《工程材料(二)期末考试重点与解答.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程材料(二)期末考试重点与解答.doc（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、工程材料及机械制造基础(二)期末考试重点及部份解答第一章：1. 以图说明零件不同表面加工时的切削运动。解答：P3，图1-1。3. 一般切削加工中，切削用量包括切削速度、进给量、背吃刀量等三要素，试说明之。解答：P4，P5，P6。(1)切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度，以VC表示，单位为m/s或m/min。(2)进给量：刀具在进给运动方向上相对工件的位移量称为进给量。用单齿刀具(如车刀、刨刀等)加工时，进给量常用刀具或工件每转或每行程，刀具在进给运动方向上相对工作的位移量来度量，称为每转进给量或每行程进给量，以f表示，单位为mm/r或mm/st。用多齿刀具(如铣刀、
2、钻头等)加工时，进给运动的瞬时速度称进给速度，以Vf表示，单位为mm/s或mm/min。(3)背吃刀量：在通过切削刃上选定点并垂直于该点主运动方向的切削层尺寸平面中，垂直于进给运动方向测量的切削层尺寸，称为背吃刀量，以aP表示，单位为mm。5. 切削加工中常用的刀具材料有五种，试说明其刀具特性与切削应用。解答：P7，P8。(1)碳素工具钢：碳素工具钢是含碳量较高的优质钢(含碳量为0.7%1.2%)，淬火后硬度较高、价廉，但耐热性较差。常用来制造一些耐热性差之切削速度不高的手工工具，如锉刀、锯条、铰刀等。(2)合金工具钢：在碳素工具钢中加入少量的Cr、W、Mn、Si等元素，形成合金工具钢，可适当
3、减少热处理变形和提高耐热性。常用来制造一些耐热性差之切削速度不高的手工工具，如锉刀、锯条、铰刀等。(3)高速钢：它是含W、Cr、V等合金元素较多的合金工具钢。它的耐热性、硬度和耐磨性虽低于硬质合金，但强度和韧度却高于硬质合金，工艺性较硬质合金好，而且价格也比硬质合金低。常用来制造麻花钻、铣刀、拉刀、齿轮刀具和其它成形刀具。(4)硬质合金：它以高硬度、高熔点的金属碳化物(WC、TiC等)作基体，以金属Co等作黏结剂，用粉末冶金的方法制成的一种合金。它的硬度高，耐磨性好，耐热性高，允许的切削速度比高速钢高数倍，但其强度和韧度均较高速钢低，工艺性不如高速钢。常用制造成各种型式的刀片，焊接或机械夹固在
4、车刀、刨刀、端铣刀、等刀柄(刀体)上使用。(5) 陶瓷材料：目前世界上生产的陶瓷刀具材料大致可分为氧化铝(Al2O3)系和氮化硅(Si3N4)系两大类。陶瓷材料的硬度高，耐磨性好，耐热性高，作成的刀具允许用较高的切削速度。但陶瓷材料性脆怕冲击，切削时容易崩刃。常用来做精加工。6. 试绘图说明刀具静止参考系的平面。解答：P10，图1-8。(1)基面：过切削刃选定点，垂直于该点假定主过动方向的平面，以pr表示。(2)切削平面：过切削刃选定点，与切削刃相切，并垂直于基面的平面，主切削平面以ps表示，副切削平面以ps表示。(3)正交平面：过切削刃选定点，并同时垂直于基面和切削平面的平面，以po表示。(
5、4)假定工作平面：过切削刃选定点，垂直于基面并平行于假定进给运动方向的平面，以pf表示。7. 试绘图说明车刀的主要角度。解答：P11，图1-9。(1)主偏角kr：在基面中测量的主切削平面与假定工作平面间的夹角。主偏角主要影响切削层截面的形状和参数，影响切削分力的变化，并和副偏角一起影响已加工表面的粗糙度。(2)副偏角kr：在基面中测量的副切削平面与假定工作平面间的夹角。减小副后面与已加工表面间摩擦的作用。(3)前角0：在正交平面中测量的前面与基面间的夹角。当取较大的前角时，切削刃锋利，切削轻快，即切削层材料变形小，切削力也小。但当前角过大时，切削刃和刀头的强度、散热条件和受力状况变差，将使刀具
6、磨损加快，耐用度降低，甚至崩刃损坏。若取较小的前角，虽切削刃和刀头较强固，散热条件和受力状况也较好，但切削刃变钝，对切削加工也不利。当工作材料塑性大、强度和硬度低或刀具材料的强度和韧性好或精加工时，取大的前角；反之取较小的前角。(4)后角0：在正交平面中测量刀具后面与切削平面间的夹角。主要作用是减少刀具后面与工作表面间的摩擦，并配合前角改变切削刃的锋利与强度。(5)刃倾角s：在主切削平面中测量的主切削刃与基面间的夹角。主要影响刀头的强度、切削分力和排屑方向。9. 试绘图说明切屑厚度压缩比，具说明其值愈大时的三点特性。解答：P16，图1-20。(1) 切屑厚度压缩比：经过塑性变形的切屑，其厚度h
7、ch大于切削层公称厚度hD，而长度lch小于切削层公称长度lD，这种现象称为切屑收缩。切屑厚度与切削层公称厚度之比称为切屑厚度压缩比，以h表示，h = hch/hD。(2)切屑厚度压缩比愈大时的三点特点：1)切削力愈大2)切削温度愈高3)表面愈粗糙10. 试绘图说明常见的三种切屑。解答：P16，图1-21。(1)带状切屑：切屑呈连续带状的切屑带。(2)节状切屑：切屑呈数节切离的切屑片段。(3)崩碎切屑：切屑呈不规则的碎块状屑片。11. 试说明积屑瘤形成原因、其对切削加工的影响、及如何控制它。解答：P17。(1)积屑瘤形成原因：温度与压力作用下，切屑底层受到很大的摩擦阻力，使这层切屑金属流出速度
8、减慢，形成一层很薄的滞流层，当其被切屑或切削刃挤拉带走并冷却，即形成积屑瘤。(2)积屑瘤对切削加工的影响：积屑瘤的硬度比工作材料的硬度高，能代替切削刃进行切削，起到保护切削刃的作用。同时，由于积屑瘤的存在，增大了刀具实际工作前角，使切削轻快。所以，粗加工时希望产生积屑瘤。但积屑瘤的顶端伸出切削刃之外，而且不断地产生和脱落，使切削层公称厚度不断变化，影响尺寸精度；同时还会导致切削力变化而引起振动，并会有一些积屑瘤碎片黏附在工作已加工表面上，使表面变得粗糙，故精加工时应尽量避免积屑瘤产生。(3)控制积屑瘤方法：将工件材料进行正火或调质处理，以提高其强度和硬度，降低塑性。依材料特性与加工工法去适当地
9、调整切削速度。选用适当的切削液，可有效地降低切削温度，减少摩擦。12. 试说明切削热的主要三个来源。解答：P20。(1)切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源。(2)切屑与刀具前面之间的摩擦所产生的热量。(3)工作与刀具后面之间的摩擦所产生的热量。16. 试说明零件经切削加工后的精度和表面质量。解答：P22，P23。(1)精度：是指零件在加工之后，其尺寸、形状等参数的实际数值同它们絶对准确的各个理论参数相符合的程度。符合程度越高，亦即偏差(加工误差)越小，则加工精度越高。包括：1)尺寸精度：指的是表面本身的尺寸精度和表面间的尺寸精度。2)形状精度：指的是零件表面与理想表面之间在形状上接近的程
10、度。3)位置精度：指的是表面、轴线或对称平面之间的实际位置与理想位置接近的程度。(2)表面质量：已加工表面质量包括表面粗糙度、表层加工硬化的程度和深度、表层剩余应力的性质和大小。包括：1)表面粗糙度：已加工表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度，称为表面粗糙度。2)已加工表面的加工硬化和剩余应力：工件已加工表面层的晶粒发生很大的变形，致使其硬度比原来工作材料的硬度有显著提高，此现象称为加工硬化，其将加速后续加工中刀具的磨损工件经切削加工，由于切削时力和热的作用，在一定深度的表层金属里，会存在剩余应力和裂纹。17. 试说明提高生产率的四个主要途径。解答：P24。(1)在可能的条件下，采用先进的毛胚
11、制造工艺和方法，减小加工余量。(2)合理地选择切削用量，粗加工时可采用强力切削，精加工时可采用高速切削。(3)在可能的条件下，采用先进的和自动化程度较高的工、夹、量具。(4)在可能的条件下，采用先进的机床设备及自动化控制系统，例如在大批大量生产中采用自动机床，多品种、小批生产中采用数控机床、计算器辅助制造等。19. 切削液的作用和种类及选择与使用。解答：P28。(1)切削液主要通过冷却和润滑作用来改善切削过程。它一方面吸收并带走大量切削热，起到冷却作用；另一方面它能渗入到刀具与工件和切屑的接触表面，形成润滑膜，有效地减小摩擦。因此，合理地选用切削液可以降低切削力和切削温度，提高刀具耐用度和加工
12、质量。(2)切削液种类：1)水基切削液：这类切削液比热容大，流动性好，主要起冷却作用，如水溶液(肥皂水、苏打水等)、乳化液等，为了防止机床和工件生锈有加入一定量的防锈剂。2)油基切削液：主要成份为矿物油，少数采用动植物油或复合油，其比热容较小，流动性差，主要起润滑作用。(3)切削液选择与使用：粗加工时，主要要求冷却，也希望降低一些切削力及切削功率，一般应选用冷却作用较好的切削液，如低浓度的乳化液等。精加工时，主要希望提高表面质量和减少刀具磨损，应选用润滑作用较好的切削液，如高浓度的乳化液或切削油等。第二章：22. 试说明机床机械传动的五个组成部份。解答：P42。(1)定比传动机构：具有固定传动
13、比或固定传动关系的传动机构。(2)变速机构：改变机床部件运动速度的机构。(3)换向机构：变换机床部件运动方向的机构。(4)操纵机构：用来实现机床运动部件变速、换向、启动、停止、制动及调整的机构。(5)箱体及其它装置：箱体用以支承和连接各机构，并保证它们相互位置的精度。23. 试说明半自动、自动、数控机床。解答：P45。(1)半自动机床：除装卸工作是由人工操作外，能完成半自动循环的机床，称之。(2)自动机床：不需人操作便能完成自动循环的机床，称之。(3)数控机床：数控机床是能按照加工要求预先编制的程序，由控制系统发出数字信息指令进行工作的机床。24. 试绘出数控机床加工基本原理的结构图，并说明之
14、。解答：P46，图2-17。(1)控制介质和输入输出设备：控制介质是记录零件加工数控程序的媒介，输入输出设备是数控系统与外部设备交互信息的装置，零件加工的数控程序是交互的主要信息。现在数控机床的输入输出设备是使用磁盘和磁盘驱动器。(2)计算器数控装置：数控装置是数控机床实现自动加工的核心。它接收输入设备送来的控制介质上的信息，经数控系统进行编译，运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令给主运动控制部份和伺服驱动系统，以控制机床各部份进行有序的动作。(3)伺服驱动系统：伺服驱动系统是数控系统与机床本体之间电气传动联节环节。它能将数控系统送来的信号和指令放大，以驱动机床的执行部件，使每个执行部件按规定
15、的速度和轨迹运动或精确定位，以便加工出合格的零件。(4)机床机械部件：机床机械部件是数控机床的主体，是数控系统控制的对象，是实现零件加工的执行部件。它与非数控机床相似，也是由主传动部件、进给传动部件、工件安装装置、刀具安装装置、支承件及动力源等部份组成。25. 试绘图说明数控机床运动轨迹的三种控制方式。解答：P47，图2-18，图2-19，图2-10。(1)点位控制：其特点是只要求控制刀具或机床工作台从一点移动到另一点的准确定位，至于点与点之间移动的轨迹原则上不加控制，且在移动过程中刀具不进行切削。采用点位控制的机床有钻床、镗床和冲床等。(2)直线控制：其特点是除了控制点与点之间的准确定位外，
16、还要保证被控制的两个坐标点间移动的轨迹是一条直线，且在移动的过程中刀具能按指定的进给速度进行切削。采用直线控制的机床有车床、铣床和磨床等。(3)轮廓控制：其特点是能够对两个或两个以上坐标方向的同时运动进行严格地、不间断地控制，并且在运动过程中，刀具对工件表面连续进行切削。采用输廓控制的机床有铣床、车床、磨床和齿轮加工机床等。27. 试绘图说明立式加工中心。解答：P49，图2-22。加工中心是备有刀库并能自动更换刀具，可对一次装夹的工作进行多任务序集中加工的数控机床。工作经一次装夹后，数控系统便能控制机床控不同工序(或工步)自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹
17、及实现其它辅助功能，依次完成工作多任务序的加工。第3章 ：30. 试绘图说明卧式镗床的主要工作型式。解答：P65，图3-19。31. 试绘图说明顺铣与逆铣，并说明其特性。解答：P70，图3-30。(1)在切削部位刀齿的旋转方向和工作的进给方向相反时，为逆铣；相同时，为顺铣。(2)逆铣时，铣削力上抬工作；而顺铣时，铣削力将工件压向工作台，减少了工作振动的可能性，尤其铣削薄而长的工件时，更为有利。32. 砂轮的组成要素。解答：P74，P76。(1)磨料：目前生产中应用的主要是人造磨料，国家标准中规定，磨料分为固结磨具磨料和涂附磨具磨料。(2)粒度：粒度反映了磨粒的大小，国家标准中规定粒度的表示方法
18、为：粗磨粒F4F220(用筛分法区分，F后面的数字大致为每英寸筛网长度上筛孔的数目)；微粉F230F1200。(3)结合剂：结合剂是把磨粒固结成磨具的材料。它的性能决定了磨具的强度、硬度、耐冲击性和耐热性，对磨削温度和表面质量也有一定影响。(4)硬度：砂轮的硬度与一般材料的硬度概念不同，它是指磨粒在外力作用下从砂轮表面脱落的难易程度。如不易脱落，则砂轮硬；容易脱落，则砂轮软。它反映了磨粒固结的牢固程度。(5)组织：砂轮的组织表示砂轮的疏密程度，它反映了砂轮中磨粒、结合剂和气孔之间的体积比例。依据磨粒在砂轮中的体积分数(称为磨粒率)的不同，可分为014组织号。高磨粒率应用于成形磨削和精密磨削，低
19、磨粒率应用于磨削热敏性高的材料。(6)形状和尺寸：为了满足不同磨削加工的需要，砂轮有不同形状和尺寸，包括平面、筒形、双斜、杯形、碗形、碟形、薄片等。33. 试绘图说明平面磨削的两种方式。解答：P83，图3-47。平面磨削可分成周磨和端磨。周磨是利用砂轮的外圆面进行磨削，端磨则是利用砂轮的端面进行磨削。第四章：34. 试解释超精密加工的意义，及其所构成的五种基本条件。解答：P91，P92。超精密加工的意义：有极佳的表面质量且尺寸精度和误差极小约在1um以下的加工。其可分为超精密切削、超精密磨削、超精密研磨等。构成的五种基本条件：(1)机床设备：1)可靠的微量进给装置2)高回转精度的主轴部件3)低
20、速运行特性好的工作台4)较高的抗振性和热稳定性(2)刀具或磨具：切削刃必须非常锋利并有足够的耐用度，以利切下一层极微薄的材料；目前只有金刚石刀具和精细修整的砂轮才能满足要求。(3)工件：由于超精密加工的精度和表面质量都要求很高，而加工余量又非常小，所以对工件的材质和表面层微观缺陷等都要求很高。尤其是表层缺陷(如空穴、杂质等)，若大于加工余量，加工后就会暴露在表面上，使表面质量达不到要求。(4)环境：应高度重视隔振、防振、隔热、恒温以及防尘等环境条件，以便保证超精密加工的顺利进行。(5)检验：为了可靠地评定精度，测量误差应为精度要求的10%或更小。35. 试解释特种加工的意义，及超声加工与激光加
21、工解答：P92，P96，图4-14，P98，图4-17。(1)特种加工的意义：特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法。它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法，而是将电、磁、声、光等物理能量、化学能量或其组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形或改变性能等。(2)超声加工：超声加工是利用工具的高频振动，通过磨料对工件进行加工的。加工时工具以一定的压力作用在工作上，加工区送入磨料液，高频振动的工具端面捶击工作表面上的磨料，通过磨料将加工区的材料粉碎。(3)激光加工：激光是一种亮度高、方向性好、单色性好、发散角小的相干光，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长
22、相近的小斑点上，加上亮度高，其焦点处的功率密度很高，而以热量烧熔或材料化学键断裂等方式进行材料加工。激光加工机以激光器把电能转变为光能，产生所需的激光束，通过光学系统聚焦成柱状或带状光束，照射到加工部位。光束的粗细可根据加工需要进行调整。工作安装在数控工作台上，由数控系统控制完成所需的进给运动。第五章：36. 试绘图说明成形面加工的两种方法。解答：P106，图5-4，图5-5。(1)用成形刀具加工：即用切削刃形状与工件廓形相符合的刀具，直接加工出成形面。(2)利用刀具和工作作特定的相对运动加工：用靠模置车削成形面就是其中的一种，还可以利用手动、液压仿形装置或数控装置等，来控制刀具与工件之间特定
23、的相对运动。第六章：37. 试绘图说明工件定位的夹紧机构。解答：P122，图6-3，P123，图6-6。如上图工件在夹具上定位之后，拧紧夹紧机构3的螺杆，将工作夹牢，即可开始钻孔。钻孔时，利用钻套5定位并引导钻头。如上图扣压方式将工件固定。38. 试说明零件加工的三个工艺分析内容。解答：P124。(1)检查零件的图纸是否完整和正确(2)审查零件材料的选择是否恰当(3)审查零件结构的工艺性第七章：39. 设计零件结构时，除考虑满足使用要求外，通常应注意哪些原则？解答：P145。(1)便于安装(2)便于加工和测量(3)利于保证加工质量和提高生产效率(4)提高标准化程度(5)合理地规定表面的精度等级和粗糙度的数值(6)既要结合本单位的具体加工条件(如设备和工人的技术水平等)，又要考虑与先进的工艺方法相适应(7)合理采用零件的组合第 10 页 共 11 页