机械制造技术基础课后部分习题及答案

12-2切削过程的三个变形区各有何特点？它们之间有什么关联？

答：切削塑性金属材料时，刀具与工件接触的区域可分为3个变形区：

①第一变形区（基本变形区）：是切削层的塑性变形区，其变形量最大，常用它来说明切

削过程的变形情况；

②第二变形区（摩擦变形区）：是切屑与前面摩擦的区域；

③第三变形区（表面变形区）：是工件已加工表面与后面接触的区域。

它们之间的关联是：这三个变形区汇集在切削刃附近，此处的应力比较集中而且复杂，金属的被切削层就在此处与工件基体发生分离，大部分变成切屑，很小的一部分留在已加工表面上。

2-3分析积屑瘤产生的原因及其对加工的影响，生产中最有效的控制积屑瘤的手段是什么？答：在中低速切削塑性金属材料时,刀—屑接触表面由于强烈的挤压和摩擦而成为新鲜表面,两接触表面的金属原子产生强大的吸引力,使少量切屑金属粘结在前刀面上,产生了冷焊,并加工硬化,形成瘤核。瘤核逐渐长大成为积屑瘤，且周期性地成长与脱落。

积屑瘤粘结在前刀面上，减少了刀具的磨损；积屑瘤使刀具的实际工作前角大，有利于减小切削力；积屑瘤伸出刀刃之外，使切削厚度增加，降低了工件的加工精度；积屑瘤使工件已加工表面变得较为粗糙。

由此可见：积屑瘤对粗加工有利，生产中应加以利用；而对精加工不利，应以避免。消除措施：采用高速切削或低速切削，避免中低速切削；增大刀具前角，降低切削力；采用切削液。

2-7车削时切削合力为什么常分解为三个相互垂直的分力来分析？分力作用是什么？

答：（1）车削时的切削运动为三个相互垂直的运动：主运动（切削速度）、进给运动（进给量）、切深运动（背吃刀量），为了实际应用和方便计算，在实际切削时将切削合力分解成沿三个运动方向、相互垂直的分力。

（2）各分力作用：切削力是计算车刀强度、设计机床主轴系统、确定机床功率所必须的；进给力是设计进给机构、计算车刀进给功率所必需的；背向力是计算工件挠度、机床零件和车刀强度的依据，与切削过程中的振动有关。

2-11背吃刀量和进给量对切削力和切削温度的影响是否一样？为什么？如何运用这一定律知道生产实践？

答：不一样。切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量最小。从他们的指数可以看出，指数越大影响越大。为了有效地控制切削温度以提高刀具寿命，在机床允许的条件下选用较大的背吃刀量和进给量，比选用打的切削速度更为有利。

2-18选择切削用量的原则是什么？从刀具寿命出发时，按什么顺序选择切削用量？从机床动力出发时，按什么顺序选择？为什么？

答：（1）指定切削用量时，要综合考虑生产率、加工质量和加工成本，选用原则为：

①考虑因素：切削加工生产率；刀具寿命；加工表面粗糙度；生产节拍。

②粗加工时，应从提高生产率为主，同时保证刀具寿命，使用最高生产率耐用度。

③精加工时，应保证零件加工精度和表面质量，然后才是考虑高的生产率和刀具寿命，一般使用小的切削深度和进给量，较高的切削速度。

（2）从刀具寿命出发，优先选用大的a p，其次大的f，最后大的V，因为由V→f→a p 对T的影响程度是递减的。

（3）从机床动力出发时，优先选用大的f，其次大的a p，最后大的V，因为由V→a p→f 对F2的影响程度递减。

2-21提高切削用量可采取哪些措施？

（1）采用切削性能更好的新型刀具材料；

（2）在保证工件材料力学性能的前提下，改善工件材料的加工性；

（3）改进刀具结构和选用合理的刀具几何参数；

（4）提高刀具的刃磨及制造质量；

（5）采用新型的性能优良的切削液和高效的冷却方法。

3-1机床常用的技术性能指标有哪些？

答：①机床的工艺范围：指在机床上加工的工件类型和尺寸，能够加工完成何种工序使用什么刀具等。

②机床的技术参数：包括尺寸参数、运动参数和动力参数。

4-1机床夹具由哪几个部分组成？各部分起什么作用？

（1）定位元件：用于确定工件在夹具中的位置使工件在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确的位置。

（2）夹紧装置：用于保持工件在夹具中的既定位置，使它不致因加工时受到外力的作用而改变原定的位置。

（3）对刀元件：用来确定夹具相对于刀具的位置。

（4）导引元件：用于决定刀具相对夹具的位置。

（5）其他装置：用于进行分度加工。

（6）连接元件和连接表面：用于决定夹具在机床上的相对位置。

（7）夹具体：用于连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体的基础件。夹具体也用来与机床有关部位相连接。

4-4什么是“六点定位原理”？

答：任一刚体在空间都有六个自由度，要使它在机床上（或夹具中）完全定位，就必须限制它在空间的六个自由度。

4-7根据六点定位原理，分析题图4-72所示各定位方案中，各定位元件所限制的自由度？

4-10 如图4-73所示为一圆柱零件，在其上面加工一键槽，要求保证尺寸0 2.030 ，采用工

作角度90°的V 形块定位，试计算该尺寸的定位误差。

4-12有一批如习题4-10图所示的工件，除孔外其余各表面均已加工合格。今按图b

的方案用盖板式钻模一次装夹后依次加工孔Ⅰ和孔Ⅱ。盖板式钻模用

心轴与工件孔相配定位。试分析计算两个孔心距的定位误差。

a) b)

4-16钻套的种类有那些？分别适用于什么场合？

答：（1）固定钻套：用于小批生产量条件下单纯用钻头钻孔。

（2）可换钻套：用于生产批量较大时，仅供钻孔工序。

（3） 快换钻套：用于同一个孔必须多种加工工序，而在加工过程中必须依次更换或取

出钻套以适应不同加工刀具的需要时。

（4）特殊钻套：用于特殊情况下加工孔。

4-18何谓组合夹具，成组夹具和通用可调夹具？三种夹具之间有什么关系？

答： （1）组合夹具：由一套预先制造好的具有各种形状、功用、规格和系列尺寸的标准

元件和组件组成 。

（2）成组夹具：根据成组工艺的原则，针对一组相似零件而设计的由通用底座和可

调或可更换元件组成的夹具。

（3）通用可调夹具：通过调节或更换装在通用底座上的某些可调节或可更换元件，

以装夹多种不同类夹具的工件。

三者关系：①通用夹具结合了专用夹具和组合夹具的特点。

②通用可调夹具和成组夹具在结构上看十分相似，但二者的设计指导思想不同。

在设计时，通用可调夹具的应用对象不明确，只提出一个大致的加工规模和范围，

而成组夹具是根据成组工艺，针对某一组零件的加工而设计的，应用对象是十分

明确的。

5-1什么叫主轴回转误差？它包括那些方面？

答：（1）主轴回转误差：在主轴远转的情况下，轴心线位置的变动量叫做主轴回转误差。

（2）包括：①纯轴向窜动Δx ②纯径向移动Δr ③纯角度摆动Δy

5-2 在卧式镗床上来用工件送进方式加工直径为Φ 200mm 的通孔时，若刀杆与送进方向倾斜031'=o α ，则在孔径横截面内将产生什么样的形状误差？其误差大小为多少？

5-4何谓误差复映？误差复映系数的大小与哪些因素有关？

解：在切削加工时，待加工表面有什么样的误差已加工表面必然出现同样性质的误差就是误差复映现象。

Fp Fp

y n Fp c

Fp C f v K C k k ε==系系

由上述公式可以看出，误差复映系数与工艺系统刚度、和进给量f 切削速度v c 等有关。

5-8在卧式铣床上按习题4-17图所示装夹方式用铣刀A 铣键槽，经测量发现，工件右端处的槽深大于中间的槽深，试分析产生这一现象的原因。

答：产生误差的主要原因是铣床主轴刚性不足，当铣刀移向主轴时，出现主轴让刀现象，故造成工件中部槽变浅，而右边一开始进刀深度是够得，当铣刀移向主轴时，主轴让刀，槽深变浅。改进措施是增大铣床主轴的刚性

5-13按习题4-16a)图的装夹方式在外圆磨床上磨削薄壁套筒A ，卸下工件后发现工件呈鞍形，如习题4-16b)图所示，试分析产生该形状误差的原因。

答：产生上述图b)形状误差的主要原因是：磨床主轴和尾座刚度不足，当砂轮移动到主轴或者尾座处时，出现让刀现象，所以造成在工件两端直径增大。

5-17车一批外圆尺寸要求为0

0.120φ-mm 的轴。已知：外圆尺寸按正态分布，均方根偏差

0.025σ=mm ，分布曲线中心比公差带中心大0.03mm 。试计算加工这批轴的合格品率及不合格品率。

19.95, 0.025x σ==，转换成标准正态分布函数，

max min 19.9819.902019.983.2, 0.80.0250.025x x x x z z σ

σ----======左右 合格品率为：(3.2)(0.8)0.499310.288178.741%P ??=+=+=

不合格品率为：1-P =21.259%

其中：0.5-φ(0.8)=21.19%是可以修复的；0.5-φ(3.2)=0.069%是不能修复的

5-23什么是回火烧伤？什么是淬火烧伤？什么是退火烧伤？为什么磨削加工容易产生烧伤？

解：回火烧伤：工件表面原来的马氏体组织将转化成回火屈氏体、索氏体等与回火组织相近的组织，使表面层硬度低于磨削前的硬度。

淬火烧伤：马氏体转变为奥氏体，又由于冷却液的急剧冷却发生二次淬火现象，使表面出现二次淬火马氏体组织，硬度比原来的回火马氏体高。

退火烧伤：磨削区温度超过了相变温度，而磨削区域又无冷却液进入，表层金属将产生退火组织，表面硬度将急剧下降。

磨削加工产生烧伤的主要原因是：

①磨削过程复杂，单位磨削力很大，切深抗力大，磨削速度高，磨削温度高。

②因气流问题，切削液不能充分冷却工件。

5-26车刀按（图a）方式安装加工时如有强烈振动发生，此时若将刀具反装（图b）、或采用前后刀架同时车削（图c）、或设法将刀具沿工件旋转方向转过某一角度装夹在刀架上（图d），加工中的振动就可能会减弱或消失，试分析其原因。

a) b) c) d)

a)产生强烈振动的原因是：工艺系统的刚度差。

b) 使得模态组合变化，因而减少振动，由于车床刀架部分向上的方向刚度差，车刀反装切

削力上升，车刀发生变形，切削力变化小，切削稳定，振动减小。

c) 车刀产生径向切削力，相互抵消，因而振动减小。

d) 采用最佳安装方位角安装，增大实际工作前角，使切削刚度下降，从而减小振动。

6-1 什么是生产过程、工艺过程和工艺规程？

答：（1）生产过程：将原材料转变为成品的全过程。

（2）工艺过程：在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。

（3）工艺规程：把合理工艺过程的有关内容写成工艺文件的形式，用以指导生产，这些工艺文件称为工艺规程。

6-5 试简述工艺规程的设计原则，设计内容及设计步骤。

答：（1）工艺规程的设计原则：

①所设计的工艺规程应能保证机器零件的加工质量（或机器的装配质量），

达到设计图样上规定的各项技术要求。

②应使工艺过程具有较高的生产率，使产品尽快投放市场。

③设法降低制造成本。

④注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。

（2）工艺规程的设计内容及步骤：

①分析研究产品的装配图和零件图。

②确定毛坯

③拟定工艺路线，选择定位基面。

④确定各工序所采用的设备。

⑤确定各工序所采用的刀具、夹具、量具和辅助工具，则应提高具体的设计任务

书。

⑥确定各主要工序的技术要求及检验方法。

⑦确定各工序的加工余量，计算工序尺寸和公差。

⑧确定切削用量。

⑨确定工时定额。

⑩技术经济分析。

?填写工艺文件。

6-15 习题6-5图为一轴套零件图，图b 为车削工序图，图c 为钻孔工序三种不同定位方案的工序间图，均需保证图a 所规定的位置尺寸（100.1）mm 的要求，试分别计算三种方案中工序尺寸A 1、A 2与A 3的尺寸及公差。为表达清晰

起见，图a 、b 只标出了与计算工序尺寸A 1、A 2、A 3有关的轴向尺寸。

a) b)

方案一 方案二 方案三

c)

解：1）图C 方案一：基准重合，定位误差0=DW ?，1.0101±=A mm ；

2）图C 方案二：尺寸A 2，10±0.1和005.08-构成一个尺寸链

（见习解图5X4-2c ），其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A 2和005.08-是组成环，且A 2为增环，005.08-为减环。由

直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：

10= A 2－8，→A 2=18mm

由直线尺寸链极值算法偏差计算公式：

0.1=ESA 2－（-0.05），→ESA 2=0.05mm;

-0.1=EIA 2－0，→EIA 2=-0.1mm 。故：05.01.0218+-=A mm

3）图C 方案三：尺寸A 3，10±0.1，005.08-和构成一个尺寸链

（见习解图5X4-2d ），其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A 3，005.08-和01.038-是组成环，且01.038-为增环，A 3和005

.08-为减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：10= 38－（A 3+8），→A 3=28mm

由直线尺寸链极值算法偏差计算公式，有：

0.1=0－（EIA 3+（-0.05）），→EIA 3= -0.05mm;

-0.1= -0.1－(ES A 3+0)，→ESA 3=0。故：005.0328-=A mm

6-17加工习题6-6图所示零件的轴向尺寸mm，mm，mm，其有关工序如图b、c所示，试求工序尺寸A1、A2、A3及其极限偏差。

a） b） c）