《机械制造工艺与装备》（第二版） 习题及答案汇 孙鹏 项目1-8

项目1习题及答案轴类零件材料常用45钢。中等精度而转速较高的轴，可选用40Cr钢。精度较高的轴，可选用GCr15轴承钢和65Mn弹簧钢，也可选用球墨铸铁。对于高转速、重载荷条件下工作的轴，选用钢20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoA1氮钢。图1-1为定位心轴，材料50钢，加工数量50件，拟定该零件的加工路线，选择合适的机床、装夹方法、刀具，确定加工余量并编写该零件的机械加工工艺过程卡片。答：工艺分析①50号钢，属于中碳优质碳素钢，其硬度约为187~241HBW，抗拉强度σb≥630MPa，切削加工性能中等。②尺寸精度：Φ24mm（公差等级IT7—IT8，Ra3.2μm）；Φ18（公差等级IT9，Ra3.2μm），在车削加工精度范围。③用途：定位心轴，有较高的同轴度要求。④结构特征与生产批量：为二台阶轴，总长30mm，长径比L/D≈30/24=1.25，远小于4，工件非常短，刚性极好，加工时不易变形或振动，结构简单；50件，属于小批量生产，宜选用普通车床。零件的加工路线下料→车端面、钻中心孔→粗车外圆→半精车外圆、车退刀槽→精车外圆→倒角→检验。3.选择机床、装夹方法、刀具①机床选择：下料，GB4028带锯机；车削，CA6140普通卧式车床（加工范围与工件结构、尺寸适应，满足IT7～IT8级精度加工要求）。②装夹方法：粗车，三爪自定心卡盘夹持一端，另一端用尾座顶尖顶紧（一夹一顶）；半精车/精车，两中心孔定位，前后顶尖装夹（保证同轴度）。③刀具：粗车：YT5硬质合金外圆车刀，A2.5/6.3中心钻；半精车/精车，YT15硬质合金外圆车刀；退刀槽，2mm切槽刀；倒角，45°外圆车刀。3.加工余量①粗车：Φ28→Φ25（余量3mm），Φ25→Φ22（余量3mm）。②半精车：Φ25→Φ24.3（余量0.3mm），Φ22→Φ18.3（余量0.3mm）。③精车：Φ24.3→Φ24，Φ18.3→Φ18。4.工艺过程卡片定位心轴机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称定位心轴共1页第1页材料牌号50#钢毛坯种类圆棒料毛坯外形尺寸Φ28×35mm每毛坯可制件数1每台件数1工序号工序名称工序工步内容设备名称型号工艺装备工时夹具刀具量具准终单件10下料圆棒料下料，下料尺寸28mm×35mm，去毛刺。带锯机GB4028。机床附件。带锯条。钢直尺。20车削车两端面，保证总长32mm。普通车床CA6140。三爪卡盘。45°车刀。游标卡尺0-150mm/0.02。钻两端中心孔。普通车床CA6140。三爪卡盘。A2.5/6.3中心钻。粗车外圆：粗车Φ24段至Φ25，长度15mm；粗车Φ18段至Φ22，长度13mm。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。YT5硬质合金机夹外圆车刀。游标卡尺0-150mm/0.02。半精车外圆：半精车Φ24段至Φ24.3，留余量0.3mm；半精车Φ18段至Φ18.3，留余量0.3mm；车退刀槽2×1mm。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。YT15硬质合金机夹外圆车刀，2mm切槽刀。游标卡尺0-150mm/0.02。精车外圆：精车Φ24mm处达尺寸精度和表面粗糙度要求；精车Φ18mm处达尺寸精度和表面粗糙度要求。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。YT15硬质合金机夹外圆车刀。游标卡尺0-150mm/0.02，0-25mm外径千分尺，表面粗糙度样板。倒角：两端倒角C1。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。45°车刀。30检验按零件图检验。编制日期编写日期校对日期审核日期切削加工由哪些运动组成?它们各有什么作用?答：切削运动分为主运动和进给运动两种。主运动是产生主切削力的运动，作用是直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，以形成工件新表面；进给运动是结合主运动把切削层不断地投入切削，作用是完成对一个表面切削。名词解释:生产过程、工艺过程、工艺规程;工序、工步、走刀;生产纲领、生产类型、生产批量。答：生产过程：从原材料或半成品转变为成品的所有劳动过程。工艺过程：在生产过程中凡直接改变生产对象的形状、尺寸、性能(包括物理性能、化学性能、力学性能等)以及相对位置关系的过程，统称为工艺过程。工艺规程：零件机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。工艺规程的内容一般有:零件的加工工艺路线、各工序基本加工内容、切削用量、工时定额及采用的机床和工艺装备等。工序、工步、走刀：①工序：组成工艺过程的基本单元，也是生产计划和经济核算的基本单位。工序又可细分为安装、工位、工步和走刀等部分。②工步:在加工表面不变、加工工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工序内容。③走刀：被加工的某一表面，由于余量较大或其他原因，在切削用量不变的条件下，用同一把刀具对它进行多次加工，每加工一次，称一次走刀。生产纲领：是指企业在计划期内应生产的产品数量。生产类型：生产类型是指企业(或车间、工段、班组等)生产专业化程度的分类。生产批量：是指成批生产过程中一次投入或产出的同一产品或零部件的数量。不同生产类型各有什么工艺特点?答：①单件生产特点：产品品种多、批量极小，无固定生产流程；工艺特点：采用通用设备和工具，工艺文件简化，依赖工人高超技能适配多品种加工，生产灵活性高，效率较低。②成批生产特点：产品品种较多、批量适中，生产具有一定重复性；工艺特点：通用设备与专用设备结合，工艺文件较详细，工人需掌握多种工序技能，兼顾灵活性与效率。③大量生产特点：产品品种单一、批量大，生产连续重复，标准化程度高；工艺特点：采用专用设备和自动化流水线，工艺文件精细化，工人技能专业化，生产效率高、成本低。项目2习题及答案为了获得较好的综合力学性能，轴类零件常要求调质处理。毛坯余量大时，调质安排在粗车之后、半精车之前，以便消除粗车时产生的残余应力;毛坯余量小时，调质可安排在粗车之前进行。表面淬火一般安排在精加工之前，这样可纠正因淬火引起的局部变形。名词解释:基准、粗基准、精基准。答案：基准：在零件图上或实际的零件上，用来确定其他点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为基准。粗基准：用毛坯上未经加工的表面作为定位基准，称为粗基准。精基准：利用工件上已加工过的表面作为定位基准，称为精基准。粗基准的选择原则是什么?答案：粗基准选择原则：保证工件加工表面与不加工表面的相互位置精度，选择不加工表面作为粗基准。保证重要表面的余量均匀。选择余量最小的表面为粗基准。选择平整光洁的表面作为粗基准。不重复使用粗基准。精基准的选择原则是什么?答案：1)基准重合原则：应尽量选择加工表面的设计基准作为定位基准。2)基准统一原则：尽可能采用同一个定位基准来加工工件上的各个加工表面。3)自为基准原则：某些加工表面余量较小而均匀，精加工工序选择该加工表面本身作为定位基准。4)互为基准原则：工件上有两个相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的这两个表面互相作为定位基准，反复进行加工，称为互为基准。5)准确可靠，便于装夹的原则：所选精基准应保证工件定位准确，安装可靠，装夹方便，夹具简单适用、操作方便。标出图2-1中工件上的三个表面及外圆车刀的几何角度、名称及符号。答案：待加工表面过渡表面已加工表面主切削刃在基面上的度量前面在基面后面在切削平面6.AB是基面,AC是切削平面，O—O是正交平面V=n×Π×d/1000,单位m/min;f表示进给量，单位mm/r;ap表示背吃刀深度,单位mm。V、f、ap总称为切削用量；切削加工对其三者选择次序是ap、f、V。（a）直头外圆车刀，车削外圆，台阶端面，V形槽等。（b）90°外圆车刀，车削外圆，台阶，细长轴等。（c）45°外圆车刀，车削外圆，端面，倒角等。（d）切槽刀，切槽。（e）普通外螺纹车刀，车削普通外螺纹。（f）内圆车刀，车削内孔。（e）半缺顶尖，车削带台阶、轴肩的轴类零件普通顶尖会挡住刀具，半缺顶尖有一个缺口，车刀可以伸到靠近顶尖的位置，直接把轴肩、台阶、端面一次车到位。9.问答题。(1)粗车和精车的加工要求是什么?刀具角度的选用有何不同?切削用量的选择有何不同?答：粗车和精车的加工要求是1.粗车目的：快速去掉大部分余量要求：高生产率，保证一定的加工余量精度：低，尺寸精度、表面粗糙度要求不高2.精车目的：保证图纸要求的尺寸、形状、表面质量要求：精度高、表面光洁余量：很小，只切一层薄薄的金属刀具角度的选用

1.粗车强调强度、抗冲击、耐磨前角小→刀刃强后角小→强度高刃倾角小或负值→刀尖强，耐冲击刀尖圆弧稍大，散热好2.精车强调锋利、排屑好、表面质量好前角大→刀刃锋利，切削轻快后角大→减少摩擦，不划伤已加工面刃倾角为正值→屑流向待加工面，不刮伤已加工面刀尖圆弧适中，保证表面光洁切削用量的选择1.粗车（优先保证效率）背吃刀量ap最大进给量f较大切削速度vc较低2.精车（保证质量）背吃刀量ap很小进给量f很小切削速度vc较高（高速精车）加工钢材和铸铁时，各应选用哪类硬质合金车刀?对于粗车和精车各用什么牌号?为什么?加工钢材（塑性材料）用钨钴钛类硬质合金（YT类）。典型：YT5、YT15、YT30加工铸铁（脆性材料）用钨钴类硬质合金（YG类）。典型：YG3、YG6、YG8粗车、精车各用什么牌号？为什么？粗车钢件：YT5原因：TiC含量低，韧性好、耐冲击，适合粗车大余量、冲击大。精车钢件：YT15或YT30原因：TiC高，硬度高、耐磨、耐高温，适合高速精车，表面质量好。粗车铸铁：YG8原因：Co含量高，韧性好、抗冲击，适合粗车断续、冲击大。精车铸铁：YG3或YG6原因：Co少，硬度高、耐磨，适合精车，保证尺寸和光洁度。10.常用切削液有哪几种?选择切削液的一般原则有哪些?答：常用切削液种类1.

水溶液冷却性最好，主要用于磨削、粗车等高速、低负荷加工。2.

乳化液油+水乳化，冷却+润滑兼顾，通用性强，车、铣、钻、磨都常用。3.

切削油（矿物油/极压切削油）润滑、防锈好，冷却差，用于精加工、难加工材料、深孔钻、拉削等。4.

半合成/微乳化液乳化液+合成液优点，稳定性好，应用广。5.

极压切削液含硫、氯等极压添加剂，用于不锈钢、钛合金、齿轮加工等重切削。选择切削液的一般原则有1.

按加工方法粗加工、高速切削→选冷却为主：水溶液、普通乳化液精加工、难加工→选润滑为主：极压乳化液、切削油磨削→多用水溶液、低浓度乳化液2.

按工件材料铸铁、青铜等脆性材料→一般干切或用切削油碳钢、普通钢材→普通乳化液不锈钢、高温合金→极压切削液有色金属（铝、铜）→用中性、无腐蚀切削液3.

按刀具材料高速钢刀具→可用各类切削液，重切削用极压型硬质合金→一般干切，用液要连续、充分，禁止骤冷陶瓷、CBN、金刚石→多干切4.

按工艺要求要求表面质量高→润滑性好的切削液工序间防锈要求高→加防锈添加剂5.

经济性与环保优先选低毒、低污染、易维护、成本低的切削液11.车床上的通用夹具有三爪卡盘、四爪卡盘、固定顶尖、活动顶尖、花盘、过渡盘和心轴，轴类零件常用卡盘安装。三爪卡盘能自动定心，适宜于夹持圆形截面工件，四爪卡盘的卡爪只能分别调整，不但可以装夹圆形截面工件，还可以装夹截面是方形、长方形、椭圆形或其他不规则形状的工件。12.加工细长轴时，为了防止轴受切削力的作用而产生弯曲，往往需要加用中心架、和跟刀架;加工阶梯轴一般多用中心架，加工细长光轴多用跟刀架。项目3习题及答案什么是顺铣?什么是逆铣?各用于什么情况?顺铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相同；适用于精加工/半精加工、无硬皮工件、数控铣床加工。逆铣：铣刀旋转方向与工件进给方向相反；适用于粗加工、带硬皮的铸锻毛坯、普通铣床加工。铣削如图3-1所示端盖,材料为HT200,应选择什么机床、刀具、夹具及切削参数?。1铣削A面（上端面）立式铣床（X5032）、φ80mm硬质合金端铣刀、平口钳、平行垫铁；粗铣：

Vc

=60m/min，f=0.15mm/z，ap=3mm；精铣：

Vc

=70m/min，f=0.1mm/z，ap=0.5mm。2铣削Φ60外圆立式铣床（X5032）+回转工作台、φ16mm硬质合金立铣刀，粗铣：

Vc

=50m/min，f=0.1mm/z，ap=1.5mm；精铣：

Vc

=60m/min，f=0.08mm/z，ap=0.3mm。3铣削菱形侧面立式铣床（X5032）、φ16mm硬质合金立铣刀、平口钳、回转工作台；粗铣：

Vc

=65m/min，f=0.1mm/z，ap=2mm；精铣：

Vc

=75m/min，f=0.08mm/z，ap=0.5mm。4铣削B、C台阶面立式铣床（X5032）、φ80mm硬质合金端铣刀、φ16mm硬质合金立铣刀、平口钳；粗铣：

Vc

=60m/min，f=0.12mm/z，ap=2mm；精铣：

Vc

=70m/min，f=0.1mm/z，ap=0.5mm。5钻Φ40H7底孔立式铣床（X5032）、φ39mm麻花钻、平口钳、钻夹头；

Vc

=25m/min，f=0.15mm/r；6铰Φ40H7内孔立式铣床（X5032）、φ40H7硬质合金铰刀、平口钳、铰刀夹头；

Vc

=8m/min，f=0.3mm/r；7钻2-Φ13底孔立式铣床（X5032）、φ12mm麻花钻、平口钳、钻夹头；

Vc

=30m/min，f=0.12mm/r；8扩2-Φ22台阶孔立式铣床（X5032）、φ22mm扩孔钻、平口钳、钻夹头；

Vc

=20m/min，f=0.18mm/r；用分度头配合画出工件上11个等分孔，试问每画出一个等分孔后，手柄转过多少转数和孔距数，能划出下一个等分孔?(孔板数为53、54、58、59、62、66)分度头等分孔计算通用步骤1.

确定已知条件分度头定数40（固定值）等分孔数z（题目给定）可选孔板数（题目给定）2.

计算手柄转数公式：n=40/z=整数转数+分子/分母z=11时，n=40/11=3/7，即3整转+7/11转。3.

匹配孔板与孔距数将分数分子/分母进行通分，找到题目给定孔板数N，使得：分子/分母=k/N其中k为孔距数（必须是整数），即：k=分子×N/分母4.

确定最终操作手柄先转整数转数再在对应孔板上转过**k个孔距**已知：z=11，孔板数53、54、58、59、62、66步骤1：n=40/11=3+7/11步骤2：找N使k=7×N/11为整数步骤3：试算得N=66时，k=7×66/11=42（整数）结论：手柄转3整转+66孔板上42个孔距。磨床主要用于精加工和硬表面的加工。床的类型有外圆磨床、内圆磨床、平面磨床、工具磨床、刀具磨床和其他各种专门磨床。5.编写图3-2所示输出轴的机械加工工艺过程卡片。(材料:45钢)输出轴机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称输出轴共1页第1页材料牌号45#钢毛坯种类圆棒料毛坯外形尺寸φ95×390mm每毛坯可制件数1每台件数1工序号工序名称工序工步内容设备名称型号工艺装备工时夹具刀具量具准终单件10下料棒料下料：尺寸φ95×390mm（保证最大直径φ88的加工余量），去毛刺。带锯机GB4028。机床附件。带锯条。钢直尺。20热处理正火：加热至850~870℃，保温后空冷热处理炉--改善切削性能，细化晶粒。井式热处理炉。30车削车两端面，保证总长385mm。普通车床CA6140。三爪卡盘。45°车刀。游标卡尺0-500mm/0.02。钻两端中心孔。普通车床CA6140。三爪卡盘。A3中心钻。粗车外圆：粗车各段外圆：φ88（留1.0mm余量）、φ60（留0.8mm余量）、φ54（留0.8mm余量）、φ70（留0.8mm余量）、φ50（留0.8mm余量）。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。YT5硬质合金机夹外圆车刀。游标卡尺0-150mm/0.02。半精车外圆：半精车各段外圆：φ88（留0.3mm余量）、φ60（留0.3mm余量）、φ54（留0.3mm余量）、φ70（留0.3mm余量）、φ50（留0.3mm余量），车出各台阶、倒角车床（CA6140）三爪自定心卡盘、顶尖半精车刀（YT15）。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。YT15硬质合金机夹外圆车刀。游标卡尺0-150mm/0.02。40热处理调质处理：加热至820~840℃，油淬；高温回火至220~250HB，提高综合力学性能，为后续精加工作准备井式热处理炉。50车削精车外圆：精车各段外圆至图纸尺寸：φ88、φ60、φ54、φ70、φ50，保证同轴度φ0.02mm和表面粗糙度R要求。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。YT15硬质合金机夹外圆车刀。游标卡尺0-150mm/0.02，50-75mm、75-100mm外径千分尺，表面粗糙度样板。倒角：两端倒角C1。普通车床CA6140。三爪卡盘，尾座顶尖。45°车刀。60铣削铣键槽：铣B-B键槽（宽18mm，深47.5mm）和A-A键槽（宽18mm，深73mm）铣床X5032。分度头、平口钳、键槽靠模。Φ18mm键槽铣刀。游标卡尺0-150mm/0.02，键槽塞规，深度尺等，表面粗糙度样板。70钳工去毛刺：去除各锐边、毛刺。钳工台。锉刀、砂布。80磨削精磨外圆：精磨各段外圆至图纸尺寸，保证同轴度φ0.02mm，表面粗糙度Ra1.6㎛。外圆磨床M1432。头架、尾座、顶尖、卡盘。白刚玉砂轮。50-75mm、75-100mm外径千分尺，表面粗糙度样板。90检验按零件图检验。100入库清洗、防锈、入库。编制日期编写日期校对日期审核日期项目4习题及答案保证套筒类零件的位置精度要求，可以采取哪几种方法?试举例说明各种加工方法的特点和使用场合。套筒类零件核心位置精度为内外圆同轴度、端面与轴线垂直度，常用3种方法：方法1：一次装夹完成全部加工特点：无装夹误差，位置精度最高，工艺简单。场合：单件小批生产，精度要求极高的套筒（如精密轴承套）。方法2：先精镗孔，再以孔为基准加工外圆特点：定位基准与设计基准重合，同轴度易保证，生产效率高。场合：成批/大量生产，内外圆同轴度要求高的套筒（如液压缸套）。方法3：先精车外圆，再以外圆为基准加工内孔特点：夹具结构简单、通用性强，操作便捷。场合：批量生产，外圆易装夹、精度要求较高的套筒（如普通轴套）。在加工薄壁套筒类零件时，怎么防止受力变形对加工精度的影响?用软卡爪、开口衬套装夹，变径向夹紧为轴向夹紧，减小夹紧变形；选锋利刀具，减小切削用量，采用顺铣，降低切削力；精加工时用芯轴支撑内孔，或增设工艺肋，提升工件刚度；粗、精加工分开，粗加工后充分释放内应力，精加工小余量切削。图4-1所示零件，图样要求保证尺寸(6±0.1)mm，但这一尺寸不便于测量，只好通过测量L来间接保证。试求工序尺寸L及其上下极限偏差。答：封闭环：图样要求的6±0.1（间接保证的尺寸），增环：26±0.5（直接测量的台阶尺寸），减环：待求的工序尺寸L（从顶面到目标面的尺寸）。尺寸链方程为：6=26-L步骤1：计算基本尺寸L=26-6=20步骤2：计算偏差封闭环上偏差：+0.1封闭环下偏差：-0.1增环上偏差：+0.5增环下偏差：-0.5根据偏差传递公式：封闭环上偏差=增环上偏差-减环下偏差0.1=0.5-EIL解得：EIL=0.5-0.1=0.4封闭环下偏差=增环下偏差-减环上偏差-0.1=-0.5-ESL解得：ESL=-0.5+0.1=-0.4

最终工序尺寸L=20±0.4图4-2所示零件以A面定位,用调整法铣平面C、D及槽E。已知：L1=(60±0.2)mm,L2=(20±0.4)mm，L3=(40±0.8)mm，试确定其工序尺寸及其极限偏差。答：1.

已知条件定位基准：A面L1=60±0.2（A面到C面的尺寸，直接保证），L2=20±0.4（D面到C面的尺寸，工序尺寸），L3=40±0.8（E槽底面到C面的尺寸，工序尺寸）。加工方法：调整法，以A面为基准加工C、D、E槽。2.封闭环判断L₂、L₃均为封闭环（加工最后自然形成，不能直接调刀保证）。3.求保证L₂的工序尺寸A→D尺寸链方程L2=A→D-L1封闭环L2=20±0.4增环A→D减环L1=60±0.2基本尺寸A→D=60+20=80上偏差ESESL2=ESA→D-EIL10.4=ESA→D-(-0.2)ESA→D=0.2下偏差EIEIL2=EIA→D-ESL1-0.4=EIA→D-0.2EIA→D=-0.2工序尺寸和极限偏差A→D=±0.24.求保证L₃的工序尺寸A→E尺寸链方程L₃=A→E-L1封闭环L3=40±0.8增环A→E减环L1=60±0.2基本尺寸A→E=L1+L3=60+40=100上偏差ESESL3=ESA→E-EIL10.8=ESA→E-(-0.2)ESA→E=0.6下偏差EIEIL3=EIA→E-ESL1-0.8=EIA→E-0.2EIA→E=-0.6工序尺寸和极限偏差A→E=±0.6某零件的加工路线如图4-3所示:工序I:粗车小端外圆、台肩面及端面。工序II:车大端外圆及端面。工序：精车小端外圆、台肩面及端面。试校核工序精车小端面的余量是否合适?若余量不够应如何改进?答：步骤1：建立尺寸链校核精车小端面的余量，需要把工序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的尺寸组成尺寸链：工序Ⅰ：小端面到台阶面的尺寸为22，设为A1；工序Ⅱ：大端面到台阶面的尺寸为20.5，设为A2；工序Ⅲ：小端面到台阶面的尺寸为20，设为A3。封闭环为精车小端面的余量Z，尺寸链方程为：Z=A1-A2-A3步骤2：计算余量的基本尺寸代入基本尺寸：Z=22-20.5-20=-18.5这里出现了负数，说明余量为负，显然不合理。步骤3：分析公差对余量的影响最大余量：Zmax=22-20.4-19.9=1.7最小余量：Zmin=21.7-20.5-20=-0.8最小余量为负，说明部分情况下精车小端面时没有余量，甚至会出现“欠加工”，余量不合适。步骤4：改进方案1.

调整工序尺寸：增大工序Ⅰ的小端面到台阶面的尺寸（如改为22），或减小工序Ⅱ的大端面到台阶面的尺寸（如改为19.5）。2.

优化加工顺序：先精车大端面，再精车小端面，减少尺寸链的累积误差。3.

提高工序精度：减小工序Ⅰ、Ⅱ的公差，避免余量出现负值。图4-4所示的套筒零件，除缺口B外，其余表面均已加工。试分析当加工缺口B,保证尺寸80+0.2mm时有几种定位方案，并算出每种定位方案的工序尺寸及极限偏差答：加工缺口B时，定位方案有3种，分别以A面、C面、D面为定位基准。1已知条件零件轴向表面顺序（从左至右）：A→D→B→C已知尺寸：A→C=40(设为A1)D→C=15(设为A2)设计要求保证尺寸（封闭环）：D→B=8(设为A0)2以A面为定位基准定位基准：A面工序尺寸：A→B(设为A3)计算过程：A0=A2＋A3-A1,即A2、A3为增环，A1为减环基本尺寸：A3=A1＋A0-A2=40＋8-15=33上偏差：ES0=ES2＋ES3-EI1即ES3=ES0＋EI1-ES2=0.2＋（-0.15）-（-0.1）=0.15下偏差：EI0=EI2＋EI3-ES1即EI3=EI0＋ES1-EI2=0＋0-（-0.1）=0.1工序尺寸及极限偏差：A3=33工序尺寸标注示意：A——————————D———B——C|<——>|封闭环D→B|<—————————————>|工序尺寸A→B3以C面为定位基准定位基准：C面工序尺寸：C→B(设为A3)计算过程：A0=A2-A3即A2为增环，A3为减环基本尺寸：A3=A2-A0=15-8=7上偏差：ES0=ES2-EI3即A3的下偏差EI3=ES2-ES0=0-0.2=-0.2下偏差：EI0=EI2-ES3即A3的上偏差ES3=EI2-EI0=-0.1-0=-0.1工序尺寸及极限偏差：A3=7工序尺寸标注示意：A——————————D———B——C|<——>|封闭环D→B|<——>|工序尺寸C→B4以D面为定位基准定位基准：D面工序尺寸：D→B直接保证封闭环尺寸：8工序尺寸标注示意：A——————————D———B——C|<——>|封闭环D→B|<——>|工序尺寸D→B如图4-5所示，加工轴上一键槽，要求键槽深度为4+1mm，加工过程如下:(1)车轴外圆至∅28.5(2)在铣床上按尺寸H铣键槽。(3)热处理。(4)磨外圆∅28试确定工序尺寸H及其上、下极限偏差。答：步骤1：建立尺寸链方程封闭环：最终要求的键槽深度4增环：工序尺寸H、磨外圆半径r2=28/2=14，上偏差+0.012、下偏差+0.004减环：车外圆半径r1=28.5/2=14.25，上偏差0、下偏差-0.05尺寸链方程：4=H+14-14.25步骤2：计算基本尺寸H=4+14.25-14=4.25步骤3：计算偏差上偏差：ES(H)=ES封闭环+ES(r1)-EI(r2)ES(H)=0.1+0-0.004=+0.096下偏差：EI(H)=EI（封闭环)+EI(r1)-ES(r2)EI(H)=0+(-0.05)-0.012=-0.062最终结果工序尺寸H及其偏差为：H=4.258.积屑瘤是怎样形成的?对金属切削过程有什么影响?如何控制和利用?切削塑性金属时，切削区温度、压力适中，切屑底层金属与刀具前刀面发生粘结冷焊，金属层逐层堆积，形成楔状硬块，即为积屑瘤。积屑瘤可以保护刀尖、增大刀具实际前角，减小切削力，使切削轻快。但易脱落，造成工件尺寸精度、表面粗糙度变差；划伤工件表面，加剧刀具磨损。粗加工可利用积屑瘤保护刀尖，降低加工成本。可以避开中速切削、增大刀具前角、充分润滑冷却、提高工件硬度（如调质）；精加工必须消除积屑瘤。9.分析影响切屑变形的因素。工件材料：塑性越大，切屑变形越大；硬度、强度越高，变形越小。切削用量：切削速度↑→变形↓；进给量↑→变形↓；背吃刀量对变形影响小。刀具参数：前角↑→变形↓；主偏角↑→变形↑；刃口越锋利，变形越小。10.切屑温度对切削过程有何影响?如何控制切削温度?对切削过程的影响加速刀具磨损，降低刀具耐用度；导致工件、刀具热变形，影响加工精度；恶化工件表面质量，产生残余应力；过高会使工件材料软化，减小切削力。控制切削温度的措施合理选高速钢/硬质合金刀具，耐高温刀具可减少温升；优化切削用量：降切削速度、减小进给量，严控切削负荷；增大刀具前角，减小切削变形生热；充分使用切削液，带走切削区热量；提高工件材料硬度，减少切削塑性变形。项目5习题及答案编制如图5-1所示箱体零件中批生产的加工工艺过程。答：1.工艺设计框架毛坯采用砂型铸造，铸件人工时效处理。机加工中批生产采用工序集中与分散结合，保证效率与精度。遵循基准先行原则，先加工顶面、底面作为后续工序的定位基准。孔加工采用“粗镗→精镗”的工艺路线，保证孔的精度和表面质量。2.加工工艺过程：铸造后处理→粗铣顶面→粗铣底面→半精铣顶面→半精铣底面→粗镗孔→精镗孔→铣槽/平面→去毛刺→检验。什么是零件的结构工艺性?答：零件的结构工艺性是指零件所具有的结构是否便于制造、装配和拆卸，即在满足使用性能的前提下，制造该零件的可行性和经济性。何谓"六点定位原理"?"不完全定位"和"过定位"是否均不能采用，为什么?答：六点定位原理：工件在空间具有六个自由度(沿X、Y、Z轴移动和绕三轴转动)，用六个合理分布的支承点限制这六个自由度，使工件在夹具中占据唯一确定位置的法则。不完全定位：限制的自由度少于六个，但能满足加工要求的定位方式。可以采用，因为加工某些表面时，不需要限制全部自由度，合理的不完全定位可简化夹具结构，提高效率。过定位：工件同一自由度被两个或以上约束点重复约束的定位方式。并非均不能采用，当定位基准精度高、定位元件精度高且配合精确时，合理的过定位可增强工艺系统刚度和定位稳定性；但如果基准精度低或元件精度不匹配，会导致定位不稳定或工件变形，此时不能采用。4.为什么说夹紧不等于定位?答：定位：是限制工件自由度，使工件在机床或夹具中获得正确位置的过程，解决"工件应该在哪里"的问题。夹紧：是对已定位工件施加外力，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作，解决"如何保持工件位置"的问题。本质区别：定位确定工件的准确位置，夹紧确保位置不变；定位是夹紧的前提，夹紧是定位的保障，两者相辅相成但功能不同。固定支承有哪几种形式?各适用于什么场合?答：固定支承主要有以下几种形式：平头支承钉：适用于已加工平面定位，提供稳定支撑。球头支承钉：适用于毛坯面定位，减少接触面积，适应粗糙表面。齿纹头支承钉：适用于侧面定位，增大摩擦系数，防止工件滑动。简单型支承板：结构简单，适用于工件侧面和顶面定位，但切屑不易清除。带斜槽支承板：便于清除切屑，特别适用于工件底面定位。自位支承有何特点?答：具有一个可自动调整位置的支承点，能随工件定位基面位置变化而自适应调整。只限制一个自由度(无论几个触点)，避免过定位。提高定位稳定性，减少工件变形风险。适用于毛坯面、断续表面或形状复杂表面的定位，可在多点接触中保持稳定接触。什么是可调支承?什么是辅助支承?它们有什么区别?使用时应注意什么问题?答：定义可调支承：顶端位置可调整，调整后锁紧，起定位作用的支承（等同固定支承）。辅助支承：工件定位夹紧后才参与支承，仅增强刚度、防变形，不起定位作用。核心区别：功能：可调支承定位置（限制1个自由度）；辅助支承仅增稳。顺序：可调支承先调后定位；辅助支承先定位再调。调整频率：可调支承一批工件调1次；辅助支承每个工件调1次。使用注意：可调支承：调整后必须锁紧；适用于毛坯面或多规格工件。辅助支承：不破坏已有定位；仅轻触工件，不施夹紧力。项目6习题及答案不同生产类型的条件下，齿坯加工是怎样进行的?如何保证齿坯内外圆同轴度及定位用的端面与内孔的垂直度?齿坯精度对齿轮加工精度有什么影响?答：生产类型适配：①单件小批：普通车床/铣床加工，粗车→半精车→精车（或磨削）；②成批大量：专用机床流水线加工，粗车→半精车→磨内孔/端面（含自动定心工装）。精度保证：同轴度通过“一次装夹加工内外圆”或“定心夹具（如胀套）定位”实现；垂直度通过“端面与内孔同步加工”或“磨削端面保证垂直度”实现。齿坯精度影响：直接决定齿轮运动精度（如齿距累积误差）、平稳性精度（如齿形误差），齿坯内外圆同轴度差会导致齿轮啮合偏载。编制如图6-1所示双联齿轮单件小批生产的加工工艺过程。答：工艺设计框架：毛坯制造采取圆钢下料后锻造，锻件退火处理机加工单件小批生产采用工序集中，减少装夹次数，保证加工精度。齿坯采用车削加工方法，齿部采用滚齿加工方法。定位基准选择遵循基准统一原则，主要以内孔和端面作为定位基准，保证各工序的位置精度。遵循先粗后精原则，先粗加工去除大部分余量，再精加工保证精度。齿部淬火安排在滚齿之后、精车之前，避免淬火变形对精加工的影响。加工工艺过程：下料→（锻造）→退火→粗车外圆及端面→粗车内孔及台阶→半精车外圆及端面→半精车内孔及台阶→滚齿→齿部高频淬火→精车外圆及端面→精镗内孔→去毛刺→检验简述机械加工精度、加工误差的概念，以及它们之间的区别是什么?答：加工精度：零件实际几何参数（尺寸、形状、位置）与理想参数的符合程度。加工误差：零件实际几何参数与理想参数的差值。区别：精度是“符合程度”（定性），误差是“偏离数值”（定量），精度越高则误差越小，二者呈反向关联。加工误差是怎样形成的?在工艺系统中产生加工误差的原因有哪些?答：形成：工艺系统在加工中产生的几何偏差、物理变形等导致实际参数偏离理想值。核心原因：机床/刀具/夹具几何误差、工艺系统受力变形、热变形、工件内应力释放、测量误差、调整误差。什么是加工原理误差?举例说明造成加工原理误差的因素有哪些?答：定义：采用近似加工方法（如近似成型运动、近似刀具轮廓）导致的误差。举例：①阿基米德蜗杆滚刀加工渐开线齿轮（近似齿廓）；②折线刀具加工曲线表面（近似成型）。什么是误差?主轴回转分为哪几种基本形式?对工件加工精度影响如何?答：定义：主轴实际回转轴线相对理想轴线的变动量。基本形式：径向圆跳动、轴向窜动、角度摆动。影响：径向圆跳动影响圆柱面精度；轴向窜动影响端面/螺纹精度；角度摆动影响平面/锥面精度。机床导轨误差有哪几种，机床导轨误差怎样影响加工精度?答：类型：直线度误差、平行度误差、垂直度误差。影响：直线度误差导致工件表面直线度/圆柱度偏差；平行度误差影响尺寸精度（如台阶轴同轴度）；垂直度误差影响位置精度（如孔与端面垂直度）。何谓工艺系统刚度?影响机床部件刚度的因素有哪些?答：定义：工艺系统抵抗受力变形的能力（K=F/y，F为切削力，y为变形量）。影响机床部件刚度的因素：结构形式（加强筋设计）、零件接触刚度（接触面精度/清洁度）、部件间隙、摩擦力。在机械加工中的工艺系统热源有哪些?试分析这些热源对机床、刀具、工件热变形的影响如何?答：热源：切削热（主要）、机床运转热（电机/轴承摩擦）、环境温度、工件/刀具预热。影响：①机床：床身/主轴变形，几何精度下降；②刀具：热伸长导致尺寸误差（如车刀热胀）；③工件：热变形（如细长轴弯曲），冷却后产生残余误差。机械的加工表面质量包括哪些内容?表面质量对零件使用性能有哪些影响?答：内容：表面粗糙度、表面波纹度、表面层物理力学性能（冷作硬化、残余应力、金相变化）、表面缺陷（裂纹/毛刺）。对使用性能的影响：①耐磨性：粗糙度适中更耐磨；②耐腐蚀性：表面缺陷易引发腐蚀；③疲劳强度：残余压应力提升疲劳寿命；④配合精度：粗糙度影响配合间隙/过盈量。工件表面冷作硬化的影响因素有哪些?答：切削用量（低速、大进给易硬化）、刀具参数（前角小、刃口钝加剧硬化）、工件材料（塑性材料更易硬化）、切削液（冷却润滑可减轻硬化）。试述切削加工过程中影响表面粗糙度的因素及改善措施。答：影响因素：切削用量（进给量、切削速度）、刀具几何参数（前角、刀尖圆弧半径）、工件材料（塑性/脆性）、切削液、工艺系统振动。改善措施：①选高速切削（减少积屑瘤）；②优化刀具（磨锋利刃口、加修光刃）；③使用润滑性切削液；④提高工艺系统刚度（减少振动）；⑤预处理工件材料（如调质）。制订工艺规程时，如何来提高劳动生产率?答：①缩短基本时间（提高切削用量、多刀多刃加工、复合加工）；②缩短辅助时间（高效夹具、自动化上下料）；③缩短布置工作地时间（工具标准化）；④缩短准备终结时间（成组技术、通用工装）；⑤提高设备利用率（合理排产、定期维护）；⑥采用先进工艺（如磨削替代铣削）。项目7习题及答案编写下面各零件的数控加工工艺。(1)丝杆，如图7-1所示。参考答案：（注：零件图中无长度尺寸）一、零件工艺分析1.

零件类型：细长轴类丝杆零件2.

主要结构：台阶外圆、圆弧、倒角、退刀槽、梯形螺纹、普通外螺纹M12-6g3.

材料：45钢4.

精度要求外圆精度：φ25（h7）、φ22（h7）、φ20（h7）形位公差：同轴度0.04，垂直度0.04，径向圆跳动0.1表面粗糙度：Ra0.16、Ra0.32、Ra1.6、Ra3.2梯形螺纹：30°牙型，螺距5，牙型完整普通螺纹：M12-6g，60°三角螺纹5.

加工难点细长轴刚性差，易变形、振动尺寸与形位公差精度高两种螺纹加工要求不同，需专用刀具高精度表面需控制切削参数二、毛坯选择材料：45钢形式：圆棒料规格：φ30mm×零件总长三、数控车床选型型号：CK6140数控车床系统：FANUC0i-TB刀塔：6工位刀塔四、刀具与刀具号T01—90°外圆粗车刀T02—90°外圆精车刀T03—切槽/切断刀T04—30°梯形螺纹车刀T05—60°普通螺纹车刀（M12-6g用）五、定位与装夹装夹方式：一夹一顶三爪自定心卡盘+回转顶尖定位基准：两端中心孔目的：提高细长轴刚性，减小变形六、完整加工工艺路线1.

下料2.

车两端面，钻中心孔3.

粗车全部外圆，留余量4.

半精车外圆5.

精车所有外圆、圆弧、倒角6.

车螺纹退刀槽7.

车梯形螺纹8.

车普通螺纹M12-6g9.

去毛刺10.

终检七、详细数控加工工序卡1.

工序1：车端面、钻中心孔设备：数控车床CK6140内容：平端面，钻中心孔2.

工序2：粗车外圆刀具：T01内容：粗车各外圆，留余量0.5～0.8mm参数：S800，F0.2，ap2mm3.

工序3：半精车+精车外圆刀具：T02内容：半精、精车φ25h6、φ22h6、圆弧、倒角参数：S1500，F0.05，ap0.3～0.5mm（半精车），ap0.1～0.2mm（精车）要求：尺寸、圆柱度、圆跳动、表面粗糙度达标4.

工序4：车退刀槽刀具：T03内容：车螺纹退刀槽参数：S1000，F0.085.

工序5：车梯形螺纹刀具：T04（30°）内容：G76循环加工梯形螺纹参数：S600，F=螺距，ap0.4→0.05mm（逐层递减：第一刀：ap≈0.4mm，中间：0.2～0.3mm，精修：ap≈0.05～0.1mm）6.

工序6：车普通螺纹M12-6g刀具：T05（60°）内容：G76循环加工M12-6g参数：S600，F1.5，ap0.3→0.05mm（逐层递减：第一刀：ap≈0.3mm后续：0.15～0.2mm，精修：ap≈0.05mm）7.

工序7：去毛刺、检验内容：去锐边毛刺，全尺寸检测八、质量控制与检验外圆尺寸：外径千分尺形位公差：百分表梯形螺纹：梯形螺纹量规、牙型样板M12-6g螺纹：M12螺纹环规表面粗糙度：粗糙度对比样块九、工艺要点总结细长轴采用一夹一顶，提高刚性粗精加工分开，保证精度两种螺纹分别使用专用刀具精加工高转速、小进给，保证高光洁度螺纹用G76循环，分多次切削，保证牙型质量

(2)剪刀滑板，如图7-2所示。参考答案：项目8习题及答案编写下面各零件的加工工艺，并写出检测方法。(1)锥套，如图8-1所示。参考答案：（图中同轴度符号不对，此外，应标注基准A）一、零件工艺分析1.

材料：50钢2.

主要结构：外圆φ50、φ40，总长70，台阶长38，内孔为莫氏1号锥孔，倒角c13.

精度要求：尺寸精度：φ40为IT7级表面粗糙度：Ra3.2μm锥孔要求：涂色检验接触面积≥70%4.加工难点：锥孔同轴度要求高、锥度精度控制严格5.宜选择数控加工方法。

二、机床型号规格选用设备：CK6140数控车床床身最大回转直径：400mm最大加工长度：750mm主轴转速：50～2000r/min控制系统：FANUC0i-TB刀塔工位：4～6工位适用范围：满足外圆、台阶、锥孔、倒角加工三、工装夹具（定位与装夹）工装名称型号规格用途三爪自定心卡盘K11-200自动定心，夹紧工件外圆，保证同轴度回转顶尖莫氏2号一夹一顶装夹，提高刚性，减少变形中心钻A2/A3加工中心孔，作为定位基准莫氏锥柄镗刀杆莫氏4号安装内孔镗刀，加工锥孔装夹方式：三爪自定心卡盘夹紧+尾座顶尖支撑（一夹一顶）四、刀具与刀具号刀具号刀具名称用途T0190°外圆粗车刀粗车外圆、端面T0290°外圆精车刀精车外圆、台阶、倒角T03粗镗刀（莫氏锥孔）粗镗锥孔T04精镗刀（莫氏锥孔）精镗锥孔至尺寸五、数控加工工序卡工序号工序名称设备刀具切削参数技术要求1下料锯床——φ55×80mm45钢棒料2车端面、钻中心孔CK6140端面刀、中心钻S800，F0.2端面平整，中心孔合格3粗车外圆CK6140T01S800，F0.2，ap=2mm单边留余量0.5mm4半精车外圆CK6140T02S1200，F0.1，ap=0.5mm单边留余量0.15mm5精车外圆、倒角CK6140T02S1500，F0.05，ap=0.1~0.2mm尺寸合格，Ra3.26粗镗锥孔CK6140T03S600，F0.1，ap=0.5mm留精镗余量0.3mm7精镗锥孔CK6140T04S800，F0.05，ap=0.1~0.2mm锥度合格，接触面积≥70%8去毛刺手工锉刀、砂布—无锐边、无毛刺9终检检验台量检具—全项合格六、量检具型号规格检测项目量检具名称型号规格精度外圆尺寸外径千分尺25～50mm0.01mm长度尺寸游标卡尺0～150mm0.02mm锥孔精度莫氏1号锥度量规莫氏1号GB/T1443表面粗糙度粗糙度对比样块Ra3.2μm±0.2μm形位公差百分表+V型块0～10mm0.01mm七、详细检测方法1.

外圆检测用千分尺在工件两端、中间各测一次，取平均值，尺寸在公差范围内为合格。2.

长度检测用游标卡尺测量总长70、台阶38，多次测量取平均值。3.

锥孔检测锥度量规涂红丹粉，插入锥孔旋转1/4圈，拔出后接触面积≥70%且均匀为合格。4.

粗糙度检测用Ra3.2样块对比目视、手感，符合要求为合格。5.

同轴度/圆跳动检测工件放V型块，百分表测头接触外圆，转动一周，指针差值即为跳动值，在公差内合格。八、量检具使用注意事项1.

使用前必须校零、清洁，测量面无铁屑、油污。2.

千分尺必须使用棘轮测力，禁止强拧。3.

锥度量规涂油要薄而均匀，不可多圈旋转。4.

量具必须在校准有效期内使用。5.

检测时工件放置平稳，避免晃动造成误差。

(2)复合轴，如8-2所示。参考答案：一、工艺分析1.材料、结构、加工精度材料：45钢，需调质至250HB，以获得良好的强度、塑性和韧性。结构：包含外圆、内孔、台阶、圆弧、倒角、螺纹、槽等结构，属于典型的轴类零件。精度要求：外圆￠50（IT7）、内孔￠30（IT8），同轴度（未注，按0.03），垂直度（未注，按0.04），表面粗糙度￠50外圆、锥面Ra1.6µm，内孔Ra3.2µm，螺纹面Ra2.5µm，其余Ra6.3µm。2.工艺路线规划原则先粗后精：粗加工去除大部分余量，精加工保证精度。先主后次：先加工外圆、内孔等主要表面，再加工螺纹、槽等次要表面。调质工序：安排在粗加工后、精加工前，避免变形和刀具损耗。3.表面机加工方法

根据复合轴结构和表面加工精度要求，选择数控车削。二、数控加工工艺1.工艺路线下料→粗加工→调质处理→精加工→螺纹加工→去毛刺清洗