机械制造工艺及材料知识题

机械制造工艺及材料知识题姓名_________________________地址_______________________________学号______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------线--------------------------1.请首先在试卷的标封处填写您的姓名，身份证号和地址名称。2.请仔细阅读各种题目，在规定的位置填写您的答案。一、选择题1.机械制造的基本原理和工艺过程包括（）

a.钳工、焊接、铸造、锻造

b.钳工、加工、装配、检验

c.铸造、焊接、冷加工、热加工

d.钳工、加工、铸造、焊接

2.下列哪种材料不属于金属？（）

a.钢

b.铝

c.塑料

d.不锈钢

3.以下哪种加工方法可以实现高精度加工？（）

a.磨削

b.钻削

c.锻造

d.铸造

4.下列哪个不是金属材料的物理功能？（）

a.塑性

b.硬度

c.强度

d.导电性

5.金属材料的力学功能主要包括（）

a.塑性、强度、硬度

b.塑性、强度、弹性

c.塑性、弹性、导电性

d.塑性、硬度、导电性

答案及解题思路：

1.答案：b.钳工、加工、装配、检验

解题思路：机械制造的基本原理和工艺过程通常包括原材料准备、加工制造和产品装配三个阶段。选项中“加工”通常指的是各种金属和非金属材料的成型过程，而“装配”和“检验”则是最终将零部件组装并检测其功能和符合度的过程。钳工、焊接、铸造和锻造虽然也是机械制造过程中的重要环节，但它们更多地涉及到制造过程中的具体操作和技术，而不是整体的基本原理和工艺过程。

2.答案：c.塑料

解题思路：金属是一种具有金属性质的物质，包括所有元素周期表中属于金属的元素。钢和铝都是金属，不锈钢虽然是合金，但也是由金属成分构成。而塑料是一种非金属材料，主要由高分子化合物制成，不具备金属的性质。

3.答案：a.磨削

解题思路：磨削是一种高精度加工方法，能够实现非常高的加工精度和光洁度。相比于钻削、锻造和铸造，磨削能够更细致地去除材料，得到更精确的尺寸和表面质量。

4.答案：d.导电性

解题思路：金属材料的物理功能通常指的是其在物理条件下所表现出的性质。塑性、硬度和强度都是描述金属抵抗变形和破坏的能力，而导电性是指材料传导电流的能力，这不是一个物理功能的基本属性。

5.答案：a.塑性、强度、硬度

解题思路：金属材料的力学功能是指它们在受力时表现出的特性，主要包括塑性（材料在不受力时的形状），强度（材料在受力时抵抗破坏的能力）和硬度（材料抵抗压痕或刮擦的能力）。弹性虽然也是材料的一个重要力学功能，但并不在题目所列选项中。导电性属于材料的物理性质，而非力学功能。二、填空题1.机械加工工艺中，机械加工余量是指（工件在加工前与加工后尺寸之间的差值，用于保证加工精度和表面质量）。

2.金属材料的化学成分对其（功能和加工功能）有着重要的影响。

3.常见的金属材料有（钢铁、有色金属、非金属材料）等。

4.金属的（塑韧性）是指在外力作用下，材料发生塑性变形而不破坏的能力。

5.金属材料的硬度是指材料抵抗（塑性变形和压痕）的能力。

答案及解题思路：

答案：

1.工件在加工前与加工后尺寸之间的差值，用于保证加工精度和表面质量。

2.功能和加工功能。

3.钢铁、有色金属、非金属材料。

4.塑韧性。

5.塑性变形和压痕。

解题思路：

1.机械加工余量是保证加工质量的关键参数，通过计算和实际测量确定。

2.金属材料的化学成分决定了其物理、化学和机械功能，进而影响加工功能。

3.金属材料种类繁多，包括传统的钢铁、有色金属以及新型非金属材料。

4.金属的塑韧性是评价材料可加工性的重要指标，反映了材料在受力时抵抗变形的能力。

5.硬度是衡量金属材料抵抗塑性变形和压痕的能力，是材料功能的重要参数。三、判断题1.机械制造工艺中，装配是加工过程中的最后一个环节。（）

2.所有金属材料的力学功能都相同。（）

3.金属材料的塑性越好，强度越高。（）

4.金属材料的硬度越高，耐磨性越好。（）

5.在金属加工过程中，切削加工的表面质量比磨削加工差。（）

答案及解题思路：

1.答案：√

解题思路：装配是将已经加工好的零部件按照设计要求组合成完整的机器或部件的过程。在机械制造中，装配确实通常是加工过程的最后一个环节，因为它涉及将所有单独加工的部件组合在一起。

2.答案：×

解题思路：不同的金属材料具有不同的力学功能。例如钢和铝的力学功能就显著不同，它们在强度、硬度、塑性和韧性等方面的表现各有差异。

3.答案：×

解题思路：金属材料的塑性和强度并不是简单的正相关关系。塑性好的材料可能强度较低，因为塑性表示材料在受力时发生变形而不破裂的能力，而强度则表示材料抵抗变形和破裂的能力。

4.答案：√

解题思路：硬度通常与材料的耐磨性相关。硬度高的材料在抵抗表面磨损时表现得更好，因此硬度越高，耐磨性越好。

5.答案：×

解题思路：磨削加工通常比切削加工提供更好的表面质量，因为磨削能够产生更平滑、更精确的表面。但是这并不意味着切削加工的表面质量总是比磨削加工差，具体取决于切削和磨削的参数和条件。四、简答题1.简述机械制造工艺的基本过程。

机械制造工艺的基本过程包括以下几个阶段：

准备阶段：包括材料的选择、加工方法的确定、加工参数的设定等。

加工阶段：根据加工方法和参数对材料进行加工，如车削、铣削、磨削等。

检验阶段：对加工完成的零件进行尺寸、形状、表面粗糙度等方面的检验。

后处理阶段：包括热处理、表面处理、装配等，以提高零件的机械功能和使用寿命。

2.简述金属材料的力学功能及其对机械功能的影响。

金属材料的力学功能主要包括强度、硬度、韧性、塑性等。这些功能对机械功能的影响

强度：影响零件的承载能力，过高或过低都会导致零件失效。

硬度：影响零件的耐磨性，硬度越高，耐磨性越好。

韧性：影响零件的冲击韧性，韧性越好，抗冲击能力越强。

塑性：影响零件的变形能力，塑性越好，变形能力越强。

3.简述金属材料的物理功能及其对机械功能的影响。

金属材料的物理功能主要包括密度、熔点、导电性、导热性等。这些功能对机械功能的影响

密度：影响零件的重量，过大的密度会增加零件的重量。

熔点：影响零件的热处理工艺，过高或过低的熔点都会影响加工质量。

导电性：影响零件的电磁功能，导电性越好，电磁功能越好。

导热性：影响零件的热传导功能，导热性越好，热传导能力越强。

4.简述金属材料的化学成分对其功能的影响。

金属材料的化学成分对其功能的影响主要体现在以下几个方面：

碳含量：影响金属材料的硬度、强度和韧性。

合金元素：如铬、镍、钼等，可以改善金属材料的耐腐蚀性、耐磨性等。

微量元素：如硼、钛等，可以改善金属材料的力学功能和加工功能。

5.简述机械加工过程中的切削力、切削热和切削功率之间的关系。

在机械加工过程中，切削力、切削热和切削功率之间存在以下关系：

切削力与切削功率成正比，切削力越大，切削功率越大。

切削力与切削热成正比，切削力越大，切削热越高。

切削功率与切削热成正比，切削功率越大，切削热越高。

答案及解题思路：

1.解题思路：根据机械制造工艺的基本过程，分别阐述各个阶段的任务和作用。

2.解题思路：结合力学功能的定义和金属材料的实际应用，分析力学功能对机械功能的影响。

3.解题思路：结合物理功能的定义和金属材料的实际应用，分析物理功能对机械功能的影响。

4.解题思路：结合化学成分对金属材料功能的影响，分析化学成分对功能的影响。

5.解题思路：根据切削力、切削热和切削功率的定义和关系，分析它们之间的相互影响。五、计算题1.计算应变ε

公式：σ=Eε

已知：E=200GPa=200×10^9Pa（将GPa转换为Pa），σ=150MPa=150×10^6Pa

求解：ε=σ/E=(150×10^6Pa)/(200×10^9Pa)

2.计算最大许用应力

公式：σ_max=σ_yield/安全系数

已知：σ_yield=500MPa，安全系数=1.5

求解：σ_max=500MPa/1.5

3.计算布氏硬度值

布氏硬度值=硬度值（HB）×10

已知：硬度值（HB）=200

求解：布氏硬度值=200×10

4.计算强度比

公式：强度比=抗拉强度/屈服强度

已知：抗拉强度=700MPa，屈服强度=560MPa

求解：强度比=700MPa/560MPa

5.计算温差Δt

公式：Q=kAΔtL

已知：Q=传导热量，k=导热系数=40W/m·K，L=热量传导距离，t=1小时=3600秒

求解：Δt=Q/(kAL)

注意：A为横截面积，需要知道具体数值才能计算，这里未给出。

答案及解题思路：

1.答案：ε=0.00075

解题思路：将应力值除以弹性模量，得到应变值。

2.答案：σ_max=333.33MPa

解题思路：将屈服强度除以安全系数，得到最大许用应力。

3.答案：布氏硬度值=2000

解题思路：将硬度值乘以10，得到布氏硬度值。

4.答案：强度比=1.25

解题思路：将抗拉强度除以屈服强度，得到强度比。

5.答案：Δt=Q/(40W/m·K×A×L)

解题思路：将传导热量除以导热系数、横截面积和热量传导距离的乘积，得到温差Δt。注意，这里未给出横截面积A的数值，因此无法计算出具体的温差Δt。六、论述题1.论述金属材料的力学功能、物理功能和化学成分对其功能的影响。

a.力学功能对金属材料功能的影响

b.物理功能对金属材料功能的影响

c.化学成分对金属材料功能的影响

2.论述机械加工过程中的切削力、切削热和切削功率之间的关系。

a.切削力的产生与计算

b.切削热的产生与影响

c.切削功率与加工效率的关系

3.论述机械制造工艺对金属材料选择的重要性。

a.机械制造工艺对材料功能的要求

b.金属材料选择对制造工艺的影响

c.不同工艺对材料选择的适应性

答案及解题思路：

1.论述金属材料的力学功能、物理功能和化学成分对其功能的影响。

答案：

a.力学功能是衡量金属材料抵抗变形和断裂能力的重要指标，包括强度、硬度、韧性等。不同的力学功能影响材料在不同应用中的表现。

b.物理功能包括熔点、热膨胀系数、导电性、导热性等，这些功能影响材料的热加工功能、耐磨性和导电、导热应用。

c.化学成分直接决定了金属材料的特性，如碳钢的碳含量影响其硬度，合金元素的加入可以提升材料的耐腐蚀性和机械功能。

解题思路：

分别从力学功能、物理功能和化学成分的角度，结合实际材料案例，分析每种功能对材料整体功能的影响。

2.论述机械加工过程中的切削力、切削热和切削功率之间的关系。

答案：

a.切削力是由工件与刀具间的摩擦和剪切作用产生的，其大小影响加工过程中的稳定性和效率。

b.切削热是由于切削过程中摩擦和剪切作用产生，其积累影响刀具寿命和工件质量。

c.切削功率是切削过程中所需的能量，是切削力和切削速度的乘积，直接关系到加工效率和设备能力。

解题思路：

通过分析切削力、切削热和切削功率的定义和相互关系，结合具体加工条件，说明它们如何相互作用并影响加工过程。

3.论述机械制造工艺对金属材料选择的重要性。

答案：

a.不同的机械制造工艺对材料有不同的要求，如铸造工艺可能需要低熔点材料，而切削加工可能需要高硬度和高耐磨性的材料。

b.金属材料的选择直接影响到制造工艺的可行性、效率和经济性。

c.适应性是选择材料时考虑的重要因素，不同材料在不同工艺条件下的表现不同。

解题思路：

通过对比不同工艺对材料的要求，分析材料选择如何影响工艺的执行和结果，强调材料选择在机械制造工艺中的重要性。七、应用题1.设某机械零件，材料为45号钢，要求该零件的屈服强度不低于500MPa。请根据该要求，选择合适的金属材料。

a.分析要求

b.金属材料选择

c.材料特性比较

d.结论

2.设计一个机械零件的加工工艺路线，要求从材料选择、加工方法、加工设备和加工工艺等方面进行分析。

a.材料选择

b.加工方法

i.车削加工

ii.铣削加工

iii.钻削加工

c.加工设备

i.车床

ii.铣床

iii.钻床

d.加工工艺

i.预加工

ii.正式加工

iii.超精加工

e.工艺流程图绘制

答案及解题思路：

1.a.分析要求：根据题目要求，需要选择一种屈服强度不低于500MPa的金属材料，用于制造机械零件。

b.金属材料选择：可以选择以下几种材料：

20CrMnTi钢：屈服强度可达590MPa

40Cr钢：屈服强度可达630MPa

42CrMo钢：屈服强度可达680MPa

20MnB5钢：屈服强度可达540MPa

c.材料特性比较：以上几种材料均能满足屈服强度不低于500MPa的要求，但需要考虑材料的其他功能，如硬度、耐磨性、热处理功能等。

d.结论：综合考虑，可以选择20CrMnTi钢作为制造该机械零件的材料，因为它具有良好的综合功能。

2.a.材料选择：选择与零件功能要求相匹配的材料，如45号钢、20CrMnTi钢等。

b