制造工艺学问答题 机械工艺学 Sky出品(华理的学弟学妹们,膜拜你们伟大的学姐吧!~).doc

1、第一章 工件的安装和夹具1、 定位、夹紧、安装定位：机械加工前，使工件在机床或夹具中占据某一正确位置的过程。夹紧：工件定位后，采用一定机构将其夹紧，使其定位不受切削加工影响的过程。安装：工件从定位到夹紧的整个过程。2、 何谓夹具？其作用是什么？夹具：在机械加工中，依据工件的加工要求，使工件相对机床、刀具占有正确位置，并能迅速、可靠地夹紧工件的机床附加装置，称为机床夹具，简称夹具。3、 试述六点定位原则。工件在空间具有六个自由度，即沿 x、y 、z 三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度 。用适当分布的六个支承点（即定位元件）来限制工件的六个自由度的原则称为六点定位原则。4、

2、 完全定位、不完全定位。完全定位：工件的六个自由度被不重复地完全限制的定位。不完全定位：允许少于六点的定位，即工件的六个自由度不全都被限制的定位。5、 过定位、欠定位。过定位： 工件上的某个自由度被限制了两次以上的定位。欠定位：工件的定位支承点数少于所应限制的自由度数，从而使应该限制的自由度没有被限制的定位6、 什么是基本支撑？有哪些类型，各种基本支撑的使用特点？基本支撑：用于限制工件的自由度，即真正具有独立定位作用的定位元件类型：固定支撑、可调支撑、自位支撑固定支承（装上夹具后，一般不再拆卸或调节）1、支承钉：特点：平头，用于光滑平面定位；圆头，因接触刚性差，夹紧后会代来较大的安装误差，所以

3、一般用于未经机加工的平面定位；网纹顶面，与定位面的摩擦力较大，可阻碍工件的移动，加强定位稳定性，常用于粗糙表面的侧面定位。2、支承板:特点：应用于工件平面较窄，很难用支承钉布置成支撑三角形；或工件刚度不足，夹紧力和切削力又不能恰好落在支承点上时。可调支承用于工件上未经机械加工的表面，当毛坯的尺寸变化较大时，便于调节。自位支承 特点： 每一个自位支承只相当于一个定位点，限制一个自由度，但由于增加了与工件接触点的数目，可减少工件的变形。应用场合：用在刚度不足的毛坯面或不连续的表面中定位，此时虽然增加了接触点，却可避免发生过定位。7、 什么是辅助支撑?使用时应注意什么问题?辅助支撑：用于增加工件的支

4、撑刚性，不起限制工件自由度的作用。注意问题：辅助支承不应限制工件的自由度，或破坏工件原来已经的自由度，因此辅助支承的高度必须按定位件所决定的工件定位表面位置来调节，一般每个工件加工前均要调节一次。为此，当每一个工件加工完毕后，一定要将所有辅助支承退回到和新装上去的工件不相接处的位置。8、 定位套筒和剖分套筒的使用特点。定位套筒：为圆孔定位件。特点：结构简单；定心精度不高；一般利用套筒内孔与端面一起定位，以减少工件的倾斜，但若工件的端面较大时，定位孔应做得短一些，以免过定位。剖分套筒：为半圆孔定位件。特点：下半孔放在夹具体上，起定位作用；上半孔装在可卸式或铰链式的盖上，仅起夹紧作用。主要适用于大

5、型轴类零件的精密轴颈定位，以便于工件安装。9、 何谓定位误差、基准不重合误差、基准位移误差？定位误差：工件上被加工表面的设计基准（零件图上尺寸标注的基准）相对于定位元件工作表面（定位基准）在加工尺寸方向上的最大变动量，称为定位误差。基准不重合误差：工件的定位基准与设计基准不重合基准位移误差：由于夹具定位元件和工件定位面本身有制造误差，使工件的定位面与定位元件的工作表面之间存在间隙10、对工件夹紧的基本要求有哪些？夹得稳：不得破坏工件原有的稳定定位；夹紧机构的动作应平稳，有足够的刚度和强度。夹得牢：夹紧力过大过小都不好。此外夹紧机构应能自锁。夹得快：夹紧机构应尽量简单、紧凑，操作安全省力、迅速方

6、便，以减轻工人的劳动强度，缩短辅助时间，提高生产率。11、常用的典型夹紧机构有哪些？各有何特点？典型的夹紧机构：斜楔、偏心、螺旋。斜楔夹紧的特点：（1 ）结构简单，有增力作用,且 愈小增力作用愈大。（2 ）夹紧行程小，且受 影响。 增大能增大行程但自锁性变差。（3 ）夹紧和松开要手动敲击，操作不方便。螺旋夹紧特点：结构简单，夹紧可靠，应用广泛；装卸工件的辅助时间较长。偏心夹紧机构特点：结构简单，制造方便；操作方便，夹紧迅速。12、 动力夹紧装置的特点？常用的动力夹紧装置有哪些？动力夹紧特点：操作简单省力、动作迅速，使辅助时间大为减少。装置：1、气动夹紧2、 液压夹紧3、 气液压组合夹紧4、 真

7、空夹紧5、电磁夹紧13、液压夹紧的优点？优点：1、压力高，比气压高十几倍，故油缸比汽缸尺寸小的多，由于压力大，通常不需要增力机构，可使夹具简单紧凑。2、 油液不可压缩，故夹紧刚性大，工作平稳，夹紧可靠。3、 噪音小，劳动条件好。第二章 机械加工精度1. 什么是经济精度？分析经济精度范围的两个边界点的确定原则。经济精度：指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺装备，使用标准技术等级的工人，不延长加工时间） ，一种加工方法所能保证的加工精度和表面粗糙度。确定原则：各种加工方法的加工误差和加工成本之间的关系,大致呈负指数函数曲线形状，当加工误差为 A 时，再提高一点加工精度（即减少加工误差

8、） ，则成本将大 幅度上升；加工误差达到 B 时，加工误差即使大幅度增加，成本降低却甚少；因此，加工误差为 AB 时，才属于经济精度范围。2. 什么是原始误差?机械加工中可能出现哪些原始误差?原始误差：加工过程中引起工艺系统各环节间偏离正确的相对位置的各种因素。原始误差包括：（1 ）工艺系统的制造误差和磨损 （2 ）工艺系统力、热效应引起的变形 （3 ）其它：加工原理误差，工件定位误差，调整误差，测量误差。3. 什么是误差敏感方向？误差不敏感方向？误差敏感方向：原始误差对加工精度影响最大（加工误差最大）的那个方向。误差不敏感方向：原始误差对加工精度影响最小（加工误差最小）的那个方向。4. 机床

9、主轴误差包括哪些方面?机床主轴误差（1 ） 主轴几何偏心（静态）是指主轴的回转轴线相对于定心锥孔、定心外圆的几何中心的偏心。（2 ） 主轴回转轴线的误差运动(动态)主轴回转时其瞬时回转轴线相对于理想回转轴线（用平均回转轴线代替）的偏移在误差敏感方向的最大变动值。5. 什么是误差复映?试述误差复映的机理。误差复映：加工过程中当毛坯（上一道工序）有误差时，此误差会以一定的规律传递到工件（下一道工序）上。误差复映机理：当毛坯有误差时，因切削力的变化，会引起工艺系统长生与余量相对应得弹性变形，因此工件加工后必定任有误差，由于工件误差于毛坯时相对应的，可以把工件误差看成是毛坯误差的“复映” 。复映规律：

10、毛坯误差将复映到从毛坯到成品的每一个机械加工工序中，但每次走刀后工件的误差将逐步减少。6. 什么是接触刚度?影响接触刚度的因素有哪些？接触刚度：是指零件结合面在外力作用下，抵抗接触变形的能力，用名义压强的增量与接触变形增量之比表示。影响因素：构件之间的接触刚度不仅与接触材料、接触面的几何尺寸和硬度有关，而且还与接触面的表面粗糙度、几何精度、加工方法、接触面介质、预压力等因素有关。 提高接触刚度的措施：减小连接面的表面粗糙度和平面度误差；在连接面间施加适当的预紧力。7. 什么是温度场、稳态温度场、不稳态温度场？温度场：物体中各点温度的分布称为温度场。非稳态温度场：物体未达到热平衡时，各点温度不仅

11、是坐标位置的函数，而且还是时间的函数，这种温度场称为非稳态温度场。稳态温度场：物体达到热平衡后，各点温度仅是坐标位置的函数，而不随时间变化，这种温度场称为稳态温度场。8. 什么是加工原理误差？加工原理误差：采用了近似的加工方法进行加工而产生的误差，近似加工方法包括近似的刀刃形状、近似的成型运动轨迹。9. 什么是阿贝原则？阿贝原则：工具上基准尺的测量线应与工件上的被测线在同一直线上10. 什么是机床的低速运动爬行现象？解释其产生的机理。消除爬行现象的措施？爬行现象：机床进给系统的运动件，当其运行速度低到一定值（如 0.5mm/min）时，往往不是作连续匀速运动，而是时走时停、忽快忽慢，这种现象称

12、之为爬行。爬行现象产生的原因：传动系统刚度不足以及溜板与导轨间的摩擦系数在低速范围内随滑动速度的增加而降低的特性造成的（副摩擦特性） 。消除爬行的方法：(消除爬行现象的方法主要围绕减少摩擦进行 )（1）提高滑移面的加工精度，减少表面粗糙度；（2）改善润滑条件；（3）提高传动系统的刚度;（4）采用静压导轨、滚珠丝杠及在导轨面上粘贴聚四氟乙烯;（5）操作时先将刀架后退一段距离，然后以较快速度不停顿地将刀架送到所需位置 上，或轻轻敲击手柄，使微量进给产生振动，利用振动来消除静摩擦的影响。11. 什么是残余应力？产生的原因是什么？残余应力：工件残余应力（内应力）是指在没有外力作用下或去除外力后构件内仍

13、存留的应力。产生原因：金属内部的金相组织发生不同的比容变化而导至。1、金属内部各部分受热不均或受热后冷却速度不同，产生局部热塑性变形。受热不均：冷却后高温部分有拉应力，低温部分有残余压应力。均匀受热后冷却速度不均：冷却速度快的部分存在残余压应力，而冷却速度慢的部分存在残余拉应力。2、 工件冷态受力大，产生局部塑变。3、 金相组织转化不均。12、主轴回转误差包括哪些方面？对加工精度有何影响？提高主轴回转精度的 措施有哪些？主轴回转误差：主轴回转时其瞬时回转轴线相对于理想回转轴线（用平均回转轴线代替）的偏移在误差敏感方向的最大变动值。主轴回转误差对加工精度的影响：主轴回转误差的对策提高主轴部件的制

14、造精度。 对滚动轴承进行预紧。使主轴的回转误差不反映到工件上。13、主轴几何偏心对加工精度的影响？影响：在不同的机床上有不同的表现。（1 ）车削、圆磨削时不产生圆度误差和端面的平面度误差，但会产生同轴度误差和端面垂直度误差；（2 ）铣削时产生直线度、平面度误差（几何偏心会和加工面法向同向） ；（3 ）钻、镗时加工出的孔径尺寸变化。（4 ）定心轴肩支承面与回转轴线不垂直，在安装卡盘时会引起卡盘与主轴回转轴线的几何偏心，因此对加工精度的影响亦如上述。14、工艺系统受力变形的对策有哪些？（适当展开说明）1、提高工艺系统的刚度（1）尽量减少连接面数量并注意刚度的匹配；对于基础件和支撑件，应合理选择零件

15、结构和截面形状。（2）提高连接表面的接触刚度（3 ）采用合理的装夹、加工方式例如加工细长轴时，改为反向走刀；深镗孔时采用拉镗形式来提高镗杆的刚度；采用辅助支撑。（4 ）合理使用机床如尽量减少尾座套筒、刀杆、刀架滑枕等的悬伸长度，减少运动部件的间隙，锁紧在加工时不需要运动的部件等。2、转移或补偿弹性变形3、采用适当的工艺措施合理选择刀具几何参数和切削用量以减小切削力；将毛坯分组，使一次调整中加工出的毛坯余量比较一致，减少复映误差。15、工艺系统热变形的热源主要有哪些？工艺系统热变形的对策？（适当展开）1、切削热切削层金属的弹、塑性变形以及刀具与工件、切屑间的摩擦所消耗的能量99.5转化为切削热。

16、影响：是工件和刀具热变形的主要热源。切削热主要指主运动消耗的能量，进给运动消耗的能量可忽略。2、传动系统的摩擦热和能量消耗运动副的摩擦转化的热量及动力源能源损耗转化的热（如电机、液压系统的发热等）。影响：机床热变形的主要热源。3、派生热源切削液、切屑、润滑油带走的切削热落到机床上形成派生热源；摩擦热通过润滑油的循环散布到各处形成派生热源影响：机床热变形。4、外部热源周围环境温度通过空气对流，以及其他环境热源（灯、加热器等）通过辐射传到工艺系统的热源。影响：工件、机床的热变形。对策：（1 ）减少热源的发热电机等热源放置在机床外部；主轴轴承、丝杆螺母副等可从结构、润滑等方面改善其摩擦特性，以减少发

17、热；对发热部件隔热。（2 ）用热补偿方法减少热变形采用热补偿方法使机床的温度场变得比较均匀，从而使机床仅产生不影响加工精度的均匀热变形。例如，平面磨床的热补偿。另一种热补偿结构是使关键零部件在热变形的同时，产生一个相反方向的变形。例如，双端面磨床砂轮主轴的热补偿。（3 ） 保持工艺系统的热平衡精加工前可使机床空运转一段时间，等达到或接近热平衡时再开始加工，加工精度就比较稳定。（4 ） 控制环境温度精加工机床应在恒温条件下工作。16、什么是系统性误差、常值系统误差、变值系统误差、随机误差？系统性误差：依次加工一批工件时，加工误差的大小和方向保持不变或误差随加工时间按一定规律变化的误差。常值系统误

18、差：如加工原理误差；机床、刀具、夹具的制造误差、机床受力变形引起的加工误差；机床、夹具、量具磨损引起的加工误差。变值系统误差：如机床、刀具热平衡前热变形过程中引起的加工误差；刀具磨损引起的加工误差；多工位机床回转工作台的分度误差和它的夹具安装误差引起的加工误差。随机误差：在依次加工一批工件时，误差出现的大小和方向作不规则变化的误差。17、 什么是直方图？以工件的尺寸 (或误差) 为横坐标，以频数、频率或频率密度为纵坐标表示该工序加工尺寸(误差) 的实际分布图称为直方图。18、 什么是工序工艺能力？工序工艺能力：指处于控制状态的加工工艺所能加工出的产品质量的实际能力。一般用工序的尺寸分散范围 6

19、来表示。19、 什么是随机创制成型？随机创制成型：利用工件与刀具之间的复杂运动轨迹使工件上各点与刀具各点均匀接触并受到均匀切削的成型方法。20、分别举例说明什么是提高加工精度的补偿原始误差法、转移原始误差法、均分原始误差法、均化原始误差法、就地加工法？1、减少原始误差直接消除原始误差往往较麻烦，应从改变加工方法和工装结构着手来消除产生原始误差的根源。例如：车细长轴时反向进给、采用大进给大主偏角车刀、在夹持端车出缩颈。点磨工艺中，将工件放在精密小平台上手动进给，可以排除机床导轨误差的影响。2、补偿原始误差是指人为地造成一种新的误差去抵消原有的原始误差，或利用原有的一种误差去补偿另一种误差，从而达

20、到减少加工误差的目的。如：轴承选配法提高主轴的回转精度、龙门铣床利用辅助梁使横梁产生相反方向预变形、用夹紧变形补偿平面加工时的热变形、精磨导轨时预先装上横进给机构和操纵箱等部件使床身在变形状态下精加工。3、转移原始误差把影响加工精度的原始误差转移到不影响或少影响加工精度的方向或零部件上去。例：用镗模加工箱体孔系，转塔车床刀架转位误差的转移。4、均分原始误差采用误差分组的方法把待加工工件按误差大小分 n 组，每组的尺寸波动就缩小为原来的 1/n ，然后按各组分别调整刀具和工件的相对位置，从而解决因毛坯或上道工序精度太低不能保证加工精度问题。5、均化原始误差其实质就是将机床、刀具上局部较大误差使工

21、件整个加工表面都受到同样的影响，就会对传递到工件表面的加工误差起均化作用。例如，研磨就是利用随机创制成型原理达到均化误差6、就地加工法就是指把各相关零件先行装配使它们处于工作时要求的相互位置关系，然后就地进行最终精加工。如，车床就地修正卡爪的同轴度，刨床就地修正工作台与导轨的平行度。第三章 机械加工表面质量1、表面质量的含义包括哪些主要内容？表面质量：机器零件在加工后的表面层状态。表面质量（加工质量）的内容：表面几何形状、表面层的物理机械性能。2、论述表面质量对零件使用性能的影响。1、对耐磨性的影响在半液体和干摩擦情况下，初期磨损量与粗糙度之间有很大关系。对于完全液体润滑，则粗糙度越小越有利。

22、粗糙度的纹路方向对耐磨性也有影响。2、对配合精度的影响粗糙度：动配合表面，粗糙度太大则会降低配合精度。静配合表面，粗糙度使实际过盈量减少，从而降低结合强度。因此表面粗糙度的选取应与加工精度相适应。3、对疲劳强度的影响影响疲劳强度的主要因素：应力集中。粗糙度：谷部容易形成应力集中，从而大大降低零件疲劳强度。不同的材料，对应力集中的敏感程度不同，所以对于不同的材料，表面粗糙度对疲劳强度的影响也不一样。表面残余应力：残余压应力有利，而残余拉应力不利。冷硬：适当的冷硬有利于疲劳强度的提高，但冷硬过度反而造成疲劳裂纹，降低疲劳强度。4、对耐腐蚀的影响腐蚀的种类：化学腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀。粗糙度：凹

23、谷处容易发生化学腐蚀，而峰与峰之间容易发生电化学腐蚀，所以粗糙度越小，耐腐蚀性越好。表面残余应力：引起应力腐蚀，降低耐腐蚀性。表面冷硬、金相组织变化：引起表面残余应力，降低零件耐腐蚀性。5、对接触刚度的影响粗糙度：粗糙度越大，接触刚度越低。3、表面粗糙度产生的原因？机械加工中降低表面粗糙度的措施？ 粗糙度产生的原因:1、切削过程中刀刃在工件表面留下的残留面积。2、切削过程的物理因素引起的粗糙度。（1）积屑瘤（2）鳞刺（3 ）过渡刃圆弧部分近刀尖处的切削厚度很小，当进给量小到一定程度时，造成部分金属未能被切除而与刀刃产生挤压，使粗糙度增大。（4）付切削刃对残留面积的积压使粗糙度增大。（5 ）切脆

24、性材料时，产生崩碎切屑，切屑崩碎时的裂纹深入到已加工表面下，使粗糙度增大。3、刀刃与工件位置的微幅振动。措施：对几何因素主要考虑减小残留面积的高度，可采取的措施有：减小进给量；减小刀具主、副偏角；增大刀尖圆弧半径。物理方面的因素与工件材料性质及切削机理密切相关，可从以下几方面考虑：（1）工件材料的性质材料的韧性越大，则粗糙度越大。一般来说经过调质后得到的索氏体、屈氏体组织，加工后表面粗糙度可较小。（2）切削用量切削速度对粗糙度的影响最大。积屑瘤、鳞刺在一定速度范围产生，只要合理选择速度范围，就可避免该现象。其次，高速切削时被加工材料的性质对粗糙度的影响越小。f0.1mm/r时，随 f的减小，残

25、留面积的高度减小，粗糙度减小；f50m/min） 前角对粗糙度无影响。过小的后角增加后刀与已加工表面的摩擦。刃倾角的大小会影响刀具的实际前角，因此都会对表面粗糙度产生影响。（4）切削液作用：减小界面摩擦，使切削温度降低，从而减少了切削过程中的塑性变形，抑制积屑瘤、鳞刺的产生，提高表面质量。4、什么是积屑瘤、鳞刺？消除积屑瘤和鳞刺的措施有哪些？积屑瘤： 指在加工中碳钢时，在刀尖处出现的小块且硬度较高的金属粘附物。 鳞刺：低速、塑性材料切削时，在已加工表面上出现的周期性的鳞片状毛刺称为鳞刺。消除积屑瘤和鳞刺的措施：（1 ）改用更低或较高的切削速度并配合较小的进给量。（2 ）中、低速切削时加大前角和

26、适当加大后角（3 ）使用性能优良的切削液，如动、植物油，极压乳化液或极压切削液等。（4 ）必要时对工件材料先正火、调质等热处理以提高硬度，降低塑性和韧性。 5、什么是表面冷硬？产生的原因及影响因素有哪些？表面冷硬：工件因切削加工而产生塑性变形时，表层金属得到强化的现象。原因：表层金属在发生强烈的塑性变形时，金属的晶格被拉长、扭曲、破碎，拉长后的晶粒间表面的相互聚合力增加，从而提高了抵抗进一步变形的能力；晶格被扭曲，增加了晶格间的相互干涉，也阻碍了进一步塑性变形，同时滑移平面的小碎粒也起阻碍进一步滑移的作用。 （是冷硬和回复作用的综合结果。 ）影响表面冷硬的因素：所有影响表层塑性变形程度、切削温度、热作用时间的因素都将影响表面冷硬程度。（1 ）切削用量