機(jī)械制造工藝與夾具 蘭建設(shè) 第2版 課后習(xí)題及答案

習(xí)題四

1.產(chǎn)品質(zhì)量取決于什么？零件的質(zhì)量與哪些因素有關(guān)？

答：機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量取決零件加工精度和裝配精度。零件的質(zhì)量與材料質(zhì)量、加工精度、

裝配精度等因素有關(guān)。其中加工精度包括零件的兒何形狀精度、尺寸精度、相互位置精度、

表面質(zhì)量精度等因素。

2.說(shuō)明加工誤差、加工精度的概念以及它們之間的區(qū)別？

答：加工精度指零件加工后的實(shí)際幾何參數(shù)對(duì)理想幾何參數(shù)的符合程度，他們之間的偏

離程度即為加工誤差。加工誤差越大，加工精度越低，反之越高。加工精度與加工誤差只是

評(píng)定零件集合參數(shù)準(zhǔn)確程度的兩種不同提法，并無(wú)本質(zhì)差別。機(jī)械加工中是用控制加工誤差

來(lái)保證零件的加工精度。

3.原始誤差包括哪些內(nèi)容？

答：原始誤差即導(dǎo)致工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)產(chǎn)生偏移

的這些因素的總稱。原始誤差中，有的取決于工藝

系統(tǒng)的初始狀態(tài)，有的與切削過(guò)程有關(guān)。取決于工

藝系統(tǒng)初始狀態(tài)的誤差有原理誤差和工藝系統(tǒng)幾

何誤差，其中工藝系統(tǒng)幾何誤差主要包括機(jī)床、刀

具、夾具的制造誤差和磨損，系統(tǒng)調(diào)整誤差，工件

定位誤差和夾具、刀具安裝誤差。與切削過(guò)程有關(guān)

的誤差包括工藝系統(tǒng)力效應(yīng)產(chǎn)生的變形與熱效應(yīng)

產(chǎn)生的變形。

4.何謂加工原理誤差？由于近似加工方法都

將產(chǎn)生加工原理誤差，因而都不是完善的加工方

法，這種說(shuō)法對(duì)嗎？圖4—1原始誤差與加工誤差的關(guān)系

答：原理誤差即是在加工中由于采用近似的加

工運(yùn)動(dòng)、近似的刀具輪廓和近似的加工方法而產(chǎn)生的原始誤差。完全符合理論要求的加工方

法，有時(shí)很難實(shí)現(xiàn)，甚至是不可能的。這種情況下，只要能滿足零件的精度要求，就可以采

用近似的方法進(jìn)行加工。這樣能夠使加工難度大為降低，有利于提高生產(chǎn)效率，降低成本。

因此，上述說(shuō)法不對(duì)。

5.主軸回轉(zhuǎn)誤差取決于什么？它可分為哪三種基本形式？產(chǎn)生原因是什么？對(duì)加工精

度的影響又如何？

答：主軸回轉(zhuǎn)誤差取決于主軸的形狀誤差、支承主軸軸徑的軸承的制造精度。主軸回轉(zhuǎn)

誤差可分為軸向漂移、徑向漂移和角向漂移三種基本形式。主軸回轉(zhuǎn)軸線漂移的主要原因是:

軸承的誤差、軸承間隙、與軸承配合零件的誤差及主軸系統(tǒng)工作時(shí)的受力變形和熱變形以及

回轉(zhuǎn)過(guò)程多方面的動(dòng)態(tài)因素。既影響所加工工件圓柱面的形狀精度又影響端面的形狀精度。

6.機(jī)床導(dǎo)軌誤差怎樣影響加工精度？

答：機(jī)床導(dǎo)軌誤差影響機(jī)床的導(dǎo)向精度，影響加工的形狀精度。

7.為什么對(duì)臥式車(chē)床床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度要求高于在垂直面內(nèi)的直線度要

求？而對(duì)平面磨床的床身導(dǎo)軌，其要求卻相反？

答：由于臥式車(chē)床床身導(dǎo)軌水平面是雜削外圓或內(nèi)孔表面加工誤差的敏感方向，對(duì)工件

形狀精度影響很大，因此對(duì)其的直線度要求高于在垂直面內(nèi)的直線度要求。而平面磨床床身

導(dǎo)軌垂直面是磨削平面誤差的敏感方向，因此對(duì)其要求高于水平面內(nèi)直線度要求。

8.為什么磨削外圓都采用死頂尖？為保證磨削質(zhì)量，實(shí)際使用時(shí)還應(yīng)該注意什么？

答：消除回轉(zhuǎn)頂尖運(yùn)動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響。為保證磨削質(zhì)量，實(shí)際使用時(shí)還應(yīng)對(duì)中

心孔進(jìn)行研磨，必要用與磨床頂尖尺寸相同的研磨頂尖研磨中心孔，以提高磨削的圓度和同

軸度。

9.何謂傳動(dòng)鏈誤差？在什么加工場(chǎng)合下才要考慮機(jī)床的傳動(dòng)鏈誤差對(duì)加工精度的影

響？

答：傳動(dòng)鏈誤差是由于傳動(dòng)鏈中各傳動(dòng)元件的制造誤差、裝配誤差和磨損等所導(dǎo)致的誤

差，另外，傳動(dòng)鏈齒輪間存在的間隙同樣會(huì)產(chǎn)生傳動(dòng)鏈誤差。傳動(dòng)鏈誤差是采用展成法原理

加工工件（如螺紋、齒輪、蝸輪以及其他零件）時(shí)，影響加工精度的主要因素。因此，在使

用展成法加工工件時(shí)，要考慮機(jī)床傳動(dòng)連誤差對(duì)加工精度的影響。

10.刀具的制造誤差及刀具的磨損在哪些加工場(chǎng)合會(huì)直接影響加工精度？它們產(chǎn)生的加

工誤差的性質(zhì)屬于什么誤差？

答：一般刀具（如普通車(chē)刀、單刃鎮(zhèn)刀和銃平面的銃刀等）的制造誤差不直接影響加工

精度但在加工時(shí)其切削過(guò)程中的磨損將造成一定的加工誤差；例如，車(chē)削長(zhǎng)軸時(shí)，由于刀具

的磨損，工件的縱剖面將出現(xiàn)錐度。

定尺寸刀具（如鉆頭、絞刀、拉刀等）制造誤差和使用過(guò)程中的磨損都將直接影響工件

的尺寸精度，刀具安裝不正確也會(huì)影響工件的尺寸精度。

成形刀具形狀誤差將直接影響工件的形狀精度，用刀具對(duì)工件表面進(jìn)行展成加工時(shí)，刀

具的切削刃形狀及有關(guān)尺寸和技術(shù)條件也會(huì)直接影響工件的加工精度。這類(lèi)刀具使用過(guò)程中

磨損都會(huì)造成加工誤差。

刀具制造誤差與磨損所導(dǎo)致的誤差都屬于系統(tǒng)誤差，其中，刀具制造誤差屬于長(zhǎng)值性系

統(tǒng)誤差。至于刀具磨損引起的加工誤差，則要根據(jù)它在一次調(diào)整中的磨損量大小來(lái)判別。砂

輪、車(chē)刀、端銃刀、單刃饃刀等均應(yīng)作為變值系統(tǒng)性誤差來(lái)處理。鉆頭、較刀、齒輪加工刀

具等由于磨損所引起的加工誤差在一次調(diào)整中很不顯著，故均可作為常值系統(tǒng)性誤差處理。

11.舉例說(shuō)明工藝系統(tǒng)由于受力變形對(duì)加工精度產(chǎn)生怎樣的影響？

答：車(chē)削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，因工藝系統(tǒng)剛度較低，工件產(chǎn)生圓柱度誤差。車(chē)削粗短軸時(shí)，因毛

坯“誤差復(fù)映”產(chǎn)生尺寸誤差和形狀誤差。

12.試分析在車(chē)床上像錐孔或車(chē)外錐體時(shí)，由于刀尖安裝高于或低于工件軸線時(shí)將會(huì)引

起什么樣的誤差。

答：車(chē)床上像錐孔或車(chē)外錐體時(shí)，由于刀尖安裝高于或

低于JL件軸線時(shí)，如以大端對(duì)刀，將會(huì)延期圓錐小端尺寸變軸承孔

大；如以小端對(duì)刀，將使大端尺寸變小。

13.在外圓磨床上加工（題圖4-1）當(dāng)n尸2n2若只考慮

主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，試分析在圖中給定的兩種情況下，磨

削后工件的外圓應(yīng)該是什么形狀？為什么？

答：圖a）磨外圓時(shí)，工件對(duì)砂輪的徑向壓力方向是一

定的，總是把砂輪軸頸推向主軸軸承固定的承載區(qū)上，主軸

運(yùn)轉(zhuǎn)中軸頸圓周上各點(diǎn)與軸承上的固定承載區(qū)連續(xù)接觸。因

此主軸的徑向跳動(dòng)僅取決與軸頸的圓度，與軸承的圓度無(wú)關(guān)。

所以由于主軸（砂輪軸）軸頸是圓的，加工后的工件形狀也

必然是圓的。

圖b）當(dāng)m=2n2時(shí)，由于砂輪主軸轉(zhuǎn)速快，主軸徑向跳

題圖4-1

動(dòng)的頻率高，且直接反映到被加工工件的外圓，加工后工件

形狀為多角形，如圖所示。

若n尸22時(shí)，加工后工件的形狀類(lèi)似主軸頸的橢圓，

14.在臥式像床上對(duì)箱體件像孔，試分析采用（1）剛性主軸

鐐桿；（2）浮動(dòng)鏢桿（指與主軸聯(lián)結(jié)方式）和鐐模夾具時(shí)，影響鐐

桿回轉(zhuǎn)精度的主要因素有哪些？

答：（1）剛性主軸錨桿，影響鎮(zhèn)桿回轉(zhuǎn)精度的的主要因素是鎮(zhèn)

床主軸、主軸軸承的尺寸精度、形狀精度，饃床主軸部分的裝配質(zhì)

量。

（2）浮動(dòng)鍵桿，由于獴桿與機(jī)床主軸采用浮動(dòng)連接，機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)精度對(duì)鋒桿的回轉(zhuǎn)

精度影響很小，鏢桿回轉(zhuǎn)精度取決于鐐模的制造精

度。

15.在車(chē)床上加工圓盤(pán)件的端面時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)

圓錐面（中凸或中凹）或端面凸輪似的形狀（如螺旋

面）試從機(jī)床幾何誤差的影響分析造成題圖4-2所示

題圖4-2

的端面幾何形狀誤差的原因是什么？

答：圖a）端面中凸或中凹的主要原因是橫向進(jìn)給刀架的導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直，

或橫導(dǎo)軌在水平面的不直度引起的。

圖b）端面凸輪狀主要是主軸的軸向竄動(dòng)，或橫導(dǎo)軌在水平面的不直度引起的。

16.在車(chē)床上加工心軸時(shí)（題圖4-3）粗、精車(chē)外圓A及臺(tái)肩面B,經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)B有圓

柱度誤差、B對(duì)A有垂直度誤差。試從機(jī)床幾何誤差的影響，分析產(chǎn)生以上誤差的主要原因。

答：產(chǎn)生B面圓度誤差的主要原因是車(chē)床主軸回轉(zhuǎn)線的徑向跳動(dòng)。產(chǎn)生A面圓柱度誤差

的主要原因有：（1）車(chē)床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差；（2）主軸回轉(zhuǎn)軸線的角向擺動(dòng)；（3）

床身導(dǎo)軌和主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)不平行；（4）床身導(dǎo)軌的扭曲。

產(chǎn)生B面對(duì)A面不垂直的主要原因有：（1）主軸回轉(zhuǎn)軸線的軸向串動(dòng)；（2）刀架橫溜

板導(dǎo)軌于主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直。

17.用小鉆頭加工深孔時(shí)，在鉆床上常發(fā)現(xiàn)孔軸線偏彎（題圖4-4a）在車(chē)床上常發(fā)現(xiàn)孔

徑擴(kuò)大（題圖4-4b）,試分析其原因？

答：圖示，由于小鉆頭的兩切削刃刃磨不對(duì)稱

或由于工件端面不平，使鉆頭的兩刃切削力不等，

細(xì)長(zhǎng)鉆頭的剛性差在切削力咋用下易變形。a）若

在鉆床上加工，刀具回轉(zhuǎn)，工件不動(dòng)，孔的軸線產(chǎn)

生偏彎。b）若在車(chē)床上加工，工件回轉(zhuǎn)，鉆頭不

動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生孔徑擴(kuò)大（孔有錐度）。

18.在外圓磨床上磨削薄壁套筒,

工件安裝在夾具上（題圖4-5）當(dāng)磨削

外圓至圖紙要求尺寸（合格）卸下工件

夾案時(shí)變形房例后形狀

題18答案

后發(fā)現(xiàn)工件外圓呈鞍形，試分析造成此項(xiàng)誤差的原因？

答：由于工件的剛性差，夾緊時(shí)工件因夾緊變形呈腰鼓狀。磨削時(shí)?，工件中部的余量加

大，多磨除去。磨至尺寸要求后卸下工件，因彈性恢復(fù),

使工件呈鞍形（圖示）

19.當(dāng)龍門(mén)刨床床身導(dǎo)軌不直時(shí)，（題圖4-6）加工

后的工件會(huì)成什么形狀？

（1）當(dāng)JL件剛度很差時(shí)

（2）當(dāng)工件剛度很大時(shí)

答：（1）當(dāng)工件剛度很差時(shí)，工件在切削力作用下

產(chǎn)生相應(yīng)的變形，加工后的平面基本是平直的。（圖a示）

（2）當(dāng)工件剛度很大時(shí)，工件幾乎不變形，導(dǎo)軌不直

(a)

誤差直接復(fù)映到加工表面上，加工后的平面呈中凹。（圖b

示）。

20.工具車(chē)間加工夾具的鉆模板時(shí)，其中兩道工序的加

(b)

工情況及技術(shù)要求如題圖4-7所示。題19答案

工序HI（題圖2—7a）在臥式銃床上銃A面

工序V（題圖2-7b）在立式鉆床上鉆兩孔C

試從機(jī)床幾何誤差的影響，分析這兩道工序產(chǎn)生相互位置誤差的主要原因是什么？

題圖4-7

答：圖示工序（III）在臥式銃床上銃A面，要求A平行B,從縱向看A平行B取決于

銃床工作臺(tái)面與工作臺(tái)縱向移動(dòng)的平行度。從橫向看A平行B取決于；（1）工作臺(tái)面與工作

臺(tái)橫向進(jìn)給導(dǎo)軌在垂直面上的平行度；（2）工作臺(tái)面與銃床主軸回轉(zhuǎn)軸線的平行度。工序V

在上鉆上鉆兩孔C,高求C垂直B,主要取決于鉆床主軸回轉(zhuǎn)軸線與工作臺(tái)面的垂直度。

21.在內(nèi)圓磨床上加工盲孔（題圖4-8）,若只考慮磨頭的受力變形，試推想孔表面可產(chǎn)

生怎樣的加工誤差？

答：（圖示）加工后孔有錐度，如圖右所示?？讖絻?nèi)小外大。這是因?yàn)槟ヮ^剛性小，加

工時(shí)磨頭主軸受力彎曲變形；其次在磨孔外端時(shí)，砂輪與工件接觸面積小，徑向力小，變形

小，則磨除量較多，因此孔的外端尺寸較大。

題圖4-8題圖4-8解答

22.在大型立車(chē)上加工盤(pán)形零件

的端面及外圓時(shí)，（題圖4-9）因刀架

較重，試推想由于刀架自重可能會(huì)產(chǎn)

生怎樣的加工誤差？

答：刀架自重引起橫梁變形，加

工端面時(shí)，刀架移動(dòng)使橫梁各處變形

不一致，因此工件表面加工后呈中回形狀，加

工外圓時(shí)，隨著刀架下神使懸臂加長(zhǎng)而剛度變

小。外圓產(chǎn)生錐度，直徑上小下大，如圖右所

Zj>o

23.饃削加工時(shí)（工件送進(jìn)如題圖4-10）,

試比較有后支撐和沒(méi)有后支撐時(shí)鋒孔剛度對(duì)

孔徑及軸向形狀誤差的影響？

答：（圖示）（1）若鑲刀桿未安裝后支承。

則C點(diǎn)的撓度yc可按材料力學(xué)公式計(jì)算得：

F2

_v（|）_FyI?

yc~3EI~24EI

<2）若鑲刀桿裝有后支承，簡(jiǎn)化受力圖為一次超靜

定梁。（1）先求支反力RB;已知變形條件切=（）。

B點(diǎn)：由徑向切削力Fy引起的撓度為：

耳芻2L5F心

劃=-（3L——）=—i―

%6EI248E/

由支反力RB引起的撓度為：力=-逆。

叫3EI

代入變形條件yB=%+yBRB=0；

得：“一旦J。；

R；

43E1B16?

（2）計(jì)算C點(diǎn)（x=-)的撓度。

2

按材料力學(xué)公式由支反力時(shí)在C點(diǎn)的撓度為:

,_R/1//254，

y，R"-6EI_768E/：

由切削力Fy引起的在C點(diǎn)的撓度：

F3

Y_v（f）_FyI?

*3EI~24EI；

25Kz325Kz3_7Kz3

兒一義幾九力-24EI—768E/-768E7；

可見(jiàn)采用后支承工件中部（C點(diǎn)）鍵桿的變形小于沒(méi)有支承的變形。

24.在車(chē)床上用兩項(xiàng)尖車(chē)光軸，棒料長(zhǎng)400mm,軸頸要求。50,04mm?，F(xiàn)已測(cè)得K頭座

=6X104N/mm；K足座=5XlO4N/mm；K刀架=4義lO’N/mm；FY=300N試求:

由于機(jī)床剛度變化所產(chǎn)生的最大直徑誤差，并畫(huà)出工件的形狀誤差曲線;

由于工件受力變形所產(chǎn)生的最大直徑誤差，并畫(huà)出工件的形狀誤差川I線;

比較兩種誤差大小，后者是前者的幾倍?

兩種因素綜合后的工件的最大直徑誤差，并畫(huà)出工件的形狀誤差曲線。

解：工藝系統(tǒng)的總變形：

廠11/L-X\21zX2（L-X）??

y系統(tǒng)二K，7—-（丁一）-（74+3廠〃一

刀架《床頭L仆尾架L3匕1L

式中E=2xl（）5（N/〃?M，

7TD="x4。=125663(加㈤4

6464

11/400—X、21/X、2(400-X)2X2

----------f---------()H()H

4000060000400--------50000400-----3x200000x125663x400

在工件長(zhǎng)度上等距取5個(gè)點(diǎn)分別代人.上其計(jì)算結(jié)果如下表:

x(mm)0（床頭處）KM)200（中間處）300400（尾架處）

Y瘓(mm)0.01250.01960.02620.02010.0135

工件軸向最大直徑誤差

ADmax=2x（0.0262-0.0125）=0.0274〃〃〃

從表中可見(jiàn)，加工后由各點(diǎn)直徑誤差A(yù)D連成的光釉輪廓為腰鼓形。

25.如題圖4-11所示，在車(chē)床上采用卡爪端部為平面的三爪卡盤(pán)通過(guò)加墊片的辦法，成

批加1工偏心量e=2科的偏心軸。已知9=13900N/〃〃九,K4=7400N/〃〃九,

f=0.1mm/r,2=0.4,CF、=800N/m〃i,試計(jì)算若想一次走刀達(dá)到精度要求時(shí)，需選多厚

的墊片。(本題數(shù)據(jù)有問(wèn)題，已經(jīng)更改)

答：如要使中心距偏移，三爪卡盤(pán)一個(gè)卡爪必須增加墊片。由于三爪卡盤(pán)為自定心卡盤(pán),

根據(jù)幾何關(guān)系，增加墊片后，卡盤(pán)相當(dāng)于夾持了直徑為。的圓柱，即未增加墊片的

兩卡爪張開(kāi)了片。因此，墊片厚度應(yīng)為/?=(6+馬=主=3〃〃72。同時(shí)，根據(jù)誤差復(fù)映規(guī)律：

222

kgxkdj13900x7400

%+kdj13900+740()

75075

ACF/°'()4x800x()I=00]784

誤差復(fù)映系數(shù)￡—=U.4X8UUXU.I

4829

￡=丁”，=必加。

△卬使偏心減小，為保證偏心精度，需將偏心增大，令增大后的偏心為"，則有

e

we+—=e+￡e,

22

2.03

=2.0542〃〃〃

1-0.011784

這時(shí)墊片厚度^=—=1.5x2.0542=3.08\mm。

2

26.今在車(chē)床上半精鍵盤(pán)類(lèi)零件上?短孔，已知半精鑲前內(nèi)孔有圓度誤差為0.4mm,k

地=4X10'N/mm；k刀架=3義C=103^/mw；入=0.4；f=().5mm/r,試分析只考

Fry

慮機(jī)床剛度的影響時(shí)：

須經(jīng)幾次走刀，方可使加工后的孔的圓度誤差控制在0.01mm以內(nèi)？

若想一次走刀達(dá)到0.01mm的圓度要求，需選用多大進(jìn)給量？

答：(1)已知半精鍍前的圓柱度誤差為△坯=0.4〃〃〃，要求精鏤孔的圓柱度誤差為

A=0.0Iwm。得￡=—=0.025。

0.4

1"頭座X2刀架40000x3000

工藝系統(tǒng)剛度如二————_一^——乙上二-------------------=2790N/mm；

+%的座+%〃刎4000()+3000

/“刀架'

力二=竺3^=。085>。.。25。

復(fù)映系數(shù)與=

2790

顯然用一次走力滿足不了加工要求，根據(jù)年=￡|X&x…xj,當(dāng)進(jìn)給量不變時(shí)

無(wú)=￡：,故當(dāng)&=￡：<￡時(shí)，可滿足加工要求。即：￡：<￡，0.085"<0.025

n>

則（￡l）y￡,即（0.465）y0.2,n21.27,取n=2,至少用兩次走刀才能滿足加工要求。

0.4x1000x嚴(yán)5

(2)=0.025

2790

得：/=0.0974〃〃〃/-

若采用一次走刀需選走刀量/?0.（）974〃〃72〃才能滿足精鎮(zhèn)孔的圓度要求。

27.說(shuō)明誤差復(fù)映的概念，誤差復(fù)映系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)?

答：待加工表面上有什么樣的誤差，加工表面上必然也有同樣性質(zhì)的誤差，這就是切削

加工中的誤差復(fù)映。（或：在切削加工中，由于被加工表面的幾何形狀誤差或材料的硬度不

均勻引起切削力變化，工藝系統(tǒng)產(chǎn)生響應(yīng)的變形，改變了工件與刀具的相對(duì)位置，導(dǎo)致工件

產(chǎn)生與上道工序形狀相似的誤差，這種現(xiàn)象叫誤差復(fù)

映。即毛坯的誤差部分反映到工件上。）加工前后誤

差之比值￡,稱為誤差復(fù)映系數(shù)，它代表誤差復(fù)映的

程度。

誤差復(fù)映系數(shù)與誤差復(fù)映系數(shù)與工藝系統(tǒng)剛度、

進(jìn)給量f、工件材料的強(qiáng)度、刀具幾何角度、切削液

等有關(guān)，工藝系統(tǒng)剛度愈大，誤差復(fù)映系數(shù)愈小，加

工后復(fù)映到工件上的誤差值就愈小。

28.用調(diào)整法加工一批①20X30mm的合金鋼小

軸,刀具材料選用YT15,切削速度v=135m/min；

進(jìn)給量f=0.21mm/r,試求加工500件后由于刀具磨

圖4—38冷校直引起的自應(yīng)力

損引起的工件直徑誤差為多少？

解：根據(jù)已知條件，查表得：NB『,KNB=85um/km,

切削路程長(zhǎng)度/=成』"7="x20x30x500=4487990，〃/〃=4.487990公〃

/0.21

了1目麻護(hù)具x/uD\rKNB〔.8.5x4.48799.

刀具磨損量NB工BNQ+=4+-----------=4.38〃〃？

10001000

引起的直徑誤差為2x78=2x4.38=8.7&〃九。

此題內(nèi)容本教材不涉及，建議刪除。

29.試分析工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的主要原因及經(jīng)常出現(xiàn)的場(chǎng)合？為減少內(nèi)應(yīng)力的影響，應(yīng)在

設(shè)計(jì)和工藝方面采用哪些措施？

答：工件產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的主要原因：（1）工件各部分受熱不均勻或受熱后冷卻速度不同產(chǎn)

生了局部熱塑性變形；工件各部分受力不均勻經(jīng)常出現(xiàn)在加工壁厚不均勻鑄件中壁厚較薄的

部分時(shí)，工件受熱后冷卻速度不同產(chǎn)生局部熱塑性變形經(jīng)常發(fā)生在床身類(lèi)鑄件。（2）工件冷

態(tài)受力較大，產(chǎn)生局部的塑性變形，經(jīng)常出現(xiàn)在冷校直工件；（3）金相組織轉(zhuǎn)化不均勻。經(jīng)

常出現(xiàn)在磨削加工工件時(shí)。

為減少內(nèi)應(yīng)力的影響，應(yīng)在設(shè)計(jì)和工藝方面采取如下措施：（1）增加消除內(nèi)應(yīng)刀的專(zhuān)門(mén)

工序。對(duì)鑄、鍛、焊接件進(jìn)行退火或回火；零件淬火后進(jìn)行回火；對(duì)精度要求高的零件在粗

加工后進(jìn)行時(shí)效處理。（2）合理安排工藝過(guò)程。粗精加工分開(kāi)，對(duì)于精密的零件在加工過(guò)程

中不允許進(jìn)行冷校直（必須進(jìn)行校直時(shí)可改用熱校直）。（3）簡(jiǎn)化零件結(jié)構(gòu)、提高零件的剛性

使壁厚均勻、焊縫分布均勻等均可減少殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。

30.為什么細(xì)長(zhǎng)軸冷校直后會(huì)產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力？其分布情況怎樣，對(duì)加工精度將帶來(lái)什

么影響？

答：要校直工件，必須使工件產(chǎn)生反向的彎曲，并使工件產(chǎn)生一定的塑性變形。當(dāng)工件

外層應(yīng)力超過(guò)屈服極限時(shí)，其內(nèi)層應(yīng)力還未超過(guò)彈性極限，故其應(yīng)力分布如圖所示。去除外

力后，由于下部外層己產(chǎn)生拉伸的塑性變形，上部外層巳產(chǎn)生壓縮的塑性變形，故里層的彈

性恢復(fù)受到阻礙，結(jié)果上部外層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，上部里層產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，下部外層產(chǎn)生

殘余壓應(yīng)力，下部里層產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力如圖所示。冷校直后雖然彎曲減小了，但內(nèi)部組織卻

處于不穩(wěn)定狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后或再進(jìn)行一次切削加工，又會(huì)產(chǎn)生新的彎曲。

31.試分析題圖4/2所示床身鑄坯形成殘余內(nèi)應(yīng)力的原因，并確定A、B、C各點(diǎn)殘余

內(nèi)應(yīng)力的符號(hào)，當(dāng)粗刨床面切去A層后，床面會(huì)產(chǎn)生怎樣的變形？

解：床身結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，鑄件冷卻時(shí)各處冷卻速度不均勻，外表面

先冷，內(nèi)表面后冷，內(nèi)表層的體積收縮時(shí)受到外表層的牽制，這種相:身I-'

互牽制在外表層就產(chǎn)生壓應(yīng)力，內(nèi)表面產(chǎn)生拉應(yīng)力。應(yīng)力分布如圖右w

所示。弋

切去A層后殘余應(yīng)力將重新分布，以求達(dá)到新的應(yīng)力平衡，因此,d—I

工件將產(chǎn)生相應(yīng)的變形，床面形成中凹。

32.題圖4-13所示套筒的材料為20鋼，當(dāng)其在外圓磨床上用心軸定位磨削外圓時(shí)，由

于磨削區(qū)的高溫，試分析外圓及內(nèi)孔處殘余應(yīng)力的符號(hào)？若用鋸片銃開(kāi)套筒，問(wèn)銃開(kāi)后的兩

個(gè)半圓將產(chǎn)生怎樣的變形？

解：外層是磨削區(qū)處于高溫，冷卻后，外層微觀體積要收縮受到內(nèi)層的阻礙而產(chǎn)生殘余

應(yīng)力，此時(shí)外層受拉應(yīng)力，而內(nèi)孔受壓應(yīng)力。

銃開(kāi)后，兩個(gè)半圓環(huán)中的殘余應(yīng)力將重新分布，工件產(chǎn)生相應(yīng)的變形以達(dá)到新的應(yīng)力平

曲率半徑變大。

題圖2-12題圖2-13

33.如題圖4-14a所示之鑄件，若只考慮鑄造殘余內(nèi)應(yīng)力的影響，試分析當(dāng)用端銃刀銃

去上部連接部分后，工件將發(fā)生怎樣的變

形？又如題圖4-l4b所示鑄件，當(dāng)采用寬度

為B的三面刃銃刀分別將中部板條，左邊框

板條切開(kāi)時(shí)，開(kāi)口寬度B的各個(gè)尺寸將如何

變化？

答：a）中間部分受拉應(yīng)力，兩邊部分

受壓應(yīng)力，上面銃去后，中間部分縮短，兩囪H如zl-1zl

邊伸長(zhǎng)，呈中凹形。

b）兩邊受拉應(yīng)力，中間受壓應(yīng)力。中部板條切開(kāi)：中部收縮；上下均凹進(jìn)去；左邊板

條切開(kāi)：左邊切口變大，右邊寬邊縮短。

34.在機(jī)械加工中的工藝系統(tǒng)熱源有哪些？試分析這些熱源對(duì)機(jī)床、刀具、工件熱變形

的影響如何？

答：工藝系統(tǒng)熱源有內(nèi)部熱源和外部熱源。內(nèi)部熱源主要包括切削熱和傳動(dòng)熱。外部熱

源主要是環(huán)境輻射熱。其中影響刀具和工件熱變形的主要是切削熱，影響機(jī)床熱變形的主要

是傳動(dòng)熱。環(huán)境輻射熱主要影響機(jī)床熱變形，在大型、精密零件的加工時(shí)不能忽視。

35.試分別說(shuō)明下列各種加工條件對(duì)加工誤差的影響有何不同？

（1）刀具的連續(xù)切削與間斷切削；

（2）加工時(shí)工件均勻受熱與不均勻受熱；

（3）機(jī)床熱平衡前與熱平衡后。

答：（1）刀具的熱變形有兩種情況，一種是連續(xù)切削加工大型零件時(shí)，由于刀具在長(zhǎng)時(shí)

間的切削過(guò)程中逐漸膨脹，造成加工表面的幾何形狀誤差。另一種是間斷切削，如加工一批

中小零件時(shí)，刀具在切削工作是間斷的，在裝卸零件等非切削時(shí)間內(nèi)，刀具有一段短暫的冷

卻，因此加熱、冷卻交替進(jìn)行。故間斷切削時(shí)刀具熱變形要小一些。刀具熱平衡前一批工件

產(chǎn)生尺寸誤差，誤差性質(zhì)屬于變值系統(tǒng)性。刀具熱平衡后，每個(gè)工件因切削、冷卻交替進(jìn)行,

使加工表面產(chǎn)生幾何形狀誤差，誤差性質(zhì)屬常值系統(tǒng)性。

（2）工件熱變形也有兩種情況，一種是比較均勻的受熱，如在像、磨內(nèi)外圓時(shí)，主要

影響加工表面的尺寸精度。另一種是不均勻受熱，如銃、包IJ、磨平面時(shí)，加工表面由于上下

面溫差而變形，影響幾何形狀精度。

(3)機(jī)床開(kāi)動(dòng)后，由于各部件的熱源不同，尺寸不一，其溫升及熱變形也不同，使機(jī)

床出廠一時(shí)的靜態(tài)幾何精度遭到喪失。機(jī)床達(dá)到熱平衡前，機(jī)床幾何精度變化不定，它對(duì)加

工精度的影響也變化不定。機(jī)床工作一段時(shí)間后，達(dá)到熱平衡狀態(tài)，各部件的溫升及變形基

本穩(wěn)定，獲得相對(duì)穩(wěn)定的機(jī)床動(dòng)態(tài)幾何精度，機(jī)床熱平衡后，對(duì)加工精度的影響屬于常值系

統(tǒng)性誤差。

36.在精密絲桿車(chē)床上加JL長(zhǎng)度L=2000mm的絲桿，室溫為20C,加JL后JL件的溫升

至45℃,車(chē)床絲桿溫升至30℃。若絲桿與工件材料均為45鋼(a=11X10-6/。。時(shí))試求被

加工的絲桿由于熱變形而引起的螺距積累誤差為多少？

答：加工時(shí)機(jī)床母絲桿螺紋部分的熱伸長(zhǎng)為：

△L母=aLQ母一J)=11x10-6*2000x(30-20)=0.22mm,

加工時(shí)共建絲桿部分的熱伸長(zhǎng)為：

6

ALj=aL[t?-/0)=11x10~x2000x(45-20)=0.55〃〃〃,

工件冷卻后的螺距積累誤差為：

△%二"斗一△「二022-0.55=-0.33機(jī)加

(負(fù)號(hào)標(biāo)示螺距因工件冷卻收縮而變小)。

37.今磨削材料為45鋼①100比朦mm的一根軸，欲提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在磨完后工件的

溫度高于室溫25℃以下進(jìn)行測(cè)量，問(wèn)在測(cè)量時(shí)工件的尺寸應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)才能保證工件

冷卻至室溫時(shí)，尺寸符合零件圖件上的要求。

5

答：AD=aD\t=1.17x10-x100x25=0.029//?/n

尺寸應(yīng)控制在刎00"湍加〃范圍內(nèi)才能保證工件冷卻至室溫時(shí)，尺寸符合零件圖上的要

求。

38.在導(dǎo)軌磨床上磨削某車(chē)床床身導(dǎo)軌面，已知床身長(zhǎng)為2000mm,高為600mm,磨削

后導(dǎo)軌的上下面溫差為5℃,試分析計(jì)算產(chǎn)生什么樣的直線度誤差及其值多大？若保證全長(zhǎng)

的直線度誤差不大于0.02mm,磨削時(shí)上、下面溫差應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)(a=12X10-6/C)。

答：磨削床面導(dǎo)軌時(shí)，由于磨削區(qū)高溫而膨脹使床面中部凸起，因此中部磨去量較多,

冷卻后形成中凹的導(dǎo)軌面，如圖所示，其直線度誤差為:

12X10^X2I3002X5

=0.05〃〃〃

8x600

若保證全長(zhǎng)直線度誤差不大于0.02mm,磨削時(shí)上、下面溫差應(yīng)控制在

4_8#7_8x().02x6(X)

z-?Zr_12xl0-6x20002-

39.加工誤差根據(jù)它的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可分為哪幾類(lèi)？這幾類(lèi)誤差有什么特點(diǎn)？舉例說(shuō)明？

答：加工誤差根據(jù)它的統(tǒng)計(jì)規(guī)律可分為系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)性誤差，其中系統(tǒng)性誤差又可

分為常值性系統(tǒng)誤差和變值性系統(tǒng)誤差。

系統(tǒng)性誤差指在順次加工一批工件中這類(lèi)誤差的大小或方向保持不變，或是按一定規(guī)律

變化。前者稱為常值系統(tǒng)性誤差，如加工原理誤差，機(jī)床，刀具，夾具的制造誤差，工藝系

統(tǒng)的受力變形等引起的加工誤差等；后者稱為變值系統(tǒng)性誤差，如刀具的磨損、兀具，夾具,

機(jī)床等在熱平衡前得熱變形誤差等。

隨機(jī)性誤差指在順次加工一批工件中，誤差出現(xiàn)的大小和方向作不規(guī)則地變化的誤差，

毛坯誤差、定位誤差、央緊誤差、內(nèi)應(yīng)力引起的變形誤差、復(fù)映誤差等都是隨機(jī)性誤差。

40.實(shí)際生產(chǎn)中在什么條件下加工出來(lái)的一批工件符合正態(tài)分布曲線？該曲線有何特

點(diǎn)？表示曲線特征的基本參數(shù)有哪些？

答：加工誤差要符合正態(tài)分布，應(yīng)滿足三個(gè)條件，即工藝系統(tǒng)中沒(méi)有變值系統(tǒng)誤差因素

或有而不顯著；各偶然誤差因素是相互獨(dú)立的；在各隨機(jī)誤差因素中沒(méi)有一個(gè)是起主導(dǎo)作用

的。三個(gè)條件中若有一個(gè)條件不滿足，則加工誤差就不一定符合分布規(guī)律，就出現(xiàn)了非正態(tài)

分布問(wèn)題。

正態(tài)分布曲線有以下特點(diǎn)：一是曲線以x=t直線為軸左右對(duì)稱，靠近嚏的工件尺寸出現(xiàn)

概率較大，遠(yuǎn)離嚏的工件尺寸出現(xiàn)的概率較小。二是對(duì)7出現(xiàn)正偏差和負(fù)偏差的概率相等。

三是

正態(tài)分布曲”與橫坐標(biāo)所包含的全部面積代表了全部工件數(shù)（即100%）。其主要特征參

數(shù)是算術(shù)平均值x及標(biāo)準(zhǔn)差。。

41.在車(chē)床上加工一批光軸的外圓，加工后經(jīng)度量若整批工件發(fā)現(xiàn)有下列幾何形狀誤差

如題圖4-15所示。試分別說(shuō)明可能產(chǎn)生上述誤差的各種因素？

解：（a）錐形：1）車(chē)床縱向?qū)к壴谒矫鎯?nèi)存在直線度誤差；2）刀具的線性磨損；3）

車(chē)床兩頂尖與縱向?qū)к壴谒矫娌黄叫校?）誤差復(fù)映。

（b）鞍形：1）車(chē)床兩頂尖與縱向?qū)к壴诖怪泵鎯?nèi)不平行；2）縱向?qū)к壴谒矫嬷本€

度誤差（鞍形）或縱導(dǎo)軌的扭曲；3）工件剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)床剛度；4）誤差復(fù)映。

（c）腰鼓形：1）車(chē)床兩頂尖與縱向?qū)к壴诖怪泵鎯?nèi)不平行；2）縱向?qū)к壴谒矫鎯?nèi)

直線度誤差（腰鼓形）；3）工件剛度過(guò)小，遠(yuǎn)小于機(jī)床剛度；4）誤差復(fù)映。

（d）喇叭形：I）懸臂加工，工件彈性變形引起的；2）車(chē)刀的熱伸長(zhǎng)；3）縱向?qū)к壴?/p>

水平面內(nèi)直線度誤差。

42.題圖4-16所示在車(chē)床的三爪卡盤(pán)上精像一批薄壁銅套的內(nèi)孔，工件以①50h6定位,

用調(diào)整法加工，試分析影響鋒孔的尺寸、幾何形狀，以及孔對(duì)已加工外圓中46h6的同軸度誤

差的主要因素有哪些？并分別指出這些因素產(chǎn)生的加工誤差的性質(zhì)屬于那一類(lèi)？

題圖4-15題圖4-16

解：影響孔徑尺寸精度的因素。（1）鍵刀的尺寸調(diào)整誤差一一常值系統(tǒng)誤差；（2）像刀

的磨損一一變值規(guī)律性誤差；（3）銅套的均勻熱變形（加工后孔縮?。┮灰怀Ｖ迪到y(tǒng)誤差。

影響孔幾何形狀精度的因素。圓度誤差：（1）薄壁銅套的夾緊變形一一隨機(jī)誤差；（2）

車(chē)床主軸的徑向跳動(dòng)一一常值系統(tǒng)誤差。圓柱度誤差：（1）機(jī)床導(dǎo)軌的幾何誤差（縱導(dǎo)軌子

水平面直線度誤差，前后導(dǎo)軌扭曲，縱導(dǎo)軌與機(jī)床主軸不平行）一一常值系統(tǒng)誤差；（2）機(jī)

床主軸的擺動(dòng)一一常值系統(tǒng)誤差；（3）工件的剛度在縱向變化引起變形不均一一常值系統(tǒng)誤

差。

影響孔中40H7對(duì)外圓①46H7的同軸度誤差的因素：（1）基準(zhǔn)不重合誤差（①46h7與中

50h7的同軸度誤差）一一隨機(jī)誤差；（2）工件外圓①5（）h7的形狀誤差引起工件安裝誤差一一

隨機(jī)誤差；（3）三爪卡盤(pán)的制造和安裝誤差一一常值系統(tǒng)誤差。

43.試舉例說(shuō)明用誤差補(bǔ)償法如何提高加工精度？對(duì)于變值系統(tǒng)性誤差及隨機(jī)誤差能否

補(bǔ)償？

解：誤差補(bǔ)償法就是人為地造成一種新的反誤差去抵消加工、裝配或使用過(guò)程中的誤差，

并盡量使兩者大小相等、方向相反從而達(dá)到減少誤差的目的。如教材中精密絲杠在加工時(shí)采

用校正機(jī)構(gòu)，即可校正機(jī)床母絲杠的誤差。

常值誤差用誤差補(bǔ)償法來(lái)消除或減少是比較容易處理。對(duì)于變值系統(tǒng)性誤差就不能用一

種固定補(bǔ)償量來(lái)解決（用計(jì)算機(jī)控制的數(shù)控補(bǔ)償系統(tǒng)除外），隨機(jī)誤差更無(wú)法隨時(shí)補(bǔ)償。

44.在車(chē)床使用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)主軸內(nèi)錐孔或三爪卡盤(pán)的定心表面徑向跳動(dòng)過(guò)大，為此常

在刀架上安裝內(nèi)圓磨頭以修磨主軸內(nèi)錐孔或三爪卡盤(pán)的定心表而，修磨后用千分表測(cè)量的確

使其徑向跳動(dòng)大大下降，試分析此時(shí)主軸回較精度是否提高？為什么？

解：這種修磨法主要用于減小主軸內(nèi)錐孔或三爪卡盤(pán)的定心表面與主軸回轉(zhuǎn)軸線的幾何

偏心引起的徑向跳動(dòng)，因此修磨后其徑向跳動(dòng)確實(shí)大大下降（即同軸度提高了），但對(duì)主軸

的回轉(zhuǎn)精度沒(méi)有明顯的提高，因?yàn)檩S承的精度未獲提高，且主軸與箱體的精度以及主軸部件

的裝配調(diào)整也沒(méi)有明顯的改善。

45.在自動(dòng)車(chē)床上加工一批直徑為①18*篇mm的小軸，抽檢25件其尺寸如下表（單位

為mm）

17.8917.9217.9317.9317.94

17.9517.9517.9617.9617.96

17.9717.9717.9717.9817.98

17.9817.9917.9918.0018.00

18.0118.0218.0218.0418.05

試根據(jù)以上數(shù)據(jù)描繪實(shí)際尺寸分布曲線，計(jì)算合格率、廢品率、可修復(fù)廢品率及不可修

復(fù)廢品率。

解：（1）繪制實(shí)際尺寸分布曲線如圖。

（2）計(jì)算合格率。由抽檢的工件尺寸可得：

平均尺寸工=17.9744〃〃，，b=（）.03787〃〃〃，

公差帶中心尺寸為17.975mm,公差為0.11mm,

尺寸分散范圍為0.16mm。

該批零件的廢品率為—=12%