机械工程师考试4-2

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1、 机械工程师资格考试试题机械工程师资格考试试题 4-2 45 特种加工特种加工 1什么是特种加工？常用特种加工的方法及特点有哪些？ 答：特种加工是指不属于传统加工工艺范畴的加工工艺方法的总称。特种加工是将电、磁、声、光等 物理能量及化学能量或其组合施加在工件被加工的部位上，使材料被去除、累加、变形或改变性能等。常 见的特种加工有电火花加工（EDM） 、激光加工（LBM） 、超声加工（USM） 。 （1）电火花加工：在液体中通过工具电极与工件之间的脉冲电路放 电将材料调温蚀除。其特点为： .非接触式加工，无切削受力变形 .放电持续时间短，热影响范围小 .工具电极消耗影响加工精度 .可加工任何硬、

2、脆、韧和高熔点的导电材料 .其一般可用来穿孔、行腔加工、切割等。 （2）激光加工：材料在激光照射下瞬时急剧溶化和气化，并且产生 强烈的冲击波，使熔化物质爆炸式的喷溅和去除实现加工，轵特点： .材料适应性广，金属非金属均可以被加工 .非接触式加工 .不存在工具磨损 .设备造价较高 .其一般用来微孔、切割、焊接、热处理刻制等。 （3）超声（波）加工：利用超声振动的工具端面，使悬浮在工作液 中的磨料冲向工作表面，去除工件表面材料，其特点： .作用力小，热影响小 .工具不旋转，加工与工具形状相似的复杂孔 .加工高硬度材料时，工具磨损大 .其一般用来型腔加工、穿孔、抛光、零件清洗等，主要用于脆性材料。

3、2电火花加工的基本原理。 答：电火花加工是利用工具电极和工件之间的间隙防电来蚀除金属的加工方法，其可以用来切割成型 和表面（形腔）成型加工，前者用工具电极为导线，常称为线切割加工，后者称为电火花成型加工。 3评价电火花成型加工工艺质量的主要指标是哪些？ 答：评价电火花成型加工工艺质量的主要指标是： （1）加工效率：单位时间内工件材料的去除量，单位：mm3/min。 （2）加工表面质量：粗糙度、表面组织变化及表面显微裂纹等。 （3）加工精度：尺寸、位置、形状精度。 （4）工具电极损耗率：通常用工具电极的何种损耗量对工件材料的何种蚀除之比表示。 4影响电火花加工精度的主要因素是什么？ 答：影响电火

4、花加工精度的主要因素： （4）脉冲电源的质量和加工参数的选择包括脉冲宽度 ti，放电 时间 te，放电周期 tp，放电重复频率 f，峰值电流 ie 等。 （5）工作液工作液可以提高放电点的能量密度，增大放电时的 爆炸力，使熔化的金属容易排出。 （6）电极材料及电极设计 （7）工艺系统的制造及安装高速的精度和质量。 5为提高电火花成型加工的效率应调整哪些工艺参数？如果为了降低表面粗糙度，工艺参数又应如何 调整？ 答：从电火花加工材料去除率（即加工效率）和表面粗糙度公式可以看出：为提高电火花成型加工的 效率，可以提高放电时间 te，或提高峰值电流 ie，或提高放电重复频率 f；如果为了降低表面粗糙

5、度，则应 减小放电时间 te，或减小峰值电流 ie。 6为了保证电火花成形加工的效率和表面质量往往要牺牲什么？ 答：只增加峰值电流 ie，而减小放电时间 te 可保证加工效率和表面质量但工具电极相对损耗率增大。 7什么是电火花线切割加工？ 答：在电火花加工中利用导线电电极（钼丝或铜丝）以及电极与工件间的相对运动和放电对工件进行 切割的加工方法叫做电火花线切割加工。 8一般情况下电火花线切割加工达到什么样的切割效率、表面粗糙度和加工精度？ 答：一般情况下切割效率为 20mm2/（min“A） 。 表面粗糙度： 1）高速切割为 Ra5-25m，最佳只有 Ra1m； 2）低速切割一般可达 Ra1.2

6、5m，最佳 Ra0.2m。 加工精度指尺寸精度、形状精度和位置精度的总称。 1）快速切割时可控加工精度在 0.01-0.02mm。 2）低速走丝时可达 0.005-0.002mm。 9线切割加工的主要工艺参数指标及经济性因素分析。 答：线切割加工的主要工艺参数指标是： 1）切削速度指单位时间内电极丝中心线在工件上切割的面积总和， 单位用 mm2/min 表示，通常 40-80mm2/min 为高速切削速度；将每安培电流的切割速度称为切割效率， 一般切割效率为 20mm2/（min“A） 。 2）表面粗糙高速切割为 Ra5-25m，最佳只有 Ra1m；低速切 割一般可达 Ra1.25m，最佳 R

7、a0.2m。 3）电极丝损耗量对高速走丝线切割机床，用电极丝在切割 10000mm2面积后，电极丝直径的减少量来表示。一般每切割 10000mm2，泪丝直径减少不应大于 0.01mm。 4）加工精度指尺寸精度、形状精度和位置精度的总称。快速切割 时 0.01-0.02mm。低速走丝时 0.005-0.002mm。 影响线切割加工工艺经济性因素主要有： 1）电极丝及移动速度 2）工件厚度及材料 3）预置进给速度 10什么是激光加工？ 答： 激光是一种高度高， 方向性好的相干光， 其发散性小和单色性好， 焦点处功率可达 107-1011w/cm2， 温度可达万度以上，其加工就是利用材料在激光照射下

8、的冲击波使熔化物质爆炸式喷溅去除。 11金属加工常用的激光器是哪些？它们之间的区别除了在工件物质以外，还在于什么？ 答：金属加工常用的激光器有两种，一种是固体激光器，如红宝石激光器、玻璃激光器、YAG 激光器 和金绿宝石激光器；另外一种是气体激光器：如 CO2激光器、氩激光器等。它们之间的区别除了在工作介 质外，还在于激光波长、输出功率、应用范围等。 12影响激光打孔工艺质量的因素主要有哪些？ 答：影响激光打孔工艺质量的主要因素有： 1）输出功率和照射时间：孔的尺寸随输出激光能量变化，能量越大， 孔径越大孔边越深，能量适当，才能获得好的圆度，能量提高锥度减小，能量过大孔成中鼓形，激光 的照射时

9、间一般为几分之一毫秒，激光能量一定时，时间太长会使能量扩散到非加工区，时间太短则因功 率密度过大使蚀除物以高温气体喷出，那会使能量的使用效率降低。 2）焦距和发散角发散角小的激光束经短焦距的聚焦物镜以后，在焦面上可以获得更小的光斑及更大的 功率密度。焦面上的光斑直径小，打孔就小，所以要减少激光束的发散角并尽可能采用短焦距物镜（20mm 左右） ，只有在特殊情况下才选用较长焦距。 3）焦点位置焦点位置对打孔的形状和深度都有很大的影响，焦点位置低时，透过工件表面的面积大， 不仅会发生很大的喇叭口，而且会由于能量密度减小而影响加工深度，但焦点太高同样会分散能量密度而 无法加工，激光的实际焦点往往在工

10、件表面或低于工件表面为宜。 4）光斑内能量分布激光束经聚集后，光斑内各部分光的强度是不 一样的。在基模光束聚焦的情况下，焦点的中心强度 I0 最大，越远离中心，光强度越小，强度是以焦 点为轴心对称分布的，这种光束加工出来的孔是圆形的。当光束不是基模输出时，其强度分布不是对称的 了。激光在焦点附近的强度分布与工作物质的光学均匀性及谐振腔的调整精度有直接关系，如果孔要求精 度很高，就必须在激光器中采取限制振荡的措施，使其仅在其模振荡。 5）激光的照射次数激光照射一次，加工深度大约是孔径的 5 倍左 右。但锥度较大，如经多次照射，加工深度可大大增加，锥度也可减小，孔径几乎不变，但孔的深度 并不是与照

11、射次数成比例。而是加工到一定深度后，由于孔内壁的反射或吸收及抛出力的减少，排屑困难 等原因使孔底端的能量密度不断减小，以致加工不能继续下去。 6）工件材料由于各种材料吸收的光谱不一样，经透镜聚焦到工件 上的能量不可能全部吸收，相当一部分能量将被反射或透射而散失掉。在生产实践中，必须根据工件 材料的性能（吸收光谱）选择合理的激光器。 13什么是超声加工？ 答：超声加工是利用工具端面做超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型法。其可以加 工硬质合金、淬火钢等脆硬金属材料。还可以加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片，同时还可以用于清洗， 焊接和擦伤等。 14超声加工的基本原理？ 答：加工时，工具

12、1 在工件 2 之间加入液体（水或煤油）和磨料混合的悬浮液 3，并使工具以很小的 力 F 轻轻压在工件上， 超声换能器 6 产生 16000HZ 以上的超声频绝缘体上硅薄膜向振动并借助于变幅杆把 振幅放大到 0.05-0.1mm，驱动工具端面做超声振动，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断 地撞击、抛磨被加工工件表面，把被加工表面的材料粉碎成很细的细微粒，从工件上被打击下来，虽然每 次下打下来的材料很小，但由于每秒种打击 16000 次以上，所以仍有一定的加工速度。 15超声加工的应用 答：超声加工的应用主要有以下几个方面： 1）可以加工金属和非金属等硬脆材料 2）可以对硬脆材料进行

13、型孔和型腔加工 3）利用超声进行清洗超声波在清洗液（汽油、煤油、酒精和水等） 中传播时，液体分子往复高频振动产生正负交变的冲击波。当声强达到一定数值时，液体中急剧生产 微小空化气泡并瞬时强烈闭合，产生的微冲击波使清洗物表面的污物遭到破坏。超声振动可用于喷油嘴、 喷丝板、微型轴承、仪表齿轮、印刷电路板等的清洗。 46 铸造 1什么是合金的流动性与收缩，影响合金流动性与线收缩的因素是什么？ 答：液态合金自身的流动能力称为流动能力，通常以螺旋式试样长度来衡量相同条件下实际螺旋线长 度来表示，影响金属流动性的因素主要有： 1）合金材料的成分与化学性质：化学成份、比热、热导率、粘度系数。 2）外部条件的

14、干扰，如铸型温度、铸型发气能力、浇铸温度、浇铸系统结构等。 3）铸件结构的工艺性：如厚度大小与厚度变化的结构的复杂程度等。 4）凝固态到固态的冷却过程所发生的何种减小称为铸件的收缩。铸件各方向线尺寸的缩小现象属固态 收缩（线收缩率） ，它对铸件的尺寸精度影响最大。影响合金收缩的因素： .化学成份：碳素钢的含碳量增多，液态收缩增大，固态略减速，灰铁中 C、Si 量增加，石墨化能力 增强，石墨的比容体积大，能弥补收缩，硫可阻碍石墨析出，使收缩率增大，适当增加 Mn、生成 MnS 抵 消了硫对石墨化的阻碍作用，但 S 过高又使收缩率增大。 .浇铸温度：通常浇铸温度提高 100C 体积收缩增加 1.6

15、。 .铸件结构和铸型条件：铸件在铸型中的冷却过程，往往不是自由收缩，其阻力来源于： a.铸件各部分的冷却速度不同引起各部分收缩不一致，相互 约束而对收缩产生阻力； b.铸件的型芯对收缩的机械阻力，因此铸件的实际收缩率比 自由收缩率要小一些。 2铸铁的收缩率及产生缩孔、缩松的几率比铸钢小的原因。 答：根据 Fe-Fe3C 相图可以找出不同成分的钢或铸铁的熔点，确定铸造温度，根据相图中液相线和固 相线之间的距离可估计铸造性能的好坏，距离越小铸造性能就越好，钝铁、共晶成份或接近共晶成份的铸 铁铸造性能通常都比铸钢好，其流动性好，其收缩率及产生缩孔、缩松的几率都比铸钢小，显微偏析也少。 3如何确定铸件

16、的浇注位置和分型面。 答：铸件浇注位置的选择是指浇铸时铸件在铸型中所取得空间位置，浇铸位置选择正确与否对铸件影 响很大，选择进应选择下列原则： （8）铸件的重要表面（加工面）应朝下或侧于侧面，这是因为铸件 上部冷却速度慢，晶粒粗，易形成缩孔缩松，而且气体、非金属夹杂物密度小，易在铸件形成沙眼气 孔、渣气孔等缺陷。例如机床床身的导思面应朝下。 （9）铸件的宽大平面应朝下，这是因为在浇铸过程中，熔融金属对 型腔上表面的强烈的辐射，容易使上表面型砂急剧地膨胀而拱走或开裂，在铸件表面形成夹砂结疤缺 陷。 （10）面积较大的薄壁部分应置于铸件型下部或垂直位置，这是因为 如果置于上部可能产生浇不到、冷隔等缺陷。 （11）易形成缩孔的铸件应将截面较厚的部分放在分型面附近的上 部或侧面，这便于放置冒口，使铸件自上而下的顺序凝固。 （12）应尽可能减少型芯的数量，使于型芯安装固定和排气。 铸件分型面的选择： 1）起模，使定型工艺简化：分型面应选择铸件最大的截面处；分型 面的选择应