机械工程师考试试题及答案(3)

　　1) 开心型设计是针对新任务进行从有所不同方案到结构方案的新

　　设计，完成从产品规划到施工设计的全过程，是在探索中创新。

　　2) 变异地设计是在已有产品的基础上，进行原理方案机构结构、参

　　数、尺寸的变异以适用市场新的要求或提高竞争力，变型系列产品在生产中广泛应用，这是通过变异的一种创新。

　　反求设计是针对已有产品或设计、进行分析、消化、吸收，掌握其关键技术，进而开心出同类的先进产品，这是一种在吸取中的创新。

　　第四章 机械制造工艺学

　　4.1 工艺过程设计

　　1、 什么是工艺规程?简述工艺规程的设计依据和基本程序。

　　答：工艺规程是规定产品和零部件加工工艺过程和操作方法等的工艺文件，是企业生产中的指导性技术文件。

　　设计工艺规程的主要主要依据(亦即原始材料)主要有：

　　1) 零件的样图及相关的装配图

　　2) 产品验收的质量标准

　　3) 企业生产条件毛坯生产、专用工艺装备制造条件

　　4) 通用与标准工艺装备及有关手册资料

　　设计工艺规程的基本程序(基本步骤)：

　　1) 产品装配与零件图分析、产品性能功用、零件结构工艺性

　　2) 确定毛坯制造方法

　　3) 拟订零件制造工艺路线选择定位基准面

　　4) 工序设计：确定各工序中的工步顺序与内容;各工序所用设备、工艺装备;各工序尺寸与加工余量;主要加工工序分析;计算工时定额;

　　5) 编制工艺规程文件

　　2、 工艺规程设计中最应注意的问题是哪些?

　　答：工艺规程设计中最应注意的问题(即解决的主要问题)有：

　　①. 零件的结构工艺性分析

　　②. 零件加工中的基准选择

　　③. 表面加工方法选择

　　④. 加工阶段的划分

　　⑤. 加工顺序的安排

　　⑥. 工序的合理组合

　　⑦. 加工余量的确定

　　⑧. 加工工序尺寸的计算

　　⑨. 主要工序的分析

　　3、 结构工艺性审查的主要对象和内容包括哪些?审查的目的和意

　　义何在?

　　答：产品结构工艺性审查系指工艺设计人员对产品及零件部件的结构，分阶段进行可加工性、可装配性、可维修性和经济性分析、评价。其审查的主要对象：

　　①. 自行设计的新产品

　　②. 根据引进的技术资料或样机开发的产品

　　③. 根据市场需求进行局部改造设计的老产品

　　其审查目的：

　　①. 发现产品的设计及工艺生问题

　　②. 提前预见到生产所需关键设备或专用工艺设备

　　结构审查时应考虑的主要因素有：

　　①. 产品的类型、结构特点与复杂程度;

　　②. 生产类型与产品发展前景

　　③. 企业现有生产工艺技术的发慌趋势及可推广国内外的新工艺、新技术、新装备等。

　　4、 什么是基准?工艺基准选择的主要原则是什么?

　　答：所谓工艺基准就是零件上用来确定其它点、线、面的那些点、

　　线、面。其可分为：设计基准——在零件力样上用来确定其它点、线、面的位置的基准;工艺基准——在加工和装配过程中使用的基准。其又可分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准等。

　　工艺基准选择的原则是(这里是指定位)：

　　①. 精基准选择的原则

　　①. 基准重合原则 即尽可能选择零件的设计基准作为定位基准，这样可消除由于基准不重合带来的基准不重合误差。

　　②. 基准统一原则 即尽可能在加工工序中采用同一基准，以简化夹具设计及工序集中提高加工精度和生产率。

　　③. 互为基准原则 即在主要零件中的两个重要表面有高的相对位置要求时，一般在精加工时先以其中一面作为定位基准加工另一表面，再换它们的位置，如此多次加工就能保证它们之间的相互位置精度。

　　④. 自为基准原则 对零件上的重要工作表面的加工储备量及一些先整加工方法往往采用被加工表面本身作为基准以保证加工质量。

　　②. 粗基准的选择

　　①. 为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面作为粗基准;

　　②. 为保证零件上的重要表面加工侠量小而均匀，则要以该表面作为粗基准;

　　③. 为使毛坯上多个表面的加工余量较为均匀，应选择能使其余毛坯面到所选粗基准的位置误差得到均匀的毛坯面为粗基准。如阶梯轴的置身辅助副本基准应该选中间阶梯的端面;

　　④. 在没有设计要求保证表面余量均匀的情况下，若零件每个表面都需加工，则应选择加工小的表面为粗基准;

　　⑤. 粗基准应便于定位、装夹和加工;

　　⑥. 粗基准应尽可能平整、光整：有飞边、浇口、冒口的表面以及分型面、分模面不应作为粗基准;

　　⑦. 同一定位自由度方向的粗基准一般只允许使用一次。

　　5、 工艺路线设计的内容和所要解决的问题是什么?

　　答：工艺路线设计中解决的主要问题包括：表面加工方法选择、加工阶段的划分与加工顺序的安排以及工序的合理组合等。

　　表面加工方法选择：

　　①. 表面的加工要求考虑经济加工精度;

　　②. 要考虑加工方法对相对位置精度的影响;

　　③. 加工方法应对零件材料的可加工性相适应;

　　④. 加工方法要考虑生产类型;

　　⑤. 加工方法要考虑现场加工条件;

　　加工阶段划分：

　　①. 粗加工阶段 高效地切除各加工表面的大部分余量，为进一步加工做准备;

　　②. 半精加工阶段 降低粗加工时带来的误差，使工件达到一定精度，䘺精加工做好准备，并对一些次要表面完成加工;

　　③. 精加工阶段 其主要目的是保证主要表面的精度;

　　④. 光整加工 其主要目的是降低粗糙度或进一步提高加工精度。

　　加工顺序的安排(拟订)：

　　①. 机械加工顺序安排：先粗后精;先基准后其它，先平后孔、先主后次;

　　②. 热处理工序安排：改善机械加工工艺性热处理;提高机械性能热处理;稳定性热处理;

　　③. 其它辅助工序的安排：检验工嚏、其它特殊要求——探伤、退沙等;

　　④. 工序合理组合：

　　I. 集中和工序分散的合理组合：

　　a. 所谓工序集中就是在一次工胅下尽可能同时加工多个表面;

　　b. 而工序分散是每个表面的加工尽可能分散到不同的工序中去加工。

　　II. 工序集中的特点：有利䚎采用高效专用机床和工艺装备，工件安装次数少，操作工人少，占地面积小，容易保证各表面位置精度，设备制造周期长，可靠性好，要求高。

　　III. 工序分散的特点：机床、夹具、刀具简单，调整简便，生产准备工作小，工序柔性好，可选较为合理的切削用量，设备多。

　　IV. 工序集中与工序分散之间的关系及组合应根据生产类型及加工精度和现场生产条件合理组合。

　　6、 工艺路线的设计应首先确定加工的方法选择表面加工方法时应

　　遵守哪些原则?

　　答：选择表面加工方法时应遵守下列原则：

　　①. 经济加工精度加工表面粗糙度;

　　②. 对几何形状精度和位置精度与选择方法相适应;

　　③. 加工方法与所选加工材料的可加工性相适应;

　　④. 加工方法与加工类型相适应;

　　⑤. 加工方法与现场设备情况相适应。

　　7、 机械加工工艺顺序安排有哪几个先后原则?

　　答：先基准后其它;先主后次，以主带次;先面后孔;先粗后精。

　　8、 简述工艺方案的技术经济评价原则和方法。

　　答：工艺方案的评价原则：

　　①. 成本指标：有关费用(工艺成本);生产成本=工艺成本+无关费用;工艺成本约占生产成本的70%~75%，作为评价工艺方案的成本指标。

　　②. 投资指标

　　③. 追加投资回收期T1=(I2-I1)/(C2-C1)

　　I1、I2——两种投资方案的投资总额

　　C1、C2——两种方案的工艺成本

　　工艺方案经济评价评价方法：

　　(1) C=VN+F——工艺成本

　　(2) C1=V+F/N——单件成本

　　若两种方案投资额相差大时，必须考虑投资回收期：

　　(1) 应小于工艺装备使用年限

　　(2) 应小于产品生产年限

　　(3) 应小于国家规定的年限

　　4.2 工艺装备的设计与制造

　　1、 工艺装备包括哪些内容?它们如何分类?

　　答：为完成加工工艺过程必须的切削刀具、机床夹具、压力加工和铸造加工用的各种模具和工具焊接加工用的夹具和工具装配用的工具、特种加工用工具各种计量检测工具各种加工用辅具以及各种工位器具等统称为工艺装备。工艺装备的类型：

　　(1) 按制造工艺分类：切削加工用的工艺装备、装配用工艺装备、

　　特殊加工用工艺装备、铸造用工艺装备、压力加工用工艺装备、焊接用工艺装备。

　　(2) 按标准化、通用化、组合化程度分类：标准工艺装备、通用工

　　艺装备、专用工艺装备、组合工艺装备。

　　2、 工艺装备的选用和设计原则是什么?

　　答：工艺装备的选用和设计原则是：

　　①. 高低耗原则;

　　②. 遵守工装设备的通化(标准化、通用化、系列化和组合化)原则;

　　③. 尽量缩短生产准备周期，满足试制和投产期要求;

　　④. 缩短工艺装备投资回收期与满足相应的技术经济指标，产品试制中的工艺装备费用不超过试制产品成本的10%-15%。产品正式生产阶段中工艺装备费用占产品成本的比例应该在5%以下。外购工艺装备、自制工艺装备与专用工艺装备的消耗成本比例应为2：1：3，以此来提高经济效益;

　　⑤. 保证快速高效与安全方便;

　　⑥. 工艺装备具有良好的结构工艺性。

　　3、 组合工艺装备(夹具)的特点是什么?

　　答：组合工艺装备是一种带有柔性的特殊的工艺装备，其特点为：

　　1) 其完全或主要由标准元件和标准部件组装而成

　　2) 其是针对被加工工件的某道工序的要求组装而成的

　　3) 用完后可拆卸还原以备后用

　　4) 一般可组成各类机床的组合夹具、焊接、检验、装配及冲模组合夹具。

　　4、 工艺装备选择的依据是什么?选择的原则是什么?选择的程序又是什么?

　　答：(1)工艺装备选择的依据是：工艺方案;工艺规程;工序要求与设备;本企业的现有工艺装备条件;各类工艺装备的标准、订购手册、图册及使用说明书。

　　(2)其选择的原则是：高效低耗;标准化、通用化、系列化、组合化;

　　生产周期短;满足投资回收期要求及经济指标;方便、省力;良好的结构工艺性，便于制造。

　　(3)其选择的程序是：认真分析工艺方案;确定工艺装备类型(标准、通用、专用、组合)与规格;填写各种工艺装备明细表或编制工艺装备设计任务书;主管批准。

　　5、 进行工艺装备验证的目的和内容是什么?如何进行工艺装备的验证?

　　(1) 进行工艺装备验证的目的：

　　①. 保证产品零件部件加工质量符合设计和工艺要求。

　　②. 验证工艺装备的可靠性、合理性、安全性以保证产品的正常生产。

　　(2) 工艺装备验证的内容：

　　①. 安装方便、可靠、安全、总重量是否超过设备承重能力。

　　②. 保证工件正确、可靠的定位与夹紧等。

　　③. 满足工艺要求，在加工余量、切削用量符合工艺要求的条件下工艺装备刚度是否满足加工要求，刀具是否干涉等。

　　④. 满足生产进度和批量生产要求。

　　(3) 工艺装备的验证方法：

　　①. 固定场地、固定设备上验证。

　　②. 现场验证。

　　③. 重点验证——大型、复杂、精密、关键的工艺装备。

　　④. 一般验证。

　　⑤. 简单验证。

　　4.3 车间平面设计

　　1、 车间平面设备布置的原则是什么?

　　答：车间平面设备布置的原则：生产效率;生产设备的利用率稳定;生产过程的工件库存量小，加工流程平衡;生产柔性与适应性;生产的经济性。

　　2、 如何根据产品品种P和产品Q来确定车间生产设备的布置方案?

　　答：车间生产设备的布置方案基本取决于产品种类和生产量，根据P(产品种类)—Q(生产量)分析建立P—Q图，再确定车间生产设备的布置方案。

　　(1) 按产品(流水线生产线)的设备布置方案——Q/P比值大时，

　　适合于连续的大量生产，应按照生产产品的工艺路线进行车间生产以及辅助设备的布置;

　　(2) 按工程(或专业化)的设备布置方案——当Q/P小时，即单件，

　　多品种小批量生产。同类型生产设备集中布置在车间的一个区域内，形成专业化的加工区域;

　　(3) 成组(或单元)的设备布置方案——当Q/P介于上述两者之间，

　　可按成组技术原理和方法将多种产品的零件分类成组，形成较大的成组批量，针对扩大批量的零件组的加工需要来布置车间生产设备和辅助设备形成生产单元。

　　3、 车间生产设备的布置方式都有哪几种?各有何特点?适合于何种场合?

　　答：车间生产设备的布置有机群式和流水线两种布置。

　　(1) 机群式布置 按工程或工艺专业化原则，将同类机床布置在一

　　个区域其特点是对产品品种适应性强，有得工艺管理和提高设备利用率，生产管理方便，一般工件加工路线长周转多，生产周期长在制品量大且流动资金占用多，车间之间协作多，管理工作复杂。

　　(2) 流水线布置 按生产对象专业化原则对某种零件(或零件组)

　　按其加工顺序来排列各种生产设备和辅助设备组成流水线。其特点：单一品种流水线，适用于大量生产方式;多品种(成组、可变)流水线，适用于少品种成批生产。

　　柔性制造系统(FMS)由加工中心和数控机床为主的机床系统，物料搬运系统、计算机控制系统组成的柔性制造系统。有很高的柔性加工可变性，特别适用于多品种小批量生产，具有高效自动化水平高的特点。

　　4.4 切(磨)削加工

　　1、 何谓切削合力，切削合力与主切削力、进给抗力和吃刀抗力四者的关系如何?

　　答：在切削过程中为克服工件的变形抗力及刀具前刀面、后刀面上切屑层摩擦力，刀具要受到一个作用力R称为切削合力，其方向与大小依切削条件变化而变化，为适应机床、夹具、刀具的设计、使用的需要，需将R分解为主切削力Pz、进给抗力Px和吃刀抗力Py，四者的关系为：R=(Pz2+Py2+Px2)1/2;切削法向力PN为Px、Py的合力，当切深t远大于进给量s，并且刀尖圆弧半径re及刃倾角λs又不大时，切削合力将近似地处于于刀具与工件的正交平面内，

　　则：Px≈PNsinKτ，Py≈PNcosKτ。

　　2、 影响切削力的因素有哪些?刀具对切削力的影响因素有哪些?

　　答：影响切削力的因素有：工件材料，切削速度，进给量与切削深度，刀具的前角、主偏角、刃倾角、刀尖圆半径和刀具的磨损、切削液等。刀具对切削力的影响因素：

　　(1)前角γ 一般γ增大时切削力下降，并且对Px、Py的影响比对Pz的影响大。(2)主偏角Kr切削塑性金属时当Kr在小于60°-75°的范围内增大时，切削力减小;当Kr在大于60°-75°范围内增大时，由于刀尖圆弧的影响切削力又增大;切削脆性金属时Kr>45°，后切削力基本不变。(3)刃倾角λs 当λs在10°-45°范围内变动时，切削力基本不变;但当λs减小时，Py增大，Px减小。(4)刀尖圆弧半径 对切削力影响不大;但当re增大时，Py增大，Px减小。(5)刀具磨损 磨损增大，切削力增大，尤Py增大最明显。

　　3、 刀具磨损的类型以及刀具耐用度如何确定?

　　答：在切削过程中工件—刀具—切屑的接触区发生强烈的摩擦，刀具切削部分会不可避免的磨损，刀具磨损的形式有：(1)前刀面磨损 成月牙状或凹洼，亦称月牙形磨损;(2)后刀面磨损 是刀具后刀面与工件发生磨损，形成一道后角为零的磨损区;(3)刀尖磨损系刀尖圆弧下的后刀面及临近的副后刀面上的磨损，是刀具主后刀面磨损的延续;(4)边界磨损 系刀尖在后刀面上相应工件外圆处形成的磨损深沟。

　　刀具耐用度指刀具重新刃磨后开始使用到又磨损到规定的磨损限度内时总实际切削时间。

　　4、 试述切削加工工艺方法类别

　　答：我国现行的行业标准JB/T5992-1992《机械制造工艺方法分类与代码》，将工艺方法按大类、中类、小类和细分类四个层次划分。其中切削加工列为第三类：一般有外圆、平面和内孔及渐开线加工方法。

　　5、 试述外圆表面、孔和平面的加工方案(略)。

　　答：见机械工程师资格考试指导书表4.4-3《外圆表面加工方案》P169、表4.4-4《孔加工方案》、表4.4-5《平面加工方案》。P169.

　　6、 试述经济加工精度的概念及如何正确理解其含义。

　　答：经济加工精度是指在正常加工条件下，该加工方法所能保证的加工精度。其含义可进一步理解为：

　　①. 经济加工精度是一个范围，在这范围内成本经济合理。

　　②. 经济加工精度是一个动态概念，随机床、刀具、夹具和工艺技术水平的改善会随之提高。

　　③. 有关手册文献所介绍的加工精度一般可代表加工经济精度。

　　7、 试述典型的车削、铣削、磨削加工以及车削、铣削、磨削加工的新技术。

　　(1) 典型的车削类型：外圆柱、端面、滚压;内孔的车、钻、扩、

　　铰、镗、滚压;螺旋面：车外螺纹、内螺纹、旋风切螺纹、攻内螺纹、绕制弹簧;切断、切槽;锥面、球面、椭圆柱面;特殊表面，成型、仿形曲面车削。

　　(2) 铣削典型表面加工类型：铣平面、键槽;铣弧形面、圆曲面、

　　球面;铣齿形，直、圆弧、锥、齿条;铣花键;铣凸轮。

　　(3) 磨削典型表面加工类型：磨外圆、外锥面;磨端面;磨内孔;

　　磨曲面、凹球面、内球面;磨齿轮、齿形;专用表面磨削。

　　(4) 车削新技术：加热车削：激光加热、等离子弧加热;超声车削(振动);超精车削;薅态车削;双主轴车削。

　　(5) 铣削新技术：高速铣削;超硬铣削。

　　(6) 磨削新技术：速磨削;高速成型磨削;超精磨削。

　　8、 试述顺铣与逆铣的特点：

　　答：顺铣和逆铣都发球周铣。顺铣时，铣刀旋转方向与工件前进方向一致，其特点：(1)每齿铣削厚度从最大到最小，刀具易切入工件。

　　(2)平均切削厚度大。(3)顺铣时刀具耐用度高，机床动力消耗较低。

　　(4)刀齿对工件的切削分为F1向下，有利于夹紧工件，加工过程平稳。(5)其切削分力F2大于工作台的摩擦阻力进会千万工作台窜动，工作台丝杠间隙引起切削不稳定。

　　逆铣时，铣刀旋转方向与工件前进方向相反，其特点：(1)其水平切削分力F2的方向与工件进给方向相反，切削进给平稳，有利于提高加工聨面质量和防止扎刀现象;(2)其垂直切削分力1向上，不利于工件夹紧;(3)平均切削厚度较小;(4)刀刃切入工件时，是从已加工表面圀始进刀，切削厚度从零开始，刀刃受挤压，磨损严重，加工表面粗糙度差，有严重的加工硬化层。

　　9、 试述按照机床夹具通用化程度的不同，机床夹具可分为那些类型及它们的应用范围。

　　答：按机床夹具通用化程度的不同，机床夹具可分为专用夹具、通用夹具、专业化可调夹具成组夹具)和组合夹具等。

　　10、 什么是欠定位和过定位?在机床夹具设计时能否出现欠定位和过定位?为什么?

　　答：夹具上工件定位件所能限制的工件自由度小于按照相关工艺规程要求所必须限制的自由度，称为欠定位。在夹具的设计、制造中不允许出现欠定位。夹具上几个定位件都可能限制工件的同一个或若干个自由度，造成工件定位不稳定或破坏正确定位，称为过定位。过定位对工件会产生不良的影响，一般都应设法消除;过定位产生的不良影响未超出工件的技术要求，则可以允许存在，有时甚至有益。

　　11、 试述2-3类型的超硬材料刀具，并说明它们的应用对象。

　　答：见机械工程师资格考试指导书表4.4-19《各类刀具材料的主要性能》：P187

　　12、 试述刀具几何参数的选择原则。

　　答：刀具几何参数的选择原则：

　　(1) 前角——工件材料的强度、硬度愈低，塑性愈好;刀具材料的

　　抗弯强度和冲击韧度较高;工艺系统刚性差或机床功率不足等，应取大前角。

　　(2) 后角——应取较大后角的情况：精加工时切削厚度薄;多刃刀

　　具切削厚度薄;加工工件材料较软、粘，加工硬化倾向大，弹性模量小等。应取较小后角的情况：工件材料的强度、硬度较高;粗加工强力切削、承受冲击载荷大的刀具;工艺系统刚性差;定尺寸刀具(如拉刀、铰刀等);铲齿刀具等。

　　(3) 主偏角——应取较大主偏角的情况：采用硬质合金刀具进行粗

　　加工和半精加工;在切削过程中刀具需做中间切入工件或阶梯轴等。应取较小主偏角的情况：工艺系统刚度允许的条件下;工件材料的强度、硬度高等。

　　(4) 副偏角——应取较大副偏角的情况：工件或刀具的刚度较差;

　　在切削过程中刀具需做中间切入工双向进给等。应取较小副偏角的情况：精加工刀具;切断、切槽也孔加工刀具;加工高硬度和高强度的材料或断续切削;加工细长轴等。

　　(5) 刃倾角——应取正刃倾角情况：精加工;微量切削的精加工刀

　　具可取特大正刃倾角;镗刀、铰刀等孔加工刀具加工盲孔;工艺系统刚度不足等。应取负刃倾角情况：冲击负荷较大的断续切削;加工高硬度材料;孔加工刀具加工通孔等。

　　(6) 刀尖形状——圆弧形刀尖(圆弧过渡切削刃)：多用于单刃刀

　　具，钻头、铰刀也使用合理选用刀尖圆弧半径值，可提高刀具耐用度，并对工件表面有修光作用，但刃磨较困难。倒角形刀尖(直线过渡切削刃);适用于各类刀具。可提高刀具耐用度和改善工件表面质量，同时其刃磨方便。

　　(7) 刃口形式——锋刃(锐刃)：刃磨刀具的前面、后面时自然形

　　成的，比较锐利，广泛应用于各类精切削刀具、成形刀具、齿轮刀具等。

　　1) 倒棱刃：通常是刃口附近的前刀面上的很窄负倒棱，主要适用于

　　粗加工或半精加工的硬质合金车刀、刨刀及端面铣刀。

　　2) 消振棱刀：系在刃口附近的后刀面上一条很窄的负后角棱边。主

　　要用于工艺系统刚度不足条件下进行切削的单刃刀具(如车刀、刨刀、螺纹车刀等)。

　　3) 零度刃带(白刃)：系在刀具的主后刀面或副后刀面上靠近刃处

　　磨出的一条后角为零的窄棱边。主要用于多刃刀具。

　　4) 钝圆刃(倒圆刃)：系在切削刃上特意研磨出一定的刃口圆角。

　　主要适用于各种粗加工或半精加工的硬质合金刀具及其可转位刀片。

　　4.5 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：

　　①. 非接触式加工，无切削受力变形

　　②. 放电持续时间短，热影响范围小

　　③. 工具电极消耗影响加工精度

　　④. 可加工任何硬、脆、韧和高熔点的导电材料

　　⑤. 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：

　　①. 材料适应性广，金属非金属均可以被加工

　　②. 非接触式加工

　　③. 不存在工具磨损

　　④. 设备造价较高

　　⑤. 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：

　　①. 作用力小，热影响小

　　②. 工具不旋转，加工与工具形状相似的复杂孔

　　③. 加工高硬度材料时，工具磨损大

　　④. 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。

　　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Ra5-25μm，最佳只有Ra1μm;

　　2) 低速切割一般可达Ra1.25μm，最佳Ra0.2μm。

　　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20 mm2/(min?A)。

　　2) 表面粗糙 高速切割为Ra5-25μm，最佳只有Ra1μm;低速切

　　割一般可达Ra1.25μm，最佳Ra0.2μm。

　　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，同时蟘可以用于清洗，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，把肫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，所以仍有一厚的加工速度。

　　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，液体分子往儍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。

　　4.6 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：

　　①. 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。

　　②. 浇铸温度：通常浇铸温度提高100°C体积收缩增加1.6%。