机械制造精品课件：专题库-BB.doc

1、专题库使用说明 机械制造工程学是研究机械加工机理与规律、工艺系统的组成与功能的一门科学，是机 械工程专业的主干必修课程，具有综合性、系统性、实践性等特点。本课程从培养学生在机 械制造方面的综合素质出发，以机械制造工艺为主线，以优质、高效、低成本为目标， 将加 工原理、加工质量控制、加工工艺与装备等有机地结合起来，形成宽结构、重素质、强实践 的课程结构体系。 机械制造工程学课程内容是由原机械制造专业三门课程（切削原理及刀具；机床；工艺 与夹具）整合而成。由于本课程涉及知识面宽、内容多、学时又不断压缩，造成教学过程的 教与学“两方为难”的现实。在国家实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程” 、我

2、校建 设研究型大学的背景下，研究新的教学方法对提高课程教学质量和人才培养质量具有重要意 义。 在机械制造工程学课程教学中开展 “专题驱动式”教学法实践，就是在讲授课程基本内 容的前提下，选择适合深入研究（设计）的内容(包括由于课时限制，课堂不讲的课程内容)， 以不同形式的专题，提供给学生个人或团队进行自主研究。通过相关文献资料的检索、调研、 试验、设计计算等过程，培养学生综合利用相关知识、手段和技能，分析解决生产实际问题 的能力。以期做到：专题驱动兴趣、专题驱动创新、专题驱动能力、专题驱动发展。 考虑到学生的兴趣和擅长，做到因材施教，将专题设计为学术研究型（A）和工程应用 型（B）两类。前者主

3、要侧重制造过程中机理、基本规律以及加工质量的控制；后者主要侧 重工艺参数设计计算及优化、工艺规程与工装的设计。 在课程学习过程中，学生根据个人兴趣和擅长，从专题库中选择某一专题开展研究（设 计） ，并利用业余时间完成。课程结束后一周内提交研究论文、报告，图纸、工艺文件等，论 文、 报告题目可根据专题内容自拟） 。 可以将两个内容相关的简单的专题融合为一个专题研究； 有一定难度的专题可以 2 人一组共同完成；同一专题重复研究不超过 3 组（应体现不同的视 角、不同的方法、不同的方案） 。各班学习委员要掌握专题选的选择动态，课程结束前将专题 选择结果报给任课老师。 在课程结束后、考试前，教师根据专

4、题完成情况选择一定数量的专题，组织同学汇报并点 评。专题完成的质量将以一定的比例记入课程成绩。 一、切削加工基础一、切削加工基础 1-1 切削运动与切削用量分析（基本定义；各主要加工方法的切削运动与切削用量）A 1-2 刀具注角度和工作角度（基本概念；标注角度工作角度的变化规律分析）A 1-3 复合成形运动与简单成形运动。加工如图 1-1 所示三维自由曲面的成形原理，并且进一 步机床上的实现方法。A 图 1-1 1-4 采用铣削方式加工如图 1-2 所示阿基米德螺线凸轮时，试讨论刀具工作角度的变化情况， 并且标注某一瞬时的工作前角、工作后角，同时计算工作后角等于 0时的位置。另外， 可以采用什

5、么机构来保证得到一致的工作角度？已知： 刀具前角 10 o ， 后角 5 o ， 阿基米德螺线的方程：)180( CR其中 C 为比例系数，C=3.2, R=45 。A 图 1-2 1-5 分析说明外圆车刀横向进给和纵向进给时工作角度的修正计算。B 1-6 刀具切削条件、刀具应具备的性能以及常用刀具材料应用分析。A 1-7 分析形成表面的发生线（母线和导线）的形成方法。A 1-8 车外圆和镗内孔时，刀具安装高低怎样影响刀具工作角度。B 1-9 辨析直角切削与斜角切削；自由 切削与非自由切削。 A 1-10 制作讲解刀具角度动画视频。 1-11 分析刀具角度在不同参考系中的变换。 二、二、金属切

6、削原理金属切削原理与基本规律与基本规律 2-1 金属切削层的变形研究（变形区的划分；各变形区的变形特点；描述变形的参数） 。A 2-2 根据切削力实验数据处理和建立指数经验公式的方法。B 2-3 证明切削钢料时（见图 2-1） ，第一变形区内切削单位体积金属所消耗的剪切变形功为 s ， s 为剪切平面上钢料的平均剪切流动应力，为剪切平面上相对滑移。 0 0 cossin cos ，式中， 0 为刀具前角，为剪切角。A 提示： （1） 键切面上消耗的功率的定义：剪切力与键切面上滑移速度的乘积。 （2） 剪切面上滑移速度与切削速度的关系。 （3） 剪切面上剪切力的求得。 2-4 按以下刀具材料、工

7、件材料、加工条件进行刀具材料的合理选择（论述原因） 。B 刀具材料：YG3X、YG8、YT5、YT30、W18G4V 。 工件材料及切削条件： (1) 粗铣铸铁箱体平面； (2) 粗镗铸铁箱体孔； (3) 齿轮加工的剃齿工序； (4) 45 钢棒料的粗加工； 图 2-1 (5) 精车 40 工件外圆。 2-5 在 CA6140 车床上粗车、半精车调质 45 钢轴，材料抗拉强度GPa b 681. 0、硬度 HBS230200，毛坯直径mmmm40090，半精车后达到mmmm40080，表面粗糙度 mRa2 . 3，试选择粗车和半精车的切削用量。B 2-6 研究剪切角的大小与变形系数、变形程度的

8、关系。A 2-7 分析积屑瘤现象、形成原因、对切削过程的影响；影响积屑瘤的因素和积屑瘤的控制方 法。A 2-8 分析切屑形态的种类，调整哪些因素能改变切屑形态？B 2-9 卷屑与断屑的机理和方法。B 2-10 分析切削温度、计算、测试，及影响切削温度的因素。B 2-11 刀具磨损的机理；边界磨损及其主要原因。A 2-12 刀具磨损过程、刀具磨钝标准以及制定刀具磨钝标准时的依据。A 2-13 刀具主要角度：前角、后角、主偏角、负偏角、刃倾角的功用及选择原则。B 2-14 衡量工件材料切削加工性的评价指标和方法；影响材料切削加工性的因素及改善切削加 工性的方法。B 2-15 切削液的主要作用；种类

9、及选择；加注方法。B 2-16 切削力的产生、计算、测试及影响切削力的因素。B 2-17 刀具耐用度及影响因素，三种耐用度的计算、选用。B 2-18 切削变形实验设计（测变形系数、研究切削用量、刀具参数对变形的影响）B *2-19 设计一个通用型设计一个通用型切削力计算的计算应用系统。 *2-20 设计一个通用型设计一个通用型切削参数选择的计算应用系统。 三、机床与刀具三、机床与刀具 3-1 设计一普通卧式车床的主传动系统。给定条件为：主轴转速范围min/17005 .37r，从结 构和工艺考虑，要求 Z12 级机械有级变速。B 试完成下述内容： (1) 求出机床主轴的变速范围 n R； (2

10、) 确定主轴转速公比； (3) 查表 31 确定主轴各级转速； (4) 写出可能的的结构式，并确定一个合理的结构式，说明理由； (5) 拟定一个合理的转速图； (6) 根据转速图计算基本组、第一扩大组的各传动比； (7) 用计算法确定基本组各齿轮的齿数。 3-2 机床切削成形的运动分析：机床传动链、传动原理图、传动系统图、转速图。B 3-3 什么是逆铣和顺铣，顺铣有哪些特点，及对机床进给机构的要求。A 3-4 蜗轮滚刀与齿轮滚刀设计方法上的异同。A 3-5 滚切斜齿轮时滚齿机床传动原理图及分析。B 3-6 提高机床导轨副耐磨性的措施。B 3-7 提高机床主轴组件回转精度以及刚度的措施。B 四、

11、四、机械加工质量机械加工质量 4-1 分析下列情况可能产生的加工误差的主要形式和原因。A a) 在车床上粗车长轴； b) 在车床上粗镗套筒内孔（设原内孔为351，表面很粗 糙） ； c) 在车床上镗套筒内孔； d) 在平面磨床上磨平面。 4-2 工艺系统热变形的原理和减少热变形对精度影响的 措施。A 4-3 分析在镗床上镗孔，镗刀直径为 dL，镗床主轴与工 作台面有平行度误差（见图 4-1） ，问当工作台做进给 运动时，所加工的孔将产生何种误差？其值为多大？当 主轴做进给运动时，该孔将产生何种误差？其值多大？ A 4-4 在三台车床上各加工一批工件的外圆表面，加工后经度量发现分别有下列形状误差

12、： 表 3-1 1.06 的标准数列 图 4-1 （a）锥形； （b）腰鼓形； （c）鞍形。试分析产生上述各种形状误差的主要原因。A 4-5 工艺系统及工艺系统误差来源。A 4-6 工艺系统的刚度，它包括哪些方面，写出其表达式。A 4-7 复映误差、误差复映系数，减少复映误差措施。A 4-8 工艺能力系数的意义，如何根据工艺能力系数调整加工工艺方法及设备？A 4-9 获得加工精度（尺寸精度、几何精度）的方法分析。A 4-10 影响加工精度的因素和提高加工精度的途径。A 4-11 箱体类零件孔系（平行孔系、同轴孔系、交叉孔系）加工方式与加工精度分析。B 4-12 加工过程中的振动分析及减振、抑振

13、途径（以车或铣或磨为例） 。A 4-13 正确理解工件加工表面质量的内涵。A 4-14 影响表面粗糙度的因素和规律，A 4-15 表面硬化、表面残余应力的产生与控制。A 4-16 工艺参数对加工表面粗糙度的影响实验方案设计（实验目的、实验内容、实验仪器设备、 实验报告） 。B 4-17 如图如图 4-2 所示，零件安装在车床三爪卡盘上钻孔（钻头安装在尾座上） 。加工后测量，所示，零件安装在车床三爪卡盘上钻孔（钻头安装在尾座上） 。加工后测量， 发现孔径偏大。试分析造成孔径偏大的可能原因。发现孔径偏大。试分析造成孔径偏大的可能原因。 4-18 假设工件的刚度极大，且车床床头刚度大于尾座刚度，试分

14、析如习图 4-3 所示的三种加工情况，加 工后工件表面会产生何种形状误差？ 图图4 4- -2 2 尾尾座座套套筒筒 尾尾座座 4-19 如图 4-4 所示套筒的材料为 20 钢，当其在外圆磨床上用心轴定位磨削外圆时，由 于磨削区的高温，试分析外圆及内孔处残余应力的符号，若用锯片刀铣开此套简，问铣开后 的两个半圆环将产生什么样的变形? 图 4-4 铣开套简后的变形 五、五、 机械加工工艺规程机械加工工艺规程 5-1 设计出成批生产如图 5-1 所示零件的机械加工工艺过程（从工序到工步） ，并指出各工序 的定位基准。B 5-1 5-2 图 7-2 为某拖拉机用拨叉零件的零件图。已知该零件所用材料

15、为 35 钢，质量为 4.5KG， 年产量为 Q=3000 台/年。设计该零件的加工路线。B 图 7-2 5-3 机械加工工艺规程及其设计步骤和内容；工艺规程设计卡片的形式。B 5-4 基准、设计基准、工艺基准、定位基准、测量基准、装配基准；定位基准及其选择。A 5-5 工序集中和工序分散、各自特点、发展趋势。A 六、六、 工装夹具设计工装夹具设计 6-1 在卧式铣床上，用三面刃铣刀加工如图 6-1 所示零件的缺口。本工序为最后工序。试设 计一个能满足加工要求的定位方案。B 6-2 加工图 6-2 所示零件，在工件上欲铣削一缺口，保证尺寸mm 0 08. 0 8，现采用(b)、(c)两种 定位

16、方案，试计算各定位误差，并分析能否满足加工要求。如不能满足工序要求，请提 出改进方案。B 图 6-1 图 6-2 6-3 图 6-3 所示为阶梯轴的定位方 案，定位元件为两个短 V 形 块。 已知：mmd 025. 0 065. 01 80 ， mmd 008. 0 022. 02 40 ， mml60 ，mmL150， 90，本工序加工键槽， 槽宽mmb 015. 0 065. 0 10 ， mmh05. 09 .25，槽底对轴中心线的平行度公差为全长的 0.05mm。试分析该定位方 案能否满足加工要求。B 6-4 在圆柱工件上铣缺口的定位如图 6-4 所示。试分析该定位方案能否满足工序要求

17、？若不 能满足，试提出改进方法。B 6-5 如图 6-5 所示工件在 90的 V 形块上定位，铣削加工阶梯轴上的平面，工序要求保证 尺寸mm 0 01. 0 25和mm 05. 0 0 5。试计算该定位方案的定位误差，并判断能否满足加工要求。 若方案不能满足要求应如何改进？B 图 6-3 图 6-4 6-6 分析 “六点定位原理” 。说明完全定位、不完全定位、欠定位、过定位 。A 6-7 分析工件在夹具安装中定位和夹紧。A 6-8 分析基准不重合误差、基准位移误差和定位误差的概念及产生的原因。A 6-9 夹具中几种支承分析（固定支承、可调支承、自位支承、辅助支承）B 6-10 工件以一面两孔定

18、位时定位误差的分析计算及夹具上两销的尺寸设计。A 6-11 图 6-6 所示为铣叶轮零件十字槽加工工序的工序简图。已知：零件材料为 HT150，毛坯 为铸件，所用铣床为 X61W 型卧式万能铣床，成批生产规模。为该工序设计一铣床夹具，并 作相关分析、计算。B 图 6-6 图 6-5 6-12 对图 6-7 所示几种多点夹紧机构特点进行分析。B 图 6-7 七、七、 机械装配工艺规程机械装配工艺规程 7-1 论述制定装配工艺规程的内容和步骤。B 7-2 保证产品装配精度的主要方法分析（完全互换法、不完全互换法、分组互换法、修配装 配法、调整装配法各自特点及应用场合） 。B 7-3 如图 7-1 所示，在车床溜板与床身装配前有关组成零件的尺寸分别为： 0 04. 01 46A ， 03. 0 02 30A ， 06. 0 03. 03 16 A ，试计算装配后，溜板压板与床身下平面之间的间隙 0 A 。如要求间 隙为 0.020.04，应采用什么办法？作设计计算。B 7-4 某部件如图 7-2 所示，其支架一端面距气缸一端的尺寸为 A1，气缸内孔长度为 A2，活塞 长度为 A3,螺母内台阶的深度为 A4,支架外台阶为 A5。 分别用极值法和概率法求活塞行程长 度的公差 T0 (技术要求 T02mm)，并作相关分析。B 图 7-2 A1 A0 A2 A3 图 7-1