本科生课题设计（论文）（ 2012届）
题目：现代虚拟制造技术的技术简介以及应用
学生姓名
学号 2008
专业班级机械082
学院名称工程学院
指导老师
2011年11月11日
现代虚拟制造技术的技术简介以及应用
摘要：随着计算机技术的迅猛发展，虚拟现实环境的完善，虚拟制造已能对加工制造过程进行物理仿真，虚拟制造技术主要给人提供视觉、听觉信息，达到“所见即所得”的效果。也就是说在计算机上看到的3D图形、制造过程将分别是现实制造出的实物、现实的制造过程。
关键词：虚拟制造技术虚拟化现实应用先进性制造
Abstract: Along with the rapid development of computer technology and the virtual reality environmental improvement, virtual manufacturing can already for the processing manufacture process simulation. The virtual manufacturing technology mainly provide visual, auditory information, to achieve "wysiwyg" the effect. That is to say, in computer saw on 3D graphics, manufacturing process will respectively is reality creating physical, reality of manufacturing process.
Keywords: virtual manufacturing，virutal reality，advanced manufacturing technology
引言
制造业为了在竞争激烈的全球市场求得生存和发展，必须能够更好地满足市场所提到的T、Q、C、S要求，既要以最短的产品开发周期，最优质的产品质量，最低廉的制造成本和最好的技术支持和售后服务来赢得市场和用户。面对不可预测、持续发展、快速多变的市场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性。为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化作出快速灵敏的反应，并及时地对自身的生产做出合理的调整与重新规划。计算机软硬件技术以及网络技术的迅速发展为实现这一目标提供了强有力的支持。基于这些因素，20实际90年代中期有许多新概念、新观点应运而生，虚拟制造就是其中之一，它代表了一种全新的制造体系和模式。在虚拟制造中，铲平开发是基于数字化的虚拟产品开发方式，以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为最终产品的各种功能特征。VPD保证了产品开发的效率和质量，提高了企业的快速响应和市场开拓能力。
目录
现代虚拟制造技术的技术简介以及应用 (2)
摘要： (2)
关键词： (2)
引言 (2)
1.虚拟制造技术简介 (4)
2.虚拟制造技术的特点 (4)
3.虚拟制造的应用领域 (4)
4.虚拟制造技术的分类 (5)
5.虚拟制造技术的种类 (5)
（1）以设计为中心的虚拟制造 (5)
（2）以生产为中心的虚拟制造 (6)
（3）以控制为中心的虚拟制造 (6)
6.虚拟制造关键技术 (6)
6.1.虚拟制造关键技术 (6)
6.2.虚拟制造技术的建模技术 (7)
6.3.虚拟制造使能技术 (8)
7.虚拟制造的应用 (8)
8.虚拟制造与其他先进制造技术的关系 (9)
9.虚拟制造技术的发展现状 (10)
10.小结 (10)
1.虚拟制造技术简介
虚拟制造技术（Virtual Manufacturing Technology,or VMT）是以虚拟现实和仿真技术为基础，对产品的设计、生产过程统一建模，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样，可以在产品的设计阶段就模拟出产品及其性能和制造过程，以此来优化产品的设计质量和制造过程，优化生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率最高化[1]，从而形成企业的市场竞争优势。
2.虚拟制造技术的特点
虚拟制造是集计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)和计算机辅助工艺设计(CAPP)于一体的技术，它是在计算机中完成制造过程的。正因为如此，虚拟制造具有下述主要特点。
虚拟制造的制造模型是一个计算机模型，完成这一制造过程的主要工作集中在模型的建立过程上，一旦这个模型建立完成，就可以不断与之进行交互，模拟各种情况的生产和制造过程。模型的可反复修改性是虚拟制造过程有别于实际制造过程的一个最主要的特点，也正是这一特点使得虚拟制造可以根据不同情况快速的更改设计、工艺和生产过程，从而大幅度压缩新产品的开发时间，提高制造质量，降低成本。
虚拟制造的另一个特点是它可以是分布式的，完成虚拟制造的人员和设备在空间上可以是相互分离的，不同地点的技术人员可以通过网络来协同完成同一个虚拟制造过程。
此外，虚拟制造还可以是一个并行的过程，产品设计、加工过程和装配过程的仿真可以同时进行，大大加快了产品设计过程，减少新产品的试制时间。
3.虚拟制造的应用领域
虚拟现实技术在制造领域中的应用主要有以下几方面：
(1)虚拟原型和产品设计，即在计算机中设计虚拟的产品或零部件。
(2)生产过程仿真(优化、调度)，即对车间或工段的生产过程进行仿真优化。
(3)设备仿真，即对机器人等生产设备进行离线仿真，动态特性分析和模拟。
(4)物流仿真，即物流规划，对AGV(自动搬运设备)进行仿真。
(5)装配过程仿真。
(6)复杂数据的可视化，数值模拟计算结果的可视化输出。
(7)设备的远程操作，用计算机网络将空间上分散的设备结合起来，进行集成管理运行，遥
控制造。
(8)增强通讯效果。
(9)操作培训。
4.虚拟制造技术的分类
产品的虚拟设计技术。面向产品的原理、结构和性能的设计、分析、模拟和评测，以优化产品本身的性能、成本为目标。
产品的虚拟制造技术。面向产品制造过程模拟、检验和优化，检验产品的可制造性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺过程、保证产品的制造质量、制造周期和最低的制造成本为目标。
虚拟制造系统。着重于生产过程的规划、组织管理、资源调度、物流、信息流等的建模、仿真与优化。如虚拟企业、虚拟研发中心等。虚拟制造技术是CAD／CAE／CAM／CAPP和仿真技术的更高阶段。利用虚拟现实技术、仿真技术等在计算机上建立起的虚拟制造环境是接近人们自然活动的一种“自然”环境，人们的视觉、触觉和听觉都与实际环境接近。人们在这样环境中进行产品的开发，可以充分发挥技术人员的想象力和创造能力，相互协作发挥集体智慧，大大提高产品开发的质量和缩短开发周期。
5.虚拟制造技术的种类
广义的制造过程不仅包括了产品的设计加工、装配。还包含了对企业生产活动的组织与控制。从这个观点出发，可以把虚拟制造分为三类：以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚拟制造和以控制为中心的虚拟制造。
（1）以设计为中心的虚拟制造
以设计为中心的虚拟制造强调以统一制造信息模型为基础，对数字化铲平模型进行仿真与分析、优化，进行产品的结构性能、运动学、热力学方面的分析和装配性分析，以获得对产品的设计评估与性能预测结果。
特点：在设计阶段为设计人员提供制造信息；使用基于制造的仿真以优化产品和工艺的设计；通过“在计算机上制造”产生多个“软”样机。
主要目标：评价可制造性
主要技术支持：特征造型；面向数学模型设计；加工过程仿真技术。
应用领域：造型设计热力学分析运动学分析动力学分析容差分析加工过程仿真
（2）以生产为中心的虚拟制造
以生产为中心的虚拟制造是在企业资源的约束条件下，对企业的生产过程进行仿真，对不同的加工过程以及组合进行优化。它对产品的“可生产性”进行分析评价，对制造资源和环境进行优化组合，通过提供精确的生产成本信息对生产计划和调度进行合理化决策。
主要目标：将仿真能力用于制造过程模型，以便低费用、快速地评价不同的工艺方案；用于资源需求规划、生产计划的产生及评价的环境。
主要目标：评价可生产性
主要技术支持：特征造型；面向数学模型设计；加工过程仿真技术。
应用领域：工厂或产品的物理布局生产计划的编排
（3）以控制为中心的虚拟制造
以控制为中心的虚拟制造是将仿真技术引入控制模型，提供模拟实际生产过程的虚拟环境，使企业在考虑车间控制行为的基础上对制造过程进行优化控制。
以上三种虚拟制造分别侧重于制造过程的不同方面。但它们都以计算机建模、仿真技术为一个重要的实现手段，通过对制造过程进行统一建模，对仿真支持设计过程、模拟制造过程，进行成本估算和生产调度。
特点：将仿真加到控制模型和实际处理中；可“无缝”地仿真使得实际生产周期期间不间断地优化。主要技术支持：对离散制造--基于仿真的实时动态调度；对连续制造——基于仿真的最优控制
6.虚拟制造技术简介
6.1.虚拟制造关键技术
1.特征建模的建立:建立包含工艺信息的特征模型,为以后的工艺分析、加工等过程创造条件。
2.企业间产品数据交换:在由动态联盟共同完成新产品开发的条件下,必须以产品数据交换标准
(STEP、IGES等)来保证企业间信息的集成。
3.快速原型制造软硬件系统:快速原型制造系统使工程人员在制造前就能看到产品,从而改进设
计。也可直接用于快速制造少量的零件或模具。改进材料、工艺及软件来提高产品的精度。
4.加工能力模型/生产能力模型建立:根据企业的加工设备信息建立加工能力模型,进一步还可以
根据企业的其他资源信息建立生产能力模型。生产能力模型是产品零件可制造性分析、加工单元布局以及制造成本估算、生产能力平衡、优化生产布局、优化调度方案的依据。
5.产品零件的可制造性分析及计算机辅助工艺规划:根据零件的特征信息以及制造资源模型进
行可制造性分析,确定加工路线、步骤和参数。
6.制造过程的动态描述:根据工艺规划所确定的加工路线以及制造资源用动画形式描述制造过
程,用以检查过程及物流、对环境影响的合理性。
7.NC代码自动生成:根据包含特征信息的零件模型及工艺规划信息来实现零件的NC代码自动
生成并提供加工时间等参数,为加工仿真,成本分析等后续过程提供依据。
8.制造成本估算:根据制造过程所占用的资源、加工时间等信息进行制造成本估算。
9.验证与测试系统:借助于虚拟现实及人-机工程对产品的可靠性、可操作性、可维护性等进行
评估[2]。
6.2.虚拟制造技术的建模技术
虚拟加工是现实加工过程在计算机上的映射,与真实制造过程相比,具有虚拟性、数字化集成性、依赖性。虚拟加工系统的建立必须基于现实的制造设备及其相关活动,并且可以随着制造设备的改变对虚拟加工系统进行变更。虚拟加工环境建模是真实加工环境在数字化世界中的映射。产品的实际加工环境包括加工设备、工装夹具及其加工刀具等,因此在虚拟加工环境中需要建立相应的加工设备模型、夹具模型、刀具模型及工件模型,使得虚拟加工环境能够依据用户输入的NC代码、工艺模塑和刀具模型给出有关工件变化、刀具状况、加工效率等信息。虚拟加工设备主要是指虚拟机床,用于仿真实际加工设备加工虚拟产品,机床模型包括机床的几何实体信息、运动特征信息、伺服特性信息、刚度特性信息以及热变形特性信息的影响等[3]。虚拟刀具包括镜刀、车刀、钻头等常用的加工刀具,用于仿真实际的切削过程,刀具模型包括刀具几何实体信息、切削特征信息和运动特征信息等:虚拟夹具用于仿真实际的工装夹具,夹具模型包括夹具几何实体信息、装夹特征信息等。虚拟加工设备、夹具、刀具和工件建模原理一致[4]。
1.虚拟加工设备建模
虚拟机床是虚拟加工过程的具体实施者。根据机床信息的不同,机床模型分为几何模型和仿真模型,其中几何模型将虚拟机床看成是一个层次式的装配体,包含多个部件和零件,且部件之间存在着相互装配关系和约束条件,组成零部件的三维数字模型根据其实际形状和大小分别建模;机床仿真模型是在NC代码的驱动下,采用一种类似于NC加工插补算法实现各运动部件的平动与转动,以此驱动虚拟机床的运动。将仿真模型作为机床的物理属性依附在机床的几何模型上,建立虚拟加工设备模型的类结[5]。类结构建立床身、工作台和导轨等基本类,在此基础上建立零部件几何模型类继承基本类;零部件几何模型类与零部件仿真模型类一起形成零件模型类,通过零件、部件之间的包含、聚合关系形成虚拟加工设备。
2.系统实现
例如应用UG三维造型软件对一套加工设备进行了几何建模,通过文件输出得到零部件的VRML文件,以VisualC+60。为开发工具,选用OpenGL作为图形引擎开发了可重构三维虚拟加工环境建模系统,利用该系统实现了LeadWellLTC系列加工中心的快速建模。LeadWell LTC20 AP是卧式加工中心,将其简化为床身、加工舱舱门、导轨、刀座、刀盘、主轴头、尾架、顶尖、支架、控制台等。针对各模块的通用程度我们采取相应的建模策略,如床身、舱门等是该加工中心特有的异型部件,为其单独建模;导轨、刀座、刀盘等对同类机床而言,其外形结构具有很大相似性,因此通过对数据库
中类似部件进行修改后重用(若数据库中已有类似);主袖头、尾架、顶尖等则属于通用部件或标准部件,可以直接重用(若数据库中已有相同)。为构建的虚拟加工环境,利用该环境可以对零件进行虚拟加工仿真[6]。虚拟加工系统是虚拟制造研究的主要内容之一,而环境建模是虚拟加工系统仿真、分析的基础。通过三维实体建模构造出一套虚拟设备,使设计人员可以借助于一定的软、硬件设备,在虚拟制造环境下对零件加工过程进行仿真,并对设备布局、加工过程等作出分析,以便对整个生产进程进行优化,从而提高生产效率和加工质量。
6.3.虚拟制造使能技术
1.多通道交互：多通道交互技术主要是通过虚拟现实设备的软硬接口的驱动技术，能够提供非
常真实的三维渲染图形加速，并且可用于三维定位跟踪、大面积纹理的可见性现实以及人像分离与多传感信息的融合技术。
2.虚拟环境建模：虚拟环境建模属于图形图像混合建模的技术，能够多细节多层次建模，实现
模型的智能剪裁，对场景进行预处理，是现代虚拟制造技术中广泛的应用。
3.数据转换与处理：数据转换主要是将数据文件格式进行转换保存的技术，方便公司企业对产
品数据进行管理。
4.网络环境下知识获取与建库：网络环境下的知识获取以及建库技术是依赖于现代互联的虚拟
制造技术，能够达到网络化异构知识与数据信息的统一表达，同时也是虚拟网络的分布式节点的方针与协同；并且可以针对虚拟场景的漫游绘制以及网络传输等进行研究。
5.基于VR的计算可视化：VR的计算可视化主要是通过计算机的计算，将数据能够量化成人
们可以观看的图表以及多通道协同的可视化技术。
7.虚拟制造的应用
虚拟制造在工业发达国家,如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用。在这一领域,美国处于国际研究的前沿。福特汽车公司和克莱斯勒汽车公司在新型汽车的开发中已经应用了虚拟制造技术,大大缩短了产品的发布时间。波音公司设计的777型大型客机是世界上首架以三维无纸化方式设计出的飞机。它的设计成功已经成为虚拟制造从理论研究转向实用化的一个里程碑[7]。在我国,清华大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等科研教学单位也已经开展了这一领域的研究工作。当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情,进行产品的三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真,主要是研究如何生成可信度高的产品虚拟样机,在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。在对产品性能具有高科技含量要求的行业中,如航空航天、军事、精密机床、微电子等领域,随着研究的不断深入和相关技术的发展,虚拟制造必将得到日益广泛的应用。企业要实现虚拟制造，应分阶段逐步进行，而不能随意超越[8]。首先，要建立企业网和工程数据库，初步实现CAD、CAPP、CAM功能；第二，进行信息集成，推行PDM技术、特征建模技术，形成CAD、CAPP、CAM的集成系统；第三，在设计、工艺、制造部门建立统一的产品模型，初步实现并行工程，进一步将MIS、MRPII与CAD/CAM系统进行集成，实现整个企业内部的信息集成，全面实现并行工程；第四，在上述工作的基础上，对企业内的生产、经
营等多方面的活动进行建模、仿真，实现虚拟制造[9]。
8.虚拟制造与其他先进制造技术的关系
80年代初，先进制造技术以信息集成为核心的计算机集成制造系统（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System）开始得到实施；8 0年代末，以过程集成为核心的并行工程（CE，Concurrent Engineering）技术进一步提高了制造水平；进入90年代，先进制造技术进一步向更高水平发展，出现了虚拟制造（VM，Virtual Manufacturing）、精益生产（LP，Lean Production）、敏捷制造（AM，Agile Manufacturing）、虚拟企业（VE，Virtual Enterprise）等新概念[10]。
1.虚拟制造技术与精益生产（Lean Production）：此处我们引用北京航空航天大学杨光京教授
给精益生产下的定义：“精益生产是通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，使生产系统能很快适应用户需求不断变化，并能使生产过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括市场供销在内的生产的各方面最好的结果”。这样做的结果对虚拟制造的建模仿真是十分有利的，即现实生产过程越简化则虚拟制造实现起来就越容易。
2.虚拟制造技术与并行工程（Concurrent Engineering）：并行工程是集成地、并行地设计产品
及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。它要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。并行工程的目标为提高质量、降低成本、缩短产品开发周期和产品上市时间。可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展就是虚拟制造技术。
3.虚拟制造技术与敏捷制造（Agile Manufacturing）：敏捷制造是以竞争力和信誉度为基础，
选择合作者组成虚拟公司，分工合作，为同一目标共同努力来增强整体竞争能力，对用户需求作出快速反应，以满足用户的需要。为了达到快速应变能力，虚拟企业的建立是关键技术，其核心是虚拟制造技术，即敏捷制造是以虚拟制造技术为基础的。
4.虚拟制造技术与绿色制造：绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式，
其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源的使用效率最高。国际制造业的实践表明，当绿色制造发展到一定阶段时，在虚拟制造技术中必定要集成绿色制造这一部分。21世纪先进制造技术将向精密化、网络化、虚拟化、数字化、智能化、清洁化、集成化及管理创新等方向发展.它们都离不开计算机网络、工程数据库技术的支持，从以技术为中心向以人为中心转变，使技术的发展更加符合人类社会的需要是它们的共同特点。可见各种先进制造技术是相互关联、彼此交叉的，它们之间的关系可以简单地如图1所示。
图1
9.虚拟制造技术的发展现状
虚拟制造在工业发达国家，如美国、德国、日本等已得到了不同程度的研究和应用，美国处于国际研究的前沿。1983年美国国家标准局提出了“虚拟制造单元”的报告；1993年爱荷华大学的报告“制造技术的虚拟环境”中提出了建立支持虚拟制造的环境；1995年美国标准与技术研究所的报告“国家先进制造实验台的概念设计计划”，强调了分散的、多节点的分散虚拟制造（DVM），即虚拟企业的概念。美国已经从虚拟制造的环境和虚拟现实技术、信息系统、仿真和控制、虚拟企业等方面进行了系统的研究和开发，多数单元技术已经进入实验和完善的阶段。我国在虚拟制造技术方面的研究只是刚刚起步，其研究也多数是在原先的CAD／CAE／CAM和仿真技术等基础上进行的，目前主要集中在虚拟制造技术的理论研究和实施技术准备阶段，系统的研究尚处于国外虚拟制造技术的消化和与国内环境的结合上[11]。
当前我国虚拟制造应用的重点研究方向是基于我国国情的产品三维虚拟设计、加工过程仿真和产品装配仿真，主要是研究生成可信度高的虚拟样机，在产品设计阶段能够以较高的置信度预测所设计产品的最终性能和可制造性。我国在虚拟现实技术、建模技术、仿真技术、信息技术、应用网络技术等单元技术等方面的研究都很活跃，但研究的进展和研究的深度还属于初期阶段与国际的研究水平尚有很大的差距，多集中于高等院校和少量的研究院所，没有形成产业化[12]。
10.小结
发展我国虚拟制造技术应以企业的需求为动力，通过政府协调，积极开展成组技术、准时化生产技术及并行工程的研究与应用，利用工业工程思想和分布式网络化研究，组织各地区的科研力量集中突破与虚拟制造技术密切相关技术，为虚拟制造功能的实现提供有力支撑。基于产品的数字化模型,应用先进的系统建模和仿真优化技术,虚拟制造实现了从产品的设计、加工、制造到检验
全过程的动态模拟,并对企业的运作进行了合理的决策与最优控制。虚拟制造以产品的软模型(Soft Prototype)取代了实物样机,通过对模型的模拟测试进行产品评估,能够以较低的生产成本获得较高的设计质量,缩短了产品的发布周期,提高了企业生产效率.企业的生产因为虚拟制造技术的应用而具有了高度的柔性化和快速的市场反应能力,因而市场竞争能力大大增强[13]。作为一种先进的制造模式,虚拟制造的应用范围必然会不断扩大,给更多的企业带来更大的收益。经过近10年的发展,虚拟制造技术已经,取得了长足进步,但离人们的期望还有很大差距,制造技术和网络技术的发展,拟制造技术的研究和发展将会进入一个更加崭新的阶段。
参考文献
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《机械制造技术基础》 课程大作业2 大批生产转向节机械加工工艺 及关键问题分析 院（系）： 专业：机械设计制造及其自动化 学生： 学号： 班号： 2012 年5 月
1.题目及要求 (1)机械加工工艺路线（工序安排） a)①工艺方案分析（加工重点、难点） b)②工序编排（加工顺序、内容） c)③加工设备和工艺装备 (2)关键问题分析（Ⅰ、Ⅱ、┅、┅） ①加工工艺问题 ②装夹问题 ③生产率问题 ④新技术 (3)解决关键问题的工艺措施（参阅资料） (4)零件三维图及二维工程图
2. 工艺方案分析 此转向节有多处加工表面，且空间位置复杂，它们之间都有一定的位置要求。根据待加工表面的分布和特点，可以把这些加工表面分为三组。分别为杆部及法兰盘、体部和转向臂。现分述如下： (1) 以中心孔定位加工法兰盘及杆部 以车削为主，配合磨削完成M20×（有效长度）端头螺纹，?28?0 .15?0 .03轴颈， ?44?0 .15?0 .03轴颈，?56?0 .15?0 .03轴颈以及端面A 、B 、C 、D 、E 、F 和倒角的加工。 (2) 以?28?0 .15?0 .03、?56?0 .15?0 .03轴颈、中心孔以及端面A 定位加工转向节臂部和体部 这一组加工表面包括：转向节臂上和体部凸台处?15销孔、16±铣扁、?45 0 +0 .05主销孔及其端面，体部?26沉孔和M20×上的销孔。 (3) 以?45 0 +0 .05主销孔及其端面定位加工的体部 这一组加工表面包括：?20凸台及上面的M10螺纹孔，体部的上下锥孔，法兰盘上4个螺纹孔间距42的两R10凸台及其上的? 10. 3螺栓孔和主销孔铣断。 这些加工表面之间有着一定的位置要求，主要包括： 1) ?45 0+0 .05主销孔，位置尺寸910 +0 .5； 2) 端面F ，位置尺寸72 ?0.5 0； 3) 上下螺栓孔?10. 3～10. 5，位置尺寸26±； 4) 转向节臂部销孔?15位置尺寸124±； 5) 体部?26沉孔，保证尺寸18±； 加工重点：由于主销孔和法兰面、轴颈是其他加工表面精加工的尺寸基准和定位基准，其尺寸和位置精度要求较高。因此采用互为基准的方式进行加工。即先以轴颈和法兰面为定位基准加工主销孔，再以主销孔为定位基准加工法兰面和轴颈。 由以上分析可知，对于上述的加工表面，可以按照上述的先后顺序，借助专用夹具在通用机床上加工完成。
1．刀具后角是指后刀面与切削平面间的夹角。 3．精车铸铁时应选用（YG3）；粗车钢时，应选用（YT5）。 4．当进给量增加时，切削力（增加），切削温度（增加）。 8．机床型号由字母与数字按一定规律排列组成，其中符号C代表（车床）。 11．定位基准与工序基准不一致引起的定位误差称（基准不重合）误差，工件以平面定位时，可以不考虑（基准位置）误差。 12．机床制造误差是属于（系统）误差，一般工艺能力系数C p应不低于（二级）。 15．工艺过程是指用机械加工方法直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸和性能，使之成为合格零件的过程。 一、简述切削变形的变化规律，积屑瘤对变形有什么影响？（8分） 变形规律：ro↑，Λh↓；Vc↑，Λh↓；f↑, Λh↓; HB↑, Λh↓ 积屑瘤高度Hb↑,引起刀具前角增加，使Λh↓ 六、加工下述零件，以B面定位，加工表面A，保证尺寸10＋0.2mm，试画出尺寸链并求出工序尺寸L及公差。（8分） L＝mm 2201.0- 九、在六角自动车床上加工一批18 03 .0 08 .0 φ+-mm滚子，用抽样检验并计算得到全部工件的平均尺寸为Φ17.979mm，均方根偏差为0.04mm，求尺寸分散围与废品率。 尺寸分散围：17.859－18.099mm 废品率： 17.3% 1．工序是指一个工人在一台机床上对一个（或多个）零件所连续完成的那部分工艺过程。 2．剪切角增大，表明切削变形（减少）；当切削速度提高时，切削变形（减少）。 3．当高速切削时，宜选用（硬质合金）刀具；粗车钢时，应选用（YT5）。 4．CA6140车床可加工公制，英制，模数和径节等四种螺纹。 5．不经修配与调整即能达到装配精度的方法称为（互换法）。 6．当主偏角增大时，刀具耐用度（减少），当切削温度提高时，耐用度（减少）。 11．定位基准面和定位元件制造误差引起的定位误差称（基准位置）误差，工件以平面定位时，可以不考虑（基准位置）误差。 12．测量误差是属于（随机）误差，对误差影响最大的方向称误差敏感方向。 13．夹紧力的方向应与切削力方向（相同），夹紧力的作用点应该（靠近）工件加工表面。 一、金属切削过程的本质是什么？如何减少金属切削变形？（8分）
机械制造技术基础 作业集A（1、3、5章） 姓名： ____________________ 班级： ____________________ 任课教师：______________ 新疆大学机械工程学院机械自动化教研室 早热木·依玛尔 年月日 目录 第一章机械加工方 法 ....................................................... ........................................ 一、填空题............................................................................................................................... 二.简答题.................................................................................................................................. 第三章金属切削机 床 ....................................................... .................................... 一、单项选择题....................................................................................................................... 二、填空题............................................................................................................................... 三、综合题............................................................................................................................... 第五章机械制造质量分析与控制练习 题 ....................................................... ..... 一、单项选择......................................................................................................................... 二、多项选择.........................................................................................................................
《机械制造技术基础》模拟卷及答案 一、判断题 1.机械制造装备包括加工装备、机床、仓储输送装备和辅助装备四种，它与制 造工艺、方法紧密联系在一起，是机械制造技术的重要载体。（） 2.可调支承是支承点位置可以调整的支承。它不起定位作用，主要用于工件的 毛坯制造精度不高，而又以粗基准面定位的工序中。（） 3.刀具识别装置是自动换刀系统的重要组成部分。常用的有顺序选刀和任意选 刀两种型式。（） 4.机床间的工件传递和运送装置目前包括有：托盘和随行夹具、有轨小车(RGV) 和无轨小车(AGV)等。（） 5.导轨按结构型式可分为开式导轨和闭式导轨。（） 6.若需要限制的自由度少于六个，定位时正好限制了这几个自由度，则为完全 定位。（） 7.工业机器人的驱动系统是带动操作机各运动副的动力源，常用的驱动方式包 括手动、电动机驱动、液压、气动三种。（） 8.在工业机器人中的谐波减速传动装置，具有传动比大、承载能力强、传动精 度高、传动平稳、效率高、体积小、质量轻等优点。（） 9.在工厂“物流”是指从原材料和毛坯进厂，经过储存、加工、装配、检验、 包装，直至成品和废料出厂，在仓库、车间、工序之间流转、移动和储存的 全过程。（） 10.机械加工生产线主要由加工装备、工艺装备、输送装备、辅助装备和控制系 统组成。（） 11主轴能传递全部功率的最高转速，称为主轴的计算转速。-- --- （） 12双列圆柱滚子轴承不但可以承受径向载荷,而且可以承受轴向载荷。 ------------------------------------------------------- （） 13机床形式与支承形式分为卧式、立式，机床形式是指主运动执行件的状态， 支承件形式指高度方向尺寸相对长度方向尺寸的大小。（）
《制造技术基础A》教学大纲 课程编码：08297019 课程名称：制造技术基础A 英文名称：Fundamentals of Manufacturing Technology A 开课学期：6 学时/学分：68 / 4 （其中实验学时：8学时） 课程类型：学科基础必修课 开课专业：机械类专业本科生 选用教材：《机械制造技术基础》吉林大学、机械工业出版社2004年1月第一版 主要参考书： 1、卢秉恒、于骏一、张福润主编：《机械制造技术基础》，机械工业出版社1999年版。 2、包善斐、王龙山、于骏一主编：《机械制造工艺学》，吉林科技出版社1995年版。 3、王宝玺主编：《汽车拖拉机制造工艺学》，机械工业出版社2000年出版。 4、周泽华主编：《金属切削原理》，上海科学技术出版社2000年出版。 执笔人：邹青 一、课程性质、目的与任务 《制造技术基础》是学科基础必修课，具有较强的实践性和应用性，为将来解决制造中的技术问题打基础，是机械类专业学生的一门主干技术基础课。本课程的任务是培养学生掌握金属切削过程的基本规律，掌握机械加工的基本知识，能选择加工方法与机床、刀具、夹具及加工参数，掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识，使学生具有工艺设计和夹具设计的基本技能。通过实践教学环节培养学生分析解决工程实际问题的能力和工程设计能力。 在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和有目的从事机械设计、制造工作打下基础。因此制造技术基础课程在机械类专业的教学计划中占有重要的地位和作用。 二、教学基本要求 1、掌握下列基本理论：金属切削基本理论；机械制造质量分析与控制理论；零件机械加工工艺规程设计及装配工艺设计原理；机床夹具设计原理；设计工艺性评价。 2、了解下列知识：机械加工方法与装备；计算机辅助机械制造；先进制造技术。 3、掌握下列基本技能：能够按实验指导书进行实验操作，并能初步分析结果；能够制订中等复杂程度零件的机械加工工艺规程；能够设计中等复杂程度的机床夹具。 4、初步掌握下列基本技能：能够综合分析制造过程中的一般问题；能够设计一般机器的装配工艺规程。 5、注重培养学生的思维能力，采用理论与实践相结合的方法进行教学，培养和提高学生分析解决工程实际问题的能力和工程设计能力。 三、各章节内容及学时分配 第一章绪论（3学时） 教学目的与要求
机械制造技术基础（试题1） 班级姓名学号成绩 一、填空选择题（30分） 1．刀具后角是指。 2．衡量切削变形的方法有两种，当切削速度提高时，切削变形（增加、减少）。 3．精车铸铁时应选用（YG3、YT10、YG8）；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。 4．当进给量增加时，切削力（增加、减少），切削温度（增加、减少）。 5．粗磨时，应选择（软、硬）砂轮，精磨时应选择（紧密、疏松）组织砂轮。 6．合理的刀具耐用度包括与两种。 7．转位车刀的切削性能比焊接车刀（好，差），粗加工孔时，应选择（拉刀、麻花钻）刀具。 8．机床型号由与按一定规律排列组成，其中符号C代表（车床、钻床）。 9．滚斜齿与滚直齿的区别在于多了一条（范成运动、附加运动）传动链。滚齿时，刀具与工件之间的相对运动称（成形运动、辅助运动）。 10．进行精加工时，应选择（水溶液，切削油），为改善切削加工性，对高碳钢材料应进行（退火，淬火）处理。 11．定位基准与工序基准不一致引起的定位误差称（基准不重合、基准位置）误差，工件以平面定位时，可以不考虑（基准不重合、基准位置）误差。 12．机床制造误差是属于（系统、随机）误差，一般工艺能力系数C p应不低于（二级、三级）。 13．在常用三种夹紧机构中，增力特性最好的是机构，动作最快的是 机构。 14．一个浮动支承可以消除（0、1、2）个自由度，一个长的v型块可消除（3，4，5）个自由度。 15．工艺过程是指 。
二、外圆车刀切削部分结构由哪些部分组成？绘图表示外圆车刀的六个基本角度。（8分） 三、简述切削变形的变化规律，积屑瘤对变形有什么影响？（8分） 四、CA6140车床主传动系统如下所示，试列出正向转动时主传动路线及计算出最高转速与 最低转速。（8分） 五、什么叫刚度？机床刚度曲线有什么特点？（8分） 六、加工下述零件，以B面定位，加工表面A，保证尺寸10＋0.2mm，试画出尺寸链并求出工序尺寸L及公差。（8分）
机电081原创！！！ 注：本答案版本由杨林编写，由老庄制作。如有雷同，纯属抄袭！！！ 2－34 分析题图2-5所列定位方案：①指出各定位元件所限制的自由度；②判断有无欠定位或过定位；③对不合理的定位方案提出改进意见。 a)过三通管中心打一孔，使孔轴线与管轴线ox、oz垂直相交； X方向一短V形块：Z 移动自由度和Z转动自由度 Z方向两块短V形块组合：X，Y移动自由度和X，Y转动自由度 无过定位和欠定位
b)车外圆，保证外圆与内孔同轴 长销小平面，限制X、Y、Z移动和X、Y转动 无过定位或欠定位 c)车阶梯轴外圆 卡盘限制、、、4个自由度，左顶尖限制、、、、 5个自由度，右固定 顶尖与左顶尖组合限制、、、、。、、、4个自由度被重复限制，属过定位 去掉左顶尖或去掉卡盘并改右顶尖为浮动顶尖。 d)在圆盘零件上钻孔，保证孔与外国同轴
低面限制X、Y移动、Z转动。 左V形块限制X、Y移动 右V形块限制Y移动 过定位Y移动，在左V形块y向做导向槽 e)钻铰连杆零件小头孔，保证小头孔与大头孔之间的距离及两孔的平行度。 左销钉限制X、Y移动 低面限制X、Y移动、Z转动。 右V形块限制X移动、Z转动 过定位X移动，改进：去掉V形块上的销，在x方向用导向槽 2-38 如图所示工件以外圆柱面在V型块上定位，进行插键槽工序， 已知：外径d为 mm 500 03 .0 - φ ；内径D为 mm 3005.0 + φ ，计算影响工序尺寸H的定 位误差。 解：定位误差： △dw=0.7*Td+0.5*TD=0.7*0.03+0.5*0.05=0.046 提示：工序基准为孔D下母线A，求A点在尺寸H方向上的最大变动量，即为定位误差。
机械制造技术基础模拟试卷(A卷) 一、解释下列名词（每小题2分，共20分）： 1．工艺过程—— 2．刀具后角—— 3．刀具寿命—— 4．砂轮的组织—— 5．经济精度—— 6．传动链误差—— 7．误差复映—— 8．定位误差—— 9．工序分散—— 10．辅助时间—— 二、填空与判断题（每小题1分，共计10分）（判断时在选中的答案上画圈） 1．剪切角增大，表明切削变形（增大，减少）；当切削速度提高时，切削变形（增大，减少）。 2．当高速切削时，宜选用（高速钢，硬质合金）刀具；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。 3．CA6140车床可加工、、和四种螺纹。 4．不经修配与调整即能达到装配精度的方法称为（互换法、选配法）。 5．当主偏角增大时，刀具耐用度（增加，减少），当切削温度提高时，耐用度（增加、减少）。 6．在几种车刀中，可转位车刀的切削性能（最好，最差）；粗磨时应选择（硬，软）砂轮。
7．在切削用量中，对切削力影响最大的是（切削速度，进给量，背吃刀量），对切削温度和刀具寿命影响最大的是（切削速度，进给量，背吃刀量）。 8．测量误差是属于（系统、随机）误差，对误差影响最大的方向称方向。 9．夹紧力的方向应与切削力方向（相同，相反），夹紧力的作用点应该（靠近，远离）工件加工表面。 10．辅助支承可以消除（0、1、2）个自由度，两个定位元件限制同一自由度的定位称（完全定位、过定位）。 三、问答题（第1～5每小题8分，第6题10分，共50分）：（答题时只 需标明题目序号） 1．什么是生产纲领？大量生产和单件生产各有哪些工艺特点？ 2．影响切削力的主要因素有哪些？影响规律是什么？ 3．磨削加工的主要特点是什么？ 4．什么是外联系传动链、什么是内联系传动链？各有何特点？ 5．减少工艺系统热变形的主要途径是什么？ 6．什么是完全互换装配法、什么是统计互换装配法？分析异同，各适用于什么场合？
Comment [u1]: 这几种属于传统的切 削加工，特种加工包括：电火花成型加工和电火花线切割加工,超声波加工等 1 1.制造工艺过程：技术准备，机械加工，热处理，装配等一般称为制造工艺过程。 2.机械加工由若干工序组成。工序又可分为 安装，工位，工步，走刀。 3.按生产专业化程度不同可将生产分为三种类型：单件生产，成批（小批,中批,大批）生产，大量生产。 4.材料去除成型加工包括 传统的切削加工和特种加工。 5.金属切削加工的方法有 车削，钻削，镗削，铣削，磨削，刨削。 6.工件上三个不断变化的表面 待加工表面，过渡表面（切削表面）， 已加工表面。（详见P58） 7.切削用量是以下三者的总称。 （1）切削速度，主运动的速度。 （2）进给量， 在主运动一个循环内刀具与工件之间沿进给方向相对移动的距离。（3）背吃刀量 工件上待加工表面和已加工表面件的垂直距离。8.母线 和 导线 统称为形成表面的 发生线。9.形成发生线的方法 成型法，轨迹法，展成法，相切法。10.表面的成型运动是保证得到工件要求的表面形状的运动。 11.机床的分类：（1）按机床万能性程度分为：通用机床，专门化机床，专用机床。 （2）按机床精度分为：普通机床，精密机床，高精度机床。（3）按自动化程度分为：一般机床，半自动机床，自动机床。（4）按重量分为：仪表机床，一般机床，大型机床，重型机床。 （5）按机床主要工作部件数目分为：单刀机床，多刀机床，单轴机床，多轴机床。（6）按机床具有的数控功能分:普通机床，一般数控机床，加工中心，柔性制造单元等。 12.机床组成：动力源部件，成型运动执行件，变速传动装置，运动控制装置，润滑装置，电气系统零部件，支承零部件，其他装置。 13.机床上的运动：（1）切削运动（又名表面成型运动），包括： 1、主运动 使刀具与工件产生相对运动，以切削工件上多余金属的基本运动。 2、进给运动 不断将多 建议收藏下载本文，以便随时学习！ 我去人也就有人！为UR扼腕入站内信不存在向你偶同意调剖沙
《机械制造技术基础》期末考试试题及答案 一、填空题（每空1分，共15分） 1．切削时工件上形成的三个表面是已加工表面、过渡表面和待加工表面。 2．工件与刀具之间的相对运动称为切削运动，按其功用可分为主运动和进给运动，其中 建议收藏下载本文，以便随时学习！ 主运动消耗功率最大。 3．在磨削过程中，磨料的脱落和破碎露出新的锋利磨粒，使砂轮保持良好的磨削能力的 特性称为砂轮的自锐性。 4．按照切削性能，高速钢可分为普通性能高速钢和高性能高速钢两种，超硬刀具材料主 要有陶瓷、金刚石和立方氮化硼三种 5．在CA6140车床上加工不同标准螺纹时，可以通过改变挂轮和离合器不同的离合状态 来实现。 6．CA6140上车圆锥面的方法有小滑板转位法、_尾座偏移法和靠模法。 7．外圆车刀的主偏角增加，背向力F p减少，进给力F f增大。 8．切削用量要素包括切削深度、进给量、切削速度三个。 9．加工脆性材料时，刀具切削力集中在刀尖附近，宜取较小的前角和后角。 10．在车削外圆时，切削力可以分解为三个垂直方向的分力，即主切削力，进给抗力和切深抗力，其中在切削过程中不作功的是切深抗力。 11．金刚石刀具不适合加工铁族金属材料，原因是金刚石的碳元素与铁原子有很强的化学亲和作用，使之转化成石墨，失去切削性能。 12．研磨可降低加工表面的粗糙度，但不能提高加工精度中的位置精度。 13．滚齿时，刀具与工件之间的相对运动称范成运动。滚斜齿与滚直齿的区别在于多了一条附加运动传动链。 14．为了防止机床运动发生干涉，在机床传动机构中，应设置互锁装置。 15．回转,转塔车床与车床在结构上的主要区别是,没有_尾座和丝杠 二、单项选择题（每题1分，20分） 1、安装外车槽刀时，刀尖低于工件回转中心时，与其标注角度相比。其工作角度将会：（ C ） A、前角不变，后角减小； B、前角变大，后角变小； C、前角变小，后角变大； D、前、后角均不变。 2、车外圆时，能使切屑流向工件待加工表面的几何要素是：（A ） A、刃倾角大于0°； B、刃倾角小于0°； C、前角大于0°； D、前角小于0°。 3、铣床夹具上的定位键是用来（B）。 A、使工件在夹具上定位 B、使夹具在机床上定位 C、使刀具对夹具定位 D、使夹具在机床上夹紧 4、下列机床中，只有主运动，没有进给运动的机床是（ A ） A、拉床 B、插床 C、滚齿机 D、钻床 5、车削外圆时哪个切削分力消耗功率为零？（ B ） A、主切削力； B、背向力； C、进给力； D、摩擦力。 6、在金属切削机加工中，下述哪一种运动是主运动（ C ） A、铣削时工件的移动 B、钻削时钻头直线运动 C、磨削时砂轮的旋转运动 D、牛头刨床工作台的水平移动 7、控制积屑瘤生长的最有效途径是（ A ）
机械制造技术基础知 识点整理
1.制造工艺过程：技术准备，机械加工，热处理，装配等一般称为制造工艺过程。 2.机械加工由若干工序组成。工序又可分为安装，工位，工步，走刀。 3.按生产专业化程度不同可将生产分为三种类型：单件生产，成批（小批,中批,大批）生产，大量生产。 4.材料去除成型加工包括传统的切削加工和特种加工。 5.金属切削加工的方法有车削，钻削，镗削，铣削，磨削，刨削。 6.工件上三个不断变化的表面待加工表面，过渡表面（切削表面），已加工表面。（详见P58） 7.切削用量是以下三者的总称。 （1）切削速度，主运动的速度。 （2）进给量，在主运动一个循环内刀具与工件之间沿进给方向相对移动的距离。 （3）背吃刀量工件上待加工表面和已加工表面件的垂直距离。 8.母线和导线统称为形成表面的发生线。 9.形成发生线的方法成型法，轨迹法，展成法，相切法。 10.表面的成型运动是保证得到工件要求的表面形状的运动。 11.机床的分类：（1）按机床万能性程度分为：通用机床，专门化机床，专用机床。 （2）按机床精度分为：普通机床，精密机床，高精度机床。 （3）按自动化程度分为：一般机床，半自动机床，自动机床。 （4）按重量分为：仪表机床，一般机床，大型机床，重型机床。 （5）按机床主要工作部件数目分为：单刀机床，多刀机床，单轴机床，多轴机床。 （6）按机床具有的数控功能分:普通机床，一般数控机床，加工中心，柔性制造单元等。 12.机床组成：动力源部件，成型运动执行件，变速传动装置，运动控制装置，润滑装置，电气系统零部件，支承零部件，其他装置。
13.机床上的运动：（1）切削运动（又名表面成型运动），包括： 1、主运动使刀具与工件产生相对运动，以切削工件上多余金属的基本运 动。 2、进给运动不断将多余金属层投入切削，以保证切削连续进行的运 动。（可以是一个或几个） （2）辅助运动。分度运动，送夹料运动，控制运动，其他各种空程运动 14.刀具分类： （1）按刀具分为切刀，孔加工刀具，铣刀，拉刀，螺纹刀具，齿轮刀具，自动化加工刀具。 （2）按刀具上主切削刃多少分为单刃刀具，多刃刀具。 （3）按刀具切削部分的复杂程度分为一般刀具，复杂刀具。 （4）按刀具尺寸和工件被加工尺寸的关系分为定尺寸刀具，非定尺寸刀具。 （5）按刀具切削部分本身的构造分为单一刀具和复杂刀具。 （6）按刀具切削部分和夹持部分之间的结构关系分为整体式刀具和装配式刀具。 15.切刀主要包括车刀，刨刀，插刀，镗刀。 16.孔加工刀具有麻花钻，中心钻，扩孔钻，铰刀等。 17.用得最多的刀具材料是高速钢和硬质合金钢。 18.高速钢分普通高速钢和高性能高速钢。 19.高性能高速钢分钴高速钢，铝高速钢，高钒高速钢。 20.刀具的参考系分为静止（标注）角度参考系和工作角度参考系。 21.静止（标注）角度参考系由主运动方向确定，工作角度参考系由合成切削运动方向确定。 22.构成刀具标注角度参考系的参考平面有基面，切削平面，正交平面，法平面，假定工作平面，背平面。
2014-2015学年第二学期机械制造技术基础作业 1、何谓切削用量三要素怎样定义?如何计算? 答：切削用量三要素：切削速度Vc、进给量f、背吃刀量ap； 切削速度Vc：主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。回旋体（刀具或工件）上 外圆或内孔某一点的切削速度计算公式如下： m/s或m/min式中 d——工件或刀具上某一点的回转直径（mm）; n——工件或刀具的转速（r/s或r/min）。 进给量f：进给速度Vf是单位时间的进给量，单位是mm/s (mm/min)。 进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是mm/r。 对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然可以不规定进给速度却需要规定间歇进给量，其单位为mm/d.st（毫米/双行程）。 对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量fz，季后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是mm/z(毫米/齿)。 Vf = f .n = fz . Z . n mm/s或mm/min 背吃刀量ap:对于车削和刨削加工来说，背吃刀量ap为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单位 mm。 外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算： mm 对于钻孔工作 ap = mm 上两式中——为已加工表面直径mm；——为待加工表面直径mm。 2、刀具标注角度参考系有哪几种?它们是由哪些参考平面构成?试给这些参考平面下定义? 答：刀具标注角度的参考系主要有三种：即正交平面参考系、法平面参考系和假定工作平面参考系。 构成：⑴即正交平面参考系：由基面Pr、切削平面Ps和正平面Po构成的空间三面投影体系称为正交平面参考系。由于该参考系中三个投影面均相互垂直，符合空间三维平面直角坐标系的条件，所以，该参考系是刀具标注角度最常用的参考系。
一、填空题 1、机械加工工艺规程是指一种用文件形式规定下来的_工艺文件_______。 2、在尺寸链中封闭环的公差必然大于于组成环的公差。 3、由于工件定位所造成的加工面相对其__定位基准___的位置误差，称为定位误差。 4、工件定位时，几个支承点重复限制同一个自由度的现象，称为___过定位_____。 5、机械零件表面的成形方法有轨迹法、相切法和展成法。 6、积屑瘤的存在使刀具的实际切削前角增大。 7、在大批大量生产中，对于组成环数少而装配精度高或低精度多环的部件，常采用分组选 配法装配法。 8、工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。 二、单选题 1、机床夹具中，用来引导刀具的元件是（B）。 A．定位元件B．对刀—导向元件 C．夹紧元件D．连接元件 2、下列哪一种定位不能采用（D）。 A．完全定位B．不完全定位C．过定位D．欠定位 3、精加工时，选择进给量的主要根据（A）。 A.工件表面粗糙度 B.刀具耐用度 C.加工余量 D.机床功率 4、车加工中，大部分切削热传给了（D）。 A．机床B．工件 C．夹具D．切屑 5、工艺系统刚度（B）其夹具的刚度。 A．大于B．小于C．等于D．大于或等于 6、顶尖是属于（D）。 A.专用夹具 B.可调夹具 C.组合夹具 D.通用夹具 7、定位基准是指（C）。 A．机床上的某些点、线、面B．夹具上的某些点、线、面 C．工件上的某些点、线、面D．刀具上的某些点、线、面 8、常用的夹紧机构中，自锁性能最可靠的是（B）。 A．斜楔B．螺旋C．偏心D．铰链 9、平面光整加工能够（C）。 A.提高加工效率 B.修正位置偏差 C.提高表面质量 D.改善形状精度
第一章机械制造系统和制造技术简介 1.制造系统：制造过程及其所涉及的硬件，软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品的有机体，称为制造系统。 2.制造系统在运行过程中总是伴随着物料流，信息流和能量流的运动。 3.制造过程由技术准备，毛坯制造，机械加工，热处理，装配，质检，运输，储存等过程组成。 4.制造工艺过程：技术准备，机械加工，热处理，装配等一般称为制造工艺过程。 5.机械加工由若干工序组成。 6.机械加工中每一个工序又可分为安装，工位，工步，走刀等。 7.工序：一个工人在一个工作地点对一个工件连续完成的那一部分工艺过程。 8.安装:在一个工序中，工件在机床或夹具中每定位和加紧一次，称为一个安装。 9.工位：在工件一次安装中，通过分度装置使工件相对于机床床身改变加工位置每占据一个加工位置称为一个工位。 10.工步：在一个工序内，加工表面，切削刀具，切削速度和进给量都不变的情况下完成的加工内容称为工步。 11.走刀：切削刀具在加工表面切削一次所完成的加工内容。 12.按生产专业化程度不同可将生产分为三种类型：单件生产，成批生产，大量生产。 13.成批生产分小批生产，中批生产，大批生产。 14.机械加工的方法分为材料成型法，材料去除法，材料累加法。 15. 材料成型法是将不定形的原材料转化为所需要形状尺寸的产品的一种工艺方法。 16.材料成型工艺包括铸造，锻造，粉末冶金，连接成型。 17.影响铸件质量关键因素是液态金属流动性和在凝固过程中的收缩性。 18.常用铸造工艺有：普通砂型铸造，熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，离心铸造，陶瓷铸造。 19.锻造工艺分自由锻造和模膛锻造。 20.粉末冶金分固相烧结和含液相烧结。 21.连接成型分可拆卸的连接和不可拆卸的连接（如焊接，粘接，卷边接和，铆接）。 22.材料去除成型加工包括传统的切削加工和特种加工。 23.金属切削加工的方法有车削，钻削，膛削，铣削，磨削，刨削。 24.切削运动可分主运动和进给运动。 25.主运动使刀具与工件产生相对运动，以切削工件上多余金属的基本运动。 26.进给运动不断将多余金属层投入切削，以保证切削连续进行的运动。（可以是一个或几个） 27.工件上三个不断变化的表面待加工表面，过渡表面（切削表面），已加工表面。 28.切削要素包括切削用量和切削层的几何参数。 29.切削用量是切削速度，进给量，背吃刀量的总称。 30.切削速度主运动的速度。 31.进给量在主运动一个循环内刀具与工件之间沿进给方向相对移动的距离。 32.背吃刀量工件上待加工表面和已加工表面件的垂直距离。
练习一1、名词解释 工序 机械加工工艺规程 工位 机械加工工艺过程 安装 工步 工作行程 生产纲领
2、何谓机械加工工艺规程工艺规程在生产中起什么作用 3、试述图4-68（p212）所示零件有哪些结构工艺性问题并提出改进意见。 4、试选择图4-70（p213）中各零件的粗、精基准。（图a为齿轮零件，毛坯为模锻件；图b为液压缸体零件简图，毛坯为铸件；图c为飞轮简图，毛坯为铸件。）
5、何谓加工经济精度选择加工方法时应考虑的主要问题有哪些 6、大批大量生产条件下，加工一批直径为0008.0-20 mm ，长度为58mm 的光轴，其表面粗糙度为R a ﹤，材料为45钢，试安排其工艺路线。 C ） B ）
7、图4-72所示的小轴系大批生产，毛坯为热轧棒料，经过粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图样要求。现给出各工序的加工余量及工序尺寸公差如表4-23.毛坯尺寸公差为 1.5 mm。试计算工序尺寸，标注工序尺寸公差，计算精磨工序的最大余量和最小余量。 表4-23 加工余量及工序尺寸公差
8、欲在某工件上加工03 .005.72+φmm 孔，其材料为45钢，加工工序为： 扩孔、粗镗孔、半精镗、精镗孔、精磨孔。已知各工序尺寸及公差如下： 粗磨：03.005.72+φmm ； 粗镗：3.0068+φmm ； 精镗：046.008.71+φmm ； 扩孔：46.0064+φmm ； 半精镗：19.005.70+φmm ； 模锻孔：12-59+φmm 。 试计算各工序加工余量及余量公差。 9、名词解释
尺寸链 基准 定位 工序基准 定位基准 装配基准 封闭环 增环 10、在图4-73所示工件中，mm 20L mm 60L mm 70L 15 .00 30025.0-2025.0-050.0-1+===，，，L 3不便直接测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。
机械制造技术基础 模拟试题一 一、填空题（每空1分，共10分） 1. 从形态上看，切屑可以分为带状切屑、、和四种类型。 2. 切削过程中金属的变形主要是剪切滑移，所以用的大小来衡量变形程度要比变形系数精确 些。 3. 利用自然热电偶法可测得的温度是切削区的。 VB），称为 4. 刀具一次刃磨之后，进行切削，后刀面允许的最大磨损量（。 5. 工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程称为。 6. 靠前刀面处的变形区域称为变形区，这个变形区主要集中在和前刀面接触的切屑底面一薄层金属内。 7. 系统性误差可以分为和两种。 二、单项选择题（选择正确答案的字母填入括号，每小题1分，共10分） 1. 划分生产类型是根据产品的（）。 A. 尺寸大小和特征； B. 批量； C. 用途； D. 生产纲领。 2. 在背吃刀量和进给量一定的条件下，切削厚度与切削宽度的比值取决于（）。 A. 刀具前角； B. 刀具后角； C. 刀具主偏角； D. 刀具副偏角。 3. 在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角为（）。 A. 前角； B. 后角； C. 主偏角； D. 刃倾角。 4. 用硬质合金刀具对碳素钢工件进行精加工时，应选择刀具材料的牌号为（）。 A. YT30； B. YT5； C. YG3； D. YG8。 5. 安装车刀时，若刀尖低于工件回转中心，其工作角度与其标注角度相比将会（）。 A. 前角不变，后角减小； B. 前角变大，后角变小； C. 前角变小，后角变大； D. 前、后角均不变。 6. 标准麻花钻切削部分切削刃共有：( ) A．6；B. 5；C. 4；D. 3。 7. 基准不重合误差的大小主要与哪种因素有关： ( )。 A．本工序要保证的尺寸大小；B. 本工序要保证的尺寸精度；C. 工序基准与定位基准间的位置误差； D. 定位元件和定位基准本身的制造精度。 8. 通常机床传动链误差用（）元件的转角误差来衡量。 A．首端；B．中间；C．末端；D．两端。 9. 尺寸链其组成环不变，某一减环的增大，使封闭环（）。 A. 增大； B. 减小； C. 保持不变； D. 可大可小。 10. 在切削平面内测量的角度有（）。 A. 前角和后角； B. 主偏角和副偏角； C. 刃倾角。 三、判断题（正确打√、错误打×，每小题1分，共10分）
名词解释： 1、积屑瘤：在切削速度不高而又能形成连续性切屑的情况下，加工钢料等苏醒材料时，常在前刀面切削处粘着一块剖面呈三角状的硬块，这块冷焊在签到面上的金属称为积屑瘤。 2、刀具磨钝标准：刀具磨损到一定限度就不能继续使用。这个磨损限度称为磨钝标准。国际标准化组织ISO统一规定以1/2背吃刀量处后刀面上测量的磨损带宽度作为刀具的磨钝标准。 3、刀具耐硬度（刀具使用寿命）：刃末好的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准为止的净切削时间，称为刀具使用寿命，以T表示。用刀具使用寿命乘以刃磨次数，得到的就是刀具的总寿命。 4、砂轮：砂轮的特性由以下五个因素决定：磨料、粒度、结合剂、硬度和组织。常用的磨料有氧化物系、碳化物系、高硬磨料系三类：粒度表示磨粒的大小程度。结合剂的作用是将磨粒粘合在一起，使砂轮具有必要的形状和硬度。砂轮的强度、耐腐蚀性、耐热性、抗冲击性和告诉旋转而不破裂的性能，主要取决于结合剂的性能。砂轮的硬度是反映磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮的组织反映了磨粒、结合剂、气孔三者之间的比例关系。 5、六点定位原理：按一定要求分布的六个支承点来限制工件的六个自由度，从而使工件在夹具中得到正确位置的原理，称为六点定位原理。 6、复映误差：由于工艺系统受力变形的变化而使毛坯的形状误差复映到加工后工件表面的现象，称为误差复映。因误差复映现象而使工件产生加工误差，称为复应误差。 7、工艺系统：机械制造系统中，机械加工所使用的机床、道具、夹具和工件组成了一个相对独立的系统，称为工艺系统。 8、装配：根据规定的技术要求将零件或部件进行配合和联接，使之称为半成品或成品的工艺过程称为装配。 9、机械加工工艺过程是指用机械加工的方法改变生产对象（毛坯）的形状、尺寸和表面质量，使之成为零件的过程。 10、工序：指一个活一组工人，在一个工作地对同一个或同事对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。 11、零件结构的工艺性：指所涉及的零件在能满足使用高要求的前提下制造的可行性和经济性。 12、装配精度：产品设计时根据使用性能要求规定的、装配时必须保证的质量指标。 填空： 1、刀具结构形式：前刀面Ar，主后刀面Aα，副后刀面Aα’，主切削刃S，福切削刃S’，刀尖 2、切削用量三要素：切削速度v 、进给量f（或进给速度vf)和背吃刀量（切削 c 。 深度）a p 3、切削层参数：切削层公称厚度h，切削层公称宽度b，切削层公称截面积A。 4、切削变形程度表示：剪切角、变形系数、剪应变 5、积屑瘤对切削过程的影响：增大前角，增大切削厚度，增大已加工表面粗糙度，影响刀具使用寿命。 6、切屑的基本类型：带状切屑，节状切屑，粒状切屑，崩碎切屑 7、影响切削变形的因素：工件材料，刀具前角，切削速度，切削厚度
1.刀具后角就是指后刀面与切削平面间的夹角。 3.精车铸铁时应选用(YG3);粗车钢时,应选用(YT5)。 4.当进给量增加时,切削力(增加),切削温度(增加)。 8.机床型号由字母与数字按一定规律排列组成,其中符号C代表(车床)。 11.定位基准与工序基准不一致引起的定位误差称(基准不重合)误差,工件以平面定位时,可以不考虑(基准位置)误差。 12.机床制造误差就是属于(系统)误差,一般工艺能力系数C p应不低于(二级)。 15.工艺过程就是指用机械加工方法直接改变原材料或毛坯的形状、尺寸与性能,使之成为合格零件的过程。 一、简述切削变形的变化规律,积屑瘤对变形有什么影响？(8分) 变形规律:ro↑,Λh↓;Vc↑,Λh↓;f↑, Λh↓; HB↑, Λh↓ 积屑瘤高度Hb↑,引起刀具前角增加,使Λh↓ 六、加工下述零件,以B面定位,加工表面A,保证尺寸10＋0、2mm,试画出尺寸链并求出工序尺寸L及公差。(8分) L＝mm 2201.0- 九、在六角自动车床上加工一批18 03 .0 08 .0 φ+-mm滚子,用抽样检验并计算得到全部工件的平均尺寸为Φ17、979mm,均方根偏差为0、04mm,求尺寸分散范围与废品率。 尺寸分散范围:17、859－18、099mm 废品率: 17、3% 1.工序就是指一个工人在一台机床上对一个(或多个)零件所连续完成的那部分工艺过程。 2.剪切角增大,表明切削变形(减少);当切削速度提高时,切削变形(减少)。 3.当高速切削时,宜选用(硬质合金)刀具;粗车钢时,应选用(YT5)。 4.CA6140车床可加工公制,英制,模数与径节等四种螺纹。 5.不经修配与调整即能达到装配精度的方法称为(互换法)。 6.当主偏角增大时,刀具耐用度(减少),当切削温度提高时,耐用度(减少)。 11.定位基准面与定位元件制造误差引起的定位误差称(基准位置)误差,工件以平面定位时,可以不考虑(基准位置)误差。 12.测量误差就是属于(随机)误差,对误差影响最大的方向称误差敏感方向。 13.夹紧力的方向应与切削力方向(相同),夹紧力的作用点应该(靠近)工件加工表面。 一、金属切削过程的本质就是什么？如何减少金属切削变形？(8分)
机械制造技术基础(作业拟定答案) 2-2 切削过程的三个变形区各有何特点？它们之间有什么关联？ 答：三个变形区的特点：第一变形区为塑性变形区，或称基本变形区，其变形量最大，常用它来说明切削过程的变形情况；第二变形区为摩擦变形区，切屑形成后与前面之间存在压力，所以沿前面流出时必然有很大摩擦，因而使切屑底层又产生一次塑性变形；第三变形区发生在工件已加工表面与后面接触的区域，已加工表面受到切削刃钝圆部分与后刀面的挤压和摩擦产生变形。 关联：这三个变形区汇集在切削刃附近，应力集中且复杂；它们实质上都是因为挤压和摩擦产生变形，第一变形区主要由挤压沿剪切线产生剪切变形，第二变形区主要由挤压和摩擦产生切屑的变形，第三变形区主要由挤压和摩擦产生加工表面变形。 2-3 分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响，生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么？ 答：积屑瘤产生的原因：在切削速度不高又能形成连续切削的情况下，加工塑性材料时，刀面和切屑表面由于挤压和摩擦使得接触表面成为新鲜表面，少量切屑金属粘结在前刀面上，产生了冷焊，并形成加工硬化和瘤核。瘤核逐渐长大形成积屑瘤。 对加工的影响：积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作角度增大，有利于减小切削力；积屑瘤伸出刀刃之外，使得切削厚度增加，降低了工件的加工表面精度并使加工表面粗糙度增加。 生产中控制积屑瘤的手段：在粗加工中，可以采用中低速切削加以利用，保护刀具。在精加工中应避免采用中低速从而控制积屑瘤的产生，同时还可以增大刀具前角，降低切削力，或采用好的切削液。
2-7 车削时切削合力为什么常分解为三个互相垂直的分力来分析？试说明这三个分力的作用？ 答：分解成三个互相垂直力的原因：切削合力的方向在空间中是不固定的，与切削运动中的三个运动方向均不重合，而切削力又是设计和性能分析的一个重要参数。为了便于分析和实际应用，将切削力沿车削时的三个运动方向分解成三个力。三个切削运动分别为：主运动(切削速度)、进给运动(进给量)、切深运动(背吃刀量)。三个运动的方向在车削时是互相垂直的，所以车削时将切削力分解成沿三个运动方向、互相垂直的力。 三个分力的作用： F：切削力或切向力。它是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率z 所必须的。 F：进给力、轴向力。它是设计进给机构，计算车刀进给功率所必须的。 x F：切深抗力或背向力。它是计算工件挠度、机床零件和车刀强度的依据。工y 件在切削过程中产生的主动往往与 F有关。 y 2-9切削热是如何产生和传出的？仅从切削热产生的多少能否说明切削区温度的高低？ 答：被切削的金属在刀具的作用下，发生弹性和塑性变形而耗功，这是切削热的一个重要来源。此外，切屑与前面、工件与后面之间的摩擦也要耗功，也产生大量的热量。所以，切削热的来源就是切屑变形功和前后面的摩擦功。切削区域的热量被切屑、工件、刀具和周围介质传出。 不能仅从切削热产生的多少来说明切削区温度的高低。切削温度收到多方面的影响：切削用量、刀具几何参数、工件材料、刀具磨损和切削液。如材料的导热性很好，但是强度硬度高，其切削热变多，但是由于导热性好所以切削温度有所降低。因此不能从切削热产生的多少来衡量切削温度。