机械工艺学课后习题(王先逵)

把机械工艺学课后习题教材：王先逵机械制造工艺学机械工业出版社2006.1第一章：1-4从材料的成形机理来分析，加工工艺方法可以分为哪几类？它们各有何特点？答：根据材料的成形机理，加工工艺方法可以分为去除加工，结合加工和变形加工。去除加工又称分离加工，其特点是从工件上去除一部分材料成形；结合加工是一种堆积成形、分层制造方法，其特点是利用物理和化学的方法将相同材料或不同材料结合在一起而成形；变形加工又称流动加工，其特点是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。1-6什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺系统？答：机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工以及化学加工等几乎所有加工方法。零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统，由物质分系统、能量分系统和信息分系统组成。1-7什么是工序、安装、工位、工步和走刀？答：工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工具连续完成的那一部分工艺过程；安装是指工序中每一次装夹下完成的那一部分工艺过程；工位是指工件的每一次安装中通过分度（或移位）装置使工件相对于机床床身变换加工位置的每一个加工位置上的工艺过程；工步是指工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工艺过程；走刀是指在加工表面上切削一次所完成的工步内容。1-8某机床厂年产CA6140车床2000台，已知每台车床只有1根主轴，主轴零件的备品率为14%，机械加工费品率为4%，试计算机床主轴零件的年生产纲领。从生产纲领来分析，试说明主轴零件属于何种生产类型？其工艺有何特点？若1年按282个工作日，一月按26个工作日来计算，试计算主轴零件月平均生产批量。答：2360%)4%141(12000%)%1(QnN件/年根据生产纲领，该主轴零件属于大批生产，应该采用专用机床、专用刀具、专用量具和专用夹具按照互换性标准进行生产。如果主轴每月生产一批零件，则零件的月平均生产批量为：218282262360'FNAn件1-9试述工件装夹的含义。在机械加工中有哪几类装夹工件的方法？简述每种装夹方法的特点以及应用场合。答：工件的装夹有两个含义，即定位和夹紧。在机械加工中工件的装夹主要有3种方法：1）夹具中装夹：这种装夹是将工件装夹在夹具中，由夹具上的定位元件对工件进行定位，由夹具上的夹紧装置对工件进行夹紧。这种装夹方法由夹具保证定位夹紧，易于保证加工精度要求，操作简单方便，效率高，多用于成批、大批和大量生产中。2）直接找正装夹：这种装夹由操作工人直接在机床上利用百分表、划线盘等工具进行工件的定位，然后夹紧工件。这种装夹方法通常可以省去夹具的定位元件部分，比较经济，但是装夹效率低，大多用于单件、小批生产。对于加工精度比较高，用夹具很难保证加工精度的工件，直接找正装夹可能是唯一可行方案。3）划线找正装夹：这种装夹通过事先在工件上划出位置线、找正线和加工线，按找正线进行找正定位，然后再进行夹紧。这种装夹方法所需设备比较简单，适应性强，但是精度和生产效率均较低，因此都用于单件、小批生产中的粗加工工序。1-10何谓六点定位原理？何谓完全定位和不完全定位？何谓欠定位和过定位？试举例说明。答：一个物体在空间可以有6个独立的运动，工件的定位就是采取一定的约束措施来限制自由度，采用6个按照一定规则布置的约束点来限制工件的6个自由度，实现完全定位。称之为六点定位原理。1-11在图1-30中，注有的表面为待加工面，试分别确定其应限制的自由度。A）加工工艺为圆柱表面钻孔，需要控制孔的深度和距圆柱轴线的距离，因此应该限制x、y、z三个自由度。B）加工工艺为圆柱表面铣槽，需要控制槽的深度、宽度以及相对于圆柱底底端槽的对称面的对称度，因此应该限制x、y、z三个自由度；槽的两个表面的对称度需要限制y、z自由度。C）加工工艺为长方体表面铣槽，需要控制槽加工面的深度、宽度以及相对于侧面的位置，因此应该限制x、y、z三个自由度；另外槽的加工面对称面的平行度也有要求，需要限制y、z自由度。D）加工工艺为长方体表面钻孔，需要孔相对于基准轴线和基准对称面的位置，因此应该限制x、y两个自由度；另外孔的加工面的相对于基准轴线的平行度和对称度也有要求，需要限制x、y、z自由度。1-12根据六点定位原理，试用总体分析法和分件分析法分析图1-31中6种加工定位方案所限制的自由度，并分析是否有欠定位和过定位，其过定位是否允许。A）根据总体分析法，该定位方案限制了y、z、y、z三个自由度，而加工需要限制y、z、y、z四个自由度，不存在着欠定位；根据分件分析法，卡盘限制了y、z两个自由度，浮动顶尖限制了y、z两个自由度，不存在过定位。B）根据总体分析法，该定位方案限制了x、y、z、y、z5个自由度，符合加工要求，不存在欠定位；根据分件分析法，顶尖和浮动顶尖限制了x、y、z、y、z5个自由度，而定位套也限制了y、z自由度，存在过定位。C）根据总体分析法，该定位方案限制了y、z、y、z三个自由度，符合加工要求，不存在着欠定位；根据分件分析法，心轴限制了y、z、y、z四个自由度，不存在过定位。D）根据总体分析法，该定位方案限制了x、y、z、y、z5个自由度，符合加工要求，不存在欠定位；根据分件分析法，圆锥销和浮动圆锥销限制了x、y、z、y、z5个自由度，不存在过定位。E）根据总体分析法，该定位方案限制了所有六个自由度，不存在欠定位；根据分件分析法，每个V型块限制两个自由度，不存在过定位。F）根据总体分析法，该定位方案限制了所有六个自由度，不存在欠定位；根据分件分析法，底部两块条形支撑板限制了z、x、y三个自由度，侧面两个支撑钉限制了x、z两个自由度，菱形销限制了y自由度，不存在过定位。1-13何谓基准？基准分哪几类？试述各类基准的含义及其相互间的关系。答：基准就是零件标注尺寸（含角度）的起始位置。基准可以分为设计基准和工艺基准两大类，工艺基准又可进一步分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。设计基准是设计者在设计零件时，根据零件在装配结构的装配结构中的装配关系和零件本身结构要素之间的相互位置关系确定的标定尺寸起始位置。工艺基准是在加工工艺过程中所用的基准。工序基准是在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准，是工序图上的设计基准。定位基准是加工时用于定位的基准。测量基准是工件测量时用的基准。装配基准是工件装配时所用的基准。1-14基准可以是点、线和面，工艺基准是否也可以是点、线和面？答：作为基准，工艺基准也可以为点、线、面。第二章机械加工精度及其控制2-4在车床上用两顶尖装夹工件车削细长轴时，出现图2-80a、b、c所示误差是什么原因，分别可采用什么办法来减少或消除？答：a）主要原因是工件在切削力作用下弯曲变形，产生鼓形圆柱度误差。主要采用提高工件刚度的方法减小这类误差，例如采用中心架或者跟刀架，减小切削力的作用点到支承之间的距离，以增大工件在切削时的刚度。b）主要原因是机床在切削力作用下变形，产生马鞍形的圆柱度误差。主要采用提高机床部件刚度的方法减小这类误差，例如加工中采用支撑套，增大机床的刚度。c）主要原因是机床导轨与主轴回转轴线不平行造成的误差。主要采用减小导轨对主轴回转轴线的平行度误差来减小这类误差，或者采用校正装置补偿该误差产生的影响。2-8设已知一工艺系统的误差复映系数为0.25，工件在本工序前有圆度误差0.45mm，若本工序形状精度规定允差0.01mm，问至少进给几次方能使形状精度合格？解：已知mgmg/，为保证工序形状精度规定允差0.01mm，则：02.045.001.0由于每进给一次，误差复映系数为：325.00nnn时，02.0016.0因此至少进给3次方能使形状精度合格。2-14在卧式铣床上铣削键槽，经测量发现工件靠两端深度大于中间，且都比调整的深度尺寸小。试分析其原因。答：工件的深度尺寸小，说明加工时工件相对于理想位置向下有误差，而且中间位置的误差比两端要大。根据图示可知，工件为细长工件，在加工时存在着变形，因此会出现向下的误差且误差值在中间时要大。2-16车削一批轴的外圆，其尺寸为05.025mm，已知此工序的加工误差分布曲线是正态分布，其标准差025.0mm，曲线的顶峰位置偏于公差带中值的左侧。试求零件的合格率，废品率。工艺系统经过怎样的调整可使废品率降低？解：由于加工误差分布曲线的顶峰位置位于公差带中值的左侧，即正态分布随机变量总体的算术平均值未知，因此零件的合格率和废品率无法求出。已知15.06025.06mm，可以求得工序能力系数67.06/TCp，工艺能力很差，废品率高，可以通过调整使加工误差分布曲线的顶峰位置位于公差带中值重合，减小标准差降低产品的废品率。2-18有一批零件，其内孔尺寸为03.0070mm，属正态分布，求尺寸在之间的03.001.070概率。解：已知内孔尺寸属正态分布，则015.70，005.003.06mm，则3005.0015.011xz，%865.49)(1zF5005.0025.022xz，%50)(2zF因此%865.99)()(21zFzFQ2-19在自动机上加工一批尺寸为09.08mm的工件，机床调整完后试车50件，试绘制分布曲线图、直方图，计算工序能力系数和废品率，并分析误差产生原因。解：已知175.017028.708.81minmaxnxxdmm，取d=0.18mm50197.7iixxmm，146.0)(4915012iixxSmm2.0)146.06/(18.06/TCp组号组界/mm中心值/mm频数频率（%）频率密度/mm-1（%）16.938～7.1187.0281211.1127.118～7.2987.20800037.298～7.4787.38800047.478～7.6587.56800057.658～7.8387.7482422.2267.838～8.0187.9283570388.8978.018～8.9188.018122466.67直方图020406.9387.1187.2987.4787.6587.8388.0188.198工件尺寸（mm）频数根据直方图可知，工件尺寸主要集中在7.838～8.018mm之间，只是由于出现了一例7.028mm的工件，导致正态分布曲线均值偏离基本尺寸较大，标准差很大，从而导致工序能力变差。可以通过再次试车实验，确定7.028mm的工件是否为偶然误差，再进一步确定工件的均值和标准差。2-20加工一批零件，其外径尺寸为6.028mm。已知从前在相同工艺条件下加工同类零件的标准差为0.14mm，试设计加工该批零件的Rx图。如该批零件尺寸如表，试分析该工序的工艺稳定性。解：取5件为一个小样本，可以得到：12345xRsxxxsRxRx27.9828.0428.1527.982828.030.4228.2727.790.890R0.50.460.590.240.32均值27.527.627.727.827.92828.128.228.328.412345样组号x均值/mm均值中线上控制线下控制线极差00.20.40.60.8112345样组号R/mm极差中线上控制线下控制线根据Rx图，该工序工艺稳定性较好。2-21在车床上加工一批工件的孔，经测量实际尺寸小于要求的尺寸而必须返修的工件