1) 開心型設計是針對新任務進行從有所不同方案到結構方案的新

　　設計，完成從產品規(guī)劃到施工設計的全過程，是在探索中創(chuàng)新。

　　2) 變異地設計是在已有產品的基礎上，進行原理方案機構結構、參

　　數(shù)、尺寸的變異以適用市場新的要求或提高競爭力，變型系列產品在生產中廣泛應用，這是通過變異的一種創(chuàng)新。

　　反求設計是針對已有產品或設計、進行分析、消化、吸收，掌握其關鍵技術，進而開心出同類的先進產品，這是一種在吸取中的創(chuàng)新。

　　第四章 機械制造工藝學

　　4.1 工藝過程設計

　　1、 什么是工藝規(guī)程?簡述工藝規(guī)程的設計依據(jù)和基本程序。

　　答：工藝規(guī)程是規(guī)定產品和零部件加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是企業(yè)生產中的指導性技術文件。

　　設計工藝規(guī)程的主要主要依據(jù)(亦即原始材料)主要有：

　　1) 零件的樣圖及相關的裝配圖

　　2) 產品驗收的質量標準

　　3) 企業(yè)生產條件毛坯生產、專用工藝裝備制造條件

　　4) 通用與標準工藝裝備及有關手冊資料

　　設計工藝規(guī)程的基本程序(基本步驟)：

　　1) 產品裝配與零件圖分析、產品性能功用、零件結構工藝性

　　2) 確定毛坯制造方法

　　3) 擬訂零件制造工藝路線選擇定位基準面

　　4) 工序設計：確定各工序中的工步順序與內容;各工序所用設備、工藝裝備;各工序尺寸與加工余量;主要加工工序分析;計算工時定額;

　　5) 編制工藝規(guī)程文件

　　2、 工藝規(guī)程設計中最應注意的問題是哪些?

　　答：工藝規(guī)程設計中最應注意的問題(即解決的主要問題)有：

　?、? 零件的結構工藝性分析

　?、? 零件加工中的基準選擇

　?、? 表面加工方法選擇

　?、? 加工階段的劃分

　　⑤. 加工順序的安排

　?、? 工序的合理組合

　?、? 加工余量的確定

　?、? 加工工序尺寸的計算

　?、? 主要工序的分析

　　3、 結構工藝性審查的主要對象和內容包括哪些?審查的目的和意

　　義何在?

　　答：產品結構工藝性審查系指工藝設計人員對產品及零件部件的結構，分階段進行可加工性、可裝配性、可維修性和經濟性分析、評價。其審查的主要對象：

　?、? 自行設計的新產品

　?、? 根據(jù)引進的技術資料或樣機開發(fā)的產品

　?、? 根據(jù)市場需求進行局部改造設計的老產品

　　其審查目的：

　?、? 發(fā)現(xiàn)產品的設計及工藝生問題

　?、? 提前預見到生產所需關鍵設備或專用工藝設備

　　結構審查時應考慮的主要因素有：

　?、? 產品的類型、結構特點與復雜程度;

　?、? 生產類型與產品發(fā)展前景

　?、? 企業(yè)現(xiàn)有生產工藝技術的發(fā)慌趨勢及可推廣國內外的新工藝、新技術、新裝備等。

　　4、 什么是基準?工藝基準選擇的主要原則是什么?

　　答：所謂工藝基準就是零件上用來確定其它點、線、面的那些點、

　　線、面。其可分為：設計基準——在零件力樣上用來確定其它點、線、面的位置的基準;工藝基準——在加工和裝配過程中使用的基準。其又可分為工序基準、定位基準、測量基準、裝配基準等。

　　工藝基準選擇的原則是(這里是指定位)：

　?、? 精基準選擇的原則

　?、? 基準重合原則 即盡可能選擇零件的設計基準作為定位基準，這樣可消除由于基準不重合帶來的基準不重合誤差。

　　②. 基準統(tǒng)一原則 即盡可能在加工工序中采用同一基準，以簡化夾具設計及工序集中提高加工精度和生產率。

　　③. 互為基準原則 即在主要零件中的兩個重要表面有高的相對位置要求時，一般在精加工時先以其中一面作為定位基準加工另一表面，再換它們的位置，如此多次加工就能保證它們之間的相互位置精度。

　　④. 自為基準原則 對零件上的重要工作表面的加工儲備量及一些先整加工方法往往采用被加工表面本身作為基準以保證加工質量。

　　②. 粗基準的選擇

　?、? 為保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應以不加工表面作為粗基準;

　　②. 為保證零件上的重要表面加工俠量小而均勻，則要以該表面作為粗基準;

　?、? 為使毛坯上多個表面的加工余量較為均勻，應選擇能使其余毛坯面到所選粗基準的位置誤差得到均勻的毛坯面為粗基準。如階梯軸的置身輔助副本基準應該選中間階梯的端面;

　?、? 在沒有設計要求保證表面余量均勻的情況下，若零件每個表面都需加工，則應選擇加工小的表面為粗基準;

　?、? 粗基準應便于定位、裝夾和加工;

　?、? 粗基準應盡可能平整、光整：有飛邊、澆口、冒口的表面以及分型面、分模面不應作為粗基準;

　　⑦. 同一定位自由度方向的粗基準一般只允許使用一次。

　　5、 工藝路線設計的內容和所要解決的問題是什么?

　　答：工藝路線設計中解決的主要問題包括：表面加工方法選擇、加工階段的劃分與加工順序的安排以及工序的合理組合等。

　　表面加工方法選擇：

　?、? 表面的加工要求考慮經濟加工精度;

　　②. 要考慮加工方法對相對位置精度的影響;

　?、? 加工方法應對零件材料的可加工性相適應;

　?、? 加工方法要考慮生產類型;

　?、? 加工方法要考慮現(xiàn)場加工條件;

　　加工階段劃分：

　?、? 粗加工階段 高效地切除各加工表面的大部分余量，為進一步加工做準備;

　?、? 半精加工階段 降低粗加工時帶來的誤差，使工件達到一定精度，?精加工做好準備，并對一些次要表面完成加工;

　?、? 精加工階段 其主要目的是保證主要表面的精度;

　　④. 光整加工 其主要目的是降低粗糙度或進一步提高加工精度。

　　加工順序的安排(擬訂)：

　?、? 機械加工順序安排：先粗后精;先基準后其它，先平后孔、先主后次;

　?、? 熱處理工序安排：改善機械加工工藝性熱處理;提高機械性能熱處理;穩(wěn)定性熱處理;

　?、? 其它輔助工序的安排：檢驗工嚏、其它特殊要求——探傷、退沙等;

　?、? 工序合理組合：

　　I. 集中和工序分散的合理組合：

　　a. 所謂工序集中就是在一次工胅下盡可能同時加工多個表面;

　　b. 而工序分散是每個表面的加工盡可能分散到不同的工序中去加工。

　　II. 工序集中的特點：有利?采用高效專用機床和工藝裝備，工件安裝次數(shù)少，操作工人少，占地面積小，容易保證各表面位置精度，設備制造周期長，可靠性好，要求高。

　　III. 工序分散的特點：機床、夾具、刀具簡單，調整簡便，生產準備工作小，工序柔性好，可選較為合理的切削用量，設備多。

　　IV. 工序集中與工序分散之間的關系及組合應根據(jù)生產類型及加工精度和現(xiàn)場生產條件合理組合。

　　6、 工藝路線的設計應首先確定加工的方法選擇表面加工方法時應

　　遵守哪些原則?

　　答：選擇表面加工方法時應遵守下列原則：

　?、? 經濟加工精度加工表面粗糙度;

　　②. 對幾何形狀精度和位置精度與選擇方法相適應;

　?、? 加工方法與所選加工材料的可加工性相適應;

　　④. 加工方法與加工類型相適應;

　?、? 加工方法與現(xiàn)場設備情況相適應。

　　7、 機械加工工藝順序安排有哪幾個先后原則?

　　答：先基準后其它;先主后次，以主帶次;先面后孔;先粗后精。

　　8、 簡述工藝方案的技術經濟評價原則和方法。

　　答：工藝方案的評價原則：

　　①. 成本指標：有關費用(工藝成本);生產成本=工藝成本+無關費用;工藝成本約占生產成本的70%~75%，作為評價工藝方案的成本指標。

　　②. 投資指標

　?、? 追加投資回收期T1=(I2-I1)/(C2-C1)

　　I1、I2——兩種投資方案的投資總額

　　C1、C2——兩種方案的工藝成本

　　工藝方案經濟評價評價方法：

　　(1) C=VN+F——工藝成本

　　(2) C1=V+F/N——單件成本

　　若兩種方案投資額相差大時，必須考慮投資回收期：

　　(1) 應小于工藝裝備使用年限

　　(2) 應小于產品生產年限

　　(3) 應小于國家規(guī)定的年限

　　4.2 工藝裝備的設計與制造

　　1、 工藝裝備包括哪些內容?它們如何分類?

　　答：為完成加工工藝過程必須的切削刀具、機床夾具、壓力加工和鑄造加工用的各種模具和工具焊接加工用的夾具和工具裝配用的工具、特種加工用工具各種計量檢測工具各種加工用輔具以及各種工位器具等統(tǒng)稱為工藝裝備。工藝裝備的類型：

　　(1) 按制造工藝分類：切削加工用的工藝裝備、裝配用工藝裝備、

　　特殊加工用工藝裝備、鑄造用工藝裝備、壓力加工用工藝裝備、焊接用工藝裝備。

　　(2) 按標準化、通用化、組合化程度分類：標準工藝裝備、通用工

　　藝裝備、專用工藝裝備、組合工藝裝備。

　　2、 工藝裝備的選用和設計原則是什么?

　　答：工藝裝備的選用和設計原則是：

　?、? 高低耗原則;

　　②. 遵守工裝設備的通化(標準化、通用化、系列化和組合化)原則;

　?、? 盡量縮短生產準備周期，滿足試制和投產期要求;

　?、? 縮短工藝裝備投資回收期與滿足相應的技術經濟指標，產品試制中的工藝裝備費用不超過試制產品成本的10%-15%。產品正式生產階段中工藝裝備費用占產品成本的比例應該在5%以下。外購工藝裝備、自制工藝裝備與專用工藝裝備的消耗成本比例應為2：1：3，以此來提高經濟效益;

　?、? 保證快速高效與安全方便;

　?、? 工藝裝備具有良好的結構工藝性。

　　3、 組合工藝裝備(夾具)的特點是什么?

　　答：組合工藝裝備是一種帶有柔性的特殊的工藝裝備，其特點為：

　　1) 其完全或主要由標準元件和標準部件組裝而成

　　2) 其是針對被加工工件的某道工序的要求組裝而成的

　　3) 用完后可拆卸還原以備后用

　　4) 一般可組成各類機床的組合夾具、焊接、檢驗、裝配及沖模組合夾具。

　　4、 工藝裝備選擇的依據(jù)是什么?選擇的原則是什么?選擇的程序又是什么?

　　答：(1)工藝裝備選擇的依據(jù)是：工藝方案;工藝規(guī)程;工序要求與設備;本企業(yè)的現(xiàn)有工藝裝備條件;各類工藝裝備的標準、訂購手冊、圖冊及使用說明書。

　　(2)其選擇的原則是：高效低耗;標準化、通用化、系列化、組合化;

　　生產周期短;滿足投資回收期要求及經濟指標;方便、省力;良好的結構工藝性，便于制造。

　　(3)其選擇的程序是：認真分析工藝方案;確定工藝裝備類型(標準、通用、專用、組合)與規(guī)格;填寫各種工藝裝備明細表或編制工藝裝備設計任務書;主管批準。

　　5、 進行工藝裝備驗證的目的和內容是什么?如何進行工藝裝備的驗證?

　　(1) 進行工藝裝備驗證的目的：

　　①. 保證產品零件部件加工質量符合設計和工藝要求。

　?、? 驗證工藝裝備的可靠性、合理性、安全性以保證產品的正常生產。

　　(2) 工藝裝備驗證的內容：

　?、? 安裝方便、可靠、安全、總重量是否超過設備承重能力。

　　②. 保證工件正確、可靠的定位與夾緊等。

　?、? 滿足工藝要求，在加工余量、切削用量符合工藝要求的條件下工藝裝備剛度是否滿足加工要求，刀具是否干涉等。

　?、? 滿足生產進度和批量生產要求。

　　(3) 工藝裝備的驗證方法：

　?、? 固定場地、固定設備上驗證。

　?、? 現(xiàn)場驗證。

　?、? 重點驗證——大型、復雜、精密、關鍵的工藝裝備。

　?、? 一般驗證。

　?、? 簡單驗證。

　　4.3 車間平面設計

　　1、 車間平面設備布置的原則是什么?

　　答：車間平面設備布置的原則：生產效率;生產設備的利用率穩(wěn)定;生產過程的工件庫存量小，加工流程平衡;生產柔性與適應性;生產的經濟性。

　　2、 如何根據(jù)產品品種P和產品Q來確定車間生產設備的布置方案?

　　答：車間生產設備的布置方案基本取決于產品種類和生產量，根據(jù)P(產品種類)—Q(生產量)分析建立P—Q圖，再確定車間生產設備的布置方案。

　　(1) 按產品(流水線生產線)的設備布置方案——Q/P比值大時，

　　適合于連續(xù)的大量生產，應按照生產產品的工藝路線進行車間生產以及輔助設備的布置;

　　(2) 按工程(或專業(yè)化)的設備布置方案——當Q/P小時，即單件，

　　多品種小批量生產。同類型生產設備集中布置在車間的一個區(qū)域內，形成專業(yè)化的加工區(qū)域;

　　(3) 成組(或單元)的設備布置方案——當Q/P介于上述兩者之間，

　　可按成組技術原理和方法將多種產品的零件分類成組，形成較大的成組批量，針對擴大批量的零件組的加工需要來布置車間生產設備和輔助設備形成生產單元。

　　3、 車間生產設備的布置方式都有哪幾種?各有何特點?適合于何種場合?

　　答：車間生產設備的布置有機群式和流水線兩種布置。

　　(1) 機群式布置 按工程或工藝專業(yè)化原則，將同類機床布置在一

　　個區(qū)域其特點是對產品品種適應性強，有得工藝管理和提高設備利用率，生產管理方便，一般工件加工路線長周轉多，生產周期長在制品量大且流動資金占用多，車間之間協(xié)作多，管理工作復雜。

　　(2) 流水線布置 按生產對象專業(yè)化原則對某種零件(或零件組)

　　按其加工順序來排列各種生產設備和輔助設備組成流水線。其特點：單一品種流水線，適用于大量生產方式;多品種(成組、可變)流水線，適用于少品種成批生產。

　　柔性制造系統(tǒng)(FMS)由加工中心和數(shù)控機床為主的機床系統(tǒng)，物料搬運系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)組成的柔性制造系統(tǒng)。有很高的柔性加工可變性，特別適用于多品種小批量生產，具有高效自動化水平高的特點。

　　4.4 切(磨)削加工

　　1、 何謂切削合力，切削合力與主切削力、進給抗力和吃刀抗力四者的關系如何?

　　答：在切削過程中為克服工件的變形抗力及刀具前刀面、后刀面上切屑層摩擦力，刀具要受到一個作用力R稱為切削合力，其方向與大小依切削條件變化而變化，為適應機床、夾具、刀具的設計、使用的需要，需將R分解為主切削力Pz、進給抗力Px和吃刀抗力Py，四者的關系為：R=(Pz2+Py2+Px2)1/2;切削法向力PN為Px、Py的合力，當切深t遠大于進給量s，并且刀尖圓弧半徑re及刃傾角λs又不大時，切削合力將近似地處于于刀具與工件的正交平面內，

　　則：Px≈PNsinKτ，Py≈PNcosKτ。

　　2、 影響切削力的因素有哪些?刀具對切削力的影響因素有哪些?

　　答：影響切削力的因素有：工件材料，切削速度，進給量與切削深度，刀具的前角、主偏角、刃傾角、刀尖圓半徑和刀具的磨損、切削液等。刀具對切削力的影響因素：

　　(1)前角γ 一般γ增大時切削力下降，并且對Px、Py的影響比對Pz的影響大。(2)主偏角Kr切削塑性金屬時當Kr在小于60°-75°的范圍內增大時，切削力減小;當Kr在大于60°-75°范圍內增大時，由于刀尖圓弧的影響切削力又增大;切削脆性金屬時Kr>45°，后切削力基本不變。(3)刃傾角λs 當λs在10°-45°范圍內變動時，切削力基本不變;但當λs減小時，Py增大，Px減小。(4)刀尖圓弧半徑 對切削力影響不大;但當re增大時，Py增大，Px減小。(5)刀具磨損 磨損增大，切削力增大，尤Py增大最明顯。

　　3、 刀具磨損的類型以及刀具耐用度如何確定?

　　答：在切削過程中工件—刀具—切屑的接觸區(qū)發(fā)生強烈的摩擦，刀具切削部分會不可避免的磨損，刀具磨損的形式有：(1)前刀面磨損 成月牙狀或凹洼，亦稱月牙形磨損;(2)后刀面磨損 是刀具后刀面與工件發(fā)生磨損，形成一道后角為零的磨損區(qū);(3)刀尖磨損系刀尖圓弧下的后刀面及臨近的副后刀面上的磨損，是刀具主后刀面磨損的延續(xù);(4)邊界磨損 系刀尖在后刀面上相應工件外圓處形成的磨損深溝。

　　刀具耐用度指刀具重新刃磨后開始使用到又磨損到規(guī)定的磨損限度內時總實際切削時間。

　　4、 試述切削加工工藝方法類別

　　答：我國現(xiàn)行的行業(yè)標準JB/T5992-1992《機械制造工藝方法分類與代碼》，將工藝方法按大類、中類、小類和細分類四個層次劃分。其中切削加工列為第三類：一般有外圓、平面和內孔及漸開線加工方法。

　　5、 試述外圓表面、孔和平面的加工方案(略)。

　　答：見機械工程師資格考試指導書表4.4-3《外圓表面加工方案》P169、表4.4-4《孔加工方案》、表4.4-5《平面加工方案》。P169.

　　6、 試述經濟加工精度的概念及如何正確理解其含義。

　　答：經濟加工精度是指在正常加工條件下，該加工方法所能保證的加工精度。其含義可進一步理解為：

　?、? 經濟加工精度是一個范圍，在這范圍內成本經濟合理。

　?、? 經濟加工精度是一個動態(tài)概念，隨機床、刀具、夾具和工藝技術水平的改善會隨之提高。

　?、? 有關手冊文獻所介紹的加工精度一般可代表加工經濟精度。

　　7、 試述典型的車削、銑削、磨削加工以及車削、銑削、磨削加工的新技術。

　　(1) 典型的車削類型：外圓柱、端面、滾壓;內孔的車、鉆、擴、

　　鉸、鏜、滾壓;螺旋面：車外螺紋、內螺紋、旋風切螺紋、攻內螺紋、繞制彈簧;切斷、切槽;錐面、球面、橢圓柱面;特殊表面，成型、仿形曲面車削。

　　(2) 銑削典型表面加工類型：銑平面、鍵槽;銑弧形面、圓曲面、

　　球面;銑齒形，直、圓弧、錐、齒條;銑花鍵;銑凸輪。

　　(3) 磨削典型表面加工類型：磨外圓、外錐面;磨端面;磨內孔;

　　磨曲面、凹球面、內球面;磨齒輪、齒形;專用表面磨削。

　　(4) 車削新技術：加熱車削：激光加熱、等離子弧加熱;超聲車削(振動);超精車削;薅態(tài)車削;雙主軸車削。

　　(5) 銑削新技術：高速銑削;超硬銑削。

　　(6) 磨削新技術：速磨削;高速成型磨削;超精磨削。

　　8、 試述順銑與逆銑的特點：

　　答：順銑和逆銑都發(fā)球周銑。順銑時，銑刀旋轉方向與工件前進方向一致，其特點：(1)每齒銑削厚度從最大到最小，刀具易切入工件。

　　(2)平均切削厚度大。(3)順銑時刀具耐用度高，機床動力消耗較低。

　　(4)刀齒對工件的切削分為F1向下，有利于夾緊工件，加工過程平穩(wěn)。(5)其切削分力F2大于工作臺的摩擦阻力進會千萬工作臺竄動，工作臺絲杠間隙引起切削不穩(wěn)定。

　　逆銑時，銑刀旋轉方向與工件前進方向相反，其特點：(1)其水平切削分力F2的方向與工件進給方向相反，切削進給平穩(wěn)，有利于提高加工聨面質量和防止扎刀現(xiàn)象;(2)其垂直切削分力1向上，不利于工件夾緊;(3)平均切削厚度較小;(4)刀刃切入工件時，是從已加工表面圀始進刀，切削厚度從零開始，刀刃受擠壓，磨損嚴重，加工表面粗糙度差，有嚴重的加工硬化層。

　　9、 試述按照機床夾具通用化程度的不同，機床夾具可分為那些類型及它們的應用范圍。

　　答：按機床夾具通用化程度的不同，機床夾具可分為專用夾具、通用夾具、專業(yè)化可調夾具?成組夾具)和組合夾具等。

　　10、 什么是欠定位和過定位?在機床夾具設計時能否出現(xiàn)欠定位和過定位?為什么?

　　答：夾具上工件定位件所能限制的工件自由度小于按照相關工藝規(guī)程要求所必須限制的自由度，稱為欠定位。在夾具的設計、制造中不允許出現(xiàn)欠定位。夾具上幾個定位件都可能限制工件的同一個或若干個自由度，造成工件定位不穩(wěn)定或破壞正確定位，稱為過定位。過定位對工件會產生不良的影響，一般都應設法消除;過定位產生的不良影響未超出工件的技術要求，則可以允許存在，有時甚至有益。

　　11、 試述2-3類型的超硬材料刀具，并說明它們的應用對象。

　　答：見機械工程師資格考試指導書表4.4-19《各類刀具材料的主要性能》：P187

　　12、 試述刀具幾何參數(shù)的選擇原則。

　　答：刀具幾何參數(shù)的選擇原則：

　　(1) 前角——工件材料的強度、硬度愈低，塑性愈好;刀具材料的

　　抗彎強度和沖擊韌度較高;工藝系統(tǒng)剛性差或機床功率不足等，應取大前角。

　　(2) 后角——應取較大后角的情況：精加工時切削厚度薄;多刃刀

　　具切削厚度薄;加工工件材料較軟、粘，加工硬化傾向大，彈性模量小等。應取較小后角的情況：工件材料的強度、硬度較高;粗加工強力切削、承受沖擊載荷大的刀具;工藝系統(tǒng)剛性差;定尺寸刀具(如拉刀、鉸刀等);鏟齒刀具等。

　　(3) 主偏角——應取較大主偏角的情況：采用硬質合金刀具進行粗

　　加工和半精加工;在切削過程中刀具需做中間切入工件或階梯軸等。應取較小主偏角的情況：工藝系統(tǒng)剛度允許的條件下;工件材料的強度、硬度高等。

　　(4) 副偏角——應取較大副偏角的情況：工件或刀具的剛度較差;

　　在切削過程中刀具需做中間切入工雙向進給等。應取較小副偏角的情況：精加工刀具;切斷、切槽也孔加工刀具;加工高硬度和高強度的材料或斷續(xù)切削;加工細長軸等。

　　(5) 刃傾角——應取正刃傾角情況：精加工;微量切削的精加工刀

　　具可取特大正刃傾角;鏜刀、鉸刀等孔加工刀具加工盲孔;工藝系統(tǒng)剛度不足等。應取負刃傾角情況：沖擊負荷較大的斷續(xù)切削;加工高硬度材料;孔加工刀具加工通孔等。

　　(6) 刀尖形狀——圓弧形刀尖(圓弧過渡切削刃)：多用于單刃刀

　　具，鉆頭、鉸刀也使用合理選用刀尖圓弧半徑值，可提高刀具耐用度，并對工件表面有修光作用，但刃磨較困難。倒角形刀尖(直線過渡切削刃);適用于各類刀具。可提高刀具耐用度和改善工件表面質量，同時其刃磨方便。

　　(7) 刃口形式——鋒刃(銳刃)：刃磨刀具的前面、后面時自然形

　　成的，比較銳利，廣泛應用于各類精切削刀具、成形刀具、齒輪刀具等。

　　1) 倒棱刃：通常是刃口附近的前刀面上的很窄負倒棱，主要適用于

　　粗加工或半精加工的硬質合金車刀、刨刀及端面銑刀。

　　2) 消振棱刀：系在刃口附近的后刀面上一條很窄的負后角棱邊。主

　　要用于工藝系統(tǒng)剛度不足條件下進行切削的單刃刀具(如車刀、刨刀、螺紋車刀等)。

　　3) 零度刃帶(白刃)：系在刀具的主后刀面或副后刀面上靠近刃處

　　磨出的一條后角為零的窄棱邊。主要用于多刃刀具。

　　4) 鈍圓刃(倒圓刃)：系在切削刃上特意研磨出一定的刃口圓角。

　　主要適用于各種粗加工或半精加工的硬質合金刀具及其可轉位刀片。

　　4.5 特種加工

　　1、 什么是特種加工?常用特種加工的方法及特點有哪些?

　　答：特種加工是指不屬于傳統(tǒng)加工工藝范疇的加工工藝方法的總稱。特種加工是將電、磁、聲、光等物理能量及化學能量或其組合施加在工件被加工的部位上，使材料被去除、累加、變形或改變性能等。常見的特種加工有電火花加工(EDM)、激光加工(LBM)、超聲加工(USM)。

　　(1) 電火花加工：在液體中通過工具電極與工件之間的脈沖電路放

　　電將材料調溫蝕除。其特點為：

　?、? 非接觸式加工，無切削受力變形

　?、? 放電持續(xù)時間短，熱影響范圍小

　?、? 工具電極消耗影響加工精度

　　④. 可加工任何硬、脆、韌和高熔點的導電材料

　?、? 其一般可用來穿孔、行腔加工、切割等。

　　(2) 激光加工：材料在激光照射下瞬時急劇溶化和氣化，并且產生

　　強烈的沖擊波，使熔化物質爆炸式的噴濺和去除實現(xiàn)加工，軹特點：

　　①. 材料適應性廣，金屬非金屬均可以被加工

　　②. 非接觸式加工

　?、? 不存在工具磨損

　?、? 設備造價較高

　?、? 其一般用來微孔、切割、焊接、熱處理刻制等。

　　(3) 超聲(波)加工：利用超聲振動的工具端面，使懸浮在工作液

　　中的磨料沖向工作表面，去除工件表面材料，其特點：

　　①. 作用力小，熱影響小

　?、? 工具不旋轉，加工與工具形狀相似的復雜孔

　?、? 加工高硬度材料時，工具磨損大

　?、? 其一般用來型腔加工、穿孔、拋光、零件清洗等，主要用于脆性材料。

　　2、 電火花加工的基本原理。

　　答：電火花加工是利用工具電極和工件之間的間隙防電來蝕除金屬的加工方法，其可以用來切割成型和表面(形腔)成型加工，前者用工具電極為導線，常稱為線切割加工，后者稱為電火花成型加工。

　　3、 評價電火花成型加工工藝質量的主要指標是哪些?

　　答：評價電火花成型加工工藝質量的主要指標是：(1)加工效率：單位時間內工件材料的去除量，單位：mm3/min。(2)加工表面質量：粗糙度、表面組織變化及表面顯微裂紋等。(3)加工精度：尺寸、位置、形狀精度。(4)工具電極損耗率：通常用工具電極的何種損耗量對工件材料的何種蝕除之比表示。

　　4、 影響電火花加工精度的主要因素是什么?

　　答：影響電火花加工精度的主要因素：

　　(4) 脈沖電源的質量和加工參數(shù)的選擇——包括脈沖寬度ti，放電

　　時間te，放電周期tp，放電重復頻率f，峰值電流ie等。

　　(5) 工作液——工作液可以提高放電點的能量密度，增大放電時的

　　爆炸力，使熔化的金屬容易排出。

　　(6) 電極材料及電極設計

　　(7) 工藝系統(tǒng)的制造及安裝高速的精度和質量。

　　5、 為提高電火花成型加工的效率應調整哪些工藝參數(shù)?如果為了降低表面粗糙度，工藝參數(shù)又應如何調整?

　　答：從電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：為提高電火花成型加工的效率，可以提高放電時間te，或提高峰值電流ie，或提高放電重復頻率f;如果為了降低表面粗糙度，則應減小放電時間te，或減小峰值電流ie。

　　6、 為了保證電火花成形加工的效率和表面質量往往要犧牲什么?

　　答：只增加峰值電流ie，而減小放電時間te可保證加工效率和表面質量但工具電極相對損耗率增大。

　　7、 什么是電火花線切割加工?

　　答：在電火花加工中利用導線電電極(鉬絲或銅絲)以及電極與工件間的相對運動和放電對工件進行切割的加工方法叫做電火花線切割加工。

　　8、 一般情況下電火花線切割加工達到什么樣的切割效率、表面粗糙度和加工精度?

　　答：一般情況下切割效率為20mm2/(min?A)。

　　表面粗糙度：

　　1) 高速切割為Ra5-25μm，最佳只有Ra1μm;

　　2) 低速切割一般可達Ra1.25μm，最佳Ra0.2μm。

　　加工精度指尺寸精度、形狀精度和位置精度的總稱。

　　1) 快速切割時可控加工精度在0.01-0.02mm。

　　2) 低速走絲時可達0.005-0.002mm。

　　9、 線切割加工的主要工藝參數(shù)指標及經濟性因素分析。

　　答：線切割加工的主要工藝參數(shù)指標是：

　　1) 切削速度指單位時間內電極絲中心線在工件上切割的面積總和，

　　單位用mm2/min表示，通常40-80mm2/min為高速切削速度;將每安培電流的切割速度稱為切割效率，一般切割效率為20 mm2/(min?A)。

　　2) 表面粗糙 高速切割為Ra5-25μm，最佳只有Ra1μm;低速切

　　割一般可達Ra1.25μm，最佳Ra0.2μm。

　　3) 電極絲損耗量 對高速走絲線切割機床，用電極絲在切割

　　10000mm2面積后，電極絲直徑的減少量來表示。一般每切割10000mm2，淚絲直徑減少不應大于0.01mm。

　　4) 加工精度 指尺寸精度、形狀精度和位置精度的總稱?？焖偾懈?/p>

　　時0.01-0.02mm。低速走絲時0.005-0.002mm。

　　影響線切割加工工藝經濟性因素主要有：

　　1) 電極絲及移動速度

　　2) 工件厚度及材料

　　3) 預置進給速度

　　10、 什么是激光加工?

　　答：激光是一種高度高，方向性好的相干光，其發(fā)散性小和單色性好，焦點處功率可達107-1011w/cm2，溫度可達萬度以上，其加工就是利用材料在激光照射下的沖擊波使熔化物質爆炸式噴濺去除。

　　11、 金屬加工常用的激光器是哪些?它們之間的區(qū)別除了在工件物質以外，還在于什么?

　　答：金屬加工常用的激光器有兩種，一種是固體激光器，如紅寶石激光器、玻璃激光器、YAG激光器和金綠寶石激光器;另外一種是氣體激光器：如CO2激光器、氬激光器等。它們之間的區(qū)別除了在工作介質外，還在于激光波長、輸出功率、應用范圍等。

　　12、 影響激光打孔工藝質量的因素主要有哪些?

　　答：影響激光打孔工藝質量的主要因素有：

　　1) 輸出功率和照射時間：孔的尺寸隨輸出激光能量變化，能量越大，

　　孔徑越大孔邊越深，能量適當，才能獲得好的圓度，能量提高錐度減小，能量過大孔成中鼓形，激光的照射時間一般為幾分之一毫秒，激光能量一定時，時間太長會使能量擴散到非加工區(qū)，時間太短則因功率密度過大使蝕除物以高溫氣體噴出，那會使能量的使用效率降低。

　　2) 焦距和發(fā)散角 發(fā)散角小的激光束經短焦距的聚焦物鏡以后，在

　　焦面上可以獲得更小的光斑及更大的功率密度。焦面上的光斑直徑小，打孔就小，所以要減少激光束的發(fā)散角并盡可能采用短焦距物鏡(20mm左右)，只有在特殊情況下才選用較長焦距。

　　3) 焦點位置 焦點位置對打孔的形狀和深度都有很大的影響，焦點

　　位置低時，透過工件表面的面積大，不僅會發(fā)生很大的喇叭口，而且會由于能量密度減小而影響加工深度，但焦點太高同樣會分散能量密度而無法加工，激光的實際焦點往往在工件表面或低于工件表面為宜。

　　4) 光斑內能量分布 激光束經聚集后，光斑內各部分光的強度是不

　　一樣的。在基模光束聚焦的情況下，焦點的中心強度I0最大，越遠離中心，光強度越小，強度是以焦點為軸心對稱分布的，這種光束加工出來的孔是圓形的。當光束不是基模輸出時，其強度分布不是對稱的了。激光在焦點附近的強度分布與工作物質的光學均勻性及諧振腔的調整精度有直接關系，如果孔要求精度很高，就必須在激光器中采取限制振蕩的措施，使其僅在其模振蕩。

　　5) 激光的照射次數(shù) 激光照射一次，加工深度大約是孔徑的5倍左

　　右。但錐度較大，如經多次照射，加工深度可大大增加，錐度也可減小，孔徑幾乎不變，但孔的深度并不是與照射次數(shù)成比例。而是加工到一定深度后，由于孔內壁的反射或吸收及拋出力的減少，排屑困難等原因使孔底端的能量密度不斷減小，以致加工不能繼續(xù)下去。

　　6) 工件材料 由于各種材料吸收的光譜不一樣，經透鏡聚焦到工件

　　上的能量不可能全部吸收，相當一部分能量將被反射或透射而散失掉。在生產實踐中，必須根據(jù)工件材料的性能(吸收光譜)選擇合理的激光器。

　　13、 什么是超聲加工?

　　答：超聲加工是利用工具端面做超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工脆硬材料的一種成型法。其可以加工硬質合金、淬火鋼等脆硬金屬材料。還可以加工玻璃、陶瓷、半導體鍺和硅片，同時蟘可以用于清洗，焊接和擦傷等。

　　14、 超聲加工的基本原理?

　　答：加工時，工具1在工件2之間加入液體(水或煤油)和磨料混合的懸浮液3，并使工具以很小的力F輕輕壓在工件上，超聲換能器6產生16000HZ以上的超聲頻絕緣體上硅薄膜向振動并借助于變幅桿把振幅放大到0.05-0.1mm，驅動工具端面做超聲振動，迫使工作液中懸浮的磨粒以很大的速度和加速度不斷地撞擊、拋磨被加工工件表面，把肫加工表面的材料粉碎成很細的細微粒，從工件上被打擊下來，雖然每次下打下來的材料很小，但由于每秒種打擊16000次以上，所以仍有一厚的加工速度。

　　15、 超聲加工的應用

　　答：超聲加工的應用主要有以下幾個方面：

　　1) 可以加工金屬和非金屬等硬脆材料

　　2? 可以對硬脆材料進行型孔和型腔加工

　　3) 利用超聲進行清洗 超聲波在清洗液(汽油、煤油、酒精和水等)

　　中傳播時，液體分子往儍高頻振動產生正負交變的沖擊波。當聲強達到一定數(shù)值時，液體中急劇生產微小空化氣泡并瞬時強烈閉合，產生的微沖擊波使清洗物表面的污物遭到破壞。超聲振動可用于噴油嘴、噴絲板、微型軸承、儀表齒輪、印刷電路板等的清洗。

　　4.6 鑄造

　　1、 什么是合金的流動性與收縮，影響合金流動性與線收縮的因素

　　是什么?

　　答：液態(tài)合金自身的流動能力稱為流動能力，通常以螺旋式試樣長度來衡量相同條件下實際螺旋線長度來表示，影響金屬流動性的因素主要有：1)合金材料的成分與化學性質：化學成份、比熱、熱導率、粘度系數(shù)。2)外部條件的干擾，如鑄型溫度、鑄型發(fā)氣能力、澆鑄溫度、澆鑄系統(tǒng)結構等。3)鑄件結構的工藝性：如厚度大小與厚度變化的結構的復雜程度等。4)凝固態(tài)到固態(tài)的冷卻過程所發(fā)生的何種減小稱為鑄件的收縮。鑄件各方向線尺寸的縮小現(xiàn)象屬固態(tài)收縮(線收縮率)，它對鑄件的尺寸精度影響最大。影響合金收縮的因素：

　　①. 化學成份：碳素鋼的含碳量增多，液態(tài)收縮增大，固態(tài)略減速，灰鐵中C、Si量增加，石墨化能力增強，石墨的比容體積大，能彌補收縮，硫可阻礙石墨析出，使收縮率增大，適當增加Mn、生成MnS抵消了硫對石墨化的阻礙作用，但S過高又使收縮率增大。

　?、? 澆鑄溫度：通常澆鑄溫度提高100°C體積收縮增加1.6%。