[机械制造技术基础]下册习题答案2

第七章

7-1 定位、夹紧的定义是什么？定位与夹紧有何区别？

答：定位是使工件在机床上或夹具中占据一个正确位置的过程。而夹紧是对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置且不发生变动的过程。

定位是确保工件的加工的正确位置，保证工件有好的定位方案和定位精度，定位后不能直接加工。而夹紧是保证工件的定位位置不变，定位在前，夹紧在后。保证加工精度和安全生产。

7-2 机床夹具由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？

解：机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导向装置、夹具体和其他装置或元件。 作用：(1) 定位元件 定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。

（2） 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢，保证工件在加工过程中位置不变。

（3） 对刀及导向装置 对刀及导向装置的作用是迅速确定刀具与工件间的相对位置，防止

加工过程中刀具的偏斜。

（4） 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有部分连接成一个整体。

（5） 其他装置或元件 按照工序的加工要求，有些夹具上还设置有如用作分度的分度元件、

动力装置的操纵系统、自动上下料装置、夹具与机床的连接元件等其他装置或元件。

7-3 什么叫六点定位原理？什么叫完全定位？

答：在机械加工中，用六个适当分布的定位支承点来分别限制工件的六个自由度,从而使工件在夹具中有唯一确定的正确位置，称为“六点定位原理”。

在工件实际装夹中，六个自由度被六个支承点完全限制的定位方式即为完全定位。

7-4 什么叫欠定位？为什么不能采用欠定位？试举例说明。

答：欠定位是由于工艺设计或者夹具设计上的疏忽，以至造成对必须加以限制的自由度而没有得到限制的不良结果，欠定位不能保证工件的加工精度，所以，欠定位是在任何情况下都不被允许的。例如，书上P195的图7-13中，若去除挡销，则工件绕着Z轴转动的自由度没有被限制，就无法满足加工要求。

7-5 辅助支承的作用是什么？辅助支承统与可调支承在功能和结构上的区别是什么？(课件有

详细说明)

解：辅助支承在夹具中仅起支承作用，用于增加工件的支承刚性和稳定性，以防止在切削时因切削力的作用而使工件发生变形，影响加工精度。

区别：

① 功能：可调支承的可调性完全是为了弥补粗基准面的制造误差而设计的,常用语毛坯表

面的定位。而辅助支承在夹具中仅起支承作用，不起定位作用，亦即不限制工件的自由度。

② 结构：

7-6 试分析图7-120中的定位元件所限制的自由度，并判断有无过定位，对不合理的地方提出

改进意见。

解: a图中Z轴方向的两个V形块限定的自由度为：绕X轴的转动，沿X方向的移动，绕Y轴的转动，沿Y方向的移动；X轴方向的V形块限定的自由度为沿Z方向的移动，绕Z轴的转动。无过定位，是完全定位。

b图中X平面限定沿Z方向的移动，绕X轴转动，绕Y轴转动三个自由度；左边的V形块限定沿X方向的移动，沿Y方向的转动。为不完全定位，无过定位。

c图X平面限定沿Z方向的移动，绕X轴转动，绕Y轴转动三个自由度，左边短圆柱销限定沿X方向的移动，沿Y方向的移动两个自由度。右边的V形块限定了绕Z轴的转动和沿X方向的移动两个自由度。有过定位，可以吧右边的V形块换成削边销，只限定绕Z轴的转动。

7-7 试分析图7-121所示加工零件必须限制的自由度；选择定位基准和定位元件，并在途中示

意画出。图7-121a所示在小轴上铣槽，要求保证尺寸H和L；图7-121b所示在支座零件上加工两孔，保证尺寸 A和H。 答：a）中，用两个短V型块，确定四个自由度X,X,Z,Z，再在零件右端加一支承钉，

限制一个自由度Y，不完全定位。

b）在零件底面加两个支承板限制X,Y,Z三个自由度，大孔处加一个削边销限制1个自

由度X，最后在外圆弧处加一短V型块，限制两个自由度Y,Z，完全定位。

7-8 如图7-122所示，齿轮坯的内孔和外圆均已加工合格，其 错误！未找到引用源。，错误！

未找到引用源。。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸错误！未找到引用源。。忽略内孔与外圆同轴度公差，试计算该定位方案能否满足加工要求？若不能满足，应如何

改进？

解：由于工序定位基准不重合将产生基准不重合误差

错误！未找到引用源。

基准位移误差 错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。 因为 错误！未找到引用源。 因此该定位方案不能满足加工要求。

改进措施: 提高齿轮坯外圆的制造精度，增大V形块的夹角、或者把键槽转成水平方向等都可以减小定位误差。

7-9 工件装夹如图7-123所示。现欲在(600.01)mm的圆柱工件上铣一平面，保证尺寸h(250.025)mm。已知90的V型块所确定的标准工件（60mm）的中心距安装面为(450.003)mm，塞尺厚度S(30.002)mm。试求：①当保证对刀误差为h公差（0.05mm）的三分之一时，夹具上安装对刀块的高度H为多少？②工件的定位误差为多少？

解：（1）对刀基本尺寸为254570mm， 且，上下偏差分别为0.0510.0083mm，则， 32

夹具上对刀块高度H为：

H(700.0083)(30.002)mm 670.0063mm

(2)△jb=△H=0.003*2=0.006mm



Td1△jy= 2sin2

0.021 9002sin20.02mm △d=△jb+△jy=0.006+0.02=0.026mm

7-10 在图7-124所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸540

0.14及对称度。现有三种定位方案，

分别如图7-124b、c、d所示。试计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度公差不大于0.02mm）。

答：b）图中，①尺寸H的定位误差，有

0.110.14d-1）0.21mm

d0，故此方案能满足加工要求。

c）图中，①尺寸H的定位误差，有

Δjb=Td0.1+t=+0.02=0.07mm Dmax-dmin

2而由于铣键槽时，心轴为水平放置，故： Δjy==0.01-(0.03)=0.02mm Δd=Δjb+Δjy=0.09mm>0.047mm

故，该定位方案不能满足加工要求。

②对称度的定位误差

Δjb=t=0.02mm Δjy=Dmax-dmin

2=0.01-(0.03)=0.02mm Δd=Δjb+Δjy=0.04mm>0.03=0.01mm 3

故，该定位方案不能满足加工要求。

d）图中，①尺寸H的定位误差，有

jy0，而d0，

②对称度的定位误差

Δd=0.10.03=0.05mm>=0.01mm

故，该定位方案不能满足加工要求。

综上所述，应选择b方案为最优方案。

7-11 分析图7-125所示的夹紧力方向和作用点，并判断其合理性及如何改进。

解： a）不合理，夹紧力的作用点应该位于上斜面。

b）不合理，夹紧力的方向为箭头指向左，作用点在右端面。

c）不合理，夹紧力的方向指向左，作用点在右边轮廓线。

d）不合理，夹紧力指向左边，作用点在元件的右边。

7-12 指出图7-126所示各定位、夹紧方案及机构设计中不正确的地方，并提出改进意见。

解：图a）夹紧力的作用点未落在支承元件上，破坏了工件的定位。改进方法是使夹紧力的作用点落在支承元件上。

图b）夹紧力会使工件产生变形，影响加工精度。改进方法是在夹紧力作用的地方加辅助支承，以提高零件的刚度。

图c）图中的定位方案未欠定位，不能满足定位要求。改进方案为增加两个支承钉。

图d）同图a）一样夹紧力的作用点未落在支承元件上，破坏了工件的定位。改进方案为右边的夹紧元件下调对准左面的支承钉。

图e）该定位方案使工件上表面定位产生过定位，工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在盖板上增加一个自位支承。

图f）同图e)一样，工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在是将两个支承安装在一个自位支承上，如P198页图7-20-b所示。

第八章

8-1 试述影响加工精度的主要因素。

答：加工精度主要包含了三个方面：尺寸精度、形状精度、位置精度。而影响加工精度的主要因素包括：定位误差、安装误差，对刀误差，因机床精度、刀具精度、工艺系统弹性变形和热变形，以及残余应力等原因引起的过程误差。

8-2 何谓调整误差？在单件小批生产或大批大量生产中各会产生哪些方面的调整误差，他们对零

件的加工精度会产生怎样的影响？

答：切削加工时，要获得规定的尺寸就必须对机床、刀具和夹具进行调整。无论哪种调整方法，想获得绝对准确的规定尺寸是不可能的，这就产生了调整误差。在单件小批生产中，普遍用试切法调整；而在成批、大量生产中，则常用调整法。显然，试切法不可避免会产生误差，而调整法中，对刀有误差，挡块、电器行程开关行程控制阀等的精度和灵敏度都影响的准确性。

8-3 试述主轴回转精度对加工精度的影响。

答：主轴回转精度直接影响工件的圆度、圆柱度和端面对轴线的垂直度等多项精度。主轴的回转误差主要表现在以下几方面：

（1）径向圆跳动，又称径向飘移，是指主轴瞬时回转中心线相对平均回转中心线所做的公转运动。车外圆时，该误差将影响工件圆柱面的形状精度，如圆度误差。

（2）轴向窜动，又称轴向飘移，是指瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在轴线方向上的周期性移动。轴向窜动将不影响加工圆柱面的形状精度，但会影响端面与内、外圆的垂直精度。加攻螺纹时还会使螺纹导程产生周期性误差。

（3）角度误差，又称角度飘移，是指主轴瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在角度方向上的周期性偏移。它主要影响工件的形状精度，车削外圆时产生锥度误差。

在实际的工作中，主轴回转中心线的误差运动是上述三种基本形式的合成，所以它既影响工件圆柱面的形状精度，也影响端面的形状精度，同时还影响端面与内、外圆的位置精度。

8-4 试举例说明在加工过程中，工艺系统受力变形和磨损怎样影响零件的加工精度，各应采取什

么措施来克服这些影响？

答：由机床、夹具、工件和刀具所组成的工艺系统在外力作用下（主要是切削力）会产生弹性变形。这种变形会使切削过程中发生振动，从而严重恶化加工精度和表面质量，还会限制加工的生产率。 Fp将工艺系统抵抗外力变形的能力称为工艺系统的刚度，并将它定义为：Js。而要克服y

这些影响，就可以通过提高机床的刚度、刀具的刚度以及工件的刚度实现。

具体的说，就是提高配合零件的接触刚度；提高机床零件本身的刚度；增加连接件的刚度；减少零件间的配合间隙等等。

而在机床的使用过程中，由于各摩擦部分的磨损，机床的精度会逐渐下降，从而影响加工精度。刀具的径向磨损量NB不仅会影响工件尺寸精度，还影响工件的形状精度。

8-5 车削细长轴时，工人经常在车削一刀后，将后顶尖松一下在车下一刀，试分析其原因何在？

答：在切削热的作用下，轴会产生热伸长，将后顶尖松一下可以工件在轴向提供伸缩的余地，避免工件产生弯曲。

8-6在卧式铣床上铣键槽，如图8-45所示，经测量发现靠工件两端比中间的深度尺寸大，且都比

调整尺寸深度小分，析产生这一现象的原因。

答：产生这一现象的原因是由于工件的刚度不足引起的。工件装夹在两固定顶尖之间加工，相似于一根梁自由支承在两个支点上，若垂直铣削分力为Fcn对于光轴最大的挠曲变形发生在中间位置，此处弹性变形为：

Ygj=Fcnl/48EI

3 对于圆钢工件的刚度为：Jgj=48EI/l

受工件刚度的影响在铣刀的整个行程中，铣刀所切下的切削层厚度将不等，在工件的中点（挠曲度最大的地方）最薄，两端的切削层最厚，故键槽深度两端比中间的深度尺寸大，且均小于调整尺寸。

8-7 车床床身导轨在垂直平面及水平面内的直线度对车削轴类零件的加工误差有何影响？影响程

度有何不同？

答：1）车床导轨在水平面内有直线度误差y，则车外圆时工件会产生半径误差R，即3Ry；2）若车床导轨在垂直面内有直线度误差z，车外圆时，引起的工件半径误2z差R=。 d

垂直面内的直线度误差对工件的尺寸精度影响不大，可忽视；而在水平面内的直线度误差，对工件尺寸精度的影响甚大，不能忽视。

8-8 在车床上加工一批光轴的外圆，加工后经测量发现工件有下列几何误差（图8-46），试分别

说明产生上述误差的各种可能因素。

解： a）由于机床主轴有角度摆动

b）机床的刚度不是一个常值，是车刀所处位置的函数。受此影响，即使工件系统所

受的力为恒值，沿着工件轴线方向，机床的变形也是变化的。受此影响，加工工件

将产生形状误差，被加工成马鞍形。

c）受工件刚度的影响，在刀具的整个工作行程中，车刀所切下的切削层厚度将不相等，

在工件中点处，即挠曲最大的地方最薄，而两端切削层厚度最厚。

d）加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承，这种装夹方式属静不定系统，若工件时

光轴，加工后的形状如图。

8-9 试分析在车床上加工时产生下列误差的原因：

1）在车床上镗孔时，引起被加工孔的圆度和圆柱度误差。

2）在车床三爪自定心卡盘上镗孔时，引起内孔与外圆的同轴度误差。

答：（1）当刀杆的旋伸长度不变时，刀尖因镗杆变形而产生的位移在孔的全长上是相等的，孔的轴向剖面的直径一致，孔与主轴同轴，但由于主轴的刚度在各个方向上不等，孔的横剖面形状有圆度误差。当进给运动由镗杆实现时，加工过程中，镗杆上镗刀主切削刃据主轴端面的距离逐渐增加，镗刀受镗杆和主轴弹性变形的综合影响，产生圆度和圆柱度误差。

（2）三爪自定心卡盘能找准工件的回转轴线，但不能保证它找正的工件的回转中心与车床主轴的回转轴线同轴，因而不能保证内孔和外圆的同

8-10 何谓误差复映规律？误差复映系数的含义是什么？减小误差复映有哪些主要工艺措施？

答：误差复映规律是指在车床加工中，偏心毛坯加工后所得到的表面仍然是偏心的，即毛坯误差被复映下来了，只不过误差减小了的现象。

误差复映系数是衡量加工后工件精度提高的程度，值越小，表示加工后零件的精度越高。 

由于式CFbJs0.750.15fvc可知，则减小误差复映的主要工艺措施：增大工艺c

系统的刚度。

8-11 已知工艺系统的误差复映系数为0.25，工件毛坯的圆柱度误差为0.45mm,如本工序形状精度

公差为0.01mm，问至少要走刀几次才能使形状精度合格？

解：已知：ε=0.25 △b=0.45mm

△ω1= △b×ε=0.45×0.25=0.1125mm

>0.01mm

△ω2=△ω1×ε=0.1125×0.25=0.0281mm

>0.01mm

△ω3=△ω2×ε=0.0281×0.25=0.007315mm

至少要走刀3次才能使形状精度合格。

8-12 采用砂轮粒度为30#的砂轮磨削钢件外圆，其表面粗糙度值Ra为1.6µm，在相同条件下，采

用粒度为60#的砂轮可使Ra降低为0.2µm，这是为什么？

答：粒度是指磨料颗粒平均尺寸的大小程度，用粒度号来表示。粒度号越大，表示颗粒越细。在其他条件都相同的情况下砂轮的粒度号越大，则砂轮工作表面单位面积上的磨粒数越多，因而在工件表面上的刀痕也越密而细，所以粗糙度值越小。但如果粗粒度的砂轮经过精细休整，在磨粒上车出微刃后，也能加工出粗糙度值小的表面。

8-13 加工误差按其统计性质可分为哪几类？各有何特点和规律(举例说明)？

答：加工误差可分为系统性误差和随机性误差。系统性误差是在顺次加工一批工件时，大小和方向保持不变或按一定规律变化的误差，如机床和刀具的热变形，刀具的磨损，机床、刀具、量具、夹具的制造误差和调整误差等；而随即误差是在顺次加工的一批工件中，大小和方向是不规律变化的误差，如系统的微小振动、毛坯误差的复映、夹紧误差、内应力等引起的误差等。

8-14 为什么表面层金相组织的变化会引起残余应力？

答：当表面层的金属组织转变时，从原来密度比较大的奥氏体转变为密度比较小的马氏体，因此表面层的金属体积要膨胀，但受到内层金属的阻碍，从而在表面层产生压缩应力，在内层产生拉伸应力。

8-15机械加工后工件表面层物理机械性能为什么会发生变化？这些变化对产品质量有何影响？

答：机械加工过程中，在切削热和切削力的作用下，工件的表层材料产生严重的塑性变形，表层的物理、机械、化学性能与内部组织相比较会发生下属方面的变化：

（1） 提高了表面硬度，产生了加工硬化。

（2） 表层和深层之间具有残余拉应力或压应力。

（3） 表层的金相组织也发生了变化。

加工硬化对耐磨性的影响： 一定程度的加工硬化能减少摩擦表面接触部位的弹性和塑性变形使耐磨性有所提高，但表面硬化过度时，会引起表层金属的脆性增大，磨损加剧甚至产生微裂纹、表层剥落，耐磨性下降。

加工硬化对疲劳强度的影响：零件表层有一定程度的加工硬化可以阻碍疲劳裂纹的产生和

已有裂纹的扩展，因此可以提高零件的疲劳强度。但是加工硬化程度过高时，会使表层的塑性降低，反而容易产生微裂纹而降低疲劳强度。因此加工硬化程度和应控制在一定范围之内。

表层残余压应力对疲劳强度的影响：残余压应力可以抵消部分工作载荷引起的拉应力，延缓疲劳裂纹的产生和扩展，因而提高了零件的疲劳强度；残余拉应力则容易使已加工表面产生微裂纹而降低疲劳强度。

8-16 试述影响表面粗糙度值的因素。

答：1）切削加工表面粗糙度的影响因素：①残留面积（影响工件表面理论粗糙度的因素有主偏角r、副偏角r'、刀尖圆角半径r以及进给量f等）；②金属材料塑性变形及其他物理因素（积屑瘤、鳞刺、切削力的波动、刀具磨损和振动等）；③切削液的选用；④材料的塑性和金相组织对表面粗糙度的影响最大，塑性越大，表面越粗糙，晶粒组织越大，加工后的表面也粗糙。

2）磨削加工表面粗糙度的影响因素：砂轮的粒度；砂轮的硬度；砂轮的修整；磨削速度；磨削径向进给量与光磨次数；工件圆周进给速度与轴向进给量；工件材料；切削液。

8-17 什么是加工硬化？影响加工硬化的因素有哪些？

答：机械加工过程中，在切削力和切削热的作用下，工件表面层材料产生严重的塑性变形，使得工件表面层硬度常常高于基体材料的硬度，这一现象成为加工表面硬化。

影响加工硬化的主要因素：刀具、切削用量、工件材料等

8-18 什么是回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤？

答：回火烧伤。如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但以超过马氏体的转变温度，工件表层的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织，这种磨削烧伤称为回火烧伤。 淬火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度，再加上切削液得急冷作用，材料表层会产生二次淬火，是表层出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体组织高，但它的下层，因冷却速度慢，出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织，这种磨削烧伤称为淬火烧伤。

退火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度，而磨削区域又无切削液的进入，冷却条件不好，或不用切削液进行干磨时，表层材料将产生退火组织，表面硬度急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。

8-19 在两台自动车床上加工同一批小轴零件的外圆，要求保证直径为(120.02)mm。在第一台车床加工的工件尺寸接近正态分布，平均值112.005，标准差10.004。

0.004。2在第二台车床加工的工件尺寸也接近正态分布，且112.015，标准差试分析：

1）哪台机床本身的精度比较高？

2）计算比较两台机床加工的不合格品情况，分析减少不合格品的措施。

答: 1）由题意，两机床有：12

故第一台机床本省精度比较高，这是因为小，则y大，分散范围小，表示工件愈

集中，加工精度愈高。

2） 第一台机床：310.0120.02 故合格率>99.73%；

20.0750.02 故合格率

第九章

9-1 什么是机械制造工艺过程？机械制造工艺过程主要包括哪些内容？

答：机械制造工艺过程是指在机械加工制造过程中，人们使用各种设备和工具将毛坯制成合格的零件，直接改变了毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等的过程。

此过程主要包括： 1）原材料的运输、保管和准备；生产的准备工作；毛坯的制造；零件的机械加工与热处理；零件装配成机器；机器的质量检查及运行试验；机器的油漆、包装和入库。

9-2 某机床厂年产C6136N型卧式车床500台，已知机床主轴的备品率为10%，废品率为4‰，

试求该主轴零件的年生产纲领，并说明它属于哪一种生产类型，其工艺过程有何特点？ 解：错误！未找到引用源。

它属于大批生产。

工艺特点：毛坯特点：广泛采用模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小； 机床设备及组织形式：广泛采用自动机床、专用机床，采用自动线或专用机床流水线排列； 夹具及尺寸保证：高效专用夹具，采用定程及在线自动测量来控制尺寸；刀具、量具：专用刀具、量具，自动测量仪；零件的互换性：全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨；工艺文件的要求：编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片；生产率高、成本低；发展趋势：用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工工厂，实现自适应控制。

9-3 试指出图9-45中在结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见？

图a）螺纹孔应该加工成通孔，有利于消气，保证螺纹连接的可靠性。

改进方案：孔钻成通孔。

图b）钻孔时，孔的底部应该有锥形部分，如图做成圆柱形孔尾不便于加工。

改进方案：在孔底部增加锥形部分。

图c)圆柱面和圆锥面均有粗糙度要求，无越程槽，不便于加工。

改进方案：在锥面和圆柱面相交部位增开越程槽。

图d）内孔的直径不同，均有粗糙度要求，中间细，两端粗不便于加工。

改进方案：将内孔的直径改为中间大，两端小。

图e）轴上的退刀槽宽度不一样，切槽时需要更换刀具；键槽的宽度也不相同，加工时也需要更换不同的刀具；加工起来费时。

改进方案：将退刀槽宽度改为一致，键槽宽改为相同的宽度。

图f）中央凸台未与外边缘对齐，加工时需要调整刀具且加工困难。

改进方案：将中央凸台的尺寸设计的和边缘一样高。

图g）孔设计不合理，孔底部无锥面部分，加工困难。 改进方案：将孔改为通孔。

图h）螺纹孔一边为通孔，另一边为盲孔，加工时需反转零件，加工不便。 改进方案：将盲孔改为通孔，以便于一次加工成型。

9-4 试为图9-46所示三个零件选择粗、精基准。其中图a是齿轮，m=2,Z=37，毛坯为热轧棒料；

图b是液压缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出；图c是飞轮，毛坯为铸件。均为批量生产。 答：1）图a中，精基准选择齿轮的中心孔，粗基准选择两待加工表面中的一个。

2）图b中，精基准选择端面，粗基准选择不加工的外圆面。

3）图c中，以两不同直径的内孔互为精基准，用不加工的端面作为粗基准。

9-5 图9-47所示零件除错误！未找到引用源。孔外，其余表面均已加工好，试选择加工错误！

未找到引用源。孔时使用的定位基准。(图见教材)

解：

9-6 试提出图9-48所示成批生产零件的机械加工工艺过程（从工序到工步），并指出各工序的

定位基准。

答：第一步：铣削端面；翻转工件铣削另一平面；基准分别为端面，互为基准； 工步为：粗铣——半精铣——精铣

第二步 钻Φ20H7的中心孔，然后再钻三个均布Φ10H7的孔；基准均为外圆中心线； 工步为：钻Φ20H7——扩孔——粗铰——精铰 Φ10H7：钻孔——粗——精铰

第三步 插键槽，去毛刺；基准为Φ20H7孔的外圆；基准为端面。

9-7 如图9-49所示的毛坯，在铸造时内孔2与外圆1有偏心。如果要求获得：①与外圆有较高

同轴度的内孔，应如何选择粗基准？②内孔2的加工余量均匀，应如何选择粗基准？ 答：① 保证外圆内孔同轴度，则以外圆1表面为粗基准。

② 为了保证内孔2的加工余量均匀，则选择内孔2表面本身为粗基准。

9-8 图9-50所示为一锻造或铸造的轴坯，通常是孔的加工余量较大，外圆的加工余量较小。试

选择粗、精基准。（图见教材） 解：粗基准：外圆

精基准：孔

9-9 何谓“工序集中”“工序分散”？工序集中和工

序分散各有什么优缺点？目前的发展趋势是那一种？

答：1）工序集中是指在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中以在少数几道工序里完成，这样工艺路线短，工序少。

工序集中的优点是在一次装夹中，可以完成多个表面的加工，这样可以减少工件的安装误差，较好的保证这些表面之间的位置精度同时可以减少装夹的次数和辅助时间有利于缩短生产周期。可以减少机床的数量，并相应的减少操作工人，节省车间面积简化生产计划和生产组织工作。缺点是机床结构和调整复杂，精度虽然高，但是成本也高。

2）工序分散是指在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散到很多工序里完成，则工艺路线长，工序多。

工序分散的优点是机床设备、工装、夹具等工艺装备的结构简单，调整比较容易，能快速的更换、生产不同的产品。对工人的技术水平要求低。 由于数控机床的应用越来越多工序集中的程度相应的提高。故目前发展趋势是向工艺集中发展。

9-10 试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及其安排顺序。

答：按照其目的，热处理可分为预备热处理和最终热处理。

在零件机械加工过程的预备热处理阶段，①在粗加工前通常安排退火或正火，以消除毛坯制造时产生的内应力，改善工件材料力学性能和切削加工性能。②调质处理常安排在粗加工后，半精加工前进行，用于获得较好的综合力学性能，有利于消除粗加工中产生的内应力。③安排多次时效处理，是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

最终热处理包括：①淬火、渗碳淬火一般安排在半精加工和精加工之间，用于提高零件的硬度和耐磨性。②渗氮后的零件再进行精磨或研磨，用于提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。③表面处理一般安排在工艺路线最后，可以提高零件的抗腐蚀和耐磨性，并使表面美观。

9-11 什么是加工余量？影响加工余量的因素有哪些？确定余量的方法有哪几种？抛光、研磨等

光整加工的余量应如何确定？

解：加工过程中，从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。 影响加工余量的因素有：

1）上工序的尺寸公差、形状公差和位置公差 2）上工序加工表面的粗糙度和表面缺陷层的深度 3）本工序的装夹误差

确定余量的方法：经验法、查表法、分析计算法。

对于抛光、研磨等光整加工工序，加工过程中只有表面粗糙度发生变化，其他量不变，因此，其双面余量为错误！未找到引用源。

9-12 CAPP从原理上讲有哪几种类型？

答：从原理上讲CAPP有检索式、派生式、创成式、综合式四种。

检索式CAPP系统常应用于生产批量较大，零件品种变化不大且相似程度高的场合。 派生式CAPP是建立在成组技术基础的CAPP系统，其基本原理是利用零件的相似性即相似的零件有相识的工艺过程。因此，一个新零件的工艺规程可以通过检索系统中已有的相似零件的工艺规程并加以筛选和编辑而成。 创成式CAPP系统也叫生成式CAPP。创成式CAPP中不存在标准工艺规程，但是他有一个收集有大量信息的数据库和储存工艺推理规则的规则库。当输入零件有关信息后，系统可以模仿工艺人员的抉择过程，应用各种工艺规程抉择规则，在没有人工干预的条件下，从无到有自动生成族零件的工艺规程。

综合式CAPP系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起综合而成的CAPP系统。这种系统既有派生式CAPP的可靠成熟、结构简单、便于使用和维护的优点，又有创成式CAPP能够存储、积累、应用工艺专家知识的优点。

9-13 什么是时间定额？单件时间定额包括哪些方面？举例说明各方面的含义。

答：时间定额是在一定条件下，规定完成一道工序所需的时间消耗量。

单件时间定额：p

ttmtatstr

① 基本时间tm是直接改变工件的尺寸、形状相对位置、表面状态和材料性质等

工艺过程所消耗的时间，对机械加工来说，就是切削时间。

② 辅助时间ta是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作（如装卸工件、

开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等）所消耗的时间。 ③ 布置工作地时间ts是指为使加工正常进行，工人用于照管工作地（如更换刀

具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。

④ 休息与生理需要时间tr是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要

所消耗的时间。

9-14 数控加工工艺有何特点？

解：1）工艺内容明确具体。

2)工艺设计严密。 3)注重加工的适应性。

9-15 用调整法大批生产床头箱，如图9-51所示。镗孔时平面A、B已加工完毕，且以平面A定

位。与保证设计尺寸（205±0.1）mm，是确定工序尺寸H。 解：

尺寸链如下图所示：A1为增环，A2为减环，A0为封闭环。

A0=A1－A

2

A2= A1-A0=355-205=150mm； ESA0=ESA1－EIA2；

EIA2= ESA1－ES0=+0.05mm－0.1mm=-0.05mm； EIA0= EIA1－ESA2；

ESA2= EIA1－EIA0=-0.05mm－（-0.1mm）=0.05mm； 校核：T

T1T20.10.10.2mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，H=150±0.05mm

9-16 如图9-52所示工件成批生产时用端面B定位加工表面A（调整法），以保证尺寸

0.02mm100，试标注铣削表面A时的工序尺寸及上、下偏差。

0.02mm答：尺寸链如图所示，可知封闭环为A0100，且判断出A和A为增

23

环，A为减环，故有

1

A0A2A3A1，则A3A0A2A110306040mm ESA0ESA2ESA3EIA1,则

ESA3ESA0ESA2EIA10.20.05(0.05)0.1mm

EIA0EIA2EIA3ESA1，则又有：

EIA3EIA0EIA2ESA1000.050.05mm

校核：T0

T1T2T30.050.100.050.20mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

0.1

故，A3400.05mm

9-17 如图9-53所示工件，错误！未找到引用源。。因错误！未找到引用源。不便测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差

。

解：尺寸链如下图所示

其中错误！未找到引用源。为封闭环错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。为减环，

错误！未找到引用源。为增环

错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。—错误！未找到引用源。=70+20—60=30mm

ES错误！未找到引用源。=(ES错误！未找到引用源。+ES错误！未找到引用源。)—EI错误！未找到引用源。

ES错误！未找到引用源。=+0.12mm

EI错误！未找到引用源。=(EI错误！未找到引用源。+EI错误！未找到引用源。)—ES错误！未找到引用源。

EI错误！未找到引用源。=+0.02mm 则错误！未找到引用源。mm 校核：

错误！未找到引用源。

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

00

9-18 加工如图9-54所示轴及其键槽，图纸要求轴径Φ30-0。033mm，键槽深度为26-0.2mm，有

关加工过程如下：

1） 半径车外圆至Φ30.6-0.1mm； 2） 铣键槽至A1； 3） 热处理； 4） 磨外圆至图样尺寸，加工完毕。 求工序尺寸A2。

解：A2和A3 为增环，A1为减环，A0为封闭环。 尺寸链如图所示：（图中A2即为所求尺寸）

A0=A2+A3 /2-A1/2 ；

A2= A0- A3 /2+ A1/2=26mm-15mm+15.3mm=26.3mm； ESA0=ESA2+ESA3 /2-EIA1/2 ； 0= ESA2+0-（-0.05）； ESA2=-0.05mm EIA0=EIA2+EIA3 /2-ESA1/2 ； -0.2= EIA2+(-0.0165)-0； EIA2=-0.1835mm； 验算 T0=0.2mm

T0=T2+T1/2+T3/2=0.1335mm+0.05mm+0.0165mm=0.2mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，A2

0.05

26.30.1835mm

9-19 如图9-55所示为盘形工件的简图及尺寸链。最初加工端面K时，是按60.80.1mm

确定的宽度，在半精车端面E时（同时也车孔D和端面F），是按60.30.3mm进

行加工。因此，端面E需经过两次加工，每次余量是否够用，请加以校核。

答：1)基本尺寸Z160.860.3mm0.5mm

ESZ1ESA1EIA20(0.3)0.3mm EIZ1EIA1ESA20.100.1mm

0.3

故，第一次加工余量 Z10.50.1mm

2)基本尺寸Z2

60.360mm0.3mm

ESZ2ESA2EIA30(0.05)0.05mm EIZ2EIA2ESA30.300.3mm

故，第二次加工余量Z2则，将A2

0.050.05

0.3mm0.30.30.1mm，余量不够用

60.300.3mm作为协调环，有：

EIA2EIZ2+ESA30.1+00.1mm

ESA2ESZ2+EIA3+0.05+(0.05)0

故应调整尺寸A，使其达到A2

2

60.300.1mm

9-20有一小轴，毛坯为热轧棒料，大量生产的工艺路线为粗车—半精车—淬火—粗磨—精

磨，外圆设计尺寸为错误！未找到引用源。mm，已知各工序的加工余量和经济精度，试确定各工序尺寸及极限偏差、毛坯尺寸及粗车余量，并填入表9-17（余量为双边余

0.25

9-21 如图9-56所示零件，在成批生产中用工件端面E定位缺口，以保证尺寸80mm试确

定工序尺寸A及其公差。

0.25

解：从题意可知尺寸80mm为封闭尺寸A0；

A0=A+15mm-50mm；

A=A0-15mm+50mm=43mm；

ESA0=ESA+0.07mm-(-0.10mm)； ESA=0.25-0.07-0.10=+0.08mm EIA0= EIA+0-0； EIA=0mm 校核：T0

T1T2T30.070.080.10.25mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

0.08

故，所求尺寸A为：A430mm

9-22 如图9-57所示的偏心零件中，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为

0.50.8mm，零件上与此有关的加工过程如下：

1）精车A面，保证尺寸

2600.1mm。

2）渗碳处理，控制渗碳层深度为H。 3）精磨A面，保证尺寸求。试确定H1的数值。

答：尺寸链图如下：

25.800.016mm；同时保证渗碳层深度达到规定的要

其中，封闭环为

A0，增环为

A以及12.090.0mm8H，减环为

A。 130mm0.05AA，可得： 由AH0AAHA001312.90.1mm，

AA同样，由ESAESESHEI，可得：

0AAESHESA0ESEI0.80(0.05)0.75mm

由EIA0

EI

AA

EIHES，有： AA

EIHEIA0EIES0.5(0.08)00.58mm

校核：T

T1T2

TH0.050.080.170.3mm 0

2

2

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，H

0.75mm0.60.25mm0.1 0.580.08

第七章

7-1 定位、夹紧的定义是什么？定位与夹紧有何区别？

答：定位是使工件在机床上或夹具中占据一个正确位置的过程。而夹紧是对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置且不发生变动的过程。

定位是确保工件的加工的正确位置，保证工件有好的定位方案和定位精度，定位后不能直接加工。而夹紧是保证工件的定位位置不变，定位在前，夹紧在后。保证加工精度和安全生产。

7-2 机床夹具由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？

解：机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导向装置、夹具体和其他装置或元件。 作用：(1) 定位元件 定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。

（2） 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢，保证工件在加工过程中位置不变。

（3） 对刀及导向装置 对刀及导向装置的作用是迅速确定刀具与工件间的相对位置，防止

加工过程中刀具的偏斜。

（4） 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有部分连接成一个整体。

（5） 其他装置或元件 按照工序的加工要求，有些夹具上还设置有如用作分度的分度元件、

动力装置的操纵系统、自动上下料装置、夹具与机床的连接元件等其他装置或元件。

7-3 什么叫六点定位原理？什么叫完全定位？

答：在机械加工中，用六个适当分布的定位支承点来分别限制工件的六个自由度,从而使工件在夹具中有唯一确定的正确位置，称为“六点定位原理”。

在工件实际装夹中，六个自由度被六个支承点完全限制的定位方式即为完全定位。

7-4 什么叫欠定位？为什么不能采用欠定位？试举例说明。

答：欠定位是由于工艺设计或者夹具设计上的疏忽，以至造成对必须加以限制的自由度而没有得到限制的不良结果，欠定位不能保证工件的加工精度，所以，欠定位是在任何情况下都不被允许的。例如，书上P195的图7-13中，若去除挡销，则工件绕着Z轴转动的自由度没有被限制，就无法满足加工要求。

7-5 辅助支承的作用是什么？辅助支承统与可调支承在功能和结构上的区别是什么？(课件有

详细说明)

解：辅助支承在夹具中仅起支承作用，用于增加工件的支承刚性和稳定性，以防止在切削时因切削力的作用而使工件发生变形，影响加工精度。

区别：

① 功能：可调支承的可调性完全是为了弥补粗基准面的制造误差而设计的,常用语毛坯表

面的定位。而辅助支承在夹具中仅起支承作用，不起定位作用，亦即不限制工件的自由度。

② 结构：

7-6 试分析图7-120中的定位元件所限制的自由度，并判断有无过定位，对不合理的地方提出

改进意见。

解: a图中Z轴方向的两个V形块限定的自由度为：绕X轴的转动，沿X方向的移动，绕Y轴的转动，沿Y方向的移动；X轴方向的V形块限定的自由度为沿Z方向的移动，绕Z轴的转动。无过定位，是完全定位。

b图中X平面限定沿Z方向的移动，绕X轴转动，绕Y轴转动三个自由度；左边的V形块限定沿X方向的移动，沿Y方向的转动。为不完全定位，无过定位。

c图X平面限定沿Z方向的移动，绕X轴转动，绕Y轴转动三个自由度，左边短圆柱销限定沿X方向的移动，沿Y方向的移动两个自由度。右边的V形块限定了绕Z轴的转动和沿X方向的移动两个自由度。有过定位，可以吧右边的V形块换成削边销，只限定绕Z轴的转动。

7-7 试分析图7-121所示加工零件必须限制的自由度；选择定位基准和定位元件，并在途中示

意画出。图7-121a所示在小轴上铣槽，要求保证尺寸H和L；图7-121b所示在支座零件上加工两孔，保证尺寸 A和H。 答：a）中，用两个短V型块，确定四个自由度X,X,Z,Z，再在零件右端加一支承钉，

限制一个自由度Y，不完全定位。

b）在零件底面加两个支承板限制X,Y,Z三个自由度，大孔处加一个削边销限制1个自

由度X，最后在外圆弧处加一短V型块，限制两个自由度Y,Z，完全定位。

7-8 如图7-122所示，齿轮坯的内孔和外圆均已加工合格，其 错误！未找到引用源。，错误！

未找到引用源。。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸错误！未找到引用源。。忽略内孔与外圆同轴度公差，试计算该定位方案能否满足加工要求？若不能满足，应如何

改进？

解：由于工序定位基准不重合将产生基准不重合误差

错误！未找到引用源。

基准位移误差 错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。 因为 错误！未找到引用源。 因此该定位方案不能满足加工要求。

改进措施: 提高齿轮坯外圆的制造精度，增大V形块的夹角、或者把键槽转成水平方向等都可以减小定位误差。

7-9 工件装夹如图7-123所示。现欲在(600.01)mm的圆柱工件上铣一平面，保证尺寸h(250.025)mm。已知90的V型块所确定的标准工件（60mm）的中心距安装面为(450.003)mm，塞尺厚度S(30.002)mm。试求：①当保证对刀误差为h公差（0.05mm）的三分之一时，夹具上安装对刀块的高度H为多少？②工件的定位误差为多少？

解：（1）对刀基本尺寸为254570mm， 且，上下偏差分别为0.0510.0083mm，则， 32

夹具上对刀块高度H为：

H(700.0083)(30.002)mm 670.0063mm

(2)△jb=△H=0.003*2=0.006mm



Td1△jy= 2sin2

0.021 9002sin20.02mm △d=△jb+△jy=0.006+0.02=0.026mm

7-10 在图7-124所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸540

0.14及对称度。现有三种定位方案，

分别如图7-124b、c、d所示。试计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度公差不大于0.02mm）。

答：b）图中，①尺寸H的定位误差，有

0.110.14d-1）0.21mm

d0，故此方案能满足加工要求。

c）图中，①尺寸H的定位误差，有

Δjb=Td0.1+t=+0.02=0.07mm Dmax-dmin

2而由于铣键槽时，心轴为水平放置，故： Δjy==0.01-(0.03)=0.02mm Δd=Δjb+Δjy=0.09mm>0.047mm

故，该定位方案不能满足加工要求。

②对称度的定位误差

Δjb=t=0.02mm Δjy=Dmax-dmin

2=0.01-(0.03)=0.02mm Δd=Δjb+Δjy=0.04mm>0.03=0.01mm 3

故，该定位方案不能满足加工要求。

d）图中，①尺寸H的定位误差，有

jy0，而d0，

②对称度的定位误差

Δd=0.10.03=0.05mm>=0.01mm

故，该定位方案不能满足加工要求。

综上所述，应选择b方案为最优方案。

7-11 分析图7-125所示的夹紧力方向和作用点，并判断其合理性及如何改进。

解： a）不合理，夹紧力的作用点应该位于上斜面。

b）不合理，夹紧力的方向为箭头指向左，作用点在右端面。

c）不合理，夹紧力的方向指向左，作用点在右边轮廓线。

d）不合理，夹紧力指向左边，作用点在元件的右边。

7-12 指出图7-126所示各定位、夹紧方案及机构设计中不正确的地方，并提出改进意见。

解：图a）夹紧力的作用点未落在支承元件上，破坏了工件的定位。改进方法是使夹紧力的作用点落在支承元件上。

图b）夹紧力会使工件产生变形，影响加工精度。改进方法是在夹紧力作用的地方加辅助支承，以提高零件的刚度。

图c）图中的定位方案未欠定位，不能满足定位要求。改进方案为增加两个支承钉。

图d）同图a）一样夹紧力的作用点未落在支承元件上，破坏了工件的定位。改进方案为右边的夹紧元件下调对准左面的支承钉。

图e）该定位方案使工件上表面定位产生过定位，工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在盖板上增加一个自位支承。

图f）同图e)一样，工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在是将两个支承安装在一个自位支承上，如P198页图7-20-b所示。

第八章

8-1 试述影响加工精度的主要因素。

答：加工精度主要包含了三个方面：尺寸精度、形状精度、位置精度。而影响加工精度的主要因素包括：定位误差、安装误差，对刀误差，因机床精度、刀具精度、工艺系统弹性变形和热变形，以及残余应力等原因引起的过程误差。

8-2 何谓调整误差？在单件小批生产或大批大量生产中各会产生哪些方面的调整误差，他们对零

件的加工精度会产生怎样的影响？

答：切削加工时，要获得规定的尺寸就必须对机床、刀具和夹具进行调整。无论哪种调整方法，想获得绝对准确的规定尺寸是不可能的，这就产生了调整误差。在单件小批生产中，普遍用试切法调整；而在成批、大量生产中，则常用调整法。显然，试切法不可避免会产生误差，而调整法中，对刀有误差，挡块、电器行程开关行程控制阀等的精度和灵敏度都影响的准确性。

8-3 试述主轴回转精度对加工精度的影响。

答：主轴回转精度直接影响工件的圆度、圆柱度和端面对轴线的垂直度等多项精度。主轴的回转误差主要表现在以下几方面：

（1）径向圆跳动，又称径向飘移，是指主轴瞬时回转中心线相对平均回转中心线所做的公转运动。车外圆时，该误差将影响工件圆柱面的形状精度，如圆度误差。

（2）轴向窜动，又称轴向飘移，是指瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在轴线方向上的周期性移动。轴向窜动将不影响加工圆柱面的形状精度，但会影响端面与内、外圆的垂直精度。加攻螺纹时还会使螺纹导程产生周期性误差。

（3）角度误差，又称角度飘移，是指主轴瞬时回转中心线相对于平均回转中心线在角度方向上的周期性偏移。它主要影响工件的形状精度，车削外圆时产生锥度误差。

在实际的工作中，主轴回转中心线的误差运动是上述三种基本形式的合成，所以它既影响工件圆柱面的形状精度，也影响端面的形状精度，同时还影响端面与内、外圆的位置精度。

8-4 试举例说明在加工过程中，工艺系统受力变形和磨损怎样影响零件的加工精度，各应采取什

么措施来克服这些影响？

答：由机床、夹具、工件和刀具所组成的工艺系统在外力作用下（主要是切削力）会产生弹性变形。这种变形会使切削过程中发生振动，从而严重恶化加工精度和表面质量，还会限制加工的生产率。 Fp将工艺系统抵抗外力变形的能力称为工艺系统的刚度，并将它定义为：Js。而要克服y

这些影响，就可以通过提高机床的刚度、刀具的刚度以及工件的刚度实现。

具体的说，就是提高配合零件的接触刚度；提高机床零件本身的刚度；增加连接件的刚度；减少零件间的配合间隙等等。

而在机床的使用过程中，由于各摩擦部分的磨损，机床的精度会逐渐下降，从而影响加工精度。刀具的径向磨损量NB不仅会影响工件尺寸精度，还影响工件的形状精度。

8-5 车削细长轴时，工人经常在车削一刀后，将后顶尖松一下在车下一刀，试分析其原因何在？

答：在切削热的作用下，轴会产生热伸长，将后顶尖松一下可以工件在轴向提供伸缩的余地，避免工件产生弯曲。

8-6在卧式铣床上铣键槽，如图8-45所示，经测量发现靠工件两端比中间的深度尺寸大，且都比

调整尺寸深度小分，析产生这一现象的原因。

答：产生这一现象的原因是由于工件的刚度不足引起的。工件装夹在两固定顶尖之间加工，相似于一根梁自由支承在两个支点上，若垂直铣削分力为Fcn对于光轴最大的挠曲变形发生在中间位置，此处弹性变形为：

Ygj=Fcnl/48EI

3 对于圆钢工件的刚度为：Jgj=48EI/l

受工件刚度的影响在铣刀的整个行程中，铣刀所切下的切削层厚度将不等，在工件的中点（挠曲度最大的地方）最薄，两端的切削层最厚，故键槽深度两端比中间的深度尺寸大，且均小于调整尺寸。

8-7 车床床身导轨在垂直平面及水平面内的直线度对车削轴类零件的加工误差有何影响？影响程

度有何不同？

答：1）车床导轨在水平面内有直线度误差y，则车外圆时工件会产生半径误差R，即3Ry；2）若车床导轨在垂直面内有直线度误差z，车外圆时，引起的工件半径误2z差R=。 d

垂直面内的直线度误差对工件的尺寸精度影响不大，可忽视；而在水平面内的直线度误差，对工件尺寸精度的影响甚大，不能忽视。

8-8 在车床上加工一批光轴的外圆，加工后经测量发现工件有下列几何误差（图8-46），试分别

说明产生上述误差的各种可能因素。

解： a）由于机床主轴有角度摆动

b）机床的刚度不是一个常值，是车刀所处位置的函数。受此影响，即使工件系统所

受的力为恒值，沿着工件轴线方向，机床的变形也是变化的。受此影响，加工工件

将产生形状误差，被加工成马鞍形。

c）受工件刚度的影响，在刀具的整个工作行程中，车刀所切下的切削层厚度将不相等，

在工件中点处，即挠曲最大的地方最薄，而两端切削层厚度最厚。

d）加工时工件装夹在卡盘上并用后顶尖支承，这种装夹方式属静不定系统，若工件时

光轴，加工后的形状如图。

8-9 试分析在车床上加工时产生下列误差的原因：

1）在车床上镗孔时，引起被加工孔的圆度和圆柱度误差。

2）在车床三爪自定心卡盘上镗孔时，引起内孔与外圆的同轴度误差。

答：（1）当刀杆的旋伸长度不变时，刀尖因镗杆变形而产生的位移在孔的全长上是相等的，孔的轴向剖面的直径一致，孔与主轴同轴，但由于主轴的刚度在各个方向上不等，孔的横剖面形状有圆度误差。当进给运动由镗杆实现时，加工过程中，镗杆上镗刀主切削刃据主轴端面的距离逐渐增加，镗刀受镗杆和主轴弹性变形的综合影响，产生圆度和圆柱度误差。

（2）三爪自定心卡盘能找准工件的回转轴线，但不能保证它找正的工件的回转中心与车床主轴的回转轴线同轴，因而不能保证内孔和外圆的同

8-10 何谓误差复映规律？误差复映系数的含义是什么？减小误差复映有哪些主要工艺措施？

答：误差复映规律是指在车床加工中，偏心毛坯加工后所得到的表面仍然是偏心的，即毛坯误差被复映下来了，只不过误差减小了的现象。

误差复映系数是衡量加工后工件精度提高的程度，值越小，表示加工后零件的精度越高。 

由于式CFbJs0.750.15fvc可知，则减小误差复映的主要工艺措施：增大工艺c

系统的刚度。

8-11 已知工艺系统的误差复映系数为0.25，工件毛坯的圆柱度误差为0.45mm,如本工序形状精度

公差为0.01mm，问至少要走刀几次才能使形状精度合格？

解：已知：ε=0.25 △b=0.45mm

△ω1= △b×ε=0.45×0.25=0.1125mm

>0.01mm

△ω2=△ω1×ε=0.1125×0.25=0.0281mm

>0.01mm

△ω3=△ω2×ε=0.0281×0.25=0.007315mm

至少要走刀3次才能使形状精度合格。

8-12 采用砂轮粒度为30#的砂轮磨削钢件外圆，其表面粗糙度值Ra为1.6µm，在相同条件下，采

用粒度为60#的砂轮可使Ra降低为0.2µm，这是为什么？

答：粒度是指磨料颗粒平均尺寸的大小程度，用粒度号来表示。粒度号越大，表示颗粒越细。在其他条件都相同的情况下砂轮的粒度号越大，则砂轮工作表面单位面积上的磨粒数越多，因而在工件表面上的刀痕也越密而细，所以粗糙度值越小。但如果粗粒度的砂轮经过精细休整，在磨粒上车出微刃后，也能加工出粗糙度值小的表面。

8-13 加工误差按其统计性质可分为哪几类？各有何特点和规律(举例说明)？

答：加工误差可分为系统性误差和随机性误差。系统性误差是在顺次加工一批工件时，大小和方向保持不变或按一定规律变化的误差，如机床和刀具的热变形，刀具的磨损，机床、刀具、量具、夹具的制造误差和调整误差等；而随即误差是在顺次加工的一批工件中，大小和方向是不规律变化的误差，如系统的微小振动、毛坯误差的复映、夹紧误差、内应力等引起的误差等。

8-14 为什么表面层金相组织的变化会引起残余应力？

答：当表面层的金属组织转变时，从原来密度比较大的奥氏体转变为密度比较小的马氏体，因此表面层的金属体积要膨胀，但受到内层金属的阻碍，从而在表面层产生压缩应力，在内层产生拉伸应力。

8-15机械加工后工件表面层物理机械性能为什么会发生变化？这些变化对产品质量有何影响？

答：机械加工过程中，在切削热和切削力的作用下，工件的表层材料产生严重的塑性变形，表层的物理、机械、化学性能与内部组织相比较会发生下属方面的变化：

（1） 提高了表面硬度，产生了加工硬化。

（2） 表层和深层之间具有残余拉应力或压应力。

（3） 表层的金相组织也发生了变化。

加工硬化对耐磨性的影响： 一定程度的加工硬化能减少摩擦表面接触部位的弹性和塑性变形使耐磨性有所提高，但表面硬化过度时，会引起表层金属的脆性增大，磨损加剧甚至产生微裂纹、表层剥落，耐磨性下降。

加工硬化对疲劳强度的影响：零件表层有一定程度的加工硬化可以阻碍疲劳裂纹的产生和

已有裂纹的扩展，因此可以提高零件的疲劳强度。但是加工硬化程度过高时，会使表层的塑性降低，反而容易产生微裂纹而降低疲劳强度。因此加工硬化程度和应控制在一定范围之内。

表层残余压应力对疲劳强度的影响：残余压应力可以抵消部分工作载荷引起的拉应力，延缓疲劳裂纹的产生和扩展，因而提高了零件的疲劳强度；残余拉应力则容易使已加工表面产生微裂纹而降低疲劳强度。

8-16 试述影响表面粗糙度值的因素。

答：1）切削加工表面粗糙度的影响因素：①残留面积（影响工件表面理论粗糙度的因素有主偏角r、副偏角r'、刀尖圆角半径r以及进给量f等）；②金属材料塑性变形及其他物理因素（积屑瘤、鳞刺、切削力的波动、刀具磨损和振动等）；③切削液的选用；④材料的塑性和金相组织对表面粗糙度的影响最大，塑性越大，表面越粗糙，晶粒组织越大，加工后的表面也粗糙。

2）磨削加工表面粗糙度的影响因素：砂轮的粒度；砂轮的硬度；砂轮的修整；磨削速度；磨削径向进给量与光磨次数；工件圆周进给速度与轴向进给量；工件材料；切削液。

8-17 什么是加工硬化？影响加工硬化的因素有哪些？

答：机械加工过程中，在切削力和切削热的作用下，工件表面层材料产生严重的塑性变形，使得工件表面层硬度常常高于基体材料的硬度，这一现象成为加工表面硬化。

影响加工硬化的主要因素：刀具、切削用量、工件材料等

8-18 什么是回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤？

答：回火烧伤。如果磨削区的温度未超过淬火钢的相变温度，但以超过马氏体的转变温度，工件表层的回火马氏体组织将转变成硬度较低的回火组织，这种磨削烧伤称为回火烧伤。 淬火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度，再加上切削液得急冷作用，材料表层会产生二次淬火，是表层出现二次淬火马氏体组织，其硬度比原来的回火马氏体组织高，但它的下层，因冷却速度慢，出现了硬度比原来的回火马氏体低的回火组织，这种磨削烧伤称为淬火烧伤。

退火烧伤。如果磨削区的温度超过了相变温度，而磨削区域又无切削液的进入，冷却条件不好，或不用切削液进行干磨时，表层材料将产生退火组织，表面硬度急剧下降，这种烧伤称为退火烧伤。

8-19 在两台自动车床上加工同一批小轴零件的外圆，要求保证直径为(120.02)mm。在第一台车床加工的工件尺寸接近正态分布，平均值112.005，标准差10.004。

0.004。2在第二台车床加工的工件尺寸也接近正态分布，且112.015，标准差试分析：

1）哪台机床本身的精度比较高？

2）计算比较两台机床加工的不合格品情况，分析减少不合格品的措施。

答: 1）由题意，两机床有：12

故第一台机床本省精度比较高，这是因为小，则y大，分散范围小，表示工件愈

集中，加工精度愈高。

2） 第一台机床：310.0120.02 故合格率>99.73%；

20.0750.02 故合格率

第九章

9-1 什么是机械制造工艺过程？机械制造工艺过程主要包括哪些内容？

答：机械制造工艺过程是指在机械加工制造过程中，人们使用各种设备和工具将毛坯制成合格的零件，直接改变了毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质等的过程。

此过程主要包括： 1）原材料的运输、保管和准备；生产的准备工作；毛坯的制造；零件的机械加工与热处理；零件装配成机器；机器的质量检查及运行试验；机器的油漆、包装和入库。

9-2 某机床厂年产C6136N型卧式车床500台，已知机床主轴的备品率为10%，废品率为4‰，

试求该主轴零件的年生产纲领，并说明它属于哪一种生产类型，其工艺过程有何特点？ 解：错误！未找到引用源。

它属于大批生产。

工艺特点：毛坯特点：广泛采用模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小； 机床设备及组织形式：广泛采用自动机床、专用机床，采用自动线或专用机床流水线排列； 夹具及尺寸保证：高效专用夹具，采用定程及在线自动测量来控制尺寸；刀具、量具：专用刀具、量具，自动测量仪；零件的互换性：全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨；工艺文件的要求：编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片；生产率高、成本低；发展趋势：用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工工厂，实现自适应控制。

9-3 试指出图9-45中在结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见？

图a）螺纹孔应该加工成通孔，有利于消气，保证螺纹连接的可靠性。

改进方案：孔钻成通孔。

图b）钻孔时，孔的底部应该有锥形部分，如图做成圆柱形孔尾不便于加工。

改进方案：在孔底部增加锥形部分。

图c)圆柱面和圆锥面均有粗糙度要求，无越程槽，不便于加工。

改进方案：在锥面和圆柱面相交部位增开越程槽。

图d）内孔的直径不同，均有粗糙度要求，中间细，两端粗不便于加工。

改进方案：将内孔的直径改为中间大，两端小。

图e）轴上的退刀槽宽度不一样，切槽时需要更换刀具；键槽的宽度也不相同，加工时也需要更换不同的刀具；加工起来费时。

改进方案：将退刀槽宽度改为一致，键槽宽改为相同的宽度。

图f）中央凸台未与外边缘对齐，加工时需要调整刀具且加工困难。

改进方案：将中央凸台的尺寸设计的和边缘一样高。

图g）孔设计不合理，孔底部无锥面部分，加工困难。 改进方案：将孔改为通孔。

图h）螺纹孔一边为通孔，另一边为盲孔，加工时需反转零件，加工不便。 改进方案：将盲孔改为通孔，以便于一次加工成型。

9-4 试为图9-46所示三个零件选择粗、精基准。其中图a是齿轮，m=2,Z=37，毛坯为热轧棒料；

图b是液压缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出；图c是飞轮，毛坯为铸件。均为批量生产。 答：1）图a中，精基准选择齿轮的中心孔，粗基准选择两待加工表面中的一个。

2）图b中，精基准选择端面，粗基准选择不加工的外圆面。

3）图c中，以两不同直径的内孔互为精基准，用不加工的端面作为粗基准。

9-5 图9-47所示零件除错误！未找到引用源。孔外，其余表面均已加工好，试选择加工错误！

未找到引用源。孔时使用的定位基准。(图见教材)

解：

9-6 试提出图9-48所示成批生产零件的机械加工工艺过程（从工序到工步），并指出各工序的

定位基准。

答：第一步：铣削端面；翻转工件铣削另一平面；基准分别为端面，互为基准； 工步为：粗铣——半精铣——精铣

第二步 钻Φ20H7的中心孔，然后再钻三个均布Φ10H7的孔；基准均为外圆中心线； 工步为：钻Φ20H7——扩孔——粗铰——精铰 Φ10H7：钻孔——粗——精铰

第三步 插键槽，去毛刺；基准为Φ20H7孔的外圆；基准为端面。

9-7 如图9-49所示的毛坯，在铸造时内孔2与外圆1有偏心。如果要求获得：①与外圆有较高

同轴度的内孔，应如何选择粗基准？②内孔2的加工余量均匀，应如何选择粗基准？ 答：① 保证外圆内孔同轴度，则以外圆1表面为粗基准。

② 为了保证内孔2的加工余量均匀，则选择内孔2表面本身为粗基准。

9-8 图9-50所示为一锻造或铸造的轴坯，通常是孔的加工余量较大，外圆的加工余量较小。试

选择粗、精基准。（图见教材） 解：粗基准：外圆

精基准：孔

9-9 何谓“工序集中”“工序分散”？工序集中和工

序分散各有什么优缺点？目前的发展趋势是那一种？

答：1）工序集中是指在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中以在少数几道工序里完成，这样工艺路线短，工序少。

工序集中的优点是在一次装夹中，可以完成多个表面的加工，这样可以减少工件的安装误差，较好的保证这些表面之间的位置精度同时可以减少装夹的次数和辅助时间有利于缩短生产周期。可以减少机床的数量，并相应的减少操作工人，节省车间面积简化生产计划和生产组织工作。缺点是机床结构和调整复杂，精度虽然高，但是成本也高。

2）工序分散是指在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散到很多工序里完成，则工艺路线长，工序多。

工序分散的优点是机床设备、工装、夹具等工艺装备的结构简单，调整比较容易，能快速的更换、生产不同的产品。对工人的技术水平要求低。 由于数控机床的应用越来越多工序集中的程度相应的提高。故目前发展趋势是向工艺集中发展。

9-10 试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及其安排顺序。

答：按照其目的，热处理可分为预备热处理和最终热处理。

在零件机械加工过程的预备热处理阶段，①在粗加工前通常安排退火或正火，以消除毛坯制造时产生的内应力，改善工件材料力学性能和切削加工性能。②调质处理常安排在粗加工后，半精加工前进行，用于获得较好的综合力学性能，有利于消除粗加工中产生的内应力。③安排多次时效处理，是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

最终热处理包括：①淬火、渗碳淬火一般安排在半精加工和精加工之间，用于提高零件的硬度和耐磨性。②渗氮后的零件再进行精磨或研磨，用于提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。③表面处理一般安排在工艺路线最后，可以提高零件的抗腐蚀和耐磨性，并使表面美观。

9-11 什么是加工余量？影响加工余量的因素有哪些？确定余量的方法有哪几种？抛光、研磨等

光整加工的余量应如何确定？

解：加工过程中，从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。 影响加工余量的因素有：

1）上工序的尺寸公差、形状公差和位置公差 2）上工序加工表面的粗糙度和表面缺陷层的深度 3）本工序的装夹误差

确定余量的方法：经验法、查表法、分析计算法。

对于抛光、研磨等光整加工工序，加工过程中只有表面粗糙度发生变化，其他量不变，因此，其双面余量为错误！未找到引用源。

9-12 CAPP从原理上讲有哪几种类型？

答：从原理上讲CAPP有检索式、派生式、创成式、综合式四种。

检索式CAPP系统常应用于生产批量较大，零件品种变化不大且相似程度高的场合。 派生式CAPP是建立在成组技术基础的CAPP系统，其基本原理是利用零件的相似性即相似的零件有相识的工艺过程。因此，一个新零件的工艺规程可以通过检索系统中已有的相似零件的工艺规程并加以筛选和编辑而成。 创成式CAPP系统也叫生成式CAPP。创成式CAPP中不存在标准工艺规程，但是他有一个收集有大量信息的数据库和储存工艺推理规则的规则库。当输入零件有关信息后，系统可以模仿工艺人员的抉择过程，应用各种工艺规程抉择规则，在没有人工干预的条件下，从无到有自动生成族零件的工艺规程。

综合式CAPP系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起综合而成的CAPP系统。这种系统既有派生式CAPP的可靠成熟、结构简单、便于使用和维护的优点，又有创成式CAPP能够存储、积累、应用工艺专家知识的优点。

9-13 什么是时间定额？单件时间定额包括哪些方面？举例说明各方面的含义。

答：时间定额是在一定条件下，规定完成一道工序所需的时间消耗量。

单件时间定额：p

ttmtatstr

① 基本时间tm是直接改变工件的尺寸、形状相对位置、表面状态和材料性质等

工艺过程所消耗的时间，对机械加工来说，就是切削时间。

② 辅助时间ta是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作（如装卸工件、

开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等）所消耗的时间。 ③ 布置工作地时间ts是指为使加工正常进行，工人用于照管工作地（如更换刀

具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。

④ 休息与生理需要时间tr是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要

所消耗的时间。

9-14 数控加工工艺有何特点？

解：1）工艺内容明确具体。

2)工艺设计严密。 3)注重加工的适应性。

9-15 用调整法大批生产床头箱，如图9-51所示。镗孔时平面A、B已加工完毕，且以平面A定

位。与保证设计尺寸（205±0.1）mm，是确定工序尺寸H。 解：

尺寸链如下图所示：A1为增环，A2为减环，A0为封闭环。

A0=A1－A

2

A2= A1-A0=355-205=150mm； ESA0=ESA1－EIA2；

EIA2= ESA1－ES0=+0.05mm－0.1mm=-0.05mm； EIA0= EIA1－ESA2；

ESA2= EIA1－EIA0=-0.05mm－（-0.1mm）=0.05mm； 校核：T

T1T20.10.10.2mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，H=150±0.05mm

9-16 如图9-52所示工件成批生产时用端面B定位加工表面A（调整法），以保证尺寸

0.02mm100，试标注铣削表面A时的工序尺寸及上、下偏差。

0.02mm答：尺寸链如图所示，可知封闭环为A0100，且判断出A和A为增

23

环，A为减环，故有

1

A0A2A3A1，则A3A0A2A110306040mm ESA0ESA2ESA3EIA1,则

ESA3ESA0ESA2EIA10.20.05(0.05)0.1mm

EIA0EIA2EIA3ESA1，则又有：

EIA3EIA0EIA2ESA1000.050.05mm

校核：T0

T1T2T30.050.100.050.20mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

0.1

故，A3400.05mm

9-17 如图9-53所示工件，错误！未找到引用源。。因错误！未找到引用源。不便测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差

。

解：尺寸链如下图所示

其中错误！未找到引用源。为封闭环错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。为减环，

错误！未找到引用源。为增环

错误！未找到引用源。=错误！未找到引用源。+错误！未找到引用源。—错误！未找到引用源。=70+20—60=30mm

ES错误！未找到引用源。=(ES错误！未找到引用源。+ES错误！未找到引用源。)—EI错误！未找到引用源。

ES错误！未找到引用源。=+0.12mm

EI错误！未找到引用源。=(EI错误！未找到引用源。+EI错误！未找到引用源。)—ES错误！未找到引用源。

EI错误！未找到引用源。=+0.02mm 则错误！未找到引用源。mm 校核：

错误！未找到引用源。

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

00

9-18 加工如图9-54所示轴及其键槽，图纸要求轴径Φ30-0。033mm，键槽深度为26-0.2mm，有

关加工过程如下：

1） 半径车外圆至Φ30.6-0.1mm； 2） 铣键槽至A1； 3） 热处理； 4） 磨外圆至图样尺寸，加工完毕。 求工序尺寸A2。

解：A2和A3 为增环，A1为减环，A0为封闭环。 尺寸链如图所示：（图中A2即为所求尺寸）

A0=A2+A3 /2-A1/2 ；

A2= A0- A3 /2+ A1/2=26mm-15mm+15.3mm=26.3mm； ESA0=ESA2+ESA3 /2-EIA1/2 ； 0= ESA2+0-（-0.05）； ESA2=-0.05mm EIA0=EIA2+EIA3 /2-ESA1/2 ； -0.2= EIA2+(-0.0165)-0； EIA2=-0.1835mm； 验算 T0=0.2mm

T0=T2+T1/2+T3/2=0.1335mm+0.05mm+0.0165mm=0.2mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，A2

0.05

26.30.1835mm

9-19 如图9-55所示为盘形工件的简图及尺寸链。最初加工端面K时，是按60.80.1mm

确定的宽度，在半精车端面E时（同时也车孔D和端面F），是按60.30.3mm进

行加工。因此，端面E需经过两次加工，每次余量是否够用，请加以校核。

答：1)基本尺寸Z160.860.3mm0.5mm

ESZ1ESA1EIA20(0.3)0.3mm EIZ1EIA1ESA20.100.1mm

0.3

故，第一次加工余量 Z10.50.1mm

2)基本尺寸Z2

60.360mm0.3mm

ESZ2ESA2EIA30(0.05)0.05mm EIZ2EIA2ESA30.300.3mm

故，第二次加工余量Z2则，将A2

0.050.05

0.3mm0.30.30.1mm，余量不够用

60.300.3mm作为协调环，有：

EIA2EIZ2+ESA30.1+00.1mm

ESA2ESZ2+EIA3+0.05+(0.05)0

故应调整尺寸A，使其达到A2

2

60.300.1mm

9-20有一小轴，毛坯为热轧棒料，大量生产的工艺路线为粗车—半精车—淬火—粗磨—精

磨，外圆设计尺寸为错误！未找到引用源。mm，已知各工序的加工余量和经济精度，试确定各工序尺寸及极限偏差、毛坯尺寸及粗车余量，并填入表9-17（余量为双边余

0.25

9-21 如图9-56所示零件，在成批生产中用工件端面E定位缺口，以保证尺寸80mm试确

定工序尺寸A及其公差。

0.25

解：从题意可知尺寸80mm为封闭尺寸A0；

A0=A+15mm-50mm；

A=A0-15mm+50mm=43mm；

ESA0=ESA+0.07mm-(-0.10mm)； ESA=0.25-0.07-0.10=+0.08mm EIA0= EIA+0-0； EIA=0mm 校核：T0

T1T2T30.070.080.10.25mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

0.08

故，所求尺寸A为：A430mm

9-22 如图9-57所示的偏心零件中，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为

0.50.8mm，零件上与此有关的加工过程如下：

1）精车A面，保证尺寸

2600.1mm。

2）渗碳处理，控制渗碳层深度为H。 3）精磨A面，保证尺寸求。试确定H1的数值。

答：尺寸链图如下：

25.800.016mm；同时保证渗碳层深度达到规定的要

其中，封闭环为

A0，增环为

A以及12.090.0mm8H，减环为

A。 130mm0.05AA，可得： 由AH0AAHA001312.90.1mm，

AA同样，由ESAESESHEI，可得：

0AAESHESA0ESEI0.80(0.05)0.75mm

由EIA0

EI

AA

EIHES，有： AA

EIHEIA0EIES0.5(0.08)00.58mm

校核：T

T1T2

TH0.050.080.170.3mm 0

2

2

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，H

0.75mm0.60.25mm0.1 0.580.08