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（ ）。 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 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（ ）。 1/101/5 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（ ）按实体所估算的刚度。 大于 等于 小于 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（ ）。 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 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（ ）。 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（ ）。BA习图4-2-7刀架刚度不足 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 机械加工工艺系统的内部热源主要有（ ）。习图4-2-8 切削热 摩擦热 辐射热 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（ ）。 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（ ）。（对应知识点4.6.2） 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 ( )。 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3-1 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4-4-14-2 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4-4-24-3 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。FP10050300习图4-4-3ABCD4-4 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。H11h11H12h12H21H21H22H22H32H32H31H31习图4-4-44-5 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=110-5）。4-6 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。4-7 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（m）。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x1x2x3x4x5Rix1x2x3x4x5Ri12345678910303731353643352120262529304030351818153118283335433825112124213035354530212325252935303835451828192624.631.831.836.637.838.223.420.220.026.4129551515171710711121314151617181920262228242938283028332722202528352731384024201728233035293238251828342433383128332522252034303140303025.420.823.626.227.633.231.832.231.234.8341114118111110104-9 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： 小于501-2答案： 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比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： 1-6 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： 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 钻头刃磨不对称2-10 答案： 机床几何误差 调整误差2-11 答案： 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 答案： 确定工序能力 估算不合格品率 判别常值误差大小2-13 答案： 工艺过程是否稳定 是否存在变值系统误差2-14 答案： 进给量 刀具主偏角2-15 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 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： 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：ND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：mmC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：mm4-6 答案：1211.99。分布曲线（公差带） 分布图习图4-4-6ans 工艺能力系数CP=0.2/（60.003）=1.1 废品率约为 50%2019.95。（公差带）19.9分布曲线19.98不合格品率 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： 计算各组平均值和极差，见表4-4-8； 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 根据以上结果作出图，如习图4-4-8ans所示。LCL=22.935UCL=34.825CL=28.88样组序号05101520x 图 xUCL=21.628CL=10.25LCL=0习图4-4-8ans样组序号05101520R 图R2）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： 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。