機(jī)械制造專題庫剖析

1、專題庫使用說明機(jī)械制造工程學(xué)是研究機(jī)械加工機(jī)理與規(guī)律、工藝系統(tǒng)的組成與功能 的一門科學(xué)，是機(jī)械工程專業(yè)的主干必修課程，具有綜合性、系統(tǒng)性、實(shí) 踐性等特點(diǎn)。本課程從培養(yǎng)學(xué)生在機(jī)械制造方面的綜合素質(zhì)出發(fā)，以機(jī)械 制造工藝為主線，以優(yōu)質(zhì)、高效、低成本為目標(biāo)， 將加工原理、加工質(zhì)量 控制、加工工藝與裝備等有機(jī)地結(jié)合起來，形成寬結(jié)構(gòu)、重素質(zhì)、強(qiáng)實(shí)踐 的課程結(jié)構(gòu)體系。機(jī)械制造工程學(xué)課程內(nèi)容是由原機(jī)械制造專業(yè)三門課程（切削原理及 刀具；機(jī)床；工藝與夾具）整合而成。由于本課程涉及知識面寬、內(nèi)容多、 學(xué)時(shí)又不斷壓縮，造成教學(xué)過程的教與學(xué)“兩方為難”的現(xiàn)實(shí)。在國家實(shí) 施“高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程” 、我

2、校建設(shè)研究型大學(xué)的背景 下，研究新的教學(xué)方法對提高課程教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。在機(jī)械制造工程學(xué)課程教學(xué)中開展 “專題驅(qū)動式” 教學(xué)法實(shí)踐， 就是 在講授課程基本內(nèi)容的前提下， 選擇適合深入研究 （設(shè)計(jì)） 的內(nèi)容 （ 包括由 于課時(shí)限制， 課堂不講的課程內(nèi)容 ） ，以不同形式的專題， 提供給學(xué)生個人 或團(tuán)隊(duì)進(jìn)行自主研究。通過相關(guān)文獻(xiàn)資料的檢索、調(diào)研、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)計(jì)算 等過程，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用相關(guān)知識、手段和技能，分析解決生產(chǎn)實(shí)際問 題的能力。以期做到：專題驅(qū)動興趣、專題驅(qū)動創(chuàng)新、專題驅(qū)動能力、專 題驅(qū)動發(fā)展?？紤]到學(xué)生的興趣和擅長，做到因材施教，將專題設(shè)計(jì)為學(xué)術(shù)研究型（A）和工程應(yīng)用型

3、（B）兩類。前者主要側(cè)重制造過程中機(jī)理、基本規(guī)律 以及加工質(zhì)量的控制；后者主要側(cè)重工藝參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算及優(yōu)化、工藝規(guī)程與工裝的設(shè)計(jì)在課程學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生根據(jù)個人興趣和擅長，從專題庫中選擇某一 專題開展研究 （設(shè)計(jì)），并利用業(yè)余時(shí)間完成。 課程結(jié)束后一周內(nèi)提交研究 論文、報(bào)告，圖紙、工藝文件等，論文、報(bào)告題目可根據(jù)專題內(nèi)容自擬） 可以將兩個內(nèi)容相關(guān)的簡單的專題融合為一個專題研究；有一定難度的專 題可以 2 人一組共同完成；同一專題重復(fù)研究不超過 3 組（應(yīng)體現(xiàn)不同的 視角、不同的方法、 不同的方案）。各班學(xué)習(xí)委員要掌握專題選的選擇動態(tài)， 課程結(jié)束前將專題選擇結(jié)果報(bào)給任課老師。在課程結(jié)束后、考試前，教

4、師根據(jù)專題完成情況選擇一定數(shù)量的專題， 組織同學(xué)匯報(bào)并點(diǎn)評。專題完成的質(zhì)量將以一定的比例記入課程成績。一、切削加工基礎(chǔ)1- 1 切削運(yùn)動與切削用量分析（基本定義；各主要加工方法的切削運(yùn)動與 切削用量）1- 2刀具注角度和工作角度（基本概念；標(biāo)注角度-工作角度的變化規(guī)律 分析）1- 3 復(fù)合成形運(yùn)動與簡單成形運(yùn)動。加工如圖 1-1 所示三維自由曲面的成 形原理，并且進(jìn)一步機(jī)床上的實(shí)現(xiàn)方法。圖1-11- 4采用銑削方式加工如圖1-2所示阿基米德螺線凸輪時(shí)，試討論刀具工 作角度的變化情況，并且標(biāo)注某一瞬時(shí)的工作前角、工作后角，同時(shí)計(jì)算工作后角等于o :時(shí)的位置。另外，可以采用什么機(jī)構(gòu)來保證得到 一致

5、的工作角度？已知：刀具前角。=10 :后角0=5，阿基米德螺線的方程：r_c十叮80：）其中C為比例系數(shù)，3.2, 45。Yi-R圖1-21- 5分析說明外圓車刀橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給時(shí)工作角度的修正計(jì)算。1- 6刀具切削條件、刀具應(yīng)具備的性能以及常用刀具材料應(yīng)用分析。1- 7分析形成表面的發(fā)生線（母線和導(dǎo)線）的形成方法。1-8車外圓和鏜內(nèi)孔時(shí)，刀具安裝高低怎樣影響刀具工作角度。1-9辨析直角切削與斜角切削；自由切削與非自由切削。1-10制作講解刀具角度動畫視頻。1-11分析刀具角度在不同參考系中的變換。、金屬切削原理與基本規(guī)律2- 1金屬切削層的變形研究（變形區(qū)的劃分；各變形區(qū)的變形特點(diǎn)；描述

6、變形的參數(shù)）。2- 2根據(jù)切削力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和建立指數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式的方法。2- 3證明切削鋼料時(shí)（見圖2-1），第一變形區(qū)內(nèi)切削單位體積金屬所消耗的剪切變形功為 s，s為剪切平面上鋼料的平均剪切流動應(yīng)力，；為剪切平面上相對滑移。cos，式中，0為刀具前角，為剪sin cos!.；'。切角。提示：（1） 鍵切面上消耗的功率的定義：剪切力與鍵切面上滑移速度的乘積。（2）剪切面上滑移速度與切削速度的關(guān)系。（3）剪切面上剪切力的求得。刀具2- 4按以下刀具材料、工件材料、加工條件進(jìn)行刀具材料的合理選擇（論 述原因） 刀具材料：3X 8、5、30、W18G4V。工件材料及切削條件：(1) 粗銑鑄鐵箱

7、體平面；(2) 粗鏜鑄鐵箱體孔；(3) 齒輪加工的剃齒工序；(4) 45鋼棒料的粗加工；(5) 精車40工件外圓。2-5在6140車床上粗車、半精車調(diào)質(zhì)45鋼軸，材料抗拉強(qiáng)度c=0.68lGPa、 硬度 200 230HBS，毛坯直徑 90mm 400mm，半精車后達(dá)至U 80mm 400mm， 表面粗糙度Ra32E，試選擇粗車和半精車的切削用量。2- 6研究剪切角的大小與變形系數(shù)、變形程度的關(guān)系。2- 7分析積屑瘤現(xiàn)象、形成原因、對切削過程的影響；影響積屑瘤的因素和積屑瘤的控制方法。2- 8分析切屑形態(tài)的種類，調(diào)整哪些因素能改變切屑形態(tài)？2-9卷屑與斷屑的機(jī)理和方法。2-10分析切削溫度、計(jì)

8、算、測試，及影響切削溫度的因素。2-11刀具磨損的機(jī)理；邊界磨損及其主要原因。2-12刀具磨損過程、刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)以及制定刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的依據(jù)。2-13刀具主要角度：前角、后角、主偏角、負(fù)偏角、刃傾角的功用及選擇 原則。2-14衡量工件材料切削加工性的評價(jià)指標(biāo)和方法；影響材料切削加工性的 因素及改善切削加工性的方法。2-15切削液的主要作用；種類及選擇；加注方法。2-16切削力的產(chǎn)生、計(jì)算、測試及影響切削力的因素。2-17刀具耐用度及影響因素，三種耐用度的計(jì)算、選用。2-18切削變形實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（測變形系數(shù)、研究切削用量、刀具參數(shù)對變形的 影響）*2-19設(shè)計(jì)一個通用型 切削力計(jì)算的計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)。*

9、2-20設(shè)計(jì)一個通用型 切削參數(shù)選擇的計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)。三、機(jī)床與刀具3- 1設(shè)計(jì)一普通臥式車床的主傳動系統(tǒng)。給定條件為：主軸轉(zhuǎn)速范圍37.5 1700r/min，從結(jié)構(gòu)和工藝考慮，要求 Z= 12級機(jī)械有級變速。試完成下述內(nèi)容：求出機(jī)床主軸的變速范圍 Rn ；確定主軸轉(zhuǎn)速公比：； 查表3-1確定主軸各級轉(zhuǎn)速；寫出可能的的結(jié)構(gòu)式，并確定一個合理的結(jié)構(gòu)式，說明理由；擬定一個合理的轉(zhuǎn)速圖；根據(jù)轉(zhuǎn)速圖計(jì)算基本組、第一擴(kuò)大組的各傳動比；用計(jì)算法確定基本組各齒輪的齒數(shù)。表3-1: = 1.06的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列11供J .121. LH1.261.321.41.5L.61.S1.922.22.24U2+52.652

10、.833.153.353.553.75斗4.Z54.54.7555.3S £66.36.7741.588.599.53- 2機(jī)床切削成形的運(yùn)動分析：機(jī)床傳動鏈、傳動原理圖、傳動系統(tǒng)圖、 轉(zhuǎn)速圖。3- 3什么是逆銑和順銑，順銑有哪些特點(diǎn)，及對機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的要求。3- 4蝸輪滾刀與齒輪滾刀設(shè)計(jì)方法上的異同。3- 5滾切斜齒輪時(shí)滾齒機(jī)床傳動原理圖及分析。3- 6提高機(jī)床導(dǎo)軌副耐磨性的措施。3- 7提高機(jī)床主軸組件回轉(zhuǎn)精度以及剛度的措施。四、機(jī)械加工質(zhì)量4- 1分析下列情況可能產(chǎn)生的加工誤差的主要形式和原因a）在車床上粗車長軸；b）在車床上粗鏜套筒內(nèi)孔（設(shè)原內(nèi)孔為© 35 

11、7; 1,表面很粗糙）；c）在車床上鏜套筒內(nèi)孔；d）在平面磨床上 磨平面。4- 2工藝系統(tǒng)熱變形的原理和減少熱變形對精度影響的措施。4- 3分析在鏜床上鏜孔，鏜刀直徑為，鏜床主軸與工作臺面有平行度誤差a （見圖4-1 ）, 問當(dāng)工作臺做進(jìn)給運(yùn)動時(shí)，所加工的孔將產(chǎn) 生何種誤差？其值為多大？當(dāng)主軸做進(jìn)給運(yùn)動時(shí)，該孔將產(chǎn)生何種誤差?其值多大?4- 4在三臺車床上各加工一批工件的外圓表面，加工后經(jīng)度量發(fā)現(xiàn)分別有F列形狀誤差:（a）錐形；（b）腰鼓形；（c）鞍形。試分析產(chǎn)生上述各種形狀誤差的主要 原因。4- 5 工藝系統(tǒng)及工藝系統(tǒng)誤差來源。4- 6 工藝系統(tǒng)的剛度，它包括哪些方面，寫出其表達(dá)式。4- 7

12、 復(fù)映誤差、誤差復(fù)映系數(shù)，減少復(fù)映誤差措施。4-8 工藝能力系數(shù)的意義，如何根據(jù)工藝能力系數(shù)調(diào)整加工工藝方法及設(shè) 備？4-9 獲得加工精度（尺寸精度、幾何精度）的方法分析。4-10 影響加工精度的因素和提高加工精度的途徑。4-11 箱體類零件孔系（平行孔系、同軸孔系、交叉孔系）加工方式與加工精度分析。4-12 加工過程中的振動分析及減振、抑振途徑（以車或銑或磨為例）4-13 正確理解工件加工表面質(zhì)量的內(nèi)涵。4-14 影響表面粗糙度的因素和規(guī)律，4-15 表面硬化、表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與控制。4-16 工藝參數(shù)對加工表面粗糙度的影響實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi) 容、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)報(bào)告） 。4

13、-17 如圖 4-2 所示，零件安裝在車床三爪卡盤上鉆孔（鉆頭安裝在尾座 上）。加工后測量，發(fā)現(xiàn)孔徑偏大。試分析造成孔徑偏大的可能原因。圖4-24-18假設(shè)工件的剛度極大，且車床床頭剛度大于尾座剛度，試分析如習(xí)圖4-3所示的三種加工情況，加工后工件表面會產(chǎn)生何種形狀誤差？圖4-34-19如圖4-4所示套筒的材料為20鋼，當(dāng)其在外圓磨床上用心軸定位磨 削外圓時(shí)，由 于磨削區(qū)的高溫，試分析外圓及內(nèi)孔處殘余應(yīng)力的符號，若用鋸片刀銑開此套簡，問銑開后的兩個半圓環(huán)將產(chǎn)生什么樣的變形 ？饒開圖4-4銑開套簡后的變形五、機(jī)械加工工藝規(guī)程5- 1設(shè)計(jì)出成批生產(chǎn)如圖 5-1所示零件的機(jī)械加工工藝過程（從工序到工

14、步），并指出各工序的定位基準(zhǔn)。3-*10H7AA其余、馮材料:HT15*755- 15- 2圖7-2為某拖拉機(jī)用撥叉零件的零件圖。已知該零件所用材料為35鋼，質(zhì)量為45，年產(chǎn)量為3000臺/年。設(shè)計(jì)該零件的加工路線。圖7-25- 3機(jī)械加工工藝規(guī)程及其設(shè)計(jì)步驟和內(nèi)容；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)卡片的形式。5- 4基準(zhǔn)、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)；定位 基準(zhǔn)及其選擇。5- 5工序集中和工序分散、各自特點(diǎn)、發(fā)展趨勢。六、工裝夾具設(shè)計(jì)為最后工序。試設(shè)計(jì)個能滿足加工要求的定位方案。*1詢1丿1圖6-18 Ju ElK(b)12 / 186- 1在臥式銑床上，用三面刃銑刀加工如圖6-1所示零件的

15、缺口。本工序6- 2 加工圖6-2所示零件，在工件上欲銑削一缺口，保證尺寸Bmm ,現(xiàn)采用（b）、（c）兩種定位方案，試計(jì)算各定位誤差，并分析能否滿足加 工要求。如不能滿足工序要求，請?zhí)岢龈倪M(jìn)方案。6- 3圖6-3所示為階梯軸的定位方案，定位元件為兩個短V形塊。已知:di 二 80 j0.°65mm，d2 二 40證mm ，I 二 60mm ， L = 150mm，:=90 :，本工序加工鍵 槽，槽寬 b=10Z5mm， h =25.9 士 0.05mm，槽底 對軸中心線的平行度 公差為全長的0.05。試分析該定位方案能否滿足加工要求。6- 4在圓柱工件上銑缺口的定位如圖6-4所示。

16、試分析該定位方案能否滿足工序要求？若不能滿足，試提出改進(jìn)方法。圖6-46- 5如圖6-5所示工件在：一90的V形塊上定位，銑削加工階梯軸上的平面， 工序要求保證尺寸2500.01mm和50OO5mm。試計(jì)算該定位方案的定位誤差， 并判斷能否滿足加工要求。若方案不能滿足要求應(yīng)如何改進(jìn)？6- 6分析“六點(diǎn)定位原理”。說明完全定位、不完全定位、欠定位、過定位 6-7分析工件在夾具安裝中定位和夾緊。6-8分析基準(zhǔn)不重合誤差、基準(zhǔn)位移誤差和定位誤差的概念及產(chǎn)生的原因。6-9夾具中幾種支承分析（固定支承、可調(diào)支承、自位支承、輔助支承）6-10工件以一面兩孔定位時(shí)定位誤差的分析計(jì)算及夾具上兩銷的尺寸設(shè) 計(jì)。6-11圖6-6所示為銑葉輪零件十字槽加工工序的工序簡圖。已知：零件材 料為150，毛坯為鑄件，所用銑床為X61W型臥式萬能銑床，成批生產(chǎn)規(guī)模。 為該工序設(shè)計(jì)一銑床夾具，并作相關(guān)分析、計(jì)算。圖6-66-12對圖6-7所示幾種多點(diǎn)夾緊機(jī)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分析。隔1©|匸1 歐盯出 T W1-* J -i1I<jil 丨，沁-<i*Jf 11 Tfl ：«WE 17飯圖6-7七、機(jī)械裝配工藝規(guī)程7- 1論述制定裝配工藝規(guī)程的內(nèi)容和步驟。7- 2保證產(chǎn)品裝配精度的主要方法分析（完全互換法、不完全互換法、分組互換法、修配裝配