机械制造基础练习与答案4.doc

第4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（ ）。
① 小于50 ② 等于50～200 ③ 等于200～1000 ④ 大于1000

1-2 表面层加工硬化程度是指（ ）。
① 表面层的硬度 ② 表面层的硬度与基体硬度之比 ③ 表面层的硬度与基体硬度之差
④ 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（ ）。
① 机床误差 ② 夹具误差 ③ 刀具误差 ④ 工艺系统误差

1-4 误差的敏感方向是（ ）。
① 主运动方向 ② 进给运动方向 ③ 过刀尖的加工表面的法向 ④ 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（ ）。
① 3 ② 6 ③ ④

1-6 精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的（ ）。
① 1/10～1/5 ② 1/5～1/3 ③ 1/3～1/2 ④ 1/2～1

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（ ）。
① 轴承孔的圆度误差 ② 主轴轴径的圆度误差 ③ 轴径与轴承孔的间隙 ④ 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（ ）。
① 车床主轴径向跳动 ② 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 ③ 刀尖与主轴轴线不等高
④ 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（ ）。
① 提高主轴回转精度 ② 降低三爪卡盘卡爪面的表面粗糙度 ③ 提高装夹稳定性
④ 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴

1-10 为减小传动元件对传动精度的影响，应采用（ ）传动。
② 升速 ② 降速 ③ 等速 ④ 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。
① 首端 ② 末端 ③ 中间 ④ 两端

1-12 工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度（ ）。
① 之和 ② 倒数之和 ③ 之和的倒数 ④ 倒数之和的倒数

1-13 机床部件的实际刚度（ ）按实体所估算的刚度。
① 大于 ② 等于 ③ 小于 ④ 远小于

1-14 接触变形与接触表面名义压强成（ ）。
① 正比 ② 反比 ③ 指数关系 ④ 对数关系

1-15 误差复映系数与工艺系统刚度成（ ）。
① 正比 ② 反比 ③ 指数关系 ④ 对数关系

1-16 车削加工中，大部分切削热（ ）。
① 传给工件 ② 传给刀具 ③ 传给机床 ④ 被切屑所带走

1-17 磨削加工中，大部分磨削热（ ）。
① 传给工件 ② 传给刀具 ③ 传给机床 ④ 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（ ）。
① 加大截面积 ② 减小长径比 ③ 采用开式结构 ④ 采用热对称结构

1-19 工艺能力系数与零件公差（ ）。
① 成正比 ② 成反比 ③ 无关 ④ 关系不大

1-20 外圆磨床上采用死顶尖是为了（ ）。
① 消除顶尖孔不圆度对加工精度的影响 ② 消除导轨不直度对加工精度的
③ 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响 ④ 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。
① 低速 ② 中速 ③ 高速 ④ 超高速

1-22 强迫振动的频率与外界干扰力的频率（ ）。
① 无关 ② 相近 ③ 相同 ④ 相同或成整倍数关系

1-23 削扁镗杆的减振原理是（ ）。
① 镗杆横截面积加大 ② 镗杆截面矩加大 ③ 基于再生自激振动原理
④ 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。
① 大于 ② 小于 ③ 等于 ④ 等于或接近于
2. 多项选择
2-1 尺寸精度的获得方法有（ ）。
① 试切法 ② 调整法 ③ 定尺寸刀具法 ④ 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。
① 耐磨性 ② 耐蚀性 ③ 抗疲劳强度 ④ 配合质量

2-3 主轴回转误差可以分解为（ ）等几种基本形式。
① 径向跳动 ② 轴向窜动 ③ 倾角摆动 ④ 偏心运动

2-4 影响零件接触表面接触变形的因素有（ ）。
① 零件材料 ② 表面粗糙度 ③ 名义压强 ④ 名义面积

2-5 如习图4-2-5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（ ）。
习图4-2-5
① 主轴径向跳动 ② 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴
③ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 ④ 刀杆刚性不足

2-6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（ ）。
① 工件刚度不足 ② 前后顶尖刚度不足 ③ 车床纵向导轨直线度误差 ④ 导轨扭曲

2-7在车床上车削光轴（习图4-2-7），车后发现工件A处直径比B处直径大
，其可能的原因有（ ）。
B
A
习图4-2-7
①刀架刚度不足 ② 尾顶尖刚度不足 ③ 导轨扭曲 ④ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行

2-8 机械加工工艺系统的内部热源主要有（ ）。
习图4-2-8
① 切削热 ② 摩擦热 ③ 辐射热 ④ 对流热

2-9 如习图4-2-8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（ ）。
① 车床导轨与主轴回转轴线不平行 ② 尾座套筒轴线与主轴回转轴线不同轴 ③ 刀具热变形 ④ 钻头刃磨不对称
2-10 下列误差因素中属于常值系统误差的因素有（ ）。
① 机床几何误差 ② 工件定位误差 ③ 调整误差 ④ 刀具磨损

2-11 下列误差因素中属于随机误差的因素有（ ）。
① 机床热变形 ② 工件定位误差 ③ 夹紧误差 ④ 毛坯余量不均引起的误差复映

2-12 从分布图上可以（ ）。——（对应知识点4.6.2）
① 确定工序能力 ② 估算不合格品率 ③ 判别常值误差大小 ④ 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 ( )。
① 有无不合格品 ② 工艺过程是否稳定 ③ 是否存常值系统误差 ④ 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。
① 切削速度 ② 进给量 ③ 刀具主偏角 ④ 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。
① 切削速度 ② 切削深度 ③ 进给量 ④ 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（ ）。
① 砂轮速度 ② 工件速度 ③ 磨削深度 ④ 纵向进给量

2-17 消除或减小加工硬化的措施有 ( )等。
① 加大刀具前角 ② 改善工件的切削加工性 ③ 提高刀具刃磨质量 ④ 降低切削速度

2-18 避免磨削烧伤、磨削裂纹的措施有 ( )等。
① 选择较软的砂轮 ② 选用较小的工件速度 ③ 选用较小的磨削深度 ④ 改善冷却条件

2-19 消除或减弱铣削过程中自激振动的方法有 ( )。
① 提高工艺系统刚度 ② 增大工艺系统阻尼 ③ 加大切削宽度 ④ 采用变速切削

3. 判断题
3-1 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。
3-2 零件表面粗糙度值越小，表面磨损越小。
3-3 零件表面残余应力为压应力时，可提高零件的疲劳强度。
3-4 粗糙表面易被腐蚀。
3-5 在机械加工中不允许有加工原理误差。
3-6 工件的内应力不影响加工精度
3-7 主轴的径向跳动会引起工件的圆度误差。
3-8 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。
3-9 采用预加载荷的方法可以提高接触刚度。
3-10 磨削机床床身导轨时，由于磨削热会使导轨产生中凸。
3-11 只要工序能力系数大于1，就可以保证不出废品。
3-12 在中，只要没有点子越出控制限，就表明工艺过程稳定。
3-13 切削过程中的热效应将使加工表面产生张应力。
3-14 在车床上使用切断刀切断工件时的重叠系数等于0。
3-15 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4-4-1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，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。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，并忽略两轴颈与外圆的同轴度误差）。

习图4-4-1
4-2 试分析习图4-4-2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） c）
习图4-4-2

4-3 横磨一刚度很大的工件（习图4-4-3），若径向磨削力为100N，头、尾架刚度分别为50000 N/mm和40000N/mm，试分析加工后工件的形状，并计算形状误差。

FP
100
50
300
习图4-4-3
A
B
C
D

4-4 曾有人提出一种在工作状态下测量工艺系统静刚度的方法，其过程如下：如习图4-4-4所示，在车床顶尖间装夹一根刚度很大的轴，在轴靠近前、后顶尖及中间位置预先车出三个台阶，尺寸分别为H11、H12、H21、H22、H31、H32。经过一次走刀后，测量加工后的台阶尺寸分别为h11、h12、h21、h22、h31、h32。试：1）说明用此方法测量工艺系统静刚度的原理；2）如何由上面的数据确定工艺系统刚度？3）说明该方法的优缺点。

H11
h11
H12
h12
H21
H21
H22
H22
H32
H32
H31
H31

习图4-4-4

4-5 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Δt = 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α=1×10-5）。

4-6 在无心磨床上磨削销轴，销轴外径尺寸要求为φ12±0.01。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：
① 画出销轴外径尺寸误差的分布曲线；
② 计算该工序的工艺能力系数；
③ 估计该工序的废品率；
④ 分析产生废品的原因，并提出解决办法。

4-7 在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为mm。若根据测量工序尺寸接近正态分布，其标准差为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。

4-8 在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为mm。每隔一段时间测量一组数据，共测得200个数据，列于表4X4-8，表中数据为7960+x（μm）。试：
1） 画出图；
2） 判断工艺规程是否稳定；
3） 判断有无变值系统误差；
对图进行分析。
表4-4-8
组号
测量值
平均值
极差
组号
测量值
平均值
极差
x1
x2
x3
x4
x5

Ri
x1
x2
x3
x4
x5

Ri
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
30
37
31
35
36
43
35
21
20
26
25
29
30
40
30
35
18
18
15
31
18
28
33
35
43
38
25
11
21
24
21
30
35
35
45
30
21
23
25
25
29
35
30
38
35
45
18
28
19
26
24.6
31.8
31.8
36.6
37.8
38.2
23.4
20.2
20.0
26.4
12
9
5
5
15
15
17
17
10
7
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
26
22
28
24
29
38
28
30
28
33
27
22
20
25
28
35
27
31
38
40
24
20
17
28
23
30
35
29
32
38
25
18
28
34
24
33
38
31
28
33
25
22
25
20
34
30
31
40
30
30
25.4
20.8
23.6
26.2
27.6
33.2
31.8
32.2
31.2
34.8
3
4
11
14
11
8
11
11
10
10

4-9 习图4-4-9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。
定位误差
F
设计基准
定位基准
热变形
对刀误差
夹紧误差
菱形销
导轨误差

第4章 练习题答案
1. 单项选择
1-1答案：① 小于50
1-2答案： ④ 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比
1-3答案： ④ 工艺系统的精度
1-4答案：③ 过刀尖的加工表面的法向
1-5 答案：③
1-6 答案： ② 1/5～1/2
1-7 答案： ①轴承孔的圆度误差
1-8答案： ② 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴
1-9答案： ④ 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴
1-10答案： ② 降速
1-11 答案：② 末端
1-12 答案：④ 倒数之和的倒数
1-13 答案： ④ 远小于
1-14 答案： ② 反比
1-15 答案： ② 反比
1-16 答案： ④ 被切屑所带走
1-17 答案： ① 传给工件
1-18 答案：④ 采用热对称结构
1-19 答案：① 成正比
1-20 答案：③ 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响
1-21 答案：② 中速
1-22 答案：④ 相同或成整倍数关系
1-23 答案：④ 基于振型偶合自激振动原理
1-24 答案：④ 等于或接近于

2. 多项选择
2-1答案： ① 试切法 ② 调整法 ③ 定尺寸刀具法 ④ 自动控制法
2-2答案：① 耐磨性 ② 耐蚀性 ③ 抗疲劳强度 ④ 配合质量
2-3答案： ① 径向跳动 ② 轴向窜动 ③ 倾角摆动
2-4 答案： ① 零件材料 ② 表面粗糙度 ③ 名义压强
2-5 答案：② 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 ③ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行
2-6 答案： ① 工件刚度不足 ③ 车床纵向导轨直线度误差
2-7 答案： ② 尾顶尖刚度不足 ③ 导轨扭曲 ④ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行
2-8 答案： ① 切削热 ② 摩擦热
2-9 答案： ② 尾座轴线与主轴回转轴线不同轴
③ 刀具热变形 ④ 钻头刃磨不对称
2-10 答案： ① 机床几何误差 ③ 调整误差
2-11 答案：② 工件定位误差 ③ 夹紧误差 ④ 毛坯余量不均引起的误差复映
2-12 答案： ① 确定工序能力 ② 估算不合格品率 ③ 判别常值误差大小
2-13 答案：② 工艺过程是否稳定 ④ 是否存在变值系统误差
2-14 答案：② 进给量 ③ 刀具主偏角
2-15 答案： ① 切削速度 ③ 进给量 ④ 工件材料性质
2-16 答案：① 砂轮速度 ② 工件速度 ③ 磨削深度 ④ 纵向进给量
2-17 答案：① 加大刀具前角 ② 改善工件的切削加工性 ③ 提高刀具刃磨质量
2-18 答案：① 选择较软的砂轮 ③ 选用较小的磨削深度 ④ 改善冷却条件
2-19 答案：① 提高工艺系统刚度 ② 增大工艺系统阻尼 ④ 采用变速切削

3. 判断题
3-1 答案： ∨
3-2 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： ∨ 提示：参考图4-31。
3-10 答案： × 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：
键槽底面对下母线之间的平行度误差由3项组成：
① 铣床工作台面与导轨的平行度误差：0.05/300
② 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
③ 工件轴线与交点A的连线的平行度误差：
为此，首先计算外圆中心在垂直方向上的变动量：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：

4-2 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。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：N
D点处的支反力：N
在磨削力的作用下，A点处的位移量：
mm
在磨削力的作用下，D点处的位移量：
mm
由几何关系，可求出B点处的位移量：
mm
C点处的位移量：
mm
加工后，零件成锥形，锥度误差为0.001 mm。

4-4答案：
1）工艺系统刚度分别为依据误差复映原理。
2）前、中、后3处的误差复映系数分别为：

前、中、后3处的工艺系统刚度分别为：

忽略工件的变形，工艺系统刚度主要取决于头架刚度ktj、尾架刚度kwj和刀架刚度kdj。并且有：

解上面的方程可得到：

3）优点：可反映工作状态下的系统刚度。
缺点：工艺系统存在许多影响加工误差的因素，实验中不可能将这些因素全部排除，会使实验结构存在较大误差。有时这种误差可能大到使实验结果不可信的程度。

4-5 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。中凹量可按式（4-24）计算：
mm
4-6 答案：
12
11.99。
分布曲线
（公差带）
① 分布图

习图4-4-6ans
② 工艺能力系数CP=0.2/（6×0.003）=1.1
③ 废品率约为 50%
20
19.95。
（公差带）
19.9
分布曲线
19.98
不合格品率
④ 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。
4-7 答案：

习图4-4-7ans
画出分布曲线图，可计算出不合格品率为21.2%（参见思考题4-13，计算过程略）
4-8 答案：
1） 画出图：① 计算各组平均值和极差，见表4-4-8；
② 计算中心线和上下控制限（参考式（4-32）（4-33），表4-6）：
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
③ 根据以上结果作出图，如习图4-4-8ans所示。
LCL=22.935
UCL=34.825

CL=28.88
样组序号
0
5
10
15
20
x 图

x

UCL=21.628
CL=10.25
LCL=0
习图4-4-8ans
样组序号
0
5
10
15
20
R 图
R

2）在图上，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（图），值得密切注意，应继续采样观察。
4-9 答案：
1） 影响孔径尺寸精度的因素：① 刀具调整（调整镗刀刀刃的伸出长度）；② 刀具磨损；③ 刀具热变形。
2） 影响销孔形状精度的因素：① 主轴回转误差；② 导轨导向误差；③ 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行；④ 机床热变形。
3） 影响销孔位置精度的因素：① 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）；② 夹紧误差；③ 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）；④ 夹具制造误差；⑤ 机床热变形；⑥ 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行。