华南理工大学网教2018-2019学年第二学期机械制造技术基础作业

2018-2019学年第二学期机械制造技术基础作业1、切削用量三要素包含哪些？请分别解释它们的定义，并说明如何计算。答：切削用量三要素：切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap；切削速度Vc：主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。回旋体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：m/s或m/min式中d——工件或刀具上某一点的回转直径（mm）;n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。进给量f：进给速度Vf是单位时间的进给量，单位是mm/s(mm/min)。进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r。对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然可以不规定进给速度却需要规定间歇进给量，其单位为mm/d.st（毫米/双行程）。对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，季后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。Vf=f.n=fz.Z.nmm/s或mm/min背吃刀量ap:对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单位mm。外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算：mm对于钻孔工作ap=mm上两式中——为已加工表面直径mm；——为待加工表面直径mm。2、刀具前角和主偏角对切削力有何影响？切削力三个分力对工艺系统各有何影响？答：1）刀具前角增大，切削力减小。2）主偏角增大，切深抗力减小，而进给抗力增大。3）主切削力是最大切削力，直接影响机床主电机功率选择、主轴强度和刚度设计以及刀具强度设计。4）进给抗力直接影响机床进给系统的功率、强度和刚度的设计。5）切深抗力是造成让刀和细长工件变形从而引起加工形状和尺寸误差的主要原因。3、刀具切削部分材料应具备哪些性能?为什么?答：刀具切削材料应具备的性能：的耐热性；④良好的工艺性；⑤满足良好的经济性。原因：在切削过程中，刀具直接切除工件上的余量并形成已加工表面。切削加工时，由于摩擦与变形，刀具承受了很大的压力和很高的温度，因此在选择刀具材料时应该要考虑材料的硬度、耐磨性、强度、韧度、耐热性、工艺性及经济性。刀具材料对金属切削的生产率、成本、质量有很大的影响，因此要重视刀具材料的正确选择和合理使用4、切削热是怎样产生？它对切削加工有何影响？答：切削加工过程中，切削功几乎全部转化为热能，将产生大量的热量，将这种产生于切削过程的热量称为切削热。其来源主要有3种：（1）切屑变形所产生的热量，是切削热的主要来源。（2）切屑与刀具前刀面之间的摩擦所产生的热量。（3）零件与刀具后刀面之间的摩擦所产生的热量。传入零件的切削热，使零件产生热变形，影响加工精度，特别是加工薄壁零件、细长零件和精密零件时，热变形的影响更大。磨削淬火钢件时，磨削温度过高，往往使零件表面产生烧伤和裂纹，影响零件的耐磨性和使用寿命。传入刀具的切削热，比例虽然不大，但由于刀具的体积小，热容量小，因而温度高，高速切削时切削切削温度可达1000度，加速了刀具的磨损。5、试描述积屑瘤现象及成因。积屑瘤对切削过程有哪些影响？答：在切削速度不高而又能形成连续切削，加工一般钢材或其他塑性材料，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，称为积屑瘤。其硬度很高，为工件材料的2——3倍，处于稳定状态时可代替刀尖进行切削。成因：在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。影响：积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，有利于减小切削力；积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加以利用；而对精加工不利，应以避免。6、金属切削过程的实质是什么？哪些指标用来衡量切削层金属的变形程度？由此如何减少切削变形？答：金属切削过程形成过程的实质：是如果忽略了摩擦、温度和应变速度的影响，金属切割过程如同压缩过程，切削层受刀具挤压后也会产生弹性变形、塑性变形、晶格剪切滑移直至破裂，最终完成切削，完成切削过程。切削层金属的变形程度指标：相对滑移ε、变形系数Λh。切削变形程度主要受到前角、剪切角的影响。如果增大前角和剪切角，使ε和Λh减小，则切削变形减小。只能近视地表示切削变形程度。因为Λh主要从塑形压缩方面分析；而ε主要从剪切变形考虑。所以ε和Λh都只能近似地表示剪切变形程度。7、分别说明切削速度和背吃刀量的改变对切削温度的影响？说明高速钢刀具在低速、中速产生磨损的原因，硬质合金刀具在中速、高速时产生磨损的原因？答：（1）切削速度v的影响随着切削速度的提高，切削温度将显著上升。这是因为：切屑沿前刀面流出时，切屑底层与前刀面发生强烈摩擦从而产生大量切削热；由于切削速度很高，在一个很短的时间内切屑底层的切削热来不及向切屑内部传导，而大量积聚在切屑底层，从而使切屑温度显著升高。另外，随着切削速度的提高，单位时间内的金属切除量成正比例地增加，消耗的功增大，切削热也会增大，故使切削温度上升。（2）进给量f的影响随着进给量的增大，单位时间内的金属切除量增多，切削热增多，使切削温度上升。但切削温度随进给量增大而升高的幅度不如切削速度那么显著。这是因为：单位切削力和单位切削功率随增大而减小，切除单位体积金属产生的热量减少了，同时增大后切屑变厚，切屑的热容量增大，由切屑带走的热量增多，故切削区的温度上升不甚显著。（3）背吃刀量ap的影响背吃刀量对切削温度的影响很小。这是因为，增大以后，切削区产生的热量虽增加，但切削刃参加工作的长度增加，散热条件改善，故切削温度升高并不明显。切削温度对刀具磨损和耐用度影响很大。由以上规律，可知，为有效控制切削温度以提高刀具耐用度，选用大的背吃刀量或进给量,比选用大的切削速度有利。9、什么叫加工余量？确定加工余量主要考虑哪些因素？答：加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。由毛坯转变为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）；一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。影响加工余量的因素主要影响因素分单项介绍如下:（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和Da）（2）前工序形成的形状误差和位置误差（△x和△w）综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为下列几点：（1）前工序的工序尺寸公差（Ta）。（2）前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da）。（3）前工序形成的形状误差和位置误差（△x、△w）。（4）本工序的装夹误差（εb）。三．确定加工余量的方法（1）查表修正法(目前应用最广。)（2）经验估计法(只适用于单件、小批生产。)（3）分析计算法(目前应用较少。)10、工件定位用精基准的选择应遵循哪些原则？答：选择被加工工件的已加工面作为定位基准,这一基准称为定位精基准。1)基准重合原则；2)基准统一原则；3)自为基准原则；4)互为基准；5)作为定位精基准的表面应定位准确,夹紧可靠,并使夹具的结构简单。11、试分析下面三图中各定位元件所限制的自由度数。12、什么是定位？什么是夹紧？定位与夹紧的区别什么？答：定位是指工件在机床上或夹具中占有准确加工位置的过程。夹紧是指工件定位后用外力将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。13、加工阶梯轴如下图，试列表制订加工工艺过程（包括定位）。单件小批生产。14、试确定在批量生产条件下，下图所示阶梯轴的加工工艺过程。材料为45钢,表面硬度要求35-40HRC。请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。根据所给条件可知，该轴为一般精度和表面粗糙度要求的普通轴，材料为45钢，表面硬度要求35-40HRC，所以可通过调质处理达到。因两端φ20的轴颈要求同轴度0.02，所以应该以轴线作为外圆车削加工的定位粗、精基准。毛坯可采用热轧45钢棒料，尺寸为φ40×100经过锻造后形成。基本工艺过程为锻造-调质处理-粗车-半精车。其工序及相关内容如下表所示：15、选择下图所示的摇杆零件的定位基准。零件材料为HT200，毛坯为铸件（提示：考虑铸件毛坯一般具有哪些可能的缺陷），生产批量5000，单位：件答：毛坯为铸件，且两孔的中心距有公差，故小孔φ12不用铸出。选择粗基准：对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。φ40无表面要求，故不加工，φ40为粗基准，加工φ20H7,及端面A。选择精基准：从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。.两孔的中心距有公差，应选φ20H7为精基准，加工φ12H7，面C。.B面、C面有公差，应选C面为精基准，加工B面。16、试分析钻孔、扩孔和铰孔三种加工方法的工艺特点，并说明这三种孔加工工艺之间的联系。答：钻孔它是用钻床进行加工的，工艺过程包括：确定孔位置、样冲做标记、在钻床上装夹、根据要求选钻头。扩孔就是在前面的工艺基础上增加了一定的孔径，但是扩孔要比钻孔的孔壁表面粗糙度好。铰孔的作用在于使孔的精度与粗糙度达到生产要求，工艺过程也是在前面的基础之上的。它们之间有先后，麻花钻先加工出孔，然后再视其要求选择其它工具，再加工扩孔、铰孔。但是它们的精度要求也是不同的，要求是越来越高。17、铣削加工有何特点？主要用于加工哪些表面？答：铣削是多刃切削，切削效率高，但铣削过程是断续的，切削力周期性变化，易引起机床振动；铣削的主运动是刀具回转，无须工件高速旋转，而且铣刀可以做成各种形状和尺寸，所以铣削可以适应各种形状和大小工件的多种表面的加工。铣削的方法主要可以加工平面、沟槽、齿槽、螺旋槽及各种曲面。18．试述零件精度和装配精度之间的关系。答：（1）零件的加工误差累积会影响装配精度，因此，装配精度要求高的，要求零件精度也高。（2）但零件的加工精度不但在工艺上受到加工条件的限制，而且又受到经济上的制约。（3）有时即使把经济性置之度外，尽可能地提高零件的加工精度以降低累积误差，结果往往还保证不了装配要求。（4）因此就不能简单地按装配精度要求来加工，在装配时应采取一定的工艺措施。19、对比周铣与端铣、顺铣与逆铣，它们各有什么优缺点？如何应用？答：（1)端铣：同时工作的刀齿比较多，铣削力波动小，工作比较平稳；周铣：同时工作的刀齿较少，铣削力波动大，工作不够平稳。为了弥补这一缺点，圆柱铣刀一般做成较大的螺旋角。两种铣削方式相比，端铣具有铣削较平稳，加工质量及刀具耐用度均较高的特点，且端铣用的面铣刀易镶硬质合金刀齿，可采用大的切削用量，实现高速切削，生产率高。但端铣适应性差，主要用于平面铣削。周铣的铣削性能虽然不如端铣，但周铣能用多种铣刀，铣平面、沟槽、齿形和成形表面等，适应范围广，因此生产中应用较多。（2)顺铣：铣削力的水平分力与工件的进给方向相同，如果丝杠螺母副存在轴向间隙，当纵向切削力大于工作台与导轨之间的摩擦力时，会使工作台带动丝杠出现左右窜动，造成工作台进给不均匀，严重时会出现打刀现象。在铣削铸件或锻件等表面有硬度的工件时，顺铣刀齿首先接触工件硬皮，加剧了铣刀的磨损。粗铣时，宜采用逆铣方式加工。逆铣：可以避免顺铣时发生的窜动现象。逆铣时，切削厚度从零开始逐渐增大，因而刀刃开始经历了一段在切削硬化的已加工表面上挤压滑行的阶段，加速了刀具的磨损。同时，逆铣时，铣削力将工件上抬，易引起振动，这是逆铣的不利之处。20、拉削加工方法有何特点？其主要应用范围和限制如何？试分析成形式、渐成式、轮切式及综合式拉削方式所用拉刀的切削部分的设计特点。1.答：拉削的加工范围①圆孔②方孔③长方孔④六角孔⑤三角孔⑥鼓形孔⑦键槽⑧尖