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1、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Vc= 件）上外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下：皿八或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
2、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 . n mm/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。apdi 留dm外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算：dm对于钻孔工作ap =- mm上两式中.一一为已加工表面直径mm；dw-mm为待加工表面直径mm。2、刀具前
3、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：高的硬度和耐磨性；足够的强度和韧度；高的耐 热性； 良好的工艺性；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
4、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，
5、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23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，刀一屑接触表面由于强烈的挤压和摩
6、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
7、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、变形系数Ah。 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 和Ah减小，则切削变形减小。只能近视地表示切削变形程度。因为Ah主要从塑形压 缩方面分析；而主要从剪切变形考虑。所以和Ah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
8、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
9、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
10、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（Ax和Aw）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（Ax w）。（4）本工序的装夹误差（e
11、 b）o 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
12、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。工序号工序是将及内容定位基准1下料.样料中及0 35外间耒面2夫左篇.车右端而，打中。孔；由35外圆表面3车35扑圆至3U,车外回心留磨刑余量，车退习槽2*0一土D35外圆表而，右中心乱4夹丈端.卑左孺面,保证长度250.打中心孔：g外圆表面54 5 35外圆至30,岑外阅B 24,留縻削金 萱.车退刀措2*0, 3,中蹈外圆暴面，右中心孔60 30外厕表面+左端面7磨汁圆巾3两端中心花8去毛剃9检验,入库。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
13、35-40HRC。请拟定工序，定位 粗基准和精基准，工序内容，加工方法。其余野倒角根据所给条件可知，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20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。40X100 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:序号工序内容工序简囹定位基值加工万法及设蓄切割下料（0,5分）裾切,裾底J LCD寸6，100Z自由锻C 0. 5分】5_u Z_ 6拔长空气通1 _rr25 L 3调
14、质处（0.5分）高温箱式电阻炉4车两漏面，打中心孔其它尺寸不哽分焉St=J中部外回专用车谎画打中心 孔牛株5粗车外回：尸别将寺由 的外圆王到市35,由25 的外圆车到中幻.表面粗 槌度达到R必3,其它尺寸不变1分I两中m孔车外回，卧式车味5半精车外向刨角；将。哗的外圆车到由 20.表面粗桩度达到 K如.Z尺寸精度达到K&o 台阶姓倒角为1X45C .其它尺寸不变。 1.5两中心孔车外回,卧式车J床7清洗检验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
15、孔。12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。640无表面要求，故不加工，640为粗基准，加H620H7，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。20H7为精基准，加工。12H7,面C。.B面、C面有公差，应选C面为精基准，加HB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
