機械工程中的材料加工技術(shù)知識考點VIP

機械工程中的材料加工技術(shù)知識考點姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請首先在試卷的標(biāo)封處填寫您的姓名，身份證號和地址名稱。2.請仔細(xì)閱讀各種題目，在規(guī)定的位置填寫您的答案。一、填空題1.材料加工技術(shù)是機械工程中的重要分支，主要包括（機械加工）和（材料熱處理）兩個方面。

2.材料加工方法分為（去除加工）和（增加加工）兩大類。

3.常見的機械加工方法有（切削加工）和（磨削加工）。

4.金屬切削加工過程中，切削力主要來自于（切削刃與工件間的相對運動）。

5.金屬切削過程中的切削熱主要來源于（切削過程中的摩擦）。

6.金屬切削加工中的磨損形式主要有（磨粒磨損）和（粘著磨損）。

7.影響金屬切削加工質(zhì)量的因素有（機床精度）和（刀具功能）。

8.金屬的塑性變形主要有（塑性變形）和（斷裂）兩種形式。

答案及解題思路：

答案：

1.機械加工，材料熱處理

2.去除加工，增加加工

3.切削加工，磨削加工

4.切削刃與工件間的相對運動

5.切削過程中的摩擦

6.磨粒磨損，粘著磨損

7.機床精度，刀具功能

8.塑性變形，斷裂

解題思路：

1.材料加工技術(shù)主要分為機械加工和材料熱處理兩個領(lǐng)域，其中機械加工通過物理方法去除材料，而材料熱處理則通過加熱和冷卻處理材料。

2.材料加工方法根據(jù)加工過程中材料的變化可分為去除加工（如切削、磨削等）和增加加工（如焊接、鑄造等）。

3.機械加工中，切削加工和磨削加工是最常見的加工方法，它們通過切削刀具對工件進(jìn)行加工。

4.切削力是切削過程中產(chǎn)生的主要力，主要來自于切削刃與工件間的相對運動，它直接影響加工效率和工件質(zhì)量。

5.切削熱是由于切削過程中的摩擦而產(chǎn)生的熱量，它會導(dǎo)致工件和刀具的磨損，影響加工質(zhì)量。

6.金屬切削加工中的磨損主要有磨粒磨損和粘著磨損兩種形式，它們都會影響刀具壽命和加工表面質(zhì)量。

7.機床精度和刀具功能是影響金屬切削加工質(zhì)量的關(guān)鍵因素，機床的精度決定了加工精度，而刀具的功能則影響切削效率和表面質(zhì)量。

8.金屬的塑性變形是指金屬在外力作用下產(chǎn)生不可逆的變形，而斷裂則是塑性變形達(dá)到一定程度后產(chǎn)生的破壞。二、選擇題1.材料加工過程中，以下哪種因素不會引起材料的變形？（）

A.切削力

B.切削速度

C.切削溫度

D.切削深度

2.以下哪種加工方法不會產(chǎn)生加工硬化？（）

A.車削

B.銑削

C.磨削

D.鉆削

3.金屬切削加工中，切削速度越高，切削力（）。

A.越大

B.越小

C.不變

D.無法確定

4.以下哪種刀具材料具有較好的耐磨性？（）

A.高速鋼

B.鈦合金

C.鎢鋼

D.鈦合金

5.以下哪種加工方法適用于大批量生產(chǎn)？（）

A.車削

B.銑削

C.磨削

D.鉆削

答案及解題思路：

1.答案：B

解題思路：在材料加工過程中，切削力、切削溫度和切削深度都會對材料產(chǎn)生一定程度的變形。而切削速度主要影響加工效率和表面質(zhì)量，對材料的變形影響較小。

2.答案：C

解題思路：磨削是一種高效的表面加工方法，但由于磨削過程中產(chǎn)生的熱量較低，不易引起材料硬化。而車削、銑削和鉆削在加工過程中會產(chǎn)生一定的熱量，可能導(dǎo)致加工硬化。

3.答案：A

解題思路：切削速度越高，切削過程中的切削力越大。這是因為高切削速度會增加切削熱，導(dǎo)致刀具與工件之間的摩擦力增大。

4.答案：C

解題思路：鎢鋼是一種高功能的刀具材料，具有較高的硬度、耐磨性和耐熱性。高速鋼和鈦合金的耐磨性相對較差。

5.答案：C

解題思路：磨削是一種適用于大批量生產(chǎn)的加工方法。這是因為磨削具有加工精度高、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，能夠滿足大批量生產(chǎn)的需要。車削、銑削和鉆削雖然也適用于大批量生產(chǎn)，但磨削在加工精度和生產(chǎn)效率方面更具優(yōu)勢。三、判斷題1.材料加工過程中的變形都是有害的。（×）

解題思路：材料加工過程中的變形并不都是有害的。例如通過塑性變形可以使材料獲得所需的形狀和尺寸，而在一些情況下，經(jīng)過適當(dāng)控制的變形還可以提高材料的某些功能，如提高其強度和硬度。

2.切削速度越高，切削力越小。（×）

解題思路：切削速度越高，切削力不一定越小。在高速切削時，由于切削溫度的升高，切削力和切削溫度之間通常呈正相關(guān)關(guān)系，即切削速度增加，切削力也可能增加。

3.加工硬化會提高材料的硬度，降低其韌性。（√）

解題思路：加工硬化是一種通過加工使材料表面或內(nèi)部產(chǎn)生硬化的過程。這種硬化通常會導(dǎo)致材料硬度的提高，但同時也會降低其韌性，因為硬化區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)變得較為脆性。

4.金屬的塑性變形會導(dǎo)致材料的強度降低。（×）

解題思路：金屬的塑性變形并不會直接導(dǎo)致材料的強度降低。實際上，在適當(dāng)?shù)淖冃纬潭认?，塑性變形可以提高材料的強度和硬度，這是材料強化的一種方式。

5.高速鋼刀具的耐磨性較差。（×）

解題思路：高速鋼刀具因其高硬度、高耐磨性和高耐熱性而廣泛應(yīng)用于高速切削加工中。因此，高速鋼刀具的耐磨性是較好的，不是較差的。四、簡答題1.簡述材料加工過程中切削力的產(chǎn)生原理。

答案：

材料加工過程中切削力的產(chǎn)生原理主要包括以下幾個方面：切削層材料在切削過程中受到刀具前刀面的擠壓和摩擦，導(dǎo)致切削層材料的彈性變形和塑性變形，從而產(chǎn)生切削力；由于切削層材料被刀具切除，形成新的表面，使得切削層材料表面產(chǎn)生較大的剪切力；刀具與工件之間的相對運動也會產(chǎn)生摩擦力，這些力共同作用形成切削力。

解題思路：

確定切削力的來源，包括擠壓、剪切和摩擦。

分析切削層材料在切削過程中的變形。

結(jié)合刀具與工件的運動關(guān)系，理解切削力的形成機制。

2.簡述切削熱對加工的影響。

答案：

切削熱對加工的影響主要體現(xiàn)在以下幾個方面：切削熱會導(dǎo)致工件和刀具的熱變形，影響加工精度；切削熱會使刀具材料軟化，降低其硬度和耐磨性，縮短刀具壽命；切削熱還會影響切削液的效果，降低切削液的冷卻和潤滑功能。

解題思路：

列舉切削熱對工件和刀具的影響。

分析切削熱如何影響加工精度和刀具壽命。

考慮切削熱對切削液功能的影響。

3.簡述金屬切削過程中的磨損形式。

答案：

金屬切削過程中的磨損形式主要包括以下幾種：磨粒磨損、粘著磨損、氧化磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損。磨粒磨損是由于切削過程中硬質(zhì)顆粒嵌入刀具表面造成的磨損；粘著磨損是因刀具與工件表面分子間的粘附力引起的；氧化磨損則是由于高溫下金屬與氧氣反應(yīng)形成氧化層導(dǎo)致的磨損；疲勞磨損是由于切削過程中的周期性應(yīng)力引起的；腐蝕磨損則是由于切削液中的腐蝕性物質(zhì)對刀具的腐蝕作用。

解題思路：

列舉常見的磨損形式。

分別解釋每種磨損形式的形成原因和特點。

結(jié)合具體案例說明磨損形式在實際加工中的應(yīng)用。

4.簡述影響金屬切削加工質(zhì)量的因素。

答案：

影響金屬切削加工質(zhì)量的因素包括：工件材料、刀具材料、切削參數(shù)（如切削速度、進(jìn)給量、切削深度）、切削液、機床精度、操作者的技能水平等。工件材料的物理機械功能會影響切削功能；刀具材料的硬度和韌性對切削效果有重要影響；切削參數(shù)的選擇直接關(guān)系到加工效率和質(zhì)量；切削液的冷卻和潤滑功能對工件表面質(zhì)量和刀具壽命有顯著影響。

解題思路：

列舉影響金屬切削加工質(zhì)量的主要因素。

分析每個因素對加工質(zhì)量的具體影響。

結(jié)合實際案例說明因素如何影響加工質(zhì)量。

5.簡述金屬的塑性變形形式。

答案：

金屬的塑性變形形式主要有以下幾種：彈性變形、塑性變形、蠕變變形和斷裂。彈性變形是金屬在受力后，當(dāng)外力去除后能夠恢復(fù)原狀的變形；塑性變形是金屬在受力后，當(dāng)外力去除后不能完全恢復(fù)原狀的變形；蠕變變形是金屬在高溫或長時間受力下發(fā)生的緩慢變形；斷裂是金屬在受力超過其極限時發(fā)生的破壞。

解題思路：

列舉金屬的塑性變形形式。

分別解釋每種變形形式的特點和發(fā)生條件。

結(jié)合金屬的力學(xué)功能分析變形形式在實際應(yīng)用中的意義。五、論述題1.論述材料加工過程中變形的危害及控制措施。

（1）危害

材料加工過程中，由于各種因素，如切削力、溫度、殘余應(yīng)力等，會導(dǎo)致工件產(chǎn)生變形。變形的危害包括：

影響加工精度和尺寸公差，導(dǎo)致產(chǎn)品不合格；

降低零件的使用功能和壽命；

增加后續(xù)加工的難度和成本。

（2）控制措施

為控制材料加工過程中的變形，可采取以下措施：

選擇合適的加工方法，如合理選擇切削速度、進(jìn)給量、切削深度等；

采用合理的刀具材料，以提高切削功能；

控制切削溫度，采用冷卻液或降低切削速度等方法；

對工件進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，如退火、時效等，以消除殘余應(yīng)力；

優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)，提高機床精度；

采用合理的裝夾方式，減少裝夾變形。

2.論述切削熱對加工質(zhì)量的影響及應(yīng)對方法。

（1）影響

切削熱會對加工質(zhì)量產(chǎn)生以下影響：

引起工件尺寸變化，導(dǎo)致加工精度降低；

引起工件表面硬度變化，影響零件的耐磨性；

導(dǎo)致工件表面產(chǎn)生熱裂紋。

（2）應(yīng)對方法

為減輕切削熱對加工質(zhì)量的影響，可以采取以下措施：

采用高效率、低切削力的加工方法，減少切削熱；

選擇合理的切削參數(shù)，如切削速度、進(jìn)給量、切削深度等；

使用切削液進(jìn)行冷卻，降低切削溫度；

優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)，提高刀具的散熱功能；

對工件進(jìn)行熱處理，改善其熱穩(wěn)定性。

3.論述影響金屬切削加工質(zhì)量的因素及其控制方法。

（1）影響因素

影響金屬切削加工質(zhì)量的因素包括：

刀具的幾何參數(shù)；

切削參數(shù)；

工件的材質(zhì)和形狀；

切削液的功能；

機床精度；

操作人員的技能水平。

（2）控制方法

為提高金屬切削加工質(zhì)量，可以采取以下控制方法：

根據(jù)工件材料和加工要求，選擇合適的刀具和切削參數(shù)；

對刀具進(jìn)行正確的刃磨和校準(zhǔn)；

優(yōu)化切削液的配方和使用條件；

提高機床的精度和維護(hù)保養(yǎng)；

對操作人員進(jìn)行技能培訓(xùn)。

答案及解題思路：

1.答案：材料加工過程中變形的危害主要包括影響加工精度、降低使用功能和壽命、增加后續(xù)加工難度和成本?？刂拼胧┌ㄟx擇合適的加工方法、采用合理的刀具材料、控制切削溫度、進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?、?yōu)化機床結(jié)構(gòu)和裝夾方式。

解題思路：首先闡述變形的危害，然后針對危害提出相應(yīng)的控制措施，保證工件加工質(zhì)量和功能。

2.答案：切削熱對加工質(zhì)量的影響包括引起工件尺寸變化、表面硬度變化和熱裂紋。應(yīng)對方法包括采用高效率低切削力的加工方法、合理選擇切削參數(shù)、使用切削液進(jìn)行冷卻、優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)和進(jìn)行熱處理。

解題思路：首先分析切削熱對加工質(zhì)量的影響，然后提出具體的應(yīng)對措施，以減輕切削熱對工件的不良影響。

3.答案：影響金屬切削加工質(zhì)量的因素包括刀具幾何參數(shù)、切削參數(shù)、工件材質(zhì)和形狀、切削液功能、機床精度和操作人員技能水平?？刂品椒òㄟx擇合適的刀具和切削參數(shù)、正確刃磨和校準(zhǔn)刀具、優(yōu)化切削液配方和使用條件、提高機床精度和維護(hù)保養(yǎng)、對操作人員進(jìn)行技能培訓(xùn)。

解題思路：首先列出影響加工質(zhì)量的因素，然后針對每個因素提出相應(yīng)的控制方法，以實現(xiàn)高質(zhì)量的金屬切削加工。六、計算題1.已知加工某零件時，切削速度為100m/min，切削深度為2mm，工件轉(zhuǎn)速為500r/min，求切削力大小。

2.已知加工某零件時，切削速度為100m/min，切削深度為2mm，切削寬度為20mm，求切削功率。

3.已知加工某零件時，切削速度為100m/min，切削深度為2mm，切削寬度為20mm，切削厚度為2mm，求切削熱產(chǎn)生量。

4.已知加工某零件時，切削速度為100m/min，切削深度為2mm，切削寬度為20mm，切削厚度為2mm，求切削時間。

答案及解題思路：

1.切削力大小計算

切削力F的計算公式為：\[F=\frac{2.4\cdot\text{切削寬度}\cdot\text{切削深度}\cdot\text{切削速度}}{\text{工件轉(zhuǎn)速}}\]

帶入已知數(shù)據(jù)：\[F=\frac{2.4\cdot20\cdot2\cdot100}{500}\]

\[F=\frac{960}{500}\]

\[F=1.92\text{N}\]

解題思路：根據(jù)切削力計算公式，將已知數(shù)據(jù)代入公式計算得到切削力大小。

2.切削功率計算

切削功率P的計算公式為：\[P=F\cdotv\]

其中，v為切削速度，以m/s為單位，需要將m/min轉(zhuǎn)換為m/s：\[v=\frac{100}{60}\text{m/s}\]

帶入已知數(shù)據(jù)：\[P=1.92\cdot\frac{100}{60}\]

\[P=0.32\text{kW}\]

解題思路：根據(jù)切削功率計算公式，先將切削速度從m/min轉(zhuǎn)換為m/s，再將切削力與切削速度相乘得到切削功率。

3.切削熱產(chǎn)生量計算

切削熱產(chǎn)生量Q的計算公式為：\[Q=0.004\cdot\text{切削速度}\cdot\text{切削深度}\cdot\text{切削寬度}\cdot\text{切削厚度}\]

帶入已知數(shù)據(jù)：\[Q=0.004\cdot100\cdot2\cdot20\cdot2\]

\[Q=1.6\text{kJ}\]

解題思路：根據(jù)切削熱產(chǎn)生量計算公式，將已知數(shù)據(jù)代入公式計算得到切削熱產(chǎn)生量。

4.切削時間計算

切削時間T的計算公式為：\[T=\frac{\text{工件材料切削面積}}{\text{切削速度}}\]

工件材料切削面積=切削深度×切削寬度×切削厚度=2mm×20mm×2mm=80mm2

注意：需要將面積從mm2轉(zhuǎn)換為m2：\[\text{工件材料切削面積}=80\times10^{6}\text{m2}\]

帶入已知數(shù)據(jù)：\[T=\frac{80\times10^{6}}{100\times10^{3}}\]

\[T=0.0008\text{s}\]

解題思路：首先計算工件材料切削面積，然后根據(jù)切削時間計算公式，將工件材料切削面積除以切削速度得到切削時間。七、綜合應(yīng)用題1.設(shè)計一種加工方法并說明其原理

(1)加工材料：45鋼

(2)加工要求：表面粗糙度Ra=0.8μm，尺寸公差±0.1mm

設(shè)計方法：

加工方法：采用磨削加工。

原理：磨削加工是利用磨具對工件表面進(jìn)行精密加工的方法。由于磨具具有