機械工藝學(xué)課后習(xí)題

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教材：王先逵機械制造工藝學(xué)機械工業(yè)出版社2023.1

第一章：

1-4從材料的成形機理來分析，加工工藝方法可以分為哪幾類？它們各有何特點？

答：根據(jù)材料的成形機理，加工工藝方法可以分為去除加工，結(jié)合加工和變形加工。去除加工又稱分開加工，其特點是從工件上去除一部分材料成形；結(jié)合加工是一種堆積成形、分層制造方法，其特點是利用物理和化學(xué)的方法將一致材料或不同材料結(jié)合在一起而成形；變形加工又稱滾動加工，其特點是利用力、熱、分子運動等手段使工件產(chǎn)生變形，改變其尺寸、形狀和性能。

1-6什么是機械加工工藝過程？什么是機械加工工藝系統(tǒng)？

答：機械加工工藝過程是機械生產(chǎn)過程的一部分，是直接生產(chǎn)過程，其原意是指采用金屬切削刀具或磨具來加工工件，使之達到所要求的形狀、尺寸、表面粗糙度和力學(xué)物理性能，成為合格零件的生產(chǎn)過程。由于制造技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在所說的加工方法除切削和磨削外，還包括電加工、超聲加工、電子束加工、離子束加工、激光束加工以及化學(xué)加工等幾乎所有加工方法。零件進行機械加工時，必需具備一定的條件，即要有一個系統(tǒng)來支持，稱之為機械制造工藝系統(tǒng)，由物質(zhì)分系統(tǒng)、能量分系統(tǒng)和信息分系統(tǒng)組成。

1-7什么是工序、安裝、工位、工步和走刀？

答：工序是指一個（或一組）工人在一個工作地點對一個（或同時對幾個）工具連續(xù)完成的那一部分工藝過程；安裝是指工序中每一次裝夾下完成的那一部分工藝過程；工位是指工件的每一次安裝中通過分度（或移位）裝置使工件相對于機床床身變換加工位置的每一個加工位置上的工藝過程；工步是指工位中加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都不變的狀況下所完成的工藝過程；走刀是指在加工表面上切削一次所完成的工步內(nèi)容。

1-8某機床廠年產(chǎn)CA6140車床2000臺，已知每臺車床只有1根主軸，主軸零件的備品率為14%，機械加工費品率為4%，試計算機床主軸零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)。從生產(chǎn)綱領(lǐng)來分析，試說明主軸零件屬于何種生產(chǎn)類型？其工藝有何特點？若1年按282個工作日，一月按26個工作日來計算，試計算主軸零件月平均生產(chǎn)批量。

答：N?Qn(1??%??%)?2000?1?(1?14%?4%)?2360件/年

根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，該主軸零件屬于大批生產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)采用專用機床、專用刀具、專用量具和專用夾具依照互換性標準進行生產(chǎn)。假使主軸每月生產(chǎn)一批零件，則零件的月平均生產(chǎn)批量為：

n'?NA2360?26??218件F282

1-9試述工件裝夾的含義。在機械加工中有哪幾類裝夾工件的方法？簡述每種裝夾方法的特點以及應(yīng)用場合。

答：工件的裝夾有兩個含義，即定位和夾緊。在機械加工中工件的裝夾主要有3種方法：1）夾具中裝夾：這種裝夾是將工件裝夾在夾具中，由夾具上的定位元件對工件進行定位，

由夾具上的夾緊裝置對工件進行夾緊。這種裝夾方法由夾具保證定位夾緊，易于保證加工精度要求，操作簡單便利，效率高，多用于成批、大批和大量生產(chǎn)中。

2）直接找正裝夾：這種裝夾由操作工人直接在機床上利用百分表、劃線盤等工具進行工件

的定位，然后夾緊工件。這種裝夾方法尋常可以省去夾具的定位元件部分，比較經(jīng)濟，但是裝夾效率低，大多用于單件、小批生產(chǎn)。對于加工精度比較高，用夾具很難保證加工精度的工件，直接找正裝夾可能是唯一可行方案。

3）劃線找正裝夾：這種裝夾通過事先在工件上劃出位置線、找正線和加工線，按找正線進

行找正定位，然后再進行夾緊。這種裝夾方法所需設(shè)備比較簡單，適應(yīng)性強，但是精度和生產(chǎn)效率均較低，因此都用于單件、小批生產(chǎn)中的粗加工工序。

1-10何謂六點定位原理？何謂完全定位和不完全定位？何謂欠定位和過定位？試舉例說明。答：一個物體在空間可以有6個獨立的運動，工件的定位就是采取一定的約束措施來限制自由度，采用6個依照一定規(guī)則布置的約束點來限制工件的6個自由度，實現(xiàn)完全定位。稱之為六點定位原理。

1-11在圖1-30中，注有的表面為待加工面，試分別確定其應(yīng)限制的自由度。

?A）加工工藝為圓柱表面鉆孔，需要控制孔的深度和距圓柱軸線的距離，因此應(yīng)當(dāng)限制x、

??y、z三個自由度。

B）加工工藝為圓柱表面銑槽，需要控制槽的深度、寬度以及相對于圓柱底底端槽的對稱面的對稱度，因此應(yīng)當(dāng)限制x、y、z三個自由度；槽的兩個表面的對稱度需要限制y、z自由度。

C）加工工藝為長方體表面銑槽，需要控制槽加工面的深度、寬度以及相對于側(cè)面的位置，因此應(yīng)當(dāng)限制x、y、z三個自由度；另外槽的加工面對稱面的平行度也有要求，需要限制

??????????y、z自由度。

D）加工工藝為長方體表面鉆孔，需要孔相對于基準軸線和基準對稱面的位置，因此應(yīng)當(dāng)限制x、y兩個自由度；另外孔的加工面的相對于基準軸線的平行度和對稱度也有要求，需要限制x、y、z自由度。

1-12根據(jù)六點定位原理，試用總體分析法和分件分析法分析圖1-31中6種加工定位方案所限制的自由度，并分析是否有欠定位和過定位，其過定位是否允許。

A）根據(jù)總體分析法，該定位方案限制了y、z、y、z三個自由度，而加工需要限制y、

???????????????z、y、z四個自由度，不存在著欠定位；根據(jù)分件分析法，卡盤限制了y、z兩個自由度，

浮動頂尖限制了y、z兩個自由度，不存在過定位。

B）根據(jù)總體分析法，該定位方案限制了x、y、z、y、z5個自由度，符合加工要求，不存在欠定位；根據(jù)分件分析法，頂尖和浮動頂尖限制了x、y、z、y、z5個自由度，

????????????而定位套也限制了y、z自由度，存在過定位。

C）根據(jù)總體分析法，該定位方案限制了y、z、y、z三個自由度，符合加工要求，不存在著欠定位；根據(jù)分件分析法，心軸限制了y、z、y、z四個自由度，不存在過定位。D）根據(jù)總體分析法，該定位方案限制了x、y、z、y、z5個自由度，符合加工要求，不存在欠定位；根據(jù)分件分析法，圓錐銷和浮動圓錐銷限制了x、y、z、y、z5個自由度，不存在過定位。

E）根據(jù)總體分析法，該定位方案限制了所有六個自由度，不存在欠定位；根據(jù)分件分析法，每個V型塊限制兩個自由度，不存在過定位。

F）根據(jù)總體分析法，該定位方案限制了所有六個自由度，不存在欠定位；根據(jù)分件分析法，底部兩塊條形支撐板限制了z、x、y三個自由度，側(cè)面兩個支撐釘限制了x、z兩個自由度，菱形銷限制了y自由度，不存在過定位。

1-13何謂基準？基準分哪幾類？試述各類基準的含義及其相互間的關(guān)系。

答：基準就是零件標注尺寸（含角度）的起始位置?；鶞士梢苑譃樵O(shè)計基準和工藝基準兩大類，工藝基準又可進一步分為工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。設(shè)計基準是設(shè)計者在設(shè)計零件時，根據(jù)零件在裝配結(jié)構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)中的裝配關(guān)系和零件本身結(jié)構(gòu)要素之間的相互位置關(guān)系確定的標定尺寸起始位置。工藝基準是在加工工藝過程中所用的基準。工序基準是在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準，是工序圖上的設(shè)計基準。定位基準是加工時用于定位的基準。測量基準是工件測量時用的基準。裝配基準是工件裝配時所用的基準。

1-14基準可以是點、線和面，工藝基準是否也可以是點、線和面？答：作為基準，工藝基準也可以為點、線、面。

其次章機械加工精度及其控制

2-4在車床上用兩頂尖裝夾工件車削修長軸時，出現(xiàn)圖2-80a、b、c所示誤差是什么原因，分別可采用什么方法來減少或消除？

答：a）主要原因是工件在切削力作用下彎曲變形，產(chǎn)生鼓形圓柱度誤差。主要采用提高工件剛度的方法減小這類誤差，例如采用中心架或者跟刀架，減小切削力的作用點到支承之間的距離，以增大工件在切削時的剛度。

b）主要原因是機床在切削力作用下變形，產(chǎn)生馬鞍形的圓柱度誤差。主要采用提高機床部件剛度的方法減小這類誤差，例如加工中采用支撐套，增大機床的剛度。

c）主要原因是機床導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不平行造成的誤差。主要采用減小導(dǎo)軌對主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度誤差來減小這類誤差，或者采用校正裝置補償該誤差產(chǎn)生的影響。

2-8設(shè)已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前有圓度誤差0.45mm，若本

??????????????????????????工序形狀精度規(guī)定允差0.01mm，問至少進給幾次方能使形狀精度合格？

解：已知?g???m????g/?m，為保證工序形狀精度規(guī)定允差0.01mm，則：

??0.01?0.020.45nn由于每進給一次，誤差復(fù)映系數(shù)為：???0?0.25?n?3時，??0.016?0.02

因此至少進給3次方能使形狀精度合格。

2-14在臥式銑床上銑削鍵槽，經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)工件靠兩端深度大于中間，且都比調(diào)整的深度尺寸小。試分析其原因。

答：工件的深度尺寸小，說明加工時工件相對于理想位置向下有誤差，而且中間位置的誤差比兩端要大。根據(jù)圖示可知，工件為修長工件，在加工時存在著變形，因此會出現(xiàn)向下的誤差且誤差值在中間時要大。

2-16車削一批軸的外圓，其尺寸為?25?0.05mm，已知此工序的加工誤差分布曲線是正態(tài)分布，其標準差??0.025mm，曲線的頂峰位置偏于公差帶中值的左側(cè)。試求零件的合格率，廢品率。工藝系統(tǒng)經(jīng)過怎樣的調(diào)整可使廢品率降低？解：由于加工誤差分布曲線的頂峰位置位于公差帶中值的左側(cè)，即正態(tài)分布隨機變量總體的算術(shù)平均值未知，因此零件的合格率和廢品率無法求出。已知6??0.025?6?0.15mm，可以求得工序能力系數(shù)Cp?T/6??0.67，工藝能力很差，廢品率高，可以通過調(diào)整使加工誤差分布曲線的頂峰位置位于公差帶中值重合，減小標準差降低產(chǎn)品的廢品率。

2-18有一批零件，其內(nèi)孔尺寸為?7000.03mm，屬正態(tài)分布，求尺寸在之間的?700.01概率。

0.03解：已知內(nèi)孔尺寸屬正態(tài)分布，則??70.015，6??0.03???0.005mm，

則z1?x1????x??0.0250.015?3，F(xiàn)(z1)?49.865%z2?2??5，F(xiàn)(z2)?50%0.005?0.005因此Q?F(z1)?F(z2)?99.865%

2-19在自動機上加工一批尺寸為?8?0.09mm的工件，機床調(diào)整完后試車50件，試繪制

分布曲線圖、直方圖，計算工序能力系數(shù)和廢品率，并分析誤差產(chǎn)生原因。解：已知d?50xmax?xmin8.08?7.028??0.175mm，取d=0.18mm

n?17?1x??xi?7.97mm，S?i?1150(xi?x)2?0.146mm?49i?1Cp?T/6??0.18/(6?0.146)?0.2

組號1234567組界/mm6.938～7.1187.118～7.2987.298～7.4787.478～7.6587.658～7.8387.838～8.0188.018～8.918中心值/mm7.0287.2087.3887.5687.7487.9288.018頻數(shù)100023512頻率（%）頻率密度/mm-1（%）20004702411.1100022.22388.8966.67直方圖40200頻數(shù)6.9387.1187.2987.4787.6587.8388.018工件尺寸（mm）

根據(jù)直方圖可知，工件尺寸主要集中在7.838～8.018mm之間，只是由于出現(xiàn)了一例7.028mm的工件，導(dǎo)致正態(tài)分布曲線均值偏離基本尺寸較大，標準差很大，從而導(dǎo)致工序能力變差?？梢酝ㄟ^再次試車試驗，確定7.028mm的工件是否為偶然誤差，再進一步確定工件的均值和標準差。

2-20加工一批零件，其外徑尺寸為?28?0.6mm。已知從前在一致工藝條件下加工同類零件的標準差為0