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学而不思则惘，思而不学则殆
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2015 --2016学年第2学期期中考试试卷 《机械制造技术基础》 （共 页） 考试时间：20XX年05月04日 题号 得分 题号 得分 题号 得分 评分人签字 三、随着人们越来越注重产品是否符合个性化需求，使产品生产有何特点？如果希望这种情况下还能实现批量生产的成本优势，如何实现？（5分） 答：随着人们生活水平的提高，对产品的需求越来越多样化和个性化，促使大批量生产方式难以适应市场需求的变化，取而代之的是多品种小批量的生产方式。在这种背景下，如果希望看发挥批量法则在成本控制方面的优势，必须挖掘生产产品在特征上的相似性，将类似的零件或产品分类成组，并寻求解决这一组问题的相对统一的最优解决方案，即成组技术，利用相似零件组实现多品种小批量生产的产品设计、制造工艺和生产管理的合理化。 一 八 十五 二 九 十六 三 十 十七 四 十一 十八 五 十二 十九 六 十三 二十 七 十四 成绩 四、为什么在机械产品的制造中能使用成组技术？（5分） 答：在机械产品中能够推行成组技术的现实基础是： 各种机器中的机械零件之间存在着相似性，包括结构特征、材料和制造工艺； 机械产品中零件的出现频率有明显的规律性和稳定性，在机械产品中超过70%的零件属于相似件，如齿轮、轴、法兰等； 基于以上两点现实基础，在机械产品的制造中可以利用产品或零件的相似性进行分类成组，即成组技术在该领域推行的现实基础。 一、广义制造与狭义制造的涵义？（5分） 答：广义制造：将企业的生产活动看作是一个输入输出系统，生产要素为输入，具有价值的产品为输出，系统包括市场分析、经营决策、工程设计、加工装配、质量控制、销售运输、售后服务、产品报废处理的全生命周期。 狭义制造：一般是指从原材料或半成品经加工装配后形成最终产品的具体操作过程，包括毛坯制造、零件加工、检验装配、包装运输等。 五、请利用JLBM-1编码系统对图1零件进行编码，并说明各码位的含意？（5分） 二、为什么会出现批量法则，在固定投资一定的情况下，是不是生产批量越大，单件生产成本越低？（5分） 答：批量法则是在大生产时代，产品生产还未关注客户的多样化需求，产品的规格型号单一或类似、产品的批量大。在这种情况下，可以采用专用高效的设备使生产过程的分工细化，提高设备的实用效率，缩短生产周期，在保证零件加工质量的前提下使单件生产成本较低，实现效益最大化。 在一定的固定资产投资的情况下，批量产品的生产批量有一个最佳值，该最佳值可使单件产品的生产成本最小，若实际产量超过最佳值，则由于原生产系统的生产能力已饱和，单件成本反而升高，此时必须再追加投资。这就是批量法则的基本原理。 图1 码位号 6 8 3 2 2 0 1 1 含义 非回转体，杆条类 拨叉 轮廓边缘由直线或曲线构成 双向平面，两侧平行、台阶平面 回转定位槽 外形要素无加工 主孔，单一轴线，光滑 单一轴向沟槽 码位号 5 0 5 2 3 3 3 含义 单个方向排列的孔 材料，灰铸铁 铸件 热处理，退火 宽，中型 长，中型 中等精度，内回转面+平面 天津大学仁爱学院试卷专用纸
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八、如图3所示为某套筒零件的某一道工序的工序图，请说明你能从这张工序图中答：产品设计在其寿命周期中占有重要的地位，它决定了产品制造成本的70%-80%，为使在策读出哪些信息？（5分） 划和设计阶段对更多的因素进行全面考虑，面向X的设计应运而生，X可以是经营、加工、装配、检验、使用、维护、质量、成本等。面向不同目标的设计将决定着产品在设计阶段的特征属性。 答：1.加工表面为外圆面，内孔面，和凸缘右端面，以及凸缘外圆与左端面。2.本工序包括两个安装，占据连个工位。3.在安装1中加工外圆、内孔与凸缘右端面时定位基准为凸缘外圆面和左端面。4.安装2中加工凸缘外圆面和左端面时定位基准为外圆面和凸缘右端面。5. 各加工表面的工序尺寸公差以及 图3 表面粗糙度均在工序图中给出。 六、什么是面向X的设计？（5分） 七、如图2所示阶梯轴，请按大批量生产设计其工艺过程，并根据该实例说明工序、安装、工步、工位的概念？（5分） 九、工件要在机床上进行加工必须利用一定的装置保证其在机床上保持正确的位置，这种装置是什么？设计这种装置是基于什么原则？其完全定位、不完全定位、过定位、欠定位是什么概念？（5分） 图2 答：工件要实现在机床上准确定位完成加工，必须使用夹具，夹具的设计是基于六点定位原则，设空间物体在笛卡尔坐标系中有三个平动自由度和三个转动自由度，在加工零件上某些特征时，需要分析要限制的自由度，并根据分析结果设计夹具。 1.完全定位：6个自由度完全被限制；2.不完全定位：工件定位时有一个或一个以上的自由度未被限制；3.过定位：某一个方向上的自由度被定为原件重复限制；4.欠定位：按照工艺要求，应该限制的自由度未被限制，欠定位在装夹中是不允许的。 答：该零件的工艺过程如下： 1. 铣削端面，打中心孔，（铣钻联合机床）。 2. 粗车外圆，（车床）。 十、如图4所示为插齿加工的工件装夹，请分析加工需要限制几个自由度，此种方3. 精车外圆、倒角、切退刀槽（车床）。 式限制了几个自由度，是否存在过定位，若存在是否合理？请说明原因？（5分） 4. 铣削键槽，（铣床）。 5. 磨外圆，（磨床）。 答：此工序为插齿加工，利用芯轴和支撑6. 去毛刺，（钳工）。 环定位，定位基准为工件内孔圆柱面和下工序：是指一个或一组工人在同一台机床或同一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的端面，1个长芯轴限制X、Y的移动和绕那部分内容，如本工艺过程中的序号1、2、3……每一步为一个工序； X、Y的转动；1个支撑环与大端面接触限安装：在一道工序中每次装夹所完成的那部分工序内容叫做安装，有的工序只需要安装一次，如制绕X、Y的转动和沿Z轴的移动。此定工序4。有的工序需要多次安装，如工序1，铣两端面打中心孔需要掉头一次，即两次安装； 位方案中绕X、Y的转动被定位元件重复工步：是指加工表面不变，切削刀具不变的情况下所连续完成的那部分工序内容，如工序3中的限制，属于过定位，但为了保证插齿加工精车外圆、倒角、切退刀槽需要用不同的刀具，加工的表面也不相同，所以划分为三个工步； 正常进行，必须使用支撑环的大端面增强工位：工件在机床上占据的每一个位置所完成的那部分工序成为工位，本例中，工序1、2、3工件的安装刚度。此方案在齿坯内孔和端都需要掉头加工，所以工件在加工中占据两个工位； 面垂直度精度很高时允许使用。 图4
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十一、什么是定位误差？定位误差的实质是什么，请结合图5进行说明存在几种原因引起的定位误差？（5分） 答：定位误差是由于工件在夹具或机床上定位不准确而引起的加工误差，其实质就是工序基准在加工尺寸方向上的变动量。如本例所示，工件以底面定位加工台阶面，刀具的高度是以底面为基准进行调整，而此例的工序基准是工件的上表面，保证上表面与台阶面的尺寸为a,此时刀具高度已经固定，随着工件尺寸b的变化工序基准即工件顶面的位置会发生变化，使得工序尺寸a产生误差，此误差是由于定位基准与工序基准不从何而引起的。 十四、简述金属切削过程中切屑的形成过程？（5分） 答：在金属切削过程中，前刀面对工件材料形成偏挤压作用，从材料力学的角度分析，前刀面对切削层进行偏挤压过程时，在切削层内产生应力场，离切削刃越近，应力越大，在应力场中剪应力达到材料屈服强度处的各点形成了一条剪切滑移线，滑移线上方的材料在前刀面持续挤压的作用下被剥离工件本体，切屑沿前刀面滑出形成切屑。 十五、积屑瘤是如何产生的？对切削加工有何影响？（5分） 答：在刀—屑接触区内，由于粘结作用使切屑底层金属的晶格纤维化成都很高，几乎与前刀面平行，切屑滞留层金属受强烈剪应力作用而产生加工硬化，其抗剪强度进一步提高，使剪切滑移在滞留层内部某一表面发生，而滞留层与前刀面接触的金属冷焊在前刀面上，越积越大，产生积屑瘤。积屑瘤会代替切削刃参与切削造成工件尺寸不稳定，表面粗糙度恶化。 图5 十二、请说明工件加工专用夹具设计的一般步骤？（5分） 答：1.研究原始资料，明确设计要求，进行经济性分析； 2.拟定夹具结构方案，绘制夹具结构草图； 3.构建夹具实体模型； 4.绘制夹具总图，标注尺寸和技术要求； 5.绘制零件图； 十六、如图7所示为切屑的几种常见形态，请说明各自为何种切屑并简述产生的这种形态切屑的原因？（5分） 十三、请根据图6所示，说明刀具的测量角度有哪些，各个角度如何定义的，各个 角度对加工过程有何影响？（5分） 图7 答：1.前角γo， 在主剖面内测量，前刀面与基面的夹 答：第一张图显示的是带状切屑，其形成条件为加工塑形材料，切削速度较高，进给量较小，刀角，前角影响切削难易程度。增大前角可使刀具锋利， 切削轻快。但前角过大，刀刃和刀尖强度下降，刀具导具前角较大； 图6 热体积减小，影响刀具寿命； 2.后角αo，在主剖面内测量，是主后刀面与切削平面的夹角，后角作用是减小主后刀面与工件加工表面之间的摩擦以及主后刀面的磨损。但后角过大，刀刃强度下降，刀具导热体积减小，反而会加快主后刀面的磨损； 3.主偏角κr，在基面内测量，是主切削刃在基面上投影与假定进给方向的夹角，主偏角κr大小影响刀具寿命。减小主偏角，主刃参加切削长度增加，负荷减轻，刀尖加强，散热面积增大，刀具寿命提高； 4.刃倾角λs，切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。当刀尖是切削刃最高点时，λs定为正值；反之为负。第二张图显示的是挤裂切屑，其形成条件为加工塑性材料，切削速度较低，进给量较大，刀具前角较小； 第三张图显示的是单元切屑，其形成条件为工件材料硬度和韧性较低，切削速度较低； 第四张图显示的是崩碎切屑，其形成条件为加工硬脆材料，刀具前角较小； 刃倾角λs影响刀尖强度和切屑流动方向； 天津大学仁爱学院试卷专用纸
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