金属工艺学习题及部分解答.docx
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金属工艺学习题及部分解答
《金属工艺学》习题集与部分答案
第一章金属结构
1、?
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试画出纯铁的冷却曲线，分析曲线中出现“平台”的原因。
2、?
?
室温和1100°C时的纯铁晶格有什么不同？
高温（1000°C）的铁丝进行缓慢冷却时，为什么会发生伸长的现象？
?
3、?
?
为什么单晶体有各向异性，而实际的金属（未经过塑性变形的）通常是各向同性？
4、?
?
指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。
?
5、?
?
根据铁碳合金状态图，说明产生下列现象的原因：
（1）含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5%的钢的硬度高。
（2）在1100°C，含碳量为0.4%的钢能进行锻造，含碳量为4.0%的白口铁不能锻造。
（3）钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。
?
6、?
?
分析在缓慢冷却条件下，45钢和T10钢的结晶过程和室温组织
第二章金属的工艺性能
1、?
?
什么是结晶过冷度？
它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影响？
?
2、?
?
如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小，并解释原因。
（1）金属型浇注与砂型浇注；
（2）铸成薄件与铸成厚件；
（3）浇注时采用震动与不采用震动。
3、?
?
铅在20°C、钨在1100°C时变形，各属于哪种变形？
为什么？
（铅的熔点为327°C，钨的熔点为3380°C）?
10、有四个材料、外形完全一样的齿轮，但制作方法不同，试比较它们中哪种使用效果最好？
哪种最差？
为什么？
（1）铸出毛坯，然后切削加工成形；
（2）从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成形；
（3）从热轧圆钢上取料，然后切削加工成形；
（4）从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯，然后切削加工成形。
?
11、金属经冷变形后，组织和性能发生了哪些变化？
分析加工硬化存在的利与弊。
有何办法来消除加工硬化？
?
12、提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力，但实际中为什么又要防止浇注温度过高？
?
13、试用图中轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。
?
14、“趁热打铁”的含义何在？
碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？
?
15、某种钢材的主要化学成分为C=0.12%，Mn=1.5%，V=0.15%，Mo=0.5%，试分析其焊接性及焊接时应采取的工艺措施。
?
16、碳钢在锻造温度范围内变形时，是否会有加工硬化现象？
为什么？
第三章金属材料的改性方法
?
17、分析正火和退火在特点和用途方面有什么不同？
?
18、在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么？
感应加热表面淬火是否需要保温？
为什么？
?
19、甲、乙两厂生产同一根小轴，材料为45钢，硬度要求HBS220-250，甲采用正火，乙采用调质，均达到了硬度要求，试分析两个厂生产出的小轴组织和性能有何差别？
为什么？
第四章铸造
20、如图所示的铸件有哪几种分型方案？
各有何优缺点？
1）?
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?
?
?
2）
3）
4）
5）
21、画出下图所示铸件的工艺图，并加以文字说明
?
支座
?
6）
?
摇臂钻床立柱
7）
22、机器造型主要解决造型过程中的什么问题？
23、什么是熔模铸造？
试述其工艺过程。
24、金属铸型本身无透气性和退让性，传热又快，如何保证高成品率生产？
25、为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织？
应该如何预防和消除已经产生的白口组织？
26、金属型铸造与砂型铸造相比有何优越性？
为什么金属型铸造不能广泛取代砂型铸造？
27、压力铸造有何优缺点？
与熔模铸造有何显着不同？
28、对压铸件进行去应力退火，其结果如何？
29、低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？
30、离心铸造在圆筒件铸造中有那些优越性？
成形铸件采用离心铸造的目的是什么？
31、试比较熔模铸造与陶瓷型铸造。
为何在模具制造中陶瓷型铸造更为重要？
32、某有色金属铸造厂拟生产如下插接件（见图），材料为铝合金，其产量为每年十万件，至少延续生产五年，请推荐三种铸造方法，并分析其最佳方案。
33、哪一类铝合金最常用？
生产铝合金铸件易产生什么缺陷？
如何避免？
34、生产铸钢件易产生缩孔、裂纹和粘砂缺陷，应如何防止？
铸钢件落砂后发现有裂纹时，是否就将其报废？
35、普通灰口铸铁的强度低、塑性差，为什么床身类、底座类、箱体类等零件多采用普通灰口铸铁来制造？
36、普通灰口铸铁可否通过热处理来提高塑性和韧性？
可锻铸铁和球墨铸铁又如何？
为什么？
37、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁进行孕育处理的目的是什么？
可锻铸铁是否进行孕育处理？
为什么？
38、欲提高铸件壁的强度，靠增加壁厚能否实现？
为什么？
39、同一铸件上的壁厚相差较大会产生什么后果？
采取把薄壁加厚使铸件成为等壁厚的措施能否全部消除原结构产生的不良后果？
40、为什么铸件要有结构圆角？
如何修改下图铸件上的不合理圆角？
41、确定下图铸件的热节部位，在保证尺寸和孔径的前提下，如何使铸件的壁厚尽量均匀？
42、分析下图中砂箱箱带两种结构缺陷？
为什么？
43、下图三通铜铸件采用金属型铸造时，哪处结构不合理？
请改正。
44、判断下面铸件结构设计是否有问题，应如何修改？
1）砂型铸件
2）砂型铸件
3）熔模铸件
4）金属型铸件
45、下列压铸件各有两种结构方案，请确定合理的结构方案，说明为什么？
1）
2）
3）
4）
第五章塑性加工
46、锻造比对锻件质量有何影响？
锻造比越大，是否锻件质量就越好？
锻造汽轮机转子轴一类重要锻件时，为什么要进行中间镦粗工序？
47、如图所示的两种砧铁上拔长时，效果有何不同？
48、预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同？
什么情况下需要预锻模膛？
飞边槽的作用是什么？
49、各类模膛在同一块锻模上应如何布置？
为什么？
50、分模面位置的确定要按照哪些原则？
模锻件分模面与铸件分型面的选择原则有何异同？
确定下列锤上模锻件的分模面位置。
（a）（b）
51、为什么要考虑模锻斜度和圆角半径?
锤上模锻带孔的锻件时,为什么不能锻出通孔?
52、简述摩擦压力机原理及摩擦压力机上模锻具有哪些特点?
并解释：
①为什么摩擦压力机上模锻适合于锻造低塑性合金钢？
②为什么摩擦压力机只适用于单膛锻模进行模锻？
53、简述曲柄压力机原理及曲柄压力机模锻具有哪些特点？
并解释：
曲柄压力机上为什么不能实现拔长、滚挤等变形工步？
54、下列零件,材料为45钢，若批量分别为单件小批、大批量生产时，应选用那种方法制造？
并定性地画出各种方法所需的锻件图。
1）主轴2）双联齿轮
55、说明冲裁时板料变形过程，及断裂面组成，并简单说明影响冲裁件断面质量的因素有哪些？
56、详细说明凸凹模间隙如何影响冲裁件断面质量和模具寿命及如何选择合理的间隙？
57、如图所示为落料和冲孔后得到的零件.材料为Q235钢板，料厚t=2mm，材料剪切强度τ0＝313.6MPa，试计算落料力和冲孔力。
58、用φ50冲孔模具来生产φ50落料件能否保证冲压件的精度？
为什么？
59、用φ102×1.5板料能否一次拉深成直径为φ76的拉深件？
若材料与坯料的厚度及其他条件相同，可否拉深成φ51的拉深件?
如果不能，应采取哪些措施才能保证正常生产？
60、图a所示零件主要加工工序，当零件形状为图b所示，可否也用相同的加工工序？
如果不能，应该采取哪些措施才能保证正常生产？
（板厚1mm，翻边极限系数0.78）
（a）（b）
61、比较拉深、平板坯料胀形和翻边，说明三种成形方法的异同。
62、试确定图示零件的冲压工序。
a）b）
63、分析如图所示冲压件结构是否合理？
应怎样改进？
其生产的主要工序是什么？
（板厚为1.5mm）
64、采用冷挤压工艺生产零件有何优点？
冷挤压时，坯料在挤压模中处于何种应力状态？
它对挤压工艺有何影响？
在生产中可采取哪些措施来减轻其不良影响？
65、轧制、挤压和拉拔各主要用于生产哪些类别的产品？
66、什么是超塑性？
常用的超塑性材料有哪几种？
超塑性模锻工艺特点是什么？
67、旋压成形具有哪些特点，与拉深有哪些不同？
适宜加工哪些种类零件？
68、摆动辗压成形原理是什么？
摆动辗压成形优点有哪些？
69、实际生产中哪些典型零件适用于液态模锻方法成形？
液态模锻与压力铸造有哪些异同？
70、高能率成形的各种方法中有哪些共同特点？
说明电液成形和电磁成形的基本原理。
71、充液拉深与传统拉深相比它具有哪些特点？
72、什么是聚氨酯成形？
常用的聚氨酯成形工艺有哪几种？
73、改进下列塑性加工零件的结构工艺性。
零件一（自由锻件）：
零件二（自由锻件）：
零件三（自由锻件）
零件四（模锻件）：
零件五（模锻件）：
零件六（模锻件）：
（孔径为20mm，孔深为65mm）
零件七（冲压弯曲件）：
零件八（冲压拉深件）：
零件九（冲压拉深件）：
零件十（冲压件排样）：
第六章焊接
74、选择题：
①?
?
?
?
?
焊接电弧是一种强烈而持久的气体放电现象，维持电弧放电的电压较低，一般为
伏。
①10～50②20～60③30～70④40～80
②手工电弧焊时熔渣的熔点应被焊金属的熔点。
①高于②稍高于③等于④稍低于
③焊接过程中弧长缩短时，电弧电压将。
①升高②不变③降低④为零
④在手工电弧焊条件下，厚度8mm以下的低碳钢板或5mm以下的不锈钢板被视为
板。
①厚②薄③中厚④超薄
75、产生焊接应力和变形的原因是什么？
如何预防焊接变形？
产生变形后如何矫正？
76、焊芯和药皮在电弧焊中分别起什么作用？
指出焊芯和药皮的主要组成成分。
77、气焊和等离子弧焊都可以用于切割金属，试比较两种方法的区别。
78、氩弧焊和CO2气体保护焊相比较有何异同？
指出两种方法的应用范围。
79、评价下列金属材料焊接性，用良好、较好、较差及不好四个等级评价。
①低碳钢用于电渣焊（）
②铸钢用于对焊（）
③铜合金用于摩擦焊（）
④不锈钢CO2气体保护焊（）
⑤耐热钢用于电渣焊（）
⑥钛合金用于氩弧焊（）
⑦铸铁用于摩擦焊（）
⑧铝合金用于手工电弧焊（）
⑨铜合金用于埋弧焊（）
⑩低合金结构钢用于气焊（）
80、电阻焊和电渣焊相比，二者有何异同？
81、叙述摩擦焊的基本原理并画出原理示意图，用基本原理解释摩擦焊是否可以焊非金属？
82、等离子弧焊的带电粒子流在运动过程中受到哪几种“压缩效应”的作用？
详细解释这几种“压缩效应”。
83、铸铁、铜及铜合金、铝及铝合金在焊接时，各容易出现哪几种缺陷？
如何预防？
84、在点焊2mm厚的结构钢板，焊点之间的距离选为10mm，该焊接工艺合理吗？
为什么？
85、用锡铅合金作钎料的软钎焊，其钎料熔点仅230℃。
请举例说出锡铅合金软钎焊的用途。
86、按下列格式列表比较常用焊接方法的质量及经济性。
焊接方法
热影响区大小
焊件变形大小
生产率
可焊空间位置
设备费用
气焊
大
大
低
全
低
手工电弧焊
埋弧焊
氩弧焊
CO2气体保护焊
电子束焊接
电渣焊
电阻焊
摩擦焊
钎焊
87、用直流电源进行焊接时，为什么要区分正、反接？
如果焊件为一薄板金属（板厚小于2mm）,应采用正接还是反接？
88、按下列格式填表选择合适的焊接方法：
产品
焊接方法
同径棒间的对接
薄冲压钢板搭接
异种金属的对接
不加填充金属的对接
铝合金的焊接
89、比较下面几种钢材的焊接性。
钢号
主要化学成分
C
Mn
Cu
V
Mo
25
09MnV
09Mn2Cu
14MnMoV
45Mn2
16Mn
ZG200-400
ZG20SiMn
0.25
0.10
0.1
0.12
0.44
0.16
0.2
0.02
0.65
1.0
1.4
1.5
1.7
1.40
0.8
1.5
0.3
0.1
0.15
0.5
0.15
90、画出下图所示平板对接焊缝的应力分布情况（在图上直接标出）。
91、标出下图X型坡口多层焊接合理的焊接次序（标数字1，2，……）
92、比较铸铁焊接中采用的热焊法和冷焊法的异同。
93、下图所示的两种焊接结构中哪种比较合理？
为什么？
1）2）
94、下图为油罐焊缝布置的两种方案，哪种比较合理？
为什么？
95、汽车刹车用压缩空气贮存罐（尺寸如图），用低碳钢板制造，筒壁2mm，端盖3mm，4个管接头为标准件M10，工作压力为0.6MPa。
试根据工件结构形状决定制造方法及焊缝位置,请选择焊接方法、接头型式与焊接材料，并决定装配焊接次序。
96、如下图所示用埋弧焊焊大直径环缝时，为什么焊丝和焊件中心线要偏离一定距离a？
如果焊丝在焊件中心线的右侧偏离而不是左侧，焊接效果相同吗？
为什么？
97、焊接梁（尺寸如图），材料为15号钢，现有钢板最大长度为2500ｍｍ。
要求：
决定腹板与上下翼板一般的焊缝位置，选择焊接方法，画出各条焊缝接头型式并制定各条焊缝的焊接次序。
下编
1、车外圆时，已知工件转速n=320r/min，车刀移动速度υr=64mm/min其他条件如图所示，试求切削速度Vc、进给量f、切削深度ap、切削厚度ac、切削宽度aw、切削面积Ac。
2、切削要素包括那些内容？
在弯头刀车端面的示意图上表示出各切削要素。
3、?
写下列关于刀具材料性能的表格：
牌号
类别
T10A
（碳素工具钢）
W18Cr4V
（高速钢）
9SiCr
（合金工具钢）
（硬质合金）
YG8
YT15
耐热性
硬度
热处理变形
用途
4、根据下列刀具切削加工时的图形，要求：
（1）?
?
?
?
?
在基面投影图Pr中注出：
1）已加工表面、2）待加工表面、3）过渡表面、4）前面、5）主切削刃、6）副切削刃、7）刀尖、8）主偏角Kr、9）副偏角Kr′、10）正交平面O－O；
（2）?
?
?
?
?
按投影关系在正交平面O－O内，画出刀具切削部分的示意图，并注出：
11）基面、12）主切削平面、13）前面、14）主后面、15）前角
、16）后角
。
注：
在正交平面中，可按
=10°、
=6°作图。
5、已知下列车刀的主要角度，试画出它们切削部分的示意图：
a.外圆车刀：
=10°、
=8°、
=60°、
=10°、
=4°;
b.端面车刀：
=15°、
=10°、
=45°、
=30°、
=-5°;
c.
切断刀：
=10°、
=6°、
=90°、
=2°、
=0°。
6、标出图中刀具的工作前角和工作后角，并说明其工作角度与标注角度相比是增大还是减小。
车外槽（刀尖高于工件中心）
工作前角
（）
工作后角
（）
7、图示的（a）、（b）、（c）、（d）为在同一车床上车削外圆的四种情况，若工件材料、刀具材料相同，均不使用切削液，切削面积AC相等，试回答下列问题：
（1）在（a）、（b）两种情况中，总切削力F较小的是；刀具磨损较慢的是。
（2）在c）、（d）两种情况中，背向切削力FP较小的是；刀具磨损较慢的是。
8判断对错
（1）计算车外圆的切削速度时，应按照待加工表面直径和已加工表面直径的平均值来计算。
（）
（2）?
?
刀具的前角越大，切削越轻快，产生热量少，所以切削温度较低。
（）
（3）?
?
用中等速度切削脆性材料时容易产生积屑留。
（）
（4）?
?
车削细长轴类零件外圆时，最好采用主偏角为90°的车刀。
（）
（5）?
?
刀具的主偏角和副偏角选得适当小些，可以减小表面粗糙度。
（）
（6）?
?
刀具后角的大小，可以根据加工情况不同而有所选择，可大些，可小些，也可为负值。
（）
（7）?
?
高速钢的工艺性比硬质合金好，所以用于制造各种复杂刀具。
（）
（8）?
?
硬质合金的硬度和耐磨性比高速钢好，所以在相同条件下，它的前角比高速钢刀具选得大些。
（）
（9）?
?
切屑的种类是由工件的材料决定的，无法改变。
（）
（10）节状切屑的形成过程是最典型的切屑过程，形成的表面质量也最好。
（）
（11）切削温度是指刀尖处的最高温度。
（）
（12）因为硬质合金刀具的耐高温性能好，所以用它切削时一般不用切削液。
（）
（13）刀具刃磨后，用于各刀面微观不平及刃磨后具有新的表面层组织，所以当开始切削时，初期磨损最为缓慢。
（）
（14）工件材料的切削加工性是以标准切削速度下，刀具使用寿命的大小作为比较标准的。
（）
（15）当刀具安装高于工件回转中心时，实际工作角度会使前角增大，后角减小。
（）
9、名词解释：
（1）刀具寿命
（2）?
?
刀具耐用度
（3）?
?
材料的切削加工性
（4）?
?
加工硬化
（5）?
?
生产率
（6）?
?
工序
（7）?
?
定位
（8）?
?
加工余量
10、简答题
（1）简述积屑瘤的形成过程，说明其对加工的影响，如何控制。
（2）简述切削热的来源及其影响因素。
11、对照下图回答问题
（1）?
?
试分析下面各图所示安装方法中工件的定位情况，即各限制了哪几个自由度？
属于哪种定位？
（2）?
?
试分析加工下列各图所示零件，要保证图示的尺寸要求需限制工件的哪几个自由度？
12、机床传动系统分析与计算
（1）?
?
根据下列传动系统表达式，说明主轴具有几种转速？
并算出最高和最低转速。
（电机转速：
1450r/min）
电机－Ⅰ－
－Ⅱ―
―Ⅲ－
－主轴Ⅳ
电动机－
－Ⅰ－
－主轴Ⅱ
（2）?
?
下图是镗床主轴箱中、轴Ⅰ与轴Ⅱ间的传动图，分析图中M1和M2离合器开或合的不同情况下，传动轴Ⅰ和Ⅱ间共有几种传动路线？
列出每一种传动比计算式，并算出传动比。
（3）?
?
根据下图所示的传动系统图，试列出其传动系统表达式，判断主轴有几种转速？
并求主轴Ⅴ的最高转速nmax和最低转速nmin各为多少？
（4）?
?
列式计算下面传动系统图中齿条移动速度（毫米/分）。
提示：
（1）.齿条移动速度=
（2）.皮带滑动系数
=0.98。
（5）根据下列传动系统简图，计算传动系统末端螺母移动的速度种数及其最大速度。
?
根据下列传动系统表达式，计算出进给量的种数及进给量的最大、最小值。
主轴－Ⅰ―
―Ⅱ―
―Ⅲ―
―Ⅳ―
―Ⅴ―
―Ⅵ―
―Ⅶ―
―Ⅷ―
―Ⅸ―
―Ⅹ―
―工作台丝杠（P丝＝6mm）
（7）?
?
根据C6136车床传动系统图，列式计算：
①?
?
?
?
?
主轴正转最低转速nmin（转/分）。
②按图示位置的纵向进给量（毫米/转）。
提示：
设
（8）?
?
根据下面所给出的传动系统表达式，试画出其传动系统图。
电动机（1450/min）－
－Ⅰ－
－Ⅱ－
－Ⅲ―Ⅰ
―
－主轴Ⅵ。
13、判断正误（正确的在题后打“√”，错误的在题后打“×”）
〔1〕车削细长轴类零件外圆时，最好采用主偏角为90°的车刀。
（）
（2）如果用三爪自定心卡盘一次装夹不能同时精加工有位置精度要求的轴类零件各表面。
可采用顶尖装夹。
（）
（3）粗车主要目的是切除工件上的大部分余量，精车的主要目的是保证工件的精度和减小表面粗糙度Ra值。
（）
（4）扩孔可以完全校正孔的轴线歪斜。
（）
（5）在镗床上镗孔可以保证箱体类零件上孔系间的位置精度。
（）
（6）拉削一般用于单件小批生产。
（）
（7）有色金属的精加工适合采用磨削的方式。
（）
（8）钻—扩—铰可保证箱体类零件孔系间的位置精度要求。
（）
（9）无心外圆磨适合于大批大量生产销轴类零件。
（）
（10）车细长轴时,容易产生腰鼓形的圆柱度误差。
（）
（11）机铰时铰孔的精度主要取决于机床的精度。
（）
（12）攻螺纹是用丝锥加工较小的外螺纹，套螺纹是用板牙加工较小的内
螺纹。
（）
（13）车右旋螺纹时工件正转，车刀右移；而车左螺纹时工件正转，车刀左移。
（）
（14）珩齿主要用于加工滚齿或插齿后未经淬火的齿轮。
（）
（15）剃齿主要提高齿形精度和齿向精度，但不能修正分齿误差，其分齿精度应由前道工序保证。
（）
（16）一般来说，车螺纹的精度高、生产率低，而铣螺纹的精度低、生产率高。
（）
（17）螺纹梳刀只能加工精度低的螺纹，但生产效率高。
（）
（18）滚齿可以加工内齿轮、双联或多联齿轮。
（）
（19）插齿的效率高于滚齿。
（）
（20）研齿既能提高齿轮的精度等级，又能减小齿面的的表面粗糙度Ra值。
（）
14、加工下列零件上的外圆A、B，根据所给的条件选择加工方案（包括热处理安排。
）
15、试分析钻孔产生“引偏”现象时，在钻床上钻孔与在车床上钻孔，“引偏”对孔的影响有何不同。
16、如图所示，外圆已车圆，用三爪自定心卡盘以较大夹紧力装夹该薄壁钢件，车孔。
车孔后松开卡盘，此时薄壁套的横截面外轮廓线呈形状（圆形、椭圆、三棱圆）；孔的内轮廓线呈形状（圆形、椭圆、三棱圆）。
画出此时横截面的形状。
17、车削下图（a）所示的左右对称的内锥面时，怎样才能比较方便的使左右对称内锥面的锥度相等？
车削图（b）的一对相互配合的内外圆锥面，用什么方法可以保证其配合精度（锥度相等）？
18、加工下列零件的上的A、B、C、D、E、F孔。
根据所给条件选择加工方案（包括热处理）
19、加工图示零件上各种孔，试根据零件类型、孔所在的零件上的部位及孔的尺寸公差等级、表面粗糙度等条件，选择这些孔的加工方案（不考虑热处理）及所用机床。
20、叙述下图所示的的端面回转T形槽的加工步骤，并画出相应的工艺简图
21、什么是顺铣和逆铣？
画简图说明顺铣和逆铣的优缺点。
22、加工图示零件上的螺纹A、B、C、D、E，根据所给条件选择加工方法。
23、在某一台无进给箱车床上，车削每寸5扣的英制右螺纹。
已知丝杠螺距t=12mm。
求：
交换齿轮Z1、Z2、Z3、Z4的齿数各应为多少？
（该机床配有以下交换齿轮，齿数为：
20、30、40、45、50、60、70、80、90、100、110、120、127）画出传动图并加以验算。
提示：
1英寸=25.4mm;25.4=
。
24、加工图示零件上的齿形A、B、C、D、E、F、G，根据所给条件选择加工方案（包括安排热处理）。
25、现要在图（a）所示的坯料（已划线和加工好φ20H8孔以及两个φ10孔）上，加工出图（b）所示扇形板的周边和圆弧槽，应选用何种机床何种刀具和附件进行加工？
26、加工图示零件上的成形面、型孔和型腔A、B、C、D，试根据所给条件选择加工方案
27、精密加工和超精密加工分别可以达到什么样的尺寸精度和表面粗糙度？
精密和超精密加工方法
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