機械制造技術(shù)基礎(chǔ)習(xí)題解答

1、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)部分習(xí)題參考解答.第四章 機械加工質(zhì)量及其控制4-1 什么是主軸回轉(zhuǎn)精度？為什么外圓磨床頭夾中的頂尖不隨工件一起回轉(zhuǎn)，而車床主軸箱中的頂尖則是隨工件一起回轉(zhuǎn)的？解：主軸回轉(zhuǎn)精度主軸實際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的差值表示主軸回轉(zhuǎn)精度，它分為主軸徑向圓跳動、軸向圓跳動和角度擺動。車床主軸頂尖隨工件回轉(zhuǎn)是因為車床加工精度比磨床要求低，隨工件回轉(zhuǎn)可減小摩擦力；外圓磨床頭夾中的頂尖不隨工件一起回轉(zhuǎn)是因為磨床加工精度要求高，頂尖不轉(zhuǎn)可消除主軸回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差。4-2 在鏜床上鏜孔時（刀具作旋轉(zhuǎn)主運動，工件作進(jìn)給運動），試分析加工表面產(chǎn)生橢圓形誤差的原因。答：在鏜床上鏜孔時，由于切削力F的作用方

2、向隨主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，在F作用下，主軸總是以支承軸頸某一部位與軸承內(nèi)表面接觸，軸承內(nèi)表面圓度誤差將反映為主軸徑向圓跳動，軸承內(nèi)表面若為橢圓則鏜削的工件表面就會產(chǎn)生橢圓誤差。4-3 為什么臥式車床床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度要求高于垂直面內(nèi)的直線度要求？答：導(dǎo)軌在水平面方向是誤差敏感方向，導(dǎo)軌垂直面是誤差不敏感方向，故水平面內(nèi)的直線度要求高于垂直面內(nèi)的直線度要求。4-4 某車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為0.015/1000mm，在垂直面內(nèi)的直線度誤差為0.025/1000mm，欲在此車床上車削直徑為60mm、長度為150mm的工件，試計算被加工工件由導(dǎo)軌幾何誤差引起的圓柱度誤差。解：根據(jù)p152

3、關(guān)于機床導(dǎo)軌誤差的分析，可知在機床導(dǎo)軌水平面是誤差敏感方向，導(dǎo)軌垂直面是誤差不敏感方向。水平面內(nèi)：mm；垂直面內(nèi)：mm，非常小可忽略不計。所以，該工件由導(dǎo)軌幾何誤差引起的圓柱度誤差mm。4-5 在車床上精車一批直徑為60mm、長為1200mm的長軸外圓。已知：工件材料為45鋼；切削用量為：vc=120m/min，ap=0.4mm, f =0.2mm/r; 刀具材料為YT15。在刀具位置不重新調(diào)整的情況下加工50個工件后，試計算由刀具尺寸磨損引起的加工誤差值。解：根據(jù)p145公式(4-2)， 根據(jù)題意，切削50個工件的切削長度：查p155表4-1得，YT15刀具切45鋼時，NB0=8m，KNB=

4、8m/km；則=0.46mm工件直徑增大至：60+2×0.46=60.92mm， 直徑誤差0.92mm。4-6 成批生產(chǎn)習(xí)題4-6圖所示零件，設(shè)A、B兩尺寸已加工至規(guī)定尺寸，今以底面定位鏜E孔，試求此鏜孔工序由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。習(xí)題4-6圖解：假定孔E的中心至定位面距離為F±TF/2，則F和A、B、C組成一直線尺寸鏈，F(xiàn)為封閉環(huán)，A、C為增環(huán)，B為減環(huán)。F =A B + C封閉環(huán)公差，這是基準(zhǔn)不重合誤差，假定定位基準(zhǔn)制造誤差為0，則定位誤差為：4-7 按習(xí)題4-7圖所示方式定位在立式銑床上銑槽，其主要技術(shù)要求為：（1）槽寬 mm。（2）槽距尺寸 mm。（3）槽底位

5、置尺寸為 mm。（4）槽兩側(cè)面對外圓軸線的對稱度公差 mm。已知：外圓尺寸mm與內(nèi)孔尺寸mm均已加工至規(guī)定尺寸，內(nèi)外圓的徑向圓跳動公差值為0.02mm。試分析計算該工序的定位誤差。習(xí)題4-7圖解：(1) 在工件軸向mm，定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)重合，無定位誤差。(2)在工件徑向：mm定位誤差分析：定位基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)不重合，并有內(nèi)外圓的徑向跳動公差T(c)=0.02；mm工件用內(nèi)孔和心軸定位，并處于水平心軸位置，按p158公式(4-4)則定位誤差為：其中TD=0.021mm，定位心軸mm，Td=0.013mm；mm，代入上式可得mm所以，徑向定位誤差為：mm(3) 鍵槽對稱度e=0.01mm的影響分析

6、：外圓軸線是鍵槽對稱度的基準(zhǔn)軸線，故對稱度對h方向尺寸定位誤差沒有影響。4-8 習(xí)題4-8圖所示為銑鍵槽工序的加工要求，已知軸徑尺寸mm，試分別計算習(xí)題4-8圖b、c兩種定位方案的定位誤差。習(xí)題4-8圖解：圖b)定位誤差分析：在y方向：沒有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，考慮定位元件無制造誤差，則在y方向定位誤差為0。在x方向：工件外圓公差mm對鍵槽加工有影響，mm，由于對稱度要求為0.2，x向定位誤差小于對稱度要求，故該方案符合要求。圖c)定位誤差分析：按教材p160圖4-15 b)的分析結(jié)果公式(4-7)，定位誤差為mm4-9 習(xí)題4-9圖所示齒輪坯在V形塊上定位插齒槽，要求保證工序尺寸。已知：。若不計內(nèi)孔

7、與外圓同軸度誤差的影響試求此工序的定位誤差。解：如習(xí)題4-9圖所示，外圓公差Td=0.1mm；內(nèi)孔公差：TD=0.025mm。由外圓公差引起的工件中心的變化量可按教材p160公式(4-17)計算：mm考慮外圓和內(nèi)孔無同軸度誤差，所以孔的公差變化引起的定位誤差為：mm所以，該工序尺寸H的定位誤差為：mm。4-10 按習(xí)題4-10圖所示方式定位加工孔，要求孔對外圓的同軸度公差為。已知：。試分析計算此定位方案的定位誤差。習(xí)題4-9圖 習(xí)題4-10圖解：如習(xí)題4-10圖所示，只考慮V型塊定位時，定位誤差按教材p160公式(4-17)計算：mm當(dāng)尺寸b變化時，在x方向產(chǎn)生的誤差為：mm兩部分作用幾何和為

8、實際的定位誤差，mm4-11 習(xí)題4-11圖所示工件以大外圓表面及端面M作定位表面，在小外圓上銑鍵槽，要保證尺寸H、L。已知：，大、小外圓的同軸度誤差，試分析計算該工序的定位誤差。習(xí)題4-11圖解：該題與4-9題類似，不過要考慮在直徑方向同軸度的影響。Td1=0.12mm；Td2=0.16mm。外圓d2產(chǎn)生的定位誤差按教材p160公式(4-17)計算：mm外圓d1產(chǎn)生的定位誤差為：mm；同軸度產(chǎn)生的定位誤差為：mm；所以，該工序工位誤差為：mm。4-12 習(xí)題4-12圖所示工件采用V形塊（夾角）定位，加工兩個直徑為10mm的小孔。已知：外圓直徑尺寸mm，內(nèi)孔尺寸mm，內(nèi)孔與外圓的同軸度誤差t

9、=0.05mm，內(nèi)孔中心線是工序尺寸R的工序基準(zhǔn)，。試分析計算加工O1孔的定位誤差。 習(xí)題4-12圖解：根據(jù)題意，Td=0.1mm，TD=0.2mm。定位誤差分為幾個部分。外圓引起的定位誤差按教材p160公式(4-17)計算：mm同軸度引起的定位誤差為：mm?？紤]到R和沒有誤差，所以O(shè)1的定位誤差與O相同；定位誤差為mm。4-13 在三臺車床上分別加工三批工件的外圓表面，加工后經(jīng)測量，三批工件分別產(chǎn)生了如習(xí)題4-13圖所示的形狀誤差，試分析產(chǎn)生上述形狀誤差的主要原因。習(xí)題4-13圖解：產(chǎn)生圖a)的原因主要是：工件剛性差，而機床剛性很好；產(chǎn)生圖b)的原因主要是：工件剛性好，但機床主軸、尾座剛性均

10、較差；產(chǎn)生圖c)的原因主要是：工件和機床主軸剛性都很好，但機床尾座剛性較差。刀具磨損有一定的影響，但磨不了這么快；磨損影響在切削多個工件才能反映出來。4-14 在外圓磨床上磨削習(xí)題4-14圖所示軸類工件的外圓，若機床幾何精度良好，試分析磨外圓后A-A截面的形狀誤差，要求畫出A-A截面的形狀，并提出減小上述誤差的措施。習(xí)題4-14圖解：若工件剛性差，機床剛度好，A-A截面尺寸會增大；若工件剛性好，機床主軸、尾座剛性差，則A-A截面尺寸也會變大；若上述兩種情況都發(fā)生，則A-A截面尺寸還是會直徑增大，形狀誤差不明顯。改進(jìn)措施是增大機床主軸、尾座的剛度，增加工件的剛度。4-15 知某車床的部件剛度分別

11、為：k主軸=5000N/mm；k刀架=23330 N/mm，k尾座=34500N/mm。今在該車床上采用前、后頂尖定位車一直徑為mm的光軸，其徑向力Fp=3000N，假設(shè)刀具和工件的剛度都很大，試求：1）車刀位于主軸箱端處工藝系統(tǒng)的變形量；2）車刀處在距主軸箱1/4工件長度處工藝系統(tǒng)的變形量；3）車刀處在工件中點處工藝系統(tǒng)的變形量；4）車刀處在距主軸箱3/4工件長度處工藝系統(tǒng)變形量；5）車刀處在尾架處工藝系統(tǒng)的變形量。完成計算后，再徒手畫出該軸加工后的縱向截面的狀。解：4-16 按習(xí)題4-16a)圖的裝夾方式在外圓磨床上磨削薄壁套筒A，卸下工件后發(fā)現(xiàn)工件呈鞍形，如習(xí)題4-16b)圖所示，試分析

12、產(chǎn)生該形狀誤差的原因。習(xí)題4-16圖解：產(chǎn)生上述圖b)形狀誤差的主要原因是：磨床主軸和尾座剛度不足，當(dāng)砂輪移動到主軸或者尾座處時，出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象，所以造成在工件兩端直徑增大。4-17 在臥式銑床上按習(xí)題4-17圖所示裝夾方式用銑刀A銑鍵槽，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)，工件右端處的槽深大于中間的槽深，試分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。習(xí)題4-17圖答：如習(xí)題4-17圖，產(chǎn)生誤差的主要原因是銑床主軸剛性不足，當(dāng)銑刀移向主軸時，出現(xiàn)主軸讓刀現(xiàn)象，故造成工件中部槽變淺，而右邊一開始進(jìn)刀深度是夠得，當(dāng)銑刀移向主軸時，主軸讓刀，槽深變淺。改進(jìn)措施是增大銑床主軸的剛性。4-18 何謂誤差復(fù)映？誤差復(fù)映系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？解：在

13、切削加工時，待加工表面有什么樣的誤差已加工表面必然出現(xiàn)同樣性質(zhì)的誤差就是誤差復(fù)映現(xiàn)象。由上述公式可以看出，誤差復(fù)映系數(shù)與工藝系統(tǒng)剛度、和進(jìn)給量f切削速度vc等有關(guān)。4-19 在車床上車一短粗軸圓柱表面。已知：工藝系統(tǒng)剛度k系統(tǒng)=20000N/mm，毛坯待加工面相對頂尖孔中心偏心誤差為2mm，毛坯最小背吃刀量apmin=1mm，N/mm。問第一次走刀后，加工表面相對頂尖孔中心的偏心誤差是多大？至少需要切幾次切削才能使加工表面相對頂尖孔中心的偏心誤差控制在0.01mm以內(nèi)？解：已知：C=1500N/mm，k系=20000N/mm，mm；根據(jù)p168公式(4-16)和公式(4-17)，可以導(dǎo)出：mm

14、；由于系統(tǒng)剛度不變，第2次加工：mm第3次加工：mm答：需要3次走刀才能將偏心誤差控制在0.01mm以內(nèi)。4-20 為什么提高工藝系統(tǒng)剛度首先要從提高薄弱環(huán)節(jié)的剛度入手才有效？試舉一實例說明。答：由于薄弱環(huán)節(jié)是影響機床剛度的主要因素之一，所以從提高薄弱環(huán)節(jié)的剛度入手才有較好的效果。機床的薄弱環(huán)節(jié)如機床導(dǎo)軌中的楔鐵就是如此。4-21 如果臥式車床床身鑄件頂部和底部殘留有壓應(yīng)力，床身中間殘留有拉應(yīng)力，試用簡圖畫出粗刨床身頂面后床身頂面的縱向截面形狀，并分析其原因。4-22 習(xí)題4-22圖所示板狀框架鑄件，壁3薄，壁1和壁2厚，用直徑為D的立銑刀銑斷壁3后，毛坯中的內(nèi)應(yīng)力要重新分布，問斷口尺寸D將會

15、變大還是變??？為什么？ 習(xí)題4-22圖解：未切口時，殘余內(nèi)應(yīng)力的分布是1、2受拉，3受壓；當(dāng)切口后，壓力取消，1、2拉力釋放，內(nèi)應(yīng)力重新平衡，故切口將會變寬。4-23 在轉(zhuǎn)塔車床上加工一批套筒的內(nèi)孔和外圓，問內(nèi)外圓同軸度誤差服從什么分布？答：加工零件的批量較大時，內(nèi)外圓同軸度誤差一般服從正態(tài)分布。4-24 用調(diào)整法車削一批小軸的外圓，如果車刀的熱變形影響顯著，使畫出這批工件尺寸誤差分布曲線的形狀，并簡述其理由。 習(xí)題4-24插圖答：調(diào)整法加工小軸外圓，當(dāng)加工工件批量較大時，尺寸分布應(yīng)為正態(tài)分布。如果車刀出現(xiàn)熱變形，屬于系統(tǒng)誤差，則發(fā)生變化，如上圖所示，但分布曲線的形狀不發(fā)生變化。4-25 車一

16、批外圓尺寸要求為mm的軸。已知：外圓尺寸按正態(tài)分布，均方根偏差mm，分布曲線中心比公差帶中心大0.03mm。試計算加工這批軸的合格品率及不合格品率。 習(xí)題4-25插圖解：分析如上圖所示，參照p184例題4-4的方法。，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，合格品率為：不合格品率為：1-P=21.259%其中：0.5-(0.8)=21.19%是可以修復(fù)的；0.5-(3.2)=0.069%是不能修復(fù)的。4-26 在自動車床上加工一批軸件，要求外徑尺寸為mm，已知均方根偏差，試求此機床的工序能力等級？解：工件公差為T=0.2，根據(jù)p186公式(4-28)，根據(jù)p186表4-6，該工序能力等級為1級，工藝能力足夠，

17、允許有一定的異常波動。4-27 為什么機器零件一般都是從表面層開始破壞？答：機器零件失效的形式為疲勞破壞、滑動磨損和滾動磨損?；瑒幽p和滾動磨損是從表層開始，疲勞破壞也是從表層開始。表層的殘余應(yīng)力和冷作硬化使零件表面出現(xiàn)微小裂紋和缺陷，在載荷、摩擦作用下，這些微小裂紋和缺陷會逐漸擴展，導(dǎo)致機器零件失效破壞。4-28 試以磨削為例，說明磨削用量對磨削表面粗糙度的影響。答：在磨削過程中，適當(dāng)減小砂輪磨粒的粒度，減小進(jìn)給量和磨削深度，提高磨削速度，改善冷卻效果，減少磨削熱的影響，可以減少磨削加工表面粗糙度。4-29 加工后，零件表面層為什么會產(chǎn)生加工硬化和殘余應(yīng)力？答：機械加工以后零件表層產(chǎn)生加工硬

18、化的原因是切削過程中塑性變形引起的，塑性變形導(dǎo)致表層金屬位錯、晶格扭曲，故產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象；加工殘余應(yīng)力是由于加工過程中不均勻受熱、不均勻冷卻及金相組織變化造成的。工件表面加工硬化和殘余應(yīng)力是機械加工之后不可避免的現(xiàn)象，可以通過熱處理方式消除，也可以通過特殊的加工工藝減小冷作硬化的程度、控制殘余應(yīng)力的方向。4-30 什么是回火燒傷？什么是淬火燒傷？什么是退火燒傷？為什么磨削加工容易產(chǎn)生燒傷？解：回火燒傷磨削區(qū)溫度超過馬氏體轉(zhuǎn)變溫度，馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鸾M織的燒傷。淬火燒傷磨削區(qū)溫度超過相變溫度，加之冷卻液急冷，表層二次淬火的燒傷。退火燒傷磨削區(qū)溫度超過相變溫度，冷卻液沒有進(jìn)入，表層產(chǎn)生退火的燒傷。磨削加工產(chǎn)生燒傷的主要原因是磨削