机械制造工艺学简答题

第一章

1．什么是机械加工工艺规程？

机械加工工艺规程是指导零件加工和安排生产的工艺文件。

2. 工艺规程有哪几种形式？分别应用在什么场合？

 专用工艺规程：针对每一个产品和零件所设计的工艺规程

 通用工艺规程：（1）典型工艺规程，为一组结构相似的零部件所设计的通用工艺规程（2）成组工艺规程，按成组技术原理将零件分类成组，针对每一组零件所设计的通用 工艺规程

 标准工艺规程：（1）机械加工工艺规程（2）装配工艺规程

3．为什么要对零件图纸进行工艺审查？

分析产品图纸，熟悉该产品的用途、性能及工作状态，明确被加工零件在产品中的位置和作用，进而了解图纸上各项技术要求制定的依据，以便在拟定工艺规程时采取适当的工艺措施加以保证。

4．什么是零件的结构工艺性？

零件的结果工艺性，是指零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和 经济性。

5．什么是基准？什么是设计基准？什么是工艺基准？工艺基准又分成哪几种基准？都应用在什么场合？

基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点，线，面。一个几何关系只有一个基准。

设计基准是零件设计图样上所采用的基准。

工艺基准是在加工和装配过程中所采用的基准。可分为①工艺基准，是在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、位置的基准。②定位基准，工件在机床上或夹具上加工时用作定位的基础。③测量基准，工件在测量时所采用的基准。④装配基准，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。

6．什么是粗基准？什么是精基准？什么是辅助基准？

在最初的工序中只能选择未加工的毛坯表面作为定位基准，这种表面称为粗基准。

用加工过的表面作为定位基准称为精基准。

为满足工艺需要而在工件上专门设置或加工出的定位面，称为辅助基准。

7．粗基准选择的原则是什么？

（1） 如果工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准

（2） 如果必须首先保证工件加工加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加

工表面作为粗基准

（3） 如果零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准

（4） 选用粗基准的表面，应平整，没有浇口，冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠

（5） 粗基准一般只能使用一次，以免产生较大的位置误差。

8．精基准选择的原则是什么？

⑴ 基准重合原则

⑵ 基准统一原则

⑶ 互为基准原则

⑷ 自为基准原则

第三章

1．什么是加工精度和加工误差？两者之间是什么关系？

加工精度指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的符合程度。

符合的程度越高，加工精度就越高。加工精度包括: 尺寸精度，形状精度，位置精度 。

加工误差是指零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度。

加工精度和加工误差是描述零件加工后实际的几何参数和理想参数的两种不同的评价方法。

2．尺寸精度、位置精度和形状精度在数量上有什么关系？

零件三个精度数值之间是有联系的，通常形状精度的数值比位置精度数值小，位置精度的数值又比尺寸精度度数值小，即：T形状数值＜T位置数值＜T尺寸数值

3．机械加工工艺系统是由哪几个环节组成的？

把由机床-夹具-刀具和工件构成的完整系统称为机械加工工艺系统。

4．什么是原始误差？与加工误差有什么关系？

把工艺系统的误差称为原始误差。原始误差是在工件没加工之前就存在的，因此原始误差又称为静误差。

工件在加工时，由于各种原始误差因素的影响，会使刀具和工件相互之间正确的几何位置关系遭到破坏，引起加工误差。各种原始误差的大小和方向是不同的，加工误差必需在工件加工的工序尺寸方向上进行测量。因此不同的原始误差对工件的加工精度有不同的影响。当原始误差方向和工序尺寸方向一致，对加工精度影响最大

5．工艺系统的原始误差分为几大类？

分为与工艺系统初始状态有关的原始误差（静误差）和雨工艺过程有光的原始误差（动误差）。书本P

6．加工过程中的动误差有几类？

有：工艺系统受力变形（包括夹紧变形），工艺系统受热变形，刀具磨损，测量误差，工件残余应力引起的变形。

7．什么是误差敏感方向？

通过刀刃加工表面法向方向的误差称为误差敏感方向。

8．研究加工误差的方法有几种？

研究加工精度的方法有两种：1）单因素分析法 2）统计分析法

1． 机床的主要误差因素有几项？

机床主轴回转误差、机床导轨误差和传动链误差这三项。

2． 什么是主轴的回转误差？有几种表现形式？对工件加工精度有什么影响？

主轴的回转误差是主轴实际回转轴线对理想回转轴线的飘移。 理想回转轴线虽然存在，但却无法确定其位置。因此通常是以平均回转轴线，即用主轴各瞬时回转轴线的平均位置来代替。

主轴回转轴线的误差运动可以分解为三种： 即轴向串动、径向跳动和角度摆动。

主轴轴向串动时，端面产生端面凸轮形状，产生平面度误差。主轴产生径向圆跳动会影响到工件的圆度。角度摆动影响工件的圆柱度和端面的不平度。

3． 导轨的导向精度对工件的加工精度有什么影响？镗孔时，主轴回转，工作台纵向进给，如果主轴回转轴线和纵向导轨送进方向不平行，镗出的孔是什么形状？

导轨的导向精度对工件的加工精度的影响P92-93。镗出的孔是椭圆

4． 传动链误差是怎样产生的？什么是误差传递系数？怎样减少传动误差？怎样对螺距误差进行补偿？

所谓传动链的传动误差，是指内联系的传动链中的首末传动元件之间相对运动的误差，它是按展成原理加工工件（如螺纹、齿轮、蜗轮以及其他零件）时，；影响加工精度的主要因素。

由于K1反映了Z1齿轮转角误差对最后一个传动件转角误差的影响程度，因此称K1为误差传递系数。

减少传动链传动误差的措施：①尽可能缩短传动链（减少传动元件数量）②减少各传动元件装配时的几何偏心，提高装配精度③提高传动链末端元件的制造精度④在传动链中按降速比递增的原则分配各传动副的传动比⑤采用校正装置

5． 定尺寸刀具和成型刀具一般影响工件的什么加工精度？

定尺寸刀具，如铰刀、键槽铣刀或圆拉刀等，其尺寸精 度将直接影响工件的尺寸精度。

成型刀具，如成型车刀或成型铣刀的形状精度将直接影响工件的形状精度。

一般刀具的制造精度对加工精度无直接影响。但耐用度较低，刀具容易磨损，从而影响到工件的尺寸精度和形状精度。

6． 夹具的制造误差和使用过程中的磨损主要影响工件的什么加工精度？夹具公差在设计时为什么取工件相应尺寸公差或位置公差的 1/2~1/5？

夹具误差将直接影响工件加工时的位置精度和位置精度。

夹具误差对工件位置误差的影响最大。因此设计夹具时，可取夹具公差为工件相应尺寸或位置公差的 1/2~1/5。

1. 怎样定义工艺系统的刚度？

工件和刀具在加工表面的法向力Fy与在总的切削力的作用下工艺系统在该方向上相应位移的比值，即： kxt=Fy/yxt

2. 怎样确定机床和夹具的刚度?

在计算机床和夹具的刚度值时，由于体积不规则，很难用计算方法计算出刚度的大小，因此一般采用实验方法测出刚度或变形的大小。

3. 为什么要使主轴和尾座刚度均衡? 单纯提高主轴刚度有无意义?

4. 为什么有些机床结构采用双立柱形式?

5. 什么是误差复映系数? 为何多次加工后工件形状误差减小了?

误差复映系数定量反映了毛坯误差经加工后减少的程度，它与工艺系统刚度成反比，与径向切削力系数成正比。ε- 误差复映系数 ，ε=△w/△m =A/kxt 设第一次走刀的误差复映系数是ε1 ，第二次走刀的误差复映系数是ε2 ，第N次走刀的误差复映系数为εn，则第n次走刀后工件的形状误差为：△wn =εn*…ε2 *ε1*△m ，由于ε1是一个小于1的数，εn，*…ε2 *ε1的乘积是一个无穷小量，经过n次走刀后，工件的形状误差就会大大地缩小。一般IT7级精度工件，经过2～3次走刀后就可达到要求的形状精度。

6. 怎样减小工件的夹紧变形?

7. 为什么机床部件刚度比实体外形小许多?P103

由于机床部件的刚度曲线不是线性的，其刚度k=dF/dy就不是常数，通常所说的部件刚度是指它的平均刚度——曲线两端点连线的斜率。这种静刚度测量法，结构简单易行，但与机床加工时的受力状况出入较大

8. 怎样减少工艺系统的受力变形?

1) 提高工艺系统刚度 ：（1）合理的结构设计，a．采用封闭式框架结构，在适当的位置增加加强筋；b．减少连接表面数量；（2）提高机床导轨接触刚度，a．减少连接表面粗糙度数值，使实际接触面积增加；b．给机床主轴、丝杠予加载荷，以提高实际接触面积。

2）减少切削载荷 ：增大刀具前角、93º主偏角，减少进给量和切削深度，可以减少切削力，减少切削变形。

1. 什么是热变形和温度场?

热变形现象: 在加工中，工艺系统受到各种热的作用产生热变形，破坏了工件和刀具之间正确的几何关系，造成加工误差。

物体中个点温度的分布称为温度场。

2. 各种机床热变形的趋势是什么?

机床热变形趋势是：车床、铣床和钻床，主要热源是主轴轴承产生的热量和主轴箱中油液的温升，使主轴前端向上抬起。龙门刨床和导轨磨床的主要热源是导轨面的摩擦热。这类机床导轨长，导轨和地面的温差会使机床导轨产生较大的变形。当导轨上面的温度高于下面的温度时，会使导轨产生向上的凸起。图示P110

3. 工件均匀受热时热变形怎样计算? 工件不均匀受热时热变形怎样计算?

1）工件均匀受热时的变形，对于长度方向的热变形：ΔL=L*α*Δt ；对于直径方向的热变形：ΔD=D*α*Δt 。式中L、D分别是工件的长度和直径

2）工件不均匀受热的变形，磨削板类工件时，工件加工表面受磨削热作用，上下两面温度不一致，上表面温度高于下表面温度，使工件中间向上拱起。其凹下量可以按下面公式计算：X=α*ΔtL2/8S，式中：X 为热变形的凹入量， L 为工件的长度， S 为板类零件的厚度

4. 刀具热变形时连续加工时影响工件的什么精度? 刀具热变形时间断加工时影响工件的什么精度?

刀具连续工作时热变形上升很快，然后热变形逐渐缓慢，最后趋于稳定，加工大件时刀具热变形会造成工件几何形状误差，如：长轴零件会形成圆柱度误差，平面零件会造成平面度误差。

成批加工一批小零件，切削时刀具产生热伸长，零件装卸时不切削，刀具有一段冷却时间，因此热变形和连续切削时不同。加热和冷却按一定节拍进行。当切削产生的热伸长和停止产生的收缩相等时，刀具的热伸长就处于平衡状态。从图中可以看出：Δ是刀具的最大伸长量，影响到整批工件的尺寸精度，Δ1是刀具加工一个工件的伸长量，影响到一个工件的形状精度。

5. 减少工艺系统热变形的工艺因素是什么?

1）减少切削热

2）减少机床摩擦热

3）分离热源

4) 加强冷却

5）均恒温度场

6）采用合理的机床结构

7）加速达到热平衡状态

8）控制机床周围环境温度，如宁夏小巨人机床公司的厂房温度为20±2度。

1. 什么是加工原理误差？包括几方面内容？

加工原理误差是指采用了近似的成型运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。

包括：1）近似的成形运动 2）近似的刀具轮廓 3）近似的传动比

2. 为什么滚齿齿形精度比插齿齿形精度低？

滚齿时，形成齿形包络线的切线数量只与滚刀容屑槽的数目和基本蜗杆的头数有关，它不能通过改变加工条件而增减；但插齿时，形成齿形包络线的切线数量由圆周进给量的大小决定，并可以选择。此外，制造齿轮滚刀时是近似造型的蜗杆来替代渐开线基本蜗杆，这就有造形误差。而插齿刀的齿形比较简单，可通过高精度磨齿获得精确的渐开线齿形。

所以插齿可以得到较高的齿形精度。

3. 量具最小分辩率和极限误差是什么关系？哪一个在数值上

要大一些？

4. 测量工件时为什么要遵守 “阿贝原则” ？

量具、量仪制造时不可能绝对准确，其制造误差如刻度不准确等必将直接影响测量精度。

所谓阿贝原则是指测量时工件上的被测量线应与量具上作为基准尺的测量线在同一直线。

5. 为什么量具上要安装定力矩装置？

测量时测量力过大，将引起较大的接触变形而出现测量误差，测量力过小，则又不能保证量具与北侧表面良好的接触。

6. 怎样减少进给机构的“爬行”？

a)减少静动摩擦系数之差。b)提高传动系统刚度k。c)增加系统阻尼。d)减小移动部件质量。e)提高导轨面的加工和装配品质。

7． 调整误差是怎样产生的？

在加工过程中总是要对工艺系统进行各种调整工作，由于调整工作不可能绝对准确，因此产生调整误差。

8 工件的最小切削厚度取决于什么因素？

刀具刃口的最小刃口圆弧半径决定所能切除的最小切削厚度是有一定限度的。

9． 为什么金属材料在热加工时会产生内应力？怎样解决？

10. 为什么对精密丝杠在加工过程中不允许进行冷校直？

冷校直虽能减小了玩去，但工件确处于不稳定状态，如再次加工，又将产生新的变形。因此高精度丝杆的加工，不允许冷校直，而是用多次人工时效来消除残余应力。

1. 什么是常值系统性误差？变值性系统误差和随机误差？怎样区分？

顺次加工一批工件中，其大小和方向保持不变的误差称为常值系统性误差。

顺次加工一批工件中，其大小和方向按一定规律变化的误差（通常是时间的函数）称为变值系统性误差。

顺次加工一批工件中，其大小和方向不同且不规律变化的加工误差，称为随机性误差。

2. 什么是一批工件加工的极差？怎样计算？

样本最大值Xmax和最小值Xmin之差称为极差，用R表示：R=Xmax—Xmin

3．样本平均值代表什么量？样本标准差代表什么量？怎样计算？

样本的平均值表示该样本的尺寸分散中心，它主要决定于调整尺寸的大小和常值系统性误差。x=Σxi / n

样本的标准偏差反映了该批工件的尺寸分散程度，它是由变值系统性误差和随机性误差决定的。σ=√Σ（xi-x）2 / N，

4．理论分布曲线的特点是什么？什么是随机变量的平均值和均方根差？

特点是：① 当x=μ时，y 有最大值，ymax=1/σ√2π② 分布曲线呈钟型，中间高两边低。③ 曲线以分布中心x=μ两边对称。④ μ和σ是曲线的两个特征参数。图P122

5．标准差和工件的加工公差是什么关系？

6．什么是标准正态分布？当不是标准正态分布时怎样进行计算概率密度?

7．什么是工艺能力？什么是工艺能力系数？怎样计算？

8．合格品率和废品率的计算公式要掌握。

9．分布图曲线法的缺点是什么？

10．点图分析法的优点是什么？为何常用X-R图作现场的工艺验证和分析？

第四章

1. 工件产生冷作硬化的原因是什么？什么是冷作硬化的热回复现象？

金属表面层在加工过程中会产生塑性变形，使表面层金属的硬度增加，称为冷作硬化。

2. 冷作硬化的评介指标是什么

① 表面层硬化显微硬度HV

② 硬化层深度；

③ 硬化程度N

N=HV-Hvo/Hvo

式中：HVo为金属内部原来的硬度

3. 切削用量、刀具切削角度、工件材料对冷作硬化的影响因素是什么？

切削用量：当进给量大于0.4mm/r，表面层冷作硬化程度↑。这是因为：随着进给量↑，切削力也↑，冷硬程度随之随之↑。但是当进给量为0.05~0.10时，表层层金属的冷硬↑。

刀具切削角度：

工件材料：工件材料塑性↑，冷硬现象↑。钢中含碳量↑，冷硬程度↓，有色金属熔点↓，容易弱化， 冷作硬化↓

4. 磨削加工为什么会产生烧伤现象? 在什么条件下产生回火烧伤? 淬火烧伤或退火烧伤?

对于淬火零件，磨削高温会使工件表面层的金相组织发生变化，使表面层金属的硬度下降，工件表面出现深色的氧化膜，这种现象情况称为“ 磨削烧伤 ”。

如果磨削温度未超过淬火钢的相变温度，但超过马氏体的转变温度。即转变温度＜磨削温度＜相变温度，工件表面的金相组织由马氏体转变为硬度较低的回火组织。称为回火烧伤。

在下层却因冷却速度较慢而出现硬度比原来回火马氏体低的回火组织，称为淬火烧伤。

如果磨削区的温度超过淬火钢的相变温度且没有冷却液， 即 磨削温度＞相变温度+没有冷却液，表面层金相组织将出现退火组织，称为退火烧伤。

5. 减少磨削烧伤的途径是什么?

1）正确选择砂轮

2）磨削用量

3）改善冷却条件 ：① 采用专用挡板 ② 采用镶块砂轮

6. 工件发生冷塑性变形或热塑性变形时工件表面层的残余应力状态是什么?

冷塑性变形：金属从基体材料上切除时发生塑性变形，受到里层金属的牵制，因此里

层金属产生残余拉应力，表层金属产生残余压应力。冷态塑性变形产生的表层残余压应力有好处。

热塑性变形：P149 表层为残余拉应力，里层为残余压应力。

7. 金相组织发生变化时工件表面层的残余应力状态是什么?

金相组织变化引起表层金属的比容增大， 则里层金属产生残余拉应力，表层金属产生残余压应力。金相组织变化引起表层金属的比容减小，则里层金属产生残余压应力，表层金属产生残余拉应力。

8. 为什么表面强化工艺会提高工件的表面质量?

表面强化工艺是指通过冷挤压加工使工件表面层金属发生冷态塑性变形，在降低表面粗糙度、提高表面硬度的同时使表面产生残余压应力。特点是：工艺简单，效果明显，应用广泛。

9. 发生受迫振动时的特征是什么?

①受迫振动是由周期性激振力的引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本身也不能使激振力变化

②受迫振动的振动频率与外界激振力频率相同，而与系统的固有频率无关

③受迫振动的幅值与激振力的幅值有关，又与工艺系统的动态特性有关

10. 自激振动产生的机理是什么?

自激振动是在没有外来激振力情况下，由工艺系统内部切削的过程通过自激反馈产生的周期性的振动，通常也称为切削颤振。

11. 发生再生切削颤振时本次振纹和上次振纹的相位差是多少?

P158-160

12. 什么是重叠系数? 怎样定义?

重叠系数反应了再生效应（切削厚度变化效应）的程度，系数越小，就越不容易产生再生型颤振。μ=bd/bD

13. 发生振型藕合时,弱刚度主轴和加工表面法线方向与切削力方向的角度关系是什么?

14. 为什么主偏角为90度时的径向切削力最小?