1}^{0}$mm

（1）试建立该装配尺寸链，并确定封闭环、增环和减环。（2）用极值法计算各组成环的公差和极限偏差。

解：（1）装配尺寸链如下：

根据装配关系，封闭环为$A_0$，增环为$A_1$，减环为$A_2$和$A_3$。

（2）用极值法计算：-封闭环公差$T_0=0-(-0.1)=0.1$mm-各组成环公差：-$T_1=0-(-0.03)=0.03$mm-$T_2=0-(-0.02)=0.02$mm-$T_3=0-(-0.01)=0.01$mm-各组成环极限偏差：-增环$A_1$：上偏差$ES_1=0$，下偏差$EI_1=-0.03$-减环$A_2$：上偏差$ES_2=0$，下偏差$EI_2=-0.02$-减环$A_3$：上偏差$ES_3=0$，下偏差$EI_3=-0.01$

计算验证：$A_0_{max}=A_1_{max}-A_2_{min}-A_3_{min}=50-29.98-19.99=100.03-0.03=100$mm$A_0_{min}=A_1_{min}-A_2_{max}-A_3_{max}=49.97-30-20=99.97-0.07=99.9$mm满足封闭环公差要求。

2.制定如图所示零件的机械加工工艺规程。已知零件材料为45钢，生产类型为中批量生产。

零件图要求：-尺寸精度：各外圆尺寸公差IT6，内孔尺寸公差IT7，长度尺寸公差IT11。-形状精度：外圆圆柱度0.005mm，内孔圆柱度0.008mm。-表面粗糙度：外圆表面粗糙度Ra0.8μm，内孔表面粗糙度Ra1.6μm，两端面表面粗糙度Ra3.2μm。

解：（1）零件分析该零件为轴类零件，主要加工表面有外圆、内孔和两端面。材料为45钢，具有良好的综合力学性能，适合机械加工。中批量生产要求工艺具有一定的经济性和效率。

（2）工艺路线拟定-粗车：采用三爪卡盘夹住毛坯外圆，粗车各外圆、内孔及两端面，留适当加工余量。-半精车：精车各外圆、内孔及两端面，达到尺寸精度和一定的形状精度要求，进一步减小表面粗糙度。-调质处理：安排在半精车之后，提高零件的综合力学性能。-精车：精车各外圆，保证外圆的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求。-镗内孔：保证内孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求。-磨削外圆：磨削外圆，进一步提高外圆的尺寸精度和表面粗糙度，达到最终要求。

（3）加工工序及工艺装备确定-粗车：-机床：卧式车床CA6140-刀具：硬质合金外圆车刀、内孔车刀-夹具：三爪卡盘-半精车：-机床：卧式车床CA6140-刀具：硬质合金精车刀-夹具：三爪卡盘-调质处理：-设备：箱式电阻炉、淬火油槽等-精车：-机床：卧式车床CA6140-刀具：硬质合金精车刀-夹具：三爪卡盘-镗内孔：-机床：镗床-刀具：镗