机械加工质量分析与控制.doc

第四模块 机械加工质量分析与控制一、 填空题1. 工件表面的加工质量指标分为：（ ） 和（ ）。2. （ ） 是指零件在加工后的几何参数的实际值与理想值相偏离的程度3. 机械加工中，由机床、夹具、刀具、工件组成的统一体，称为 （ ）；4. 加工原理误差是指采用了近似的 （ ）或（ ）进行加工时产生的误差；5. 加工细长轴时，通常后顶尖采用弹性顶尖，目的是为了消除（ ） 的影响。6. 加工经济精度是指在正常生产条件下，符合（ ）、（ ），（ ），所能达到的加工精度等级。7. 在普通铣床上，采用成型法加工齿形时，存在由刀具近似形状引起的（ ）。8. 在普通外圆车床上车削外圆时，如果导轨在水平面内存在直线度误差（向前凸），则加工出来的零件会产生（ ）。9. 原始误差所引起的切削刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表面的法线方向，则对加工误差有直接的影响，所以把加工表面的法向称为（ ）。10. 工艺系统受力变形的程度主要与系统的（ ） 有关。11. 由于部件是有许多零件组成，其中存在很多( ) ，所以在受力变形时不能和整体零件相比，部件的刚度要比我们想象的( )的多。12. 一般情况下，复映系数远 ( )，在23次走刀之后，毛坯误差下降很快，所以一般只有在 ( ) 时用误差复映规律估算加工误差才有实际意义。13. 大批量生产时，采用调整法加工，一批毛坯余量都不一样，由于( )的结果，造成一批零件的“尺寸分散”。14. 磨削薄片零件时，在零件下面垫橡胶的目的是消除( )造成的工件变形。15. 不同加工方法，切削热传入工件的( )不同，有时相差很大，所以工件的热变形程度不同；16. 工件受热比较均匀，主要影响工件的 ( )精度；工件受热不均，主要影响 ( ) 。17. 按误差在一批零件出现的规律，分两类：( )、（ )。18. 加工一批零件时，如果是在机床一次调整中完成的，则机床的调整误差引起( )误差；如果是经过若干次调整完成的，则调整误差就引起( )误差。19. 工艺系统热平衡之前的变形造成的雾差是( )误差；之后是( )误差。20. 利用分布图分析法，能把工艺过程中存在的( )误差从加工误差中区分开来，但不能把( ) 误差从加工误差中区分开来。填空题答案1. （加工精度）、（加工表面质量 ）。2. （加工误差）3. （工艺系统 ）；4. （加工方法）、（刀具 ）5. （ 零件热伸长）6. （质量标准的设备和工装、标准技术等级的工人，合理的加工时间）。7. （ 原理误差 ）8. （ 鼓形误差 ）9. （误差敏感方向）10. （ 刚度 ） 11. ( 薄弱环节) 、( 小 ) 12. (小于 1)、 (粗加工) 13. ( 误差复映 ) 14. ( 夹紧力 )15. ( 比例 ) 16. (尺寸 )、 (形状精度) 。17. (系统性误差)、(随机性误差)。18. (常值系统 )、 ( 随机 ) 19. (变值系统性 )、(常值系统性 )20. (常值系统性)误、(变值系统性) 。二、 选择题单选题1、产品质量包括设计质量、制造质量和（）。A服务B可靠性C可扩展性D完整性2、（）是零件实测尺寸与理想几何参数间的偏离值。A加工精度B加工误差C偏差D均方差3、在精密加工中，（）往往占主导地位。A形状精度B尺寸精度C位置精度4、（）不能通过改变工艺装备的方式加以改善。A加工精度B加工误差C制造成本D经济精度5、加工精度是指零件加工后的（）与理想几何参数的符合程度。A算术平均值B极大值或极小值C实际几何参数6、误差敏感方向是（）A加工表面的法向B加工表面的切向C介于两者之间7、车削加工外圆时，（）对工件圆度影响较大。A主轴承内径圆度误差B主轴颈圆度误差8、镗削加工内孔时，（）对工件圆度影响较大。A主轴承内径圆度误差B主轴颈圆度误差9、车床导轨对加工精度影响最大的是（）A水平面内的直线度B垂直面内的直线度C前后导轨的平行度10、车削细长杆时，受系统刚度影响，容易出现（）的形状误差A两端粗、中间细B两端细、中间粗C锥形11、误差复映系数越小，加工误差衰减越（）A快B慢C无影响12、车削细长杆时，受工件热变形影响，容易出现（）的形状误差A两端粗、中间细B两端细、中间粗C锥形13、铸件在加工后出现变形的原因是（）A热影响变形B受力变形C内应力消除变形14、要分析工艺过程中的变值系统性误差，应采用（）A分布图法B点图法15、为提高接触面的耐磨性，摩擦副的表面粗糙度（）A越小越好B越大越好C存在最佳值16、为提高零件的疲劳强度，其表面应（）A残余拉应力B残余压应力C无残余应力17、误差复映系数主要受（）影响。A受力大小B切削速度C工艺系统刚度D刀具角度18、两次机床调整后加工的零件放在一起，会使加工误差分布呈现（）A正态分布B偏态分布C双峰分布D多峰分布19、用分布图法分析零件加工误差时，如果分布曲线越平坦，说明（）A加工精度低B加工精度高C系统误差大D系统误差小20、分布图法主要用于分析（）A常值系统误差B变值系统误差C随机性误差。答案：1、A2、B3、A4、D5、C6、A7、B8、A9、A10、B11、A12、A13、C14、B15、C16、B17、D18、C19、B20、A。多选题1、零件的几何误差包括（）。A尺寸误差B几何形状误差C位置误差D表面粗糙度2、几何形状误差包括（）。A宏观几何形状误差B尺寸误差C波度D微观几何形状误差3、欲减小传动链误差，应当（）。A缩短传动链B采用降速传动C采用升速传动D提高传动件精度4、工艺系统静误差包括（）。A原理误差B机床误差C夹具误差D刀具误差5、工艺系统动误差包括（）。A刀具磨损B受力变形误差C热变形误差D测量误差6、工艺系统受力变形引起的误差大小主要受（）影响。A受力大小B系统刚度C受力方向D受力时间7、进行机床部件刚度测量时，变形与载荷不成线性关系，其原因是（）。A零件结合面接触变形B摩擦力阻止受力变形C、零件间存在间隙8、提高磨削表面质量的方式有（）A减小砂轮的粒度B及时修整砂轮C提高磨削速度D采用油性切削液9、影响表面粗糙度的因素有（）。A刀具几何形状B机床的刚度C切削用量D工件的材质10、机械加工表面质量包括（）A表面粗糙度B表面层冷作硬化C波度D表面层残余应力E金相组织变化。答案：1、ABC2、ACD3、ABD4、BCD5、ABC6、ABC7、AB8、ABC9、ACD10、ABCDE。三、 判断题（正确的在题后括号内划“”，错误的划“”）1. 提高加工精度的问题，就是降低加工误差的问题。（ ）2. 经济精度是一个范围，而且不是一成不变的，随着工艺技术的发展，会不断提高。（ ）3. 一种加工方法所能达到的加工精度是一定的。（ ）4. 在普通车床上车削英制螺纹时，存在加工原理误差。（ ）5. 原始误差所引起的切削刃与工件间的相对位移，如果产生在加工表面的切线方向上，可以忽略不计。（ ）6. 车床主轴的径向跳动对加工端面无直接影响。（ ）7. 车床主轴的纯轴向窜动不会对端面车削产生影响。（ ）8. 加工时如果原始误差出现在误差敏感方向，则工件的精度影响较大。（ ）9. 部件刚度除了组成零件的弹性变形外，还包括接触变形、薄弱零件的变形、间隙的等因素的影响，所以不同于零件的刚度。（ ）10. 误差复映系数是一个大于1的数。（ ）11. 工件加工时单面受热变形产生的加工误差要比均匀受热变形产生的加工误差更小。（ ）12. 刀具、夹具、量具、机床磨损属于常值系统性误差。（ ）13. 定位误差属于随机性误差。（ ）14. 随机性误差很难彻底消除，而系统性则比较容易减小或消除。（ ）15. 在机械加工中，当表面层金属组织发生形状变化 、体积变化或金相组织变化后，在外载荷去除后，就会出现残余应力。（ ）答案1. （）2. （）3. （）4. （）5. （）6. （）7. （）8. （）9. （）10. （）11. （）12. （）13. （）14. （）15. （）四、 分析简答题1、在卧式镗床镗削箱体孔时，试分析(1) 采用刚性镗杆；(2) 采用浮动镗杆和镗模夹具，影响镗杆回转精度的主要因素有哪些？2、有一批小轴其直径尺寸为mm，测量后得mm， =0.01mm，属正态分布。求合格率Qh和废品率Qf并分析废品特性及减少废品率的可能性(见图4-1)。图4-1 3、在车床上精车一工件外圆表面，采用的车刀主偏角，副偏角，加工表面粗糙度要求为残留面积最大高度，问： 计算需要采用的走刀量。 实际加工出来的粗糙度和计算出来的粗糙度是否能完全相同？ 是否走刀量越小，实际加工的表面粗糙度就越低。4、在车床上用两顶尖装夹车削一批零件的外圆，工件直径为，长度120mm，毛坯直径偏差1mm，切削用量：切深，切削速度v = 100m/min，进给量f =1mm/r，横向切削力，机床系统刚度为12000 N/mm，问一次走刀后，零件圆度误差有多大？如分成两次走刀将如何？5、车削图4-2所示零件的外圆后，发现有锥度误差，试指出产生此误差的可能原因。6、在车床上加工端面时，有时会出现圆锥面或者端面凸轮似的形状误差（放大示意如图4-3），试分析产生误差的原因 图42 图437、图4-4中可能产生的加工误差的主要形式和原因是什么？a）在车床上粗车长轴；b) 在车床上粗镗套筒内孔（设原内孔为351，表面很粗糙）；c) 在车床上镗套筒内孔；d) 在平面磨床上磨平面。图448、在自动车床上要加工一批直径尺寸要求为80.090 mm的工件，调整完毕后试车50件，测得尺寸如下。画尺寸分布的直方图，计算工艺能力系数。若该工序允许废品率为3%，问该机床精度能否满足要求？6.920, 7.970, 7.980, 7.990, 7.995, 8.005, 8.018, 8.030, 8.068, 7.935, 7.970, 7.982, 7.991, 7.998, 8.007, 8.022, 8.040, 8.080, 7.940, 7.972, 7.985, 7.992, 8.000, 8.010, 8.022, 8.040, 7.957, 7.975, 7.985, 7.992, 8.000, 8.012, 8.028, 8.045, 7.960, 7.975, 7.988, 7.994, 8.002, 8.015, 8.024, 8.028, 7.965, 7.980, 7.988, 7.995, 8.004, 8.027, 8.065, 8.0179、在两台相同的自动车床上加工一批小轴外圆，要求保证直径110.02mm，第一台加工1000件，其直径尺寸按照正态分布，平均值，均方差。第二台加工500件，其直径尺寸也按正态分布，且，。试求：a）在同一图上画出两台机床加工的两批工件的尺寸分布图，并指出哪台机床的精度高？b）计算并比较哪台机床的废品率高，并分析其产生的原因及提出改进方法。10、在车床上加工一批一批工件的孔，经测量，实际尺寸小于要求的尺寸而必须返修的工件数占22.4%,大雨要求的尺寸而不能返修的工件数占1.4%,若孔径的公差T=0.2mm, 整批工件尺寸服从正态分布,试确定该工序的标准差,工艺能力系数,并判断车刀的调整误差是多少?11、在无心磨床上磨削销轴，销轴外径尺寸要求为140.01。现随机抽取100件进行测量，结果发现其外径尺寸接近正态分布，平均值为X = 13.98，均方根偏差为S = 0.003。试：a）画出销轴外径尺寸误差的分布曲线；b）计算该工序的工艺能力系数；c）估计该工序的废品率；d）分析产生废品的原因，并提出解决办法。12、在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为mm。若根据测量工序尺寸接近正态分布，其标准差为mm，公差带中心小于分布曲线中心，偏差值为0.03 mm。试计算不合格品率。13、在车床上精车一工件外圆表面，采用的车刀主偏角，副偏角，加工表面粗糙度要求为残留面积最大高度，问：计算需要采用的走刀量。实际加工出来的粗糙度和计算出来的粗糙度是否能完全相同？是否走刀量越小，实际加工的表面粗糙度就越低。14、某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为60mm、长度为150mm的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。15、在车床上精车一批直径为60mm、长为1200mm的长轴外圆。已知：工件材料为45钢；切削用量为：m/min, =0.4mm, f =0.2mm/r; 刀具材料为YT15。在刀具位置不重新调整的情况下加工50个工件后，试计算由刀具尺寸磨损引起的加工误差值。16、在三台车床上分别加工三批工件的外圆表面，加工后经测量，三批工件分别产生了如图4-59所示的形状误差，试分析产生上述形状误差的主要原因。17、在外圆磨床上磨削图4-60所示轴类工件的外圆，若机床几何精度良好，试分析磨外圆后A-A截面的形状误差，要求画出A-A截面的形状，并提出减小上述误差的措施。 18、已知某车床的部件刚度分别为：主轴=5000N/mm；刀架=23330 N/mm，尾座=34500N/mm。今在该车床上采用前、后顶尖定位车一直径为的光轴，其径向力Fp=3000N，假设刀具和工件的刚度都很大，试求：1）车刀位于主轴箱端处工艺系统的变形量；2）车刀处在距主轴箱1/4工件长度处工艺系统的变形量；3）车刀处在工件中点处工艺系统的变形量；4）车刀处在距主轴箱3/4工件长度处工艺系统变形量；5）车刀处在尾架处工艺系统的变形量。完成计算后，画出加工后工件的纵向截面形状。19、按图4-61a的装夹方式在外圆磨床上磨削薄壁套筒A，卸下工件后发现工件成鞍形，如图4-61b所示，试分析产生该形状误差的原因。20、在卧式铣床上按图4-62所示装夹方式用铣刀A铣键槽，经测量发现，工件右端处的槽深大于中间的槽深，且都比未铣键槽前调整的深度浅。试分析产生这一现象的原因。 21、在车床上车一短而粗的轴类工件。已知：工艺系统刚度系统=20000N/mm，毛坯偏心e=2mm,毛坯最小背吃刀量。问第一次走刀后，加工表面的偏心误差是多大？至少需要切几次才能使加工表面的偏心误差控制在0.01mm以内？22、如果卧式车床床身铸件顶部和底部残留有压应力，床身中间残留有拉应力，试用简图画出粗刨床身底面后床身底面的纵向截面形状，并分析其原因。23、图4-63所示板状框架铸件，壁3薄，壁1和壁2厚，用直径为D的立铣刀铣断壁3后，毛坯中的内应力要重新分布，问断口尺寸D将会发生什么样的变化？为什么？ 24、车一批外圆尺寸要求为的轴。已知：外圆尺寸按正态分布，均方根偏差，分布曲线中心比公差带中心大0.03mm。试计算加工这批轴的合格品率及不合格品率。25、在自动车床上加工一批轴件，要求外径尺寸为mm，已知均方根偏差，试求此机床的工序能力等级？26、在车床上车削一细长轴，当车削加工前工件横截面有圆度误差（如椭圆度），且车床床头的刚度K头大于尾座的刚度K尾时，请分析在只考虑工艺系统受力变形的影响条件下，一次走刀加工后工件的横向及纵向形状误差。解： 根据误差复映规律，加工后的工件在横截面上仍有椭圆度误差； 由于工件细长，刚度很低，且K头K尾, 故加工后纵向形状呈现两头大中间小的腰鼓形，且靠近床头的一端直径小于尾座一端的直径。27、从无心磨床上加工一批轴，其设计尺寸要求为mm，从中抽检了300个零件，经过计算知这批零件的mm， = 0.01mm。分析该工序所达到的加工精度（即分散范围）是多少？是否会出现废品？废品是否可以修复？并计算该工序的工序能力系数Cp。解答：1）加工精度：6= 0.06 2）加工尺寸的最大值：=19.98+30.01=20.01，超过了设计尺寸；加工尺寸的最小值：=19.98-30.01=19.95；没有超过设计尺寸。结论：有废品出现，但尺寸较大，所以可以修复。 3）Cp= T/6=0.080.06=1.33 28、按性质，加工误差分为几类？并为每一类误差举一例。分两类 系统性误差常值系统性误差：如机床制造误差，两次调整误差变值系统性误差：如热变形、刀具磨损（热平衡前）随机性误差：如误差复映、残余应力引起的变形29、在车床上用三爪卡盘定位夹紧精镗加工一薄壁铜套的内孔，图示，若车床的几何精度很高，试分析加工后内孔的尺寸、形状及其与外圆的同轴度产生误差的原因有哪些？ l 分析a) 影响内孔尺寸精度的主要因素：i. 镗刀的调整误差；ii. 薄壁铜套加工时的热变形；iii. 镗刀的受力变形。b) 影响内孔形状精度的主要因素：i. 工件的夹紧变形；ii. 加工前工件内孔原有的形状误差；iii. 工件的受力变形c) 影响内孔与外圆同轴度误差的主要因素：i. 三爪卡盘的制造及安装误差；ii. 加工前内孔对外圆的同轴度误差。.五、 简答题1.机械加工表面质量包括哪些具体内容？ 2.为什么机器零件往往从表层开始破坏？ 3.为什么在切削加工中一般会有冷作硬化现象？ 4.为什么磨削加工容易产生烧伤？ 5.机械加工中，为什么零件表层金属会产生残余应力？ 6.机械零件的精度包括哪些方面？7.在机械加工中，获得零件精度的方法有哪些？各适用于什么场合？8.何谓机床误差？举例说明对加工精度的影响； 9.提高机床主轴回转精度有哪些途径？ 10.何谓误差敏感方向？在分析机床导轨误差对加工精度的影响有何意义？ 11.工件加工精度包括哪几个方面？ 12.什么是工艺系统，工艺系统误差来源包括哪些？ 13.系统误差和随机误差的概念，举例说明什么是常值系统误差和变值系统误差，加工方法的原理误差是一种什么误差。 14.获得加工精度的方法有哪几种？ 15.什么是复映误差，什么是误差复映系数，采用什么措施减少复映误差。 16.什么是工艺能力系数，它的意义是什么，如何根据工艺能力系数调整加工工艺方法及设备？17. 什么叫加工误差？它与加工精度、公差之间有何区别？18. 加工误差包括哪几方面？原始误差与加工误差有何关系？19. 何为误差敏感方向？车床与镗床的误差敏感方向有何不同？20. 举例说明机床传动链的误差对哪些加工的加工精度影响大，对哪些加工的加工精度影响小或无影响。21. 工艺系统的几何误差包括哪些方面？22. 精密机床是如何减少几何误差对加工精度的影响？23. 什么叫机床的接触刚度？有哪些影响因素？24. 如何减小或消除机床受力变形对加工精度的影响？25. 车削加工时，工件的热变形对加工精度有何影响？如何减小热变形的影响？26. 加工表面的几何特征包括哪些方面？27机械加工表面质量包括哪些内容？28. 零件的表面质量是如何影响零件的使用性能的？29. 采用粒度为30号的砂轮磨削钢件和采用粒度为60号的砂轮磨削钢件，哪一种情况表面糙度Rs值更小。30. 什么是加工硬化？评定加工硬化的指标有哪些？31. 试述磨削烧伤的原因。32. 为什么表面层金相组织的变化会引起残余应力？33. 受迫振动与自激振动的区别是什么？34. 消除或减小自激振动的方法有哪些？35什么是加工原理误差?举例说明。36什么是工艺系统刚度?工艺系统受力变形对加工精度的影响有哪些?37试述分布曲线法与点图法的特点、应用及各自解决的主要问题。38常用的误差预防工艺方法有哪些?39试举例说明在机械加工过程中，工艺系统受力变形、热变形、磨损和内应力怎样对零件的加工精度产生影响?各应采取什么措施来克服这些影响?40机械振动有几种类型?各有何特点?控制自激振动的主要措施有哪些?41影响表面粗糙度的主要工艺因素有哪些?有何改进措施?42机械加工中，造成零件表面层的加工硬化和残余应力的原因是什么?主要影响因素有哪些?43. 用硬质合金车刀切削2