机械制造技术基础王天煜部分习题答案

思考与练习1-1、1-2、1-3、1-5答案略。1-4工件装夹的含义是什么？机械加工中有哪几类装夹方法？简述各种装夹方法特点及应用场合。答：工件的装夹包括定位和夹紧，定位的任务，使工件能够始终在机床或夹具中占有正确的位置；夹紧的任务，这一正确的位置在加工过程中不因切削力、惯性力重力的作用而发生改变。装夹的方法特点应用场合直接找正装夹加工精度要求不高，生产率较低单件小批生产划线找正装夹加工表面复杂，加工精度要求不高，生产率低单件中小批生产的铸件加工夹具装夹无需划线和找正，定位精度高，操作简单，生产率高用于成批和大量生产中1-6根据六点定位原理，分析图1-20中各工序需要限制的自由度，指出工序基准，选择定位基准并用定位符号在图中表示出来。各工件加工表面分别为孔端面、槽、孔和双孔。图a)过球心打一孔；图b)加工齿轮坏两端面，要求保证尺寸A及两端面与内孔的垂直度；图c)在小轴上铣槽，保旺尺寸H和L图d)过轴心打通孔，保旺尺寸L图e)在支座零件上加工两通孔，保证尺寸A和H。答：a:限制X移动,Y方向的移动b：限制的自由度：X、Y方向的移动和转动，Z方向移动C：限制的自由度：X、Z方向的转动；Y、Z方向的移动d：限制的自由度：X、Z方向转动；X、Y方向的移动。e：限制的自由度：X、Y、Z方向的移动和转动1-7分析图1-21所示的定位方案，指出各定位元件分别限制哪些自由度，判断有无欠定位和过定位，对不合理的定位方案提出改进意见。a：底面：限制了x、y方向的转动，z方向的移动；左v型块限制了x、y方向的移动；右v型块限制了y方向的移动，两个y方向的移动限制了z方向的转动。所以完全定位。b：底面：限制了x、y方向的转动，z方向的移动；左v型块限制了x、y方向的移动，右侧v型块限制了y方向的移动，两个y方向的移动限制了z方向的转动。完全定位。（b)c：底面限制了x、y方向的转动，z方向的移动；左边活动锥销限制x、y方向的移动；v型块限制Y方向的移动；两个Y方向的移动限制了z方向的转动。所以完全定位。d：长v型块+抬肩限制了X、Y、Z方向移动和Y、Z方向转动；支撑钉：z方向的移动；两个z方向的移动限制了X方向的转动。所以完全定位。第2章思考与练习2-1常用外圆表面的加工方法有哪些？答：1）车削加工（1）粗车粗车主要是迅速切除多余的金属。（2）半精车半精车一般作为精加工外圆的预加工。（3）精车精车一般作为最终加工工序或作为精细加工的预加工工序。（4）精细车精细车是用极小的背吃刀量(0.03~0.05mm)和进给量(0.02~0.2mm/r)、高的切削速度(150~2000m/min)对工件进行精细加工的方法。2）磨削加工外圆表面的磨削加工是用砂轮作为刀具磨削工件，以经济地获得高的加工精度和小的表面粗糙度值。3）光整加工外圆表面的光整加工是指在精加工后，从工件表面上不切除或切除极薄的金属层，用以提高加工表面的尺寸和形状精度、减小表面粗糙度或用以强化表面的加工方法，它适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。常用的加工方法有研磨、抛光、超精加工。2-2卧式车床主要用来加工哪些表面？答：车端面，车外圆，车外圆锥面，切槽、切断，车孔，切内槽，钻中心孔，钻孔，铰孔，锪锥孔，车外螺纹，车内螺纹，攻螺纹，车成形面，滚花。2-3常用车刀的种类及用途有哪些？答：（1）45°车刀：车削工件的外圆、端面和倒角（2）75°车刀：车削工件的外圆和端面（3）90°车刀：车削工件的外圆、台阶和端面（4）切断刀：切断工件或在工件上车槽（5）内孔车刀：车削工件上的内孔（6）螺纹车刀：车削螺纹（7）圆头车刀：车削工件的圆弧面或成形面2-4外圆磨削主要有哪几种方式？答：外圆磨削有中心磨削和无心磨削两种：（1）中心磨削利用工件的两个顶尖孔在磨床的前、后顶尖上定位进行磨削，可以修正位置误差。中心磨削有纵磨法和切入磨法。（2）无心磨削时，将工件放置在托板上，导轮相对于砂轮的轴线倾斜一定角度，其线速度分解为水平和垂直方向两个分速度，带动工件做圆周进给运动和轴向进给运动。2-5常用外圆表面的光整加工方法有哪些？答：研磨、抛光、超精加工。（1）研磨加工是指利用硬度比被加工材料更高的微米级磨粒，在硬质研磨盘作用下产生微切削和滚轧作用，实现被加工表面的微量材料去除，使工件的形状、尺寸精度达到要求值，并降低表面粗糙度、减小加工变质层的加工方法。（3）抛光加工是指利用微细磨粒的机械作用和化学作用，在软质抛光工具或化学加工液、电/磁场等辅助作用下，为获得光滑或超光滑表面，减小或完全消除加工变质层，从而获得高表面质量的加工方法。（4）超精加工是使用细粒度磨条（油石）以较低的压力和切削速度对工件表面进行精密加工的方法。2-6内孔表面常见加工方法有哪些？答：车削加工、钻削加工、镗削加工、拉削加工、磨削加工、光整加工。2-7钻削加工范围有哪些？答：钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪锥孔、锪柱孔、锪凸台。2-8钻削加工的常用刀具有哪些？答：麻花钻、扩孔钻、铰刀。2-9拉削加工有哪些特点？答：拉削除了具有一般切削过程的共同规律外，还有以下一些特点：（1）生产率高。拉刀同时工作的刀齿多，而且一次行程能够完成粗、精加工。（2）加工范围广。拉削可以加工圆形及其他形状复杂的通孔、平面及其他没有障碍的外表面，但不能加工台阶孔、不通孔和薄壁孔。（3）加工精度高，表面粗糙度低。拉削的尺寸公差等级一般可达IT8~IT7，表面粗糙度Ra值为0.8～0.4μm。（4）拉床结构简单，操作方便。拉床只有一个主运动，是直线运动，没有进给运动。（5）拉刀寿命长。拉削速度低，每齿切削厚度很小，切削力小，切削热也少。（6）拉刀成本高，刃磨复杂，除标准化和规格化的零件外，在单件小批生产中很少应用。2-10内孔磨削方法有哪些？各适用于何种加工？答：（1）普通内圆磨削：适用于形状规则，便于旋转的工件；（2）无心内圆磨削：适用于大批量生产中，加工外圆表面已经精加工过的薄壁工件，如轴承套圈等；（3）行星内圆磨削：适用于磨削大型或形状不对称、不便于旋转的工件。2-11常见的内孔光整加工方法有哪些？各有何特点？答：1）珩磨孔，具有如下特点：（1）生产率较研磨高。（2）孔的加工精度高。可达较高的尺寸精度、形状精度和较低的表面粗糙度，但不能提高孔与其他表面的位置精度。（3）适应性广。珩磨可加工铸铁件、淬火和不淬火的钢件以及青铜等，但不宜加工韧性大的有色金属件。加工ϕ5~ϕ500mm，孔的深径比可达10以上。珩磨孔广泛用于大批量生产中加工发动机的气缸、液压装置的油缸筒及各种炮筒等，也用于单件小批生产中。2）研磨孔，具有如下特点：（1）设备简单，精度要求不高。（2）加工质量可靠。可获得很高的精度和很低的表面粗糙度，研磨后孔的尺寸公差等级可提高到IT6~IT4，表面粗糙度Ra值为0.1~0.008μm。（3）可加工各种钢、淬硬钢、铸铁、铜铝及其合金、硬质合金、陶瓷、玻璃及某些塑料制品等。研磨孔广泛用于单件小批生产中加工各种高精度型面，并可用于大批大量生产中。2-12常用的平面加工方法有哪些？答：车端面、铣平面、刨平面、拉削平面、磨平面、刮研平面、研磨平面、抛光平面、超精加工平面等。2-13简述卧式铣床的加工范围。答：铣平面、铣沟槽、铣V型槽、铣曲面、切断、铣螺旋槽、铣燕尾槽、铣齿形等。2-14常用铣刀有哪些？各适用于什么场合？答：（1）圆柱铣刀：用于卧式铣床铣削宽度小于铣刀长度的狭长平面的粗铣及半精铣。（2）端铣刀/面铣刀：用于立式铣床、端面铣床或龙门铣床上加工平面，特别适合于大平面的铣削加工。（3）立铣刀：用于加工凹槽、台阶面和小平面等。（4）三面刃铣刀：用于在卧式铣床上铣削台阶面和凹槽。（5）角度铣刀：用于铣削成一定角度的沟槽。（6）锯片铣刀：用于加工深槽和切断工件。此外，还有键槽铣刀、燕尾槽铣刀、T形槽铣刀和各种成形铣刀等。2-15刨床有哪些基本工作内容？答：在刨床上，使用不同的刨刀，可以刨平面、刨垂直面、刨台阶、刨直角沟槽、刨斜面、刨燕尾形工件、刨T形槽、刨V槽、刨曲面、孔内加工、刨齿条、刨复合表面等。2-16平面磨床有哪几种类型？答：常用的平面磨床按其砂轮轴线的位置和工作台的结构特点，可分为卧轴矩台式平面磨床、卧轴圆台平面磨床、立轴矩台式平面磨床、立轴圆台式平面磨床等几种类型。2-17齿轮的切削加工方法主要有哪些？答：（1）按加工原理分类，齿轮的切削加工方法有成形法和展成法（范成法）两种。（2）按所使用设备与刀具分，齿轮的加工方法有：铣齿、插齿、滚齿、剃齿、珩齿、磨齿、刨齿、梳齿、挤齿、研齿等。2-18按切削原理分类，齿轮的切削加工方法有哪几种？各有什么特点？答：（1）成形法使用切削刃形状与被切齿轮的齿槽形状相同的成形刀具切出齿轮的方法。一般在铣床上用齿轮盘形铣刀或指状齿轮铣刀来铣削齿轮，也可在刨床或插床上用成形刀具加工。用成形法加工齿轮，机床较简单，可以利用通用机床加工，但是加工齿轮的精度低。此外，这种方法生产率低，只适用于单件小批生产一些低速、低精度的齿轮。在大批大量生产中，通常采用多齿廓成形刀具来加工齿轮，如用齿轮拉刀、齿轮推刀或多齿刀盘等刀具同时加工出齿轮的各个齿槽。（2）展成法展成法加工齿轮是利用齿轮的啮合原理进行的，即把齿轮啮合副(齿条一齿轮，齿轮一齿轮)中的一个转化为刀具，另一个转化为工件，并强制刀具和工件作严格的啮合运动而展成切出齿廓。展成法需在专门的齿轮加工机床上加工。用展成法加工齿轮，可以用一把刀具加工同一模数不同齿数的齿轮，且加工精度和生产率也较高，因此，各种齿轮加工机床广泛采用这种加工方法，如滚齿机、插齿机、剃齿机等。此外，多数磨齿机及锥齿轮加工机床也是按展成法原理进行加工的。2-19铣齿的工艺特点有哪些？答：（1）成本较低齿轮铣刀结构简单，在普通的铣床上即可完成铣齿工作，铣齿的设备和刀具的费用较低。（2）生产率低铣齿过程不是连续的，每铣一个齿，都要重复消耗切入、切出、退刀和分度的时间。（3）加工精度低为了保证铣出的齿轮在啮合时不致卡住，各号铣刀的齿形是按该号范围内最小齿数齿轮的齿槽轮廓制作的。因此，各号铣刀加工范围内的齿轮除最小齿数的外，其他齿数的齿轮只能获得近似的齿形，产生齿形误差。另外铣床所用分度头是通用附件，分度精度不高。2-20滚齿加工有哪几种运动？答：（1）滚切直齿圆柱齿轮时，需要3个运动：主运动、展成运动、轴向进给运动；（2）滚切斜齿圆柱齿轮时，需要4个运动：主运动、展成运动、轴向进给运动、附加运动（产生螺旋线的附加旋转运动）2-21齿轮的精加工方法有哪些？答：剃齿、珩齿、磨齿等。2-22常用螺纹加工方法有哪些？答：攻螺纹、套螺纹、车螺纹、铣螺纹、搓螺纹、滚螺纹、磨螺纹等。第3章思考与练习3-1如何判断误差的敏感方向？答：所谓误差敏感方向，就是通过刀刃的加工表面法线方向，在此方向上原始误差对加工误差影响最大。一般称法线方向为误差的敏感方向、切线方向为非敏感方向。3-2误差复映的根本原因是什么？答：误差复映现象是在机械加工中普遍存在的一种现象，它是由于加工时毛坯的尺寸和形位误差、装卡的偏心等原因导致了工件加工余量变化，而工件的材质也会不均匀，故引起切削力变化而使工艺系统变形量发生改变产生的加工误差。3-3工艺系统静误差包括哪些内容？答：（1）加工原理误差；（2）主轴回转误差；（3）导轨误差；（4）传动链误差；（5）夹具误差与装夹误差；（6）刀具误差；（7）调整误差。3-4影响机床主轴回转误差的主要因素有哪些？答：主轴回转精度是指主轴的实际回转轴线相对于其理想回转轴线在误差敏感方向上的最大变动量。主轴部件在加工和装配过程中存在多种误差，主轴轴颈的圆度误差、轴颈或轴承间的同轴度误差、轴承本身的各种误差、主轴的挠度和支承端面对轴颈轴线的垂直度误差以及主轴回转时力效应和热变形所产生的误差等，它们使主轴各瞬时回转轴线发生变化，即相对于平均轴线（近似地作为理想回转轴线）发生偏移，形成机床主轴的回转误差。3-5机械加工中的各种振动有哪些特点？答：机械加工过程的振动有三种基本类型：强迫振动、自激振动、自由振动。据统计，强迫振动约占30%，自激振动约占65%，自由振动所占比重则很小。1）强迫振动的特点（1）强迫振动的稳态过程是谐振，只要干扰力存在，振动就不会被阻尼衰减掉，去除干扰力，振动就停止。（2）强迫振动的频率等于干扰力的频率。（3）阻尼愈小，振幅愈大，谐波响应轨迹的范围愈大；增加阻尼，能有效地减小振幅。（4）在共振区，较小的频率变化会引起较大的振幅和相位角的变化。2）自激振动的特点：（1）自激振动是一种不衰减的振动。（2）自激振动的频率等于或接近于系统的固有频率，也就是说，由振动系统本身的参数所决定，这是与强迫振动的显著差别。（3）自激振动能否产生以及振幅的大小，取决于每一振动周期内系统所获得的能量与所消耗的能量的对比情况。（4）自激振动的形成和持续，是由于过程本身产生的激振和反馈作用，所以若停止切削或磨削过程，即使机床仍继续空运转，自激振动也就停止了，这也是与强迫振动的区别之处。3-6机械加工中产生表面粗糙度的主要原因有哪些？答：（1）几何因素：切削加工表面粗糙度主要取决于切削残留面积高度，并与切削表面塑性变形及积屑瘤的产生有关。（2）物理因素：切削过程中刀具的刃口圆角及后刀面的挤压与摩擦会使金属材料发生塑性变形，从而使理论残留面积挤歪或沟纹加深，使表面粗糙度恶化。（3）机械加工中的振动：振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加工表面出现振纹，增大表面粗糙度值，恶化加工表面质量。3-7获得加工精度的方法有哪几种？答：（1）减少误差法；（2）误差补偿法；（3）误差分组法；（4）误差转移法；（5）就地加工法；（6）误差平均法；（7）控制误差法。3-8工艺系统误差的来源包括哪些？答：1）工艺系统的静误差：（1）加工原理误差；（2）主轴回转误差；（3）导轨误差；（4）传动链误差；（5）夹具误差与装夹误差；（6）刀具误差；（7）调整误差。2）工艺系统的动误差：（1）工艺系统的受力变形；（2）工艺系统的热变形；（3）工件内应力引起的加工误差；（4）机械加工中的振动。3-9工艺系统热变形的原理和减少热变形对精度影响的措施有哪些？答：1）工艺系统热变形的原理：（1）机床热变形对加工精度的影响：一般机床的体积较大，热容量大，虽温升不高，但变形量不容忽视。且由于机床结构较复杂，加之达到热平衡的时间较长，使其各部分的受热变形不均，从而会破坏原有的相互位置精度，造成工件的加工误差。（2）刀具热变形对加工精度的影响：尽管在切削加工中传入刀具的热量很少，但由于刀具的尺寸和热容量小，故仍有相当程度的温升，从而引起刀具的热伸长并造成加工误差。（3）工件热变形对加工精度的影响：切削加工中，工件热变形主要是切削热引起的。2）减少热变形对精度影响的措施：（1）减少热量的产生和传入；（2）提高散热能力；（3）均衡温度场；（4）采用合理的机床零部件结构；（5）合理选择机床零部件的装配基准；（6）控制环境温度。3-10在车床上用两顶尖装夹工件车削细长轴时，加工后经度量发现有如图3-34所示的形状误差。试分析产生上述形状误差的主要原因。图3-34题3-10图答：（a）机床纵溜板运动与主轴轴线不平行；刀具磨损；误差复映。（b）工件刚度差；机床纵导轨直线度误差；误差复映。（c）机床床头，尾座刚度较弱；刀具直线运动与工件回转运动轴线不在同一平面内，即在空间交错平行；误差复映。3-11机械加工表面质量对零件的使用性能有何影响？答：（1）表面质量影响零件耐磨性；（2）表面质量影响零件疲劳强度；（3）表面质量影响零件耐腐蚀性能；（4）表面质量影响零件间配合性质。3-12在自动车床上要加工一批直径尺寸要求为ϕ8±0.090mm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？7.920、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、8.017。解：1）直方图作图步骤如下：（1）根据已知实测数据，找出最大值xmax=8.080mm，最小值xmin=7.920mm。（2）把50个样本数据分成若干组，即n=50，取k=9。（3）计算组距h，即组与组的间距。（4）计算第1组的上、下界限值。x1max=xmin+h/2=7.930mmx1min=xmin-h/2=7.910mm（5）计算其余各组的上、下界限值。（6）计算各组的中心值xi，即每组中间的数值。（7）记录各组数据，整理成下表所示的频数分布表。（8）统计各组的尺寸频数和频率密度，并填入表中。组号组界中心值xi频数频率频率密度17.910~7.9307.92010.02127.930~7.9507.94020.04237.950~7.9707.96050.1547.970~7.9907.980110.221157.990~8.0108.000140.281468.010~8.0308.020110.221178.030~8.0508.04030.06388.050~8.0708.06020.04298.070~8.0908.08010.021（9）计算和s。（10）按表中数据，以零件尺寸为横坐标，以频率密度为纵坐标，即可绘出直方图。2）计算工序能力系数3）计算废品率此批工件要求尺寸为ϕ8±0.090mm，则最大极限尺寸为Amax=8.090mm、最小极限尺寸为Amin=7.910mm，工件实际尺寸最小为：故会产生不可修复废品，其废品率为Q1=0.5-φ（z1），即Q1=0.5-φ（z1）=0.5-φ（1.8）=0.5-0.4641=3.59%工件实际最大尺寸为：故产生可修复废品，其废品率为Q2=0.5-φ（z2），即Q2=0.5-φ（z2）=0.5-φ（1.8）=0.5-0.4641=3.59%此批产品废品率为Q=Q1+Q2=7.18%>3%，该机床精度不能满足要求。x2=11.015T=0.0411.000x1=11.0053-13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ϕ11x2=11.015T=0.0411.000x1=11.005（1）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？（2）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。解：尺寸分布图如右图所示。（1）第1台机床的精度第2台机床的精度故第2台机床精度高。（2）第1台机床加工的小轴其直径全部落在公差带内，无废品。第2台有部分直径落在公差带外，为可修复废品查表废品率为Q2=0.5-φ（z2）=0.5-φ（2）=0.5-0.4772=0.0228=2.28%由图可见，第2台机床产生废品主因是刀具调整不当，使一批工件尺寸分布中心大于公差带中心，从而产生可修复不合格品。改进办法：重新调整，使之再进刀0.0015mm为宜。3-14在车床上加工一批直径要求为的轴。加工后已知外径尺寸误差呈正态分布，=0.01mm，分布曲线中心比公差带中心大0.02mm。求：（1）试画出正态分布图；（2）计算该批零件的合格率、不合格率及可修复率和不可修复率？（3）系统误差是多少？（4）计算工序能力系数，判断本工序工艺能力如何。解：（1）分布图如图所示。252524.96（公差带）24.92分布曲线24.98不合格品率（2）系统误差：，则随机误差：（3）所以，不会产生不可修复废品，只会产生可修复废品。，查表取所以，废品率（可修复废品率）为Q=0.5-0.4772=0.0228=2.28%，合格品率为97.72%。（4）工艺能力系数：，工序等级为一级，工艺能力足够，允许有一定的异常波动。3-15在车床上加工一批直径尺寸要求为的孔。加工后内孔尺寸误差呈正态分布，=0.02mm，平均尺寸为39.98mm。求：（1）试画出正态分布图；（2）计算该批零件的合格率、不合格率及可修复率和不可修复率？（3）系统误差是多少？（4）计算工序能力系数，判断本工序工艺能力如何。解：（1）分布图如图所示。分布曲线分布曲线39.98不合格品率40.0339.975（公差带）39.92（2）系统误差：随机误差：（3）所以，不会产生可修复废品，只会产生不可修复废品。，查表取所以，废品率（不可修复废品率）为Q=0.5-0.4938=0.0062=0.62%，合格品率为99.38%。（4）工艺能力系数：，工序等级为三级，工艺能力不足，可能出现少量不合格品。3-16在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为，每隔一段时间连续抽取5个工件进行测量，得到一组数据，共测20组工件100个数据，见表3-10，表中数据为7.960+x（μm）。试：（1）画出QUOTEX图；（2）判断工艺过程是否稳定；（3）判断有无变值系统误差；（4）对图进行分析。表3-10习题3-16组号测量值组号测量值130251821291126272425252372928303512222220182333130333530132820172825435403535381424252834205363043453515292823243464335383043163835303330735182521171728273538318211811232818303129314092015212519192838322830102631242526203340383330解：（1）计算各样组的平均值和极值，列于下表。（2）计算图控制线。组号测量值R组号测量值R1302518212924.61211262724252525.432372928303531.891222222018232153313033353031.8513282017282523.6114354035353836.6514242528342026.2145363043453537.81515292823243427.6116433538304337.81316383530333033.287351825211723.21817282735383131.8118211811232820.21718303129314032.21192015212519201019283832283031.21010263124252626.4720334038333034.810图的控制线如下：中线上控制线下控制线R图的控制线如下：中线上控制线下控制线（3）根据以上结果作出图。（4）由图可见，有7个点超过控制线，表明工艺过程不稳定，存在变值系统误差，可能由于砂轮磨损引起工件尺寸变大。（5）R图各点属于正常波动。思考与练习4-1钻床夹具分哪些类型？各类钻模有何特点？答：常用的钻模有：固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式、滑柱式钻模等。（1）固定式钻模的特点是：在加工中钻模固定不动，用于在立式钻床上加工单孔或在摇臂钻床上加工同一方向上的平行孔系。（2）回转式钻模的特点是：工件一次安装，经夹具分度机构转位而顺序加工各孔。（3）移动式钻模的主要特点是：在立式钻床上，可以先后钻削工件同一表面上的多个孔。（4）盖板式钻模的主要特点是：钻模在工件上定位，夹具结构简单，轻便，易清除切屑（5）滑柱式钻模的主要特点是：钻模板装在可升降的滑柱上的钻模。（6）翻转式钻模的主要特点是：可以加工中、小型工件分布在不同表面上的孔。4-2钻模板的形式有几种？哪种工作精度最高？答：固定式、铰链式、分离式和悬挂式。固定式钻模板工作精度最高。4-3试分析分度装置的功用、类型及其应用范围。答：分度装置功用：当工件一次装夹后，需要按一定角度或一定距离加工一组平面。类型：回转分度装置和直线移动分度装置应用范围：1.回转分度装置：主要加工有一定回转角度要求的孔系，槽或多面体。2.直线移动分度装置：主要加工有一定距离要求的平等孔系和槽。4-4镗床夹具分为几类？各有何特点？其应用场合是什么？答：（1）双支撑镗模：镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，镗孔的位置精度主要取决于镗模支架上镗套孔之间的位置精度，而不受机床工作精（2）单支撑镗模：镗杆在镗模中只有一个镗套引导，镗杆与机床主轴刚性连接，即镗杆插入机床主轴的莫氏锥孔中，并保证镗套中心与主轴轴线重合，机床主轴的回转精度影响工件镗孔精度，通用性较差，适用于精度高的机床批量加工。（3）无支承镗模：工件在刚度好、精度好的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔时，夹具上不设镗模支承，加工孔的尺寸和位置精度由镗床保证。无支承夹具只需设计定位、夹紧装置和夹具体即可。适用于在刚度好、精度好的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔度的影响，通用性好，适用于批量加工，可用于低精度机床加工高精度零件。4-5镗套有几种？怎样使用？答：（1）固定式镗套：开有油槽，设有压配式油杯，外形小，结构简单，适于低速镗孔。（2）回转式镗套：在镗孔过程中，随镗杆一起转动，只有相对移动无相对转动，从而减少了镗套的磨损，适用于高速镗削，当加工孔径大于镗套孔径，需要在回转镗套上开引刀槽，同时必须在镗杆和旋转导套间设置定向键。4-6铣床夹具中，使用对刀块和塞尺起什么作用？对刀尺寸如何计算？答：铣床夹具中，对刀块和塞尺是对刀装置，更迅速准确地确定铣刀和夹具中的相对位置。其尺寸塞尺厚度或直径一般为3—5mm，公差为h6，设计时夹具图上应标明塞尺的厚度及对刀块工作表面与定位元件之间的尺寸和公差。4-7车床夹具分几类？各有何特点？答：（1）心轴类车床夹具：适用于工孔定位，加工套类，盘类等回转体零件。（2）角铁类车床夹具：结构不对称，用于加工壳体，支座，杠杆接头等零件的回转面和端面。（3）卡盘类车床夹具：加工的零件大多以外圆及端面定位的对称零件，多采用定心夹紧机构，结构基本对称，回转时的平衡影响较小。（4）花盘类车床夹具：夹具体一般为圆盘形零件，装夹工件一般形状较复杂。特点：心轴类车床夹具适用于以工件内孔定位，加工套类，盘类等回转体零件。主要用于保证工件被加工表面与定位基准间的同轴度。角铁类车床夹具其结构不对称，用于加工壳体，支座，杠杆，接头等零件上的回旋面和端面。卡盘类车床夹具加工零件大多是以外圆及端面定位的对称零件，多采用定心夹紧机构，因而其结构基本上是对称的，回转时不平衡影响较小。花盘类车床夹具夹具体为一大圆盘形零件，装夹工件一般形状较复杂。数控夹具1端面驱动夹具以中心孔定位的轴类工件的车磨加工。4-8可调夹具有何特点？答：这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。4-9组合夹具有何特点？由哪些元件组成？答：由一套预先制造好的标准元件组合而成。这些元件具有不同形状，尺寸和规格，并具有良好的互换性、耐磨性和较高的精度。4-10随行夹具有何特点？由哪些部分组成？答：随行夹具是自动生产线或柔性制造系统使用的夹具。工件安装在随行夹具上，与夹具成为一体，从一个工位移到下一个工位，完成不同工序的加工。4-11如图4-84为一斜楔夹紧机构，已知斜楔升角α为6°，各面间摩擦因数f为0.1，原始作用力FQ，试求夹紧力FW并分析自锁性能。答：Fw=FQ/tanψ1+tan（α+ψ2），已知摩擦因数均为0.1，arctan0.1≈6º，所以ψ2=ψ1=6º代入上式得Fw=3.22FQ。又因为α＜2ψ，所以具有自锁性。4-12分析图4-85的螺旋压紧机构有误缺点？应如何改进？答：应将右侧螺柱提高，使其平行。4-13分析斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构的特点及其应用场合。答：（1）斜楔夹紧机构：结构简单，工作可靠，但由于它的机械效率低，很少直接用于手动夹紧，而常用在工件尺寸公差较小的机动夹紧机构中。（2）螺旋夹紧机构：螺旋升角小于斜楔的楔角，螺旋夹紧机构的扩力作用远大于斜楔夹紧机构，结构也很简单，制造容易，夹紧行程大，扩力比大，自锁性能好，尤其适合于手动夹紧机构。但夹紧动作缓慢，效率低，不宜使用在自动化夹紧装置上。（3）偏心夹紧机构：操作方便，夹紧迅速，结构紧凑；缺点是夹紧行程小，夹紧力小，自锁性能差，因此常用于切削力不大、夹紧行程较小，振动较小的场合。4-14在图4-86a所示零件铣键槽，要求保证尺寸mm，及对称度。现有三种定位方案，分别如图4-86b、c和d所示。已知内、外圆同轴度公差为0.02mm，其余参数如4-86图示。试计算三种方案的定位误差，并选出最优方案。答：同轴度误差t=0.02图b定位方案：对于尺寸，ΔB=0，ΔD=ΔY+ΔB，ΔD=Td/2sin（α/2）=0.021mm对于对称度0.03，t=0.02mm，ΔD=0.02mm。图c定位方案：对于尺寸，ΔB=Td/2+t=0.07mm，ΔY=Dmax-dmin=+0.03-（-0.03）=0.06mm。因为内、外圆同轴度误差为0.02，所以t=0.02mm。ΔD=0.07+0.06=0.13mm。对于对称度0.03，ΔB=t=0.02mm，ΔY=Dmax-dmin=+0.03-（-0.03）=0.06mm。。ΔD=0.06+0.02=0.08mm。图d定位方案：对于尺寸，ΔB=0，ΔD=ΔY+ΔB，ΔY=Td/2=0.5x0.1=0.05mm。对于对称度0.03，ΔD=ΔY+ΔB，ΔB=Td/2=0.5x0.1=0.05mm。综上，图b定位方案最好。4-15图4-87所示齿轮齿坯的内孔和外孔已加工合格，即mm，。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸。忽略内孔与外圆同轴度误差，试计算该定位方案能否满足加工要求。若不能满足，应如何改进？答：设小孔中心由钻套确定，夹具完成后，钻套中心不变，即即O点不变。A由O到小圆柱中心A1和小圆柱中心到其下母线A2组成。A1生物变化是由外圆固定心和两圆柱同轴度影响的；A2的变化是由小圆柱半径变化产生的ΔB=TD/2=0.025/2=0.0125mm，ΔY=Td/2sin（α/2）=0.071mm。ΔD=ΔY+ΔB，ΔD=0.0125+0.071=0.0835mm。0.0835＞0.067，所以该定位方式不能满足要求。改进：提高定位基面的精度。4-16指出图4-88中给定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方，并提出改进意见。答：a）：三爪卡盘装夹长度稍长，应短一些，限制2个自由度较为合适。图示状况而言容易使工件弯曲变形，加工后工件不直。b）；右边夹紧力没有对准左边支撑钉，没有“点对点”使工件右端抬高，破坏底面定位。c）：两圆柱面用两个固定V型铁定位是过定位，应改其中一个为移动V型铁，并实现工件的夹紧。图示的夹紧力FW虽然它是垂直主基准的，但应施加在刚度高的位置。d）：钻套与夹紧在同一个构件上，夹紧力的反作用力使构件变形，影响钻套的导向精度，应与夹紧机构分离；就夹紧来说，台阶平面两处夹紧采用此方案，若此台阶平面均经过加工，位置关系较为精确，可将其中一个改为可调整机构，可以实现两处的均衡夹紧。如台阶平面未经加工，位置不准确，则此方案难以实现两处的均衡夹紧。此情况下，两处夹紧元件应设计成可浮动一个元件。4-17阶梯轴工件的定位如图4-89所示，欲钻孔O，保证尺寸A。试计算工序尺寸A的定位误差。答：此定位方案的定位误差由两部分组成：一是由大端定位其轴线的基准位置误差；二是由于大小端的同轴度和小端半径制造误差造成的基准不重合误差∅C+Td/2。ΔD=T/2sin（α/2）+∅C+Td/2。4-18工件的定位如图4-90所示，加工C面，要求与O1O2平行。工件一端圆柱d1用120°V形块定位，另一端d2定位在支承钉上。已知，，中心距为。试计算其定位误差。答：由上图分析的，计算一种情况即可，d1max和d2min时：左边是V型铁定位，d1为标准尺寸时中心O1，d1为最大d1max时中心为Õ2，其大小为ΔD1=Td1/2*2sin（α/2）右边是支撑钉，影响O2的位置的是d2的半径。ΔD2=Td2/2.参照上图可知：ΔD=tanΔD=（ΔD1+ΔD2）/Lmin=Td1/4sin（α/2）+Td2/2。图4-86题4-14图图4-87题4-15图图4-88题16图图4-89题17图图4-90题18图部分习题参考答案5-1何谓工艺规程?它对组织生产有何作用?5-2对零件图的结构二艺性分析的内容和作用是什么?5-3工序、工步的定义是什么?5-4成批生产图5-34所示的齿轮，试按表中的加工顺序将其工序、安装、工位、工步用数码区分开来。图5-34题5-4图5-5粗、精基推选择的原则是什么?5-6决定零件的加工顺序时，通常考虑哪些因素?5-7何谓工序分散、工序集中？各在什么情况下采用?5-8试述总余量和加工余量的概念，说明影响加工余量的因素和确定余量的方法。5-9如图5-35所示的零件，A、B、C各平面及Ø14H7和Ø26H7两孔均已加工。试分析加工Ø15H7孔时．应如何选择定位基推?5-10成批生产图5-36所示的零件，其工艺路线为：①粗、精刨底面，②粗、精刨顶面；③在卧式镗床上镗孔，先粗镗，再半精镗、精镗Ø85H7孔，将工作台准确地移动(85±0.03)mm，再粗镗、半精镗Ø65H7孔。试分析上述工艺路线有无缺陷。若有，请提出改进方案。图5-35题5-9题图5-36题5-10题图5-37题5-11图5-11试拟订图5-37所示零件的机械加工工艺路线(包括工序名称、加工方法、定位基准)．已知该零件毛坯为铸件(孔末铸出)，成批生产。5-12加工图5-38历示轮盘的孔。已知工艺路线为：扩、粗镗、半精镗、精镗、精磨。毛坯为锻件，孔已锻出，求各工序加工余量、工序尺寸及公差。5-13何谓工艺尺寸链？如何判定工艺尺寸链的封闭环和增、减环?5-14尺寸链的主耍特征是什么?试述尺寸链的基本计算方法。5-15在尺寸链计算中．当需要将封闭环的公差分配给各组成环时，有哪几种分配方法?各应遵循什么原则?各组成环的公差及上、下极限伯差是怎样分配的?5-16如图5-39所示的零件，在镗孔Ø10000+0.3mm疑问穷前文尺寸链处。已改的内径后，再铣端面A，得到要求尺寸为540−0.350mm同上。已改疑问穷前文尺寸链处。已改同上。已改图5-38题5-12图图5-39题5-16图5-17如图5-40所示的零件，成批生产时用端面B定位加工表面A，以保证尺寸100+0.2mm同上。已改，试标注铣此缺口时的工序尺寸及公差。同上。已改5-18加工图5-41所示的零件，工序为：车外圆Ø12.5−0.10mm同上。已改，铣键槽尺寸达到A．磨外圆尺寸达到Ø80−0.050mm同上。已改，如车外圆与磨外圆轴线的同轴度公差为Ø0.1mm，试求铣键槽的工序尺寸A。同上。已改同上。已改图5-40题5-17图图5-41题5-18图5-19图5-42所示为某零件的加工路线图。工序Ⅰ：粗车小端外圆、肩面及端面；工序Ⅱ：车大外圆及端面；工序Ⅲ：精车小端外圆、肩面及端面。试校核工序Ⅲ精车端面的余量是否合适。若余量不够应如何改进?图5-42题5-19图5-20何谓CAPP?简述CAPP系统的组成和基本原理。5-21何谓劳动生产率，举例说明提高机械加工劳动生产率可以采取哪些工艺措施。5-22何谓时间定额?它在生产中有何作用?何谓单件时间定额?如何计算，5-23举例说明缩短基本时间、辅助时间的工艺措施。5-24何谓生产成本和工艺成本?何谓可变费用和不变费用?何谓全年工艺成本和单件工艺成本?5-25怎样比较不同工艺方案的经济性？5-1何谓工艺规程？它对组织生产有何作用？答：在具体的生产条件下，以最合理或较合理的工艺过程，用文字按规定的表格形式书写成的工艺文件，称为工艺规程；作用：工艺规程是生产准备工作的一依据；工艺规程是组织生产的指导性文件；

工艺规程是新建和扩建工厂（或车间）时的原始资料；

便于积累、交流和推广行之有效的生产经验。

5-2对零件图的结构工艺性分析的内容和作用是什么？答：零件图的结构工艺性分析的内容有零件尺寸、零件结构。作用是满足使用要求的前提下制造可行性和经济性。①

零件尺寸要合理→可以简化工艺装备，减少工艺装备工作；

②

零件结构要合理→便于加工、装配；5-3

工序、工步的定义是什么？答：①

工序是指一个（或一组）工人在一台机床（或一个工作地点）上，对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程；②工步是在加工表面、切削用量和加工工具都不变的条件下所连续完成的那一部分工序。5-5粗、精基准选择的原则是什么？答：粗基准的选择原则有：重要表面余量均匀原则、工件表面间相互位置要求原则、余量足够原则、定位可靠性原则、不重复使用原则；精基准选择的原则有：基准重合原则、统一基准原则、自为基准原则、互为基准反复加工原则、定位可靠性原则。5-6决定零件的加工顺序时，通常考虑哪些因素？答：机械加工工序、热处理工序、辅助工序。5-7何谓工序分散、工序集中？各在什么情况下采用？答：工序分散是将零件各个表面的加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序所包含的加工内容却很少；工序集中则相反，零件的加工只集中在少数几道工序里完成，而每道工序所包含的加工内容却很多；一般情况下，单件小批量生产中为简化生产计划工作，只能采用工序集中原则，但多应用卧式机床；在大批大量生产中工序则可以集中，也可以分散。但从生产技术发展的要求来看，一般趋向于采用工序集中的原则来组织生产；在成批生产中，应尽可能采用多刀自动车床、砖塔车床等效率较高的机床使工序集中。工序分散主要用于缺乏专用设备的企业，在大批大量生产中利用原有卧式机床组织流水生产线。5-8试述加工总余量和工序余量的概念，说明影响工序余量的因素和确定余量的方法。答：在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，称为加工总余量，即某加工表面上切除的金属层总厚度；完成一道工序时，从某一表面上所必须切除的金属层厚度，称为该工序的工序余量，即上工序的工序尺寸与本工序的工序尺寸之差。确定余量的方法目前一般采用经验估计方法，或按照技术手册等资料推荐的数据为基础，并结合生产实际情况确定其加工余量的数值。P37-385-10成批生产图5-33所示的零件。其工艺路线为：（1）粗、精刨底面；（2）粗、精刨顶面；（3）在卧式镗床上镗孔，先粗镗，再半精镗、精镗Ф85H7孔，将工作台准确地移动（85±0.03）mm，再粗镗、半精镗Ф65H7孔。试分析上述工艺路线有无缺陷？若有，提出解决方案。答案：（提示：粗精加工要分开）。5-13何谓工艺尺寸链？如何判定工艺尺寸链的封闭环和增、减环？答：按照功能的不同，尺寸链可分为工艺尺寸链和装配尺寸链两大类。在零件的加工过程中，由有关工序尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。封闭环：根据尺寸链的封闭性，封闭环是最终被间接保证精度的那个环，尺寸链的封闭环是由零件的加工工艺过程所决定的。增环：当其余各组成环不变，凡因其增大（或减小）而封闭环也能相应增大（或减小）的组成环称为增环，为明确起见，可加标一个正向箭头。减环：当其余各组成环不变，凡因其增大（或减小）而封闭环却相应减小（或增大）的组成环称为减环，为明确起见，可加标一个反向箭头。5-16图5-36所示的零件，在镗孔Ø10000+0.3mm的内径后，再铣端面A，得到要求尺寸为答案：根据题意画出尺寸链图，根据