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1、机械设计制造基础 第六章 练习题与答案第六章 练习题1. 单项选择1-1 表面粗糙度的波长与波高比值一般（）。 小于 50 等于 50200 等于 2001000 大于 10001-2 表面层加工硬化程度是指（）。 表面层的硬度 表面层的硬度与基体硬度之比 表面层的硬度与基体硬度之差 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比1-3原始误差是指产生加工误差的“源误差”，即（）。 机床误差 夹具误差 刀具误差 工艺系统误差1-4误差的敏感方向是（）。 主运动方向 进给运动方向 过刀尖的加工表面的法向 过刀尖的加工表面的切向1-5试切 n 个工件，由于判断不准而引起的刀具调整误差为（）。 3 6 3

2、6nn1-6精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的（ 1/101/5 1/51/3 1/31/2 1/21）。1-7镗床主轴采用滑动轴承时，影响主轴回转精度的最主要因素是（）。 轴承孔的圆度误差 主轴轴径的圆度误差 轴径与轴承孔的间隙 切削力的大小1-8在普通车床上用三爪卡盘夹工件外圆车内孔，车后发现内孔与外圆不同轴，其最可能原因是（）。 车床主轴径向跳动 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 刀尖与主轴轴线不等高 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行1-9在车床上就地车削（或磨削）三爪卡盘的卡爪是为了（）。 提高主轴回转精度 降低三爪卡盘卡爪面的表面粗糙度 提高装夹稳定性 保证三爪卡盘卡爪面与

3、主轴回转轴线同轴1-10为减小传动元件对传动精度的影响，应采用（）传动。 升速 降速 等速 变速1-11通常机床传动链的（）元件误差对加工误差影响最大。 首端 末端 中间 两端1-12工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度（）。 之和 倒数之和 之和的倒数 倒数之和的倒数1-13机床部件的实际刚度（ 大于 等于 小于）按实体所估算的刚度。 远小于1-14接触变形与接触表面名义压强成（）。 正比 反比 指数关系 对数关系1-15误差复映系数与工艺系统刚度成（）。 正比 反比 指数关系 对数关系1-16车削加工中，大部分切削热（）。 传给工件 传给刀具 传给机床 被切屑所带走1-17磨削加工中，大

4、部分磨削热（）。 传给工件 传给刀具 传给机床 被磨屑所带走1-18为了减小机床零部件的热变形，在零部件设计上应注意（）。 加大截面积 减小长径比 采用开式结构 采用热对称结构1-19工艺能力系数与零件公差（）。 成正比 成反比 无关 关系不大1-20外圆磨床上采用死顶尖是为了（）。 消除顶尖孔不圆度对加工精度的影响 消除导轨不直度对加工精度的 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响 提高工艺系统刚度1-21加工塑性材料时，（）切削容易产生积屑瘤和鳞刺。 低速 中速 高速 超高速1-22强迫振动的频率与外界干扰力的频率（）。 无关 相近 相同 相同或成整倍数关系1-23削扁镗杆的减振原理是（）。

5、 镗杆横截面积加大 镗杆截面矩加大 基于再生自激振动原理 基于振型偶合自激振动原理1-24自激振动的频率( )工艺系统的固有频率。 大于 小于 等于 等于或接近于2. 多项选择2-1尺寸精度的获得方法有（）。 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法2-2零件加工表面粗糙度对零件的（）有重要影响。 耐磨性 耐蚀性 抗疲劳强度 配合质量2-3主轴回转误差可以分解为（）等几种基本形式。 径向跳动 轴向窜动 倾角摆动 偏心运动2-4影响零件接触表面接触变形的因素有（）。 零件材料 表面粗糙度 名义压强 名义面积2-5 如习图 2-5 所示，零件安装在车床三爪卡盘上车孔（内孔车刀安装在刀架上）。加工后

6、发现被加工孔出现外大里小的锥度误差。产生该误差的可能原因有（）。 主轴径向跳动 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 刀杆刚性不足习图2-52-6 在车床上以两顶尖定位车削光轴，车后发现工件中部直径偏大，两头直径偏小，其可能的原因有（）。 工件刚度不足 前后顶尖刚度不足 车床纵向导轨直线度误差 导轨扭曲2-7 在车床上车削光轴（习图 2-7），车后发现工件 A 处直径比 B 处直径大，其可能的原因有（）。刀架刚度不足转轴线不平行 尾顶尖刚度不足 导轨扭曲 车床纵向导轨与主轴回AB习图2-72-8机械加工工艺系统的内部热源主要有（）。 切削热 摩擦热 辐射热 对流热2

7、-9如习图 2-8 所示，零件安装在车床三爪卡盘上钻孔（钻头安装在尾座上）。加工后测量，发现孔径偏大。造成孔径偏大的可能原因有（）。 车床导轨与主轴回转轴线不平行 尾座套筒轴线与主轴回转轴线不同轴 刀具热变形 钻头刃磨习图2-8不对称2-10下列误差因素中属于常值系统误差的因素有（）。 机床几何误差 工件定位误差 调整误差 刀具磨损2-11下列误差因素中属于随机误差的因素有（）。 机床热变形 工件定位误差 夹紧误差 毛坯余量不均引起的误差复映2-12 从分布图上可以（）。 确定工序能力 估算不合格品率 判别常值误差大小 判别工艺过程是否稳定2-13通常根据 X-R 图上点的分布情况可以判断 (

8、 )。 有无不合格品 工艺过程是否稳定 是否存常值系统误差 是否存在变值系统误差2-14影响切削残留面积高度的因素主要包括（）等。 切削速度 进给量 刀具主偏角 刀具刃倾角2-15影响切削加工表面粗糙度的主要因素有（）等。 切削速度 切削深度 进给量 工件材料性质2-16影响外圆磨削表面粗糙度的磨削用量有（）。 砂轮速度 工件速度 磨削深度 纵向进给量2-17消除或减小加工硬化的措施有 ( )等。 加大刀具前角 改善工件的切削加工性 提高刀具刃磨质量 降低切削速度2-18避免磨削烧伤、磨削裂纹的措施有 ( )等。 选择较软的砂轮 选用较小的工件速度 选用较小的磨削深度 改善冷却条件2-19消除

9、或减弱铣削过程中自激振动的方法有 ()。 提高工艺系统刚度 增大工艺系统阻尼 加大切削宽度 采用变速切削3. 判断题3-13-23-33-43-53-6零件表面的位置精度可以通过一次装夹或多次装夹加工得到。零件表面粗糙度值越小，表面磨损越小。零件表面残余应力为压应力时，可提高零件的疲劳强度。粗糙表面易被腐蚀。在机械加工中不允许有加工原理误差。工件的内应力不影响加工精度3-73-83-93-103-113-123-133-143-15主轴的径向跳动会引起工件的圆度误差。普通车床导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响不大。采用预加载荷的方法可以提高接触刚度。磨削机床床身导轨时，由于磨削热会使导轨

10、产生中凸。只要工序能力系数大于 1，就可以保证不出废品。在 x R 中，只要没有点子越出控制限，就表明工艺过程稳定。切削过程中的热效应将使加工表面产生张应力。在车床上使用切断刀切断工件时的重叠系数等于 0。冲击式减振器特别适于低频振动的减振。4. 分析题4-1在铣床上加工一批轴件上的键槽，如习图 4-1 所示。已知铣床工作台面与导轨的平行度误差为 0.05/300，夹具两定位 V 型块夹角 = 90 o ，交点 A 的连线与夹具体底面的平行度误差为 0.01/150，阶梯轴工件两端轴颈尺寸为 20 0.05mm 。试分析计算加工后键槽底面对工件轴线的平行度误差（只考虑上述因素影响，并忽略两轴颈

11、与 35mm 外圆的同轴度误差）。习图 4-14-2试分析习图 4-2 所示的三种加工情况，加工后工件表面会产生何种形状误差？假设工件的刚度很大，且车床床头刚度大于尾座刚度。a）b）习图 4-2c）4-3横磨一刚度很大的工件（习图 4-3），若径向磨削力为 100N，头、尾架刚度分别为 50000N/mm 和 40000N/mm，试分析加工后工件的形状，并计算形状误差。ABFPCD100300习图4-3504-4磨削 CW6140 车床床身导轨，若床身长 L=2240mm，床身高 H=400mm，磨削后床身上下面温差 t = 5。试计算由于工件热变形所引起的加工误差（工件材料热胀系数=110-

12、5）。4-5在无心磨床上磨削销轴，销轴外径尺寸要求为 120.01。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 = 11.99，均方根偏差为 S = 0.003。试： 画出销轴外径尺寸误差的分布曲线； 计算该工序的工艺能力系数； 估计该工序的废品率； 分析产生废品的原因，并提出解决办法。4-6在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为 20 00.1 mm。若根据测量工序尺寸接近正态分布，其标准差为 = 0.025 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。4-7在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为 8 00.040 mm。每隔一

13、段时间测量一组数据，共测得 200 个数据，列于表 4-8，表中数据为 7960+x（m）。试：1） 画出 x R 图；2） 判断工艺规程是否稳定；3） 判断有无变值系统误差；对 x R 图进行分析。表 4-712345678910303731353643352120262529304030351818153118283335433825112124213035354530212325252935303835451828192624.631.831.836.637.838.223.420.220.026.412955151517171071112131415161718192026222824

14、2938283028332722202528352731384024201728233035293238251828342433383128332522252034303140303025.420.823.626.227.633.231.832.231.234.8341114118111110104-8习图 4-8 为精镗活塞销孔工序的示意图，工件以止口面及半精镗过的活塞销孔定位，试分析影响工件加工精度的工艺系统的各种原始误差因素。热变形对刀误差F夹紧误差设计基准定位误差菱形销定位基准导轨误差第六章 练习题答案1. 单项选择1-1 答案： 小于 501-2 答案： 表面层的硬度与基体硬度之差与

15、基体硬度之比1-3 答案： 工艺系统的精度1-4 答案： 过刀尖的加工表面的法向1-5 答案：3n1-6 答案： 1/51/21-7 答案： 轴承孔的圆度误差1-8 答案： 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴1-9 答案： 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴1-10 答案： 降速1-11 答案：末端1-12 答案： 倒数之和的倒数1-13 答案： 远小于1-14 答案： 反比1-15 答案： 反比1-16 答案： 被切屑所带走1-17 答案： 传给工件1-18 答案： 采用热对称结构1-19 答案： 成正比1-20 答案： 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响1-21 答案： 中速1-22 答案

16、： 相同或成整倍数关系1-23 答案： 基于振型偶合自激振动原理1-24 答案： 等于或接近于2. 多项选择2-1 答案： 试切法 调整法 定尺寸刀具法 自动控制法2-2 答案： 耐磨性 耐蚀性 抗疲劳强度 配合质量2-3 答案： 径向跳动 轴向窜动 倾角摆动2-4 答案： 零件材料 表面粗糙度 名义压强2-5 答案： 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行2-6 答案： 工件刚度不足 车床纵向导轨直线度误差2-7 答案： 尾顶尖刚度不足 导轨扭曲 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行2-8 答案： 切削热 摩擦热2-9 答案： 尾座轴线与主轴回转轴线不同轴 刀具热变形

17、钻头刃磨不对称2-102-11答案： 机床几何误差答案： 工件定位误差 调整误差 夹紧误差 毛坯余量不均引起的误差复映2-12答案： 确定工序能力 估算不合格品率 判别常值误差大小2-132-142-15答案： 工艺过程是否稳定 是否存在变值系统误差答案： 进给量 刀具主偏角答案： 切削速度 进给量 工件材料性质2-16答案： 砂轮速度 工件速度 磨削深度 纵向进给量2-17答案： 加大刀具前角 改善工件的切削加工性 提高刀具刃磨质量2-18答案： 选择较软的砂轮 选用较小的磨削深度 改善冷却条件2-19答案： 提高工艺系统刚度 增大工艺系统阻尼 采用变速切削3. 判断题3-1 答案： 3-2

18、 答案： 3-3 答案： 3-4 答案： 3-5 答案： 3-6 答案： 3-7 答案： 3-8 答案： 3-9 答案： 3-10 答案： 提示：参考图 4-31。提示：磨削时导轨面温度升高，床身底部温度偏低，床身会上弯。磨平后冷却，3-11 答案： 导轨面将产生中凹。3-12 答案： 3-13 答案： 3-14 答案： 3-15 答案： 4. 分析题4-1 答案：键槽底面对 35mm 下母线之间的平行度误差由 3 项组成： 铣床工作台面与导轨的平行度误差：0.05/300 夹具制造与安装误差（表现为交点 A 的连线与夹具体底面的平行度误差）：0.01/150 工件轴线与交点 A 的连线的平行

19、度误差：为 此 ， 首 先 计 算 20 0.05mm 外 圆 中 心 在 垂 直 方 向 上 的 变 动 量 ：0 = 0.7 Td = 0.7 0.1 = 0.07 mm可得到工件轴线与交点 A 的连线的平行度误差：0.07/150最后得到键槽底面（认为与铣床导轨平行）对工件轴线的平行度误差：P = 0.05 / 300 + 0.01 / 150 + 0.07 / 150 = 0.21 / 3004-2 答案：a） 在径向切削力的作用下，尾顶尖处的位移量大于前顶尖处的位移量，加工后工件外圆表面成锥形，右端止境大于左端直径。b）在轴向切削力的作用下，工件受到扭矩的作用会产生顺时针方向的偏转。

20、若刀具刚度很大，加工后端面会产生中凹。c）由于切削力作用点位置变化，将使工件产生鞍形误差，且右端直径大于左端直径，加工后零件最终的形状参见图 4-34。4-3 答案：A 点处的支反力： FA =D 点处的支反力： FD =300 100300300 200300= 100 N= 200 N在磨削力的作用下，A 点处的位移量： A =10050000= 0.002 mm在磨削力的作用下，D 点处的位移量：D =20040000= 0.005 mm由几何关系，可求出 B 点处的位移量：B = 0.002 +( 0. 005 0. 002) 150300= 0.0035 mmC 点处的位移量：c =

21、 0.002 +( 0. 005 0. 002) 250300= 0.0045 mm加工后，零件成锥形，锥度误差为 0.001 mm。4-4 答案：工件单面受热会产生翘曲变性，磨平后工件冷却下来，将使导轨产生中凹。中凹量可按下式计算：y L2 8H=110 5 2240 2 58 400= 0.0784 mm4-5 答案： 分布图分布曲线11.9912（公差带）习图 4-5ans 工艺能力系数 CP=0.2/（60.003）=1.1 废品率约为 50% 产生废品的主要原因是存在较大的常值系统误差，很可能是砂轮位置调整不当所致；改进办法是重新调整砂轮位置。4-6 答案：分布曲线19.98不合格品

22、率19.919.9520（公差带）习图 4-6ans画出分布曲线图，可计算出不合格品率为 21.2%（计算过程略）4-7 答案：1） 画出 x R 图： 计算各组平均值和极差，见表 4-7； 计算中心线和上下控制限：x 图： 中心线上控制线下控制线R 图：中心线上控制线下控制线20CL = x = xi =28.88 ( m)1UCL = x + A2 R = 28.88 + 0.58 10.25 = 34.825 ( m)LCL = x A2 R = 28.88 0.58 10.25 = 22.935 ( m)CL = R = 10.25 ( m)UCL = D4 R = 2.1110.25

23、 = 21.628 ( m)LCL = 0 根据以上结果作出 x R 图，如习图 4-7ans 所示。xUCL=34.825CL=28.88LCL=22.93505101520样组序号Rx 图UCL=21.628CL=10.25LCL=005101520样组序号R 图习图 4-7ans2）在 x 图上，有多个点子越出控制限，可以判定工艺过程不稳定。3）在 x 图上，点子没有明显得变化趋势，无法判定有无变值系统误差。4）在 x 图上，第 4 点到第 9 点之间，点子出现较大波动（R 图亦如此），表明工艺系统在此期间出现异常。从第 12 点以后，点子有上升趋势（ x 图），值得密切注意，应继续采样观察。4-8 答案：1） 影响孔径尺寸精度的因素： 刀具调整（调整镗刀刀刃的伸出长度）； 刀具磨损； 刀具热变形。2） 影响销孔形状精度的因素： 主轴回转误差； 导轨导向误差； 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行； 机床热变形。3） 影响销孔位置精度的因素： 定位误差（设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）不重合，定位止口与夹具定位凸台、菱形销与销孔的配合间隙等引起）； 夹紧误差； 调整误差（夹具在工作台上的位置调整，菱形销与主轴同轴度的调整等）； 夹具制造误差； 机床热变形； 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行。