機(jī)械工程中的材料加工技術(shù)知識考點(diǎn)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(jī)械工程中的重要分支，主要包括（機(jī)械加工）和（材料熱處理）兩個(gè)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(jī)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(yùn)動(dòng)）。

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(jī)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(jī)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(yùn)動(dòng)

5.切削過程中的摩擦

6.磨粒磨損，粘著磨損

7.機(jī)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(jī)械加工和材料熱處理兩個(gè)領(lǐng)域，其中機(jī)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(jī)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(yùn)動(dòng)，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(huì)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(huì)影響刀具壽命和加工表面質(zhì)量。

7.機(jī)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(jī)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(huì)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(huì)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(huì)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(huì)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?yàn)楦咔邢魉俣葧?huì)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?yàn)槟ハ骶哂屑庸ぞ雀?、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)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(shí)，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(huì)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(huì)導(dǎo)致材料硬度的提高，但同時(shí)也會(huì)降低其韌性，因?yàn)橛不瘏^(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)變得較為脆性。

4.金屬的塑性變形會(huì)導(dǎo)致材料的強(qiáng)度降低。（×）

解題思路：金屬的塑性變形并不會(huì)直接導(dǎo)致材料的強(qiáng)度降低。實(shí)際上，在適當(dāng)?shù)淖冃纬潭认?，塑性變形可以提高材料的?qiáng)度和硬度，這是材料強(qiáng)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(gè)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(yùn)動(dòng)也會(huì)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(yùn)動(dòng)關(guān)系，理解切削力的形成機(jī)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(gè)方面：切削熱會(huì)導(dǎo)致工件和刀具的熱變形，影響加工精度；切削熱會(huì)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(huì)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(diǎn)。

結(jié)合具體案例說明磨損形式在實(shí)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(jī)床精度、操作者的技能水平等。工件材料的物理機(jī)械功能會(huì)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(gè)因素對加工質(zhì)量的具體影響。

結(jié)合實(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)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(shí)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(huì)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(shí)效等，以消除殘余應(yīng)力；

優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，提高機(jī)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(huì)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(gè)因素提出相應(yīng)的控制方法，以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的金屬切削加工。六、計(jì)算題1.已知加工某零件時(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)間。

答案及解題思路：

1.切削力大小計(jì)算

切削力F的計(jì)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(jì)算公式，將已知數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得到切削力大小。

2.切削功率計(jì)算

切削功率P的計(jì)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(jì)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(jì)算

切削熱產(chǎn)生量Q的計(jì)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(jì)算公式，將已知數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算得到切削熱產(chǎn)生量。

4.切削時(shí)間計(jì)算

切削時(shí)間T的計(jì)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(jì)算工件材料切削面積，然后根據(jù)切削時(shí)間計(jì)算公式，將工件材料切削面積除以切削速度得到切削時(shí)間。七、綜合應(yīng)用題1.設(shè)計(jì)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(jì)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