1、第四章习题答案 一、解释名词术语 工艺系统刚度、误差复映规律、积屑瘤、表面强化、磨削烧伤（答案略） 二、思考题 6、何谓误差复映规律？如何运用这一规律解释： 1）为何加工要求高的表面需经多次加工？3）为什么精加工时采用小的进给量？ 答： 1）因为经过多次加工后，加工表面的形位误差会逐渐减小，所以加工要求高的表面要有粗精和光整加工等几道工序。 3）精加工时采用小的进给量，切削力小，工艺系统的弹性变形量就小，加工精度高。 11、影响切削和磨削加工表面粗糙度的因素有哪些？如何 减小 切削和磨削加工的表面粗糙度？ 答：影响切削加工表面粗糙度的原因 有： 1） 切削表面残留面积的高度 ； 2） 积屑瘤、
2、鳞刺；3） 工艺系统振动； 4） 刀具几何参数、切削速度、切削液和被加工材料的塑性和硬度等工艺因素。 磨削加工的表面粗糙度的影响因素有： 1） 砂轮粒度、硬度和砂轮的修整的精度； 2） 磨削用量。 切削加工中，减小表面粗糙度值的措施： 1） 采用小的进给量和 增大刀具主、副偏角或刀尖圆弧半径； 2） 采用低速或高速进行精加工，并使用锋利的刀具，避免产生积屑瘤和鳞刺； 3） 采取一些措施减小工艺系统的振动； 4） 使用合适的切削液 ； 5） 改善材料的切削加工性，例如在加工低碳钢、低碳合金钢等材料时，可预先进行正火处理，降低材料塑性。 磨削加工中，减小表面粗糙度的措施： 1）选择粒度细的和修整质
3、量高（砂轮表面磨粒等高性好且锋利）的砂轮； 2）工件较硬时 选软些（硬度较小）的砂轮，而工件较软时，选硬度较大的砂轮。 3）提高砂轮转速、降低工件转速、减小径向和轴向进给量。 12、何谓表面强化和残余应力？如何控制？ 答： 切削过程中，由于刀具对加工表面的强烈挤压和摩擦，使工件加工表面层的硬度和强度提高了，从而在工件表面形成一个硬化层，这就是表面强化。机械加工方法一般都产生表面强化，塑性变形越小，表面强化越小。 工件去掉外力后，存留在工件内部的应力称为内应力或残余应力。内应力总是拉伸应力和压缩应力并存而处于平衡状态，即合力为零。 减小铸件内应力的措施： 1）设计时应使壁厚均匀； 2）还可采用人
4、工时效或自然时效的办法； 3）在加工重要表面时，粗加工之后要经过很多道别的工序后才安排精加工。 14、何谓磨削烧伤？如何控制和避免？ 答： 磨削时 ，工件表面层的温度超过金属相变温度，引起表面层金相组织发生变化，强度和硬度降低，使表层氧化呈现不同的氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。一般有回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤 。 避免磨削烧伤的措施 ： （ 1）减少磨削热的产生。减小径向进给量，选取较软的砂轮，减少工件和砂轮的接触面积。（ 2）加速磨削热散出。适当提高工件速度和轴向进给量，采取有效的冷却方法。 15、机械加工表面质量对机器零件的使用性能有何影响？ 答： 1、表面质量对耐磨性的影响：（ 1
5、）较小的表面粗糙度可提高零件的耐磨性，会延长使用寿命。但是，表面粗糙度并不 是越小越好。在一定的摩擦条件下，零件表面总有一个最合适的表面粗糙度值。（ 2）适当的加工痕迹方向，可使摩擦副的表面提高耐磨性（ 3）表面强化会提高耐磨性。 2、表面质量对疲劳强度的影响：（ 1）减小塑性材料的表面粗糙度，会有助于提高疲劳极限，不易产生疲劳破坏。（ 2）表面强化有助于提高零件的疲劳强度。（ 3）表面层有压缩残余应力时，将提高零件的疲劳强度。而拉伸残余应力将降低零件的疲劳强度。所以，为提高疲劳强度，可人为地在零件表面层造成压缩残余应力。方法是：喷丸加工和滚挤压加工；表面渗碳和淬火；渗氮。 3、表面质量对零
6、件抗腐蚀性的影响： （ 1）表面粗糙度越小，抗腐蚀性越好。（ 2）表面强化和表面压缩应力有助于提高耐磨性。 4、表面质量对零件配合性质的影响： 若配合表面粗糙度大，磨损很快，使间隙配合中的间隙增大；使过盈配合中的过盈减小，改变了配合的性质。 17、试分析在车床上用两顶尖装夹车削细长光轴时，出现图 4-51a、 b、 c 所示三种误差的主要原因，并指出可分别采取什么方法来减小或消除。 答： a)产生此种误差的主要原因是工件刚度变化，中间刚度小，两端刚度大，中间部位在切削力作用下变形大，切掉的金属层薄，两端变形小，切掉的金属层厚，所以被加工成腰鼓形。可采用跟刀架来提高工件刚度，减小变形。 b)产生
7、此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在垂直面内不平行。可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在垂直面内的平行度误差。可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在垂直面内的平行度误差。 c)产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在平行面内不平行。可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在水 平面内的平行度误差。 18、在卧式铣床上铣削键槽（图 4-52），加工后经测量发现各处深度尺寸都比预先调整的小，并且靠工件两端处深度尺寸大于中间，试说明产生这一现象的原因。 答：各处深度尺寸都比预先的小是因为加工过程中工件在切削力作用下相对刀具发生弹性变形，铣削深度有所减小所致。中间深度小
8、是因为工件在此处的刚度最小，发生的弹性变形量最大，致使切掉的金属层厚度较小，所以两端处键槽深度大于中间。 第五章习题答案 一、解释名词术语 封闭环、增环、减环、装配尺寸链、零件尺寸链、工艺尺寸链（答案略） 二、思考题 1、尺寸链是如何组成的？如何判断尺寸链的增减环？ 答：尺寸链由一个封闭环和两个或两个以上的组成环组成。常用回路法来判断增减环：在尺寸回路中对每个尺寸画单向箭头，凡是箭头方向与封闭环方向相同的为减环，相反的为增环。 5、分组互换装配法有何特点？应用于何种场合？ 答： （ 1）优点：零件制造精度不高，但可获得较高的装配精度。 （ 2）缺点 :零件加工后需要使用精密仪器进行测量分组，并
9、分组存储，增加了成本。 （ 3）应用：适用于大批大量生产中装配组成环环数少而装配精度要求很高的机器结构中。 三、分析计算题 1.试分析图 5-45a、 b、 c 中尺寸链的增减环。 解：图 a）中增环： A1、 A2、 A3、 A5，减环： A4、 A6 图 b）为一并联尺寸链，由 A 尺寸链和 B 尺寸链组成。在 A 尺寸链中： A1、 A2 为增环； A3、A4 为减环；在 B 尺寸链中， B1 为增环， A3 为减环。 图 c)为一并联尺寸链，由 A 尺寸链和 B 尺寸链组成。在 A 尺寸链中： A1、 A2 为增环， A3、A4 为减环；在 B 尺寸链中， B1、 B2、 B3 为增环
10、， B4 为减环。 2图 5-46 所示的尺寸链（ 1）判断增环和减环。（ 2）用极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差。 （参考答案：增环： A2、 A4、 A5，减环： A1、 A3； A0 = 0;0.475:1.258mm TA0 = 1.733mm） 5图 5-49 所示为汽车发动机曲轴 1 第一主轴颈与缸体轴承座 3 的装配图，设计要求装配间隙 A0=0.050.25mm。若两个止推垫片 2 及 4 的厚度尺寸 A2=A4=2.5;0.030 mm；缸体轴承座 3的宽度尺寸 A3=38.5;0.1000 mm。试用极值法计算曲轴 1 第一轴颈宽度尺寸 A1 的基本尺寸、公差及极
11、限偏差。 （参考答案： A1 = 43.5:0.05:0.09mm） 6、图 5-50 为蜗杆转向器装置局部装配图。设计要求单列 圆锥滚子轴承 1 与左轴承 2 之间的装配精度为 A0，试建立保证该装配精度的装配尺寸链。 解： 增环： A3、 A4、 A5 减环： A1、 A2、 A6、 A7、 A8 9、图 5-53 所示为一蜗杆减速器装配图。设计要求需保证装配精度：（ 1）左端圆锥滚子轴承6 外圈端面与端盖 5 间具有一定的轴向间隙 A0。若不考虑相关零件的位置误差，试建立保证装配精度 A0 的装配尺寸链。 解： 增环： A3、 A4、 A11 减环： A2、 A5、 A6、 A7、 A8
12、、 A9、 A10 10、图 5-54 所示为汽车倒档装置图。设计要求倒档齿轮 3 的轮毂端面与垫片 4 间保证装配间隙 0.51.0mm。设计规定 A1=20.6mm； A2=A4=1.3;0.040 mm（标准件）。欲采用完全互换装配法保证装配精度，试设计确定有关零件的尺寸公差及极限偏差。 解：增环 A1，减环 A2、 A3、 A4 已知 A0=0:0.5:1.0mm， A0=A1-A2-A3-A4 A3=A1-A2-A4-A0=18mm 组成环平均公差 Tav,l=TA0n;1=0.125mm，选择 A1 为协调环。调整 TA3=0.11mm（ IT11 级），而A2=A4=1.3;0.
13、040 mm， TA2=TA4=0.04mm， TA1=TA0-TA2-TA3-TA4=0.31mm 各组成环极限偏差为： A2=A4=1.3;0.040 mm， A3=18;0.110 mm， ESA0=ESA1-(EIA2+EIA3+EIA4) ESA1=ESA0+(EIA2+EIA3+EIA4)=+0.81mm EIA1=ESA1-TA1=+0.50mm A1=20.6:0.50:0.81mm （答案不唯一） 16、一液压系统回油阀阀芯和阀套孔装配间隙要求为 X=0.0060.012mm。阀芯和阀套孔直径为 10mm。欲采用分组互换法保证装配精度，并且将阀芯和阀套孔的尺寸制造公差均放大到
14、 0.015mm，试：（ 1）确定分组公差、分组数 Z 和两零件直径尺寸的极限偏差。（ 2）用公差带图表示出两零件各相应组的配合关系。 解： TA0 = Xmax Xmin = 0.0120.006= 0.006mm Tav,l = TA0n;1 = 0.0062 = 0.003mm 据已知条件得 0.015DdT T mm ,0 . 0 1 550 . 0 0 3Da v lTZ T 采用基孔制，则铜套孔按 100:0.015mm制造。 活塞销按 10:0.009:0.006mm制造。各组配合关系见下图所示： 或采用基轴制，则活塞销按 10;0.0150 mm制造。 EI=ES TD=+0.
15、009 0.015= 0.006mm 钢套孔按 10;0.006:0.009mm制造。各组配合关系见下图所示： 19、图 5-58 所示为一齿轮装置图。装配精度要求 应保证轴向间隙 A0=00.25mm。设计规定：A1=4300:0.25mm， A2=80;0.120 mm， A3=100;0.140 mm， A4=190;0.1850 mm， A5=58;0.120 mm。欲采用固定调整装配法保证装配精度，调整垫片初定为 AF=2mm，制造公差为 TAF=0.04mm。试计算确定调整垫片组数 z、补偿能力 s、调整垫片各组尺寸及极限偏差 。 解：增环： A1 减环： A2、 A3、 A4、
16、A5、 AF Z TAin;2i1 1TA0 TAF= 0.25+ 0.12+0.14+0.185+ 0.120.25 0.04 = 3.88 取 Z=4 组 补偿能力 S=TA0 TAF = 0.250.04= 0.21mm AF1=A1max A2min A3min A4min A5min+TAF A0max=2.605mm AF2=AF1（ TA0-TAF） =2.395mm AF3=AF2（ TA0-TAF） =2.185mm AF4=AF3（ TA0-TAF） =1.975mm 已知 TAF=0.04mm ，按向体内原则确定各垫片极限偏差： AF1= 2.605;0.040 mm，
17、AF2 =2.395;0.040 mm， AF3=2.185;0.040 mm， AF1=1.975;0.040 mm 20、 如图 5-56 所示一齿轮箱简图，装配精度要求应保证轴向间隙 A0=00:0.2mm。设计规定：A1=4300:0.155mm， A2=80;0.0740 mm， A3=100;0.0870 mm， A4=190;0.1150 mm， A5=60mm， 其制造公差为 0.074mm。若采用修配装配法保证装配精度，并确定 A5 为修配 环，当最小修配量为0 时，试： (1)画出设计要求的和实际的封闭环公差带位置图。 (2)计算 修配 环 预加工 尺寸、极限偏差和最大修配
18、量。 解： 增环： A1 减环： A2、 A3、 A4、 A5，修配环为 A5，属于“越修越大”的情况。 TA0 0.2mm ESA0 = +0.2mm 0 0AEI 0 1 2 3 4 5A A A A A AT T T T T T 0.155 0.074 0.087 0.115 0.074 0.505mm 当最小修配量为零时， ESA0 =ESA0 = +0.2 EIA0 = ESA0 TA0 = +0.20.505= 0.305mm 公差带图如下： 由题意知，减环 A5 为修配环，当 Fmin 0 时， 0max 0maxAA 0 m a x 1 m a x 2 m i n 3 m i
19、n 4 m i n 5 m i n()A A A A A A 5 m i n 1 m a x 2 m i n 3 m i n 4 m i n 0 m a xA A A A A A 430.155（ 80 0.074 100 0.087 190 0.115） 0.2 60.231mm EIA5 A5min A5 0.231mm ESA5 EIA5+TA5=+0.305mm A5 = 60:0.231:0.305mm Fmax = TA0 TA0 = 0.505 0.2= 0.305mm 21、 图 5-49 所示为汽车发动机曲轴第一主轴颈及轴承座装配图，装配精度要求：主轴颈轴肩与止推垫片间的轴向
20、间隙 A0=0.050.15mm。设计规定 A1=43.5:0.05:0.15mm， A2=2.5;0.040 mm，A3=38.5;0.070 mm，欲采用修配装配法保证装配精度，确定 A4 为补偿（修配）环，其制造公差为 0.04mm，当规定最小修配量等于零时，试： (1)画出设计要求的和实际的封闭环公差带位置图。 (2)计算 修配 环 预加工 尺寸、极限偏差和最大修配量。 解： 增环： A1 减环： A2、 A3、 A4，修配环为 A4，属于“越修越大”的情况。 TA0 0.10mm ESA0 = +0.15mm， EIA0 = 0.05mm TA0 = TA1 + TA2 + TA3
21、+ TA4 =0.10 0.04 0.07 0.04 0.25mm ESA0 =ESA0 = +0.15 EIA0 = ESA0 TA0 = +0.15 0.25= 0.10mm 公差带图如下：（ 2 分） 由题意知，减环 A4 为修配环， A4=A1 A2 A3 A4 A0=43.5 2.5 38.5 0=2.5mm 当 Fmin 0 时， ESA0 = ESA0（ 1 分） ESA1 EIA2 EIA3 EIA4 = ESA0 EIA4 = ESA1 EIA2 EIA3 ESA0 = 0.15 (0.04) (0.07) 0.15= +0.11mm ESA4 EIA4+TA4= 0.15m
22、m A4 = 2.5:0.11:0.15mm Fmax = TA0 TA0 = 0.250.10= 0.15mm 第六章习题答案 二、思考题 1、何谓机械加工工艺规程？它在生产中起何作用？ 答： 机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 工艺规程的作用 （ 1）工艺规程是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据。 （ 2）工艺规程是组织生产和计划管理的重要技术文件。 （ 3）工艺规程是新建或扩建工厂的依据。 3、简述粗、精基准选择的原则。 答： 粗基准的选择原则 （ 1）尽可能选用精度要求高的主要表面做粗基准。 （ 2）用非加工表面做粗基准，可使非加工表面与加工表面间的位置
23、误差最小，同时可以在一次安装下架加工更多表面。 （ 3）选作粗基准的表面，应尽可能光洁、不能有飞边、浇口、冒口或其它缺陷，以便定位准确，夹紧牢固。 （ 4）粗基准在同一尺寸方向上应尽可能避免重复使用，通常只允许用一次。 精基准的选择原则 （ 1）应尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，即遵循“基准重合原则”。 （ 2）应尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵循“基准统一原则”。 （ 3）应保证工件的装夹稳定可靠，精基准应选择面积大、尺寸与形状公差较小，表面粗糙度较小的表面。 4、图 6-21 所示各零件加工时，如何选择它们的粗、精基准？并简述其理由。 答： c）图：粗基准选择 180
24、大端外圆面和右端面，粗加工小端外圆、端面和内孔；再以小端外圆和端面做精基 准粗加工大端外圆和端面、半精加工内孔、倒角；后以大端外圆和端面为精基准精加工小端外圆和端面、空刀槽、内孔；接着以小端端面和内孔为精基准，滚切齿面、磨削齿面。 d)图：粗基准选择不加工的内腔，因为这样可使不加工的内腔和加工表面之间的位置误差最小。选择 100.8 的外圆作为精基准加工下底面和 94.7 的内止口，后再以下底面和 94.7的内止口为精基准加工销孔和 100.8 的外圆及其上的功能槽，这样遵守基准统一原则。 7、零件加工时，为什么在一般情况下要划分加工阶段？各加工阶段的主要任务是什么？ 答： 划分加工阶段 的原
25、因： （ 1）可以更好地保证加工质量 （ 2）粗加工阶段中切除较大的加工余量，可以及时发现毛坯缺陷、避免造成浪费 （ 3）可合理使用机床设备 粗加工阶段：主要任务是去除各加工表面的大部分余量，并作出精基准。 精加工阶段：任务是减小粗加工留下的误差，并完成一些次要表面的加工。 半精加工阶段：任务是保证各主要表面达到图样要求。 光整加工阶段：任务是进一步减小表面粗糙度和提高精度。 8、何谓工序集中与工序分散？各有何主要特点？发展趋势是哪一种？ 答： 工序集中：就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多。 优点： （ 1）减少装夹次数，利于保证各表面之间的位置误差。 （ 2）便于采
26、用高生产率的机床。 （ 3）有利于生产组织和计划工作。 缺点： （ 1）机床设备结构复杂，同时工作的刀具数目多，降低了工作可靠性，增加了机床停机、换刀的时间损失。 （ 2）机床过于复杂，调整和维护都不方便。 工序集中 是机械零件加工的发展方向。 2.工序分散：就是将零件的加工分散在很多道工序中完成，每道工序加工内容少。 特点：与工序集中相反。 9、机械加工工序的安排有哪些原则？ 答： （ 1）先基准后其它：先安排精基准面的加工，然后用精基准定位来加工其它表面。 （ 2）先粗后精：先安排粗加工，再半精加工，最后精加工。 （ 3）先主后次：先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排其它
27、次要表面加工。 （ 4）先面后孔：对于箱体、支架连杆、底座等零件，应先加工平面后加工孔。 10、（ P222、 23）图 5-60a 所示为某柴油机体零件图及相关设计尺寸。相关表面加工的工艺过程：精铣顶平面 P，工序尺寸为 A1（图 b）；精镗曲轴主轴承座孔和凸轮轴轴承孔，工序尺 寸分别为 B1、 B2（图 c）。试（ 1）建立工艺尺寸链，并指出尺寸链间关系和封闭环。（ 2）计算工序尺寸 A1、 B1 及 B2，公差和极限偏差。 解：（ 1）根据 c)图标注的工序尺寸与 a)图中的设计尺寸相对照，可知 B2=205;0.1850 mm，而a)图中的设计尺寸 1550:0.07mm只能通过直接保
28、证 B1、 B2 来间接保证，所以它是封闭环，设为 B0，可建立 B 尺寸链如下图所示， B1 需换算； 根据 b)图标注的工序尺寸与 a)图的设计尺寸相对照，可知直接保证的工序尺寸 A1 并非设计尺寸，相关的尺寸有设计尺寸 460 0.1、 B2=205;0.1850 mm，设计尺寸 460 只能被间接保证，它是封闭环，设为 A0，可建立 A 尺寸链如下图， A1 尺寸需换算。 B2 分别参与 A、 B 两个尺寸链，为公共环， A、 B 尺寸链组成一个并联尺寸链。 增环： B1 减环： B2（ 205;0.1850 ） 增环： A1 减环： B2 封闭环： B0（ 1550:0.07）由题意
29、知， 封闭环： A0（ 460 0.1） （ 2）应先从最后工序 c)图开始计算 ，在 B 尺寸链中换算 B1 200 .1 8 5 0 .0 7BBTT 要减小 2 , 0.03BT B2取 T 则 02 0.03205B 1 0.04BT B1=B0+B2=155+205=360mm ESB0 = ESB1 EIB2 在 A 尺寸链中换算 A1：（提示： B2 要按调整后的尺寸 205;0.030 带入） A1=A0+B2=460+205=665mm TA1=TA0 TB2=0.2-0.03=0.17mm ESA0 = ESA1 EIB2 ESA1 = ESA0 + EIB2 = +0.1+(0.03)= +0.07mm EIA1=ESA1 TA1=+0.07 0.17= 0.10mm A1 = 665;0.10:0.07mm 11、 补充作业题： 如下图所示工件，加工时图纸要求保证尺寸 16 0.2mm，因这一尺寸不便直接测量，只好通过直接保证尺寸 L 来间接保证它，试求工序尺寸 L。 解： 封闭环： 16 0.20 增环： L、 360:0.10 减环： 52;0.150 16 L 36 52 L 32mm
