《机械制造技术基础》试题B卷及答案

武汉理工大学网络学院 试题纸 B卷 课程名称 机械制造技术基础 题号 一 专业班级 机电2005、开卷 七 八 九 十 总分 100 二 三 四 五 六 题分 30 20 20 10 20 一、 简答题：（每小题6分，共30分） 1、 试分析低碳钢工件材料的切削加工性，并提出改善切削加工性的措施。 2、 通常钨钴钛类硬质合金刀具材料不能用来切削加工不锈钢工件材料，说明为什么？ 3、 拟定零件加工工艺过程，安排加工顺序时一般应遵循什么原则？ 4、 试分析用YT类硬质合金刀具材料切削45钢时，切削速度v、进给量f和切削深度ap对刀具耐用度T的影响，选择切削用量时一般应如何选择？ 5、 当车床主轴采用滑动轴承支撑时，对主轴轴承处轴径的形状精度要求非常高，而对滑动轴承的轴瓦孔的形状精度要求不高，说明为什么？ 二、判断题：（正确的划“√”，错误的划“×”，每小题2分，共20分） 1．车床主轴的径向跳动不会影响车削轴类零件的圆度误差。――――――――（ ） 2．加工原理误差在加工过程中可以消除。――――――――――――――――（ ） 3．工序能力系数与被加工工件工序公差无关。――――――――――――――（ ） 4．一批工件的尺寸服从正态分布，则这批零件的随机误差是6σ。――――― （ ） 5．为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择加工表面为 粗基准 。 ――――――――――――――――――――――――――――― （ ） 6．工件有两个以上表面参与定位称为过定位。――――――――――――――（ ） 7．精加工时使用的定位基准称为精基准。――――――――――――――――（ ） 8．车削时为获得高的表面质量应采用中速切削。―――――――――――――（ ） 9．复映误差是由于工艺系统受力变形所引起的。―――――――――――――（ ） 10．单件、小批生产多采用工序集中原则。――――――――――――――――（ ） 三、单项选择题（每题2分，共20分） 1. 当有色金属（如铜、铝等）的轴类零件外圆表面要求尺寸精度较高、表面粗糙度值较低时，一般只能采用的加工方案为…………………………………………………………（ ） （A）粗车－精车－磨削 （B）粗铣－精铣 （C）粗车－精车—超精车 （D）粗磨—精磨 2. 加工铸铁时，产生表面粗糙度主要原因是残留面积和 等因素引起的。……………………………………………………………………………………… （ ） （A）塑性变形 （B）塑性变形和积屑瘤 （C）积屑瘤 （D）切屑崩碎 3. 在车削细长轴时，为了减小工件的变形和振动，故采用较大 的车刀进行切削，以减小径向切削分力。………………………………………………………………… （ ） （A）主偏角 （B）副偏角 （C）后角 （D）副偏角和后角 4. 车削螺纹时，产生螺距误差、影响误差大小的主要因素是……………………………（ ） （A）主轴回转精度 （B）导轨误差 （C）传动链误差 （D）测量误差 5. 在主轴箱体的加工中，以主轴毛坯孔作为粗基准，目的是( )。 （A）.保证主轴孔表面加工余量均匀 （B）保证箱体顶面的加工余量均匀 （C）保证主轴与其它不加工面的相互位置 （D）减少箱体总的加工余量 6. 在大量生产零件时，为了提高机械加工效率，通常加工尺寸精度的获得方法为……（ ） （A）试切法 （B）调整法 （C）成形运动法 （D）划线找正安装法 7. 工件在安装定位时，根据加工技术要求实际限制的自由度数少于六个，且不能满足加工要求，这种情况称为。 ………………………………………………… （ ） （A）欠定位 （B）部分定位 （C）完全定位 （D）重复定位 8. 在机械加工工艺过程中安排零件表面加工顺序时，要“基准先行”的目的是…… （ ） （A）避免孔加工时轴线偏斜 （B）避免加工表面产生加工硬化 （C）消除工件残余应力 （D）使后续工序有精确的定位基面 9. 车床上安装镗孔刀时，刀尖低于工件回转中心，其工作角度将会比标注角度………（ ） （A）前、后角均变小 （B）前、后角均变大 （C）前角变小，后角变大 （D）前角变大，后角变小 10．既可加工铸铁，又可加工钢料，也适合加工不锈钢等难加工钢料的硬质合金是 （ ） （A）YW类 （B）YT类 （C）YN类 （D）YG类 四、定位原理分析：（本题共 10 分） 下图所示零件，各平面和孔已加工完毕，现在工件上铣槽，试：⑴ 指出必须限制的自由度有哪些；⑵选择定位基准面；⑶ 选择定位元件，并指出各定位元件限制的自由度数目。 ZYX 五、计算题（每小题10分，共20分） 1、在CA6140车床上用切断刀切断轴类工件，已知工件外径dw=40mm, 切断刀的标注角度如下：γγ0=80 , α0=120 , α，0＝40 ，κr＝900 ，κ'r＝50 ， λ、αs＝0。若刀刃安装时高、α 。 于中心2 mm，试计算切刀刚开始切断工件时（暂不考虑切削速度的影响），切刀的工作前角0e 和工作后角α0e ，要求画出计算简图，在图中标注γ00、γ0e0e2、如下图所示轴套零件的轴向尺寸，其外圆、内孔及端面均已加工完毕。试求：当以B面定位钻直径为φ10mm孔时的工序尺寸A1及其偏差。（要求画出尺寸链图、指出封闭环、增环和减环） 武汉理工大学教务处

试题标准答案及评分标准

（B卷）

| 课程名称：机械制造技术基础

一、 简答题：（每小题6分，共30分）

1、答：⑴ 低碳钢材料的切削加工性分析：材料的强度和硬度低，但其塑性和韧性大，切削加工时，非常容易出现积屑瘤、鳞刺，严重影响加工质量和加工精度（3分），且不易断屑（3分），故加工性差。

改善措施：① 对低碳钢进行正火处理，以提高材料的硬度，降低其塑性；

② 合理地选用刀具材料、刀具几何参数和切削用量。

2、答：由于YT类硬质合金材料中含有钛合金元素，切削温度较高时，容易与工件材料

中的钛元素发生亲和现象，造成刀具表面上的钛元素的流失而加剧刀具的磨损，故YT类硬质合金不能用来切削不锈钢材料。

3、答：安排加工顺序一般应遵循下列原则： 基面先行（定位基准面先加工）、先粗后精

（先粗加工、后精加工）、先主后次（先加工工件的主要加工面、后加工次要加工面）、先面后孔（先加工工件的平面、后加工控系） （本题共6分）

4、答：用YT15硬质合金车刀切削45碳钢时，切削用量与刀具寿命的关系式为：

CTT52.25 vfap0.75，此式表明：切削速度v对T的影响极大，f 次之，而切削厚度

对T的影响最小。（3分） 故：为提高切削效率，在机床电机功率允许的情况下，

应优先采用较大的 ap ，其次采用较大的进给量 f ，v 对T的影响太大，应慎重确定。（3分）

5、答：车削外圆时：由于切削力的方向不变，主轴旋转时，主轴轴颈始终被压向轴瓦

孔的某一侧，故主轴轴颈的圆度误差将直接传给被切削的工件。（4分）而轴瓦孔的圆度误差基本不影响主轴轴线的回转精度。（2分）故：对车床主轴轴径的形状精度要求非常高，而对滑动轴承的轴瓦孔的形状精度要求不高。

二、判断题：（正确的划“√”，错误的划“×”，每小题2分，共20分）

第1～5小题，依次为 √ ，× ，× ，√ ，× ； 第6～10小题，依次为 × ，× ，× ，√，√ 。

三、单项选择题（每题2分，共20分）

1、（C） 2、（D） 3、（A） 4、（C） 5、（A） 6、（B） 7、（A） 8、（D） 9、（D） 10、（A）

四、定位原理分析：（本题共 10 分）

Z、X、Y、Z ； 解：⑴ 必须限制的自由度：X、（4分）

⑵ 选择定位基准面：第一基准：工件底平面A；第二基准：工件上侧面B； 第三基准C：孔（允许不选） （3分）

ZYX321 ⑶ 选择定位元件：第一基准采用支承板定位（限制了3个自由度）；（1分）

第二基准采用两个支承销定位（限制了2个自由度）；（1分）

第三基准采用削边销定位（限制了1个自由度）。（1分）

五、计算题（每小题10分，共20分）

1、解：画出计算简图如下：

已知：h＝2 mm，D=40 mm, γ0=80 , α0=150

h2sin160 （2分） 则由计算简图可知： sin1D/240/2工作前角： 0e08060140 （2分）

工作后角： 0e01206060 （2分）

工作基面φDθh基面θγoγoeθ切削平面工作切削平面αoeα0 计算简图 （4分）

2、解：⑴ 画出工艺尺寸链图 （4分）

60A10-0.1A0=25±0.150

0-0.05 分析可知：封闭环A0250.1 ，增环、减环如图所示。 ⑵ 计算工序尺寸

A1+50－60 解得： A1＝35 （2分）

由封闭环的上偏差公式： 0.1＝ESA1+0－（－0.1）解得：ESA1＝0 （2分）

由封闭环的基本尺寸公式： 25＝ 由封闭环的下偏差公式：－0.1＝EI

A1 ：

A1－0.05-0 解得：EIA1=- 0.05 （2分）

故

答：

A1＝3500.052-1.金属切削过程有何特征？用什么参数来表示？

2-2.切削过程的三个变形区各有什么特点？它们之间有什么关联？

答： 第一变形区：变形量最大。第二变形区：切屑形成后与前刀面之间存在压力，所以沿前刀面流出时有很大摩擦，所以切屑底层又一次塑性变形。第三变形区：已加工表面与后刀面的接触区域。

这三个变形区汇集在切削刃附近，应力比较集中，而且复杂，金属的被切削层在此处于工件基体分离，变成切屑，一小部分留在加工表面上。

2-3.分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响，生产中最有效地控制它的手段是什么？

答： 在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,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。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。

积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，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。

由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加以利用；而对精加工不利，应以避免。

消除措施：采用高速切削或低速切削，避免中低速切削；增大刀具前角，降低切削力；采用切削液。

2-4切屑与前刀面之间的摩擦与一般刚体之间的滑动摩擦有无区别？若有区别，而这何处不同？ 答：切屑形成后与前刀面之间存在压力，所以流出时有很大的摩擦，因为使切屑底层又一次产生塑性变形，而且切屑与前刀面之间接触的是新鲜表面，化学性质很活跃。而刚体之间的滑动摩擦只是接触表面之间的摩擦，并没有塑性变形和化学反应

2-5车刀的角度是如何定义的？标注角度与工作角度有何不同？ 答：分别是前角、后角、主偏角、副偏角、刃倾角（P17）。

工作角度是以切削过程中实际的切削平面、基面和正交平面为参考平面确定的刀具角度。 2-6金属切削过程为什么会产生切削力？

答：因为刀具切入工具爱你，是被加工材料发生变形并成为切屑，所以（1）要克服被加工材料弹性变形的抗力，（2）要克服被加工材料塑性变形的抗力，（3）要克服切屑与前刀面的摩擦力和后刀面与过度表面和以加工表面之间的摩擦力。

2-7车削时切削合力为什么常分解为三个相互垂直的分力来分析？分力作用是什么？ 答：

2.8背吃刀量和进给量对切削力的影响有何不同？ 答：

2-9切削热是如何产生和传出的？仅从切削热产生的多少能否说明切削区温度的高低？

答：被切削的金属在刀具作用下，会发生弹性和塑性变形而消耗功，因此切削热的主要来源就是切屑的变形功和前、后刀面的摩擦功。

不能，因为产生切削热的同时，还通过切屑、刀具、工件将一部分热量散入到空气中，因此无法说明切削区温度的高低。

2-10切削温度的含义是什么？他在刀具上是如何分布的？他的分布和三个变形区有何联系？ 答：切削温度一般是指前刀面与切屑接触区域的平均温度。三个发热区与三个变形区是相对应的。

2-11背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否是一样？为什么？如何指导生产实践？ 答：不一样。切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。从他们的指数可以看出，指数越大影响越大。为了有效地控制切削温度以提高刀具寿命，在机床允许的条件下选用较大的背吃刀量和进给量，比选用打的切削速度更为有利。

2-12增大前角可以使切削温度降低的原因是什么？是不是前角越大切削温度越低？

答：因为前角增大，变形和摩擦减小，因而切削热减小，但前脚不能郭达，否则到头部分散热体积减小，不利于切削温度的降低。

2-13刀具的正常磨损过程可分为几个阶段？各阶段特点是什么？刀具的磨损应限制在哪一阶段？ 答：（1）初期磨损阶段新刃磨的道具后刀面存在粗糙不平之处以及显微裂纹、氧化或脱碳层等，而且切削刃较锋利，后刀面与加工表面接触面积较小，应力较大，所以该阶段磨损较快。

（2）正常磨损阶段刀具毛糙表面已经磨平，这个阶段磨损比较缓慢均匀，后刀面磨损量随着切削时间延长而近似地称正比例增加，这一阶段时间较长。

（3）急剧磨损阶段刀具表面粗糙度值增大，切削力与切削温度均学苏升高，磨损速度增加很快，一直刀具损坏而失去切削能力。

2-14刀具磨钝标准是什么意思？他与哪些因素有关？

答：刀具磨损到一定限度就不能继续使用，这个磨损限度称为磨钝标准

2-15什么叫刀具寿命？刀具寿命和磨钝标准有什么关系？磨钝标准确定后，刀具寿命是否就确定了？为什么？

答：一把新刀或重新刃磨过的刀具从开始使用直至达到磨钝标准所经历的实际切削时间叫做刀具寿命。

2-16简述车刀、铣刀、钻头的特点。 答：

2-17切削用量对刀具磨损有何影响？在VTm=C关系中，指数m的物理意义是什么？不同刀具材料m值为什么不同？

答：切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小，和对切削温度影响顺序完全一致。

m是刀具寿命线的斜率。因为不同的材料耐热性不同，因此有不同的m值，耐热性越低，斜率越小，切削速度对刀具寿命影响越大，也就是说，切削速度改变一点，刀具寿命变化很大，反之亦然。 2-18选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动力出发时，按什么顺序选择？为什么？

答：（1）首先尽可能选大的背吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。 （2）

2-19粗加工时进给量选择受哪些因素限制？当进给量受到表面粗糙度限制时，有什么办法能增加进给量，而保证表面粗糙度要求？

答：粗加工时以提高生产率为主，同时要保证规定的刀具寿命，因此一般选取较大的背吃刀量和进给量，切削速度不能很高。

要保证零件加工精度和表面质量时，则往往逐渐减小贝齿道理那个来逐步提高加工精度，进给量的大小主要依据表面粗糙度的要求来选取。

2-20如果初定切削用量后，发现所需的功率尝过机床功率时，应如何解决？ 答：分两次或多次进给降雨量切完。 2-21提高切削用量可采取哪些措施？ 答：

2-23刀具材料应具备那些性能？常用的材料有哪些？各有什么优缺点？

答：（1）高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度和韧性、良好的工艺、良好的热舞理性和耐热冲击性能。

（2）碳素工具钢：硬度高，价格低廉，但耐热性较差，温度达到200°C时就会失去原油硬度，淬火时易变形和裂纹。

合金工具钢：与碳素工具钢相比，热处理变形减小，耐热性有所提高。

高速钢：其耐热性比前两者有显著提高，600°C时仍能正常切削，许用的切削速度较高，强度、韧性、工艺性都较好。

硬质合金：耐磨、耐热性好，许用切削速度高，但强度和韧性比高速钢滴，工艺性差。 2-24试比较磨削和单刃刀具切削的异同？

答：磨削的切削刃很多，所以加工过程平稳、精度高、表面粗糙度值小。 2-26高速切削有何优点？

答：加工效率高、加工精度高、加工表面质量高、加工能耗低、节省制造资源 2-27分析切削切削时切削力、切削热、与切削速度变化的关系？

答：（1）切削开始时，随切削速度的增加，摩擦因数增加，剪切角减小，切削力增加。但在高速切削范围内，则随切削速度提高，摩擦因数减小，剪切角增大，剪切力降低。

（2）随切削速度的提高，开始切削温度升高很快，但达到一定速度后，切削温度的升高逐渐缓慢，甚至很少升高。