機械制造工程學復(fù)習題

1、第 一 章 金屬切削原理1、 基本定義（1） 切削運動：工件和刀具之間的相對運動。通常，切削運動按其作用可分為主運動和進給運動，這兩個運動的向量和，稱為合成切削運動。（2） 切削用量三要素： 1）切削速度 Vc （切削刃上選定點相對于工件沿主運動方向的瞬時速度。單位：m/s 或 m/min（ r/s 或 r/min )2）進給速度 Vf（切削切削刃上選定點相對于工件沿進給運動方向的瞬時速度。單位：mm/s 或 mm/min）或進給量 f（工件或刀具每回轉(zhuǎn)一周或往返一個行程時，兩者沿進給運動方向的相對位移。單位：mm/r 或 mm/dstr（double stroke雙行程）3）背吃刀量 ap

2、(切削深度)（在基面上）垂直于進給運動方向測量的切削層最大尺寸。單位：mm 例如，外圓車削: ap(dw-dm)/2 （3） 刀具幾何參數(shù)最常用的刀具標注角度參考系1) 正交平面參考系；組成：基面Pr通過切削刃上選定點，垂直于該點切削速度方向的平面。通常平行于車刀的安裝面（底面）。基面中測量的刀具角度：主偏角r主切削刃在基面上的投影與進給運動速度Vf方向之間的夾角。 副偏角r副切削刃在基面上的投影與進給運動速度Vf反方向之間的夾角。 刀尖角r 主、副切削刃在基面上的投影之間的夾角，它是派生角度。r=180-(r r)。r是標注角度是否正確的驗證公式之一。 切削平面Ps 通過切削刃上選定點，垂直

3、于基面并與主切削刃相切的平面。切削平面中測量的刀具角度：刃傾角s 主切削刃與基面之間的夾角。正交平面Po通過切削刃上選定點，同時與基面和切削平面垂直的平面。正交平面中測量的刀具角度 ：前角o 前刀面與基面之間的夾角。后角o 后刀面與切削平面之間的夾角。楔角o 前刀面與后刀面之間的夾角。 書上第九頁圖11-1 外圓車刀正交平面參考系的標注角度2) 法平面參考系；3)假定工作平面與背平面參考系2、 金屬切削過程（1） 切削層的變形第變形區(qū) 近切削刃處切削層內(nèi)產(chǎn)生的塑性變形區(qū)； 第變形區(qū) 與前刀面接觸的切屑層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)； 第變形區(qū) 近切削刃處已加工表層內(nèi)產(chǎn)生的變形區(qū)。1）第一變形區(qū) 塑性變形從始

4、滑移面OA開始至終滑移面OM終了，之間形成AOM塑性變形區(qū)。主要特征是金屬沿滑移面的剪切變形，隨之產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象。 2） 第二變形區(qū) 當切屑沿前刀面流動時，會進一步受到前刀面的強烈擠壓和摩擦，進一步發(fā)生變形，變形主要集中在與前刀面摩擦的切屑底面一薄層金屬區(qū)域（第變形區(qū)）。主要特征是“纖維化”塑性變形，晶粒纖維化的方向和前刀面平行。切屑底面光滑、外側(cè)呈毛茸狀。產(chǎn)生積屑瘤 （在中低速切削塑性金屬材料時, 常在刀具前面刃口處形成一塊硬度很高的楔塊，稱之為積屑瘤。）優(yōu)點：穩(wěn)定的積屑瘤代替刀刃進行切削，延長刀具壽命；加大刀具的工作前角，使變形下降，切削容易。缺點：形狀極不規(guī)則，影響加工精度和表面粗糙

5、度；不穩(wěn)定積屑瘤的頻繁脫落，加速刀具的磨損，產(chǎn)生振動。 在精加工時應(yīng)盡可能避免積屑瘤的產(chǎn)生，但在粗加工時，有時可充分利用積屑瘤。 3）第三變形區(qū) 在已加工表面上與刀具后面擠壓、摩擦形成的變形區(qū)域稱為第三變形區(qū)（）。主要特征：已加工表面的纖維化，形成加工變質(zhì)層。塑性變形造成已加工表面加工硬化及表面層的殘余應(yīng)力。 （2）切屑的類型1)帶狀切屑 形成條件：加工塑性材料、高切削速度、小切削厚度、大的刀具前角。 特 點：切削過程平穩(wěn)，切削力波動較小，已加工表面粗糙 度小。不易斷屑、影響加工過程和安全。2)擠裂切屑：形成條件：加工塑性材料、中等切削速度、切削厚度較大或刀具前角較小。 特 點：切屑冷硬度高，

6、脆且易斷，已加工表面粗糙度小。切削力幅值大，且波動明顯，易產(chǎn)生振動。3) 單元切屑形成條件：加工塑性較差的材料、切削速度很低、切削厚度很大或刀具前角很小。 特 點：切削力波動大，振動明顯，已加工表面非常粗糙、有振紋。4) 崩碎切屑形成條件：切削脆性材料，如鑄鐵、黃銅等。 特 點：切削力幅值較小但波動幅度大，易產(chǎn)生振動，已加工表面粗糙度較大。3、 刀具磨損和刀具耐用度（1） 刀具磨損的形式 1）前刀面磨損：切削塑性材料，切削速度、切削厚度較大時，在前刀面上磨出一個月牙洼。2）后刀面磨損：加工脆性材料或在切削速度較低、切削厚度較?。╤D0.1mm），由于前刀面上刀屑間的作用相對較弱，主要發(fā)生后刀面

7、磨損。3）邊界磨損：切削鋼材時，常在主切削刃靠近工件外皮處以及刀尖處的后刀面上，磨出較深的溝紋，這就是邊界磨損。（2）刀具磨損的原因 1）磨料磨損：低速切削時的主要磨損原因。2）黏結(jié)磨損：切屑材料與刀具在壓力和摩擦條件下發(fā)生冷焊黏結(jié)，帶走刀具材料，產(chǎn)生表面破壞傷痕。 在形成不穩(wěn)定積屑瘤的條件下，黏結(jié)磨損較為嚴重。 3）擴散磨損：工件、刀具材料在高溫條件下相互擴散，造成刀具磨損。擴散磨損是硬質(zhì)合金刀具的主要磨損原因之一。4）化學磨損：高溫下刀具材料與周圍介質(zhì)起化學作用，在刀具表面形成一層硬度較低的化合物，被切屑或工件擦掉而形成磨損。在高速切削時，產(chǎn)生邊界磨損的主要原因。（3）刀具耐用度定義：刀具

8、耐用度是指刃磨后的刀具從開始切削到磨損量達到磨鈍標準(VB、NB)為止所用的切削時間。用T表示，單位：min。 （刀具耐用度是衡量刀具材料切削性能、工件材料的切削加工性及刀具幾何參數(shù)是否合理的重要參數(shù)。）4、 工件材料的切削加工性 （1） 含義： 工件材料切削加工性是指對某種材料進行切削加工的難易程度。 （2） 衡量指標 1）以一定耐用度下的切削速度vT衡量加工性； 2）以加工表面質(zhì)量衡量加工性； 3）以切削力或切削溫度衡量加工性； 4）以切屑控制或斷屑的難易衡量加工性。 一般生產(chǎn)中，常以保證刀具一定耐用度下的切削速度vT作為衡量材料切削加工性的指標。 第 二 章 金屬切削刀具1、 車 刀 車

9、刀是金屬切削加工中使用最廣泛的刀具，它可以在普通車床、轉(zhuǎn)塔車床、立式車床、自動與半自動車床上，完成工件的外圓、端面、切槽或切斷等不同的加工工序。2、 孔加工刀具 孔加工刀具用途廣、種類多，一般可分為兩大類： （1）在實體材料上加工孔的刀具，如麻花鉆、中心鉆、扁鉆、深孔鉆等； （2）對孔進行再加工的刀具，如擴孔鉆、絞刀、鏜刀、锪鉆等。 （3）絞刀用于孔的精加工或半精加工：加工中的“擴張”與“收縮” 。擴張：實際加工的孔徑比絞刀校準部的直徑大。 原因：刀齒的徑向誤差、工件與刀具的安裝誤差，積屑瘤的作用，工件材料、絞削用量、切削液等因素的影響。收縮：實際加工的孔徑比絞刀校準部的直徑小。 原因：工件材

10、料的彈性恢復(fù)。如加工薄壁的韌性材料、硬質(zhì)合金絞刀高速絞孔等。3、 銑 刀銑削是一種應(yīng)用非常廣泛的加工方法。加工精度一般為IT9IT8，表面粗糙度為Ra6.31.6。銑刀為多齒刀具，有較高生產(chǎn)率。主要用于平面、臺階、溝槽和各種成形面的粗加工和半精加工。（1） 銑削方式1）圓周銑削：用分布于圓柱面上的刀齒進行的銑削，稱為周銑。 逆銑：銑刀切入工件時的切削速度方向與工件的進給方向相反。特點：刀齒的切削厚度從ap=0至apmax； 切入時，出現(xiàn)打滑，刀齒較易磨損； 已加工表面冷硬現(xiàn)象嚴重； 要求工件裝夾緊固； 進給比較平穩(wěn)。順銑：銑刀切出工件時的切削速度方向與工件的進給方向相同。特點：刀齒的切削厚度從

11、apmax到ap=0 ； 刀齒磨損較少，提高刀具耐用度； 已加工表面質(zhì)量較高； 工件表面硬皮易損壞刀齒； 進給速度時快時慢，影響工件表面粗糙度。 2）端面銑削：用分布于銑刀端平面上的刀齒進行的銑削，稱為端銑。1）對稱銑 ：刀齒切入工件與切出工件的切削厚度ap相同,稱為對稱銑削。2）不對稱逆銑：若切入時的切削厚度小于切出時的切削厚度，則為不對稱逆銑。第 三 章 金屬切削機床1、 成形運動(1).工件表面的成形方法 零件表面的形成：是一條母線沿一條導(dǎo)線運動而形成。母線和導(dǎo)線統(tǒng)稱為表面發(fā)生線。 發(fā)生線是由刀具的切削刃與工件間的相對運動得到的，由于使用的刀具切削刃形狀和采取的加工方法不同，形成發(fā)生線的

12、方法可歸納為四種：軌跡法、成形法、相切法和展成法。 （2）成形運動的種類：簡單成形運動、復(fù)合成形運動 1） 簡單運動之間是相互獨立的，沒有嚴格的相對運動關(guān)系。 2） 組成復(fù)合運動的各個部分必須保持嚴格的相對運動關(guān)系，是相互依存，而不是獨立的。(3)傳動鏈1）外聯(lián)系傳動鏈 聯(lián)系動力源（如電動機）和執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺等）之間的傳動鏈，使執(zhí)行件獲得運動（速度和方向）。 保證執(zhí)行件實現(xiàn)簡單運動； 不要求動力源和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系； 如：車床上加工外圓 電機-主軸；主軸-刀架 2）內(nèi)聯(lián)系傳動鏈當傳動鏈的兩個末端件（執(zhí)行件）之間的相對運動有嚴格的比例關(guān)系要求，該傳動鏈稱為內(nèi)聯(lián)系傳動鏈。

13、聯(lián)系復(fù)合運動之內(nèi)的各個分量，保證執(zhí)行件實現(xiàn)復(fù)合運動； 執(zhí)行件和執(zhí)行件之間有嚴格的傳動比關(guān)系； 內(nèi)聯(lián)系傳動鏈中不得有瞬時傳動比發(fā)生變化的傳動件，如摩擦傳動、帶傳動、鏈傳動等。(4) 傳動原理圖 :臥式車床的傳動原理圖如下所示在臥式車床傳動系統(tǒng)中，由于換置器官位置的不同，有如下圖所示的三種傳動方案，試寫出每種傳動方案的內(nèi)、外聯(lián)系傳動鏈；從中選出最優(yōu)方案，并說明理由。2、 傳動系統(tǒng)（1） 傳動路線表達式1)傳動路線 傳動路線表達式如下：2）主軸的轉(zhuǎn)速級數(shù)與轉(zhuǎn)速 根據(jù)傳動系統(tǒng)圖和傳動路線表達式，主軸正轉(zhuǎn)可獲得23(22-1)+23=24級不同轉(zhuǎn)速。同理，主軸反轉(zhuǎn)12級。 主軸的轉(zhuǎn)速可按下列運動平衡式計

14、算： n=1450(130/230)uI-IIuII-IIIuIII-V（2） 設(shè)計傳動系統(tǒng)1）變速范圍 Rn=nmax/nmin 2）公比3）變速級數(shù)（3）轉(zhuǎn)速圖 級比指數(shù)：傳動組內(nèi)相鄰兩傳動比之比值x稱為級比，級比的指數(shù)x ，稱為級比指數(shù)?；窘M和擴大組：級比指數(shù)為1的傳動組，稱為基本組。將基本組的變速范圍進行擴大的傳動組，稱為擴大組。設(shè)計變速系統(tǒng)的一般原則 1）“一個規(guī)律”：符合級比規(guī)律 2）“兩個限制”： 齒輪極限傳動比：imax=22.5,imin=1/4。 齒輪變速組的變速范圍：rmax=810。 3）“三項原則”：傳動副的設(shè)計“要前多后少”，傳動路線的設(shè)計要“前密后疏”，降速比的

15、設(shè)計要“前緩后急”。（ 若有升速傳動，應(yīng)遵守“先升后降”的原則。）4）“四項注意”：傳動鏈要短，齒數(shù)和要小，齒輪線速度要小，空轉(zhuǎn)件要少。 第 四 章 機床夾具設(shè)計原理1、 機床夾具的組成及作用（1）機床夾具的組成1）定位元件2）夾緊裝置3）對刀及導(dǎo)向元件 用于確定刀具相對工件上加工表面相對位置的元件。 如鉆套、鏜套、對刀塊等。4）夾具體 用于安裝夾具中各種元件或裝置的基礎(chǔ)件。5）其他元件或裝置 如定向鍵（T型槽定位鍵）、操作件（啟動、液壓、電磁等操作桿）、分度裝置等。（2）機床夾具的作用1）保證發(fā)揮機床的基本性能 2）擴大機床的工藝范圍3）提高生產(chǎn)率和降低加工成本4）保證加工精度和加工精度的穩(wěn)

16、定性5）降低對工人技術(shù)水平的要求，減輕勞動強度2、工件在夾具中的定位（1）六點定位原理（能夠判斷出限制哪些自由度）工件在空間的六個自由度必須用相當于六個支承點的定位元件來限制，且每個支承點只限制一個自由度。 （2）定位狀態(tài)1） 完全定位：工件在夾具中定位，需要六個自由度都被限制時，稱為完全定位。 2） 不完全定位（部分定位）：工件在夾具中定位，不需要全部限制六個自由度數(shù)時，稱為不完全定位。3） 欠定位：工件在夾具中定位時，實際限制的自由度數(shù)少于應(yīng)限制的自由度數(shù)時，稱為欠定位。 4） 過定位（重復(fù)定位）：工件在夾具中定位時，同一自由度由兩個或兩個以上的支撐點所限制時，稱為過定位。3、 定位誤差

17、由于工件在夾具上定位不準確所引起的工序尺寸誤差、方向或位置誤差。（1）基準不重合誤差B 定位基準與工序基準不重合而引起的工序尺寸的最大變動量，稱為基準不重合誤差。（2）基準移位誤差Y 定位基準（本身）相對其理想位置沿工序尺寸方向變動，而引起的工序尺寸的最大變動量，稱為基準移位誤差。（3） 計算方法 DB+Y 書上第271頁11題第5章 機械加工質(zhì)量1. 機械加工精度（1）定義機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的位置）與理想零件幾何參數(shù)相符合的程度。（2） 加工精度的影響因素1) 工藝系統(tǒng)的幾何誤差原理誤差機床的幾何誤差工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差刀具、夾具的制造誤差及工件的安裝

18、誤差工藝系統(tǒng)磨損所引起的誤差2） 工藝系統(tǒng)受力變形所引起的誤差傳動力對加工精度的影響慣性力對加工精度的影響夾緊力對加工精度的影響重力對加工精度的影響3） 工藝系統(tǒng)受熱變形所引起的誤差機床熱變形對加工精度的影響刀具熱變形對加工精度的影響工件熱變形對加工精度的影響4）工件內(nèi)應(yīng)力所引起的誤差熱加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差切削加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力引起的誤差。冷塑變形：表面產(chǎn)生壓應(yīng)力；熱塑變形：表面產(chǎn)生拉應(yīng)力冷校直產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起的誤差（3） 提高加工精度的解決措施1）減小工藝系統(tǒng)受力變形的措施提高工藝系統(tǒng)的剛度：機床構(gòu)件自身剛度的提高；零部件之間的接觸剛度；提高工件安裝的剛度提高零部件的剛度：提

19、高加工時刀具的剛度；加預(yù)緊力2）減少工藝系統(tǒng)受熱變形的措施減少并隔離熱源采用熱補償機構(gòu)穩(wěn)定機床溫度場分布（達到熱平衡后在工作）控制環(huán)境溫度3）減小或消除內(nèi)應(yīng)力的措施合理設(shè)計零件結(jié)構(gòu)采取適當?shù)臒崽幚砗侠戆才殴に嚶肪€2、 表面質(zhì)量的影響因素（1） 影響表面粗糙度的因素1）切削加工中影響表面粗糙度的因素幾何因素物理因素2） 磨削加工中影響表面粗糙度的因素砂輪：砂輪的粒度 粒度 ，表面粗糙度 砂輪的硬度 適宜 砂輪的修整 表面越光滑，表面粗糙度越小磨削用量 砂輪的速度 速度 ，表面粗糙度 磨削深度 深度 ，表面粗糙度 工件的速度（縱向進給） 速度，表面粗糙度3） 工藝系統(tǒng)的振動對表面粗糙度的影響自由振

20、動強迫振動自激振動（2） 影響表面物理力學性能的因素1） 加工表面的冷卻硬化2） 表面金相組織的變化3） 表面的殘余應(yīng)力3、提高加工精度和表面質(zhì)量的途徑（1）提高加工精度的途徑1）查明原因直接消除2）誤差補償或抵消法3）誤差轉(zhuǎn)移法4）誤差分組法5）積極控制法6）“就地加工”法7）誤差平均法（2）提高表面質(zhì)量的途徑1）控制磨削參數(shù)2）采用超精加工、珩磨等光整加工方法作為最終加工工序3）采用噴丸、滾壓、輾光等強化工藝4）表面質(zhì)量的檢查第六章 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計1、 工藝過程：在生產(chǎn)過程中，直接改變生產(chǎn)對象的尺寸、形狀、相互位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的過程。工藝過程是生產(chǎn)過程的一部分，它包括毛坯的制造、熱處理、機械加工和產(chǎn)品的裝配2、 機械加工工藝過程的組成 機械加工工藝過程是由若干工序組成。每一工序又可依次細分為安裝、工位、工步和工作行程。 工序：是指一個（或一組）工人，在一臺設(shè)備上（或一個工作地點），對同一個（或同時對幾個）工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程（加工過程）。 工序是組成機械加工工藝過程的基本單元。 安裝：在同一工序中，工件在機床上每裝夾一次所完成的那部分工序內(nèi)容，稱為安裝。 工步：指加工表面、切削工具和切削用量中的轉(zhuǎn)速、進給量均不變的條件下所完成的那部分工序內(nèi)容。 工作行程（走刀）