山东大学机械制造技术基础2009年期末考试部分试题+模拟题含答案三份—THKFIGHTER(共10页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上机械制造技术基础模拟试题一及答案一、（10分）什么是刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。并将各角度标注在图上。答：前角，在正交平面内度量的基准面与前刀面的夹角； 后角，在正交平面内度量的主后刀面与切削平面的夹角； 主偏角，在基面内度量的切削平面与进给方向之间的夹角；副偏角，在基面内度量的副切削平面与进给运动反方向之间的夹角；刃倾角，在切削平面内度量的主切削刃S与基面的夹角。 二、（10分）圆周铣削法和端面铣削法的铣削方式各有哪些？如何合理选用？答：圆周铣削方式包括顺铣和逆铣。顺铣和逆铣时，切入工件时的切削厚度不同，刀齿与工件的接触长度不同，铣刀的磨损程度不同。顺铣时，铣刀的耐用度可比逆铣时提高2-3倍，表面粗糙度也降低。顺铣不宜于铣削带硬皮的工件。在没有消除螺纹间隙装置的铣床上，只能采用逆铣，避免工作台的窜动和进给量不匀。端面铣削法包括对称铣削、不对称逆铣和不对称顺铣。 在铣削碳钢和一般合金钢时，采用不对称逆铣，以减少切入时的冲击，提高硬质合金铣刀的耐用度。在加工 不锈钢和耐热合金时，采用不对称顺铣可以减少硬质合金的剥落磨损，提高切削速度。三、（10分）试比较插齿和滚齿的加工原理、加工质量和工艺范围？答：插齿原理，模拟一对圆柱齿轮的啮合过程，其中一个是工件，另一个是齿轮形刀具（插齿刀），它与被加工齿轮的模数和压力角相同。当插齿刀沿其轴线方向往复运动时，切削刃的轨迹像一个直齿圆柱齿轮的齿面，即“产形齿轮”。 滚齿加工是根据展成法原理来加工齿轮轮齿的。模拟一对交错轴斜齿轮副啮合滚动的过程，滚刀与工件严格按照一对斜齿圆柱齿轮啮合的传动比关系旋转运动，滚刀就可以在工件上连续不断的切出齿。加工质量：1.插齿的齿形精度比滚齿高；2.插齿后齿面的粗糙度比滚齿高；3.插齿的运动精度比滚齿差；4.插齿的齿向误差比滚齿大。 工艺范围：1.加工带有台阶的齿轮以及空刀槽很窄的双联和多联齿轮，只能用插齿；2.加工无空刀槽的人字齿轮只能用插齿；3.加工内齿轮只能用插齿；4.加工涡轮只能用滚齿；5.加工斜齿圆柱齿轮，两者都可以用，但是，滚齿比较方便。四、（10分）数控机床是由哪些部分组成的？各起什么作用？答：程序载体，按一定的格式和代码存储零件加工程序；1. 数控装置，数控机床的核心，由输入、处理和输出三个部分组成，输入装置将数控指令输入数控装置，信息处理部分按照控制程序的规定，逐步存储并进行处理，通过输出单元发出位置和速度指令给伺服系统和主运动控制系统；2. 伺服系统和位置反馈系统，伺服系统用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。测量反馈系统将数控机床个坐标轴的实际位移值检测出来并经过反馈系统输入到数控装置中。3. 机床主体，数控机床的主体，在机床上自动完成各种切削加工的机械部分。4. 辅助装置，保证充分发挥数控机床功能。五、（10分）什么是积屑瘤？试述积屑瘤的形成及其对切削过程的影响？答： 由于刀具前刀面与切屑接触面上的摩擦，当切削速度不高且形成连续切屑时，加工钢料或其他塑性材料，常在刀刃处粘着一块剖面呈三角形的硬块，其硬度是工件材料硬度的2-3倍，称为积屑瘤。刀-屑接触面间的摩擦是产生积屑瘤的原因，压力和温度是产生积屑瘤的条件。工件材料硬化指数越大，越容易形成积屑瘤。积屑瘤对切削过程的影响：1. 增大实际前角，粘结在前刀面上，增大了实际前角，可使切削力减小。2. 增大切削厚度，由于积屑瘤的产生、成长、脱落是一个周期性的动态过程，切削厚度的变化易引起振动。3. 积屑瘤不稳定，易破裂，使加工表面的粗糙度增大。4. 影响刀具的耐用度，积屑瘤相对稳定时，可代替刀刃切削，提高刀具的耐用度；积屑瘤不稳定时，破裂部分有可能引起硬质合金刀具的剥落，降低刀具的耐用度。六、（15分）CA6140型卧式车床的主电机功率为7.5KW，转速为1450 r/min，其主运动传动链如下所示。试求：1、主轴正转和反转各有多少级转速？2、为什么主轴反转转速高于正转？3、主轴正转的最低转速和反转的最高转速各为多少？答：1. 主轴正转时，从轴到轴有2条传动路线，从到轴有3条传动路线，从轴到轴4条传动路线的传动比为其中和基本相同，所以实际只有三种不同的传动比。所以主轴正转可获得级转速。同理，主轴反转时可以获得级转速。2.主轴反转主要用于车削螺纹时沿螺旋线退刀而不断开主轴和刀架的传动链，以免下次切削时“乱扣”，为节省辅助时间，主轴反转转速比正转转速高。3.主轴正转最低转速： 主轴反转最高转速： 七、（17分）图示为一带键槽的齿轮孔，孔淬火后需磨削，故键槽深度的最终尺寸L=不能直接获得，这样插键槽的尺寸只能作为加工中的工序尺寸。有关内孔及键槽的加工顺序为：镗内孔至，插键槽至尺寸A，热处理，磨内孔至，同时间接获得尺寸L。试确定工序尺寸A及公差。解： 在本题中共有三个工序尺寸，分别为，完工尺寸，中间尺寸，和工序尺寸A。在此加工工艺中有两个设计尺寸，L=，D=，两个加工余量：磨孔余量和插槽深度余量（在本题中不用计算），因此可以建立两个设计尺寸链（a、b）和一个余量尺寸链（c）。建立尺寸链。由尺寸链b得：，则中间尺寸。极限偏差：根据公式（注：直线尺寸链极值解法，各环尺寸极限偏差之间关系的公式等式左边必须是封闭环的上偏差或下偏差本题以下结果有错误）得：，公差T=0.2475mm。根据余量尺寸链，可得。 (a) (b) (c)八、 （18分）汽车发动机活塞销与连杆小头套孔直径为，装配精度要求：销孔间隙为0.00450.0095。若将两零件直径的制造公差均放大到0.01。试：确定分组数Z和两零件直径尺寸的极限偏差；并用公差带位置图表示出各组的配合关系。解：回油阀阀芯和套孔最小间隙，最大间隙。间隙公差，则=0.0025mm公差放大倍数为：，分组数应与放大倍数相等或稍大些，因此分为4组。假设本题中采用基轴制，根据分组数和题目要求，将孔公差带放大后，活塞销mm， mm；套孔mm公差带位置图表示的配合关系如下： 机械制造技术基础模拟试题二答案一、（10分）什么是刀具的前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。各角度对切削有何影响？答：前角，在正交平面内度量的基准面与前刀面的夹角；后角，在正交平面内度量的主后刀面与切削平面的夹角；主偏角，在基面内度量的切削平面与进给方向之间的夹角；副偏角，在基面内度量的副切削平面与进给运动反方向之间的夹角；刃倾角，在切削平面内度量的主切削刃S与基面的夹角。前角，它决定了切削刃的锋利程度和刀尖的坚固程度。增大前角能减小切削变形，减小切削力和切削效率；增大前角能改善刀-屑接触面的摩擦状况，降低切削温度和刀具磨损，提高刀具的耐用度；增大前角能减小或抑制切屑瘤，减小振动从而改善加工表面质量。后角，后角的大小影响后刀面与工件加工表面之间的摩擦，影响刀楔角的大小。增大后角可以减少到局的磨损，提高加工表面质量；后角的大小影响刀具的耐用度；后角增大，刀楔角减小，刀尖锋利，易切入工件，减小变质层深度。主偏角和副偏角影响刀尖的强度、散热面积、热容量以及刀具耐用度和已加工表面质量。刃倾角，控制切屑流出的方向；影响刀尖的锋利度，影响切削刃切入时接触点的变化，影响切入切出时接触点的变化；影响切入切出时的平稳性；影响切削分力的比值；影响切削刃的工作长度。二、 （10分）什么是定位基准？试述粗基准和精基准的选择原则？答：基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。定位基准是在加工中用作定位的基准。精基准的选择原则：1.基准重合原则；2.基准统一原则；3.互为基准原则；4.自为基准原则；5.所选精基准，应保证工件装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。粗基准的选择原则：1.选择重要的面作为粗基准，对于工件的重要表面，为保证本身的加工余量小而均匀，应优先选择该重要表面为粗基准；2.选择不加工表面作为粗基准，以保证加工表面与不加工表面之间的相互位置要求；3.选择加工余量最小的表面为粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量；4.选择较为平整光洁，无分型面、冒口，面积较大的表面为粗基准，以使工件定位可靠、装夹方便，减少劳动量。5.粗基准在同一自由度上只能使用一次。三、（10分）试述细长轴加工的特点？为防止细长轴加工中出现弯曲变形，在工艺上要采取哪些措施？答：在两顶尖间车削细长轴，工件的刚度或变形随受力点位置而变化。变形大的地方（刚度小）切除的金属层薄；变形小的地方（刚度大）切除的金属层厚，所以工件的受力变形而使加工出来的工件产生两端细、中间粗的腰鼓形圆柱度误差。 细长轴的加工由于工件本身的刚度较低，需要提高工件的刚度，主要措施是缩小切削力的作用点到支承之间的距离，以增大工件切削时的刚度；采用高同轴度的跟刀架或套筒等辅助支承；反复较直，改善变形状况。四、（10分）机床夹具的用途是什么？由哪些部分组成？各起什么作用？答：机床夹具，稳定保证加工质量、提高劳动生产率、减轻工人的劳动强度、保证安全生产、扩大机床的适用范围。 机床夹具有以下基本部分部分组成。1. 定位装置，确定工件在夹具体中的正确位置；2. 夹紧装置，保持工件在夹具中的正确位置，保证工件在加工过程中受到外力作用时，已经占据的正确位置不被破坏；3. 对刀、导向元件，确定刀具相对于加剧的正确位置和引导刀具进行加工；4. 夹具体，用于连接夹具上各个元件或装置，并与机床相关部件连接；5. 连接元件，确定夹具在机床上正确位置；6. 其他元件和装置，满足夹具的特殊需要，比如分度、上下料等。五、（10分）什么是工序集中？什么是工序分散？各有什么特点？答：工序集中是将零件的加工内容集中在少数几道工序中完成。其特点是：1 有利于采用高效的专用设备和工艺设备，可大大提高劳动生产率；2 工序少，减少了机床数量、操作工人人数和生产面积、简化了生产计划管理；3 工件的装夹次数减少，缩短了辅助时间；4 设备和工艺装备复杂，生产准备工作量和投资都较大，调整、维修费时费事，转换新产品困难。工序分散是将零件的加工内容分散到很多工序内完成，其特点是：1 与由每台机床完成的工序简单，可采用结构简单的高效单能机床，工艺装备简单、调整容易，易于平衡工序时间，组织流水生产；2 生产准备工作量少，容易适应产品的转换，对操作工人技术要求低；3 有利于采用最合理的切削用量，减少机动时间；4 设备的数目多，操作工人多，生产面积大，物料运输路线长。六、（15分）CA6140型卧式车床的主电机功率为7.5KW，转速为1450 r/min，其主运动传动链如下所示。试求：1、主轴正转和反转各有多少级转速？2、为什么主轴反转转速高于正转？3、主轴正转的最高转速和反转的最低转速各为多少？答：1. 主轴正转时，从轴到轴有2条传动路线，从到轴有3条传动路线，从轴到轴4条传动路线的传动比为其中和基本相同，所以实际只有三种不同的传动比。所以主轴正转可获得级转速。同理，主轴反转时可以获得级转速。2.主轴反转主要用于车削螺纹时沿螺旋线退刀而不断开主轴和刀架的传动链，以免下次切削时“乱扣”，为节省时间，主轴反转转速比正转转速高。3.主轴正转最高转速： 主轴反转最高转速： 七、（17分）某车床主轴箱体的主轴孔的设计要求为，其工艺过程为粗镗半精镗精镗铰孔，各工序的加工余量分别为5.0、2.5、0.4、0.1，经济加工精度为H13（0.54）、H10（0.14）、H8（0.054）、H7（0.035），铸造孔的公差为4，试确定各工序尺寸（包括铸造孔）及公差。解：1. 确定各工序的工序尺寸 为了留出铰孔加工余量，精镗后孔径的基本尺寸应该是：=100-0.1=99.9mm;为了留出精镗的加工余量，半精镗后孔径的基本尺寸应该是：=99.9-0.4=99.5 mm；为了留出半精镗的加工余量，粗镗后孔径的基本尺寸应该是：=99.5-2.5=97.0 mm；为了留出粗镗的加工余量，毛坯孔径的基本尺寸应该是：=97.0-5.0=92 mm。2. 根据经济加工精度加工精度，各工序尺寸的偏差，按照常规加以确定，即加工尺寸按“单向入体原则”标注极限偏差，毛坯尺寸按照“1/3-2/3入体原则”标注。铰孔公差： 精镗公差：半精镗公差：粗镗公差： 各加工尺寸如下：精镗后： 半精镗后： 粗镗后：毛坯尺寸：八、（18分）某拖拉机分配器回油阀阀芯和套孔直径为，装配精度要求：阀芯外圆和阀套孔间隙为0.0060.012。若将两零件直径的制造公差均放大到0.015。试：确定分组数 Z和两零件直径尺寸的极限偏差；并用公差带位置图表示出各组的配合关系。解：回油阀阀芯和套孔最小间隙，最大间隙。间隙公差，则=0.003mm公差放大倍数为：，分组数应与放大倍数相等或稍大些，因此分为5组。假设本题中采用基轴制，根据分组数和题目要求，将孔公差带放大后，阀芯mm， mm；套孔公差带位置图表示的配合关系如下：机械制造技术基础模拟试题三答案一、简要解释下列概念：1.直角自由切削：只有一条直线刀刃参与切削，且刀刃垂直于合成切削运动方向的切削方式，刀刃刃倾角为0。2.刀具耐用度：刀具刃磨后开始切削，一直到磨损量达到刀具的磨钝标准所经过的净切削时间，用T（s或min）表示。3.积屑瘤：由于刀具前刀面与切屑接触面上的摩擦，当切削速度不高且形成连续切屑时，加工钢料或其他塑性材料，常在刀刃处粘着一块剖面呈三角形的硬块，其硬度是工件材料硬度的2-3倍。4.内联系传动链：它是联系构成复合运动的各个分运动执行件的传动链。传动链所联系的执行件之间的相对运动有严格的要求。5.拉削图形：拉刀从工件上把拉削余量切下来的顺序，通常都用图形来表达，拉削图形选择合理与否，直接影响到刀齿负荷的分配、拉刀长度、拉销力的大小、拉刀的磨损和耐用度、工件表面质量、生产率和制造成本等。6.工步：在加工表面、刀具和切削用量（不包括背吃刀量）均保持不变的情况下所完成的那一部分工序的内容。7.工艺基准：基准是指用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。8.机械加工精度：零件加工后的实际几何参数（尺寸、形状和相互位置）与理想几何参数相符合的程度。二、填空题：1. 正交平面参考系由正交平面、基面和切削平面组成。2. 金刚石刀具最适合加工的工件材料是有色金属和非金属；不适合加工铁族金属材料，原因是金刚石的碳元素与铁原子有很强的化学亲和作用，使之转化成石墨，失去切削性能。3. 常用来衡量切屑变形程度的指标主要有变形系数、剪切角和剪应变。4. 切削用量三要素对切削温度的影响的顺序是：切削速度>进给量>背吃刀量。5. 切削液的作用主要有：冷却、润滑、清洗和防锈。6. 工件材料强度、硬度高时，应选用较小的前角；工艺系统刚性差时，应选用较小的后角。7. CA6140型普通车床能车削四种标准的螺纹中，米制螺纹与模数螺纹的传动路线相同，但挂轮不同，这两种螺纹的导程是分段等差数列；英制螺纹与径节螺纹的传动路线相同，但挂轮不同，这两种螺纹的导程是分段调和数列。8. 对于麻花钻，越接近钻头外缘，其前角越大，越接近钻头中心，其前角越小；由于麻花钻横刃具有很大的负前角，钻削时横刃处会发生严重的挤压而造成很大的轴向力。9. 圆周铣削的两种铣削方式中，逆铣时切入工件时切削厚度最小，切出时的切削厚度最大；顺铣切入工件时的切削厚度最大，切出时的切削厚度最小。10. 砂轮的特性主要由：磨料、粒度、结合剂、硬度、组织、形状尺寸等因素决定。11. 工艺基准按不同场合和用途可分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。12.工艺系统是指由：机床、刀具、夹具、工件所构成的封闭系统。13.确定工序余量的方法有：分析计算法、经验估计、查表法。14.分组互换装配法，常用于装配精度要求很高组成环数少、成批或者大量生产生产场合。15.工件以外圆表面定位时，常用的定位方式有：定心定位和支承定位。16.在生产过程中，分布图分析法具体主要用来：判别加工误差的性质、确定各种加工方法所能够达到的加工精度、确定工序能力及其等级、估计不合格率。17.机床夹具通常主要包括由定位装置、夹紧装置、对刀和导向装置、夹具体和连接元件等部分组成。18.减少工艺系统受力变形的措施为：提高接触刚度、提高工件刚度、提高机床部件的刚度、合理装夹工件以减少夹紧变形。19.定位基准精基准的选择原则是:基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则、所选用精基准，应保证工件装夹稳定可靠，夹具结构简单，操作方便。20.钻夹具的结构特点是它有装有钻套和安装钻套用钻模板。三、计算、分析、论述题1. 标注如图1所示端面车刀的g0、a0、a0¢、ls(>0°)六个角度，并画图标注切削层参数ap、aw、ac和进给量f（10分）。2. 图2所示为滚切直齿圆柱齿轮的传动原理图。试分析直齿圆柱齿轮的母线、导线分别是什么线？分别用什么方法形成？分别需要几个成形运动（用图中符号表示）？列出全部传动链，并分别说明是内联系还是外联系（10分）。答：母线：渐开线，由展成法形成，需要一个复合的表面成型运动，可分解为滚刀旋转运动和工件旋转运动；导线：直线，由相切法形成，需要两个独立的成形运动，即滚刀旋转运动和滚刀沿工件的轴向运动。展成运动传动链：滚刀-4-5-6-7-工件，滚刀旋转运动和工件旋转运动之间保持严格的相对运动关系，属于内联系传动链；主运动传动链：电动机-1-2-3-4-滚刀，与动力源直接相连，属于外联系传动链；进给运动传动链：工件-7-8-9-10-刀架升降丝杠，工作台为间接动力源，属于外联系传动链。3.零件部分设计要 求如图3所示，上工序已加工出，本工序以如图4所示的定位方式，用调整法来铣削平面。试确定工序尺寸及其偏差。（10分）解：在本题中有三个设计尺寸和一个加工余量。可以建立三个设计尺寸链和一个余量尺寸链（在此题中可以不建）。在本题中包含三个工序尺寸，端工序尺寸，端工序尺寸，完工尺寸H。建立如下图(a)、(b)、(c)尺寸链。由尺寸链得：，根据第三个尺寸链可得：对于，为减环，其余为增环则工序尺寸为：极限偏差，根据公式带入式中可以求得：4.如图5所示，以外圆柱面在V形块上定位，在插床上插内键槽，已知外径，内径，外径A对内径d的同轴度允差为0.02mm,试计算加工尺寸H的定位误差。解：外圆柱面在V形块上定位，定位基准为外圆柱面的中心线，外圆柱面为定位基面。，的方向均与工序尺寸H的方向相同，所以。由于外圆柱面制造公差=0.03mm，则基准位移误差为：工序基准为内圆柱面的下母线，与定位基准不重合，会产生基准不重合误差。则基准不重合误差为：工序基准与定位基准有公共变量，当定位基准变化时，工序基准呈反向变化，因此加工尺寸H的定位误差为：图1端面车刀图1端面车刀图2滚切直齿圆柱齿轮传动原理图320-0.09200-0.1 图3200-0.02，H 图43.(a)3.(b) 3.(c) 图52009年 机械制造技术基础 一、 名词解释 （每题2分，共20分）机械装配、工序单件时间、砂轮硬度二、 填空 （每空0.5分，共20分）机械加工工艺规程设计中的主要定性问题热处理及表面处理工序的安排定位基准的选择基准统一原则定义金刚石刀具适于加工有色金属和非金属，不适合加工铁族金属材料。刀具磨损的主要原因对切削力影响最大的切削用量是背吃刀量三、 判断题（每题1分，共10分）四、 问答题 （每题5分，共10分）1. 简述切削用量三要素对切削温度的影响及原因。2. 再生效应自振原理五、 计算分析题（每题8分，共40分）1. 端面车刀几何角度标注前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角。2. 由机床传动系统图写出机床传动路线表达式、传动级数，并计算主轴最高和最低转速。3. 修配装配法。4. 为给出零件设计定位方式并在图上简画出定位件。5. 加工尺寸链。专心-专注-专业