《机械加工工艺与装备》练习题参考答案

习题参考答案

第一章 总论

1答案 制造有两种含意，狭义的制造是使原材料在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程；广义的制造是指人类按照所需目的，运用主观掌握的知识和技能，通过手工或可以利用的客观的物质工具与设备，采用有效的方法，将原材料转化为有使用价值的物质产品并投放市场的全过程。

加工是指把原材料变成产品的直接物理过程。是制造系统的一个主要的子系统，是通过改变原材料（毛坯或半成品）的形状、性质或表面状态，来达到设计所规定的技术要求。

制造业是对原材料进行加工或再加工，对零部件进行装配的工业的总称。 制造技术是完成制造活动所施行的一切手段的总和。

2答案 从制造业的发展历史来看，加工制造业最基本的竞争方式就是成本价格的竞争。技术达到一定水平，质量达到一定标准，如果产品之间没有差异，价格竞争的最后结果就是没有利润。沿海一些发达地区，比如上海、广东，一些加工制造企业发展到一定水平后，发现尽管占有的市场越来越大，但企业利润越来越少，甚至处于盈亏的临界点上。发达国家也是先经历过价格竞争的过程，往后就进入差异化竞争过程。装备制造业的企业之间的竞争主要不是成本价格的竞争，而是性能、质量、营销、品牌等各方面差异的竞争，只有这些才能真正为企业带来利润，现在我国工业化发展已经到了这个阶段。一些企业已经发现加工制造业的发展空间越来越小，希望向装备制造业升级。十六大报告提出产业升级问题，实际上也涉及制造业本身的发展。现在制造业正处于一个由以加工制造业为主逐步向装备制造业转变的发展过程中。下一阶段，我国工业应该向装备制造业方面发展，否则我国工业化发展带来的实际经济效益和社会福利会受到很大的限制。

3答案 零件是机器的组成单元，装配时机器是由零件单元逐一装配而成，但在设计的时候却是从整台机器开始的。一种新产品（机器）的开发内容包括概念设计、方案设计、详细设计、样机试制与评审、工艺设计、新产品鉴定、试销、生产准备、批量生产等。在方案设计阶段往往需要设计多种方案，通过性能、成本等的对比，经评审最后确定一种方案。在详细设计阶段，是从绘制产品（机器）的总装图开始，在完成产品的总装图设计后，再进行拆画零件图，在零件图上除标注正确的几何尺寸外，还要根据机器的性能要求标注出零件的精度要求。可见零件的精度要求来自于机器，其中如果有外购的零部件，必须设计好它们之间的连接形式以及具体尺寸、精度要求等。

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第二章 金属切削基础知识与刀具

1答案 切削运动可分为主运动和进给运动两种。 切削运动中直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面的运动是主运动。一般来说，主运动是产生主切削力的运动，由机床主轴提供，其运动速度高，消耗的切削功率大。结合主运动把切削层不断地投入切削，以完成对一个表面切削的运动是进给运动。

2答案 切削速度vc、进给量?和背吃刀量ap是切削用量三要素， 主轴转速n 单位为r/min或r/s。 切削速度vc 单位为m/min或m/s

进给速度符号是vf，单位为mm/r或mm/双行程。 每齿进给量fz。单位为mm/齿。 进给量f。单位是mm/min。

3答案

（1）在基面投影图

pr中注出已加工表面、待加工表面、过渡表面，刀具前面、主切削

刃、主偏角、副偏角和正交平面。（参见教材图2-4、图2-9）。

（2）按投影关系作出正交平面，并注出基面、切削平面、前面、后面，o= 10°、o= 6°。（参见教材图2-10）。

?a4答案 ?（1）r= 90°外圆车刀的几何角度：? r= 90°、? o = 15°、a o=8°、? s=5°、r = 15°、

???ao = 8°。（参见教材图2-10、图2-11） （2）

??r＝45°弯头刀车端面，几何角度：?r = ?r? = 45°、?o = ?5°、ao = ao = 6°、

?s = ?3°。

（参见教材图2-10、图2-11）

（3）切断刀的几何角度：?rL = 90°、

??rR??rR = 105°、?o = 15°、ao= 5°、?rL = = 1°、

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??oL??s = 0°、?oL= = 1°30'。（参见教材图2-10、图2-11）。

5答案 （1）高硬度

要实现切削加工，刀具材料必须具有比工件材料高的硬度，硬度的高低在一定程度上决定了刀具材料的应用范围。

（2）高耐磨性

耐磨性是刀具材料抵抗摩擦和磨损的能力，它是刀具材料应具备的主要条件之一，是决定刀具耐用度的主要因素。一般来说，材料的硬度越高，耐磨性越好。

（3）足够的强度和韧性

要使刀具在切削力作用下不致产生破坏，就必须具有足够的强度，同时还要具备足够的韧性，以承受着各种应力、冲击载荷和震动的作用。通常用材料的抗弯强度和冲击韧度表示刀具的强度和韧度。

（4）高的耐热性（热稳定性）

耐热性是指在高温下材料保持硬度、耐磨性、强度和硬度的能力。切削过程中一般都会产生很高的温度，刀具材料必须具有一定的耐热性，以保证在高温下仍然具有所要求的性能，耐热性可用红硬性或高温硬度表示。

（5）良好的热物理性能和耐热冲击性能 刀具材料的导热性越好，切削时产生的热量越容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具的磨损，避免因热冲击产生刀具材料裂纹。

（6）良好的工艺性 为了便于制造，刀具切削部分材料应具有良好的锻造、焊接、热处理和磨削加工等性能。

6答案 常用高速钢的力学性能和应用范围

硬度 （HRC） 抗弯强度 （GPa） 冲击韧性 （MJ/m2） 600 ℃时 硬度（HRC） 综合性能好，通用性强，可磨削，主要性能和适用范围 常见高性能高速钢的牌号、主要化学成分、性能及用途如表2-5所示。

表2-5

牌 号 W18Cr4V（W18） 普通高速钢 W6Mo5Cr4V2 （M2） 适用于加工轻合金、碳素钢、合金63～66 3.0～3.4 0.18～0.32 48.5 钢、普通铸铁的精加工刀具和复杂刀具。如螺纹车刀、成形车刀、拉刀等 强度和韧性略高于W18Cr4V，热硬性略低于W18Cr4V，热塑性好。63～66 3.5～4.0 0.30～0.40 47～48 适用于制造加工轻合金、碳钢、合金钢的热成形刀具及承受冲击、结构薄弱的刀具 W14Cr4VMnRe 64～66 ～4.0 ～0.31 50.5 切削性能与W18Cr4V相当，热塑性好，适用于制作热轧刀具 人民邮电出版社 3 《机械加工工艺与装备》练习题参考答案

属高碳高速钢，常温硬度和高温硬度95W18Cr4V 66～68 3.0～3.4 0.17～0.22 51 有所提高，适用于加工普通钢材和铸铁，耐磨性要求较高的钻头、铰刀、丝锥、铣刀和车刀等，但不宜受大的冲击 属高钒高速钢，耐磨性很好，适合W6Mo5Cr4V3 高性能高速W2Mo9Cr4VCo8 钢 （M42） 67～69 2.7～3.8 0.23～0.30 55 属含钴高速钢，有很高的常温和高温硬度，适合加工高强度耐热钢、高温合金、钛合金等难加工材料，可磨性好，适于作精密复杂刀具，但不宜在冲击切削条件下工作 属含铝高速钢，切削性能相当于W6Mo5Cr4V2Al （501） 67～69 2.84～3.82 0.23～0.30 W2Mo9 Cr4VCo8，适宜制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具和拉刀等，用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金 （M3） 65～67 ～3.2 ～0.25 51.7 切削对刀具磨损较大的材料，如纤维、硬橡胶、塑料等，也用于加工不锈钢、高强度钢和高温合金等 7答案 表面涂层是在韧性较好的硬质合金或高速钢基体上，通过化学气相沉积（CVD）或物理气

相沉积（PVD）法涂覆一薄层耐磨性很高的难熔金属化合物。通过这种方法，使刀具既具有基体材料的强度和韧性，又具有很高的耐磨性，从而较好地解决强度韧性与硬度耐磨性的矛盾。

8答案 硬质合金的用途

化学成分（%） 性能 TaC 适 用 场 合 Co (TbC) 铸铁、有色金属及合金的精加工，也可用于合金钢、淬火钢等的精加工、比较 常用硬质合金牌号及用途如表2-6所示。

表2-6

牌 号 ISO 国产 wc TiC K01 YG3X 96.5 — <0.5 3 （至上而不能承受冲击载荷 铸铁、冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢、合金钢的半精加工、精加工 铸铁、有色金属及合金的粗加工、半精加工 铸铁、有色金属及合金、非金属的粗加工，能适应断续切削 碳钢和合金钢连续切削时的精加工 碳钢和合金钢连续切削时的半精加工、精加工 碳钢和合金钢连续切削时的粗加工、半精加工、精加工或断续切削时的精加工 碳钢和合金钢的粗加工，也可用于断续切削 不锈钢、耐热钢、高锰钢及其他难加工材料及普通钢料、铸铁的半精加工和精加工 K10 K20 K30 P01 P10 YG6X YG6 YG8 YT30 YT15 93.5 94 92 66 79 — — — 30 15 <0.5 — — — — 6 6 8 4 6 下）抗弯强度、韧性、进给量依次降低， （至上而下）硬度、P20 YT14 78 14 — 8 耐磨性、切削速度依次升高 P30 YT5 85 5 — 10 M10 YW1 84 6 4 6 人民邮电出版社 4