新编机械制造技术基础试题.docx

一、填空
1. 工序的定义是_____________________________________________________。
2. 机械加工顺序的安排原则为___________________、___________________、___________________、___________________。
3. 机械加工中产生的加工误差，根据其性质主要可分为____________________和__________________________两大类。工件材料硬度变化引起的误差属于_____________________，而刀具磨损引起的误差属于__________________。
4. 机械加工中的夹具按其使用范围可分为五类：①____________________________，②_________ __________ ，③_____________________________，④_______________________________，⑤_____________________________。
5. 基准统一的含义是________________________________________________，通常轴类零件加工时采用统一基准是_________________________，对于箱体类零件则采用_______________________________________。
6. 对夹紧机构的基本要求是___________________________________________。
7. 存加工原理误差的情况包括：①、采用__________________________加工齿轮；②、采用_____________________________________车削螺纹。
8. 工件表面层的物理机械性能主要包括：________________________________、_____________________________和________________________________。
9. 提高机床传动精度的措施是___________________、___________________、___________________和___________________。
10. 金属切削过程中的三个切削分力中，____________对机械加工系统的变形及零件加工精度影响最大。
11. 机床导轨在_____________ 内的直线度误差对工件加工精度的影响最大。
12. 对于有色金属零件的外圆表面精加工，一般采用___________（工艺方法）。
13. 按照我国通用机床的型号编制方法，Z5030中Z表示 ，
50表示_______________30表示 。
14. 由于磨粒以较大的_________和钝圆半径对工件进行切削，故单位磨削力大。
15. 分组装配法适用于_______________________________________________
16. _____________________的场合。
17. 精基准的选择一般应遵循___________________、___________________、
_________________________ 、_________________________________。
18. 采用单刃镗刀镗孔时，孔的尺寸由_______________________保证的。
19. 对于镗床而言，机床主轴轴颈和滑动轴承孔的形状误差对工件加工精度的影响是不一样的。后者主要引起被加工工件的 （误差项目），其原因是______________________________________________________
20. _________________________________________。
21. 机床专用夹具一般由__________、夹紧装置、对刀元件、____________、联结元件、夹具体等部分组成。
22. 按照我国通用机床的型号编制方法，MG1432A中M表示 ，
32表示 。
23. 零件表面发生线的形成方法有 、 、
和 。
24. 机床夹具设计时对夹紧装置的基本要求是 、
、 。
25. 切削用量三要素指的是______________、______________、____________。
26. 砂轮磨削不适宜加工塑性较大的有色金属材料，主要原因是
27. 机械加工工序的安排一般应遵循的基本原则是_________、_____________、_____________、________________。
28. 修配装配法主要适用的场合是___________________________________
29. ________________________________。
二、简答题。
0. 基本概念以及术语：
l 切削用量、
l 常用刀具材料、
l 切削合力以及分解、
l 影响刀具寿命因素、
l 成形运动、主运动、进给运动
l 纵磨与横磨
l 外联系与内联系
l 工艺系统
l 误差敏感方向、误差复映
l 原始误差、原理误差、调整误差
l 系统误差与随机误差、工序能力
l 定位误差、基准位移误差、基准不重合误差
l 常见组合定位方式（４种，p246）
l 夹具组成及分类
l 可调支承、自位支承、辅助支承
l 夹紧力要求
l 强迫振动、自由振动、自激振动
l 工艺过程、工序、工步、安装、工位、走刀
l 粗、精基准选择原则
l 加工阶段划分
l 工序顺序安排原则
l 加工余量及影响因素
l 四种装配方法的特点与应用场合
1. 简述粗基准的选择原则。
2.何谓“误差复映”现象？并描述产生过程及其改善措施。
3.何谓顺铣和逆铣，请作图说明。并比较主要优缺点。
4.何谓机械加工工艺系统，并列举其影响工件加工精度的主要因素（至少六项）。
5.图1为两种典型的外圆磨削方式。
1) 分别指出所需的主运动和进给运动（直接在图上标出并加以说明）；
2) 比较各自磨削精度和表面质量的大小并简要说明理由。

6.请指出刀具的主要标注角度。并画图说明车床上刀具安装位置对其工作角度的影响。
7．试以磨削用量为例，说明磨削用量对磨削表面粗糙度影响
8. 为什么外圆磨床采用死顶尖？
9. 加工外圆、内孔与平面时，机床传动链误差对加工精度有否影响？在怎样的场合下，才须着重考虑机床传动链误差对加工精度的影响？
10，什么是工序集中、工序分散？
11、影响切削力的主要因素？
12、切削用量的选择原则。
三、分析题
1、在车床上车削外圆，请指出工艺系统产生下列主要原始误差对工件精度的影响（作图说明）。
1) 车削细长轴外圆时的刀具磨损（工件采用两顶尖定位）
2) 机床主轴箱和尾架刚性不足（工件采用两顶尖定位）
3) 车削刚性不足工件的外圆（工件采用两顶尖定位）
4) 工件轴向热伸长受阻（工件采用两顶尖定位）
5) 机床纵向导轨与主轴不平行（工件采用两顶尖定位）
6) 机床横手板导轨与主轴不平行（工件采用两顶尖定位）
7) 工件毛坯横截面呈椭圆（工件采用三爪卡盘定位）
2、采用一端面和孔定位，另一端面夹紧，磨削薄壁套筒外圆。磨削表面呈现马鞍状。试分析主要原因，并提出改进措施。
3、图1为两种典型的镗孔方式，试回答：
1) 分别说明它们所需要的主运动和进给运动（直接在图上标出并加以说明）。
2) 若仅考虑镗杆刚度的影响，试分析两种情况下所加工孔的形状误差。
(b) 镗床上镗孔
(a) 车床上镗孔

(a) 主运动：工件旋转运动V w； 进给运动：刀具直线运动f。
(b) 主运动：刀具旋转运动V； 进给运动：工件的直线运动f，或者刀具的直线运动f’
(a)孔的圆度误差主要取决于机床主轴的回转精度。
(b)其中，工件进给影响尺寸精度，刀具进给使得镗杆的悬伸长度变化，因此镗杆的受力变形时变化的，使得孔产生形状误差 （靠近主轴箱处的孔径大，原理主轴箱处的孔径小） 。
4、图2为两种工件的工序定位夹紧示意图，试分析图中定位元件所限制的自由度，并判断有无过定位或欠定位现象，若有，请提出改进方案。
(a) 滚齿
(b)

(a) 长芯轴：　支承板：
过定位：；改进：将长芯轴改为短芯轴，或者下底面支承板改为限制一个自由度的支撑（小支承板或多点浮动支承，如球面多点浮动）。
(b) 右端面支撑：
右活动顶尖：
左活动顶尖：起夹紧作用。
5、试确定图2(a)、(b)所示零件相关加工工序的定位夹紧方案，并写出定位元件的名称及约束自由度的类型（假设其他表面已加工）。
图2(a) 铣床上加工孔

6、 在外圆磨床上加工(如图)，当n1=n2,若只考虑主轴回转误差的影响，试分析在图中给定的两种情况下，磨削后工件的外圆应是什么形状？为什么？砂轮
n1
轴
工件
n2
砂轮
n1
轴
工件
n2
(a)
(b)

7、 在车床上加工芯轴时，粗，精车外圆A及肩台面B，经检测发现A有圆柱度误差，B对A有垂直度误差。试从机床几何误差的影响，分析产生以上误差的主要原因有哪些？
[解]产生A面圆柱度误差的主要原因是车床主轴回转轴线的径向跳动。
产生A面圆柱度误差的主要原因有：
（1） 床身导轨在水平面内的直线度误差；
（2） 床身导轨和主轴回转轴线在水平面内不平行；
（3） 床身导轨的扭曲；
（4） 主轴回转轴线的角向摆动。
产生B面对A面不垂直的主要原因有：
（1） 主轴回转轴线的轴向窜动；
（2） 刀架横溜板导轨与主轴回转轴线不垂直。

８、在车床的三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，工作以ϕ50h7定位，用调整法加工，试分析影响镗孔的尺寸，几何形状，及孔对已加工外圆ϕ46h7的同轴度误差的主要因素有哪些项目？并分别指出这些因素产生的加工误差的性质属于哪一类？

[解]影响孔径尺寸精度的因素：
（1） 镗刀的尺寸调整误差——常值系统误差；
（2） 镗刀的磨损——变值规律性误差；
（3） 铜套的均匀热变形（加工后孔缩小）——常值系统误差；
影响孔几何形状精度的因素：
圆度误差：
（1） 薄壁铜套的夹紧变形——随机误差；
（2） 车床主轴的径向跳动——常值系统误差。
圆柱度误差：
（1） 机床导轨的几何误差（纵导轨在水平面不直；前后导轨扭曲；纵导轨与机床主轴不平行）——常值系统误差；
（2） 机床主轴的摆动——常值系统误差；
（3） 工件的刚度在纵向变化引起变形不均——常值系统误差。
影响孔ϕ10H7对外圆ϕ16H7的同轴度误差的因素：
（1） 基准不符误差（ϕ16h7与ϕ20h7的同轴度误差）——随机误差；
（2） 工件外圆ϕ20h7的形状误差引起工件安装误差——随机误差；
（3） 三爪卡盘的制造和安装误差——常值系统误差。
8、长丝杠外圆表面磨削后形状为圆锥（靠近头架部位尺寸小）。试分析主要原因，并提出改进措施。
(1) 长丝杠外圆表面磨削常采用纵向进给磨削方式，磨削热较多，使得砂轮随着轴向进给热膨胀现象越来越明显，造成靠近头架部位切除的工件材料多，故磨削后形状为圆锥。措施：提高冷却效果，往复多次走刀。
(2) 丝杠为细长轴类零件，刚性较砂轮架，机床的头架与尾架低，且机床头架处刚度较尾架处高，因此工件在尾架处受力变形（让刀）大于头架处，故磨削后形状为圆锥。措施：提高工件中间，尾架处部位刚度。
(3) 加工过程中存在在误差复映现象。措施：往复多次走刀。

8、若加工图3所示零件，试问如何选择粗、精基准（标有符号的为加工面，其余为非加工面）。

(b)
(a)

9、根据六点定位原理分析下列各图各定位零件所限制的自由度。

10、车床尾架的结构如下图所示，判断加工外圆时，是否会产生自激振动。如果会，则可采取什么措施提高工艺系统的抗振性而防止或消除自激振动？
11、试根据图示的加工要求，选择合理的定位方案。要求：
1. 在图中画出定位元件 2.说明各定位元件的作用
12、齿轮箱部件如图所示，为保证齿轮轴的轴向窜动量，试以尺寸链最小环原则标注装配尺寸链。
13、试从结构工艺性观点出发，修改下列各图。
四、一对孔轴配合件均需镀铬，镀铬层厚度应控制在0.01±0.002mm（零件镀层后不再加工），装配后应满足配合要求Φ30H7 / f7（即配合间隙为0.020—0.062mm）
问：轴在镀铬前的工序尺寸应该为多少？

五、图示轴套零件，在车床上已加工好外圆，内孔及各面，现须在铣床上铣出右端槽，并保证尺寸以5-0.060及26±0.2，试求调整尺寸H和A（基本尺寸及上下偏差）。

六、工件定位的两种方案如图所示，要求加工上表面BD，距孔01的尺寸为A（A=20±0.15，V型块夹角90度）
1、分析两种定位方法中各定位元件所限制的自由度；
2、计算两种定位方法的定位误差，哪种方案较好？

Z
G(Z)
Z
G(Z)
0.5
0.1915
1.0
0.3413
0.6
0.2257
1.5
0.4332
0.7
0.2580
2.0
0.4772
0.8
0.2881
2.5
0.4938
0.9
0.3159
3.0
0.49865
七、在自动车床上加工一批轴套零件，其孔径为Φ25±0.03，已知该工序的加工误差按正态分布，其均方差为0.1，加工后实际尺寸分布中心比公差带中心小0.02mm。试指出该批零件的常值系统误差及随机误差，并计算合格率与废品率。
附：正态分布曲线下的面积函数

八、有一批小轴，其直径尺寸要求为，加工后尺寸属正态分布，测量计算得一批工件直径的算术平均值，均方根差。
（1）试画出尺寸分布曲线与公差带间的关系图，计算合格品率及废品率并分析可修复性。
（2）求系统误差，分析其产生系统误差的原因，找出改进的措施。
（3）计算工序能力系数。
附表

1.00
1.50
2.00
2.50
3.00

0.3413
0.4332
0.4772
0.4938
0.49865
【解】：（1）画尺寸分布曲线与公差带间的关系如图所示，

作标准化变化，令

查表得：，
偏大不合格率，这些不合格品可修复。
偏小不合格率，这些不合格品不可修复。
废品率为
合格率为
（2）
产生废品的原因：是对刀不准，比公差带中心尺寸小，存在系统误差0.0075mm，车刀位置调得稍稍靠近机床主轴中心了.
改进措施：再把车刀位置调远离机床中心线一个系统误差＝0.0075mm的距离。从而消除常值系统误差存在。
（3）工序能力系数

九、在两台相同的自动车床上加工一批小轴的外园，要求保证直径φ11±0.02mm，第一台加工1000件，其直径尺寸按正态分布，平均值=11.005mm,均方差σ1=0.004mm。第二台加工500件，其直径尺寸也按正态分布，平均值=11.015mm,均方差σ2=0.0025mm。试求：
1）在同一图上画出两台机床加工两批工件的尺寸分布图，并指出哪台机床的工序精度高？
2）计算并比较哪台机床的废品率高，并分析其产生的原因以及提出改进的方法。
表 标准正态分布概率密度积分值
Z
0.4
0.8
1
1.6
2
3
3.2
Φ(Z)
0.1554
0.2881
0.3413
0.4452
0.4772
0.49865
0.49931
【解】
1) 绘图
2) 第一台机床：6σ1=6×0.004=0.024mm，第二台机床：6σ2=6×0.0025=0.015mm，6σ2<6σ1，第二台机床精度高
3) 第一台机床加工直径范围 （0.005-0.012，0.005+0.012）全部在公差带以内，故无废品。
4) 第二台机床：Z==(11.02-11.015) /0.0025=2，Φ(2)=0.4772
废品率=0.5-0.4772=2.28%（可修复废品）
5) 第二台机床产生废品的原因是刀具调整不当，车刀应重新调整退刀11.015-11=0.015mm

十、如图所示，本工序在镗床上镗Φ40孔。要求保证尺寸50±0.1，若以M面作为定位基准，试求其定位误差？若要求定位误差≤1/3工件公差，问此定位方案是否合适？如不允许，如何改进？

十一、某机床主轴部件的局部装配关系如图所示，为保证弹簧档圈A3能顺利装入，要求轴向间隙A∑＝0.05—0.42mm，已知A1＝32.5，A2＝35，A3＝2.5（es=0，ei = －0.12）（标准件），试以概率法确定A1，A2两尺寸。

十二、拟定图示零件的机械加工工艺路线，包括工序名称，加工方法和定位基准。已知该工件的毛坯为铸件（孔未铸出），生产规模为成批生产。

十三、如图所示为在套类工件圆柱面上铣键槽的工序简图。已知：工件内孔尺寸为D0+TD，外圆尺寸为d-Td0；定位元件心轴尺寸为d0，公差为Td0。用间隙配合定位心轴定位，轴向夹紧，属于任意边接触。求工序尺寸A1、A2的定位误差？

十四、零件的设计要求如图所示，试确定指定加工面的定位夹紧方案，说明各定位元件的作用，并计算（A）图所示零件的定位误差，以校核定位方案的合理性。

十五、工件定位如图3所示，本工序欲钻孔和，并保证尺寸和。已知：，，，，。试分析计算该定位的定位误差，并判断能否满足工序要求。若不满足要求，应如何改进？

十六、按图4所示定位方式铣轴键槽，要求保证尺寸A。已知：轴径，。求此工序的定位误差，并判断能否满足工序要求。

十七、如图所示的定位方式在阶梯轴上铣槽，V型块的V型角α=90。，试分析定位元件所限制的自由度，计算加工尺寸74±0.1mm的定位误差，并判断该定位方案是否合理。

【解】
(1) (1+3分)列式计算：L=C+ (△+d外园 /2- d轴/2sin45。)，其中：L=74±0.1，C为调刀尺寸，△为小中心与大外园中心的距离（不同轴），d外园、d轴分别为大小轴段直径。(
(2) 定位误差计算：(5分)
△dw(L)=T(△)+T(d外园)/2+T(d轴)/(2sin45)
=0.02+0.074/2+0.062/(2sin45)=0.100847mm
(3) △dw(L)=0.100847<T(L)=0.2，(约一半)，该定位方案基本能满足要求，不够合理，改善措施：提高工件制造精度（外园尺寸精度、同轴精度）、V形块大外园定位。(3分)

十八、如图所示的定位方式铣削连杆的两个侧面，试分析定位元件所限制的自由度，计算加工尺寸mm的定位误差，并判断该定位方案是否合理。

【解】
1) 列式计算：L=S—C—△，其中：L=mm，S=65±0.05mm，C为调刀尺寸，△为心轴中心与孔中心距离。
2) 定位误差计算：
△的最大变动量T(△)=(0.013+0.021)/2=0.017mm
dw(L)=T(△)+T(S)=0.017+0.1=0.117mm
3) △dw(L)=0.117<T(L)=0.3，(约1/3)，该定位方案能满足要求。

十九、零件A、B、C、D、E各面要求如图所示。前道工序加工左端A、B、C三个端面及肩胛面，其中以E定位加工A，以A为测量基准加工B，以B为测量基准加工C，本工序以E为测量基准加工D，保证设计尺寸为10±0.1，同时要求保证10±0.4和35±0.2两个尺寸。试求各道工序需要保证的工序尺寸（用图表跟踪法求解，附加5分）。

二十、CA6140车床尾架部分要求如图所示。为了使各零件按经济精度制造，现采用修配法装配，若选端盖为修配件，试按修配件最小原则确定A2的相关要求，已知T(A2)＝0.1，其余要求如图所示。

二十一、图所示为车床前后两顶尖的不等高装配简图，已知：要求装配后，尾座顶尖中心线和主轴中心线同轴度公差，装配前已经确定各个组成环尺寸及极限偏差，， ，，，取为修配环。试绘制装配尺寸链，计算实施修配前和修配后封闭环极限尺寸，分析并重新确定及其修配量范围，确定修配环的尺寸及偏差。

二十二、如图所示装配关系。要求保证轴向间隙A∑=0.1~0.35，各尺寸环按经济精度加工，mm，mm，mm，mm，A5=5mm(公差带T5=0.10mm)，选用修配法装配，A5为修配环，试绘制装配尺寸链、计算A5的上下偏差以及修配量范围。

【解】
1）如图建立装配尺寸链，封闭环为，A5为修配环，减环
2）T∑’=T1+T2+T3+T4+t5=0.20+0.10+0.20+0.05+0.10=0.65mm
按要求：T∑=0.35-0.1=0.25mm
3）A5为修配环，减环，修配后，封闭环尺寸变大，应使ES∑’= ES∑，即：0.35=0.20-(-0.20-0.10-0.05+EI(A5))
所以 EI(A5)=0.20mm， ES(A5)=0.20+0.10=0.30mm

4）最小修配量=0，最大修配量= T∑’- T∑=0.65-0.25=0.40mm