【真题+答案】2024年10月自考02213精密加工与特种加工试题

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2024 年 10 月高等教育自学考试全国统一考试

精密加工与特种加工

（课程代码 02213）

注意事项
1.本试卷分为两部分，第一部分为选择题，第二部分为非选择题。
2.应考者必须按试题顺序在答题卡（纸）指定位置上作答，答在试卷上无效。
3.涂写部分、画图部分必须使用 2B 铅笔，书写部分必须使用黑色字迹签字笔。

第一部分 选择题

一、单项选择题：本大题共 15 小题，每小题 1 分，共 15 分。在每小题列出的备选项中只有一项是最符合题目要求的，请将其选出。
1.属于超精密机械加工的加工精度范围的是
A. 0.0001 – 0.001μm
B. 0.001 – 0.1μm
C. 0.1 – 1μm
D. 1 – 100μm

2.属于切削刃和工件表面的接触初期的是
A. 弹性滑动区域
B. 塑性滑动区域
C. 切削区域
D. 断裂区域

3.不属于影响切削力的因素是
A. 切削速度
B. 进给量
C. 切削深度
D. 工件速度

4.不属于切削液的作用的是
A. 促进积屑瘤的产生
B. 降低加工区域温度
C. 减少切削力
D. 减小刀具磨损

5.不属于精密机床上常用的床身和导轨材料的是
A. 优质耐磨铸铁
B. 金刚石
C. 花岗岩
D. 人造花岗岩

6.无法用磨削进行精加工的材料是
A. 铸铁
B. 碳钢
C. 纯铜
D. 陶瓷

7.属于超硬磨料的材料是
A. 白刚玉
B. 铬刚玉
C. 立方碳化硅
D. 立方氮化硼

8.电火花加工的精度为
A. 0.01mm
B. 0.05mm
C. 0.1mm
D. 0.5mm

9.位于电火花加工后工件表面最上层的是
A. 熔化层
B. 热影响层
C. 显微裂纹
D. 涂覆层

10.在三种常用的电解液中，NaCl 电解液的质量分数一般为
A. 10%
B. 10% – 15%
C. 20%
D. 15% – 35%

11.不属于电铸常用的金属是
A. 铜
B. 镍
C. 铁
D. 镁

12.不属于电解液的流向是
A. 正向流动
B. 反向流动
C. 横向流动
D. 纵向流动

13.属于复合电解加工的作用形式的是
A. 切削
B. 离子转移
C. 熔化
D. 切蚀

14.刀具在机外磁化时能实现一次性磁化的是
A. 焊接式硬质合金刀具
B. 机夹式硬质合金刀具
C. 整体高速钢刀具
D. 金刚石刀具

15.低温切削加工中，将工件浸在低温液体中进行加工的是
A. 浸液冷却法
B. 喷射冷却法
C. 刀具冷却法
D. 工件冷却法

二、判断题：本大题共 10 小题，每小题 1 分，共 10 分。判断下列各题正误，正确的在答题卡相应位置涂 “A”，错误的涂 “B”。
16. 用天然金刚石车刀精密切削时，切削力随切削速度的增加而下降。
17. 目前常采用切削液浇注工件的方法来减小切削热对精密加工的影响。
18. 在精密切削时，切削深度对切削力的影响大于进给量对切削力的影响。
19. 相变磨损是金刚石刀具的磨损形式。
20. 在进行磨削加工时，工件速度越大，则磨削表面的表面粗糙度越大。
21. 由于金刚石是自然界硬度最高的物质，所以常用于磨削钢铁材料。
22. 电火花加工中常使用电火花磨削和镗磨来改善工件的表面性质。
23. 由于铜能制成各种精密电极，所以常用于中、小型腔加工的工具电极。
24. 电解抛光可以用于对工件进行形状和尺寸加工。
25. 电子束加工时，高速电子束流是由热发射电子沿着电场强度相同方向运动形成的。

第二部分 非选择题

三、填空题：本大题共 20 小题，每小题 1 分，共 20 分。
26. 金刚石刀具破损的原因可分为裂纹、破裂和________三种。
27. 刀具的磨损过程可分为初期磨损、正常磨损阶段和________。
28. 切削时大量的切削热是由切屑、________、刀具和周围介质传导的。
29. 超声振动磨削按砂轮的振动方式可分为________和扭转振动。
30. 切削热来自三个切削变形区的金属弹性变形、塑性变形和________。
31. 精密超精密机床上常采用的导轨类型有________、液体静压导轨、气浮导轨和空气静压导轨。
32. 涂覆磨具是指将磨料用________均匀地涂覆在纸、布或其它复合材料基底上的磨具。
33. 磨削液一般可分为非水溶性磨削液和________两大类。
34. 砂带磨削方式从总体上可分为开式和________两大类。
35. 覆盖效应指的是材料放电腐蚀时一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面，并形成具有一定厚度的________的现象。
36. 电火花加工后的表面变化层主要包括熔化层、和显微裂纹。
37. 电火花加工机床的基本组成部分包括脉冲电源、________、工作液循环过滤系统和主机部分。
38. 型腔加工中常用的工具电极结构形式有整体式、镶拼式和________等。
39. 电解加工的基本设备主要包括直流电源、机床、________和自动控制系统等。
40. 离子束加工技术主要有离子束刻蚀、溅射镀膜、离子镀和____四种。
41. 电子束加工可应用于打孔、焊接、____和刻蚀等方面。
42. 激光冲床是将____和模具冲压两种加工工艺有机组合的机床。
43. 复合切削加工是以传统的____或磨削为主的复合加工。
44. 磁化切削按磁化对象和切削加工的关系可分为刀具磁化、工件磁化及____三种形式。
45. 加热切削是对____材料进行切削的一种方法。

四、名词解释题：本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分。
46. 精密磨削加工
47. 电火花加工
48. 电解加工
49. 低温切削加工
50. 电解机械复合加工

五、简答题：本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分。
51. 简述磨削温度的主要影响因素。
52. 简述电火花加工中影响材料放电腐蚀的因素。
53. 简述电化学加工与其他传统加工方法相比具有的特点。
54. 简述电子束加工的特点。
55. 简述超声振动切削的特点。

六、综合题：本大题共 1 小题，每小题 10 分，共 10 分。
56.简述激光加工的特点，并列举一个激光加工设备，阐述该设备的特点。

2024 年 10 月高等教育自学考试全国统一命题考试

02213 精密加工与特种加工 参考答案

一、单项选择题：本大题共 15 小题，每小题 1 分，共 15 分。
1.B 2.A 3.D 4.A 5.B

40. 离子注入
41. 表面改性
42. 激光切割
43. 切削
44. 刀具与工件同时磁化
45. 难加工

四、名词解释题：本大题共 5 小题，每小题 3 分，共 15 分。
46. 精密磨削加工：是一种利用高精度磨床和精细修整的砂轮，对工件表面进行微量材料去除的加工方法。其特点是加工精度高（可达亚微米级）、表面粗糙度低（Ra≤0.01μm），适用于硬脆材料（如陶瓷、光学玻璃）及高精度零件（如轴承、导轨）的最终精加工。
47. 电火花加工 (EDM)：是通过工具电极与工件间脉冲放电产生的高温熔蚀材料来实现加工的工艺。属于非接触式加工，可加工高硬度导电材料（如淬火钢、硬质合金），适用于复杂型腔、微细孔及模具制造，但加工效率较低且表面易形成热影响层。
48. 电解加工 (ECM)：利用电化学阳极溶解原理，在导电电解液环境中通过电流作用去除工件材料。无切削力、无工具磨损，适合高强度 / 高韧性金属（如钛合金、不锈钢）的复杂型面加工（如航空发动机叶片），但需处理电解液污染问题。
49. 低温切削加工：是在切削过程中向加工区域注入液氮、液态 CO₂等冷却介质，使材料局部处于低温状态以改善切削性能的技术。可减少刀具磨损、抑制积屑瘤，适用于难加工材料（如高温合金、复合材料）的高效加工。
50. 电解机械复合加工：结合电解腐蚀与机械去除（如磨削、车削），通过电解作用软化材料表层后机械去除，兼具高效率与高表面质量。典型应用包括硬质合金刀具刃磨和航空航天难加工材料的高效精加工。

五、简答题：本大题共 5 小题，每小题 6 分，共 30 分。
51.
1.砂轮参数：砂轮硬度、磨粒种类（如刚玉、碳化硅）、结合剂类型及砂轮钝化程度，硬度过高或磨粒钝化会增加摩擦生热。
2.工艺参数：砂轮线速度、工件进给速度、磨削深度，速度与深度越大，磨削温度越高。
3.工件材料：材料导热性差（如钛合金）或硬度高（如淬火钢）会加剧热量累积。
4.冷却条件：冷却液种类（如油基 / 水基）、流量及喷射方式不足会导致散热效率降低。

52.
1.电参数：脉冲宽度、电流峰值及脉冲间隔，能量越大腐蚀量越高，但过大会导致表面粗糙。
2.电极与工件材料：电极导热性（如铜、石墨）及工件熔点（高熔点材料腐蚀速率低）。
3.介质特性：介电液（如煤油）的清洁度、流动性影响放电稳定性和蚀除产物排出效率。
4.加工间隙：间隙过小易短路，过大则放电能量分散，需保持合理间隙（通常 0.01 – 0.1mm）。

53.
1.无机械力：通过电化学溶解去除材料，无切削应力，适合薄壁、易变形零件。
2.无工具磨损：工具（阴极）仅传导电流，理论上无损耗，适合批量加工。
3.复杂型面加工：可通过仿形阴极直接加工复杂曲面（如涡轮叶片）。
4.材料适应性强：可加工高硬度、高韧性导电材料（如不锈钢、钛合金）。
5.环保挑战：需处理电解液污染及废液回收问题。

54.
1.高能束流：聚焦电子束能量密度高（达 10⁹W/cm²），可加工超硬材料（如金刚石）。
2.精密微细加工：束斑直径可达微米级，适合微孔、集成电路刻蚀。
3.真空环境：加工在真空中进行，无氧化，但设备成本高且工件尺寸受限。
4.热影响可控：通过脉冲电子束可减少热效应，实现冷加工。
5.非接触式加工：无工具损耗，但加工速度较慢，适合高附加值零件。

55.
1.周期性断续切削：刀具高频振动（15 – 40kHz）降低平均切削力，减少刀具磨损。
2.抑制积屑瘤：振动使切屑与刀具分离，改善表面质量（Ra 可降低 30% – 50%）。
3.降低切削热：断续切削减少摩擦生热，延长刀具寿命。
4.适应难加工材料：适合脆性材料（如陶瓷、玻璃）及高韧性材料（如钛合金）的精加工。
5.提高加工精度：减少切削振动，尤其适用于薄壁件、微细结构加工。

六、综合题：本大题共 1 小题，每小题 10 分，共 10 分。
(一)激光加工的特点：
激光加工是一种基于高能激光束的先进制造技术，其核心特点可归纳如下:
1.无接触加工
激光加工通过高能光束作用于材料，无需物理接触工件，避免了机械冲击和工具磨损有效减少工件变形和污染。例如，激光切割机在切割时不会对材料施加机械力，保证加工精度。

2.高精度与微细加工能力
激光束可聚焦至微米量级光斑，适用于精密加工(如微孔、微雕)，热影响区极小，加工精度可达千分之一毫米。例如，激光微调技术可调整电子元器件的电阻值，误差控制在 1%以内。

3.材料适应性广
可加工高硬度(如金刚石)、高熔点(如陶瓷)及脆性材料(如玻璃)，目能通过透明介质(如玻璃容器)对内部工件进行加工。例如，激光接可用于钛合金航空部件的无缝连接。

4.高能量密度与加工效率
激光能量密度高达 108⁸W/cm² 以上，加工速度快，例如激光切割钢板的效率是传统机械切割的 8-20 倍。同时，瞬时加工特性减少了热扩散，降低热变形。

5.灵活性与自动化集成
激光束易于导向、聚焦和多方向变换，结合数控系统可实现复杂形状加工(如三维曲面切割)和全自动化生产。例如，激光加工中心可通过编程快速切换切割、焊接等不同工艺。

6.环保与经济性
材料利用率高(节省 10%-30%)，无刀具损耗，长期使用成本低，且无噪音污染。例如，激光切割无需模具，直接通过软件调整加工路径，降低生产成本。

(二)激光加工设备示例:激光切割机
(1)设备特点:
1.高精度与多功能性
可完成精密切割、打孔、雕刻等任务，切口宽度仅 0.1mm，适用于金属、塑料、陶瓷等多种材料。例如，在汽车制造中，激光切劃机用于加工高强度钢车身零件，精度±0.05mm。
2.非接触式加工优势
通过聚焦激光束熔化或汽化材料，避免刀具磨损，尤其适合板(如 0.1mm不锈钢)
和复杂轮廓加工
3.高速与高效
切割速度可达每分钟数十米，比传统机械切割快 8-20倍，且支持连续加工，适用于大规模生产。
4.智能控制系统
集成数控系统和 CAD/CAM 软件，可实时调整切割参数(如功率、速度)，实现动态跟踪和自动化生产。
5.环保节能
采用惰性气体辅助切割(如氮气)，减少氧化和废料产生，符合绿色制造趋势。

3.总结
激光加工凭借其无接触、高精度、高效率和材料适应性强等特点，已成为现代制造业的核心技术之一。以激光切割机为代表的设备，通过智能化与柔性化设计，显著提升了工业生产的质量和效率，广泛应用于汽车、航空航天、电子等领域。
(答案仅供参考，以官版评分标准为准。)