浙大工程训练期中大作业

《工程训练》期中大作业

一、数控加工模块

4.参考项目五逆向工程。图1中关于逆向工程相关技术的表述正确的是哪些选项？为什么？请解释。

图1

A. 逆向工程中进行三维数据采集的分接触式和非接触式两种，以上图所示对牙模数据采集

用得是三坐标测量机（CMM），属于非接触式。图中被测牙模上人工添加的标记点是用于后续点云片拼接的定位点，该标志点布置的原则是：标志点避免出现多点共线，根据物体的实际几何特征，在曲率越高的地方标志点布置应越稀疏，以免出现过多数据干扰，同时，任意一个测量位置至少需要看见3个不共线的标记点。对获得的点云数据，有必要对明显的噪声点进行手工或自动剔除，再进行CAD曲面重构或再设计。达到设计要求的三维模型可用于3D打印，左下图所示的3D打印机属于增材制造方法，采用光固化成型机理；右下图所示3D打印机属于减成法，采用熔融沉积机理。

B. 逆向工程中进行三维数据采集的分接触式和非接触式两种，上图所示对牙模的数据采集

采用的是三维扫描仪，属于非接触式。图中被测牙模上人工添加的标记点是用于后续点云片拼接的定位点，该标志点布置的原则是：标志点避免出现多点共线，根据物体的实际几何特征，在曲率越高的地方标志点布置应越稀疏，以免出现过多数据干扰，同时，任意一个测量位置至少需要看见3个不共线的标记点。对获得的点云数据，有必要对明显的噪声点进行手工或自动剔除，再进行CAD曲面重构或再设计。达到设计要求的三维模型可用于3D打印，左、右下图所示的3D打印机成型机理属于增材制造法，采用激光烧结机理。

C. 逆向工程中进行三维数据采集的分接触式和非接触式两种，上图所示对牙模的数据采集

采用的是三维扫描仪，属于非接触式。图中被测牙模上人工添加的标记点主要用于屏蔽实体上的不良区域，该标志点布置的原则是：标志点避免出现多点共线，根据物体的实际几何特征，在曲率比较高的地方标志点布置密集一些，以便更精确地表征特征区域，同时，任意一个测量位置至少需要看见3个不共线的标记点。对获得的点云数据，目前系统软件可保证数据的正确性，直接进行CAD曲面重构。达到设计要求的三维模型可用于3D打印，左、右下图所示的3D打印机成型属于增材制造方法，采用熔融沉积机理。 D. 逆向工程中的三维数据采集有接触式和非接触式两种，上图所示对牙模数据采集用得是

三维扫描仪，属于非接触式。图中被测牙模上人工添加的标记点是用于后续点云片拼接的定位点，该标志点布置的原则是：标志点避免出现多点共线，根据物体的实际几何特征，在曲率比较高的地方标志点布置密集一些，以便更精确地表征特征区域；同时，任意一个测量位置至少需要看见3个不共线的标记点。对获得的点云数据，必须手工或自动剔除明显的噪声点，再进行CAD曲面重构或再设计。达到设计要求的三维模型可用于3D打印。左、右下图所示的3D打印机属于增材制造方法，采用熔融沉积机理。 答：A选项中“在曲率越高的地方标志点布置应越稀疏”错误，曲率越高，点应越密集；“左下图所示的3D打印机属于增材制造方法，采用光固化成型机理；右下图所示3D打印机属于减成法，采用熔融沉积机理”错误，左下图采用的是熔融沉积机理，右下图采用熔融沉积机理，但仍属于增材制造。

B选项中，“在曲率越高的地方标志点布置应越稀疏”仍错误，曲率越高，点应越密集；“左、右下图所示的3D打印机成型机理属于增材制造法，采用激光烧结机理”，原理出错误，采用的均为熔融沉积机理。

C选项中，“图中被测牙模上人工添加的标记点主要用于屏蔽实体上的不良区域”一句错误，ABD选项陈述正确；“对获得的点云数据，目前系统软件可保证数据的正确性，直接进行CAD曲面重构”也错误，我们仍需要手工或自动剔除明显的噪声点，再进行CAD曲面重构或再设计。

D选项正确。

二、热加工模块

5.项目八 热处理 的“演示文稿”和视频教学，提供了工程材料的基本类型和用法。现有项目二CAD/CAM 的“学生作品”中多张异形零件图片。试分析： （1）学生作品图片有多种零件，其所用的材料有哪几种？材料主要力学性能一般用什么指标表示？你认为这几种零件的材料力学性能指标值会有哪些差异？ 答：所用的材料有石膏、铝合金和钢件。

材料的力学性能一般用强度、硬度、塑性、韧性表示.

强度和硬度：钢>铝合金>石膏；塑性和韧性：铝合金>钢>石膏。

（2）当零件承受大的冲击力和摩擦时，应选用那种材料？应该采用什么热处理方法？ 答：钢件的硬度比铝合金高，但韧性较低，可选用钢件。可采用正火、淬火、回火等热处理方法。粒状渗碳体的存在可提高钢的硬度和耐磨性，因而可通过淬火的手段，得到粒状渗碳体。而回火温度最好是低温回火，可以保持淬火钢的高硬度。

6．分别见项目十 铸造 和项目九 压力加工 的“学生作品”中图片：减速箱体、纪念币。试分析：

（1）两种毛坯制造方法各有什么优缺点，其主要应用？

答：减速箱体：根据减速机箱体的作用和使用性能，通常选择铸造成型中的砂型铸造来铸造。

砂型铸造优点：造型材料来源广泛，价格低廉，而且铸造方法适应性强，铸件形状与零件尺寸比较接近，减少切削加工余量；缺点：工序较多，一些工序质量难以保证，质量不稳定，容易形成废品。铸件中容易出现缩孔和气孔，性能不如锻件。

主要应用：铸铁和铸钢。 纪念币：采用特种铸造。

特种铸造优点：铸件尺寸精确，表面粗糙值低，更接近零件最后尺寸，从而易于实现少切削或无切削加工；铸件内部质量好，力学性能高，铸件壁厚可以减薄；金属消耗和铸件废品率低；铸造工序（除熔模铸造外）简单，便于实现生产过程的机械化、自动化；改善劳动条件，提高劳动生产率。缺点：如果冷却时间控制不当，铸件容易出现白口组织，导致切削加工困难；液态合金的充型能力下降，易产生浇不足等缺陷，不适合铸造薄壁铸件；冷却速度快使内应力增加。

主要应用：熔模铸造，金属型铸造，压力铸造，离心铸造等。

（2）图示两种毛坯件，已存在和可能存在的缺陷是哪些？一般可采用何种工艺措施消除？

答：缺陷有：

① 铸件分型面上有错移，措施：搬运过程中不要碰撞上下沙箱； ② 铸件表面上或内部有型砂充填入凹坑，措施：合箱前应吹净型腔内散沙，合箱动作要轻，合箱后及时浇筑。

③ 铸件表面上有不规则并含有熔渣的孔眼，措施：从熔炉。浇包到浇注系统加强挡渣。

三、冷加工模块

8．见项目十三 车削 “媒体素材”中<车削-三爪卡盘装夹钻孔>和<车削-三爪卡盘装夹车内孔（镗孔）>两个图片演示，请说明： （1）对金属材料进行钻孔和车内孔，其主运动和辅运动分别是什么？哪种加工精度高，表面质量好，为什么？上述加工方法对零件有什么样的要求？

答：钻孔：主运动是钻头的旋转运动，辅运动（进给运动）是钻头的轴向运动（垂直进给运动）；

车内孔：主运动是工件的旋转，辅运动（进给运动）是刀具的径向和轴向运动（即车刀的横向进给与刀架轴向走刀运动的复合运动）；

车内孔加工精度高，表面质量好。因为镗孔是钻孔、扩孔、铰孔后的进一步加工，车内孔加工可以任意选择硬度大的合金刀具和比较高的切削速度等条件，实现高精度和高光洁度（粗糙度）加工，且不会由于钻头的原因对加工表面造成损失。采用镗孔（尤其是精镗）表面粗糙度Ra可达到1.6~0.8mm。

要求：钻孔前，工件上要车出平端面，并用中心钻打好中心孔或车出一凹坑，且要求加工零件硬度小，韧性较高等；镗孔要求工件要有孔（钻、铸、锻），且车内孔的零件材料硬度较大。

（2）普通车床和数控车床传动系统有什么区别？其主要组成部分是什么？

答：区别：1、普通机床是皮带传动，噪音大、精度低，而数控机床是三相异步电动机

传动，噪音小、精度高；2、数控机床的主轴传动系统是无级调速，即直接改变三相异步电动机的转速来调速；而普通机床则是用变速齿轮来改变速度，是分级调速；3、换刀方式：普通机床是手动换刀，而数控机床是自动换刀；4、而进给系统的传动系统，普通机床采用的是手摇进给的方式，数控机床的进给方式是采用伺服电动机。

普通车床主要组成部分：主轴箱、进给箱、溜板箱、刀架、尾架、光杠、丝杠和床身。 数控车床主要组成部分：数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分。

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