模具与制造期末复习资料.docx
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模具与制造期末复习资料
机床夹具
一、名词解释（每题4分，共16分）
1.定位:
同批工件在夹具中占有同一正确的加工位置
2.夹紧:
将工件固定,保护工件已定好的定位.
3.过定位:
工件的同名自由度被定位元件重复限制的定位
4.组合夹具:
是一种模块化的夹具,它由具有较高的精度和耐磨性的标准模块元件来组装成各种夹具;夹具用毕可拆卸,留待组装新的夹具.
二、填空题（每空1分，共15分）
1、机床夹具的基本组成是_定位元件_、_夹紧装置和_基础件
2、夹紧机构的组成_力源_、__中间传力_、_夹紧元件__。
3、常用基本夹紧机构_斜楔、_螺旋_、_偏心、铰链_四类。
4、回转分度装置由固定、转动、分度对、抬起、润滑五部分组成。
三、选择题（每小题1分，共10分）
1．在金属切削机床上使用的夹具统称为（B）.
A工艺装备B机床夹具C加工定位装置D机床附件
2．我们把工件在夹具中占据正确位置后并固定的过程称为（A）.
A装夹B定位C划线找正D找正过程
3．在三维空间用合理分布的六个支承点制约物体的六个自由度我们称之为（C）.
A定位原理B夹紧原则C六点定位规则D定位过程
4．一个没有完全定位的工件在空间其位置是不确定的，空间三维直角坐标系中,这个不确定的工件可能有（E）自由度.
A一个B两个C三个D六个E少于六个
5．在各种类型的固定支承钉中,适合于较大型工件的粗基准面定位的支承钉类型是（B）.
AE型支承钉BC型支承钉CB型支承钉DA型支承钉
6．车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具等夹具叫法是按（D）来分类的.
A夹具的作用B夹具的功能C夹紧方式D夹具所在的机床
7．凡是夹具,其中一定有（D）.
A对刀装置B分度装置C平衡配重块D定位元件
8．在夹具设计中，当结构方案拟定之后，应该对夹具的方案进行精度分析和估算；在夹具总图设计完成后，还应该根据夹具有关元件的配合性质及技术要求，再进行一次复核.这是确保产品（C）而必须进行的误差分析.
A能够被夹紧B加工质量C定位D加工
9．镗床夹具又称为镗模，主要用于加工箱体或支座类零件上的精密孔和孔系。
主要由镗模底座、支架、镗套、镗杆及必要的定位和夹紧装置组成。
镗床夹具的种类按（A）支架的布置形式分为双支承镗模、单支承镗模和无支承镗模.
A导向B夹紧C定位D安全
10．下列对定机构中对定精度最低的结构型式是（B）
A单斜面楔形槽对定B双斜面楔形槽对定C钢球对定结构D正多面体对定
四、判断题（对的打“√”，错的打“×”；每小题1分，共10分）1．工件被夹紧后，不能动弹了，所以这个工件就定位了，这种理解是正确的.（X）
2．对于轴类零件而言，定位元件只能用V型块.（√）
3．有人说为了提高工件的定位精度，工件被限制的自由度应该越多越好.（X）
4．欠定位就是不完全定位，定位设计时要尽量避免.（X）
5．一套优良的机床夹具必须满足下列基本要求：
√
（1）保证工件的加工精度，
（2）提高生产效率，（3）工艺性能好，（4）使用性能好，（5）经济性好.（X）
6．夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。
制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见.（√）
7．夹具与刀具的联系尺寸：
用来确定夹具上对刀、导引元件位置的尺寸。
对于铣、刨床夹具，是指对刀元件与定位元件的位置尺寸；对于钻、镗床夹具，则是指钻（镗）套与定位元件间的位置尺寸，钻（镗）套之间的位置尺寸，以及钻（镗）套与刀具导向部分的配合尺寸等.（X）
8．有时为了满足工件的夹紧需求，可以改变工件已经在夹具中定位的正确位置.（X）
9．偏心夹紧机构通常因为结构简单,操作简便,所以得到了广泛的运用.除了在铣床上运用,在车床上也等到了充分的运用.（X）
10．在夹具设计图纸全部完成后，还有待于精心制造和使用来验证设计的科学性。
经试用后，有时还可能要对原设计作必要的修改。
因此，要完成一套能用于实际生产的专用夹具设计，设计人员通常还应参与夹具的制造、装配，使用和调整的全过程.（X）
五、简答题（回答要求简明扼要,每题6分共24分）
1.机床夹具在机械加工中的作用是什么？
答：
１）保证加工精度；2）提高劳动生产效率；
3）改善工人的劳动条件；4）降低生产成材；
5）保证工艺纪律；6）扩大机床的工艺范围；
2.过定位危害产生的原因是什么？
答：
由于定位元件与工件的定位基准的制造误差造成定位干涉和无法定位。
3.设计联动夹紧机构的要点是什么？
答：
1）联动夹紧机构在两个夹紧点之间必须设置必要的浮动环节，并具有足够的浮动量。
2）适当限制被夹紧的工件数量。
3）联动夹紧机构的中间传达室力应力求增力，以免使驱动力过大；并要避免采用过多的杠杆，力求结构简单紧骤，提高劳动生产效率，保证机构工件可靠。
4）设置必要的复位环节，保证复位准确，松夹装卸方便。
5）要保证联动夹紧机构的系统刚度。
6）正确处理夹紧力与工件加工面之间的关系，避免工件在定位时的逐胩累积误差对加工精度的影响
4.机床夹具的设计要求是什么?
答：
1）保证工件的加工精度；
2）保证工人操作方便；
3）达到工件的加工效率；
4）满足夹具一定的使用寿命和经济要求。
六、根据工件加工要求判别工件应该限制的自由度（每小题3分.共12分）
1.在球形工件上铣削平面2.图示工件铣削通槽
Z/XYXZ/XYZ
3.钻图示管的上壁小孔4.铣右上角的平面
XY/XYZXZ/YZ
注：
前面是移动，分隔号后是转动
七、计算题（本题13分）
图示工件以外园在套筒中定位铣台阶面，保证图示加工要求，试分析计算定位误差。
解：
尺寸30±0.15的定位误差
△B=0.1
△Y=0
△D=△B+△Y=0.1+0=0.1
尺寸100-0.35的定位误差
△B=0.02+0.5*0.013=0.0265
△Y=Xman
=0.025-（-0.025）=0.05
△D=△B+△Y=0.0265+0.05=0.0765
机械系统设计
一、填空题（每空1分，共30分）
1、系统的特性，，，。
2、机械系统总体设计是产品设计的关键，它对产品的，和均具有决定性意义。
3、机械系统设计的一般过程包括，，，。
4、所有机械在工作中都会受到多种外力作用，这些外力工程上称之为。
5、工程上常把载荷随时间的变化称之为。
6、将工作谱处理成载荷谱的过程称为。
7、电动机的发热计算是针对变负载情况的，最常用的方法是。
8、是最广泛应用的一种内燃机。
9、在设计有多个需协同工作的执行机构时，首先需要按机械预定的功能和选定的工艺过程，把各执行机构的动作次序及时间用图形表示出来，这种表示各机构动作次序及时间的图形称为。
10、是将动力机的运动和动力传递给执行机构或执行构件的中间装置。
11、按工作原理传动可以分为机械传动、流体传动和。
12、是以液体为工作介质、利用液体动能借助叶轮进行的传动。
13、是指把人和机械联系起来，使机械按照人的指令工作的机构和元件所构成的总体。
14、是操纵系统中最常用的执行件，其优点是传动方式简单，占用的结构空间小，易于布置。
15、造成操纵失误的环境因素有，，。
16、是指头部和眼球固定不动地观看正前方所能看见的空间范围。
17、基于传递函数对系统的数学描述，以根轨迹法和频率法为研究方法，来研究系统的稳定性以及给定输入和给定指标情况下的系统综合理论称之为。
18、机械系统总体设计包括和。
19.是指声波在其传播方向相垂直的平面上的压力。
二、选择题（每题2分，共20分）
1、机械工程学科由（）和机械制造两部分组成。
A.机械原理B.机械零件C.机械学D.机械加工
2、人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（）。
A.黑箱法B.白箱法C.类比法D.头脑风暴法
3、机械系统结构总体设计的任务是（）。
A.进行原理设计的构思B.进行功能原理设计C.将原理设计结构化D.确定总体参数
4、在传动系统中，基本组的级比指数（）。
A.小于1B.等于1C.大于1D.任意数
5、双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（）。
A.3倍齿宽B.4倍齿宽C.5倍齿宽D.6倍齿宽
6、执行系统是由执行末端件和与之相连的（）组成。
A.运动机构B.导向机构C.定位机构D.执行机构
7、预紧可以有效提高滚动轴承的（）。
A.承载能力B.工作转速C.精度D.刚度
8、我们可以用镶条来调整（）的间隙。
A.三角形导轨B.燕尾形导轨C.车床主轴D.铣床主轴
9、支承系统是机械系统中具有支承和（）作用的子系统。
A.连接B.导向C.定位D.夹紧
10、隔板的布置方向应与载荷的方向（）。
A.平行B.垂直C.倾斜D.任意
三、名词解释（共10分）
1、机械系统（2分）
2、计权网络（2分）
3、黑箱法（3分）
4、超速现象（3分）
四、简答题（共25分）
1.机械系统方案设计有哪些工作内容？
（6分）
2.简述执行系统的组成及实现的各种功能。
（6分）
3.论述传动系统的组成及功能，试举出有级变速装置的任意4种变速方式。
（6分）
4.简述经典控制理论与现代控制理论的区别。
（7分）
五、计算题（15分）
1、已知电动机转速
=1460r/min，执行构件要求的3个速度分别为：
95r/min、150r/min、236r/min，速度按等比级数排列，公比φ=1.58。
试确定合理的转速图方案。
特种加工
一、填空题（20分）
1.电火花加工用脉冲电源，其电压一个脉冲周期分为和脉冲间隔两个时间段，当峰值电压一定的情况下，其大小决定单个脉冲能量的大小。
2.超声波加工主要是利用作用来去除材料的，同时产生和也加速了蚀除效果，故适于加工（硬脆）材料。
3.电火花加工型腔工具电极常用的材料有：
纯铜、、铜钨合金等。
4.影响电火花加工精度的主要因素有：
及其一致性、及其稳定性和二次放电现象。
5.电火花加工按工件和工具电极相对运动的关系可分为：
电火花、电火花、电火花磨削加工、电火花展成加工、电火花表面强化和刻字等类型。
6.电火花型腔加工的工艺方法有：
单电极平动法、、分解电极法等。
7.常用的超声变幅杆有、指数形及阶梯形三种形式。
8.激光加工设备主要包括电源、激光器、、机械系统、控制系统、冷却系统等部分。
9.电极极化过程中若离子的扩散、迁移步骤缓慢引起的电极极化称为，多数发生在极上，由于化学反应缓慢而引起的电极极化称为，多发生在极上。
10.离子束加工用于改变零件尺寸和表面物理力学性能的加工有离子刻蚀、、离子镀和加工。
11.电铸加工开始时，将电铸件表面清洗干净，进行或者是导电化处理；电铸加工过程中搅拌电解液，降低，增加电流密度，缩短电铸时间。
二、选择题（将答案填在下表格中，1~15单项选择，16~20多项选择25分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
1.电火花加工中存在吸附效应，它主要影响：
A、工件的可加工性B、生产率C、加工表面的变质层结构D、工具电极的损耗
2.用电火花加工冲模时，若火花间隙能保证配合间隙的要求，应选用的工艺方法是：
A．直接配合法B、修配冲头法C、修配电极法D、阶梯电极法
3.一般来说，电解加工时工具电极是：
A、低损耗B、高损耗C、基本无损耗D、负损耗
4.高功率密度的电子束加工适于
A、钢板上打孔B、工件表面合金化C、电子束曝光D、工件高频热处理
5.电解加工型孔过程中，
A、求工具电极作均匀等速进给；B、要求工具电极作自动伺服进给；
C、要求工具电极作均加速进给；D、要求工具电极整体作超声振动
6.超声波加工时，
A、工具整体在作超声振动；
B、只有工具端面在作超声振动；
C、工具中各个截面都在作超声振动，但它们的相位在时间上不一致；
D、工具不作超声振动
7.下列四个选项中，属于超硬磨料的选项是
A、白刚玉；B、棕刚玉；C、立方氮化硼；D、碳化硼
8.下列选项中不正确的选项是：
A、电解加工中，加工速度与加工间隙成正比；
B、电解加工中，加工速度与电流效率成正比；
C、电解加工中，加工速度与工件材料的电化学当量成正比；
D、电解加工中，加工速度与电解液的电导率成正比
9.在材质硬且脆的非金属材料上加工型孔时，宜采用的加工方法是
A、电火花加工；B、电解加工；
C、超声波加工；D、电子束加工
10.下列论述选项中正确的是
A、电火花线切割加工中，只存在电火花放电一种放电状态；
B、电火花线切割加工中，由于工具电极丝高速运动，故工具电极丝不损耗；
C、电火花线切割加工中，电源可选用直流脉冲电源或交流电源；
D、电火花线切割加工中，工作液一般采用水基工作液
11.提高电火花加工速度的途径不包括：
A、提高脉冲频率B、增加单个脉冲能量C、提高工艺系数D、减小电极损耗
12.改善电火花加工表面粗糙度的途径
A、增加放电时间；B、增加峰值电流；C、提高单个脉冲能量；D、附加工具电极平动或者摇动
13.电火花加工的主要工艺指标不包括
A、加工精度B、加工效率C、加工速度D、电极损耗
14.电火花线切割与电火花成形加工的不同之处
A具有多种放电状态B能够加工硬质合金C轻压接触放电D加工用直接能量形式为电能和热能
15.如下电解液中，杂散腐蚀最严重的电解液是
ANaClBNaNO3CNaClO3DNaNO2
16.以下电化学加工按照工作原理分类属于阳极溶解加工的是
A电解抛光B电镀C电铸D电解珩磨
17.属于激光特性的有
A高强度B高密度C方向性好D相干性好
18.常用的激光工作物质有
A立方氮化硼B锆石C二氧化碳D红宝石
19.超声加工中，提高加工速度的措施包括
A适当增加频率B用金刚石代替碳化硅C增加磨料几何尺寸D扩大振幅
20.目前的技术水平，下列加工方式中属于现代制造技术的特种加工
A电解磨削B电火花穿孔成形C超声加工D等离子体加工
三、判断题（将答案写在括号内，正确的打√，错误的打X，10分）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1）电化学反应时，金属的电极电位越正，越易失去电子变成正离子溶解到溶液中去。
2）法拉第电解定律认为电解加工时电极上溶解或析出物质的量与通过的电量成正比，它也适用于电镀。
3）与电火花加工、电解加工相比，超声波加工的加工精度高，加工表面质量好，但加工金属材料的效率较低。
4）电解磨削时主要靠砂轮的磨削作用来去除金属，电化学作用是为了加速磨削过程。
5）从提高生产率和减小工具损耗角度来看，极性效应越显著越好，所以，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。
6）阳极钝化现象的存在，会使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿，所以它是有害的现象，在生产中应尽量避免它。
7）电解加工是利用金属在电解液中阴极溶解作用去除材料的，电镀是利用阳极沉积作用进行镀覆加工的。
8）氯化钠电解液在使用中，氯化钠成分不会损耗，不必经常添加补充。
9）由于离子的质量远大于电子，故离子束加工的生产率比电子束高，但表面粗糙度稍差。
10）阶梯形变幅杆振幅放大倍数最高，但受负载阻力时振幅衰减严重，且容易产生应力集中。
四、按3B格式编出电极丝中心轨迹为如下图形的程序（起点为A，顺时针旋转，图中数字单位为mm10分）
五、计算题（10分）
用NaCl电解液在低碳钢上加工30×80的长方形孔，深度为40mm,若要求10min内加工完，设η＝100%，需要用多大电流？
若直流电源的最大容量为3000A，应改用的最大进给速度为多少？
加工完一个工件需多长时间？
（Fe的体积电化学当量ω为2.22mm3/（A·min））
六、问答题（25分）
1、试述电火花加工的原理，并说明火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段。
（7分）
2、什么是极性效应？
在电火花加工中如何充分利用极性效应？
（6分）
3、简述激光加工的基本原理（6分）
4、简述电化学反应加工的基本原理（6分）
现代设计方法
一、填空题[15分]
1、现代设计方法是以_________________为目的的知识群体总称，运用系统工程，实行_______________一体化设计，
设计思想、进程、组织更合理化。
2、单元刚度矩阵具有分块性、___________和__________特性。
3、根据约束的特性设计约束可分为_______和_______约束。
4、数值迭代方法3个关键点分别为___________、___________和___________。
5、判断是否终止迭代准则通常有点距准则、___________和___________三种形式。
6、神经元网络的计算分两个阶段___________和___________。
7、可靠性设计主要内容包括___________和___________两部分。
二、选择题[20分]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1、平面弹性问题的弹性矩阵与材料的（）
A．弹性模量有关、泊松比无关B．弹性模量无关、泊松比有关
C．弹性模量泊松比都无关D．弹性模量、泊松比都有关
2、单位刚度矩阵是（）的关系
A．节点力与节点位移B．应变与节点位移
C．节点力与应变D.应力、应变与节点位移
3、若把平面应力问题的弹性矩阵转换成平面应变问题，只需将（ ）
A．E换成E/（1-
）,
换成1/（1-
）B．E换成E/（1-
2）,
换成1/（1-
）
C．E换成E/（1-
2）,
换成
/（1-
）D．E换成E/（1-
）,
换成
/（1-
）
4、进行有限元分析时，刚度矩阵中的某个元素Kij，它的物理意义是（）
A．在i节点上产生单位位移时，需要在j节点施加的力
B．在j节点上产生单位位移时，需要在i节点施加的力
C．在i节点上产生单位位移时，需要在i节点施加的力
D．在j节点上产生单位位移时，需要在j节点施加的力
5、下列无约束问题设计方法中，不属于间接法的是（）
A．最速下降法B.牛顿法C.变尺度法D.坐标轮换法
6．函数F（X）为在区间［10，20］内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点13和16，若F（13）则缩小后的区间为（ ）
A．［10，16］B．［10，13］C．［13，16］D．［16，20］
7、神经元网络至少有（）层
A．2B.3C.4D.5
8.现有某种产品100件，工作五年失效4件，工作六年失效7件，则该产品的平均失效密度为（）/年。
A.0.034B.0.03C.0.033D.0.0312
9.设有两个子系统组成的并联系统，已知子系统可靠度R1=R2=R，且失效率
，服从指数分布，则该系统可靠度为（）
A.2R-R2B.2R-R3C.R-R2D.R-R3
10.失效率
与概率密度函数
的关系为（）
A.
=
/R（t）2B.
=R（t）2/
C.
=
/R（t）D.
=R（t）/
三、简答题（25分）
1、简述有限元法分析过程（5分）。
2、简述有约束优化问题的一般数学模型（三要素）（5分）。
3、什么是可靠性？
可靠性工程中常用来描述产品可靠性特征的概念包括？
（列出常用的3个即可）（5分）
4、简述惩罚函数法基本思想，内点法与外点法的主要不同点（从初始点选择、罚因子迭代特点、收敛速度及适用的数学模型角度分析）（10分）。
四、计算题[40分]
1、根据下列约束条件画出可行域（6分）
2、已知数学优化问题：
试写出内、外点罚函数（8分）。
其中，内点法请采用公式
。
3、如图串并联系统，已知各部件失效概率为X1=0.04,X2=0.02,X3=0.01，画出系统故障树，并求出系统的可靠度（10分）。
4、（16分）
由五根弹簧组成的系统，共有4个节点如图示，各弹簧的刚度系数分别为
，
，
，试
写出系统的总体刚度矩阵。
机械优化设计
一、填空题[每空1分，共20分]
1.组成优化设计数学模型的三要素是、、。
2.数学规划法的迭代公式是，其核心是和。
3.惩罚函数法的基本思想是通过增加变量将优化问题变成优化问题。
4.函数
在
点处的梯度为，海赛矩阵为。
5.判断是否终止迭代的准则通常有、和三种形式。
6.最速下降法以方向作为搜索方向，因此最速下降法又称为法，其收敛速度较。
7.二元函数在某点处取得极值的充分条件是，必要条件是该点处的。
8.用黄金分割法求一元函数
的极小点，初始搜索区间
，经第一次区间消去后得到的新区间为。
9.采用外点法求解约束优化问题时，将约束优化问题转化为外点形式时引入的惩罚因子r数列，具有
特点。
二、选择题[每小题2分，共20分]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1.利用0.618法在搜索区间［a,b］内确定两点a1=0.382,b1=0.618，由此可知区间［a,b］的值是（）
A.［0,0.382］B.［0.618,1］C.［0,1］D.［0.382,1］
2．一个多元函数
在X*附近偏导数连续，则该点位极小值点的充要条件为（）
A．
B.
为正定
C．
D.
为负定
3.已知二元二次型函数F（X）=
，其中A=
，则该二次型是（）的。
A.正定B.负定C.不定D.半正定
4.在下列特性中，梯度法不具有的是（）。
A.对初始点的要求不高B.要计算一阶偏导数
C.二次收敛性D.只利用目标函数的一阶偏导数值构成搜索方向
5.内点惩罚函数法可用于求解__________优化问题。
A无约束优化问题B只含有不等式约束的优化问题
C只含有等式的优化问题D含有不等式和等式约束的优化问题
6.已知函数F（X）=-
，判断其驻点（1，1）是（）。
A.最小点B.极小点C.极大点D.最大点
7.下面关于梯度法的一些说法，正确的是（）。
A.只需求一阶偏导数
B.在接近极小点位置时收敛速度很快
C.在接近极小点位置时收敛速度很慢
D.梯度法开始时的步长很小，接近极小点时的步长很大
E.当目标函数的等值线为同心圆，任一点处的负梯度才是全域的最速下降方向
8.在0.618法迭代运算的过程中，迭代区间不
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