2019年机械制造工程学考试真题参考

考试内容

下面是一套19年的考试题，参考一下（考核方式不保证完全一样的哦）

这些都是文字题部分，实际上还有选择题、计算题部分

可以看出来，需要对于基本概念的掌握相当熟悉，可以类比一下设计与制造基础II的强度了，内容可以拼出一本书的那种。

计算题需要去总结套路（参见 怎么去搭建一个适合自己的知识库 那篇文章）

选择题、简答题多接触基本概念，应该就没有什么大问题的。

基本策略就是：使用学姐总结的文档，有目的性的过一遍书本知识，解决概念问题。

计算题自己去写套路文档，多刷题，这门课就稳了。

大作业的话还没有布置下来，可以先不急，等有安排了再进行思考。

好吧，根本没有大作业的

第一章 绪论

• 机械产品生产过程，是指从原材料开始到成品出厂的全部劳动过程，他包括了 直接生产过程（工艺过程） 和 辅助生产过程

  • 直接生产过程包括了很多，比如毛坯的制造、零件的机械加工、特种加工、热处理、机器的装配、检验、测试和涂装
  • 辅助生产过程包括了：专用工具、夹具、量具和辅具的制造，机器的包装，工件和成品的储存和运输，加工设备的维修，以及动力供应
  • 直接生产过程为什么是“直接”？辅助生产过程为什么是“辅助”？
    • 因为主要劳动过程都使被加工对象的尺寸、形状和性能发生了一定的变化，即与生产过程有直接关系，故称为直接生产过程，也叫工艺过程
    • 而机械产品的辅助劳动过程虽然未使加工对象产生直接变化，但也很必要，故称为辅助生产过程

• 机械加工工艺过程，原意指的是：采用特定的加工方法加工工件， 使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。

  • 机械加工过程是直接生产过程

  • 加工方式有很多种：切削、磨削、增材制造、特种加工（电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工）以及化学加工。还可以很多种加工方式复合（增材+切削、超声+切割、超声+磨削等）

  • 机械加工工艺过程由若干个工序组成：工序、安装、工位、工步和走刀

    • 工序：一个工人 一个工作地点 一个工件（或多个）连续完成的工艺过程
      • 安装：如果在一个工序中需要对工件进行几次装夹，则每次装夹下完成的那部分工序内容称为一次安装
        • 工位：在工件的一次安装中，通过分度(或移位)装置，使工件相对于机床床身变换加工位置，则把每一个加工位置上的安装内容称为工位
          • 工步：加工表面、切削刀具、切削速度、进给量都不变，完成的工位内容，称为一个工步
            • 走刀：切削刀具在加工表面上切削一次所完成的工步内容，称为一次走刀。当需要切去的金属层很厚，一次走刀切不完，则需要分几次走刀，走刀次数也叫行程次数
    • 一句话总结：一个工序，多次安装；一次安装，多个工位；加工表面、切削刀具、切削速度、进给量不变的工位内容，是工步；一个工步，多次走刀

• 机械制造工艺系统：零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统。由 物质分系统、能量分系统和信息分系统组成

  • 物质分系统由工件、机床、工具和夹具组成，一般情况下，前三者是必不可少的，夹具是可有可无的
  • 信息分系统的产生是因为现代的数控机床、加工中心和生产线和信息技术密切相关
  • 能量分系统是指动力供应

• 生产纲领：计划期以内，应当生产的产品产量和进度计划

  • 计划期为一年的生产纲领称为年生产纲领
  • 作用：设计和修改工艺规程的重要依据

• 生产批量：一次投入或产出的同一产品或零件的数量

  • 如何去考虑确定生产批量的大小呢？

    （1）市场需求及趋势分析

    （2）便于生产的组织和安排

    （3）产品的制造工作量

    （4）生产资金的投入

    （5）制造生产率和成本

• 生产类型：大量生产、成批生产、单件生产

  • 其中，成批生产又分为大批生产、中批生产、小批生产

    从工艺特点看，小批量生产和单间生产相似，大批生产和大量生产相似，故生产类型：单件小批生产、中批生产、大批大量生产

  • 由于单件小批生产无法跟上市场需求，所以各种生产类型都朝着生产过程柔性化发展。成组技术（包括成组工艺、成组夹具）为这种柔性化生产提供了重要的基础

• 工件的定位

  • 工件的装夹

    • 装夹有两个含义：即定位和夹紧
      • 定位：确定工件在工作台、夹具占有正确位置，工件相对于刀具、磨具一定位置，保证尺寸、形状和位置要求
      • 夹紧：工件在定位后将其固定，使其在加工过程中能承受重力、切削力，保持定位位置不变
    • 分类：夹具中装夹、直接找正装夹、划线找正装夹
    • 夹具中装夹多用于成批、大批、大量生产中，直接找正装夹由于装夹效率低，多用于单件小批生产,划线找正装夹所需设备简单，适应性强，但精度和生产效率较低，多用于单件小批生产

  • 定位原理

    • 六点定位原理：采用6个按一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度，实现完全定位
    • 完全定位：6个约束点，按规则布置，限制6个自由度
    • 不完全定位：仅限制1-5个自由度，是允许的（我们不需要限制这么多的自由度）
    • 欠定位：应限制的自由度未限制，约束点不足，是不允许的（我们需要去限制这些自由度）
    • 过定位：1个自由度被2个或以上的约束点限制，即重复定位、定位干涉
    • 在不完全定位和欠定位下，过定位也可能存在
    • 很喜欢书上的一句话：可以从哪些自由度没有被限制的角度来分析，反过来想，总是反过来想

• 基准

  • 基准可以分为设计基准和工艺基准

    • 设计基准：设计阶段，根据零件在装配结构中的装配关系、零件本身结构要素之间的相互位置关系，确定标注尺寸的起始位置。起始位置：点、线、面

    • 工艺基准：零件加工工艺过程中用的基准，分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准

      • 工序基准：工序图上，确定本工序所加工面加工后的尺寸、形状、位置的基准

      • 测量基准：工件测量时所用的基准

      • 装配基准：零件在装配时所用的基准

      • 定位基准：加工时用于工件定位的基准又分为固有基准和附加基准

        固有基准是零件上原来就有的表面，附加基准是根据加工定位的要求在零件上专门制造出来的，如顶尖孔

        

第二章 机械加工工艺规程设计

• 机械加工工艺规程:

  1） 是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件

  2） 是一切有关生产人员都应严格执行、 认真贯彻的纪律性文件

  3） 体现生产规模的大小、 工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段

  作用：

  1） 根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）

  2） 是生产计划、 调度， 工人的操作、 质量检查的依据

  3） 是新建或扩建车间的依据

  机械加工工艺规程的详细程度与生产类型、 零件的设计精度和工艺过程的自动化程度有关

• 结构工艺性：指在满足使用要求的前提下，制造该零件的可行性和经济性

• 基本的零件结构工艺性分析举例：

  2的理解：【科技/机械/Carmex】你们的内螺纹加工是这样的吗？

  3的理解：在插床上插削加工内键槽

  

• 设计机械加工工艺规程的步骤和内容

  1. 阅读装配图和零件图
  2. 工艺审查
  3. 熟悉和确定毛坯
  4. 拟定机械加工工艺路线，主要内容包括：选择定位基准、确定加工方法、安排加工顺序以及安排热处理、检验和其他工序
  5. 确定需要的各工序要求的工艺装备（包括机床、夹具、刀具、量具等）
  6. 确定各主要工序的技术要求和检验方法
  7. 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸和公差
  8. 确定切削余量
  9. 确定时间定额
  10. 填写工艺文件

• 机械加工工艺路线的制订（可以理解为是上面的第四点揉开了捏碎了讲）

  • 定位基准的选择

    • 粗基准的选择（说实话真的不是很理解，似懂非懂）

      原则1：保证相互位置要求

      原则2：保证加工面加工余量合理分配

      原则3：便于工件装夹

      原则4：粗基准一般不重复使用

      划线找正装夹可以兼顾四条，夹具装夹不能兼顾

      想想一个表面很坑洼的土豆，我们要把他削成一个很标准的苹果。原则1就是第一刀要优先保护那些“相对位置要求最高”的部位已经基本到位，哪怕其他地方暂时很丑（比如苹果的果蒂和果脐一定是相对面的位置，我们需要优先去保证），原则2就是我们不要去削一个很薄的部分，因为那样会一刀直接给料子切废了，我们尽量去选择一些加工余量还很大的平面先去加工，原则3就是我们要找到尽量平整的平面去装夹而不是夹一些很光滑的平面，原则4就是你不要一直使用一个非加工面一直作为粗基准，我们可以利用已经加工出来的精基准进行加工会更好。划线找正是人工照顾到“关键位置”“最薄余量”“好夹”和“只用一次”，当然可以兼顾以上四点，但是夹具装夹就很难，因为每一个毛胚的初始状态是不一样的，必然在某一条原则上妥协。

    • 精基准的选择

      原则1：基准重合原则

      原则2：统一基准原则：优先加工出一个达到目标精度的精基准面，我们之后的一些面的加工就基于这个好的精基准面，加工就会很简单

      原则3：互为基准原则

      原则4：自为基准原则

      原则5：便于装夹原则

      前四条有各自应用条件，装夹原则始终不能违反

  • 加工经济精度：正常加工条件下，能保证的加工精度和表面粗糙度

    加工经济精度IT和表面粗糙度Ra均越小越好。性能上：IT和Ra数值越小，零件品质越好；经济上：IT和Ra数值越小，零件造价越贵。

• 典型表面的加工路线（这一部分的分类递归其实是有很大的问题的，以后记得改善一下）

  • 外圆加工路线

    

    

    

    

  • 孔加工路线（珩磨是工件静止，珩磨头回转并往复回转运动。研磨的时候工件做回转运动，研具做往复进给运动，有时工件也可以不动，研具同时做回转和往复转动）

    

    

    

    

  • 平面的加工路线

    

    

    

    

    

• 工艺顺序的安排

  • 主要是四个：基准先行、先面后孔、先主后次、先粗后精

    原则一：先加工基准面，再加工其他面

    原则二：先加工平面，后加工孔

    原则三：先加工主要表面，后加工次要表面

    原则四：先安排粗加工工序，后安排精加工工序

  • 热处理工序及表面处理工序的安排（五条原则）

    原则1：为了改善切削性能而进行的热处理工序（如退火、正火、调质等），应安排在切削加工之前

    原则2：为了消除内应力而进行的热处理工序（如人工时效、退火、正火等），安排在粗加工之后

    原则3：为了改善材料的物理力学性质，在半精加工之后、精加工之前常安排淬火，淬火一回火，渗碳淬火等热处理工序。对于整体淬火的零件，淬火前应将所有需要加工的表面加工完。因为淬硬之后，再切削就有困难了。对于那些变形小的热处理工序(如高频感应加热淬火、渗氮)，有时允许安排在精加工之后。

    原则4：对于高精度精密零件（如量块、量规、铰刀、样板、精密丝杠、精密齿轮），淬火后安排冷处理（零件在低温介质中继续冷却到-80℃），稳定零件尺寸。

    原则5：为了提高零件表面耐磨性或耐腐蚀性而安排的热处理工序，以及以装饰为目的而安排的热处理工序和表面处理工序（如镀铬、阳极氧化、镀锌、发蓝处理等），放在工艺过程的最后

  • 热处理中的“四把火”：退火、正火、淬火和回火

    退火：将工件加热至适当温度，保持一定时间后，缓慢冷却，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能。注意，是缓慢冷却

    正火：将工件加热至Ac3或Acm以上30～50℃，保持一段时间后，在空气中冷却，以获得细珠光体组织。在空气冷却是重点

    淬火：将钢加热至临界温度以上，保持一定时间后，快速冷却以获得马氏体或贝氏体组织。你可以想象一下一个滚烫的铁一下子塞到冰水里，硬度会增加，但是脆性也增加了，所以我们需要回火处理来消除脆性的增加

    回火：淬火后的工件加热至Ac1以下某一温度，保温后冷却，以减少淬火产生的内应力和脆性。注意，对象是淬火后的工件

  • 其他工序的安排

    检查、检验工序

    切削加工之后，安排去飞边处理

    工件在进入装配之前，安排清洗

    

  • 工艺的集中和分散

    • 工序集中：使每个工序中包括尽可能多的工步内容，减少工序数目、夹具数目（多品种、小批量）
    • 工序分散：工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，每一道工序的工步少，工艺路线很长（就是我们熟知的流水线生产）
    • 高精度零件的工艺过程阶段：粗加工，半精加工，精加工，精密、光整加工

• 加工余量

  • 加工总余量：毛坯尺寸与零件设计尺寸之差

  • 工序余量：每一道工序切除的金属层厚度

    • 单边余量

      $$Z_i=l_{i-1}-l_i$$

      Z$_i$指的是本道工序的加工余量

      l$_{i-1}$指的是上一道工序的公称尺寸

      l$_i$指的是本道工序的公称尺寸

    • 双边余量

      $$2Z_i=l_{i-1}-l_i$$

      Z$_i$指的是本道工序的加工余量
      l$_{i-1}$指的是上一道工序的公称尺寸
      l$_i$指的是本道工序的公称尺寸

  • 入体原则

    对被包容尺寸（轴的外径，实体长、宽、高），最大加工尺寸就是公称尺寸，上极限偏差为零。对包容尺寸（孔的直径、槽的宽度），最小加工尺寸就是公称尺寸，下极限偏差为零。毛坯尺寸公差按双向对称极限偏差形式标注（这句话不是很理解，啥意思啊🤔）

  • 工序余量的影响因素

    • 上道工序的尺寸公差T$_a$

    • 上道工序产生的表面粗糙度R$_z$、缺陷层深度H$_a$​

    • 上道工序留下的空间误差e$_a$​

    • 本道工序的装夹误差ε$_b$​

  • 加工余量的确定

    计算法、查表法、经验法

    计算法不能离开具体的加工方法和条件要对具体情况具体分析，查表法运用广泛，经验法一般适用于小批量生产

• 工艺尺寸链

  • 定义：工艺过程中，由同一零件上的与工艺相关的尺寸所形成的尺寸链

  • 主要讲：直线尺寸链、平面尺寸链

    • 直线尺寸链：工艺尺寸链中，全部组成环平行于封闭环的尺寸链

      

      

      封闭环的上极限偏差：所有增环的上极限偏差之和减去所有减环的下极限偏差之和。

      封闭环的下极限偏差：所有增环的下极限偏差之和减去所有减环的上极限偏差之和

      • 实例来了

        

        实测结果超差，但却不一定都是废品，产生假废品的根本原因是测量基准和设计基准不同，因此在测量时应当尽量使测试基准和设计基准重合

        

        B面是通过A面来设计的，但是C面又是通过B面来设计的，定位基准和设计基准不重合，所以我们需要进行尺寸链的换算。我们已知的是L$_0$的设计要求，我们需要做的就是转换成L$_1$和L$_2$,把L$_0$的公差分配给L$_1$和L$_2$，这里涉及到等公差法进行分配，L$_1$是$30^{0}_{-0.035}$mm，L$_2$是$18^{+0.035}_{0}$（0.035是0.07对半除的）

    • 平面尺寸链

      封闭环、组成环处于同一平面或几个互相平行的平面内，其中某些组成环不平行于封闭环的尺寸链

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经验提炼

1. “反过来想，总是反过来想。” 六点定位原理可以从"哪些自由度没有被限制"的角度来分析——查理·芒格的逆向思维在工程学里同样好用。

2. "土豆削成苹果"的比喻比任何定义都好用。 粗基准选择的四条原则，用这个比喻一想就通了。学习工程概念时，找到一个好比喻，效率翻倍。

3. 热处理四把火的本质区别在于冷却速度。 退火（慢冷）→ 正火（空冷）→ 淬火（急冷）→ 回火（淬火后降低脆性）。抓住冷却速度这个核心变量，四把火就不会搞混。

4. 尺寸链计算是"套路题"。 封闭环 = 增环之和 - 减环之和，记住公式、多刷题、注意"假废品"现象，这分就稳了。

5. 工艺安排四原则：基准先行、先面后孔、先主后次、先粗后精。 背熟这16个字，工艺排序题基本不会错。