电大《数控加工工艺》第三四章课后题.doc

第3章 数控加工中工件的定位与装夹
作业答案
思考与练习题
1、车削薄壁零件如何夹紧工件？
答：轴向夹紧或增加夹紧力作用点面积。
2、确定工件在夹具中应限制自由度数目的依据是什么？
答：根据工件加工精度要求。
3、试简述定位与夹紧之间的关系。
答：任务不同，定位使加工前工件在机床上占有正确的位置，而夹紧则使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上。两者相辅相成，缺一不可。
4、采用夹具装夹工件有何优点？
答：a. 易于保证工件的加工精度。
b. 使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现“一机多用”。
c. 使用夹具后，不仅省去划线找正等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。
d. 用夹具装夹工件方便、省力、安全。
e. 在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许使用技术等级较低的工人操作，故可明显地降低生产成本。
5、当基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，怎么解决？
答：以保证工件加工精度为原则，若采用统一定位基准能够保证加工表面的尺寸精度，则应遵循基准统一原则；若不能保证尺寸精度，则应遵循基准重合原则，以免使工序尺寸的实际公差值减小，增加加工难度。
6、什么情况下才需要计算定位误差？
答：用夹具装夹、调整法加工一批工件的条件下，基准不重合时，需要计算定位误差。若采用试切法加工，不存在定位误差，因而也不需要计算定位误差。
7、如何理解定位面与定位基准的区别？
答：工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，工件以平面定位时，定位面就是定位基准；工件以内、外圆柱面定位时，定位面是内、外圆柱面，而定位基准则是中心线。
8、车床上装夹轴类零件时，如何找正？
答：工件外圆上选择相距较远的两点，用百分表找正。
模拟自测题
一、单项选择题
1、过定位是指定位时，工件的同一（  B）被多个定位元件重复限制的定位方式。
（A）平面   （B）自由度   （C）圆柱面   （D）方向 
2、若工件采取一面两销定位，限制的自由度数目为（ A  ） 
（A）六个   （B）二个   （C）三个   （D）四个
3、在磨一个轴套时，先以内孔为基准磨外圆，再以外圆为基准磨内孔，这是遵循（ D  ）的原则。
（A）基准重合     （B）基准统一     （C）自为基准     （D）互为基准
4、采用短圆柱芯轴定位，可限制（ A ）个自由度。
（A）二 （B）三 （C）四 （D）一
5、在下列内容中，不属于工艺基准的是（ D ）。
（A）定位基准 （B）测量基准 （C）装配基准 （D）设计基准
6、（ A ）夹紧机构不仅结构简单，容易制造，而且自锁性能好，夹紧力大，是夹具上用得最多的一种夹紧机构。
（A）斜楔形 （B）螺旋 （C）偏心 （D）铰链
7、精基准是用（ D ）作为定位基准面。
（A）未加工表面 （B）复杂表面 （C）切削量小的 （D）加工后的表面
8、夹紧力的方向应尽量垂直于主要定位基准面，同时应尽量与（ D ）方向一致。
（A）退刀 （B）振动 （C）换刀 （D）切削
9、选择粗基准时，重点考虑如何保证各加工表面（ D ），使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。
（A）对刀方便 （B）切削性能好 （C）进/退刀方便 （D）有足够的余量
10、通常夹具的制造误差应是工件在该工序中允许误差的（ C ）。
（A）1~3倍 （B）1/10~1/100 （C）1/3~1/5 （D）同等值
11、铣床上用的分度头和各种虎钳都是（ B ）夹具。
（A）专用 （B）通用 （C）组合 （D）随身
12、 决定某种定位方法属几点定位，主要根据（ B ）。
（A）有几个支承点与工件接触 （B）工件被消除了几个自由度
（C）工件需要消除几个自由度 （D）夹具采用几个定位元件
13、轴类零件加工时，通常采用V形块定位，当采用宽V形块定位时，其限制的自由度数目为（ B ）。
（A）三个 （B）四个 （C）五个 （D）六个
14、车细长轴时，要使用中心架或跟刀架来增加工件的（ C ）。
（A）韧性 （B）强度 （C）刚度 （D）稳定性
15、在两顶尖间测量偏心距时，百分表上指示出的（ D ）就等于偏心距。
（A）最大值与最小值之差 （B）最大值与最小值之和的一半
（C）最大值与最小值之差的两倍 （D）最大值与最小值之差的一半
二、判断题（正确的打√，错误的打×）
1、基准可以分为设计基准与工序基准两大类。（　×　）
2、夹紧力的方向应尽可能与切削力、工件重力平行。（　√）
3、组合夹具是一种标准化，系列化、通用化程度较高的工艺装备。（　√　）
4、工件在夹具中定位时，应使工件的定位表面与夹具的定位元件相贴合，从而消除自由度。（ √ ）
5、因欠定位没有完全限制按零件加工精度要求应该限制的自由度，因而在加工过程中是不允许的。（ √ ）
6、加工表面的设计基准和定位基准重合时，不存在基准不重合误差。（ √ ）
7、基准位移误差和基准不重合误差不一定同时存在。（ √ ）
8、基准重合原则和基准统一原则发生矛盾时，若不能保证尺寸精度，则应遵循基准统一原则。（ × ）
9、车削偏心工件时，应保证偏心的中心与机床主轴的回转中心重合。（ √ ）
10、过定位在任何情况下都不应该采用。（ × ）
三、简答题
1、什么是欠定位？为什么不能采用欠定位？什么是过定位？ |Un2p3.JL?K u$0YQ 5! ($5e=*  
答：按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为欠定位。
欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工精度要求。
工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。
2、什么是辅助支承？使用时应注意什么问题？
答：辅助支承是指由于工件形状、夹紧力、切削力和工件重力等原因，可能使工件在定位后还产生变形或定位不稳，为了提高工件的装夹刚性和稳定性而增设的支承。
辅助支承只能起提高工件支承刚性的辅助定位作用，而不起限制自由度的作用，更不能破坏工件原有定位。
3、何谓浮动支承？限制几个自由度？
答：工件定位过程中，能随着工件定位基准位置的变化而自动调节的支承，称为浮动支承。浮动支承的作用相当于一个固定支承，只限制一个自由度。
4、什么叫定位误差？产生定位误差的原因是什么？ 5!| k~A2+
答：工件在夹具中的位置是以其定位基面与定位元件的相互接触（配合）来确定的，由于定位基面、定位元件的工作表面本身存在一定的制造误差，导致一批工件在夹具中的实际位置不可能完全一样，使加工后各工件的加工尺寸存在误差。这种因工件在夹具上定位不准而造成的加工误差，称为定位误差。
产生定位误差的原因：基准位移误差和基准不重合误差。
5、工件以平面作定位基准时，常用支承类型有哪些？ )pL W ]a
答：工件以平面定位时，常用定位元件有：固定支承、可调支承、浮动支承、辅助支承四类。
6、确定夹紧力的作用方向和作用点应遵循哪些原则？
答：① 夹紧力应朝向主要定位基准。
② 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，并靠近支承元件的几何中心。
③ 夹紧力的方向应有利于减小夹紧力的大小。
④ 夹紧力的方向和作用点应施加于工件刚性较好的方向和部位。
⑤ 夹紧力作用点应尽量靠近工件加工表面。
7、按照基准统一原则选用精基准有何优点？
答：既可保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，而且简化了夹具的设计与制造工作，降低了成本，缩短了生产准备周期。
8、粗基准的选择原则是什么？
答：（1）相互位置要求原则
（2）加工余量合理分配原则
（3）重要表面原则
（4）不重复使用原则
（5）便于工件装夹原则
9、精基准的选择原则是什么？
答：（1）基准重合原则
（2）基准统一原则
（3）自为基准原则
（4）互为基准原则
（5）便于装夹原则
10、夹紧装置应具备的基本要求是什么？
答：① 夹紧过程可靠，不改变工件定位后所占据的正确位置；② 夹紧力的大小适当。
③ 操作简单方便、省力、安全。④ 结构性好，夹紧装置的结构力求简单、紧凑，便于制造和维修。
四、计算题
1、轴套类零件铣槽时，其工序尺寸有三种标注方法，如图1所示，定位销为水平放置，试分别计算工序尺寸H1、H2、H3的定位误差。
H3
图1

解：

①对于尺寸H2，基准重合，，因此
②对于尺寸H1

因工序基准不在定位面上，所以
③对于尺寸H3

因工序基准不在定位面上，所以
五、分析题
1、根据六点定位原理分析图2各定位方案的定位元件所限制的自由度。

分析：
图a限制X、Y、Z三个方向移动自由度。
图b限制X、Y、Z三个方向移动，绕Y、Z轴转动共计5个自由度
图c限制全部6个自由度
图d限制X、Y、Z三个方向移动，绕X、Y轴转动共计5个自由度
2、什么是过定位？试分析图3中的定位元件分别限制了哪些自由度？是否合理？如何改进？

b)

图3
分析：
工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。
x
z
y
支承板
圆锥销

图a分析
①支承板限制自由度：
②圆锥销限制自由度：
③沿Z轴移动自由度重复限制，不合理
④不合理，改进措施：将圆锥销改为短圆柱销

Z
X
Y
限制Y、Z共2个自由度
限制X、Y共2个自由度
限制Z、X、Y共3个自由度
图b分析：

不合理。改进措施：将圆柱销改为削边销（上、下削平）。
x
y
z
支承板
V形块
短圆柱销
图C分析

①支承板限制自由度：
②短圆柱销限制自由度：
③V形块限制自由度：
④沿X、Y轴移动自由度重复限制，不合理
⑤不合理，改进措施：将V形块改为削边销
3、试分析图4中夹紧力的作用点与方向是否合理？为什么？如何改进？

图4
2、答：
图a不合理，因为力作用处工件刚度差，容易变形；
图b不合理，因为工件容易倾翻；
图c不合理，因为力作用处工件刚度差，容易变形；
图d不合理，因为工件容易倾翻。改进方案见下图红色箭头。

第4章 数控加工工艺基础
作业答案
思考与练习题
1、试述单件小批生产、成批生产及大批大量生产的工艺特征有何区别？
答：见下表
工艺特征
单件小批生产
成批生产
大批大量生产
毛坯的制造方法
及加工余量
木模手工铸造或自由锻，毛坯精度低，加工余量大。
金属魔铸造或模锻部分毛坯，毛坯精度与加工余量适中。
广泛采用金属模铸造和模锻，毛坯精度高，加工余量小。
机床设备及其布置
通用机床、数控机床。按机床类别采用机群式布置。
部分通用机床、数控机床及高效机床，按工件类别分工段排列。
广泛采用高效专用机床和自动机床，按流水线和自动线排列。
工艺装备
多采用通用夹具、刀具和量具。靠划线和试切法达到精度要求。
多采用可调夹具，部分靠找正装夹达到精度要求。较多采用专用刀具和量具。
广泛采用高效率的夹具、刀具和量具。用调整法达到精度要求。
工人技术水平
技术熟练工人
技术比较熟练工人
对操作工人技术要求低，
对调整工人技术要求高。
工艺文件
工艺过程卡，关键工序卡。数控加工工序卡和程序单。
工艺过程卡，关键零件的工序卡。数控加工工序卡和程序单。
工艺过程卡，工序卡，关键工序调整卡和检验卡。
生产率
低
中
高
成本
高
中
低

2、什么样的零件适合采用数控加工？
答：
（1）最适应类
① 形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件；
② 具有复杂曲线或曲面轮廓的零件；
③ 具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型零件；
④ 必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。
（2）较适应类
① 零件价值较高，在通用机床上加工时容易受人为因素（如工人技术水平高低、情绪波动等）干扰而影响加工质量，从而造成较大经济损失的零件；
② 在通用机床上加工时必须制造复杂专用工装的零件；
③ 需要多次更改设计后才能定型的零件；
④ 在通用机床上加工需要作长时间调整的零件；
⑤ 用通用机床加工时，生产率很低或工人体力劳动强度很大的零件。
3、简述确定零件加工方法和加工方案应考虑的因素？
答：应根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等因素，选用相应的加工方法和加工方案。
4、分析尺寸链时，为何要遵循尺寸链最短原则？
在极值算法中，封闭环的公差大于任一组成环的公差。当封闭环的公差一定时，若组成环数目较多，各组成环的公差就会过小，造成加工困难。因此，分析尺寸链时，应使尺寸链的组成环数目为最少，即遵循尺寸链最短原则。
5、简述对刀点与换刀点的区别。
答：“对刀点”是数控加工时刀具相对零件运动的起点，又称“起刀点”，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。
对数控车床、镗铣床、加工中心等多刀加工数控机床，在加工过程中需要进行换刀，故编程时应考虑不同工序之间的换刀位置（即换刀点）。为避免换刀时刀具与工件及夹具发生干涉，换刀点应设在工件的外部。

模拟自测题

一、单项选择题
1、零件的机械加工精度主要包括（ D ）。
（A）机床精度、几何形状精度、相对位置精度
（B）尺寸精度、几何形状精度、装夹精度
（C）尺寸精度、定位精度、相对位置精度
（D）尺寸精度、几何形状精度、相对位置精度
2、制订加工方案的一般原则为先粗后精、先近后远、先内后外，程序段最少，（ A ）及特殊情况特殊处理。
（A）走刀路线最短 （B）将复杂轮廓简化成简单轮廓
（C）将手工编程改成自动编程 （D）将空间曲线转化为平面曲线
3、换刀点是指在编制数控程序时，相对于机床固定参考点而设置的一个自动换刀的位置，它一般不能设置在（ A ）。
（A）加工零件上 （B）程序原点上
（C）机床固定参考点上 （D）浮动原点上
4、加工精度高、（ B ）、自动化程度高，劳动强度低、生产效率高等是数控机床加工的特点。
（A）加工轮廓简单、生产批量又特别大的零件
（B）对加工对象的适应性强
（C）装夹困难或必须依靠人工找正、定位才能保证其加工精度的单件零件
（D）适于加工余量特别大、质及余量都不均匀的坯件
5、在数控加工中，（ D ）相对于工件运动的轨迹称为进给路线，进给路线不仅包括了加工内容，也反映出加工顺序，是编程的依据之一。
（A）刀具原点 （B）刀具 （C）刀具刀尖点 （D）刀具刀位点
6、下列叙述中（ B ），不属于确定加工路线时应遵循的原则。
（A）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度
（B）使数值计算简单，以减少编程工作量
（C）应使加工路线最短，这样既可以减少程序短，又可以减少空刀时间
（D）对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔
7、尺寸链按功能分为设计尺寸链和（ D ）。
（A）封闭尺寸链 （B）装配尺寸链 （C）零件尺寸链 （D）工艺尺寸链
8、下列关于尺寸链叙述正确的是（ C ）。
（A）由相互联系的尺寸按顺序排列的链环；
（B）一个尺寸链可以有一个以上封闭环；
（C）在极值算法中，封闭环公差大于任一组成环公差；
（D）分析尺寸链时，与尺寸链中的组成环数目多少无关。
9、零件的相互位置精度主要限制（ D ）。
（A）加工表面与其基准间尺寸误差不超过一定的范围；
（B）限制加工表面的宏观几何形状误差；
（C）限制加工表面的宏观几何形状误差；
（D）限制加工表面与其基准间的相互位置误差。
10、在下列内容中，不属于工艺基准的是（ D ）。
（A）定位基准； （B）测量基准； （C）装配基准； （D）设计基准。

二、判断题（正确的打√，错误的打×）
1、为避免换刀时刀具与工件或夹具发生干涉，换刀点应设在工件外部。（ √ ）
2、在加工过程中的有关尺寸形成的尺寸链，称为工艺尺寸链。（ × ）
3、尺寸链按其功能可分为设计尺寸链和工艺尺寸链。（ √ ）
4、尺寸链中封闭环的基本尺寸，是其它各组成环基本尺寸的代数差。（ ×  ）
5、平行度、对称度同属于形状公差。（ × ）
6、轮廓加工完成时，应在刀具离开工件之前取消刀补。（ × ）
7、立铣刀铣削平面轮廓时，铣刀应沿工件轮廓的切向切入，法向切出。（ × ）
8、机床坐标系和工件坐标系之间的联系是通过回参考点来实现的。（ × ）
9、设计基准和定位基准重合时，不存在基准不重合误差。（ √ ）
10、一般情况下，减小进给量，可有效地减小表面粗糙度（ √ ）。

三、简答题
1、什么叫工序和工步？划分工序和工步的依据是什么？
答：
一个或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。划分工序的依据是工作地是否发生变化和工作是否连续。
在加工表面（或装配时连接面）和加工（或装配）工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序内容，称为工步。划分工步的依据是加工表面和工具是否变化。
2、数控机床上加工的零件，一般按什么原则划分工序？如何划分？
答：一般按工序集中原则划分工序，划分方法如下。
① 按所用刀具划分 以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。
② 按安装次数划分 以一次安装完成的那一部分工艺过程为一道工序。。
③ 按粗、精加工划分 即粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。
④ 按加工部位划分 即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。
3、划分加工阶段的目的是什么？
答：划分加工阶段的目的在于：
① 保证加工质量
② 合理使用设备
③ 便于及时发现毛坯缺陷
④ 便于安排热处理工序
4、什么是对刀点？对刀点位置确定的原则有哪些？
答：“对刀点”是数控加工时刀具相对零件运动的起点，又称“起刀点”，也就是程序运行的起点。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的相互位置关系。
对刀点选择的原则，主要是考虑对刀点在机床上对刀方便、便于观察和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。对刀点可选在零件或夹具上。为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
5、什么叫尺寸链？尺寸链有哪些特征？
答：在机器装配或零件加工过程中，由互相联系且按一定顺序排列的尺寸组成的封闭链环，称为尺寸链。
a. 关联性 任何一个直接保证的尺寸及其精度的变化，必将影响间接保证的尺寸及其精度。
b. 封闭性 尺寸链中的各个尺寸首尾相接组成封闭的链环。
6、 切削加工顺序安排的原则是什么？
答：切削加工工序通常按下列原则安排顺序。
① 基面先行原则
② 先粗后精原则
③ 先主后次原则
④ 先面后孔原则
7、确定加工余量应注意哪些问题？
答：确定加工余量时应该注意的几个问题：
① 采用最小加工余量原则
② 余量要充分 防止因余量不足而造成废品。
③ 余量中应包含热处理引起的变形
④ 大零件取大余量
⑤ 总加工余量（毛坯余量）和工序余量要分别确定
8、何谓加工精度？包括哪三个方面？
答：加工精度是指零件加工后的实际几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）与理想几何参数相符合的程度。加工精度包括三个方面：① 尺寸精度② 几何形状精度③ 相互位置精度
9、何谓表面质量？包括哪些方面？
答：面质量是指零件加工后的表层状态，它是衡量机械加工质量的一个重要方面。表面质量包括以下几个方面：
① 表面粗糙度
② 表面波纹度
③ 冷作硬化
④ 残余应力
⑤ 表层金相组织变化
10、从工艺因素考虑，产生加工误差的原因有哪些？
答：①加工原理误差；②工艺系统的几何误差；③工艺系统受力变形引起的误差；④工艺系统受热变形引起的误差；⑤工件内应力引起的加工误差；⑥测量误差
11、影响表面粗糙度的工艺因素有哪些？
答：影响表面粗糙度的工艺因素主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数及切削液等。

四、计算题
1、图1所示为轴类零件图，其内孔和外圆和各端面均已加工好，试分别计算图示三种定位方案加工时的工序尺寸极其偏差。

图1
解：
方案1：设计基准与定位基准重合，故A1=12±0.1
方案2：尺寸链如右图所示。
A3为封闭环，A3=A2－A1，A2为增环，A1 为减环
A2
A3
A1
A2= A3 +A1 =12+8=20mm
0.1=ESA2－(－0.05), ESA2=0.05mm
－0.1=EIA2－0, EIA2=－0.1mm

方案3：尺寸链见下图
A4
A3
A2
A1

A2为封闭环，A2=A4－A3－A1，A4为增环，A1 、A3为减环
A3= A4 －A1－ A2=40－8－12=20mm
0.1=0－EIA3－(－0.05), EIA3=－0.05mm
－0.1=－0.1－ESA3－0, ESA3=0mm

2、 图2所示零件，，，。因A3不便测量，试重新标出测量尺寸A4及其公差。

图2
解：
A3为封闭环，A3=A2+A4－A1，A2、A4为增环，A1为减环
A4= A1 +A3－ A2=70+20－60=30mm
0.19=0+ESA4－(－0.07), ESA4=0.12mm
0=－0.04+EIA4－(－0.02), EIA4=0.02mm

L1
L2
L3
L4
C
A
B
3、图3所示零件，镗孔前A、B、C面已经加工好。镗孔时，为便于装夹，选择A面为定位基准，并按工序尺寸L4进行加工。已知，，。试计算L4的尺寸及其偏差。

图3
解：L3为封闭环，L3=L2+L4－L1，L2、L4为增环，L1为减环
L4= L1 +L3－ L2=280+100－80=300mm
0.15=0+ESL4－0, ESL4=0.15mm
－0.15=－0.06+EIL4－0.1, EIL4=0.01mm

4、如图4所示套筒， 以端面 A 定位加工缺口时，计算尺寸 A 3 及其公差。

图4
解：
A0为封闭环，A0=A2+A3－A1，A2、A3为增环，A1为减环
A3= A1 +A0－A2=70+12－35=47mm
0.15=0.06+ESA3－(－0.07), ESA3=0.02mm
0=0+EIA3－(－0.07), EIA3=－0.07mm