機械制造裝備設計.doc

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《機械制造裝備設計》模擬試題1 一、簡答題（每小題3分，共12分） 1. 轉塔式組合機床：能將幾個多軸箱安裝在轉塔回轉工作臺上，使每個多軸箱依次轉動到加工位置對工件進行加工的組合機床。 2. 成形式拉削： 利用刀齒的輪廓與工件最終加工表面形狀相似，切削齒高度向后遞增，工件的余量被一層一層地切去，由最后一個刀齒切出所要求的尺寸，經校準齒修光達到預定的加工精度的拉削。 3. 機床夾具： 機床夾具是機械加工中用來確定加工工件的正確位置，并使工件固定，以承受切削力，便于接受加工的工藝裝備。 4. 機床裝料高度： 指機床上，工件安裝基面至機床底面的垂直距離。 二、填空題（每空1分，共16分） 1. 生產線上常用的工藝裝備包括【夾具、模具、刀具、量具】輔具、檢具。 2. 組合機床總體設計的三圖一卡是指【被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯(lián)系尺寸圖、機床生產率卡】 3. 工件以粗基準和精基準平面定位，采用（鋸齒頭支承釘 ）和（ 一組支承板 ）作定位元件；工件以粗基準孔和精基準孔定位，采用（ 可脹心軸 ）和（ 定位銷 ）作定位元件 4. 在圖示螺釘-壓板夾緊機構中，零件1、2、3、4的作用分別是【保護壓板和避免螺栓彎曲，直接壓緊工件，支承壓板，卸料工件時托住壓板?！? 三、機床的傳動系統(tǒng)為什么要遵循前多后少，前密后疏，前緩后急原則？（12分） 因為傳動系統(tǒng)從電動機到主軸，通常為降速運動，接近電動機的傳動件轉速較高，傳遞的轉矩較小，尺寸小一些；反之。則在擬定主變速傳動系時，應盡可能將傳動副較多的變速組安排在前面，將傳動副較少的安排在后面。此為前多后少原則。前密后疏：當變速組的擴大順序與傳動順序相一致時，前面變速組的傳動線分布緊密，而后面變速組傳動線分布疏散，在傳遞相同功率的情況下，轉矩較小，設計尺寸也相應較小；前緩后急，由于電動機到主軸的總趨勢是降速運動，在分配各變速組傳動比時，為使中間傳動軸具有較高的轉速，以減小傳動件的尺寸，則前面的變速組降速要慢些，后面的要快些，但是中間軸不應過高，以免產生振動、發(fā)熱和噪音，通常不超過電動機轉速 四、何謂夾具的對定？包括哪幾個方面？為什么使用夾具加工工件時，還需要解決夾具的對定問題？（15分） 1. 夾具與機床連接時使夾具定位表面相對機床主軸（或刀具）、機床運動導軌有準確的位置和方向的過程稱為夾具的對定。 2．夾具的對定包括三個方面：一是夾具在機床上的定位，即夾具對切削成形運動的定位；二是夾具的對刀，即夾具對刀具的對準；三是分度和轉位定位，即夾具對加工位置的定位。 3．使用夾具加工工件時，只有首先保證夾具在機床上的對定要求，其對定誤差要小于工件的允許誤差，才能使工件在夾具中相對刀具及成形運動處于正確位置，即夾具定位。從而保證工件的加工尺寸精度和相互位置加工精度。 五、機床的支承件設計中，截面形狀的選用原則是什么？ 怎樣補償不封閉支承件的剛度損失？（15分） 根據支承件受力情況，選擇合適的材料，截面形狀和尺寸 六、已知某機床的主軸轉速為n=100~1120r/min，轉速級數(shù)Z=8，電動機轉速nm=1440r/min。試根據機床主傳動系統(tǒng)的設計原則，完成： 1. 擬定傳動系統(tǒng)的結構式； 2. 設計轉速圖； 3. 畫出轉速圖。（15分） 七、在如圖所示零件上銑槽，要求保證尺寸 和槽寬12h9?，F(xiàn)有三種定位方案，如圖 b、c、d 所示，試計算三種方案的定位誤差，從中選出最優(yōu)方案。 六、設計題（15分） 1. 計算公比φ 已知：，Z=8 . 根據 , 則, 即：φ=1.41 2．確定傳動組、傳動副和擴大順序 根據傳動組和傳動副擬定原則，可選方案有：① Z=4ⅹ2； ② Z=2ⅹ4；③ Z=2ⅹ2ⅹ2 在方案①，②中，可減少一根軸，但有一個傳動組內有四個傳動副，增加傳動軸軸向長度，所以選擇方案③：Z=2ⅹ2ⅹ2 根據前疏后密原則，選擇結構式為： 8=21ⅹ22ⅹ24 3. 轉速圖繪制設計 ① 主軸各級轉速為：100，140，200，280，400，560，800，1120 r/min ② 確定定比傳動比：取軸Ⅰ的轉速值為800r/min，則電機軸與軸 的傳動比為： ③ 確定各變速組最小傳動比 從轉速點800 r/min到100r/min共有6格，三個變速組的最小傳動線平均下降兩格，按照前緩 后急的原則，第二變速組最小傳動線下降2格；第一變速組最小傳動線下降2-1=1格；第三變速組最小傳動線下降2+1=3格。 4. 繪制轉速圖 七、分析計算題（15分） 解 1）分析 鍵寬尺寸，由銑刀的相應尺寸來保證。槽底位置尺寸540-0.14的加工誤差，在三種定位方案中不同。方案 b、c 產生基準位移誤差Δj . y（b）、Δj . y（c）和基準不重合誤差Δj . b（b）、Δj . b（c）；方案 d 的定位基準與設計基準重合，Δ j . b（d）=0。 2）計算誤差 已知工件內孔的TD = 0.03mm，工件外徑的Td = 0.10mm，心軸的Td1 = 0.02mm，工件的δ54=0.14mm。 方案b的定位誤差 方案c的定位誤差 方案d的定位誤差 3）比較、判斷 根據計算得： 因 而且 ， 故方案d是能滿足加工要求的最優(yōu)方案。 《機械制造裝備設計》模擬試題2 一、簡答題（每小題3分，共12分） 1. 孔加工復合刀具：1. 由兩把或兩把以上單個孔加工刀具結合在一個刀體上形成的專用刀具稱為孔加工刀具。 2. 夾具對定裝置：2. 能實現(xiàn)夾具在機床上定位、固定，即確保夾具相對機床主軸（或刀具）、機床運動導軌有準確的位置和方向的裝置。 3. 機床生產率：3. 機床的生產率是指機床在單位時間內所能加工的工件數(shù)量。 4. 機床前備量：4. 組合機床中，為補償?shù)毒吣p或制造、安裝誤差，動力部件可向前調節(jié)的距離 二、填空題（每空1分，共16分） 1. 機床的總體方案擬定包括（掌握機床的設計依據）、（工藝分析）、（總體布局）、（確定主要的技術參數(shù)） 2. 機床的主要技術參數(shù)包括【主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運動參數(shù)和動力參數(shù)】 3. 針對不同工藝要求，鉆削夾具可采用【固定鉆套、可換鉆套、快換鉆套、特殊鉆套】等鉆套。 4. 設計孔加工復合刀具時，合理選擇結構形式應考慮哪些因素：【刀具的強度和剛度、工件加工精度及表面質量、合理的使用壽命、刃磨方便】 三、機床變速傳動系統(tǒng)中，為什么要有傳動比限制，各變速組的變速范圍是否一定在限制的范圍內，為什么？（12分） 四、銑床專用夾具主要由哪幾個部件組成?，F(xiàn)要設計一個銑削傳動軸的外圓軸向不通鍵槽夾具，試問需要采用怎樣的定位方案，限制工件的哪些自由度？畫簡圖示意，夾具采用什么型式的對刀塊？夾具如何在機床上對定。（15分） 銑床夾具主要由夾具體、定位裝置、夾緊裝置、對刀裝置、夾具定位鍵等組成。 設計銑削傳動軸軸向不通鍵槽的專用夾具，應采用傳動軸外圓為主要定位基準，一端面為第二定位基準。以長V形塊與軸外圓接觸，限制2個移動和2個轉動自由度，以一個支承釘與軸端面接觸，限制1個移動自由度。 畫示意圖。 見教材選擇對刀裝置和對定裝置。 五、組合機床中具有哪些動力部件，能實現(xiàn)機床的什么運動？動力部件的主要參數(shù)及選擇原則是什么？（15分） 1. 組合機床的動力部件包括動力滑臺及其相配套使用的動力箱和各種單軸切削頭，如銑削頭、鉆削頭、鏜孔車端面孔。 2. 加工時，動力箱由電動機驅動，帶動多軸箱驅動刀具主軸作旋轉主運動。動力滑臺帶動刀具主軸作直線進給運動。 3．動力部件的主要參數(shù)是包括驅動動力箱的電動機功率，動力滑臺的軸向進給力、進給速度和進給行程。 切削功率 根據各刀具主軸的切削用量，計算出總切削功率，再考慮傳動效率或空載功率損耗及載荷附加功率損耗，作為選擇主傳動用動力箱的電動機型號和規(guī)格。 進給力 根據確定的切削用量計算出各主軸的軸向切削合力∑F， 以∑F < F進 來確定動力滑臺的型號和規(guī)格。 進給速度 根據要求選擇的快速行程速度v快 < 動力滑臺規(guī)定的快速行程速度v滑臺(快)； 選擇的切削用量每分鐘工作進給速度vf（選）> 動力滑臺額定的最小進給量vf（額定）。 進給行程 設計中所確定的動力部件總行程<所選動力滑臺的最大行程。 六、已知某機床的主軸轉速為n=118~1320r/min，轉速級數(shù)Z=8，電動機轉速nm=1440r/min。試根據機床主傳動系統(tǒng)的設計原則，完成： 1. 擬定傳動系統(tǒng)的結構式； 2. 設計轉速圖； 3. 畫出轉速圖。（15分） 七、按圖示定位方案銑削工件上的臺階面，工件高度尺寸為440.13mm，要求保正尺寸180.14mm。試分析和計算這時的定位誤差，并判斷該定位方案是否合理，若不合理如何改進，并畫圖示意。（15分） 六、 見模擬試題1 七、分析計算題（15分） 1. 如圖工件的加工定位基準是B面 ，尺寸180.14的設計基準是A面， 故存在基準不重合定位誤差Δj.b。 2. 已知定位尺寸Ld = 440.13， ΔL d =0.26 mm，則 Δ d.w =Δ j.b = 0.26mm 又因本工序要求保證的加工尺寸為 Lk = 180.14 ， 其允差為δk = 0.28 mm 則 δk –Δ d.w = 0.28-0.26 = 0.02mm 3. 從計算中看出，Δd.w在加工誤差中所占比重太大，留給其它加工誤差的允差僅0.02mm，因此，實際加工中易出現(xiàn)廢品，該定位方案不宜采用 最好改為基準重合的定位方式，使 Δd.w = 0，并畫圖示意 《機械制造裝備設計》模擬試題3 一、簡答題（每小題3分，共12分） 1. 機床裝料高度：指機床上，工件安裝基面至機床底面的垂直距離 2. 夾具的定位元件：能裝好工件，既能在機床上確定工件相對刀具正確加工位置的元件 3. 漸成式拉削：拉刀刀齒的廓形與被加工工件最終表面形狀完全不同，刀齒制成直線形或圓弧形，工件表面的形狀和尺寸由各刀齒的副切削刃形成的拉削 4. 機床聯(lián)系尺寸圖：用來表示機床的配置形式、機床各部件之間的相對位置關系和運動關系的總體布局圖 二、填空題（每空題1分，共16分） 1. 工件以粗基準和精基準平面定位，采用（ ）和（ ）作定位元件；工件以粗基準孔和精基準孔定位，采用（ ）和（ ）作定位元件?！句忼X頭支承釘、一組支承板、可脹心軸、定位銷】 2. 確定機床夾具結構方案的主要內容是確定（ ）、（ ）、（ ）、夾具其它部分的結構型式、（ ）。【工件的定位方案、刀具的對刀或導引方式、工件的夾緊方案、夾具體的結構型式】 3. 孔加工復合刀具設計要點包括：合理選擇刀具材料、【合理選擇結構、重視容屑和排屑、保證良好導向、正確確定刀具的總長】 4. 推力軸承在主軸上的位置影響主軸的軸向精度和主軸（ ），設計時，一般普通機床采用（ ），數(shù)控機床采用（ ），組合機床采用（ ）?！緹嶙冃畏较蚝痛笮?、后端定位、前端定位、兩端定位】 三、問答題（12分） 組合機床多軸箱傳動設計與通用機床的主傳動設計有什么不同？多軸箱傳動設計的原則是什么？ 四、機床的支承部件應具備哪些基本要求？為什么大多數(shù)機床的支承部件采用鑄鐵制造？怎樣補償不封閉支承件的剛度損失？（15分） 1、應具有1）、足夠的剛度和較好的剛度-質量比2）、要有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼，整機的低階頻率較高，各階頻率不致引起結構共振，不會因為薄壁振動而產生噪音3）、熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較小4）、排屑暢通，吊運安全，并具有良好的結構工藝性 2、因為在鑄鐵中加入少量的合金元素可以提高耐磨性，且鑄鐵鑄造性能好，容易獲得復雜結構的支承件，同時鑄鐵的內摩擦力大，阻尼系數(shù)大，使振動衰減的性能好，成本低 3、可以提高支承件的靜剛度、提高動態(tài)性能、提高熱穩(wěn)定性 五、工件在夾具中定位和夾緊有何區(qū)別？保證一批工件在夾具中足夠的定位精度應考慮哪兩個方面因素？產生定位誤差的原因是什么？（15分） 1. 工件在夾具中定位是指確定一批工件在夾具中相對機床刀具占有一致的正確加工位置。而夾緊是指將工件緊固在夾具上，確保加工中工件在切削力作用下，仍能保持由定位元件所確定的加工位置，不發(fā)生振動或位移。 2．要保證工件定位時到達足夠的定位精度，不僅需限制工件的空間自由度，使工件在加工尺寸方向上有確定的位置，而且還必須要盡量設法減少在加工尺寸方向上的定位誤差。 3．工件在定位時，產生定位誤差的原因有兩個： （1）定位基準與設計基準不重合，產生基準不重合引起的定位誤差。 （2）由于定位制造副制造不準確，引起定位基準相對夾具上定位元件的起始基準發(fā)生位移，而產生基準位移定位誤差。 六、已知某機床的主軸轉速為n=106~1180r/min，轉速級數(shù)Z=8，電動機轉速nm=1440r/min。試根據機床主傳動系統(tǒng)的設計原則，完成： 1. 擬定傳動系統(tǒng)的結構式； 2. 設計轉速圖； 3. 畫出轉速圖。（15分） 七、如圖所示工件的定位方式，已知工件直徑 mm， mm，mm，，試計算、分析此定位方案能否滿足加工尺寸A的精度要求。若不能，應怎樣改進，畫圖示意改進方法。 （15分） 三、問答題（12分） 見教材第二、四章 四、問答題（15分） 見教材第三章 六、設計題（15分） 見模擬試題1 七、分析計算題（15分） 1. 誤差分析及計算 此定位方式屬多基準定位。直接求出定位過程中一批工件工序基準在工序尺寸A方向上的最大位置變動量，即為尺寸A的定位誤差 △D,W。見圖，當工件直徑D和B均為最小值時，工序基準處于最低位置O1，當工件D和B均為最大時，工序基準處于最高位置O2，定位誤差△D,W為O1O2在工序尺寸方向的投影OO2。則： 2. 判斷 由于δA =0.25mm，△D,W >δA，所以不能滿足尺寸A的加工要求。 3. 提改進方法 畫圖示意。 《機械制造裝備設計》模擬試題4 一、簡答題（每小題3分，共12分） 1. 加工示意圖：一種反映被加工零件的工藝方案，表示零件在機床上的加工過程，刀具的布置位置以及工件、夾具、刀具的相對位置關系，機床的工作行程及工作循環(huán)的圖紙 2. 夾具導向裝置：指夾具中用以確定鉆頭、鏜桿的位置，增加其支承、提高剛性，確保孔加工位置精度的裝置 3. 拉削圖形：拉削圖形是拉刀設計中，表示拉刀拉削工件上多余材料的順序的圖形 4. 分級傳動結構式意義：表示了分級傳動系統(tǒng)的轉速級數(shù)，變速組數(shù)目及其傳動副數(shù)，傳動順序和各變速組的傳動比大小 二、填空題（每空題1分，共16分） 1. 機床夾具設計中，常用的定位元件有：【支承釘、支承板、定位銷、V形塊?！? 2. 機床的主傳動形式有：【機械傳動、液壓傳動、電氣傳動】 3. 機床主軸組件應滿足的基本要求是【旋轉精度、剛度、抗振性、溫升與熱變形、精度保持性】 4. 針對不同工件的工藝要求，拉刀的拉削方式可采用【成形式、漸成式、分塊式、組合式】等形式。 三、組合機床多軸箱怎樣實現(xiàn)箱內齒輪的潤滑，設計多軸箱時為何需要配置一個手柄軸？手柄軸的設計應滿足什么要求？（12分） 1. 用潤滑油泵從油池中吸油，由管道輸送到分油器，一部分輸送到箱體頂面的淋油盤，噴淋箱體中間的傳動齒輪。另一部分由油管穿入到前蓋和后蓋中，澆注箱內前、后蓋上的傳動齒輪。 2. 為了組合機床多軸箱上多個刀具主軸能正確而穩(wěn)定地切削，需要在多軸箱中設置手柄軸。用于主軸對刀，調整或修配時檢查每個主軸的運動精度。 3. 為了人工搬動手柄省力輕便，手柄軸轉速盡量設計的高一些。同時手柄軸位置應靠近工人操作位置，其周圍應有較大空間，便于扳手旋轉操作，即保證回轉時手柄不碰主軸 四、機床上采用夾具加工一批工件時，會產生哪些與夾具有關的加工誤差？它們與零件的公差有何關系？（15分） 1．在機床上使用夾具加工工件時，產生加工誤差的因素有：工件在夾具中定位時產生的定位誤差Δd.w；工件在夾具中夾緊時產生的夾緊誤差Δj。i；夾具安裝在機床上產生的夾具安裝誤差Δj.a；刀具對夾具定位元件正確位置所產生的導引誤差Δ；夾具的磨損所引起的加工誤差Δj.m。其中工件的定位誤差中，包括設計基準與定位基準不重合而產生的基準不重合誤差，有定位副制造不準確產生的基準位移誤差。 2．夾具總差與工件的加工允差有關系：，其中為 除夾具以外，與工藝系統(tǒng)其他一切因素有關的加工誤差。且應滿足下列關系式 ， ， 五、圓孔拉刀粗切齒為什么需要設計分屑槽？校準齒具有什么作用？為什么圓孔拉刀的后角取值很??？（15分） 1. 圓孔拉刀是內拉刀，當拉削鋼件和其它塑性材料時，切屑呈帶狀，為了更順利地從工件加工孔中排屑，需要將較寬切屑分割成窄寬度，以便于卷曲和容納在容屑槽中，因此需要在圓孔拉刀前后刀齒上交錯地磨出分屑槽。 2. 在圓孔拉刀中，校準齒一是能起修光、校準作用，二是當切削齒因重磨直徑減小時，校準齒還可依次遞補成為切削齒。 3. 拉刀的切削厚度（齒升量）很小，如按切削原理選擇后角的一般原則，必須取較大后角。但是圓孔拉刀一般重磨前刀面，后角取值大了，重磨后刀齒直徑會減小很多，這樣拉刀的使用壽命會顯著縮短，因此孔拉刀切削齒后角不宜選得過大，其校準齒的后角應比切削齒的后角更小 六、已知某機床的主軸轉速為n=125~1400r/min，轉速級數(shù)Z=8，電動機轉速nm=1440r/min。試根據機床主傳動系統(tǒng)的設計原則，完成： 1. 擬定傳動系統(tǒng)的結構式； 2. 設計轉速圖； 3. 畫出轉速圖。（15分） 七、在如圖所示零件上銑槽，要求保證尺寸，現(xiàn)有三種定位方案，如圖 b、c、d 所示，已知內外圓的同軸度誤差為0.02mm，試計算三種方案在槽底尺寸54方向上的定位誤差，并從中選出最優(yōu)方案。（15分） 六、設計題（共15分） 見模擬試題1 七、分析計算題（共15分） 解 1）分析 方案 b 產生基準位移誤差Δj . y（b）和基準不重合誤差Δj . b（b）；方案 c 產生基準位移誤差Δj . y（c）和基準不重合誤差Δj . b（c）；方案 d 由同軸度誤差產生位移誤差 2）計算誤差 已知工件內孔的TD = 0.03mm，工件外徑的Td = 0.10mm，心軸的Td1 = 0.02mm，工件δ54=0.14mm。 方案b的定位誤差為 方案c的定位誤差為 方案d的定位誤差為 3）分析比較、判斷 根據計算得到： 因 尺寸 的允許誤差為δ( 54) = 0.14 mm，而且 又 故方案 d是能滿足加工要求的最優(yōu)方案。