《机械制造工艺学》课程复习资料

《机械制造工艺学》课程复习资料一、填空题1．点图可用来观察加工过程中是否存在变值系统性误差和随机误差大小及其变化规律，可用来判断工艺系统的稳定性。2．零件表面层的几何形状特征主要由表面粗糙度、表面波度、表面加工纹理和伤痕四个部分组成。3．某轴直径为，按照入体原则标注方法，可将尺寸表示为。4．当工件毛坯有形状误差或相互位置误差时，加工后仍然会有同类的加工误差出现，这种现象叫做误差复映。5．磨削淬火钢时,可能出现的表面金相组织的变化有淬火烧伤，回火烧伤和退火烧伤。6.传统的流水线、自动线生产多采用工序分散的组织形式，实现高生产率生产。7.根据生产专业化程度的不同，存在着三种不同的生产类型，即大量生产、成批生产和单件生产。8.工艺基准根据其使用场合的不同，可以分为定位基准、工序基准、测量基准和装配基准四种。9.影响加工精度的误差因素按其性质分为系统误差和随机误差两类。10.保证装配精度的方法有互换装配法、分组装配法、调整装配法和修配装配法四类。11.某机床厂年产CA6140车床2000台，已知机床主轴的备品率为14%，机械加工废品率为4%，则机床主轴的年生产纲领为2360件/年。12.在工件的定位中，辅助支承限制工件的0个自由度。13．零件的尺寸精度主要通过试切法、调整法、定尺寸刀具法和自动控制法获得。14.一般情况下，加工方法的标准差σ与公差带宽度T之间有下列关系：6σ≤T。15．常用的夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构和偏心夹紧机构三大类。16．某轴直径为，按照入体原则标注方法，可将尺寸表示为。17．工艺成本由可变成本和不变成本两部分构成。18．外圆面的常用加工方法由车削、磨削和光整加工。19.任何机器都是由零件、合件、组件和部件等组成。20.某轴尺寸为mm，该尺寸按“入体原则”标注为mm。21.卧式车床的误差敏感方向为水平方向；刨床的误差敏感方向为垂直方向。22.工件以外圆表面定位的形式有定心定位和支承定位两种。23.主轴回转轴线的运动误差可以分解为纯径向圆跳动、纯轴向窜动和纯角向摆动三种基本形式。24.精加工用夹具的误差一般取工件上相应尺寸或位置公差的。25．定位误差由基准不重和误差和基准位移误差组成。二、判断题1.用V形块给圆形工件定位,定位基准为工件与V形块接触的外母线。（×）2.毛坯误差（余量大小不一、硬度不均匀等）的复映属于随机误差。（√）3.滚压加工能使工件表面金属组织细化，形成压缩残余应力。（√）4.加工某一材料为黄铜的轴类零件，轴径尺寸精度为IT5-6级，其外圆表面的精加工工序可以为精密磨削。（×）5.增加走刀次数可以减小工件的复映误差，但会降低生产率。（√）6.淬火一般安排在磨削加工之前进行。（√）7.喷丸强化使工件表面产生冷硬层和拉伸残余应力。（×）8.一般来说，零件的加工精度越高，加工成本越高，生产率也越高。（×）9.如一个工序只有一个安装，该安装只有一个工位，则工序内容就是工位内容。（√）10.工件加工中，与机床工作台面相接触的面就是定位基面。（×）11.一道工序只有一个工步。（×）12.工件以平面支承定位时，其基准位移误差为零。（√）13.粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次。（√）14.零件的表面粗糙度越小，零件的耐磨性越好。（×）15．定位支承点不超过六个，就不会出现重复定位。（×）16．由于采用近似的成形运动或近似的刀刃轮廓会带来加工原理误差，所以在生产中这种方法应尽量避免应用。（×）17．在车床上车削轴，采用双顶针定位，如果轴产生鞍形误差，则说明工艺系统中工件的刚度不足。×）18．在切削加工中，切削变形与摩擦所消耗的能量几乎全部转换为热能。（√）19．盖板式钻模结构简单，一般多用于加工大型工件上的小孔。（√）20．中批生产中，机械加工工艺规程多采用机械加工工序卡片的形式。（√）21.用V形块给圆形工件定位,定位基准为工件与V形块接触的外母线。（×）22.加工零件的某道工序的加工误差服从正态分布,其标准偏差为0.025,若该工序尺寸公差为0.12,则说明该工序的工序能力不足（√）23.工件加工过程中不允许出现欠定位和过定位。（×）24.床身导轨面的磨削加工过程中，其基准选择原则为自为基准原则。（√）25.机床、夹具、量具、刀具等磨损引起的误差属于常值系统误差。（×）26.图中，前者控制工艺过程质量指标的分散程度，后者控制工艺过程质量指标的分布中心。×）27.有色金属的精加工可以采用磨削加工。（×）28.为了改善零件的切削性能而进行的热处理工序，如退火、正火、调质等，应安排在切削加工之前。（√）29.采用工序集中原则可以降低对工人技术水平的要求。（×）30.在安排机加工工序的顺序时，一般先加工孔，后加工平面。（×）31.淬火一般安排在磨削加工之前进行。（√）32．定位支承点不超过六个，就不会出现重复定位。（×）三、名词解释1．机械加工工艺规程答：机械加工工艺规程是将产品或零部件的制造工艺过程和操作方法按一定格式固定下来的技术文件。是在具体生产条件下，本着最合理、最经济的原则编制而成的，经审批后用来指导生产的法规性文件。2．时间定额答：时间定额是指在一定生产条件下，规定每个工人完成单件合格产品或某项工作所必需的时间。时间定额是安排生产计划、核算生产成本的重要依据，也是设计、扩建工厂或车间时计算设备和工人数量的依据。3．六点定位原则答：用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。4．误差复映答：误差复映是指在加工后的工件上出现与毛坯形状相似的误差的现象。工艺系统刚度越高，加工后复映到被加工表面上的误差越小。5．磨削烧伤答：在磨削加工中，产生的磨削热使工件表面产生剧烈的温升，出现金相组织的转变，使得表面层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。6．接触变形答：接触变形是指零件与零件间接触处的变形。接触变形随接触表面间名义压强的增加而增大，但不成线性关系。7．过定位答：工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。过定位可能引起工件或夹具的干涉或变形，影响加工精度。四、计算题1、加工如图4-1所示零件，要求保证尺寸60.1mm。但该尺寸不便测量，要通过测量尺寸L来间接保证。试计算测量尺寸L及其上、下偏差。（要求按工艺顺序画出尺寸链图、确定封闭环及各组成环的增减性、说明各环的具体数值或为待求尺寸、列式计算）。解：1、解：（1）根据题意，可知尺寸60.1mm为封闭环。(2)尺寸链如下图所示。 L尺寸链图中，尺寸L和尺寸均为增环，尺寸为减环。（4）封闭环基本尺寸及其上下偏差的计算：＋26＋（－36）＝6＋0.05＋0.06＝0.1＋（-0.05）＋0＝-0.1求得：mm。图4－12．如图4-2所示小轴的部分工艺过程为：车外圆至mm，铣键槽深度为，热处理，磨外圆至mm。设磨后外圆与车后外圆的同轴度公差为mm，求保证键槽深度为mm的铣槽深度。2．解：1）建立尺寸链，绘制尺寸链图。L1=15.25L3=2）判断增环和减环。L0为封闭环，L2、L3、H为增环，L1为减环，H为待求尺寸计算4=-15.25-0+15+H+0.2=+0.05+0.025+0.018+ESH0=0-0.025+0.0075-EIH求得：H=4.25mm，ESH=0.107mm，EIH=0.0175mmH0图4-23.如图为活塞零件，若活塞销孔已加工好了，现欲精车活塞顶面，在试切调刀时，须测量尺寸Ａ2，试求工序尺寸Ａ2及其偏差。3.解：（1）作测量尺寸链图： L0＝110.6±0.05L1＝27+0.009L2）确定封闭环、组成环的增减性。封闭环：L0，增环L1、L23)计算尺寸链：Ｌ0＝L1+L2L2＝110.6-27=83.6mmES0＝ES1+ES2+0.05＝+0.009+ES2ES2＝+0.041EI0＝EI1+EI2-0.05＝0+EI2EI2＝-0.05得：图4-34.如下图所示，以A面定位加工φ20H8孔，试计算工序尺寸40±0.1mm的（1）基准不重合误差为多少？（2）基准位置误差为多少？（3）定位误差为多少？图4-44.解：1）基准不重合误差:工艺基准为A,设计基准为B,两者间的尺寸公差为基准不重合误差。分析由尺寸L1=100±0.05,L2=20±0.025以及AB间距尺寸LAB组成的尺寸链：封闭环为:LAB，其余尺寸都为增环。因此：△B=TAB=T1+T2=0.05+0.10=0.15mm2）基准位移误差:因为是平面作为精基准定位，所以：△Y=03）定位误差:△D=△B+△Y=0.15mm5.图4-2所示零件中N面、P面均已加工，现要对M面进行精加工。已知定位基准为P面，工序基准为N面，尺寸，，试计算定位误差，并分析能否满足工序要求（要求定位误差不大于工序尺寸公差的1/3）。图4-55.解：精加工M平面时，工序基准为N平面，故基准位移误差为零，即：ΔY=0因定位基准为P平面，与工序基准N平面不重合，故存在基准不重合误差，大小为两基准之间尺寸的公差：ΔB=T（）=0.4mm故：ΔD=Δjw+Δjb=0+0.4=0.4mm工序尺寸的公差T（）为0.5mm，故：ΔD>因此，该定位方案不能不能满足工序要求。五、分析题1.判断下列两组零件结构工艺性的好坏，并分别说明理由。（１）（２）ａ）ｂ）ａ）ｂ）图5-11.答：（1）组中图(b)的结构工艺性较好。因图(b)留出了退刀空间，避免打刀，而图(a)无退刀空间，容易打刀。（2）组中图(a)的结构工艺性较好。因图(a)小齿轮与大齿轮之间留有一定距离，可以插齿加工，而图(b)大、小齿轮之间无间隙，无法加工小齿轮。2.判断下列两组机器结构装配工艺性的好坏，并分别说明理由。（1）（2）ａ）ｂ）ａ）ｂ）图5-22.答：（1）组中图(b)的装配工艺性较好。因图(b)轴承内环直径大于轴的直径，便于拆卸轴承，而图(a)轴承内环直径等于轴的直径，轴承难以拆卸。（2）组中图(b)的装配工艺性较好。因图(b)为通孔结构，便于取出定位销，而图(a)为盲孔结构，难以取出定位销。3．判断图5－1中a、b结构的合理性，并简单说明理由。a)b）图5－33．答：b）图合理。理由：留有退刀槽，可使螺纹清根，操作相对容易，可避免打刀。4．指出下列图示各零件的结构工艺性不合理之处，并提出改进意见。4．答：Ra0.4的表面需磨削加工,台阶根部无法磨削，应在中间台阶根部开砂轮越程槽。图5-45．判断图5－1中a、b结构的合理性，并简单说明理由。a)b）图5－55．答：b）图合理。因为a）图所示结构中，轴上的注油孔需要在装配完成后加工，该注油孔通过轴套和箱体孔的凸缘。b）图所示结构中，在装配之前已经有了注油孔，可以避免装配时注油孔部位的机械加工工作量。6.比较下组零件结构工艺性的好坏，并简要说明理由。a)b)图5-66.答：b）结构工艺性好。加工面减小，节省工时，减少刀具损耗，并且容易保证平面度要求。7.采用下图所示定位夹紧方案铣削连杆小端的平面，指出方案中不正确的地方，说明原因并提出改进意见。图5-77．答：图（a）中，应限制、、、、五个自由度；图（b）中，应限制、、、、五个自由度。8．针对图中待加工表面，分别确定应限制的自由度。（a）（b）图5-88.答：=1\*GB3①两V形块都用螺钉固定在工作台上，造成连杆零件在水平方向的过定位，可将其中一个固定V形块改为水平方向的浮动（弹性）V形块。=2\*GB3②夹紧力着力点不当，造成连杆加工后小端面与中心线不垂直，可将夹紧力着力点置于连杆大端平面上。9．分析图示夹紧方案不合理的原因，并加以改进。答：图5-99．答：夹紧力作用方向与切削力方向相反，则夹紧力至少要大于切削力，不合理。改进办法：改变装夹方向，使切削力由夹具的固定支承承受，夹紧力与切削力方向一致。10.试分析下图所示零件有哪些结构工艺性问题，并提出改进意见。（注：图中三个表面粗糙度符号中的数值由左往右分别为0.4、0.8、0.4）（教材）5-1010.答：（1）外螺纹根部应留出退刀槽；（2）两段标有Ra0.4μm的圆柱面需要磨削加工，应分别在与中间大圆柱台阶面连接处留出砂轮越程槽；（3）两个键槽应处于同一直线上。11.根据六点定位原理，分析下图所示定位方案中各定位元件（菱形销、两个支承钉、两块支承扳）分别限制了哪些自由度？（教材）图5-1111.答：菱形销限制y方向的移动自由度；（1分）两个支承钉限制x方向的移动自由度、z方向的旋转自由度；两块支承扳限制z方向的移动自由度、y方向的旋转自由度、x方向的旋转自由度。12.在甲、乙两台机床上加工同一种销轴，销轴外径尺寸要求为。加工后外径尺寸均按正态分布，平均值分别为，，均方差分别为，。试求：（1）在同一张图上，画出甲、乙两台机床加工销轴外径尺寸的分布曲线图，标注各自平均值，并画出公差带大小示意图，标注公差带中心值；（2）分别计算两台机床的工艺能力系数，并指出哪一台机床的精度高。（3）分析两台机床加工的两批工件有无废品，如有废品，指出其是否能修复。13.车阶梯轴外圆，采用如图5-1所示的定位方案。试：①分别指出各定位元件所限制的自由度；判断有无欠定位或过定位；对不合理的定位方案提出改进意见。图5-1212．答：（1）在甲、乙两台机床加工销轴外径尺寸的分布曲线如下图所示。要求注明两分布曲线的平均值尺寸，要求各曲线的分散范围基本符合图中尺寸关系，不要求标注处尺寸；画出公差带位置、大小并注明公差带中心尺寸。（2）甲机床工艺能力系数乙机床工艺能力系数因<，乙机床加工销轴外径尺寸分散范围小，因此，乙机床的精度高。（3）甲机床加工的销轴外径尺寸全部落在公差带内，故无废品。乙机床加工的销轴外径尺寸部分落在公差带外，超过了允许的最大值，故有废品产生，废品可以修复。13．答：①前顶尖限制：X，Y，Z的移动自由度；后顶尖限制：X，Y的转动自由度；三爪卡盘限制：X，Y的移动自由度。②有过定位。③改进：去掉三爪卡盘；或者去掉前顶尖。六、简答题1．简述划分加工阶段的原因。2．简述精基准的选择原则。3.简述表面粗糙度对零件耐磨性及耐疲劳性的影响。4．何谓工艺过程？工艺过程包含哪些内容？1．答：（1）基准重合原则，尽量使定位基准与设计基准重合，以避免因基准不重合而引起定位误差。（2）基准统一原则，在零件加工的整个工艺过程中或者有关的某几道工序中尽可能采用同一个（或一组）定位基准来定位。（3）余量均匀原则，以要求余量均匀的表面为精基准。（4）便于装夹原则，所选择的精基准应能保证定位准确可靠，夹紧机构简单，操作方便。2.答：表面粗糙度对耐磨性的影响：一般来说，表面粗糙度值越小，其耐磨性越好；表面粗糙度太小时，磨损反而增加，原因是表面粗糙度太小时，接触面容易发生分子粘接，并且润滑液不易储存。表面粗糙度对耐疲劳性的影响：表面粗糙度的凹谷部位容易引起应力集中，产生疲劳裂纹。表面粗糙度值越小，工件耐疲劳性越好；表面粗糙度对耐疲劳性的影响还与材料对应力集中的敏感程度和材料的强度极限有关。3．答：指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品或成品的过程。工艺过程是生产过程的一部分，可分为毛坯制造、机械加工、热处理、装配等过程。《机械制造工艺学》课程复习参考答案一、填空题1．变值随机工艺系统2．表面粗糙度表面波度伤痕3．4．误差复映5．淬火回火6.工序分散7.大量生产成批生产8.定位基准工序基准装配基准9.系统误差随机误差10.互换装配法分组装配法调整装配法修配装配法11.2360件/年12.013．试切法调整法14.6σ≤T15．斜楔夹紧机构螺旋夹紧机构偏心夹紧机构16．17．可变成本不变成本18．车削磨削19.零件合件20.21.水平方向垂直方向22.定心定位支承定位23.纯径向圆跳动纯角向摆动24.25．基准不重和基准位移二、判断题1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.×8.×9.√10.×11.×12.√13.√14.×15．×16．×17．×18．√19．√20．√21.×22.√23.×24.√25.×26.×27.×28.√29.×30.×31.√32．×三、名词解释1．机械加工工艺规程答：机械加工工艺规程是将产品或零部件的制造工艺过程和操作方法按一定格式固定下来的技术文件。是在具体生产条件下，本着最合理、最经济的原则编制而成的，经审批后用来指导生产的法规性文件。2．时间定额答：时间定额是指在一定生产条件下，规定每个工人完成单件合格产品或某项工作所必需的时间。时间定额是安排生产计划、核算生产成本的重要依据，也是设计、扩建工厂或车间时计算设备和工人数量的依据。3．六点定位原则答：用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原则。4．误差复映答：误差复映是指在加工后的工件上出现与毛坯形状相似的误差的现象。工艺系统刚度越高，加工后复映到被加工表面上的误差越小。5．磨削烧伤答：在磨削加工中，产生的磨削热使工件表面产生剧烈的温升，出现金相组织的转变，使得表面层金属的硬度和强度下降，产生残余应力甚至引起显微裂纹，这种现象称为磨削烧伤。6．接触变形答：接触变形是指零件与零件间接触处的变形。接触变形随接触表面间名义压强的增加而增大，但不成线性关系。7．过定位答：工件的某个自由度被重复限制的现象称为过定位。过定位可能引起工件或夹具的干涉或变形，影响加工精度。四、计算题1、解：（1）根据题意，可知尺寸60.1mm为封闭环。(2)尺寸链如下图所示。 L尺寸链图中，尺寸L和尺寸均为增环，尺寸为减环。（4）封闭环基本尺寸及其上下偏差的计算：＋26＋（－36）＝6＋0.05＋0.06＝0.1＋（-0.05）＋0＝-0.1求得：mm。2．解：1）建立尺寸链，绘制尺寸链图。L1=15.25L3=2）判断增环和减环。L0为封闭环，L2、L3、H为增环，L1为减环，H为待求尺寸计算4=-15.25-0+15+H+0.2=+0.05+0.025+0.018+ESH0=0-0.025+0.0075-EIH求得：H=4.25mm，ESH=0.107mm，EIH=0.0175mmH03.解：（1）作测量尺寸链图： L0＝110.6±0.05L1＝27+0.009L2＝A2）确定封闭环、组成环的增减性。封闭环：L0，增环L1、L23)计算尺寸链：Ｌ0＝L1+L2L2＝110.6-27=83.6mmES0＝ES1+ES2+0.05＝+0.009+ES2ES2＝+0.041EI0＝EI1+EI2-0.05＝0+EI2EI2＝-0.05得：4.解：1）基准不重合误差:工艺基准为A,设计基准为B,两者间的尺寸公差为基准不重合误差。分析由尺寸L1=100±0.05,L2=20±0.025以及AB间距尺寸LAB组成的尺寸链：封闭环为:LAB，其余尺寸都为增环。因此：△B=TAB=T1+T2=0.05+0.10=0.15mm2）基准位移误差:因为是平面作为精基准定位，所以：△Y=03）定位误差:△D=△B+△Y=0.15mm5.解：精加工M平面时，工序基准为N平面，故基准位移误差为零，即：ΔY=0因定位基准为P平面，与工序基准N平面不重合，故存在基准不重合误差，大小为两基准之间尺寸的公差：ΔB=T（）=0.4mm故：ΔD=Δjw+Δjb=0+0.4=0.4mm工序尺寸的公差T（）为0.5mm，故：ΔD>因此，该定位方案不能不能满足工序要求。五、分析题1.答：（1）组中图(b)的结构工艺性较好。因图(b)留出了退刀空间，避免打刀，而图(a)无退刀空间，容易打刀。（2）组中图(a)的结构工艺性较好。因图(a)小齿轮与大齿轮之间留有一定距离，可以插齿加工，而图(b)大、小齿轮之间无间隙，无法加工小齿轮。2.答：（1）组中图(b)的装配工艺性较好。因图(b)轴承内环直径大于轴的直径，便于拆卸轴承，而图(a)轴承内环直径等于轴的直径，轴承难以拆卸。（2）组中图(b)的装配工艺性较好。因图(b)为通孔结构，便于取出定位销，而图(a)为盲孔结构，难以取出定位销。3．答：b）图合理。理由：留有退刀槽，可使螺纹清根，操作相对容易，可避免打刀。4．答：Ra0.4的表面需磨削加工,台阶根部无法磨削，应在中间台阶根部开砂轮越程槽。5．答：b）图合理。因为a）图所示结构中，轴上的注油孔需要在装配完成后加工，该注油孔通过轴套和箱体孔的凸缘。b）图所示结构中，在装配之前已经有了注油孔，可以避免装配时注油