机械制造工程原理思考题答案

由天下分享时间：2025/1/9 5:10:40 加入收藏我要投稿点赞

第一章金属切削的基本要素

一、基本概念

发生线：一般的基本表面都可以看作是一条母线沿着一条导线运动形成的，母线和导线统称为形成表面的发生线。

形成发生线的四种方法：轨迹法、成形法、相切法、展成法。

简单运动和复合成型运动及其本质区别是什么：旋转运动或直线运动称为简单运动。由多个简单运动构成复合运动。复合运动各个部分必须保持严格的相对运动关系是相互依存，而不是独立的。简单运动之间是互相独立的没有严格相对运动关系。

主运动进给运动：主运动是道具与工件之间的主要相对运动，进给运动配合主运动，使切削加工保持不断地进行，形成具有所需几何形状的以加工表面。工件的三总表面：待加工表面、已加工表面、过渡表面。切削用量三要素：切削速度Vc、进给量f和切削深度ap。

刀具角度参考系的组成：参考系可分为刀具标注角度参考系和刀具工作角度参考系，前者由主运动方向确定，后者由合成切削运动方向确定。

工具角度的定义、改变原因和改变值：按照切削加工的实际情况，在刀具工作角度参考系中所确定的角度称为工作角度，进给运动和切削刃上选定点安装高低对工作角度影响。切削层参数：切削层的尺寸称为切削层参数。

金属切除率：刀具在单位时间内从工件上切除的金属的体积。主要角度定义及图示（前后角、主副偏角、刃倾角）：*前角：基面和前刀面的夹角。是刀具的锋利程度。我们把铁屑流经过的面成为前刀面。*后角：切削平面和后刀面的夹角。主要影响摩擦和刀具强度。*主偏角：主切削刃和刀具进给方向的夹角。影响刀具的强度，和影响背向力，主偏角减小，背向力越大，机床的消耗率也越大，并且主偏角还会影响表面粗糙度。*副偏角、副切削刃与进给方向的反方向的夹角即为副偏角。同样影响强度，摩擦，以及表面粗糙度。刃倾角：是控制流屑的方向。主切削刃和基面的夹角。二、简答题

2、刀具材料应具备的性能；

硬度,耐磨,耐热,强度和韧性,减摩性,导热,热膨胀,工艺性,经济型 3、高速钢和硬质合金性能对比；

硬质合金硬度随温度升高而降低，700-800℃大部分合金与高速钢常温硬度相当硬质合金是脆性材料，韧性不足，高速钢好高速钢导热性低于硬质合金

硬质合金线膨胀系数比高速钢小得多硬质合金与钢发生冷汗的温度高于高速钢 4、YT 、YG两类硬质合金的牌号及应用； YT(WC-TiC-Co)：碳素钢，合金钢的加工

YG(WC-Co)：铸铁，有色金属及其合金精加工，半精加工，不能承受冲击载荷 5、常用的刀具材料有哪些

高速钢，硬质合金，陶瓷，金刚石，立方氮化硼三、问答题

1、形成发生线的方法有哪些

轨迹法，成形法，相切法，展成法

2、简单成形运动与复合成形运动的本质区别是什么

简单成形运动之间是相互独立的，没有严格的相对运动关系

3、写出切削用量三要素的单位和计算方法。

切削速度VC=πdn/1000，进给速度Vr=fn，切削深度ap=(dw-dm)/2

4、试分别画出主偏角为45o的外圆车刀车外圆和车端面时的所有标注角度和切削厚度和切削宽度。 5、刀刃上同一点的主剖面与法剖面之间的夹角是多少刃倾角λs 6、车削外径36mm、中径33mm、内径29mm、螺距6mm的梯形螺纹时，若使用刀具前角γο=0o，左刃后角αοL=12o，右刃后角αοR =6 o。试问左、右刃的工作前、后角是多少 Tan =6/36Π γοｏ＝γο＋ αοｅL＝αοL－η αοｅR＝αοR－η

7、半精车45钢外圆，试选择刀具材料牌号；车刀角度κr =75o，κr’=15o，γo=10o ，αo=6o ，λs=8o；试按制图标准标注刀具角度。

8、粗车HT200内圆，直径80mm，试选择刀具材料牌号；内圆车刀κr =45o，κr’=45o，γo=5o ，αo=8o ，λs=0o 试标注刀具角度(符合制图标准)。

9、车削外径36mm的外圆，刀尖上一点低于工件中心，该点的工作前角相对于标注前角改变了多少增大还是减小

第二章金属切削过程和切削参数优化选择

1三个变形区：第一，发生在切屑，特征是沿着滑移线的剪切变形和产生加工硬化第二,沿着前刀面的变形区，切屑底部的晶粒进一步纤维化，纤维化方向与前刀面平行第三，后刀面与已加工表面之间挤压和摩擦，使已加工表面处也产生晶粒的纤维化和冷硬效果。 2剪切角：剪切面与切削速度方向的夹角。

3切削温度：前刀面与切屑的接触区的平均温度。 4磨损原因：磨料扩散氧化热电冷焊

5刀具使用寿命：刃磨好的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间。

6合理刀具几何参数：在保证加工质量前提下能够满足刀具使用寿命长，生产效率高，加工成本低的刀具几何参数。

7切削变形程度及其衡量指标：剪应变剪切角变形系数

8切削变形的影响因素：工件材料刀具前角切削速度切削厚度

9切屑类型及其形成条件：带状（切塑性材料，切削厚度小，切削速度高，刀具前角较大）节状（切削速度较低，厚度较大）粒状（切削塑性材料且切削速度极低）崩碎（切削脆性材料，被切金属层在前刀面的挤压下未经塑性变形就在张应力的状态下脆断）

10积屑瘤的成因及对切削的影响：成因（当切削塑性材料时在切削速度不高而又能形成带状切屑的情况下形成）影响（保护刀具增大前角增大切削厚度增大已加工表面粗糙度加速刀具磨损）

11切削力的来源：一是切削层金属，切屑和工件表层金属的弹塑性变形所成生的抗力；二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力

12切削力和切削温度的影响因素：工件材料切削用量刀具几何参数刀具磨损 13材料的切削加工性:工件材料加工的难易程度

14欲减小切深抗力在刀具几何角度方面可采取哪些措施增大主偏角 15衡量切削变形的指标有哪些你认为哪个更合理些剪应变最合理 16剪切角只与刀具前角有关系吗为什么不是，还与摩擦角有关

17车削45钢可能形成哪几种切屑改变哪几种条件可以使切屑形态转化带节粒改变切削速度厚度和刀具前角

18切削用量中哪一个要素对切削力的影响最大哪一个最小切削厚度最大切削速度最小

19切削用量中哪一个要素对切削温度的影响最大哪一个最小为什么

切削速度最大，切削厚度最小。切削速度增大，金属去除率也增大，做的功越多产生的热越多，切削厚度增大，切出的切屑厚度大，散热多

20分析积屑瘤控制措施实际上就是要控制刀-屑界面处的摩擦系数，改变切削速度是控制其生长的最有效措施，加注切削液和增大前角都可以抑制其的形成。

21刀具的γo、κr、λs和磨损程度怎样对切削力产生影响前角增大，切削力减小。主偏角增大，切削力减小。刃倾角对切削力的影响很小。

22切削用量中哪一个要素对刀具使用寿命的影响最大哪一个最小为什么切削速度最大，切削深度最小。

23切削力的计算方法有哪几种理论经验

24叙述刀具磨损形态、过程和原因。前后过程为初期磨损正常磨损剧烈磨损 25刀具磨损原因中哪些与切削温度有关扩散磨损氧化磨损热电磨损 26刀具使用寿命是一个时间，此概念可以用来评价哪些切削因素 27工件材料和刀具几何参数怎样影响刀具使用寿命

28合理刀具使用寿命有哪几种有何时用意义保证加工生产率最高利润最高成本最低的刀具实用寿命 29刀具主要角度（γo、αo、κr、κ’r 、λs ）的功用有哪些前角：1切削区的变形程度2切削刃与刀头强度，受力性质和散热条件3切屑形态和断屑效果4已加工表面质量后角：1减小后刀面和加工表面之间的摩擦2后角越大，切削刃越锋利3相同磨钝标准下，后角越大，所磨去的金属体积越大，延长刀具使用寿命4增大后角将使切削刃和刀头的强度削弱，导热面积和容热体积减小主副偏角的作用1影响已加工表面的残留面积高度2影响切削层形状3影响三向切削分力的大小和比例关系4影响刀尖强度、导热面积、容热体积5影响断屑效果和排屑方向刃倾角1刀尖强度和散热条件2控制切屑流出方向3切削刃的锋利性4切入切出平稳性5刃口具有割的作用6切削刃的工作长度7三向切削分力之间的比值

30工件材料的切削加工性用哪些指标来衡量1刀具使用寿命的相对比值2相同刀具使用寿命下切削速度的相对比值3切削力或切削温度4已加工表面质量5切屑控制或断屑的难易程度 31工件材料的相对切削加工性是怎样定义的以相同刀具使用寿命下切削速度的相对比值

32改善工件材料的切削加工性的方法有哪些热处理改变材料的组织和机械性能调整材料的化学成分 33切削液的种类及应用水溶液乳化液切削油作用为冷却润滑清洗防锈

34合理选择切削用量应按什么顺序进行有何道理首先尽量选取大的切削深度，然后根据加工条件和加工要求选取允许的最大进给量，最后根据刀具使用寿命允许的情况下选取最大的切削速度。道理为提高刀具使用寿命。

第三章金属切削机床与刀具

一、基本概念

机床传动链：机床上为了得到所需的运动，需要通过一系列的传动件把执行件和动源，或者把执行件和执行件连接起来，以构成传动联系。构成一个传动联系的一系列传动件，称为传动链

成形车刀的定义：是加工回转体成形表面的专用工具，它的切削刃形状是根据工件的轮廓设计的成形车刀的加工误差：表面的精度与工人技术水平无关，主要取决于刀具切削刃的制造精度。麻花钻的角度和变化规律:（1）螺旋角：外缘到中心，逐渐减小。（2）刃倾角外缘到中心逐渐增大。（3）：主偏角：外缘到中心逐渐减小（4）：前角,外缘到钻芯逐渐减小，（5）：后角,外缘到中心逐渐增大。

铲齿过程：铣刀毛柸回转，铲刀向铣刀轴线作直线运动，切去毛柸上的金属铣削方式:(1)圆周铣削方式：逆铣和顺铣。（2）端铣刀铣削方式：对称铣削，不对称顺铣和不对称逆铣。

拉削方式：（1）综合式拉削（2）分块式拉削：成型式和渐成式（3）分层式拉削

插齿刀的几何角度：插齿刀的后角，顶刃后角，侧刃后角。插齿刀的前角，顶刃后角，侧刃后角。齿轮滚刀的几何角度：产形齿轮：插齿刀刀刃运动轨迹形成一个齿轮。基本蜗杆：渐开线蜗杆，阿基米德蜗杆，法向直廓蜗杆砂轮的特性：磨料，粒度，结合剂，硬度和组织二、简答题

1、内传动链：联系复合运动之内的各个运动分量。外传动链：联系动源和机床执行件。

8、顺铣、逆铣的定义及特点(1)逆铣，铣刀刀齿切削速度在进给方向上的速度分量与工件进给速度方向相反，特点：逆铣时刀齿有一个从零切削厚度开始切入工件的过程，与已加工表面的加工硬化层挤压和摩擦，刀具易磨损（2）顺铣，铣刀刀齿切削速度在进给方向上速度分量与工件进给速度方向相同，特点：切入工件的切削厚度最大，然后逐渐减小到零切出，从而避免了再已加工表面的冷硬层上挤压和滑擦。

第四章工件的定位与夹具设计

一．基本概念：

六点定位原理：采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位完全定位与不完全定位：根据工件加工面的位置度（包括位置尺寸）要求，有时需要限制6个自由度，有时仅需要1个或几个（少于6个）自由度。前者称为完全定位，后者称作不完全定位。欠定位：根据工件加工面位置尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，约束点不足，这样的定位称为欠定位

过定位：工件在定位时，同一个自由度被两个或两个以上约束点约束，这样的定位被称为过定位。基准不重合误差与基准位移误差：定位误差包括定位基准与设计基准不重合误差和定位基准位移误差，前者称为基准不重合误差，后者简称基准位移误差。

二．简答题

1、机床夹具由哪几部分组成；

①定位元件，起定位作用，保证工件相对于夹具的位置，可用六点定位原理来分析其所限制的自由度。②夹紧装置，将工件夹紧，以保证在加工时保持所限制的自由度。③导向元件和对刀装置，用来保证刀具相对于夹具的位置。④连接元件，用来保证夹具和机床工作台之间的相对位置。⑤夹具体，是夹具的关键零件。⑥其他元件及装置。 2、工件在机床上有几种安装方法各自的特点及应用;

工件在机床上有三种安装方式，分别为：①直接找正安装：工件在定位过程可以由操作工人直接在机床上利用千分表、划线盘等工具，找正某些有相互位置要求的表面，然后夹紧工件；②划线找正安装：按图纸要求在工件表面上画出位置线以及加工线和找正线；③夹具安装：由夹具来保证工件在机床上的正确位置，并在夹具上直接夹紧工件。特点及应用：①直接找正安装生产效率低，一般用于单件小批量生产，在精度要求特别高的情况下也往往用直接找正安装；②划线找正安装不需要其他专门设备，通用性好，但生产效率低，精度不高，适用于单件、中小批量生产中的复杂铸件或铸件精度较低的粗加工工序；③夹具安装的加工精度要求和生产率都较高，在各类生产中都有应用，特别是成批和大量生产中。 3、什么条件下采用夹具安装工件

为保证加工精度和提高生产率，通常采用夹具安装，它在各类生产中都有应用，特别是成批和大量生产中。

4、怎样分析工件应限制哪几个自由度

5、如何根据已有的定位方法分析工件被限制了哪几个自由度 6、定位误差由几部分组成

①安装误差：工件在夹具中的定位和夹紧误差；②对定误差：刀具的导向或对刀误差和夹具在机床上的定位和夹紧误差；③过程误差：与加工过程中一些因素有关的加工误差。如：受力变形、受热变形、磨损等。通常：△安装+△对定+△过程≤T工件 7、常见定位方法的定位误差计算；

定位误差（εD）是指由于定位不准而造成某一工序尺寸或位置要求方面的加工误差。定位误差包括定位基准与设计基准不重合误差和定位基准位移误差，前者称为基准不重合误差，后者简称基准位移误差。基准位移误差包括零件位移不准确误差和其他夹具定位不准确造成的误差。 8、什么是装配基准、设计基准、测量基准、定位基准

①在装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准； ②设计图样上所采用的基准就是设计基准；

③在加工中或加工后用来测量工件的形状、位置和尺寸误差所采用的基准称为测量基准； ④在加工时用于工件定位的基准称为定位基准。

第五章机械加工表面质量

一、基本概念

表面质量的内容:指经过机械加工后，在零件已加工表面上几微米至几百微米表面层所产生的物理机械性能的变化以及表面层微观几何形状误差。

冷作硬化：切削过程中表面层产生的塑性变形使金属晶体内产生剪切滑移，晶格严重扭曲，并产生晶粒的拉长、破碎和纤维化，引起材料的强化，这是金属的强度和硬度都提高了。

残余应力：当切削过程中表面层组织发生形状变化和组织变化时，在表面层及里层就会产生互相平衡的弹性应力。