精密制造技术思考题_装备部分
精密及超精密加工技术复习思考题
精密及超精密加工技术复习思考题1.简述研磨抛光的机制。
答：研磨和抛光是加工硬脆非金属材料的主要方法之一。
研磨的过程是通过介于工件和研具之间的磨料及切削液，在工件和研具间产生机械摩擦或机械化学作用去除余量，使工件达到所需要的加工精度和表面质量。
硬脆材料的研磨与金属的研磨不同，它是通过磨料在外力的作用下，使工件表面产生微小龟裂，并逐渐扩张和崩碎，从母体材料上脱离而进行加工的。
但是随着加工去除单位的减小，加工机理也不同。
开始粗粒度磨料研磨时，主要是脆性破坏。
改用细微磨料(W5以下)时，研磨则是以塑性破坏为主。
一般用硬质研具的加工方法称为研磨，用软质材料作研具的称为抛光。
2.陶瓷、玻璃、硅晶片等硬脆性材料和金属等延展性材料的研磨抛光加工机制有何不用？答：陶瓷和玻璃用超精密研磨与抛光，它的机理是以磨料的机械作用为主去除材料。
硅晶片用液中研磨与抛光，它是浸在含有磨料的工作液中进行的，以磨料的机械作用为主，加上液体的冷却与分散磨料的作用，被加工工件是浮动的，在液中运动进行。
研磨液是过滤水或蒸馏水。
研磨工具采用合成树脂或锡等软质材料。
金属等延展性材料严密抛光时不产生裂纹，但是切削不连续，采用的研磨磨具不同。
3.在实际研磨抛光中，通常认为技术人员的经验非常重要，为什么？答：一般来说手动抛光机之技术，多半都有是依照操作人员个人的操作经验与习惯而养成的抛光动作，往往都是因人而异，所以在手动抛光机的操作技术上，无法清楚的归纳具体的操场作技术，所以说通常认为技术人员的经验非常重要。
4.解释研磨、抛光、EEM和CMP的加工原理。
答：研磨加工原理：利用工件与研具相对运动，通过研磨剂作用而获得高质量、高精度的加工。
抛光加工原理：抛光是在较软质或有弹性变形特性只研磨布上，而只以塑性变形去除微小量的材料表面，使镜面加工变形少。
EEM加工原理：它的加工原理是高速旋转的树脂球对工件产生一定的压力和气流，并在它们之间加上含有磨料的工作液，使树脂球冲击或擦过工件表面进行加工。
模具制造工艺思考题答案
第一章绪论1、模具制造的基本要求是什么？（1）制造精度高（2）使用寿命长（3）制造周期短（4）模具成本低2、模具制造的主要特点是什么？（1）制造质量要求高（2）形状复杂（3）模具生产为单件、多品种生产（4）材料硬度高3、模具主要零件的精度是如何确定的？模具精度主要由其制品精度和模具结构的要求来决定的。
为了保证制品精度，模具的工作部分精度通常要比制品精度高2~4级；模具结构对上、下模之间配合有较高的要求，为此组成模具的零部件都必须有足够高的制造精度，否则将不可能生产出合格的制品，甚至会使模具损坏。
第二章模具机械加工的基本理论1、何谓设计基准，何谓工艺基准？（1）设计基准：在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。
（2）工艺基准：零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。
按工艺基准用途不同，又分为定位基准、测量基准和装配基准。
2、如何正确安排零件热处理工序在机械加工中的位置？（1）预先热处理：预先热处理包括退火、正火、时效和调质。
这类热处理的目的是改善加工性能，消除内应力和为最终热处理作组织准备，其工序位置多在粗加工前后。
（2）最终热处理：最终热处理包括各种淬火、回火、渗碳和氮化处理等。
这类热处理的目的主要是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。
3、制约模具加工精度的因素主要有哪些？（1）工艺系统的几何误差对加工精度的影响。
（2）工艺系统受力变形引起的加工误差。
（3）工艺系统的热变形对加工精度的影响。
4、工艺系统热变形是如何影响加工精度的？在机械加工过程中，工艺系统会受到各种热的影响而产生温度变形，一般也称为热变形。
这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系，造成工件的加工误差。
另外工艺系统热变形还影响加工效率。
5、如何理解表面完整性与表面粗糙度？机械加工表面质量也称表面完整性，它主要包含两个方面的内容：（1）表面的几何特征○1表面粗糙度○2表面波度○3表面加工纹理○4伤痕（2）表面层力学物理性能○1表面层加工硬化○2表层金相组织的变化○3表面层残余内应力6、加工细长轴时，工艺系统应作如何考虑？7、如何正确拟定模具机械加工工艺路线？工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局。
精密加工简答题
Part1 精密加工1.制造技术的发展的两个主要方向是什么？答：精密和超精密加工技术：追求加工上的精度和表面质量的极限；自动化智能制造技术：追求自动化技术的极限：包括了产品设计、制造和管理的自动化。
2.精密和超精密加工技术有何特点？答：(1) 精密加工和超精密加工技术的内涵具有相对性，具体数值随时间的推移而变化，界限是相对的；(2) 超精密加工具有不普及性、保密性；(3) 超精密加工属于尖端技术，是国际竞争取得成功的关键；(4) 超精密加工与测量技术密切相关。
3.为什么研磨、抛光等工艺属于“进化加工”？答：此类工艺均采用游离磨料对零件进行加工，加工所用工装设备要求相对较低，加工后表面质量与机床精度没有直接关系，因此可以用此类加工工艺获得很高的加工质量。
4.精密和超精密加工现在包括哪些领域？答：精密和超精密加工目前包含三个领域：1)超精密切削和磨削加工：2)精密和超精特种加工：3)复合超精密加工技术：传统加工和特种加工的复合，如机械化学抛光、精密电解磨削、精密超声珩磨等5.金刚石刀具又哪些优异性能？答：1)硬度最高，（莫氏硬度10，显微硬度为6000~10000HV）；2)非常耐磨，其相对耐磨性约为钢的9000倍；3)有较大的热容量和良好的导热性，线膨胀系数很小，熔点高于3550℃；4)和有色金属间的摩擦系数低；5)不溶于酸和碱，但能溶于硝酸钠、硝酸钾等盐溶液；在800℃以上的高温下，能与铁或者铁合金反应和溶解；6)可以研磨出极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到如此锋利且能长期切削而磨损很小。
6.金刚石刀具磨损或破损的标志？金刚石刀具破损的主要原因是？答：加工质量是否下降超差，粗糙度是否超过规定值。
微小振动引起的微观解理，造成微小崩刃7.什么是刀具锋锐度？表示锋锐度指标是什么？答：刃口锋锐度是指：刀具刃口的锋利程度指标：切削刃钝圆半径ρ的大小。
8.解释金刚石刀具设计时，通常选择100晶面做刀面，而不选择110和111晶面的理由？答：1)100：（100）耐磨性优于（110）；（100）晶面的微观破损强度高于（110）晶面，（100）晶面受载荷时的破损机率比（110）晶面低很多；也更容易磨出高质量的刃口（精磨时不容易微观崩刃，反而容易减小研磨时间--尽管粗磨时费时，效率低些）；（100）晶面和有色金属之间的摩擦系数要低于（110）晶面的摩擦系数。
机械装备思考题参考答案
1．车床主传动系统计算(高低速传动路线、正反转传动路线)。
1、传动路线1) 高速传动路线主轴上的滑移齿轮50向左移，使之与轴Ⅲ上右端的齿轮63啮合，运动由轴Ⅲ经齿轮副63/50直接传给主轴，得到450r/min〜1400r/min的6种高转速。
2) 低速传动路线主轴上的滑移齿轮50移至右端，使其与主轴上的齿式离合器M2啮合。
轴Ⅲ的运动经齿轮副20/80或50/50传给轴Ⅳ，又经齿轮副20/80或51/50传给轴V，再经齿轮副26/58和齿式离合器M2传至主轴，使主轴获得10r/min〜500r/min的低转速。
2．车床进给传动链(螺纹车削进给传动链：基本组、倍增组)。
3．C6140 加工螺纹和加工外圆时进给传动路线是否相同？为什么？不同，加工外圆是外联传动链，加攻螺纹时时内联传动链4．车床主要结构（双向摩擦离合器、开合螺母、互锁机构、车床主轴与夹具和工件的连接形式等）。
5．成形运动基本概念（成形运动是由主运动和进给运动组成，什么是内联、外联传动链等）。
按成形运动在切削加工中的作用，可分为主运动和进给运动。
①车床的工件旋转运动是主运动，转速较高，消耗机床功率的最大部分。
②车床的刀具移动是进给运动。
•由动力源一传动装置一执行件或执行件—传动装置一执行件构成的传动联系，称为传动链。
按传动链的性质不同可分为外联系传动链(外链)和内联系传动链(内链)。
6．机床的运动联系和传动原理图。
(1) 动力源它是提供动力的装置。
普通机床常用三相异步交流电动机，数控机床常用直流或交流调速电动机或伺服电动机。
(2) 传动装置它是传递动力和运动的装置。
通过它把动力源的动力传递给执行件，或把一个执行件的运动传递给另一个执行件。
传动装置通常还包括改变传动比、改变运动方向和改变运动形式(从旋转运动变为直线运动)等机构。
(3) 执行件它们是执行运动的部件，如主轴、刀架以及工作台等。
其任务是带动工件或刀具完成旋转或直线运动，并保持准确的运动轨迹。
制造技术思考题10 (作业)
机制10级机械制造技术作业机械加工工艺规程的制定8-18：图b) 定位基准与设计基准重合，设计尺寸直接获得)(1.0101mm A ±=图c) 设计尺寸1.010±间接获得，为封闭环)(1.0100mm A ±=，工序尺寸)(8005.0mm -为减环8102-=A ------188102=+=A ;)05.0()(1.02--=+A ES -----05.005.01.0)(2+=-+=A ES 0)(1.02-=-A EI -----1.0)(2-=A EI)(1805.01.02mm A +-=图d) 设计尺寸1.010±间接获得，为封闭环)(1.0100mm A ±=，工序尺寸)(8005.0mm -为减环，)(3801.0mm -为增环383810A --=------20108383=--=A ;)05.0()(01.03---=+A EI -----05.005.01.00)(3-=+-=A EI0)(1.01.03---=-A ES -----0)(3=A ES)(20005.03mm A -=8-19 （1）建立工艺尺寸链—确定封闭环、增减环： 封闭环：02.0026-=A 。
车外圆工序尺寸1A 为减环，铣键槽工序尺寸2A 、磨外圆工序尺寸3A 为增环：005.0021.013.1526.30--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=A ，A A =2？ 0016.002032.0315230--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=A ，工艺尺寸链如图所示。
（2）按极值法—解尺寸链：由1320A A A A -+=得3.26153.15263102=-+=-+=A A A A由()()()()1320A EI A ES A ES A ES -+=得()()()()05.0005.003102-=--=-+=A ES A EI A ES A ES 由()()()()1320A ES A EI A EI A EI -+=得()()()()184.0)016.0(02.03102-=--+-=-+=A EI A ES A EI A EI∴ 0134.005.0184.0225.263.26---===A A 8-20（1）建立工艺尺寸链—确定封闭环、增减环： 封闭环009.0032-==t A 工序尺寸1A 为减环，工序尺寸2A 、铣平面工序尺寸3A 为增环：001.00202.0110220--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=A ， 0025.00205.025.17235--=⎪⎭⎫ ⎝⎛=A ，H A =3 工艺尺寸链如图所示。
先进制造技术思考题
《先进制造技术》思考题一、高速切削技术1、高速切削技术有哪些优越性？为什么在航空制造业得到较成功的应用？2、与常规切削相比，高速切削机理有哪些特别之处？3、高速切削刀具材料有哪些？各适应哪些场合？4、举例说明高速切削技术在航空制造业中的应用。
5、简述高速切削工具系统特点；为什么7：24锥度的BT工具系统不能适应高速切削？。
6、HSK刀具系统为什么能适应高速切削要求？7、什么是“零传动”？电主轴的主要结构特征有哪些？8、混合陶瓷球轴承为什么适合高速主轴？9、高速切削航空铝合金整体结构件，工艺参数和工艺措施如何？二、快速成形技术1、简述快速成形技术特点与步骤2、叙述快速成形工艺原理（立体光刻成形、选区激光烧结、熔融沉积制造、分层实体制造）。
3、叙述各快速成形工艺（立体光刻成形、选区激光烧结、熔融沉积制造、分层实体制造）的优缺点。
4、需要设计支撑结构的快速成形工艺有哪些？为什么？5、影响快速成形精度的因素有哪些？6、叙述快速成形技术在模具制造中的应用。
三、绿色制造1、简述绿色制造的内涵。
2、可以从哪些方面来评价绿色产品和绿色材料？3、举例说明可拆卸性设计与可回收性设计的若干准则。
4、举例说明绿色包装设计的若干要点。
5、试讨论金属切削机床设计时，可采用哪些绿色措施。
6、简叙干切削技术要点。
7、简叙对绿色切削液的性能和成分要求。
8、简述绿色再制造工程的含义及其在汽车制造中的应用。
四、制造模式1、简述丰田公司实施精益生产方式的主要做法；2、制造企业的浪费现象主要有哪些？可以采取哪些方法消除？3、推动式生产方式和拉动式生产方式有哪些不同？4、简述看板的作用和使用方法。
5、（1）拉动式生产和推动式生产有什么区别？拉动式生产通过何种途径实现？（2）什么是一个流生产？如何实现一个流生产？（如何实现“一个流”生产？6、如何实现协作配套领域的精益化管理？7、如何实现产品营销领域的精益化管理？8、产品开发过程中如何实现精益化管理?9、什么是“5W”法？有什么作用？什么是“5S”法？有什么作用？10、（1）简叙企业各层次浪费的含义及相互关系（2）什么是真效率？什么是假效率？（20分）11、试从设备、产品和人员三个方面，讨论如何实现企业的少人化。
精密制造复习重点
机械制造的任务：1.解决各种难切削材料的加工问题2.解决各种特殊复杂型面的加工问题3 .解决各种超精密、光整零件的加工问题4.特殊零件的加工问题与传统加工方法的不同点：1.不是主要依靠机械能而是主要用其他的能量去除工件材料2.工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，根本不需要使用任何工具3.在加工过程中，工具与工件之间不存在显著地机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具超微量去除技术是实现超精密加工的关键原因：1.工具与工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的精度难以控制2.工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响3.去除层越薄，被加工表面所受切应力越大，材料越不容易切除超精密加工按加工方式分为：切削加工，磨料加工，特种加工，复合加工超精密加工的实现条件：机理与工艺方法工艺装备工具工件材料精密测量及误差补偿技术工作环境条件超精密加工机床是超精密加工加工最重要、最基本的加工装备。
要求：高精度高刚度高稳定性高自动化主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心其要求是：极高的回转精度，转动平稳，无振动。
关键在于精密轴承（液体静压轴承盒空气静压轴承）主轴的驱动方式：柔性联轴器驱动，内装式同轴电动机驱动材料的主要因素：耐磨损，不易生锈腐蚀，热膨胀系数小，材料稳定性好超精密机床的总体布局：T形布局，十字形布局，R-θ布局，立式结构布局常用导轨：液体静压导轨和空气静压导轨，结构形式有燕尾型、平面型、V-平面型，双V形常见微进给装置：压电和电致伸缩微进给装置（3大关键技术：电致伸缩传感器、微量进给装置的机械结构及驱动电源），摩擦驱动装置，机械结构弹性变形微量进给装置刀具需满足要求：1极高的硬度，耐磨性和弹性模量，以保证刀具有很高的尺寸耐用度2.刃口能磨得及其锋锐，及刃口半径很小，以实现超薄切削3.刃口无缺陷，切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑镜面4.与工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低以得到极好的加工表面完整性天然单晶金刚石被认为是理想的、不能代替的的超精密切削刀具材料特性：硬度极高、耐磨性和强度高、导热性能好、和有色金属摩擦因数低，但是与钢铁材料的亲和性很强，应用范围受限制密度之比：100：110:111=1:1.414:2.308磨削率之比100：111：110=5.8:1:12.8金刚石晶体的解理现象：指晶体受到定向的机械力作用时可以沿平行于某个平面平整的劈开的现象。
精密加工课后习题答案
1-1试述精密和超精密加工技术对发展国防和尖端技术的重要意义。
精密和超精密加工是国际竞争取得成功的关键技术。
许多现代技术产品需要高精度制造。
发展尖端技术，发展国防工业，发展微电子工业等都需要精密和超精密加工制造出来的仪器设备。
1-2从机械制造技术发展看，过去和现在达到怎样的精度可被称为精密和超精密加工精密加工：加工精度0.1～1um表面粗糙度Ra在0.02～0.1um超精密加工：加工精度高于0.1um表面粗糙度Ra小于0.01um1-3精密和超精密加工现在包括那些领域。
1）超精密切削（各种镜面）2）精密和超精密磨削研磨（集成电路基片和高精度磁盘）3）精密特种加工（电子束、离子束加工使美国超大规模集成电路线宽达到0.1um）1-4试展望精密和超精密加工技术的发展。
对精密和超精密加工技术给予足够的重视，投入较多的人力物力进行研究和发展，在生产中稳定纳米加工，扩大应用亚微米加工技术，并开始纳米级加工的试验研究，则在10～15年内有希望达到美国等先进国家的水平。
可先在某些单项技术上取得突破，逐步使我国的精密和超精密加工技术达到国际先进水平。
1-5我国的精密和超精密加工技术和发达国家相比情况如何与发达国家相比，仍有不少的差距。
不少精密机电产品尚靠进口。
有些靠老工人手艺，且报废高。
某些精密机电产品我国虽已能生产，但其中的核心关键部件仍需依靠进口，我国每年需进口大量尚不能生产的精密数控机床设备。
1-6我国要发展精密和超精密加工技术，应重点发展哪些方面的内容?1）超精密切削、磨削的基本理论和工艺2）超精密设备的关键技术、精度、动特性和热稳定性3）超精密加工的精度检测、在线检测和误差补偿4）超精密加工的环境条件；5）超精密加工的材料2-1金刚石刀具超精密切削有哪些应用范围?用于加工铝合金、无氧铜、黄铜、非电解镍等有色金属和某些非金属材料。
用于加工陀螺仪、激光反射镜、天文望远镜的反射镜、红外反射镜和红外透镜、雷达的波导管内腔、计算机磁盘、激光打印机的多面棱镜、复印机的硒鼓、菲尼尔透镜2-2金刚石刀具超精密切削的切削速度如何选择？根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。
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精密制造技术思考题（精密加工装备部分）
高伟强11.Nov.2015
1.试论述精密制造装备在精密加工技术中的地位和作用。
2.试列举您所熟知的国际上著名的精密机床研发、生产的机构或企业。
著名的LODTM超精密机床是由哪家单位研制开发的？
3.精密机床主轴有哪些基本要求？
4.机床主轴的回转误差是一项综合性的误差，是主轴在回转过程中实际回转轴线相对于理论回转轴线的漂移。
机床主轴的回转误差可以分为哪3种基本形式？
5.精密和超精密主轴的轴承主要采用何种轴承？为什么目前超精密机床主轴很少使用滚动轴承？
6.精密机床采用液体静压轴承时，为什么其推力轴承一般的两个相对的止推面做要做在轴的同一端？
7.为什么精密和超精密加工机床的精密主轴通常空气静压轴承，并指出空气静压轴承的缺点。
8.试比较液体静压轴承和空气静压轴承都有哪些优缺点?
9.精密机床主轴空气静压轴承有哪些常用的结构形式?
10.精密机床主轴空气静压轴承的节流方式有哪些？
11.精密机床主轴的驱动方式主要有哪几种？各有什么优缺点？
12.超精密机床结构布局的主要有哪几种形式？采用偏心圆转角布局有何优缺点？
13.精密、超精密机床的床身结构和导轨的材料有何要求？试对精密、超精密机床常用的床身结构和导轨的各种材料的高刚度、热稳定性、耐磨性、抗震性进行比较。
14.导轨在机床中的主要作用是什么？精密机床导轨都有哪些方面的要求？试解析机床进给系统的爬行现象，并指出避免进给系统爬行的方法。
15.精密机床导轨常用的有哪几种类型？各有何优缺点？
16.气浮导轨和空气静压导轨结构上有何不同？各有什么优缺点？
17.空气静压导轨的节流方式有哪几种？
18.什么是伺服驱动？试述现代精密机床的数控系统和伺服驱动系统发展趋势？
19.为什么目前的精密、超精密机床广泛采用直线电机驱动技术？直线电机有何特点？直线电机是由哪两部分组成的？
20.试比较直线电机、音圈电机、力矩电机和压电陶瓷驱动的特点。
21.对精密、超精密机床的数控系统有何要求？
22.精密、超精密机床几何检测常采用哪些方法？试述增量式光栅尺和双频激光干涉检测的基本原理？
23.精密、超精密机床常用哪些机械传动机构？为什么超精密机床不采用齿轮传动系统？
24.试述摩擦柔索和柔性铰链传动的特点。
25.什么是宏-微复合精密工作台？宏-微复合精密工作台的微进给实现方法？
26.什么是慢刀伺服和快刀伺服？快刀伺服与慢刀伺服车削的区别是什么？
27.压电式微进给装置的基本原理和特点？电致伸缩传感器的材料是什么？
28.如何提高精密机床结构件的稳定性？
29.精密、超精密机床采用在线激光检测时，为什么同一方向的运动位移有时需要用两路（甚至3-4路）激光来检测？
30.提高机床结构的抗振性和消除、减少机床的措施有哪些？
31.采用气浮隔振垫为什么需要有自动找水平的控制系统？通过何种方法检测和调整机床的水平？
32.精密加工中机床热变形和工件温升对加工精度有何影响？减少机床热变形的措施有哪些?。