电大数控加工工艺形成性考核册作业答案.docx

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电大数控加工工艺形成性考核册作业答案

电大【数控加工工艺】形成性考核册作业答案

【数控加工工艺】第1次形成性考核册作业答案

第1章作业评讲

1、什么是积屑瘤？

它是怎样形成的？

对切削过程有何影响？

如何抑制积屑瘤的产生？

答：

在一定的切削速度范围内切削钢、铝合金与球墨铸铁等塑性金属时，由于前刀面上挤压和摩擦的作用，使切屑底层中的一部分材料停滞和堆积在刃口附近，形成积屑瘤。

积屑瘤是粘结在切削刃口附近一硬度很高的金属块。

对切削过程有何影响：

1）刀具实际前角增大

2）增大切削厚度

3）使加工表面粗糙度值增大

4）对刀具耐用度有影响积屑瘤虽能保护刀尖，但不稳定，会影响加工精度，需要采取措施抑制：

①采用高速切削是抑制积屑瘤的基本措施（最有效）；

②增大进给量；

③增大刀具前角；

④采用润滑性能良好的切削液。

2、切屑的种类有哪些？

不同类型切屑对加工过程和加工质量有何影响？

答：

切屑的种类：

带状切屑、节状切屑、粒状切屑和破碎切屑

3、试述切削用量三要素对切削温度、切削力的影响规律。

答：

切削用量对切削力的影响：

背吃刀量最大、进给量次之、切削速度最小。

切削用量对切削温度的影响：

切削速度最明显，进给量次之，背吃刀量最小。

4、试述前角、主偏角对切削温度的影响规律？

答：

前角增大，切削温度降低，但前角太大，刀具散热体积变小，温度反而上升；主偏角增大，散热条件变差，切削温度上升。

5、刀具正常磨损的形式有哪几种？

分别在何种情况下产生？

答：

刀具正常磨损的形式正常磨损和非正常磨损。

①前刀面磨损：

在切削速度较高、切削厚度较大的情况下，切削高熔点塑性金属材料时，易产生前刀面磨损。

②后刀面磨损：

在切削速度较低、切削厚度较小的情况下，会产生后刀面磨损，刀尖和靠近工件外皮两处的磨损严重，中间部分磨损比较均匀。

③前刀面和主后刀面同时磨损在中等切削速度和进给量的情况下，切削塑性金属材料时，经常发生前、后刀面同时磨损。

6、试述进给量、主偏角对断屑的影响。

答：

进给量增大，切削厚度也按比例增大，切削卷曲应力增大，容易折断；主偏角越大，切削厚度越大，切削在卷曲时卷曲应力越大，易于折断。

7、车削直径80mm，长200mm棒料外圆，若选用ap=4mm，f=0.5mm/r，n=240r/min，试问切削速度vc，切削时间tm，材料切除率Q为多少？

答：

切削速度：

vC=πdn/1000

＝π×80×240/1000

＝60.3m/min

切削时间tm＝lm/l（min）

lm（mm）:

工件长度，ｌ（mm/min）:

每分钟的切削长度

l=f×n＝0.5x240＝120（mm/min）

tm＝lm/l＝（80/120）x60=40秒

材料切除率Q＝1000vCap

f＝1000x60.3x4x0.5＝120600mm3

第2章作业评讲

1、简述数控刀具材料的种类、特点及其应用场合？

答：

（1）高速钢（HighSpeed

Steel，HSS）高速钢是一种含钨（W）、钼（MO）、铬（Cr）、钒（V）等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。

①普通高速钢不适于高速和硬材料切削。

②高性能高速钢添加Co、Al等合金元素，提高耐热性、耐磨性，热稳定性高，可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。

③粉末冶金高速钢用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料；用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。

（2）硬质合金（CementedCarbide）切削效率是高速钢刀具的5～10倍。

①普通硬质合金WC+Co类（YG）：

主要用于加工铸铁及有色金属。

Co含量高，韧性好，适合粗加工；含Co量少用于精加工。

TiC+WC+Co类（YT）：

含TiC量多，含Co量少，耐磨性好，适合精加工；含TiC量少，含Co量多，承受冲击性能好，适合粗加工。

②新型硬质合金钨钛钽（铌）钴类（YW）：

添加TaC或NbC，提高高温硬度、强度、耐磨性。

用于加工难切削材料和断续切削。

常用牌号：

YW1、YW2。

碳化钛基类（YN）：

TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨损和抗氧化能力强。

用于合金钢、工具钢、淬火钢的连续精加工。

牌号：

YN05、YN10。

（3）新型刀具材料

①涂层刀具较好地解决了材料硬度及耐磨性与强度及韧性的矛盾。

常用的涂层材料有TiN、TiC、Al2O3和超硬材料涂层。

②陶瓷刀具材料（Ceramics）Al2O3基陶瓷刀具：

适用于各种铸铁及钢料的精加工、粗加工。

Si3N4基陶瓷刀具：

适8X._纚于

【数控加工工艺】第2次形成性考核册作业答案

1、什么是欠定位？

为什么不能采用欠定位？

答：

欠定位是指根据工件的加工要求，应该限制的自由度段有完全被限制的定位。

欠定位是不允许的．因为欠定位保证不了工件的加工要求。

2、什么是过定位？

试分析图1中的定位元件分别限制了哪些自由度？

是否合理？

如何改进？

图1

答：

工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。

a.不合理，锥销限制三个方向移动自由度，平面限制两个方向移动自由度，重复一个方向的移动自由度，平面应该小一些，矮一些，不与零件接触。

b．不合理，长销和大端面定位造成重复定位了两个转动自由度，应该大端面改为小端面。

c．不合理，短圆销限制两个移动自由度，V形块限制两个移动自由度，重复自由度，应该把V形块改为浮动的。

3、根据六点定位原理分析图2中各定位方案的定位元件所限制的自由度。

b）

图2

答：

a.限制x、y和z的移动自由度，z和y的转动自由度。

b．限制x、y和z的移动自由度，z和y的转动自由度。

c．限制x、y和z的移动自由度，x、y和z的转动自由度。

d．限制x、y和z的移动自由度，x和y的转动自由度。

4、粗基准和精基准选择的原则有哪些？

答：

粗基准的选择原则：

（1）相互位置要求原则选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准，以保证不加工表面与加工表面的位置要求。

（2）加工余量合理分配原则对所有表面都需要加工的工件，应该根据加工余量最小的表面找正工件。

（3）重要表面原则为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。

（4）不重复使用原则粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，易产生定位误差，一般不应重复使用。

（5）便于工件装夹原则作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，以便使工件定位准确、夹紧可靠。

精基准的选择原则：

（1）基准重合原则直接选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合原则，可以避免由定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差（基准不重合误差）

（2）基准统一原则同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。

可保证各加工表面间的相互位置精度，又可简化夹具的设计与制造工作。

基准重合和基准统一原则遇到相互矛盾的情况，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则。

（3）自为基准原则精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，选择加工表面本身作为定位基准（根据加工表面找正工件），称为自为基准原则。

（4）互为基准原则为使各加工表面之间具有较高的位置精度，或为使加工表面具有均匀的加工余量，可采取两个加工表面互为基准反复加工的方法，称为互为基准原则。

（5）便于装夹原则

5、对于图3

所示零件，已知A、B、C、D及E面均已经加工好，试分析加工Φ10mm孔时用哪些表面定位比较合理？

为什么？

答：

选择C表面定位比较合理，C表面是Φ10mm孔的尺寸基准，工序基准，用它作为定位，可以消除由于基准不重合引起的误差。

6、试分析图4中夹紧力的作用点与方向是否合理？

为什么？

如何改进？

图3图4

答：

a.不合理，作用点在薄壁孔的顶端，刚度不够，应该在两旁加紧。

b．不合理，作用点没在定位元件的支撑范围内，导致工件倾斜，应在作用点下加浮动支承。

c．不合理，作用点在中央，刚度不够，应作用在支承上方。

d．不合理，作用点没在定位元件的支撑范围内，导致工件倾斜，作用点下移。

e．不合理，对于薄壁零件采用多点加紧或是加紧力均匀分布。

f．不合理，作用方向应朝向主要定位基准。

7、套类零件铣槽时，其工序尺寸有三种标注方法，如图5

所示，定位销为水平放置，试分别计算工序尺寸H1、H2、H3的定位误差。

图5

答：

零件上的键槽加工以心轴定位。

对于工序尺寸H2，以心轴定位，心轴和零件内孔都有制造误差，由两者_____引起的定位基准误差为：

△Y＝（内孔最大极限－心轴最小极限）/2

＝（30.021－29.972）/2＝0.025

对于工序尺寸H1，以心轴定位，心轴和零件内孔都有制造误差，还有基准不重合误差。

基准不重合误差：

△B＝（零件外圆最大尺寸－零件外圆最小尺寸）/2＝0.015

工序尺寸H1的定位误差△D＝△Y＋△B＝0.025＋0.015＝0.040

对于工序尺寸H3，以心轴定位，心轴和零件内孔都有制造误差，还有基准不重合误差。

同H1，工序尺寸H3的定位误差△D＝△Y＋△B＝0.025＋0.015＝0.040

8、对夹紧装置的基本要求有哪些？

答：

夹紧装置应具备的基本要求：

①夹紧过程可靠；

②夹紧力的大小适当。

③操作简单方便、省力、安全。

④夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。

【数控加工工艺】第3次形成性考核册作业答案

1、什么叫工序和工步？

划分工序的原则是什么？

答：

机械加工工艺过程中，一个或一组工人在一个工作地点，对一个或一组工件连续完成的那部分工艺过程，称为工序。

划分工序的依据是工作地是否发生变化和工作是否连续。

在不改变加工表面、切削刀具和切削用量的条件下所完成的那部分工位的内容称为工步。

划分工步的依据是加工表面和工具是否变化。

2、何谓“工序集中”和“工序分散”？

什么情况下按“工序集中”原则划分工序？

什么情况下按“工序分散”原则划分工序？

答：

工序集中就是一种零件的加工只集中在少数几道工序里完成，工艺路线短，而每道工序所包含的加工内容却很多。

工序分散一种零件的加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序所包含的加工内容却很少。

工序划分的原则

①工序集中原则：

每道工序包括尽可能多的加工内容，不适合于大批量生产。

②工序分散原则：

将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。

适合于大批量生产。

3、数控机床上加工的零件，一般按什么原则划分工序？

如何划分？

答：

在数控机床上加工的零件，一般按工序集中原则划分工序，划分方法：

①按所用刀具划分：

以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。

②按安装次数划分：

以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。

③按粗、精加工划分：

粗加工为一道工序，精加工为一道工序。

④按加工部位划分：

以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。

4、在数控机床上按“工序集中”原则组织加工有何优点？

答：

按“工序集中”原则组织加工的优点：

有利于采用高效的专用设备和数控机床，提高生产效率；减少工序数目，缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工作；减少机床数量、操作工人数和占地面积；减少工件装夹次数，保证各加工表面间的相互位置精度。

5、图1

所示为轴类零件图，其内孔和外圆和各端面均已加工好，试分别计算图示三种定位方案加工时的工序尺寸及其偏差。

图1

答：

方案一：

设计基准与定位基准重合，_____则A1工序尺寸及其偏差为12±0.1

方案二：

设计基准与定位基准不重合，要确定A2，则设计尺寸12±0.1是间接得到的，即为封闭环。

A2基本尺寸：

LA2＝8＋12＝20

0.1＝ESA2－（－0.05）得ESA2＝＋0.05mm

－0.1＝EIA2－0得EIA2＝－0.1mm

故200.05

0.1

mm

方案三：

同上，设计尺寸12±0.1是间接得到的，即为封闭环。

A3基本尺寸：

LA3＝40－8－12＝20mm

＋0.1＝0－EIA3－（－0.05）得EIA3＝－0.05mm

－0.1＝－0.1－ESA3－0得ESA3＝0mm

故A3的基本尺寸及偏差：

200

0.05mm

6、图2所示零件，  

因A3不便测量，试重新标出测量尺寸A4及其公差。

图2

答：

根据题意可知，A3是封闭环，A2和A4是增环，A1是减环，则列出尺寸链图。

A4的基本尺寸

LA3＝LA4＋LA2－LA1得LA4＝LA3＋LA1－LA2

＝20＋70－60

＝30mm

ESA3＝ESA2＋ESA4－EIA1得ESA4＝ESA3－ESA2＋EIA1

＝0.19－0＋（－0.07）

＝＋0.12mm

EIA3＝EIA2＋EIA4－ESA1得EIA4＝EIA3－EIA2＋ESA1

＝0－（－0.04）＋（－0.02）

＝＋0.02mm

故A4的公差为TA4＝ESA4－EIA4＝0.12－0.02

＝0.10mm

（有多种解法,可求公差之和计算）

7、图3所示零件，镗孔前A、B、C面已经加工好。

镗孔时，为便于装夹，选择A面为定位基准，并按工序尺寸L4进行加工。

已知。

试计算L4的尺寸及其偏差。

答：

下图为尺寸链图。

经分析，列尺寸链如上图，由于设计尺寸L3是本工序加工中间接得到的，即为封闭环。

用箭头表示L2、L4为增环，L1为减环。

则尺寸L4

的计算如下：

基本尺寸：

L3＝L2＋L4－L1

得L4＝L3＋L1－L2＝100＋280－80＝300mm

上偏差ESL3＝ESL4＋ESL2－EIL1

得ESL4＝ESL3－ESL2＋EIL1

＝0.15－0＋0＝＋0.15mm

下偏差ESI3＝EIL4＋EIL2－ESL1

得EIL4＝EIL3－EIL2＋ESL1

＝－0.15－（－0.06）＋0.1

＝＋0.01mm

则工序尺寸L4＝300

0.15

0.01

mm

8、切削加工工序通常按什么原则安排顺序？

答：

切削加工工序通常安排加工顺序的原则：

①基面先行原则

②先粗后精原则

③先主后次原则

④先面后孔原则

9、影响加工余量的因素包括哪些？

确定加工余量应注意哪些问题？

答：

影响加工余量的因素：

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）。

5）热处理后出现的变形。

确定加工余量应注意的问题：

1）采用最小加工余量原则。

2）余量要充分，防止因余量不足而造成废品。

3）余量中应包含热处理引起的变形。

4）大零件大余量。

5）总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定。

10、什么是加工精度？

加工精度包括哪些方面？

答：

加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）与理想几何参数相符合的程度，包括三个方面：

①尺寸精度；

②几何形状精度；

③相互位置精度。

11、影响表面粗糙度的因素有哪些？

如何降低切削加工表面粗糙度？

答：

影响表面粗糙度的因素主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数及切削液等。

降低切削加工表面粗糙度：

1）、对于工件材料，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较大的硬度。

2）、切削用量，减小切削用量可有效地减小表面粗糙度。

3）、刀具几何参数，适当增大前角、后角；增大刀尖圆弧半径；减小主、副偏角。

4）、切削液，切削液的冷却作用使切削温度降低，切削液的润滑作用使刀具和被加工表面之间摩擦状况得到改善，使切削层金属表面的塑性变形程度下降并抑制积屑瘤和鳞刺的生长。

【数控加工工艺】第４次形成性考核册作业答案

（工艺可有不同的编排）

1、分析图1所示轴类零件的数控车削加工工艺，毛坯为f45棒料。

可按下列步骤进行：

①零件图工艺分析；②确定装夹方案；③确定加工顺序及走刀路线；④刀具选择；⑤切削用量选择；⑥拟定工艺卡片。

图1

答：

①零件图工艺分析

该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧等表面组成。

没有较高的尺寸精度要求，尺寸完整，轮廓描述清楚。

材料位45钢，无热处理和硬度要求。

没有精度要求，全部取基本尺寸。

②确定装夹方案确定毛坯件轴线和左端大端面为定位基准。

左端采用三爪自定心卡盘定心加紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。

③确定加工顺序及走刀路线加工顺序按由粗到精，由近到远（由右到左）的原则确定。

④刀具选择选用Φ5中心钻钻削中心孔。

粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀。

⑤切削用量选择背吃刀量的选择，轮廓粗车循环时选ap＝3mm。

主轴转速，车直线和圆弧时，粗车vc＝90m/min。

进给速度，粗车0.4mm/r，进给速度为200mm/min。

⑥拟定工艺卡片

按教材p119页填入数控加工工艺卡片。

2、分析图2所示零件的数控铣削加工工艺，完成下列内容：

①零件图工艺分析；

②确定装夹方案；

③确定加工顺序及走刀路线；

④刀具选择；

⑤切削用量选择；

⑥拟定工艺卡片

图2

仔细研究教材p145的典型箱盖零件的加工分析，自己完成上面零件的加工工艺分析。