机械制造工艺学习题.docx

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机械制造工艺学习题

一、填空

1、在万能升降台铣床上用盘状铣刀螺纹时，通常采用的附件是（万能分度头）

2、机械加工中达到尺寸精度的方法有：

（试切法）、（定尺寸刀具法）、（调整法） 和（自动控

制法）

3、主轴的回转误差可分解为（纯径向跳动）（纯角度摆动）和（纯轴向窜动）三种基本形式。

4、精密齿轮高频淬火后需磨削齿面和内孔，以提高齿面和内孔的位置精度，常采用（定

位原则互为基准）

5、按加工过程中质量的变化，零件（毛坯）的制造工艺方法可分为：

（材料成型工艺）

（材料去除工艺）、（材料累积工艺）

6、正态分布曲线的均方根误差 σ 越大，则加工精度（越低）。

7、机械制造技术的发展主要沿着“广义制造”方向发展，其具体可归纳为（现代设计技

术）、（现代成形及改性技术）、（现代加工技术和制造系统和管理技术）四个方面。

8、零件的加工质量包括_零件的机械（加工精度）和（表面质量）两大方面

9、机械加工遵循的原则可分为：

（继承性原则）和（创造性原则）。

10、根据产品和生产类型的不同，达到装配精度的工艺方法有（互换法）、（选配法）、（修

配法）、（调整法）等。

11、加工误差按其统计规律可分为（系统误差）、（随机误差）

12、根据工件加工时误差出现的规律，加工误差可分为（系统误差）和（随机误差）;其中系

统误差的大小、方向基本不变或有规律的变化。

二、简答

13、自激振动有何特点？

切削加工中的自激振动主要有哪几种形式？

（P106）

答：

特点：

①自激振动的频率等于接近系统的固有频率，即系统本身的参数所决定。

②自激振动是由外部激振力的偶然触发而产生的一种不衰减运动，维持振

动所需的交变力是由振动过程本身产生的。

③自激振动能否产生和维持取决于每个振动周期内摄入和消耗的能量。

形式：

负摩擦型、耦合型、再生型、切削力滞后型。

14、工艺过程、工序、工位、安装？

（P5）

答：

（1）工艺过程：

工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，

使其成为半成品或者成品的过程，它是生产过程的一部分。

工艺过程分

为毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。

（2）工序：

一个或者一组工人在一个工作地对同一个或者同时对几个工件所连续

完成的那部分工艺过程称为工序。

（3）工位：

工件在机床上所占据的每一个位置，称为工位。

（4）安装：

将工件在机床或者夹具中每定位、夹紧一次所完成的那部分工序内容

称为安装。

15、分布图分析法和点图分析法在生产中有何应用？

答：

分布图分析法：

计算合格率，分析误差性质，确定工艺能力.

点图分析法：

在加工中控制加工质量，分析加工过程中是否稳定.

16、车薄壁零件时，难点在哪里？

一般采用哪些措施？

答：

难点：

工件易产生变形（切削力、夹紧力引起的）

措施：

①夹紧力尽可能径向截面分布均匀.

②夹紧力位置选在刚性强部位.

③轴向夹紧.

④工件上制出力加强，刚性的辅助凸边.

17、保证装配精度的方法有哪些？

各应用在何种场合？

（P188）

答：

①互换装配法：

装配时各配合零件（组成环）不经修理、选择或改变其大小和位置，

即可达到装配精度的方法。

②分组装配法：

在成批大量生产中，将产品各配合副的零件按实测尺寸分组，装配

时按组进行互换装配以达到装配精度的方法。

内燃机、轴承大批量生产中。

③修配装配法：

在单件生产和成批生产中，对那些装配精度要求很高的多环尺寸链。

④调整装配法：

对于装配精度要求很高的多环尺寸链的产品或者部件。

18、深孔加工的难点及应采取的工艺措施？

答：

难点：

①刀具细长，刚性差，易振动，易引偏.

②排屑困难.

③钻头散热条件差，冷却困难，易失去切削能力.

措施：

①采用工件旋转刀具进给的方法，使钻头自定中心

②采用特殊结构的深孔钻；

③预先加工一个导向孔，防止引偏

④采用压力输送切削液，既使冷却充分又使切屑排出.

19、在设计机床时，一般要求：

普通车床床身导轨在水平面内的直线度误差小于在垂直面内

的度误差；平面磨床床身导轨在垂直面内的直线度误差小于在水平面内的直线度误差，

为什么？

卧式镗床导轨直线度误差又该提出什么要求?

为什么？

答：

普通车床敏感方向水平；平面磨床敏感方向垂直；卧式镗床敏感方向圆周,因此规定

其导轨在水平和垂直方向直线度误差相同。

20、切削加工中与工艺过程有关的原始误差有哪些？

答：

①初始有关：

原理误差、定位误差、调整误差、刀具误差、主轴回转导轨导向，机

床传动链误差等；

②工艺过程：

工艺系统受力变形、受热变形、刀具磨损、测量误差及工件内应力引

起的误差。

21、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

数往往多于外圆表面，试分析其原因。

答：

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。

22、自激振动与强迫振动的主要特点各是什么？

（P104；P105）

答：

自激振动：

①自激振动的频率等于或接近系统的固有频率，即由系统本身的参

数所决定；

②自激振动是由外部激振力的偶然触发而产生的一种不衰减运动，

维持振动所需的交变力是由振动过程本身产生的；

③自激振动能否产生和维持取决于每个振动周期内摄入和消耗的能

量。

强迫振动：

①强迫振动是由周期性激振力引起的，不会被阻尼衰减掉，振动本

身也不能使激振力变化；

②强迫振动的振动频率与外界激振力的频率相同，而与系统的固有

频率无关；

③强迫振动的振幅值既与激振力幅值有关，又与工艺系统的动态特

性有关。

23、举例说明何谓常值系统误差？

（P78）

答：

在顺序加工一批工件中，加工误差的大小和方向都保持不变，这种加工误差称为长

值系统误差。

24、降低传动链误差的措施有哪些？

（P56）

答：

①尽可能缩短传动链；

②减少各传动元件装配时的几何偏心，提高装配精度；

③提高传动链末端元件的制造精度；

④传动比 i 应小；

⑤采用校正装置；

⑥采用数控技术；

25、分组互换法应用在何种场合？

答：

互换法分为两类：

完全互换法和不完全互换法；分组互换法是典型的不完全互换法。

用

于精度特别高的精密制造。

将制造公差适当加大，进行加工；在装配时，先分组后装配，用

于满足精度高的场合。

特点是：

组内可以互换，组与组之间不能互换。

26、数控切削过切和欠切是怎样产生的，如何避免？

答：

1.选择进给速度不当产生过切现象或欠切现象,在轮廓加工中,当零件轮廓有拐角时,刀具

容易产生超程现象.

解决办法:

编程时,在接近拐角前适当地降低进给速度,过拐角后再逐渐增速.

2.指令不当会产生过切现象或欠切现象，加工斜面时,使用刀具位置偏置指令不当，会产生过

切或欠切现象.

解决办法:

在加工斜面时!

尽量避免使用刀具位置偏置指令.

27、机床专用夹具包括哪几个部分？

各有什么作用？

（P203）

答：

①定位元件；由于夹具的首要任务是对工件进行定位和夹紧，因此无论何种夹具都

必须有用以确定工件正确加工位置的定位元件；

②夹紧装置；作用是将工件在夹具中压紧夹牢，保证工件在加工过程中受外力作用

时，其正确的定位位置保持不变；

③夹具体；是机床夹具的基础支撑件，是基本骨架.

④其他装置或元件（分度装置、引导装置、对刀元件）

三、选择

1、刀具磨损所引起的加工误差属于（B）. （P79）

A、常值系统误差 B、变值系统误差 C、随机误差 D、形位误差.

2、选择装配方法时应兼顾生产类型，大批量生产应优先选用的是：

（A ）。

（P188）

A、完全互换法， B、修配法； C、调整法；D、极值法

3、 数控精车铝合金零件时，一般应选用（ C ）。

A.较大的吃刀量、较低的主轴转速、较高的进给速度；B、较小的吃刀量、较低的主轴转

速、较高的进给速度；C、较小的吃刀量、较高的主轴转速、较低的进给速度。

4、为减少误差复映的影响，可采取的工艺措施为（ B）（P63）

A 降低切削速度；B.减少进给量；C.减少切削深度；D.减少走刀次数。

5、（ C）所引起的误差属于变值系统误差。

（P78）

A.工件内应力，B.毛坯复映，C.机床热变形，D.加工原理。

6、固定调整法是靠改变调整件的（ D ）来达到装配精度。

（P192）

A.形状；B.位置；C.方向；D.大小。

7、影响滚齿齿轮的公法线长度变动误差的主要因素是（ B）。

A.几何偏心；B 运动偏心；C.滚刀制造误差；D.机床导轨误差。

8、球头铣刀的球头半径通常（ A）加工曲面的曲率半径。

（A）小于；（B）大于；（C）等于；（D）都可以。

9、双刃镗刀的好处是（ D）得到平衡。

A.轴向力 B.振动 C.扭矩 D.径向力

10.误差复映所引起的加工误差属于：

（C） （P62）

A、变值系统误差 B、常值系统误差 C、随机误差 D、形位误差

11、夹具的制造误差通常应控制在其装夹工件该工序中允许误差的（B ）。

（A）1～3 倍（B）1/3～1/5（ C）1/10～1/100（ D）等同值 b

12、一般而言，增大工艺系统的（ A ）可有效地降低振动强度。

（A）刚度；（B）强度；（C）精度；（D）硬度。

13.原理误差所引起的加工误差属于：

（A）（P78）

A、常值系统误差 B、随机误差 C、形位误差 D、变值系统误差

14.数控编程时，编程员应首先设定的是：

（ D）

A 机床原点B 固定参考点C 机床坐标系D 工件坐标系。

15.某工序的加工尺寸为正态分布，但分布中心与公差带中点不重合，则可以认为：

（ D

）

A、无随机误差 B、无常值系统误差 C、变值系统误差很大 D、同时存在常值系统误差和

随机误差 d

16.下面哪项不是机械加工中获得尺寸精度的方法：

（D）

A、试切法 B、定尺寸刀具法 C、调整法 D、选配法

17.指出下刀具的制造误差会直接影响加工精度的是：

（D）

A、外圆车刀 B、刨刀 C、端面车刀 D、铰刀

18、要提高数控车床加工精度措施很多，但不能提高加工精度的是：

（ A）

A.将绝对编程改变为增量编程B.正确选择车刀类型

C.控制刀尖中心高误差D.减小刀尖圆弧半径对加工的影响 a

19.定位误差所引起的加工误差属于：

（B）

A、常值系统误差 B、随机误差 C、变值系统误差 D、形位误差

20、加工外圆表面采用粗车→半精车→精车加工方案,一般而论，能达到的经济精度是：

（

B ）

A. IT5～IT6B. IT7～IT8C. IT8～IT10D. IT2～IT4

三：

计算题

1、某厂加工箱体孔系的粗、精加工工序如图所示，试分析这两道工序的特点。

题 1 图 a）箱体孔系的粗加工 b） 箱体孔系精镗加工

答：

a）粗加工目的：

尽快去除余量，为半精加工做准备，对精加工不高故采用双

面进刀；

b）精加工以保证精度为主，图示方案易于保证孔的同轴度。

2.图示为车床进刀轴架零件，若已知其工艺

过程为：

（1）粗精刨底面和台；

（2）粗精 φ32H 孔；

（3）钻、扩、铰 φl6H9 孔。

试选择

（2）序的定位基准并说明原因。

答：

大底面为第一定位基准，限制 3 个自由度，凸台为第二定位基

准，限制 2 个自由度。

该方案符合基准重合原则。

3、如图所示齿轮部件，齿轮空套在轴上，要求齿轮与挡圈的轴向间隙为 0.16～0.41。

已知

各零件有关的基本尺寸为：

A1 = 31， A2 = 4， A3 = 44，（

环的偏差。

= 4 。

分别用完全互换法确定各组成

A2

A1

A0

A5

A4

A2

A1

A0

A5

A4

A3

齿轮与轴的装配关系

A3

齿轮与轴的装配关系

1）建立装配尺寸链

2）确定各组成环的公差：

按等公差法计算，各组成环公差为：

T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = （0.41-0.16）/ 5 = 0.05

考虑加工难易程度，进行适当调整（A4 公差不变），得到：

T4 = 0.05, T1 = 0.06 , T3 = 0.07 , T2 =0.04

3）确定各组成环的偏差：

取 A5 为协调环。

A4 为标准尺寸，公差带位置确定：

除协调环以外各组成环公差按入体标注：

A1 = 30-0.06

A2 = 5-0.04

0

A3 = 43+0.07

Z

0.98

1.00

1.05

1.90

1.95

2.00

2.20

F （Z ）

0.3365

0.3413

0.3531

0.4713

0.4744

0.4772

0.4861

4）计算协调环偏差：

由极值计算得到：

EI5 = - 0.13 ,ES5 = - 0.10

最后可确定：

13

A5 = 5--0.10

4、磨削销轴外圆，要求尺寸

φ 25 ± 0.046mm ，加工后抽一批零件，经实测计算后得

到 x =25mm，

σ=0.023mm，若加工后零件尺寸分布符合正态分布。

试求：

（1）常值系统误差

（2）工艺能力系数（3）废品率（4）分析废品产生的原因（5）提出改进措施。

（）

（1）常值系统误差=0（因分布中心与公差带中心重合），

（2） C p = t

6σ

= 0.092

0.144

= 0.67 < 1，，三级工艺，工艺能力不足

（3）废品率：

 Z1 =

-

x - x

σ

=

0.046

0.023

= 2 ，，查表得

F （Z1） = 0.4772 ；因对称，故 F（Z2）

废品率=  F （Z ）  = 1 - 2F （Z1） = 1 - 0.9544 = 0.0456 = 4.56% ；

=F（Z1）=0.4772，

'

（4）废品产生的主要原因是工艺能力严重不足（Cp=0.67 太低，一般 Cp 应大于 1.33），

（5）改进措施:

提高工艺系统得精度,如提高毛坯得制造精度，提高设备制造精度

等等

5 图示为一对开齿轮箱部件，规定齿轮的轴向窜动量为 0.1 ~

0.6mm ,

A1 = 100 ， A2 = 50 　 A3 = A5 = 5 ， A4 = 140 ，试按极值法确定有关零件的

尺寸偏差。

（１３分）

AA

A

A

A

A

A

A

A

A

A

A

①尺寸链图②

1

A0 = 0++0.6 ③ TM

=

T0

n

=

0.6 - 0.1

5

= 0.1　④

0

A3 = A5 = 5-0.05

Z

1.2

1.5

1.6

2.2

2.3

2.4

2.8

F（Z

）

0.3849

0.4332

0.4452

0.4861

0.4893

0.4918

0.4974

00

A1 = 100 +0.15 A2 = 50 +0.1 ⑤ ES0 = （ES1 + ES2 ） - （EI3 + EI4 + EI5 ） 　　

+ 0.7 = （0.15 + 0.1） - （-0.050 - EI3 - 0.05） EI3 = -0.35

EI0 = （EI1 + EI2 ） - （ES3 + ES4 + ES5 ）

+ 0.2 = （0 + 0） - （0 - ES3 - 0） = -0.2

ES3 = -0.2

⑥

35

A1 = 140--0.20

6、车削一批小轴的外圆，其尺寸为φ 25 ± 0.05 ，已知此工序的加工误差分布曲线符合

正态分布，其标准差σ =0.025，曲线的顶峰位置偏置公差带中值左侧 0.01mm，

试求零件的合格品率、废品率；并分析工艺系统经过怎样的调整可使废品率降低。

部

分正态分布函数表如下：

解：

（1）绘曲线

（2）求废品率：

a=0.05-0.01=0.04，b=0.05+0.01=0.06

Z1=

b

σ

=

0.05 + 0.01

0.025

= 2.4

F（Z1）

=0.4918

Z2=

a

σ

=

0.05 - 0.01

0.025

= 1.6

F（Z2）=0.4452 合格率：

F（Z1）+ F（Z2）

=0.4918+0.4452=0.937=93.7%

废品率：

1- F（Z1）- F（Z2）=6.3%

（2）CP= （四级）。

工艺能力不足。

措施：

提高工艺能力。

提高对刀精度

T 0.1

6σ 6 ⨯ 0.025

= 0.667

7、误差复映题：

设已知一工艺系统的误差复映系数为 0.25，工件在本工序前有椭

圆度误差 0.45mm,若本工序形状精度规定允差为 0.01mm,则至少走刀几次方能使形状精度

合格？

（P88 2-4）

解：

△≧∑△1 0.01≧0.25*0.45 n=3 所以至少走刀 3 次。

8、试分析在转塔车床上将车刀垂直安装加工外圆时（如图所示），影响直径误差的因

素中，导轨在垂直面内和水平面内弯曲，哪个影响大？

与卧式车床比较有什么不同？

为什么？

精基准：

Ф25H8 孔上端面限制 3 个自由度， Z , Xˆ ,Yˆ ；基准重合，是尺寸 12，30

4 题图：

转塔车床导轨误差的影响

答：

转塔车床立式装刀车外圆时，误差敏感方向在垂直方向，故，导轨在垂直面内直

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。

9、定位方案分析：

图示零件，请选择定位精基准、粗基准，分别说明限制的自由度及选择原

则。

答：

定位方案分析：

→

的设计基准，基准统一，在大多数工序中使用，平面定位，定位可靠

准确，夹紧简单方便

ˆ   ˆ

→ →

Ф25H8 孔限制 2 个自由度， X ,Y ；基准重合，是平行度，75±0.5 的设

计基准，基准统一，在大多数工序中使用，圆销定位，定位可靠准确，夹

紧简单方便

ˆ

Ф10H8 孔限制 1 个自由度， Z ；基准统一，在大多数工序中使用，菱形

销定位，定位可靠准确，夹紧简单方便

→

粗基准：

Ф25H8 孔下端面限制 3 个自由度， Z , X ,Y ；平面定位，定位可靠准确，

夹紧简单方便

→ →

Ф25H8 孔外圆限制 2 个自由度， X ,Y ；保证不加工面外圆与加工面

Ф25H8 孔壁厚均匀，外圆 V 形块定位，定位可靠准确，夹紧简单方

便

ˆ

Ф10H8 孔外圆限制 1 个自由度， Z 保证不加工面外圆与加工面 Ф10H8

孔对称 外圆活动 V 形块定位，定位可靠准确

10、在车床上个精镗一短套工件的内孔，加工前内孔的圆度误差为 0.4mm，要求加工后圆

度误差不大于 0.01mm。

已知机床头架刚度 K 头=40000N/mm，刀架刚度 K 刀＝3000N/mm，

尾座刚度 K 尾＝25000N/mm，走刀量 f＝0.05mm/r，走刀量指数 YFz＝0.75，径向切削力

系数 CF 在＝1000。

在只考虑机床刚度的影响时，试分析计算

（1）应至少安排几次走刀

才能满足圆度精度要求？

（2）若希望一次走刀达到圆度精度要求，可采取哪些工艺措施?

已

知：

ε =

C FZ .

K

f

系

YFZ

（1） ∆g =ξ⨯ ∆m

n

CFZ ⨯ f YFZ

ε =

K

………

（1）

∆m = 0.4 ， ∆g = 0.01

1

K

=

1

K头

+

1

K刀

∴K=2790 N/mm…………………………

（2）

FZ=CFY ⨯ f

YFZ

=1000 ⨯ 0.05

0.75

=106（N）………………………（3）

代入 ∆g =ε⨯ ∆m   ∴n ≥ 1.13

把

（2）、（3）代入

（1）得 ε =0.038

n

∴n 取 2 次走刀

（2）若要在一次走刀中满足精度要求，需减少进给量，提高系统刚度、降低毛坯的

Z

1.3

1.5

2.0

2.5

2.8

3.0

≥3.5

F（Z）

0.4032

0.4332

0.4772

0.4938

0.4974

0.4987

0.5

尺

寸分散范围等措施。

11、在车床上采用双顶尖装夹加工细长轴零件，加工后发现中间粗、两端细，是分析可能原

因及解决办法。

答：

原因及解决措施：

1）工件中间部分刚度较床头及尾座的差，在 Fy 作用下产生弹

性变形量大，切削热使工件热伸长受到尾座死顶尖的限制，加剧了工件弯曲变

形，所以加工后，工件两端细中间粗。

措施：

加中心架，尾座采用弹簧顶尖，

大主偏角车刀并反向走刀 2）机床导轨有类似形状误差。

测量误差并修整机床

导轨。

1、在无心磨床上磨削一批小轴，直径要求 Φ16-0.021 mm ，加工后测量发现小轴直径尺寸符合

正态分布，其平均值 X = 15.985mm ，均方根偏差σ = 0.003mm 。

试①画出正态尺寸分布

图及公差带；②分析加工误差的性质，③说明产生废品的原因，④提出相应的改进措施。

答：

画正态尺寸分布图及公差带如图

误差性质：

正态分布，无系统性变值误差

尺寸分布中心与公差带中心不重合，

系统性常值误差=15.9895-15.985=0.0045

随机性误差=6σ=6×0.003=0.018

废品原因：

随机性误差 0.018＜公差带 0.021

∴随机性误差不是造成废品的原因

系统性常值误差 0.0045 是产生废品的原因。

改进措施：

将无心磨床砂轮（减小背吃刀量方向）向外

调出 0.0045mm。

3、在甲、乙两台机床上加工同一种零件，要求工序尺寸

50±0.1。

加工后对甲、乙机床加工的零件分别进行测量，结果均符合正态分布，

甲机床加工零件的平均值 X 甲 =50，均方根偏差 σ 甲 ＝0.04，乙机床加工零件的

平均值 X 乙 =50.06，均方根偏差 σ 乙 ＝0.03，

部分标准正态函数分布表如下：

试问：

（1）在同一张图上画出甲、乙机床所加工零件尺寸分布曲线；

（2）判断哪一台机床不合格品率高?

（3）判断哪一台机床精度高?

3、解：

（1）

ymax =

1

σ 2π

⇒ ymax甲 =

1

σ甲 2 ⨯ 3.14

=

1

0.04 ⨯ 2.5

= 10，同理，ymax已 =

1

0.03 ⨯ 2.5

= 13

坐标图如下。

要点：

 X 甲 =50 小于 X 乙 =50.06 故，X 甲在左且与 X 已相距

0.06mm； σ 甲 （＝0.04）大于 σ 乙 （＝0.03），故，X 甲矮胖，

（2）

X 已瘦高。

X =50

X =50. 06

Z甲2 =Z

甲1

=

a甲

σ甲

=

0.1

0.04

a

σ已

50. 1 - 50.06

0.03

b

σ已

50. 06 - 49.9

0.03

= 5.3

，

查表得：

F甲1 = F甲2 = 0.4938, F已1 = 0.4032，F已2 = 0.5 。

故甲机床合格品率

=2×0.4938=98.76%，

甲机床不合格品率：

1-甲机床合格品率=1.28%，已机床合格品率= F已1 + F已2 = 90.32% ，

已机床不合格品率=1-已机床合格品