《機械制造工藝學》試題庫及答案一、選擇題1.零件的生產(chǎn)綱領是指（）。A.一批投入生產(chǎn)的零件數(shù)量B.生產(chǎn)一個零件所花費的勞動時間C.零件的全年計劃生產(chǎn)量D.一個零件從投料到產(chǎn)出所花費的時間答案：C解析：生產(chǎn)綱領是企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃，對于零件而言就是其全年計劃生產(chǎn)量。A選項一批投入生產(chǎn)的零件數(shù)量是批量概念；B選項生產(chǎn)一個零件所花費的勞動時間是單件工時；D選項一個零件從投料到產(chǎn)出所花費的時間是生產(chǎn)周期。2.定位基準是指（）。A.機床上的某些點、線、面B.夾具上的某些點、線、面C.工件上的某些點、線、面D.刀具上的某些點、線、面答案：C解析：定位基準是在加工中用作定位的基準，是工件上的某些點、線、面。機床、夾具、刀具上的點、線、面不是定位基準的定義范疇。3.工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度影響較大，下列（）情況最為嚴重。A.機床熱變形B.工件熱變形C.刀具熱變形D.環(huán)境熱變形答案：A解析：機床熱變形對加工精度影響最為嚴重。機床在運轉過程中，各部件會因摩擦生熱等產(chǎn)生變形，由于機床結構復雜，其熱變形會影響刀具與工件的相對位置，從而對加工精度產(chǎn)生較大影響。工件熱變形一般影響其自身尺寸精度；刀具熱變形主要影響刀具的切削性能和加工尺寸精度，但影響范圍相對較??；環(huán)境熱變形雖然也有影響，但通常不如機床熱變形顯著。4.磨削加工時，砂輪的粒度號越大，表明磨粒越（）。A.大B.小C.中等D.無法確定答案：B解析：砂輪的粒度號越大，磨粒越細，即磨粒越小。粒度號是表示磨粒大小的指標，粒度號數(shù)值越大，磨粒尺寸越小。5.在車床上用兩頂尖裝夾車削光軸，加工后發(fā)現(xiàn)工件中部直徑偏大，兩頭直徑偏小，其可能的原因是（）。A.工件熱變形B.刀具熱變形C.機床導軌磨損D.工件剛度不足答案：D解析：當工件剛度不足時，在切削力作用下，工件中部會產(chǎn)生較大的彈性變形，導致加工后中部直徑偏大，兩頭直徑偏小。工件熱變形一般會使工件整體尺寸變化；刀具熱變形主要影響刀具的切削尺寸精度，不會呈現(xiàn)這種中部大兩頭小的情況；機床導軌磨損通常會影響加工的直線度等，而不是這種特定的尺寸變化。二、判斷題1.加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)與理想幾何參數(shù)的符合程度，符合程度越高，加工精度越高。（）答案：正確解析：加工精度就是用零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀、位置等）與理想幾何參數(shù)的符合程度來衡量的，符合程度越高，說明加工精度越高。2.粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。（）答案：正確解析：粗基準是未經(jīng)機械加工的毛坯表面，其表面粗糙度和形狀誤差較大。如果在同一尺寸方向上多次使用粗基準，會導致定位誤差積累，使加工精度難以保證，所以通常只允許使用一次。3.工序集中就是將許多加工內(nèi)容集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，每道工序的加工內(nèi)容多。（）答案：正確解析：工序集中的特點就是將較多的加工內(nèi)容集中在少數(shù)幾道工序中，每道工序所包含的加工內(nèi)容豐富，與之相對的是工序分散，工序分散是每道工序的加工內(nèi)容少。4.砂輪的硬度是指磨粒的硬度，磨粒硬度越高，砂輪硬度越高。（）答案：錯誤解析：砂輪的硬度是指磨粒在磨削力作用下，從砂輪表面脫落的難易程度，而不是磨粒本身的硬度。即使磨粒硬度高，如果結合劑對磨粒的粘結力弱，砂輪硬度也可能較低。5.工藝系統(tǒng)的誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，因此工藝系統(tǒng)誤差就是加工誤差。（）答案：錯誤解析：工藝系統(tǒng)誤差是產(chǎn)生加工誤差的根源，但工藝系統(tǒng)誤差并不等同于加工誤差。工藝系統(tǒng)誤差是在加工前就存在的，如機床的制造誤差、刀具的磨損等，而加工誤差是零件加工后實際存在的誤差，它是工藝系統(tǒng)誤差在加工過程中的綜合反映，還會受到加工過程中其他因素的影響。三、簡答題1.簡述粗基準的選擇原則。答案：-保證重要表面加工余量均勻的原則：選擇重要表面作為粗基準，以保證該表面的加工余量均勻。例如，在加工機床床身時，選擇導軌面作為粗基準，可使導軌面的加工余量均勻，從而保證導軌的加工精度和耐磨性。-保證加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則：當零件上有不加工表面時，應選擇不加工表面作為粗基準，以保證加工表面與不加工表面之間的位置精度。如在加工帶孔的圓盤零件時，若外圓不加工，可選擇外圓表面作為粗基準，以保證內(nèi)孔與外圓的同軸度。-便于工件裝夾的原則：選擇粗基準時，應考慮定位準確、夾緊可靠以及夾具結構簡單、操作方便等因素。例如，選擇平整、光潔、面積較大的表面作為粗基準，以提高工件裝夾的穩(wěn)定性。-粗基準一般不得重復使用的原則：由于粗基準表面粗糙，形狀誤差較大，若在同一尺寸方向上多次使用粗基準，會使加工精度降低，所以粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次。2.分析機械加工中產(chǎn)生表面粗糙度的原因。答案：-幾何因素：刀具的形狀和幾何參數(shù)會影響加工表面的粗糙度。例如，刀具的刃口圓角半徑、主偏角、副偏角等。當?shù)毒咭砸欢ǖ膸缀涡螤钸M行切削時，會在工件表面留下殘留面積，殘留面積的大小與刀具幾何參數(shù)有關，殘留面積越大，表面粗糙度越大。-物理因素：-切削過程中的塑性變形：在切削過程中，工件材料會發(fā)生塑性變形，尤其是在切削刃附近，材料的擠壓和摩擦會導致晶粒的變形和流動，使表面粗糙度增大。例如，在切削塑性材料時，容易產(chǎn)生積屑瘤，積屑瘤的形狀和大小不穩(wěn)定，會在工件表面刻劃出溝紋，從而增加表面粗糙度。-切削振動：切削過程中的振動會使刀具與工件之間的相對位置發(fā)生變化，導致加工表面出現(xiàn)振紋，從而增大表面粗糙度。振動的原因可能是機床的振動、刀具的振動、工件的振動等，如機床主軸的不平衡、刀具的安裝不當、工件的剛度不足等都可能引起振動。-工藝系統(tǒng)因素：-機床的精度和性能：機床的導軌精度、主軸回轉精度等會影響加工表面的質(zhì)量。如果機床導軌磨損嚴重，會導致刀具的運動軌跡不精確，從而使表面粗糙度增大。-工件材料的性質(zhì)：不同的工件材料具有不同的加工性能，對表面粗糙度也有影響。例如，硬度較低、塑性較好的材料在加工時容易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，使表面粗糙度增大；而硬度較高、脆性較大的材料在加工時可能會出現(xiàn)崩碎現(xiàn)象，也會影響表面粗糙度。-切削用量：切削速度、進給量和切削深度等切削用量對表面粗糙度有重要影響。一般來說，提高切削速度可以減小表面粗糙度；進給量增大，表面粗糙度增大；切削深度對表面粗糙度的影響相對較小，但過大的切削深度會使切削力增大，可能導致振動，從而影響表面粗糙度。3.簡述工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響。答案：-對尺寸精度的影響：-誤差復映：當工藝系統(tǒng)剛度不足時，在切削力作用下，工件和刀具會產(chǎn)生彈性變形。由于毛坯的加工余量和材料硬度不均勻，會導致切削力的變化，從而使工藝系統(tǒng)的彈性變形也發(fā)生變化。在加工過程中，毛坯的誤差會部分地復映到加工后的工件上，造成工件的尺寸誤差。例如，車削一個具有橢圓形狀的毛坯時，由于切削力在不同位置的大小不同，工藝系統(tǒng)的變形也不同，加工后的工件仍然會存在一定的橢圓度，這種現(xiàn)象稱為誤差復映。-讓刀現(xiàn)象：在切削過程中，當?shù)毒咔腥牍ぜr，由于工藝系統(tǒng)的彈性變形，刀具會相對于工件產(chǎn)生一定的退讓，即讓刀。讓刀現(xiàn)象會使加工后的工件尺寸發(fā)生變化，特別是在加工薄壁零件或細長軸等剛度較低的工件時，讓刀現(xiàn)象更為明顯，可能導致工件的尺寸精度難以保證。-對形狀精度的影響：-工件形狀誤差：如果工藝系統(tǒng)的剛度在工件的不同位置分布不均勻，會導致工件在加工過程中產(chǎn)生不同程度的變形，從而影響工件的形狀精度。例如，在車削細長軸時，由于工件的剛度較低，在切削力作用下，工件中部的變形較大，會使加工后的工件呈鼓形；而在磨削平面時，如果機床導軌的剛度不均勻，會使工件表面產(chǎn)生中凸或中凹的形狀誤差。-機床和刀具的變形：機床的主軸、導軌等部件以及刀具的變形也會影響工件的形狀精度。例如，機床主軸的彎曲變形會使加工后的工件產(chǎn)生圓柱度誤差；刀具的磨損和變形會導致加工表面的形狀偏差。-對位置精度的影響：工藝系統(tǒng)的剛度不足還會影響工件的位置精度。在加工過程中，由于工藝系統(tǒng)的彈性變形，會使刀具和工件的相對位置發(fā)生變化，從而導致加工表面之間的位置精度下降。例如，在鏜孔時，如果鏜桿的剛度不足，會使鏜出的孔的軸線產(chǎn)生彎曲，影響孔與其他表面的位置精度。四、計算題1.已知某軸類零件的加工工藝路線為：粗車→半精車→精車→磨削，各工序的加工余量及工序尺寸公差如下表所示，試計算各工序的工序尺寸及公差，并填入表中。|工序名稱|加工余量（mm）|工序尺寸公差（mm）|工序尺寸及公差||----|----|----|----||磨削|0.3|±0.01|||精車|0.7|±0.03|||半精車|1.5|±0.05|||粗車|4.5|±0.2|||毛坯|-|±1.0||答案：-磨削工序：已知磨削工序的加工余量\(Z_{磨}=0.3mm\)，工序尺寸公差\(T_{磨}=\pm0.01mm\)，最終零件的尺寸為設計尺寸，設最終設計尺寸為\(\phid\)，這里假設最終設計尺寸為\(\phi50\)（可根據(jù)實際情況設定，不影響計算方法），則磨削工序尺寸\(d_{磨}=\phi50\)，公差為\(\phi50\pm0.01\)。-精車工序：精車工序的加工余量\(Z_{精}=0.7mm\)，工序尺寸公差\(T_{精}=\pm0.03mm\)。精車工序尺寸\(d_{精}=d_{磨}+Z_{磨}=50+0.3=50.3mm\)，公差為\(\phi50.3\pm0.03\)。-半精車工序：半精車工序的加工余量\(Z_{半精}=1.5mm\)，工序尺寸公差\(T_{半精}=\pm0.05mm\)。半精車工序尺寸\(d_{半精}=d_{精}+Z_{精}=50.3+0.7=51mm\)，公差為\(\phi51\pm0.05\)。-粗車工序：粗車工序的加工余量\(Z_{粗}=4.5mm\)，工序尺寸公差\(T_{粗}=\pm0.2mm\)。粗車工序尺寸\(d_{粗}=d_{半精}+Z_{半精}=51+1.5=52.5mm\)，公差為\(\phi52.5\pm0.2\)。-毛坯：毛坯的加工余量為前面各工序加工余量之和\(Z_{毛}=0.3+0.7+1.5+4.5=7mm\)，工序尺寸公差\(T_{毛}=\pm1.0mm\)。毛坯尺寸\(d_{毛}=d_{粗}+Z_{粗}=52.5+4.5=57mm\)，公差為\(\phi57\pm1.0\)。將計算結果填入表中：|工序名稱|加工余量（mm）|工序尺寸公差（mm）|工序尺寸及公差||----|----|----|----||磨削|0.3|±0.01|\(\phi50\pm0.01\)||精車|0.7|±0.03|\(\phi50.3\pm0.03\)||半精車|1.5|±0.05|\(\phi51\pm0.05\)||粗車|4.5|±0.2|\(\phi52.5\pm0.2\)||毛坯|-|±1.0|\(\phi57\pm1.0\)|五、工藝分析題1.分析下圖所示零件的機械加工工藝過程，指出其工藝過程中的定位基準，并說明各定位基準選擇的合理性。（此處假設為一個階梯軸零件，一端有軸頸，另一端有法蘭盤）答案：-粗加工階段：-定位基準選擇：選擇毛坯的外圓表面作為粗基準。例如，在粗車階梯軸的各外圓表面時，用三爪卡盤夾住毛坯的外圓。-合理性分析：選擇毛坯外圓作為粗基準，便于工件的裝夾，能夠快速地將工件定位在機床上。同時，由于粗加工時主要是去除大量的余量，對加工精度要求相對較低，毛坯外圓雖然表面質(zhì)量和形狀精度較差，但可以滿足粗加工的定位要求。而且可以保證后續(xù)加工的各外圓表面與毛坯外圓有一定的位置關系，為后續(xù)精加工打下基礎。-半精加工和精加工階段：-定位基準選擇：選擇軸的兩端中心孔作為定位基準。在半精車、精車以及磨削等工序中，通常采用兩頂尖裝夾，以兩端中心孔定位。-合理性分析：-符合基準重合原則：中心孔是軸類零件的設計基準，以中心孔作為定位基準進行加工，使得定位基準與設計基準重合，能夠減少基準不重合誤差，保證加工表面的尺寸精度和位置精度。例如，在車削各段外圓時，能夠保證各外圓之間的同軸度要求。-符合基準統(tǒng)一原則：在多個工序中都使用中心孔作為定位基準，便于保證各加工表面之間的位置精度，同時可以減少因更換定位基準而帶來的定位誤差，提高加工效率和加工精度的穩(wěn)定性。-具有較高