机械制造工艺与装备 习题及答案 叶文华 ch01 -ch09

第一章绪论

1-1什么是制造?试述大制造的含义。

制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置以及有关

软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息等组成了一个具有特定功

能的有机整体，称之为制造系统。制造技术是按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用

客观物质工具，足原材料转变为产品的技术总称。

1-2制造要素有哪些?分析各制造要素之间的关系。

答案略。

1-3试分析制造工艺的特点，并比较不同制造工艺的成本、生产率、质量和柔性。

答案略。

1-4什么是机械制造的生产过程和工艺过程？

1.生产过程,是指从产品投产前一系列生产技术组织工作开始，直到把合格产品生产出

来的全部过程。生产过程分为自然过程和劳动过程。

2.工艺过程亦称“工艺技术过程”。工业企业劳动过程的主要组成部分。即上人利用劳

动上具，作用于劳动对象，使之成为预期产品的过程。

3.机械加工上艺过程是指机械加上工艺过程是指用机械加工的方法按规定的顺序把

毛坯变成零件的全部过程，

1-5什么是生产纲领?如何确定企业的生产纲领？

在一定计划期内应当生产的产品的产量称为生产纲领。

1-6什么是生产类型?如何划分生产类型?各生产类型有什么特点？

生产类型是指企业生产专业化程度的分类。可分为大量生产、成批生产、单件生产三种

类型。

大量生产：产品的数量•很大，其结构和规格比较团大多数工作地点长期进行某一零件的

某一道定，工序的加工。

成批生产：一年中分批地生产相同的零件，生产呈周期性的重复。成批生产的标志是，

在每一工作地点分批地完成若干零件的加工。

单件生产：单个或少数儿个上作地点生产不同结构'尺寸的产品，生产过程中各工作地

点的工作完全不重复或很少重复。

1-7什么是工序、安装、工位、工步和走刀?试举例说明。

工序：一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的

那一部分工艺过程。

工位：在工件的一次安装中，工件相对于机床（或刀具）每占据一个确切位置中所完成的

那一部分上艺过程。

工步：在加工表面、切削刀具匈比百惭狈超癌艾挨挡集洞兵尘耙彼啊耳碑说才焙淳察

斑矮榜结用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。

走刀：在一个上步中：如果要切掉的金属层很厚，可分几次切，每切削一次，就称为一

次走刀。比如车削一阶样轴，在车床，完成的车外圆、端面等为一个工序，其中，n,f,ap

不变的为一工步，切削小直径外圆表面因余量较大要分为几次走刀。

1-8某机床厂年产CA6140车床2500台，已知每台车床只有一根主轴，主轴零件

的备品率为8%,机械加工废品率为2%,试计算机床主轴零件的年生产纲领，从

生产纲领分析，试说明主轴零件属于何种生产类型，其工艺过程有何特点。若一

年按282个工作日、一月按22个工作日来计算，试计算主轴零件的月平均生产

批量。

答案略。

第二章金属切削过程

2-1切削用量三要素分别是什么?在外圆车削中，如何计算切削层参数？

切削用量三要素是指切削速度（）、进给量「背吃刀量ap（切削深度）。

2-2刀具切削部分由一个刀尖、两个刀刃、三个刀面构成，两个刀刃和三个刀面

分别是什么？

答案略。

2-3刀具正交平面参考系中，各参考平面Pr、PsxPo及刀具角度ro、ao、kr、

k'八1s是如何定义的?试画图标出这些基本角度。

基面Pr:通过主切削刃上选定点，重直于该点切削速度方向的平面。

切削平面Ps:通过主切削刀上选定点，与主切削刃相切,且重直于该点基面的平面。

正交平面P。:通过主切削刀上选定点，重直于基面和切削平面的平面。

前角:在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。

后角：在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹。

主偏角：在基面内测量的主切削刃在基面上角。的投影与假定进给运动方向的夹角。

副偏角：在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与假定进给运动反方向的夹角。

力倾角：在切削年面内测量的主切削刀与基面间的夹角。

2-4进给运动如何影响刀具工作角度?为什么车刀做横向切削时，进给量取值不

能过大？

因为横向切削时若进给量过大，即刀具背吃刀量过大，使得在切削时工件受挤压严重,

甚至是挤断工件，从而影响工件加工质量，同时也降低刀具使用寿命。

2-5内孔削时，如果刀尖高于机床主轴中心线，则不考虑车刀横向进给运动的影

响，试分析刀具工作前角、工作后角的变化情况。

刀具前角增大，后角减小。

2-6刀具切削部分的材料应具备哪些性能？

（1）在调整机床时，可用百分表，定位量块来控制进给量；

（2）对磨损了的刀具，应随时改变进给；

（3）合理选择切削用量，减少因切削力变化量;而引起的振动；

（4）消除机床传动部件的间隙，提高机床刚性。总之，要消除齿厚偏差的根本途径是控

制正确的讲给曷。

2-7常用的高速钢刀具材料有哪几种?适用的范围分别是什么？

高速钢;硬质合金;陶瓷;超硬刀具材料。

2-8常用的硬质合金有哪几类?适用的范围分别是什么？

常用的硬质合金有三类:P类（我国铝钻钵类YT）,主要用于切削钢等长屑材料;K类（我

国鸨钻类YG）,主要用于切削铸铁、有色金属等材料;M类（我国通用类Y\V,可以加工铸铁、有

色金属和钢及难加工材料，

2-9试述新型刀具材料（陶瓷、立方氮化硼、金刚石）的特点及适用的场合。

金刚石:化学式C,具有最大的硬度，热导率而，如，室温条件下，部是热的良导件，但

它在高温下的热导率都远远小于金刚石。金刚石可用巨散热器或热交换器、热沉，尤其是在

大功率电器件领域。缺点：价格贵、成本高。

方卖化朋：化学式BN,总体性能不如金刚石（硬度、热率均不及金刚石）但它也能而搞

温、抗腐蚀，散热好.导热率高等，可用作切割工具和地质劫探、石油钻探的钻头，高温高

座绝缘、散热穿部牛，防止中子福射的包装材料，以及用来在高温状客的特殊电预解、电阻

材料。性价比高。

陶瓷:属于硅酸盐材料，特性:不掉色、不吸水。不变形，易清洗，无毒无害。优点：机

械强度高，耐磨性、耐腐性性好，热稳金性好，产品环保，价格低，缺点:脆性大易碎.后加工

能力低，产品不易回收利用。用于餐具、茶具、碗、碟等。

2-10切削变形区如何划分?第一变形区有哪些变形特点?

切削形成过程分为三个变形区。第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域。

2-11积屑瘤产生的条件是什么?积眉瘤对金属切削过程有什么影响？

积屑瘤的形成原因主要是由于切削加工时，在一定H勺温度和压力作用下，切屑与刀具

前面发生强烈摩擦,致使切屑底层金属流动速度降低而形成滞流层，如果温度和压力合适，

滞流层就与前刀面黏结而留在刀具前面上，由于黏结层经过塑性变形硬度提高，连续流动

的切屑在黏结层上流动时，又会形成新的滞留层，使黏结层在前一层的基础上积聚，这样一

层又一层地堆积，黏结层愈来愈大，最后形成积屑瘤。

增大实际前角；增大切入深度；增大已加工表面粗糙度；影响刀具耐用度。

2-12切削力分解为三个互相垂直的分力的作用是什么？

1）主切削力Fc的作用：是计算机床切削功率与选配机床电机、设计与校核机床主轴等

零部件以及计算刀具和夹具强度必不可少的参数；也是选择刀具几何形状和切削用量的依

据。

2）背向力即的作用：是进行计算工艺系统刚度、加工精度分析以及工艺系统振动分析

时所必须的参数。

3）进给力Ff的作用：是设计与校核机床进给机构及计算机床进给功率不可缺少的参数。

2-13影响切削力的主要因素有哪些?试论述其影响规律。

切削力的来源有两个方面：一是切削层金属、切屑和工件表面层金属的弹性变形、塑性

变形所产生的抗力，二是刀具与切屑、工件表面间的摩擦阻力。影响切削力的因素很多，主

要有工件材料、切削用量、刀具几何参数等。各因素影响规律略。

2-14用硬质合金刀具车削外圆，工件材料为40Cr,试验测得主切削力Fc=1100N,

试求切削功率Pc,并校验机床功率（机床额定功率PE为7.5kW,传动效率为0.8）o

答案略。

2-15背吃刀量ap和进给量/对切削力的影响程度有何不同？

背吃刀量ap或进给量f加大,均使切削力增大但两者的影响程度不同。Ap加大时，变

形系数E不变，切削力成正比例增大;而f加大时，E有所下降政切削力不成比例增大。ap

的指数XFz~1,而f的指数YFz=0,75-0.9。即当ap加大一倍时,Fz均增大一倍，而f加大

一倍时,Fz只增加68%~86,因此在切削加工中，如从切削力和切削功率角度考虑加大进给量

比加大背吃力量有利。

2-16在产生积屑瘤的情况下，切削速度如何影响切削力？

工件材料和切削速度是影响积屑瘤的主要因素塑性大的材料，切削时的塑性变形较大，

容易产生积屑瘤。

塑性较小而硬度较高的材料，产生积屑痛的可能性以及积屑痛的高度相对较小。

切削脆性材料形成的崩碎切屑不与前刀面摩擦因此一一般无积屑瘤产生。

2-17影响切削温度的主要因素有哪些?试论述其影响规律。

(1)切削用量对切削温度的影响、f、增大，单位时间内材料的切除量增加，切削热增多，

切削温度将随之升高。但三者影响程度不同，切削速度对切削温度的影响最为显著，「次

之，最小。原因是增大，前刀面的摩擦热来不及向切屑和刀具内部传导，所以对切削温度影

响最大;f增大，切屑变厚，切盾的热容量增大，由切屑带走的热量增多，所以f对切温度的

影响不如显著；增大，刀刀上作长度增大，散热条件改善，故对切削温度的影响相对较小。

(2)刀具几何参数对切削温度的影响1)前角对切削温度的影响：增大，变形减小切削

力减小，切削温度下降。前角超过18。~20。后，对切削温度的影响减弱，这是因为刀具楔角

(前、后刀面的夹角)减小而使散热条件变差的缘故。

2-18在车削、钻削中，大部分切削热传入刀具、工件、切屑、机床中的哪部分?

切屑。

2-19刀具磨钝标准、刀具寿命分别如何定义？分析切削用量三要素对刀具寿命的

影响规律。

刀具寿命指刀具从切削并始至磨钝标准的切削时间，用T表示。刀具允许的最大磨损限

度称为磨钝标准,通常以正常磨损终了点的后刀面磨损宽度VB作标准，由于其停机检测不

方便，因而采用刀具寿命做衡量标准。切削用量Vc、f、ap增大，摩擦和切削热增加，切削

温度升高，将加速刀具的磨损，从而使刀具寿命下降但它们对切削温度的影响程度是不同的。

Vc影响最大，f次之、ap影响最小。这是因为随着Vc、提高，单位时间内金属切除量增多，

功耗大，热量增大；同时，使摩擦热来不及向切屑内部传导，而是大量积聚在切屑底层，从

而使切削温度升高，刀具磨损加剧，寿命降低。而ap增加，参加工作的刀刃长度增加，散

热条件得到改善，所以切削温度升高不多，刀具磨损不多。

2-20分析确定刀具寿命的原则和应考虑的因素。

防止与工件或夹具干涉碰撞。

2-21分别从提高切削效率、降低切削力和切削温度、提高刀具耐用度的角度，

分析如何选择切削用量及刀具几何参数。

答案略。

2-22内孔磨削和平面磨削有哪些运动?磨削用量如何表示？

答案略。

2-23砂轮有哪些组成要素?砂轮如何选用？

(1)磨料：目前生产中应用的主要是人造磨料，国家标准中规定，磨料分为团结磨具磨料

和涂附磨具磨料。

(2)粒度：粒度反映了磨粒的大小，国家标准中规定粒度的表示方法为：粗磨粒

F『F220(用筛分法区分，F后面的数字大致为每英寸筛网长度上筛孔的数目)；微粉

F230~F1200。

(3)结合剂:结合剂是把磨粒固结成磨具的材料。它的性能决定了磨具的强度、硬度、

耐冲击性和耐热性，对磨削温度和表面质量也有一定影响。

(4)硬度：砂轮的硬度与一般材料的硬度概念不同它是指磨粒在外力作用下从砂轮表面

脱落的难易程度。如不易脱落，则砂轮硬;容易脱落则砂轮软。它反映了磨粒固结的牢固程度。

(5)组织:砂轮的组织表示砂轮的疏密程度,它反映了砂轮中磨粒、结合剂和气孔之间的

体积比例。依据磨粒在砂轮中的体积分数(称为磨粒率)的不同，可分为0~14组织号。高磨粒

率应用于成形磨削和精密磨削，低磨粒率应用于磨削热敏性高的材料。

2-24为什么磨削外圆时在三个分力中背向力Fp最大，而车削外圆时三个分力中

切向力(主切削力)Fc最大？

因为砂轮上的磨粒为自然形成的负前先，磨粒较钝，同时参与磨削的磨粒较多，磨削时单

位磨削力较大，放造成外圆磨削时磨削力的三个分力中以径向磨削力Fp值最大，而车削车

刀为人工刃磨的前角，切削刃锋利，放切向切削力最大。

2-25磨削过程分哪几个阶段？为什么削加工能够达到很高的加工精度和很小的

表面粗糙度？

影响超精密磨削的因素很多，各因素之间又相互关联。超精密磨削需要一个高稳定性

的上艺系统，对力、热、振动、材料组织、工作环境的温度和净化等都有稳定性的要求，并

有较强的抗击来自系统内外的各种干扰的能力，有了而稳定性，才能保证加工质量的要求。

所以超精密磨削是一个高精度、高稳定性的系统。

第三章机械制造中的加工方法及装备

3-1锋削和车削有哪些不同？

镂和车不同的地方有很多，键床是刀转车床是工件转。加上同样外圆或内孔车床转速与

进给高。刀的磨法也不一样，车工的刀比键刀难磨但也不是绝对的镶刀有此刮端面的长白钢

刀般人也是磨不了的。

3-2车削加工能成形哪些表面？

圆柱面；端平面；锥面；螺纹面。

3-3若采用周铳铳削带黑皮的铸件或锻件上的平面，为减小刀具的磨损，应该采

用逆铳还是顺铳?为什么？

应采用逆铳,因为铸件或银件平面带有黑皮时硬度一般较高，而顺铳时,铳齿首先接触黑

皮,对铳齿产生较大的冲击力，而逆筑时,铳齿首先接触已加工表面，切削力逐渐增大,铳齿的

引入及退出非常顺利，因此，逆锐比较适合于带有黑皮的零件表面的加工。

3-4齿形加工主要有哪两种加工方法?请分别说明。

展成法和成形法。

3-5什么是复合加工?简述复合加工的主要特点。

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材

料。

1）组元之间存在着明显的界面；

2）优良特殊性能；

3）可设计性;

4）材料和结构的统一。

3-6机床常用的技术指标有哪些？

移动平均指标和随机指标、相对强弱指标和平滑移动平均指标、威廉指标。

3-7如何区分机床的主运动与进给运动？

机床主运动是形成切削速度并从工件上切除多余材料起主要作用的工作运动。主运动

是速度最高，消耗功率最多的运动，主运动一般只有且必须有一个;进给运动是使工件上多余

材料不断被去除的工作运动,是维持切削得以继续的运动,般而言,进给运动的速度较低，消

耗的功率较少;进给运动可以有一个（如纵车外圆）也可以有几个（如滚切齿轮），个别情况也

可以没有进给运动（如拉削）。

3-8试举例说明从机床型号的编制中可获得哪些有关机床产品的信息。

MG1432A型高精度万能外圆磨床。

M-类别代号（磨床类）。

G一通用特性（高精度）。

1一组别代号（外圆磨床组）。

4一系别代号（万能外圆磨床组）。

32一主参数（最大削直径320mm）o

A一重大改进顺序号（第一次做重大改进）。

3-9试以车床为例，分析机床的哪些运动是主运动，哪些运动是进给运动。

主运动是切屑运动，是消耗功率组多的运动，且通常情况下主运动只有一个。

进给运动，是实现主运动的切眉运动，进给运动可以有一个或几个。

3-10机床有哪些基本组成部分?试分析其主要功用。

基本组成部分动力源、运动执行机构、传动机构、控制系统与伺服系统、支承系统。

动力源为机床运动提供动力；运动执行机构产生.主运动与进给运动；传动机构建立从动

力源到执行机构之间得联系；控制与伺服系统发出指今控制机床运动；支承系统为上述部分

提供安装得基础与支承结构。

3-11试述CA6140型卧式车床主传动链的传动路线。

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39

主电动机—4—1

5kW也吧_[_.n——

/7-一30

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50W58

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50

（高速路线）

f

l2020-M（主轴）

808026

505158

5050

（低速路线）

3-12CA6140型卧式车床丝杠和光杠的作用有何不同？

CA6140型卧式车床主要由主轴箱、车身、刀架及溜板、溜板箱、进给箱、丝杠和光杠

等部件组成。

3-13为什么在普通车床传动链中需要设置挂轮机构？

传动链中有两类传动机构，一类是定比传动机构，另一类是换置机构，原因是加工要

求不同，可以改变传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速机构，得移齿轮变速机构，离

合器21换向机构等;分析传动链的一般步骤是:先确定首端件、末端件;再确定两端件之间的

计算位形;列出传动路线表达式;列出平衡方程式;导出换置公式。

3-14CA6140型式车床中主轴在主轴箱中是如何支承的？

答案略。

3-15CA6140型卧式车床中是怎样通过双向多片摩擦离合器实现主轴正转、反转

和制动的？

操纵手柄向上，通过连杆扇形齿块与齿条带动滑套8向右滑移，拨动摆杆10使拉杆向左，

压紧左边正向旋转摩擦片，主轴实现正转；

若操纵手柄向下,通过连杆、扇形齿块与齿条带动滑套8向左滑移,拨动摆杆10使拉杆

向右,压紧右边反向旋转摩擦片，主轴反转。

制动时操纵手柄处于中位,滑套8处于摆杆10得中间,此时杠杆7带动制动带8压紧制

动轮，实现主轴制动。

3-16CA6140型式车床中主轴I上V形带的拉力作用在哪些零件上？

答案略。

3-17CA6140型卧式车床中主轴前轴承的径向间隙是如何调整的？

主轴支承对主轴的回转精度及刚度影响很大，特别是轴承间隙直接影响到加工精度。主

轴轴承应在无间隙(或少量过盈)的条件下进行运转，因此，主轴组件应在结构上保证能调

整轴承间隙CA6140型卧式车床主轴前、后端各有一个螺母，就是用来调整间隙的。这两个

螺母可以改变轴承的轴向位置，当轴承的内环向前形动时，由于轴承内环很薄，且内芥子L

与主轴是锥面配合，就会引起内环弹性膨胀变形，从而调整轴承径向间隙或预紧程度。后

支承外边的螺母也用于调整后支承两个轴承的间隙。

第四章机械加工工艺规程设计

4-1什么是工艺过程?什么是工艺规程？

工艺过程：零件进行加工的过程叫上艺过程；

工艺规程：记录合理工艺过程有关内容的文件叭工艺规程,工艺规程是依据科学理论、

总结技术人员的实践经验制定出来的。

4-2试简述工艺规程的设计原则、设计内容和设计步骤。

设计原则

(1)保证加工、装配质量,达到图纸技术要求；

(2)生产效率高,产品投放市场快；

(3)制造成本低；

(4)工人劳动强度低，生产安全；

(5)采用先进技术和工艺,减少材料和能源消耗，符合环保要求。

设计内容及设“步骤

(1)分析装配图和零件图。产品用途、性能和工作条件,零件作用和主要技术要求；

(2)工艺审查。图纸尺寸、视图和技术要求是否完整、正确、统一,主要技术要求是否合

理,零件结构工艺性；

(3)产品年生产纲领。确定零件生产类型；

(4)确定毛坯。根据零件的作用、结构特征、外形尺寸材料工艺特性以及生产批量等确

定毛坯制造形式，如铸件、锻件、焊接件、冲压件、型材等；

(5)拟订工艺路线。包括:定位基准、各表面加工方法、加工阶段划分、工序集中和分散

程度确定、工序顺序确定等,提供多种方案,进行技术经济对比,确定最合理的方案。

4-3工件装夹的含义是什么?在机械加工中有哪几种装夹工件的方法？每种装夹

方法的特点和应用场合是什么？

装夹的方法特点应用场合

直接找正装加工精度要求不高，生产率较低单件，K生产

夹

划线找正装加工表面复杂，加工精度要求不太高，生产单件中小批生产的慌件加

夹工

夹具柒夫无需划城和我正，定位精度高，操作尚单，用于成批和大篁生产中

4-4什么是六点定位原理?什么是“欠定位”“过定位”？什么是“完全定位”“不

完仝定位”？

六点定位原理：在夹具中采用合理布置的6个定位支承点与工件的定位基准相接触，来

限制工件的六个运动自由度。完全定位：工件的6个自由度全部被限制而在夹具中占有完全

定位的唯一位置。不完全定位：没有全部被限制工件的6个自由度，但也能满足加工要求的

定位。欠定位：根据加工要求,工件必须限制的自由度没有达到全部限制的定位。过定位：工

件在夹具中定位时，若几个定位支承点重复限制一个或几个自由度。

4-5

b)六八目同

a)个自由度

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4-6

答案略.

4-7在确定粗、精基准时，应该考虑哪些原则？为什么粗基准通常只允许使用一

次？

粗基准选择一般应遵循的原则：a,保证相互位置要求的原则b.保证加工表面加工余量

合理分配的原则C,便于工件装夹的原则d,粗基准一股不得重复使用的原则。

精基准选择原则：a,基般不得重复使用的原则。准重合原则（二设计基准）6,基准统一

原则C,互为基准原则d,自为基准原则e,便于装夹原则粗基准一般不应被重复使用。

这是因为若毛坯的定位面很粗糙，在两次装夹中重复使用同一粗基准就会造成相当大的定位

误差（有时可达几毫米）。

4-8

4-9选择加工方法时应主要考虑哪些问题？

根据加上表面的加上精度和表面粗糙度要求,选定最终加工方法，然后再确定精加工前

的准备工序的加工方法，即确定加上方案。由于加工表面的加工方案有好几种，选择加工方

法时要考虑零件结构形状和尺寸大小,考虑零件的材料及热处理要求，考虑生产率和经济性,

考虑工厂的生产条件和技术发展。在选择加工方法时应考虑的主要问题有：

1,所选择的加工方法能否达到零件精度的要求。

2,零件材料的可加工性能如何。如有色金属宜采用切削加工方法，不宜采用磨削加工

方法。

3,生产率对加上方法有无特殊要求。

4.本厂的工艺能力和现有加工设备的加工经济精度如何。

4-10为什么对加工质量要求较高的零件在拟定工艺路线时要划分加工阶段，

a,避免热变形、残余应力引起的误差;b,避免后续加工划伤己加工面；c.及时发现毛坯

缺陷；d.合理使用设备；e.合理使用技术工人。

4-11工序的集中和分散各有何优缺点?

工序集中：在每道上序中所安排的加工内容多则一个零件的加工就集中在少数几道工

序里完成，这样，工艺路线短，工序少。优缺点：1.在工件的装夹中，可以加工多个表面（减

少安装误差）。2.可以减少机床的数量，减少操作人员，节省车间面积，简化生产计划和生

产组织工作机床结构复:杂，精度高，成本高（缺点）。

工序分散:在每道工序总安排的加工内容少，把零件的加工内容分散在很多工序里完成,

工艺路线长工序多。优缺点：1.机床设备、安装、夹具等工序装备的结构简单，调整比较容

易，能较快的更换、生产不同的产品。2.对工人的技术水平要求较低目前的发展趋势是工序

分散。

4-12为什么有时在零件的工艺过程中要安排时效处理?通常安排在什么时间?调

质和淬火又通常安排在什么时间？

（1）安排时效是为了消除零件加工时的内应力；

（2）时效通常安排在粗加工之后，精加工之前，或者切削加工之前进行；

（3）调质通常安排在粗加工之后、精加工之前；渗碳淬火通常安排在切削加工后，磨削

加工前进行。

4-13什么是毛坏余量。影响工序余量的因素有哪些?确定余量的方法有哪些。

毛坯余量（加工总余量）与工序余量：加工总（毛坯）

余量：加上过程中从加工表面切除的金属层总厚度。工序余量：每一道上序所切I除的金

属层厚度。

4-14

答案略。

4-15

答案略。

4-16

4

方案一I定位基准与设计基准・合，

4・10±0.1mm

方案二，尺寸链如左：

封闭环为4,4为地环，4为减环.

.42-8*10»18）7.-0.2,g.05

ri-7^n=0.15

由于ES^ESi-Ehi所以^V2-E9O+A/4=0.05

由于Em*5所以/"LE/U+ESIM

所以，4=18大mm

方案三，尺寸链如左।

封闭环为/•,4为增环，4，4为减环.

4t-3S-8-10»20

由于九；Ft-Tt-Z»-75-0.2-4).05-0.1-0.05

由于ESfES'EIH所以"产E»/"4・E%=4H«0.0S>»0.1=).04：

由于EI^Eh-ESi-ESu所以£5t-E/<-£54-E/a--0.1-04-0.1>-0i

所以，4=mm

4-17

答案略。

4-18

解:建立尺寸链如下图所示，其中Z=0.3±0.05是尺

寸链的封闭环;/?2=30_10匕，是尺寸链的减

环；A1是尺寸链的地环,待求。解此尺寸链可得

到k=30.3t器8mm由此可求出淬火前

精车的直径工序尺寸为：

.公「|

Z=O.3±O.O5R

2=3O^O15

。1=30.3+：?mm

▲-U.1

4-19

选A面（定位元件为支承板）、4）30H7孔（定位元件为圆柱销）、610117（定位元件为削边

销）作为定位基准。选63DH7孔和A面可以符合基准重合原则。

4-20什么是工时定额。工时定额由哪几部分组成。

有基本时间，布置工作地时间，休息及生理需要时间，准备结束时间。

4-21举例说明减少辅助时间的工艺措施。

一是直接减少辅助时旬，二是将辅助时间与基本时间重合。

4-22工艺成本由哪几部分组成?如何进行工艺方案的比较？

(1)工艺成本由两部分组成:可变费用和不变费用，其中可变费用由材料费、机床工人工

资及工资附加费、机床使用费、普通机床折旧费、刀具费，通用夹具折旧费组成，不变费用

由调整工人工资及工资附加费、专用机床折旧费、专用夹具折旧费等组成。

(2)对不同方案比较有两种情况：1.当需评价的工艺方案均采用现有设备或基本投资相

近时，可直接比较其工艺成本。2.当对比的工艺方案基本投资额相差较大时，除比较工艺成

本外还应考虑不同方案基本投资额的回收期。

第五章机床夹具设计

5-1什么是机床夹具?它包括哪几部分?各部分起什么作用？

(1)定位元件：使工伫在夹具中占有准确位皆，起到定位作用。

(2)夹紧装置：提供夹紧力使工件保持在正确定位位置上不动。

(3)对刀元件：为刀具相对于夹具的调整提供依据。

(4)引导元件：决定刀具相对于夹具的位置。

(5)其他装置：分度等。

(6)连接元件和连接表面：将夹具连接到工作台上。

(7)夹具体：将各夹具元件装配为一个整体。

5-2何谓定位误差？定位误差是由哪叱因素引起的？定位误差的数值一般应捽制

在零件公差的什么范围内？

定位误差是由于工件在夹具上(或机床上)的定位不准确而引起的加工误差。

5-3

答案略。

5-4

答案略。

5-5

铁键槽有三顼要求，宽16mm可由刀具保证；对则△对珞=0。2）如图C所示；分析：定位误差为

称度0.03mm的设计基准是内孔4,532：%”"下母线在L方向上的最大变动量。夹具制造后，

对刀块（槽底）与心粕中心距高4不会变动，所以

深度54：“E设计基准是外圆心60；；”,下母不会影响L的变动。影响L变动的是心轴中心到

线，主要验算这两项的定位误差。图b）中是外外圆下母线这一段〃2,其原因有心轴与孔的配合

间隙；内孔中心到外圆中心的同轴度；以及外圆

圆用I'型铁定位：1）由于V'型铁的对称性，设对

刀具时刀具中截面对准了V型铁的对称中心，则半径。02”皿的情况下间隙最大，孔中心下移最

大；外圆中心在孔中心下方；以及外圆半径展大

产生键槽对孔中心的对称度误差，仅是内孔与外

时：

圆的同轴度误差0.02Mi；mm,因此会产生△对称

003.003

L——.03•30•%（MF

=0.0hnmo2）键槽深度的审位误差可百格带公

式计算：孔中。下样•小।外图中心在孔中心上方，以及外BB♦心■小th

'-O-yoLool.jo-oo，-）®-。。”―

断口

-1-005(^-1)-0.022070

B«a;>j<o.u)./£位方家•不合格・

所以该方案的定位误差收合格的。图C）中是内

孔用（P32“5心轴定位：12轴水平放置，

虽然心轴与孔有间隙，在自重作用下孔中心与心

轴中心自然在同一个垂直面内，若无对刀误差，图可设铳键槽左右位置由对刀块确定，对刀块的

左右位置有标准外圆尺寸59.950.05mmMi；士确

定（此方案可减少定位误差），即刀具中或面对准

了59.95pg外圆中心：此时，铳槽对内孔中心的

对称度的影响因素有：外圆尺寸变化影响外圆中

心的左右位置，内孔中心与外圆中心的同轴度影

响内孔中心的左右位置。槽中心对于孔中心偏左

的情况是：外圆最小，中心右移；内孔中心对外

圆中心右移：

△一外用事仪改于标*外医工程聿枝内外同M信之4

Jf.03.00”，界想它已知出盟纸上关于川林n的0米・

对54、“E要求的验算：由于该定位方案是以

外圆下母线为定位基准，与设计基准重合，所以

△定=0总体上看，此方案是一项要求合格，另一

项要求不合格。所以不合格。上述三种方案中，

仅图。）方案是精度满足要求的合格方案。

5-6

解:设计基准为960外圆的轴线，求加工后孔与外

圆的最大同轴度误差，就是求设计基准的最大变

动量。借用第24题题解的图。求外国轴线£的定

位误差。

£e=+与定位无关的加1.误差

£水牛=尺寸20的公差=0.14

小小一^+丁春。(见24题题解图的推导)

2cosa

E.=Jo.142+(———+0.14x1)?+0.05=0327

V2x0.7071

5-7

(b)ffi:对广得孔，・上一♦二—♦巴・•121<1-«2S

2f.*3b*2

2

ai・ca»Wt.l•1_I

对J'4几，Aal---------------------------------7---------•Ml<-■t-l

2uni2245J*

2

(C)ffi:对J。A/L»A•----------------•———————••921<-»®25

2

axnaWW•1•11

对rAa,------------♦-------------------7♦----**121>­»•I

X22.必22

2

(d)ffl：Aa|-A•••?

通过中心的偏移・:A.--------------—.••71>!«•»

2巴20452

2

峰匕只有b方案可行.

5-8

答案略。

5-9对夹紧装置的基本要求有哪些？

1)夹紧过程中不破坏工件在夹具中的正确位置。

2)夹紧后的工件变形和表面压伤程度必须在加工精度允许的范围内。

3)夹紧运作迅速,操作方便,安全省力。

4)结构力求简单、紧凄，尽量采用标准件。

5-10何谓联动夹紧机啕?设计联动夹紧机构时应注意哪些问题?试举例说明。

答案略。

5-11试述一面两孔组合定位时，定位元件设计及定位误差的计算方法。

平面采用支承板定位，两孔采用定位销定位。

5-12

答案略。

5-13

答案略。

5-14什么是组合夹具?通常分为哪几类？槽系组合夹具的元件系列由哪几类组

成？

组合夹具按用途不同可分为：基础件、支承件足位件、导向件、压紧件、紧固件、其它

件及合件等八大类。

5-15什么是柔性夹具。与组合夹具相比，柔性夹具有何特点？

由一套预先制造好的有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和组合件，根据工件需

要组合而成的夹具,称为组合夹具。使用组合夹具的优点是:缩短设计和制造专用夹具的周期

及工作量，节约人力和财刀，可以根据需要组装成不同的夹具，用完后可以方便地拆开，便于

保存。副切削刃：是前刀面和副后刀面相交的部位,担负着次要的切削任务。修光刃：是副切

削刃前段近刀尖处的一段平直刀刃。

576什么是智能夹具。它有何特点？

是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。

第六章机械加工精度

6-1车床床身导轨在垂直面及水面的直线度对车削圆轴类零件的加工误差有什

么影响?影响程度有何不同？

导轨在垂直平面内的直线度引起的加工误差发生在被加工表面的切线方向上，是非敏感

误差方向，对零件的加工精度影响小;导轨在水平面内的直线度引起的加工误差发生在加工

表面的法线上是误差敏感方向，对加工精度影响大。

6-2

在车床上内环外滚道的形状误差对主轴径向圆跳动有较大影响;在链床上外环内滚道的

形状误差对主轴径向圆跳动有较大影响。

6-3试分析在车床上加工时，产生下述误差的原因。（1）在车床上锋孔时，引起

被加工孔圆度和圆柱度误差；（2）在车床上采用三爪自定心卡盘锋孔时，引起为孔

与外圆同轴度误差、端面与外圆的垂直度误差。

1.在车床上罐孔时，引起被加工孔圆度误差和圆柱度误差。

2.引起内外圆同轴度误差的原因有:车床主轴的回转误差，工件的装夹误差，车床导轨

误差，工件夹紧变形，切削力引起工件、刀具变形，孔长时刀具磨损。引起端面与外圆垂直

度误差的原因有：车床主轴的纵向移动误差，横向移动导轨误差。

6-4

a）误差原因：1）由于细长轴工件的刚性差，在加工过程中因受力变形而使加工出的工件

呈两端细中间粗的鼓形。遁着切削力作用点位置变化，在两端，工件刚度最大，变形最小,

切去的金属层厚：中间工件刚度最小，变形最大，切去的金属层薄。2）误差复映减小误差的

措施：使用中心架或跟刀架，提高工件的刚度，比如改为反向进给，使工件由轴向受压变为

轴向受拉。

b）误差原因：1）机床的刚性较差。随着切削力作用点位置变化，在两端，机床变形较大，

切去的金属层薄：中间机床变形较小，切去的金属层厚。因此因工件受力变形而使加工出的

工件呈两端粗中间细的鞍形。2）误差复映减小误差的措施：1）提高机床部件的刚度，减小载

荷及其变化2）减小误差复映系数或减小毛坯形状误差。

c）误差原因：1）机床导轨与主轴不平行2）主轴回转误差中的倾角摆动3）尾座偏移（前

后顶尖连线与导轨扭曲）减小误差的措施:合理选择切削用量和刀具几何参数，并给以充分冷

却和润滑，以减少切削热，提高导轨副的导向精度。

6-5

转塔车床立式装刀车外圆时，误差敏感方向在垂直方向故导孰在垂直面内直线度误差应

小于水平面内的直线度误差；卧式车床车外圆时误差敏感方向在水平方向，故,导轨在水平面

内直线度误差应小于垂直面内的直线度误差。

6~6

答案略。

6-7如果被加，齿轮分度圆直径D=100mm,滚机激切传动链中最后一个交换齿轮

的分度圆直径d=200mm,分度蜗轮副的降速比为1:96,若此交换齿轮的齿距累积

误差△二0.12所，试求出由此引起的工件的齿轮偏差。

解：生后个交换乩轮的误差传递系数：Kj=ij=l/96：

।012

由此引起的工作台轧角误差："尸々"尸痴、丽"闭：

D10.12100

Ni-=—•x———X——=0.006(nun)

产生工作的周节偏差为:■296200/22

6-8设已知一工艺系统的误差复映系数为0.25,工件在本工序前有圆度误差

0.45mm,若本工序形状精度规定允差为0.01mn,问至少进给几次才能使形状精

度合格？

解:已知Ag=£Am=£=Ag/Am为保证工

序形状精度规定允差0.01mm,则：

0.01

区0145=0.02

由于每进给一次，误差复映系数为:

£=.=0,25"=，23时,

r=0.016<0.02

因此至少进给3次方能使形状精度合格。

3・10横磨工件时（图3-83）,设横向磨削力

F%100N,主轴箱刚度K=5000N/mm,尾座刚度

K=4000N/mm,加工工件尺寸如图示，求加工后工

件的锥度。

6-9在车床上加工丝杠，工件总长为2650mm,螺纹部分的长度L=2000mm,工件

和母丝杠材料都是45纲，加工时室温为20°C,加工后工件温度升至45°C,母

丝杠温度升至30°Co试求工件全长上由于热变形引起的螺距累积误差。

加工时机床母丝杆螺纹部分的热伸长为:

AL,产a・L・(l厂I。)=llxl0'6x2000x(30-20)=0.22(mm)

加工时工件丝杆部分的热伸长为：

AL尸a・L“t1—10)=11x102000x(45-20)=0.55(mm)

工件冷却后的螺距累积误差为：

Atv=AL-AL1=0.22-0.55=-0.33(mm)

(负号表示螺距因工作冷却收缩而变小)O

6-10

答案略。

6-11

磨削外圆时使用死顶尖是为了避免工件的头架主轴向转误差的影响,这时，主轴只起传

动作用，工件的回转精度误差完全取决于顶尖和中心孔的形状误差和同轴度误差,提高顶尖

和中心孔的精度要比提高主轴部件的精度容易并且经济得多。

6-12在车床或磨床上加工相同尺寸及相同精度的内、外圆柱表面时，加工内孔

表面的进给次数往往多于加工外圆面的进给次数，试分析其原因。

因加工内孔刀具与外圆刀具比，刀具悬伸长刀具刚度差，受力变形大,排屑困难，冷却效

果差,刀具受热影响大等多因素;所以仅能采用比加工外圆时较小的切深因此进给次数较多。

6-13在车床上加工一长度为800mm,直径为60mm的45钢光轴现已知机床各部

件的刚度分别为ktj=90000N/m叫kwz=50000N/mm,kdj=40000N/mm,加工时切削

力Fc=600N,Fp=0.4Fco试分析计算一次进给后的工件轴向形状误差(工件装夹

在两顶尖之间)O

答案略。

6-14

产生这一现象的原因是由于工件的刚度不足引起的。工件装夹在两固定顶尖之间加工，

相似于-根梁自由支承在两个支点上，若垂直铳削分力为Fen对于光轴最大的挠曲变形发生

在中间位置此处弹性变形为：

Yqj=Fcnl3/48EI

对于圆钢工件的刚度为:Jgj=48EI/13受工件刚度的影响在铳刀的整个行程中，铳刀所

切下的切削层厚度将不等，在工件的中点(挠曲度最大的地方)最薄，两端的切削层最厚，故

键槽深度两端比中间的深度尺寸大，且均小于调整尺寸。

6-15

答案略。

676车削一批轴的外圆，其尺寸为。(250.05)mm,已知此工序的加工误差分布

曲线是正态分布曲线，其标准误差。=0.025mm,曲线的顶峰位置偏于公差带中值

的左侧，偏差为0.试求零件的合格率、废品率。工艺系统经过怎样的调

整可使废品率降低？

答案略。

6-17左无心磨床上用贯穿法磨削加工中20mm的小轴，已知该工序的标准差

o=0.003mmo现从一批工件中任取5件，测量其直径，求得算术平均值为0

20.008mm。试估算这批工件的最大尺寸及最小尺寸。

max=20.021,min=19,995。

6-18有一批零件，其内孔尺寸为。70"°3川明属正态分布的概率。试求尺寸在Q

7(r之间的概率。

答案略。

6-19

答案略。

6-20

解:已知:且'=280(mm)

当m=5,查表可

得C=2.326;4=O.5768;D1=2.1M5;02=O;该批零件(M-R)控制图如图所示。

且

斤=cr・c=0.14x2.236=0.326

~X点图及五点图的控制界限分别是：

X的上控限

K(mm)27.9828.0428.1527.9827.996

ku-.v+AR=28♦0.57680.326=2«.199(n?/n)

0.500.460.590.240.32

~x的下控限

从表中数据在控制图中标出各点位置，从图中点

的波动情况判别属于正常波动。说明该工序的工

七'-x-AR=28-0.5768x0.326=27.1

艺过程是稳定的。

R的上控限

kKf=D,^=2,1145x0.326=0.689(/77/77)

6-21在车床上加工一批工件的孔，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%大于要求的尺寸而不能返修的工件数占14%,如孔的直径公差

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，并判断车刀的

调整误差是多少。

答案略。

第七章机械加工表面质量

7-1为什么机器零件总是从表面层开始破坏的？加工表面质量对机器使用性能有

哪些影响？

由于表面层材料在加工时会产生物理、机械及化学性质的变化。在去除表层余量的过程

中，金属表面受到楔入、按压、断裂的复杂力学作用，产生弹性、塑性变形和残余应力。同时

由于温度、环境介质的物理、化学作用，使表层的硬度、残余应力、金相组织等发生很大变

化，故破坏总是先从表面层开始。

7-2车削一铸铁零件的外圆表面，若进给量fR.4mm/r,车刀刀尖圆半径尸3mm,

试估算车削后零件表面粗糙度的数值。

2

口f0.40.016

解:由公式〃=----=-------=---------

航8x324

=0.000667mm

7-3高速精45钢工件的内孔时,采用主偏角kt=75°、副偏角k'r=15°的锋利

尖刀，当加工表面粗糙度要求为Ra3.2~63um时，问：(1)在不考虑工件材料塑性

变形对表面粗糙度影响的条件下，进给量千应选拦多大合适？⑵实际加工表面粗

糙度值与计算值是否相同?为什么？(3)进给量f越小，表面粗糙度值是否越小？

答案略。

7-4采用粒度为36号的砂轮磨削钢件外圆其表面粗糙度要求为Ra1.6um;在相

同的磨削用量下，采用粒度为60号的砂轮可使Ra降低为0.2um,这是为什么？

砂轮的粒度越大,则砂轮的磨粒尺寸和磨粒间距就越小，在相同磨削条件下参与磨削的

磨粒就越多,工件表面单位面枳上刻痕越多，磨削表面的粗糙度值越小。

7-5为什么提高砂轮转速能降低磨削表面的粗糙度数值，而提高工件速度却得到

相反的结果？

理论上同一工件点上单位时间里通过的砂轮摩擦次数越多粗糙度越低.所以:提到砂轮

速度,相当于增加了摩擦次数：同理,提供工件速度则减少。

7-6为什么刀具的切削刃钝圆半径r增大及后刀面磨损VB增大，会使冷作硬化

现象增强，而刀具前角yO增大，却使硬化现象减弱？

答案略。

7-7在相同的切削条件下，为什么切削钢件比切削工业纯铁冷硬现象少，而切削

钢件却比切削有色金属工件的冷硬现象多？

冷作硬化:零件在机械加工中外表层金属产生强烈的冷态塑性变形后，引起强度与硬度

都有所提高的现象。产生原因：切削［磨削］加工时，外表层金属由于塑性变形使晶粒间产生

剪切滑移，晶格扭曲，经理发生拉长、破碎、纤维化，从而使外表层材料强化，强度与硬度

提高。外表层的冷作硬化的程度，取决于产生塑性变形的力、变形速度及变形时的温度。速

度越大，塑性变形越不充分，那么硬化程度越小:力越大塑性变形大，那么硬化程度大。

7-8为什么磨削加工容易产生烧伤?如果工件材料和磨削用量无法改变，减轻烧

伤现象的最佳途径是什么？

有色金属的塑性好磨削时切屑容易堵塞砂轮，甚至产生磨削烧伤；通常为获得高光洁度

的加工表面可以采用车削代替磨削。

7-9为什么磨削高合金钢比普通碳钢容易产生烧伤现象？

因为合金钢相对碳素钢的导热性低，强度及其韧性高，导致产生的热最多，传入机体的

热量少从而磨削温度高，因此容易烧伤。所以在磨削合金钢时，可降低磨削速度及进给量,

或提高工件转速并加强冷却，减少磨削烧伤的现象的发生。

7-10磨削外圆表面时，如果同时提高工件和砂轮的速度，为什么能够减轻烧伤

且又不会增大表面粗糙度值？

加大工件的回转速度,磨削表面的温度升高但其增长速度与磨削深度影响相比小得多；

且回转速度越大，热量越不容易传入工件内层,具有减小烧伤层深度的作用。但增大工件速度

会使表面粗糙度增长为了弥补这一缺陷，可以相应提高砂轮速度，增加砂轮的旋转速度等于

是提高了参加磨削的砂粒个数在磨削量不变的情况下，等于降低了单位砂粒磨削量，从而降

低了产生的热量,降低了烧伤的概率。实践证明，同时提高砂轮速度和工件速度可以避免烧伤

且不会增大表面粗糙度。

7-11为什么采用开槽砂轮能够减轻或消除烧伤现象？

答案略。

7-12机械加工中，为什么工件表面层金属会产生残余应力?磨削加工工件表面层

产生残余应力的原因与切削加工产生的残余应力的原因是否相同？为什么？

机械加工后工件表面层的残余应力是由于力引起的冷态塑性变形，磨（切）削热引起的热

态塑性变形及金组织变化引起的体积变化等因素综合作用的结果。磨削加工时，通常热态塑

性变形或金组织变化引起的体积变化是工件表面层产生.残余应力的主要因素：切削加时起

主要作用是冷态塑性变形，工件表面层产生残余压应力。

7-13磨削淬火钢时，因冷却速度不均匀，其表面层金属出现二次淬火组织(马氏

体)，里层金属出现回火组织(近似珠光体的托氏体或索氏体)。试分析二次淬火

层及回火层各产生何种残余应力？

如果磨削区温度超过了相变温度，再加上冷却液的急冷作用，表层金属发生二次淬火，

使表层金属出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体的高，在它的下层，因冷

却较慢，出现了硬度比原先的回火马氏体低的回火组织(索氏体或托氏体)，这种烧伤称为淬

火烧伤。

7-14

答案略。

7-15

答案略。

7-16

(a)强烈震动的原因：工艺系统刚度差。

(b)升高刀具位置和改变工件转向，可以削弱自激振动。

(c)采用对刀切削，使径向切削力相互抵消，工艺系统刚度明显提高。

(d)增大实际工作前角，降低切削时产生的切削力，从而减少震动。

7-17

答案略。

第八章机械装配工艺

8-1什么叫装配?装配的基本内容有哪些？

按规定的技术要求,将零件结合成部件，并进一步将零件和部件结合成机器的工艺过程，

称为装配。把零件装配成部件的过程称为部装;把零件和部件装配成最终产品的过程称为总

装配。装配是产品的制造过程的最后阶段,产品的质量最终由装配来保证。

(1)清洗。装配工作中清