机械加工工艺及装备习题参考答案模板.doc

习题参考答案第一章 总论1答案制造有两种含意，狭义制造是使原材料在物理性质和化学性质上发生改变而转化为产品过程；广义制造是指人类根据所需目标，利用主观掌握知识和技能，经过手工或能够利用客观物质工具和设备，采取有效方法，将原材料转化为有使用价值物质产品并投放市场全过程。加工是指把原材料变成产品直接物理过程。是制造系统一个关键子系统，是经过改变原材料（毛坯或半成品）形状、性质或表面状态，来达成设计所要求技术要求。制造业是对原材料进行加工或再加工，对零部件进行装配工业总称。制造技术是完成制造活动所施行一切手段总和。2答案从制造业发展历史来看，加工制造业最基础竞争方法就是成本价格竞争。技术达成一定水平，质量达成一定标准，假如产品之间没有差异，价格竞争最终结果就是没有利润。沿海部分发达地域，比如上海、广东，部分加工制造企业发展到一定水平后，发觉尽管占有市场越来越大，但企业利润越来越少，甚至处于盈亏临界点上。发达国家也是先经历过价格竞争过程，往后就进入差异化竞争过程。装备制造业企业之间竞争关键不是成本价格竞争，而是性能、质量、营销、品牌等各方面差异竞争，只有这些才能真正为企业带来利润，现在中国工业化发展已经到了这个阶段。部分企业已经发觉加工制造业发展空间越来越小，期望向装备制造业升级。十六大汇报提出产业升级问题，实际上也包含制造业本身发展。现在制造业正处于一个由以加工制造业为主逐步向装备制造业转变发展过程中。下一阶段，中国工业应该向装备制造业方面发展，不然中国工业化发展带来实际经济效益和社会福利会受到很大限制。3答案零件是机器组成单元，装配时机器是由零件单元逐一装配而成，但在设计时候却是从整台机器开始。一个新产品（机器）开发内容包含概念设计、方案设计、具体设计、样机试制和评审、工艺设计、新产品判定、试销、生产准备、批量生产等。在方案设计阶段往往需要设计多个方案，经过性能、成本等对比，经评审最终确定一个方案。在具体设计阶段，是从绘制产品（机器）总装图开始，在完成产品总装图设计后，再进行拆画零件图，在零件图上除标注正确几何尺寸外，还要依据机器性能要求标注出零件精度要求。可见零件精度要求来自于机器，其中假如有外购零部件，必需设计好它们之间连接形式和具体尺寸、精度要求等。第二章 金属切削基础知识和刀具1答案切削运动可分为主运动和进给运动两种。切削运动中直接切除工件上切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面运动是主运动。通常来说，主运动是产生主切削力运动，由机床主轴提供，其运动速度高，消耗切削功率大。结合主运动把切削层不停地投入切削，以完成对一个表面切削运动是进给运动。2答案切削速度vc、进给量和背吃刀量ap是切削用量三要素，主轴转速n 单位为r/min或r/s。切削速度vc 单位为m/min或m/s进给速度符号是vf，单位为mm/r或mm/双行程。每齿进给量fz。单位为mm/齿。进给量f。单位是mm/min。 3答案（1）在基面投影图中注出已加工表面、待加工表面、过渡表面，刀具前面、主切削刃、主偏角、副偏角和正交平面。（参见教材图2-4、图2-9）。（2）按投影关系作出正交平面，并注出基面、切削平面、前面、后面，=10、=6。（参见教材图2-10）。4答案（1）=90外圆车刀几何角度：kr=90、g o=15、ao=8、ls=5、=15、=8。（参见教材图2-10、图2-11）（2）45弯头刀车端面，几何角度：=45、=5、=6、=3。（参见教材图2-10、图2-11）（3）切断刀几何角度：krL=90、=105、=15、=5、=1、=0、=130。（参见教材图2-10、图2-11）。5答案（1）高硬度要实现切削加工，刀具材料必需含有比工件材料高硬度，硬度高低在一定程度上决定了刀具材料应用范围。（2）高耐磨性耐磨性是刀具材料抵御摩擦和磨损能力，它是刀具材料应含相关键条件之一，是决定刀具耐用度关键原因。通常来说，材料硬度越高，耐磨性越好。（3）足够强度和韧性要使刀具在切削力作用下不致产生破坏，就必需含有足够强度，同时还要含有足够韧性，以承受着多种应力、冲击载荷和震动作用。通常见材料抗弯强度和冲击韧度表示刀具强度和韧度。（4）高耐热性（热稳定性）耐热性是指在高温下材料保持硬度、耐磨性、强度和硬度能力。切削过程中通常全部会产生很高温度，刀具材料必需含有一定耐热性，以确保在高温下仍然含有所要求性能，耐热性可用红硬性或高温硬度表示。（5）良好热物理性能和耐热冲击性能刀具材料导热性越好，切削时产生热量越轻易传导出去，从而降低切削部分温度，减轻刀具磨损，避免因热冲击产生刀具材料裂纹。（6）良好工艺性为了便于制造，刀具切削部分材料应含有良好铸造、焊接、热处理和磨削加工等性能。6答案常见高性能高速钢牌号、关键化学成份、性能及用途如表2-5所表示。表2-5常见高速钢力学性能和应用范围牌 号硬度（HRC）抗弯强度（GPa）冲击韧性（MJ/m2）600时硬度（HRC）关键性能和适用范围一般高速钢W18Cr4V（W18）63663.03.40.180.3248.5综合性能好，通用性强，可磨削，适适用于加工轻合金、碳素钢、合金钢、一般铸铁精加工刀具和复杂刀具。如螺纹车刀、成形车刀、拉刀等W6Mo5Cr4V2（M2）63663.54.00.300.404748强度和韧性略高于W18Cr4V，热硬性略低于W18Cr4V，热塑性好。适适用于制造加工轻合金、碳钢、合金钢热成形刀具及承受冲击、结构微弱刀具W14Cr4VMnRe64664.00.3150.5切削性能和W18Cr4V相当，热塑性好，适适用于制作热轧刀具高性能高速钢95W18Cr4V66683.03.40.170.2251属高碳高速钢，常温硬度和高温硬度有所提升，适适用于加工一般钢材和铸铁，耐磨性要求较高钻头、铰刀、丝锥、铣刀和车刀等，但不宜受大冲击W6Mo5Cr4V3（M3）65673.20.2551.7属高钒高速钢，耐磨性很好，适合切削对刀具磨损较大材料，如纤维、硬橡胶、塑料等，也用于加工不锈钢、高强度钢和高温合金等W2Mo9Cr4VCo8（M42）67692.73.80.230.3055属含钴高速钢，有很高常温和高温硬度，适合加工高强度耐热钢、高温合金、钛合金等难加工材料，可磨性好，适于作精密复杂刀具，但不宜在冲击切削条件下工作W6Mo5Cr4V2Al（501）67692.843.820.230.30属含铝高速钢，切削性能相当于W2Mo9 Cr4VCo8，适宜制造铣刀、钻头、铰刀、齿轮刀具和拉刀等，用于加工合金钢、不锈钢、高强度钢和高温合金7答案表面涂层是在韧性很好硬质合金或高速钢基体上，经过化学气相沉积（CVD）或物理气相沉积（PVD）法涂覆一薄层耐磨性很高难熔金属化合物。经过这种方法，使刀具既含有基体材料强度和韧性，又含有很高耐磨性，从而很好地处理强度韧性和硬度耐磨性矛盾。8答案常见硬质合金牌号及用途如表2-6所表示。表2-6硬质合金用途牌 号化学成份（%）性能比较适 用 场 合ISO国产wcTiCTaC(TbC)CoK01YG3X96.50.53（至上而下）抗弯强度、韧性、进给量 依次降低，（至上而下）硬度、耐磨性、切削速度 依次升高铸铁、有色金属及合金精加工，也可用于合金钢、淬火钢等精加工、不能承受冲击载荷K10YG6X93.50.56铸铁、冷硬铸铁、合金铸铁、耐热钢、合金钢半精加工、精加工K20YG6946铸铁、有色金属及合金粗加工、半精加工K30YG8928铸铁、有色金属及合金、非金属粗加工，能适应断续切削P01YT3066304碳钢和合金钢连续切削时精加工P10YT1579156碳钢和合金钢连续切削时半精加工、精加工P20YT1478148碳钢和合金钢连续切削时粗加工、半精加工、精加工或断续切削时精加工P30YT585510碳钢和合金钢粗加工，也可用于断续切削M10YW184646不锈钢、耐热钢、高锰钢及其它难加工材料及一般钢料、铸铁半精加工和精加工M20YW282648不锈钢、耐热钢、高锰钢及其它难加工材料及一般钢料、铸铁粗加工和半精加工9答案（1）积屑瘤形成原因关键是因为切削加工时，在一定温度和压力作用下，切屑和刀具前面发生强烈摩擦，致使切屑底层金属流动速度降低而形成滞流层，假如温度和压力适宜，滞流层就和前刀面黏结而留在刀具前面上，因为黏结层经过塑性变形硬度提升，连续流动切屑在黏结层上流动时，又会形成新滞留层，使黏结层在前一层基础上积聚，这么一层又一层地堆积，黏结层愈来愈大，最终形成积屑瘤。（2）积屑瘤对切削过程影响。 增大实际前角。积屑瘤黏结在刀具前刀面刀尖处，可替换刀具切削，增大了刀具实际前角。 增大切入深度。积屑瘤前端伸出切削刃之外，加工中出现过切，使刀具切入深度比没有积屑瘤时增大了，所以影响了加工尺寸。 增大已加工表面粗糙度。因为积屑瘤很不稳定，使切削深度不停改变，造成实际前角发生改变，引发切削过程震动；积屑瘤脱落时碎片可能黏附在已加工表面上；积屑瘤凸出刀刃部分，在已加工表面上形成沟纹，这些全部能够造成已加工表面粗糙度值增大。 影响刀具耐用度。积屑瘤覆盖着刀具部分刃口和前面，对切削刃和前面有一定保护作用，从而减小了刀具磨损，但积屑瘤脱落时，又可能使黏结牢靠硬质合金表面剥落，加剧刀具磨损。（3）影响积屑瘤关键原因和控制。精加工时必需避免或抑制积屑瘤生成。其方法有以下多个。 控制切削速度。尽可能采取很低或很高切削速度。 降低工件材料塑性。经过热处理降低材料塑性，提升硬度，可抑制积屑瘤生成。 其它方法。减小进给量、增大刀具前角，减小刀具前面粗糙度值，合理使用切削液等，均可使切削变形减小，切削力减小，切削温度下降，从而抑制积屑瘤生成。10答案（1）工件材料对切屑变形影响。工件材料塑性是影响切屑变形关键原因。如碳钢塑性越大，抗拉强度和屈服强度越低，越轻易产生塑性滑移和剪切变形，在较小应力条件下就开始产生塑性变形。在相同切削条件下，工件材料塑性越大，切屑变形就越大。比如，1Cr18Ni9Ti和45钢强度近似，但前者延伸率大得多，切削时切屑变形大，易粘刀且不易断屑。（2）刀具前角对切屑变形影响。刀具前角越大，减小切屑沿前刀面流出阻力越小，切屑变形越小。（3）切削速度对切屑变形影响。在无积屑瘤切削速度范围内（比如高速切削），切削速度越高，则变形越小。因为塑性变形传输速度较弹性变形慢。（4）切削厚度对切屑变形影响。当切削厚度增加时，摩擦系数减小，变形变小。切削厚度增加，切屑底层变形大，上层变形小且变形程度严重金属层，占切屑体积百分比伴随切屑厚度增加而下降。所以，从切削层整体看，切屑平均变形减小。反之，切屑越薄，变形量越大。11答案（1）工件材料影响。工件材料强度越大、硬度越高，切削时消耗功越多，产生切削热越多，切削温度升高。工件材料热导率大，热量轻易传出，若产生切削热相同，则热容量大材料切削温度低。工件材料塑性越好，切削变形越大，切削时消耗功越多，产生切削热越多，切削温度升高。（2）切削用量影响。切削用量中，切削速度对切削温度影响最大。切削速度vc增加，切削路径增加，切屑底层和刀具前面发生强烈摩擦从而产生大量切削热，切削温度显著升高。进给量f对切削温度有一定影响。伴随进给量增大，单位时间内金属切除量增加，消耗功率增大，切削热增大，切削温度上升。背吃刀量ap对切削温度影响很小。伴随背吃刀量增加，切削层金属变形和摩擦成正百分比增加，产生热量按百分比增加。但因为切削刃参与工作长度也成百分比增加，改善了刀头散热条件，最终切削温度略有增高。（3）刀具几何角度影响。刀具几何参数对切削温度影响较大是前角和主偏角。前角go增大，切削变形及切屑和刀具前面摩擦减小，产生热量小，切削温度下降。反之，切削温度升高。不过假如前角太大，刀具楔角减小，散热体积减小，切削温度反而升高。主偏角kr增大，刀具主切削刃工作长度缩短，刀尖角er减小，散热面积降低，切削热相对集中，从而提升了切削温度。反之，主偏角减小，切削温度降低。（4）其它原因。刀具后面磨损较大时，会加剧刀具和工件摩擦，使切削温度升高，切削速度越高，刀具磨损对切削温度升高越显著。切削液对降低切削温度有显著效果，切削液润滑作用可减小摩擦，降低切削热。12答案在使用刀具时，在刀具产生急剧磨损前必需重磨或更换新切削刃，这时刀具磨损量称为磨钝标准或磨损程度。13答案刀具一次刃磨后从开始切削直到磨损量达成磨钝标准为止实际切削时间称为刀具耐用度。刀具耐用度大小表示刀具磨损快慢，刀具耐用度大，表示刀具磨损慢；耐用度小，表示刀具磨损快。另外，刀具耐用度和刀具寿命是两个不一样概念。刀具寿命是指一把新刀从投入使用到报废为止总切削时间，刀具寿命等于刀具耐用度乘以刃磨次数。14答案断屑槽槽形有折线型、直线圆弧型和全圆弧型3种。它们在垂直切削刃剖面上形状图2-27（a）、（b）、（c）所表示。除槽宽尺寸外，其中反屑角也是影响断屑关键原因，反屑角增大，切屑易断裂，但会使切屑卷曲半径Rch减小，增大卷曲变形和弯曲应用，图2-27（d）所表示。图2-27 断屑槽形式15答案（1）刀具材料采取涂层高速钢或硬质合金均可。（2）Vc60.288 m/min（3）公称宽度5.6577mm 公称厚度0.35355mm 横截面积2mm216答案主偏角对刀具耐用度影响很大。减小主偏角可使刀尖角er增大，刀尖强度提升，散热条件改善，所以刀具耐用度高。减小主偏角可降低加工表面残留面积高度，故可减小加工表面粗糙度。主偏角还会影响各切削分力大小和百分比。如车削外圆时，增大主偏角，可使背向力Fp减小，进给力Ff增大，所以有利于减小工艺系统弹性变形和震动。工艺系统刚性很好时，主偏角宜取较小值，如kr=3045，比如选择45偏刀；当工艺系统刚性较差或强力切削时，通常取kr=6075，比如选择75偏刀。车削细长轴时，取kr=9093，以减小背向力Fp。17答案刃倾角关键影响切屑流向和刀尖强度。刃倾角对切屑流向影响图2-16所表示。刃倾角为正值，切削开始时刀尖和工件先接触，切屑流向待加工表面，可避免缠绕和划伤已加工表面，对精加工和半精加工有利，图2-16（b）所表示。刃倾角为负值时，切削中切屑流向已加工表面，图2-16（a）所表示，轻易缠绕和划伤已加工表面。18答案（1）背吃刀量ap选择（2）进给量f选择（3）切削速度nc选择因为切削用量3个要素对刀具耐用度T影响程度各不相同，对刀具耐用度影响最大是切削速度vc，其次是进给量f，最小是背吃刀量ap。因为要保持已确定刀具耐用度T值，提升其中某一要素时，必需对应地降低另外两个要素。所谓选择切削用量是选择切削用量三要素最好组合，在保持刀具合理耐用度前提下，使ap、f、vc三者乘积值最大，以取得最高生产率。依据已选定背吃刀量、进给量，根据一定刀具耐用度下许可切削速度公式，经过计算最终确定切削速度nc。19答案（1）背吃刀量ap方面切削加工通常分为粗加工、半精加工和精加工。粗加工时应尽可能用一次走刀切除全部粗加工余量。当粗加工余量过大、机床功率不足、工艺系统刚度较低、刀具强度不够、断续切削及切削时冲击震动较大时，可分几次走刀。切削表面层有硬皮铸、锻件时，应尽可能使背吃刀量大于硬皮层厚度，以保护刀尖。半精加工和精加工加工余量通常较小，可一次走刀切除，即ap等于半精（精）加工余量。当为确保工件加工质量时，也可二次走刀。数次走刀时，应将第一次背吃刀量取大些，通常为总加工余量2/33/4。（2）进给量f方面粗加工时，因为粗加工工艺目标是尽可能高效切出加工余量，对加工后表面质量没有太高要求，这时在工艺系统强度、刚度许可情况下，可选择较大进给量，可依据工件材料、刀杆尺寸、工件直径和已确定背吃刀量查阅相关手册确定。半精加工和精加工时，因为半精、精加工工艺目标是确保加工表面质量（关键是表面粗糙度），进给量应取较小值，通常根据工件表面粗糙度值要求，可依据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度等条件查阅切削用量等相关手册来选择进给量。（3）切削速度nc方面粗加工时，背吃刀量和进给量全部较大，切削速度受刀具耐用度和机床功率限制，通常较低。精加工时，背吃刀量和进给量全部取得较小，切削速度关键受加工质量和刀具耐用度影响，通常较高。20答案常见切削液分为3大类：水溶液、乳化液和切削油。（1）粗加工时切削液选择。因为粗加工所用加工余量、切削用量较大，所以产生大量切削热。在采取高速钢刀具切削时，因为高速钢刀具耐热性较差，需要采取切削液，这时使用切削液关键目标是降温冷却，降低刀具磨损，所以应采取3%5%乳化液；硬质合金刀具因为耐热性较高，通常不用切削液，若要使用切削液，则必需连续、充足地浇注，以免处于高温状态硬质合金刀片产生巨大内应力而出现裂纹。（2）精加工时切削液选择。精加工要求表面粗糙度值较小，通常应采取润滑性能很好切削液，如高浓度乳化液或含极压添加剂切削油。采取高速钢刀具精加工时可用15%20%乳化液，以降低刀具磨损，改善加工表面质量。（3）依据工件材料性质选择切削液。切削塑性材料时需用切削液。切削铸铁等脆性材料时，通常不加切削液，以免崩碎状切屑黏附在机床运动部件上。切削铜合金和有色金属时，通常不得使用含硫化添加剂切削液，以免腐蚀工件表面。切削铝、镁及其合金时，不得使用水溶液或水溶性乳化液。在珍贵精密机床上加工工件时，不得使用水溶性切削液及含硫、氯添加剂切削油。磨削特点是温度高，会产生大量细屑和砂粒，所以磨削液应有很好冷却性和清洗性，并应有一定润滑性和防锈性。第三章 金属切削基础知识和刀具1答案按机床工艺规程要求，确保工件取得相对于机床和刀具正确位置，并经过夹紧工件确保在加工过程中一直保持工件位置正确工艺装备，称为机床夹具。简单地说用来装夹工件（和引导刀具）装置称为机床夹具，简称夹具。夹具关键起定位夹紧作用。定位是“确定工件在机床上或夹具中占有正确位置过程”；夹紧是“工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变操作”。2答案（1）定位元件 用于确定工件在夹具中位置使工件在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确位置。（2）夹紧装置 用于保持工件在夹具中既定位置，使它不致因加工时受到外力作用而改变原定位置。（3）对刀元件 用来确定夹具相对于刀具位置。（4）夹具体 用于连接夹具上各个元件或装置，使之成为一个整体基础件。夹具体也用来和机床相关部位相连接。（5）其它元件和装置 依据需要，夹具上还能够有其它组成部分，如分度装置等。3答案定位，就是限制自由度。用合理设置6个支承点，限制工件6个自由度，使工件在夹具中位置完全确定，这就是工件定位“六点定位原理”。有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，这种定位情况称为不完全定位。不完全定位在对加工要求无影响情况下是许可。过定位会造成反复限制同一个自由度定位支承点之间产生干涉现象，从而造成定位不稳定，破坏定位精度。是不许可。但实际生产应用中，过定位并不是必需完全避免。有时因为要加强工件刚性或特殊原因，必需使用相当于比6个支承点多定位元件。4答案定位是“确定工件在机床上或夹具中占有正确位置过程”；夹紧是“工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变操作”，它和定位位置无关，是确保位置不变。5答案属于固定支承定位元件有支承钉和支承板，假如工件平面较小，则定位元件应采取支承钉。支承钉分为A型、B型和C型3种。工件定位基准面是毛坯表面时（粗基准），因工件表面不平整，应采取部署较远3个球头支承钉（B型支承钉），使其和毛坯面接触良好；而C型支承钉为齿纹头，用于粗基准侧面定位，能增大摩擦系数，预防工件受力滑动。工件以加工过平面（精基准）作定位基按时，应该采取平头支承钉（书中图3-33中A型）。假如工件平面较大，则定位元件可采取支承板，如书中图3-34所表示。支承板分A型和B型两种，通常见23个螺钉紧固在夹具体上。A型支承板结构简单，制造方便，但板上螺钉孔边缘轻易粘切屑，且不易清除洁净，适适用于工件侧面和顶面定位；B型结构易于确保工作表面清洁，适适用于工件底面定位。采取支承钉或支承板做定位基按时，必需确保其装配后定位基准表面等高。通常采取将支承钉、支承板装配于夹具6答案自位支承是指支承本身位置在定位过程中，能自适应工件定位基准面位置改变一类支承，图3-38所表示。图3-38（a）、（b）所表示为两点式自位支承，图3-38（c）所表示为三点接触，这类支承工作特点是：浮动支承点位置能伴随工件定位基准位置不一样而自动浮动。当基准面不平时，压下其中一点，其它点即上升，直至全部接触为止，故其作用仍相当于一个固定支承，只限制一个自由度，未发生过定位。因为增加了接触点数，故可提升工件安装刚性和稳定性，多用于工件刚性不足毛坯表面或不连续平面定位。 图3-38 自位支承7答案可调支承是指高度能够调整支承，图3-35所表示。当夹具支承高度要求能够调整时，可采取可调支承。可调支承常见于铸件毛坯、以粗基准定位场所。在生产中，有时为了提升工件安装刚度和定位稳定性，常采取辅助支承。辅助支承结构形式很多，但不管采取哪种，辅助支承全部不起定位作用。辅助支承全部是工件定位后才调整支承和工件表面接触并锁紧支承，所以不限制自由度，同时也不能破坏基础支承对工件定位。8答案辅助支承全部不起定位作用。辅助支承全部是工件定位后才调整支承和工件表面接触并锁紧支承，所以不限制自由度，同时也不能破坏基础支承对工件定位。图3-39所表示为阶梯零件，当用平面1定位铣平面2时，于工件右部底面增设辅助支承3，可避免加工过程中工件变形。可调支承是针对毛坯批次进行调整，而不是对每个工件装夹进行调整。可调支承在一批工件加工前调整一次，在同一批工件加工中，其作用即相当于固定支承。所以，可调支承在调整后全部需用锁紧螺母锁紧。可调支承也可用于通用可调整夹具及成组夹具中，用一个夹具加工形状相同而尺寸不一样工件。图3-37所表示为径向钻孔夹具，采取可调支承使工件轴向定位，经过调整支承长度位置，能够加工距轴端面距离不等孔。9答案确定夹紧力就是确定夹紧力大小、方向和作用点。在确定夹紧力三要素时要分析工件结构特点、加工要求、切削力及其它作用外力。（1）夹紧力方向确实定。 夹紧力方向应垂直于关键定位基准面。 夹紧力应朝向工件刚性很好方向，使工件变形尽可能小。 夹紧力方向应使所需夹紧力最小。夹紧力最好和切削力、工件重力方向一致，这么既可减小夹紧力，又可缩小夹紧装置结构。（2）夹紧力作用点选择。选择作用点问题是指在夹紧方向已定情况下确定夹紧力作用点位置和数目。合理选择夹紧力作用点必需注意以下几点。 夹紧力作用点应落在定位元件上或定位元件所形成支承区域内。 作用点应作用在工件刚性很好部位。应尽可能避免或降低工件夹紧变形，这一点对薄壁工件更显得关键。 夹紧力作用点应尽可能靠近加工面。这能够减小切削力对夹紧点力矩，从而减轻工件震动。（3）夹紧力大小确实定。在夹紧力方向、作用点确定以后，必需确定夹紧力大小。夹紧力过小，难以确保工件定位稳定性和加工质量；夹紧力过大，将无须要地增大夹紧装置等规格、尺寸，还会使夹紧系统变形增大，从而影响加工质量。尤其是机动夹紧时，应计算夹紧力大小。10答案（1）车床夹具特点： 安装在车床主轴上夹具。这类夹具中，除了多种卡盘、顶尖等通用夹具或其它机床附件外，往往依据加工需要设计多种心轴或其它专用夹具，加工时夹具随机床主轴一起旋转，切削刀具作进给运动。 安装在滑板或床身上夹具。对于一些形状不规则和尺寸较大工件，常常把夹具安装在车床滑板上，夹具作进给运动。加工回转成形面靠模属于这类夹具。（2）铣床夹具特点：铣床夹具关键用于加工零件上平面、凹槽、键槽、花键、缺口及多种成形面。因为铣削加工通常是夹具随工作台一起作进给运动，按进给方法不一样铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和靠模进给式三种类型。直线进给式铣床夹具这类铣床用得最多。夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方法运动。依据工件质量、结构及生产批量，将夹具设计成单件多点、多件平行和多件连续依次夹紧联动方法，有时还要采取分度机构，均为了提升生产效率。圆周进给式铣床夹具圆周进给铣削方法在不停车情况下装卸工件，通常是多工位，在有回转工作台铣床上使用。这种夹具结构紧凑，操作方便，机动时间和辅助时间重合，是高效铣床夹具，使用于大批量生产。靠模铣床夹具这种带有靠模铣床夹具用在专用或通用铣床上加工多种非圆曲面。靠模作用是使工件取得辅助运动，形成仿形运动。按主进给运动方法，靠模铣床夹具可分为直线进给和圆周进给两种。（3）钻床夹具特点：钻床夹具通常由外套和钻模板组成。依据被加工孔分布和钻模板特点，钻模通常分为固定式、回转式、移动式、翻转式、盖板式和滑柱式等多个类型。固定式钻模。在使用过程中，钻模和工件在机床上位置固定不动。常见于在立式钻床上加工较大单孔或在摇臂钻床上加工平行孔系。回转式钻模。回转式钻模钻模体可按一定分度要求绕某一固定轴转动。关键用于加工同一圆周上平行孔系或分布在圆周上径向孔。工件在一次装夹后，靠钻模体旋转，依次加工出各孔。它包含立轴、卧轴和斜轴回转3种基础形式。移动式钻模。移动式钻模常见于单轴立式钻床，前后钻削工件同一表面上多个孔。通常工件和被加工孔孔径全部不大，属小型夹具。翻转式钻模。翻转式钻模整个夹具能够带动工件一起翻转，加工中、小型工件分布在不一样表面孔系，甚至可加工定位基准面上孔。盖板式钻模。这类钻模常见于加工大型工件上小孔。钻模本身是一块钻模板，上面装有导向定位装置、夹紧元件和钻套，加工时将其覆盖在工件上即可。所以该类钻模应在确保刚性基础上，尽可能减轻其结构重量。这种钻模通常利用工件底面做安装基准面，所以，钻孔精度取决于工件本身精度及工件和钻模安装精度。（4）镗床夹具特点：镗模通常由定位元件、夹紧装置、导引元件（镗套）、夹具体（镗模支架和镗模底座）4个部分组成。其加工过程是刀具随镗杆在工件孔中做旋转运动，工件随工作台相对于刀具做慢速进给运动，连续切削性能比较稳定，适适用于精加工。故镗模是一个精密夹具，它和钻模一样，是依靠专门导引元件镗套来导引镗杆，从而确保所镗孔含有很高位置精度。11答案（1）数控机床夹具特点：为适应数控工序中多个表面加工，要避免夹具结构包含夹具上组件对刀具运动轨迹干涉。必需确保最小夹紧变形。要求夹具装卸工件方便，辅助时间尽可能短。数控加工夹具可使用气动、液压、电动等自动夹紧装置实现快速夹紧，缩短辅助时间。多件同时装夹，提升效率。夹具结构应努力争取简单。夹具应便于在机床工作台上装夹。（2）常见夹具：数控车床夹具关键有三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘等。数控铣床、加工中心使用夹含有平口虎钳、压板-T形螺钉、弯板、形块等。12答案组合夹具是由能够循环使用标准夹具零部件组装成轻易联接和拆卸夹具。组合夹具柔性大，适于单件小批生产，是一个标准化、系列化、通用化程度高工艺装备。组合夹具元件和合件属于标准零部件，已经实现了专业化生产，含有精度高、耐磨性好和完全交换性，在生产领域应用很方便。用组合夹具加工工件，位置精度通常可达IT8IT9，假如经正确调整，能够达成IT7级。T型槽系组合夹具元件分类、功用和组装以下图所表示：图3-85 T形槽系组合夹具组装图1基础件 2支承件 3定位件 4导向件 5夹紧件 6紧固件 7手柄件 8分度合件第四章 机械加工工艺规程1答案机械制造工艺是指利用机械制造方法直接改变原材料形状、尺寸、相对位置和表面质量等，使其成为制造产品加工过程统称。生产过程是将原材料转变为成品全过程。工艺过程是指在生产过程中直接改变生产对象形状、尺寸、相对位置和性质，使其成为成品或半成品过程。工艺规程是要求产品或零件制造工艺过程和操作方法等工艺文件。工序是指一个（或一组）工人在一个工作地（或一台机床上）对同一个（或同时对多个）工件所连续完成那一部分工艺过程。工步是指在加工表面（或装配时连接表面）和加工（或装配）工具不变情况下，所连续完成那一部分工序。走刀是在一个工步内，假如要切除金属层很厚，需要对同一表面进行几次切削，这时刀具每切削一次称作一次走刀。生产纲领是指在计划期内企业应该生产产品产量和进度计划。计划期为十二个月，所以生产纲领也称年总生产量。生产类型是企业生产专业化程度分类。通常分为单件生产、成批生产和大量生产。生产批量是一次投入或产出同一产品或零件数量，简称批量。工序尺寸是指本工序加工后应达成尺寸。工序余量是指零件加工前后从加工表面切除材料层厚度。毛坯余量是指各个工序余量总和，也就是从毛坯变为成品整个加工过程中，某一加工表面上所切除金属总厚度。粗基准是用毛坯上未经加工表面作为定位基准。精基准是利用工件上已加工过表面作为定位基准面。工序集中是将工件加工集中在少数几道工序内完成。工序分散是将工件加工分散在较多工序内完成。时间定额是在一定生产条件下，要求生产一件产品或完成一道工序所消耗时间。零件结构工艺性是指所设计零件在满足使用要求前提下制造方便性、可行性和经济性，即零件结构应方便于加工时工件装夹、对刀、测量，能够提升切削效率等。为了多快好省地把所设计零件加工出来，就必需对零件结构工艺性进行具体分析。2 答案生产类型工艺特点以下表：工 艺 特 点生 产 类 型单件小批生产中 批 生 产大批量生产零件交换性用修配法，缺乏交换性多数交换，部分修配全部交换，高精度配合采取分组装配毛坯情况锻件自由铸造，铸件木工手工造型，毛坯精度低锻件部分采取模锻，铸件部分用金属模，毛坯精度中等广泛采取锻模，机器造型等高效方法生产毛坯，毛坯精度高机床设备及其部署形式通用机床，机群式部署，也可用数控机床部分通用机床，部分专用机床，机床按零件类别分工段部署广泛采取自动机床，专用机床，按流水线、自动线排列设备工艺装置通用刀具、量具和夹具，或组合夹具，找正后装夹工件广泛采取夹具，部分靠找正装夹工件，较多采取专用量具和刀具高效专用夹具，多用专用刀具，专用量具及自动检测装置对工人技术要求需要技术熟练中等对调整工人技术水平要求高，对操作工人技术水平要求低工艺文件仅要工艺过程卡工艺过程卡，关键零件工序卡具体工艺文件，工艺过程卡、工序卡、调整卡等生产率较低中等高加工成本较高中等低3答案（1）确保工件加工表面和不加工表面相互位置精度，选择不加工表面作为粗基准对于同时含有加工表面和不加工表面零件，必需确保其不加工表面和加工表面相互位置时，选择不加工表面作为粗基准。假如零件上有多个不加工表面，应选择其中和加工表面相互位置要求高表面作为粗基准。图4-16所表示零件通常要求壁厚均匀，所以加工中粗基准选择方案一是正确。图4-17所表示拨杆上有多个不加工表面，但确保加工f20mm孔和不加工表面f40mm外圆同轴度（能够确保零件壁厚均匀）是关键，所以加工f20mm孔时应选f40mm外圆为粗基准。 图4-16 粗基准选择对加工工件影响 图4-17 拨杆粗基准选择（2）确保关键表面余量均匀工件必需首先确保某关键表面余量均匀，选择该表面为粗基准。如床身加工，床身上导轨面是关键表面，要求导轨面加工余量均匀。若精磨导轨时，先以床脚平面作为粗基准定位，磨削导轨面，图4-18（b）所表示，导轨表面上加工余量不均匀，切去又太多，会露出较疏松、不耐磨金属层，达不到导轨要求精度和耐磨性。若选择导轨面为粗基准定位，先加工床脚底面，然后以床脚底面定位加工导轨面，图4-18（a）所表示，这就能够确保导轨面加工余量均匀。图4-18 床身加工（3）选择余量最小表面为粗基准选择毛坯加工余量最小表面作为粗基准，以确保各加工表面全部有足够加工余量，不至于造成废品。图4-19所表示，加工铸造或铸造轴套，通常加工余量较小，而且孔加工余量较大，而外圈表面加工余量较小，这时就应该以外圈表面作为粗基准来加工孔。（4）选择平整光洁表面作为粗基准应该选择毛坯上尺寸和位置可靠、平整光洁表面作为粗基准，表面不应有飞边、浇口、冒口及其它缺点，这么可降低定位误差，并使工件夹紧可靠。（5）不反复使用粗基准在同一尺寸方向上粗基准只准使用一次。因为粗基准是毛坯表面，定位误差大，两次以上使用同一粗基准装夹，加工出各表面之间会有较大位置误差。图4-20所表示零件加工中，如第一次用不加工表面f30mm定位，分别车削f18H7mm和端面；第二次仍用不加工表面f30mm定位，钻4f8mm孔，则会使f18H7mm孔轴线和48mm孔位置即f46mm中心线之间产生较大同轴度误差，有时可达23mm。所以，这么定位方案是错误。正确定位方法应以精基准f18mm孔和端面定位，钻4f8mm孔。 图4-19轴套内孔加工基准选择 图4-20 反复使用粗基准4答案（1）基准重合标准应尽可能选择加工表面设计基准作为定位基准，这一标准称为基准重合标准。用设计基准作为定位基准能够避免因基准不重合而产生定位误差。图4-13（a）、（b）、（c）所表示，采取调整法铣削C面，则工序尺寸c加工误差TC不仅包含本工序加工误差Dj，而且还包含基准不重合带来误差Ta。假如采取图4-13（d）所表示方法安装，则可消除基准不重合误差。图4-13 基准重合标准示意图（2）基准统一标准尽可能采取同一个定位基准来加工工件上各个加工表面，这称为基准统一标准。比如，通常轴类零件加工多数工序以中心孔定位；在图4-12活塞加工工艺过程中，多数工序以活塞止口和端面定位；箱体零件采取一面两孔定位，齿轮齿坯和