机械制造基础练习与答案4

第4章 练习题
1. 单项选择
1-1 表面粗糙度的波长与波高比值一般（ ）。

① 小于50 ② 等于50～200 ③ 等于200～1000 ④ 大于1000
1-2 表面层加工硬化程度是指（ ）。

① 表面层的硬度 ② 表面层的硬度与基体硬度之比 ③ 表面层的硬度与基体硬
度之差
④ 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比
1-3 原始误差是指产生加工误差的“源误差”，即（ ）。

① 机床误差 ② 夹具误差 ③ 刀具误差 ④ 工艺系统误差
1-4 误差的敏感方向是（ ）。

① 主运动方向 ② 进给运动方向 ③ 过刀尖的加工表面的法向 ④ 过刀尖的加工表面的切向
1-5 试切n 个工件，由于判断不准而引起的刀具调整误差为（ ）。

① 3σ ② 6σ ③ n σ3 ④ n
σ
6
1-6 精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的（ ）。

① 1/10～1/5 ② 1/5～1/3 ③ 1/3～1/2 ④ 1/2～1
1-7 镗床主轴采用滑动轴承时，影响主轴回转精度的最主要因素是（ ）。

① 轴承孔的圆度误差 ② 主轴轴径的圆度误差 ③ 轴径与轴承孔的间隙 ④ 切削力的大小
1-8 在普通车床上用三爪卡盘夹工件外圆车内孔，车后发现内孔与外圆不同轴，其最可能原因是（ ）。

① 车床主轴径向跳动 ② 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴 ③ 刀尖与主轴轴
线不等高
④ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行
1-9 在车床上就地车削（或磨削）三爪卡盘的卡爪是为了（ ）。

① 提高主轴回转精度 ② 降低三爪卡盘卡爪面的表面粗糙度 ③ 提高装夹稳定
性
④ 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴
1-10 为减小传动元件对传动精度的影响，应采用（ ）传动。

② 升速 ② 降速 ③ 等速 ④ 变速
1-11 通常机床传动链的（）元件误差对加工误差影响最大。

① 首端②末端③ 中间④ 两端
1-12 工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度（）。

① 之和②倒数之和③ 之和的倒数④ 倒数之和的倒数
1-13 机床部件的实际刚度（）按实体所估算的刚度。

①大于②等于③ 小于④远小于
1-14 接触变形与接触表面名义压强成（）。

①正比② 反比③ 指数关系④ 对数关系
1-15 误差复映系数与工艺系统刚度成（）。

①正比② 反比③ 指数关系④ 对数关系
1-16 车削加工中，大部分切削热（）。

① 传给工件② 传给刀具③ 传给机床④ 被切屑所带走
1-17 磨削加工中，大部分磨削热（）。

① 传给工件② 传给刀具③ 传给机床④ 被磨屑所带走
1-18 为了减小机床零部件的热变形，在零部件设计上应注意（）。

①加大截面积② 减小长径比③ 采用开式结构④ 采用热对称结构
1-19 工艺能力系数与零件公差（）。

①成正比② 成反比③ 无关④ 关系不大
1-20 外圆磨床上采用死顶尖是为了（）。

①消除顶尖孔不圆度对加工精度的影响② 消除导轨不直度对加工精度的
③ 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响④ 提高工艺系统刚度
1-21 加工塑性材料时，（）切削容易产生积屑瘤和鳞刺。

① 低速② 中速③ 高速④ 超高速
1-22 强迫振动的频率与外界干扰力的频率（）。

① 无关② 相近③ 相同④ 相同或成整倍数关系
1-23 削扁镗杆的减振原理是（）。

① 镗杆横截面积加大② 镗杆截面矩加大③ 基于再生自激振动原理
④ 基于振型偶合自激振动原理
1-24 自激振动的频率( )工艺系统的固有频率。

① 大于② 小于③ 等于④ 等于或接近于
2. 多项选择
2-1 尺寸精度的获得方法有（）。

① 试切法② 调整法③ 定尺寸刀具法④ 自动控制法
2-2 零件加工表面粗糙度对零件的（）有重要影响。

① 耐磨性② 耐蚀性③ 抗疲劳强度④ 配合质量
2-3 主轴回转误差可以分解为（）等几种基本形式。

① 径向跳动② 轴向窜动③ 倾角摆动④ 偏心运动
2-4 影响零件接触表面接触变形的因素有（）。

① 零件材料② 表面粗糙度③ 名义压强④ 名义面积
2-5 如习图4-2-5所示，零件安装在车床三爪卡盘上车孔（内孔车刀安装在刀架上）。

加工后发现被加工孔出现外大里小的锥度误差。

产生该误差
的可能原因有（）。

① 主轴径向跳动② 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴
③ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行④ 刀杆刚性不
足
2-6在车床上以两顶尖定位车削光轴，车后发现工件中部直径偏
大，两头直径偏小，其可能的原因有（）。

①工件刚度不足② 前后顶尖刚度不足③ 车床纵向导轨直线度误差④ 导轨
扭曲
2-7在车床上车削光轴（习图4-2-7），车后发现工件A处直径比B处直径大，其可能的原因有（）。

①刀架刚度不足② 尾顶尖刚度不足③ 导轨扭曲④ 车床纵向导轨与主轴回
转轴线不平行
2-8 机械加工工艺系统的内部热源主要有（）。

① 切削热② 摩擦热③ 辐射热④ 对流热
2-9 如习图4-2-8所示，零件安装在车床三爪卡盘上钻孔（钻头安装在尾座上）。

加工后测量，发现孔径偏大。

造成孔径偏大的可能原因有（）。

① 车床导轨与主轴回转轴线不平行② 尾座套筒轴线
与主轴回转轴线不同轴③ 刀具热变形④ 钻头刃磨
不对称B A
习图4-2-7
习图4-2-8
习图4-2-5
2-10 下列误差因素中属于常值系统误差的因素有（）。

① 机床几何误差② 工件定位误差③ 调整误差④ 刀具磨损
2-11 下列误差因素中属于随机误差的因素有（）。

① 机床热变形② 工件定位误差③ 夹紧误差④ 毛坯余量不均引起的误差复映
2-12 从分布图上可以（）。

——（对应知识点4.6.2）
① 确定工序能力② 估算不合格品率③ 判别常值误差大小④ 判别工艺过程是否稳定
2-13 通常根据 X-R 图上点的分布情况可以判断 ( )。

① 有无不合格品② 工艺过程是否稳定③ 是否存常值系统误差④ 是否存在
变值系统误差
2-14 影响切削残留面积高度的因素主要包括（）等。

① 切削速度② 进给量③ 刀具主偏角④ 刀具刃倾角
2-15 影响切削加工表面粗糙度的主要因素有（）等。

① 切削速度② 切削深度③ 进给量④ 工件材料性质
2-16 影响外圆磨削表面粗糙度的磨削用量有（）。

① 砂轮速度② 工件速度③ 磨削深度④ 纵向进给量
2-17 消除或减小加工硬化的措施有 ( )等。

① 加大刀具前角② 改善工件的切削加工性③ 提高刀具刃磨质量④ 降低切削速度
2-18 避免磨削烧伤、磨削裂纹的措施有 ( )等。

① 选择较软的砂轮② 选用较小的工件速度③ 选用较小的磨削深度④ 改善冷却条件
2-19 消除或减弱铣削过程中自激振动的方法有 ( )。

① 提高工艺系统刚度② 增大工艺系统阻尼③ 加大切削宽度④ 采用变速切削
3. 判断题
3-1 零件表面的位置精度可以通过一次装夹或多次装夹加工得到。

3-2 零件表面粗糙度值越小，表面磨损越小。

3-3 零件表面残余应力为压应力时，可提高零件的疲劳强度。

3-4 粗糙表面易被腐蚀。

3-5 在机械加工中不允许有加工原理误差。

3-6 工件的内应力不影响加工精度
3-7 主轴的径向跳动会引起工件的圆度误差。

3-8 普通车床导轨在垂直面内的直线度误差对加工精度影响不大。

3-9 采用预加载荷的方法可以提高接触刚度。

3-10 磨削机床床身导轨时，由于磨削热会使导轨产生中凸。

3-11 只要工序能力系数大于1，就可以保证不出废品。

3-12 在R x -中，只要没有点子越出控制限，就表明工艺过程稳定。

3-13 切削过程中的热效应将使加工表面产生张应力。

3-14 在车床上使用切断刀切断工件时的重叠系数等于0。

3-15 冲击式减振器特别适于低频振动的减振。

4. 分析题
4-1 在铣床上加工一批轴件上的键槽，如习图4-4-1所示。

已知铣床工作台面与导轨的平行度误差为0.05/300，夹具两定位V 型块夹角o 90=α，交点A 的连线与夹具体底面的平行度误差为0.01/150，阶梯轴工件两端轴颈尺寸为mm 05.020±φ。

试分析计算加工后键槽底面对工件轴线的平行度误差（只考虑上述因素影响，并忽略两轴颈与mm 35φ外圆的同轴度误差）。

习图4-4-1
4-2 试分析习图4-4-2所示的三种加工情况，加工后工件表面会产生何种形状误差？假
设工件的刚度很大，且车床床头刚度大于尾座刚度。

4-3 横磨一刚度很大的工件（习图4-4-3），若径向磨削力为100N ，头、尾架刚度分别为50000 N/mm 和40000N/mm ，试分析加工后工件的形状，并计算形状误差。

a ）
b ）
c ）
习图4-4-2
4-4 曾有人提出一种在工作状态下测量工艺系统静刚度的方法，其过程如下：如习图4-4-4所示，在车床顶尖间装夹一根刚度很大的轴，在轴靠近前、后顶尖及中间位置预先车出三个台阶，尺寸分别为H 11、H 12、H 21、H 22、H 31、H 32。

经过一次走刀后，测量加工后的台阶尺寸分别为h 11、h 12、h 21、h 22、h 31、h 32。

试：1）说明用此方法测量工艺系统静刚度的原理；2）如何由上面的数据确定工艺系统刚度？3）说明该方法的优缺点。

习图4-4-4
4-5 磨削CW6140车床床身导轨，若床身长L=2240mm ，床身高H=400mm ，磨削后床身上下面温差Δt = 5℃。

试计算由于工件热变形所引起的加工误差（工件材料热胀系数
α=1×10-5
）。

4-6 在无心磨床上磨削销轴，销轴外径尺寸要求为φ12±0.01。

现随机抽取100件进行测量，结果发现其外径尺寸接近正态分布，平均值为X = 11.99，均方根偏差为S = 0.003。

试：
① 画出销轴外径尺寸误差的分布曲线； ② 计算该工序的工艺能力系数； ③ 估计该工序的废品率；
④ 分析产生废品的原因，并提出解决办法。

F P
100
50
300 习图4-4-3
A
B
C
D
H 11
h 11
H 12
h 12
H 21
H 21
H 22
H 22
H 32
H 32
H 31
H 31
4-7 在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为0
1.020-φmm 。

若根据测量工序尺寸接近正
态分布，其标准差为025.0=σmm ，公差带中心小于分布曲线中心，偏差值为0.03 mm 。

试计算不合格品率。

4-8 在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为0
040.08-φmm 。

每隔一段时间测量一组数据，共
测得200个数据，列于表4X4-8，表中数据为7960+x （μm ）。

试：
1） 画出R x -图；
2） 判断工艺规程是否稳定； 3） 判断有无变值系统误差； 对R x -图进行分析。

表4-4-8
组号 测量值
平均值
极差
组号 测量值
平均值
极差
x 1
x 2
x 3
x 4
x 5
i x
R i
x 1
x 2
x 3
x 4
x 5
i x
R i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
30 37 31 35 36 43 35 21 20 26
25 29 30 40 30 35 18 18 15 31
18 28 33 35 43 38 25 11 21 24
21 30 35 35 45 30 21 23 25 25
29 35 30 38 35 45 18 28 19 26
24.6 31.8 31.8 36.6 37.8 38.2 23.4 20.2 20.0 26.4
12 9 5 5 15 15 17 17 10 7
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
26 22 28 24 29 38 28 30 28 33
27 22 20 25 28 35 27 31 38 40
24 20 17 28 23 30 35 29 32 38
25 18 28 34 24 33 38 31 28 33
25 22 25 20 34 30 31 40 30 30
25.4 20.8 23.6 26.2 27.6 33.2 31.8 32.2 31.2 34.8
3 4 11 14 11 8 11 11 10 10
4-9 习图4-4-9为精镗活塞销孔工序的示意图，工件以止口面及半精镗过的活塞销孔定位，试分析影响工件加工精度的工艺系统的各种原始误差因素。

定位误差
F
设计基准
定位基准 热变形
对刀误差
夹紧误差 菱形销
导轨误差
第4章练习题答案
1. 单项选择
1-1答案：① 小于50
1-2答案：④ 表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比
1-3答案：④ 工艺系统的精度
1-4答案：③ 过刀尖的加工表面的法向
3
1-5 答案：③ n
1-6 答案：② 1/5～1/2
1-7 答案：①轴承孔的圆度误差
1-8答案：② 卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴
1-9答案：④ 保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴
1-10答案：② 降速
1-11 答案：② 末端
1-12 答案：④ 倒数之和的倒数
1-13 答案：④ 远小于
1-14 答案：② 反比
1-15 答案：② 反比
1-16 答案：④ 被切屑所带走
1-17 答案：① 传给工件
1-18 答案：④ 采用热对称结构
1-19 答案：① 成正比
1-20 答案：③ 消除工件主轴运动误差对加工精度的影响
1-21 答案：② 中速
1-22 答案：④ 相同或成整倍数关系
1-23 答案：④ 基于振型偶合自激振动原理
1-24 答案：④ 等于或接近于
2. 多项选择
2-1答案：① 试切法② 调整法③ 定尺寸刀具法④ 自动控制法
2-2答案：① 耐磨性② 耐蚀性③ 抗疲劳强度④ 配合质量
2-3答案：① 径向跳动② 轴向窜动③ 倾角摆动
2-4 答案：① 零件材料② 表面粗糙度③ 名义压强
2-5 答案：② 三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴③ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行
2-6 答案：① 工件刚度不足③ 车床纵向导轨直线度误差
2-7 答案：② 尾顶尖刚度不足③ 导轨扭曲④ 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行2-8 答案：① 切削热② 摩擦热
2-9 答案： ② 尾座轴线与主轴回转轴线不同轴 ③ 刀具热变形 ④ 钻头刃磨不对称
2-10 答案： ① 机床几何误差 ③ 调整误差
2-11 答案：② 工件定位误差 ③ 夹紧误差 ④ 毛坯余量不均引起的误差复映 2-12 答案： ① 确定工序能力 ② 估算不合格品率 ③ 判别常值误差大小 2-13 答案：② 工艺过程是否稳定 ④ 是否存在变值系统误差 2-14 答案：② 进给量 ③ 刀具主偏角
2-15 答案： ① 切削速度 ③ 进给量 ④ 工件材料性质
2-16 答案：① 砂轮速度 ② 工件速度 ③ 磨削深度 ④ 纵向进给量
2-17 答案：① 加大刀具前角 ② 改善工件的切削加工性 ③ 提高刀具刃磨质量 2-18 答案：① 选择较软的砂轮 ③ 选用较小的磨削深度 ④ 改善冷却条件 2-19 答案：① 提高工艺系统刚度 ② 增大工艺系统阻尼 ④ 采用变速切削
3. 判断题
3-1 答案： ∨ 3-2 答案： × 3-3 答案： ∨ 3-4 答案： ∨ 3-5 答案： × 3-6 答案： × 3-7 答案： ∨ 3-8 答案： ∨
3-9 答案： ∨ 提示：参考图4-31。

3-10 答案： × 提示：磨削时导轨面温度升高，床身底部温度偏低，床身会上弯。

磨平后冷却，3-11 答案： × 导轨面将产生中凹。

3-12 答案： × 3-13 答案： ∨ 3-14 答案： × 3-15 答案： ×
4. 分析题
4-1答案：
键槽底面对mm 35φ下母线之间的平行度误差由3项组成：
① 铣床工作台面与导轨的平行度误差：0.05/300
② 夹具制造与安装误差（表现为交点A 的连线与夹具体底面的平行度误差）：0.01/150
③ 工件轴线与交点A 的连线的平行度误差：
为此，首先计算mm 05.020±φ外圆中心在垂直方向上的变动量：07.01.07.07.00=⨯=⨯=d T ∆mm
可得到工件轴线与交点A 的连线的平行度误差：0.07/150
最后得到键槽底面（认为与铣床导轨平行）对工件轴线的平行度误差： 300/21.0150/07.0150/01.0300/05.0=++=P ∆
4-2 答案：
a ） 在径向切削力的作用下，尾顶尖处的位移量大于前顶尖处的位移量，加工后工件外圆表面成锥形，右端止境大于左端直径。

b ） 在轴向切削力的作用下，工件受到扭矩的作用会产生顺时针方向的偏转。

若刀具刚度很大，加工后端面会产生中凹。

c ）由于切削力作用点位置变化，将使工件产生鞍形误差，且右端直径大于左端直径，加工后零件最终的形状参见图4-34。

4-3 答案：
A 点处的支反力：100300100
300=⨯=A F N D 点处的支反力：200300
200
300=⨯=
D F N 在磨削力的作用下，A 点处的位移量：
002.050000
100
==
A ∆mm 在磨削力的作用下，D 点处的位移量：
005.040000
200
==
D ∆mm 由几何关系，可求出B 点处的位移量：
0035.0300150
)002.0005.0(002.0=⨯-+
=B ∆mm
C 点处的位移量：
0045.0300
250
)002.0005.0(002.0=⨯-+
=c ∆mm
加工后，零件成锥形，锥度误差为0.001 mm 。

4-4答案：
1）工艺系统刚度分别为依据误差复映原理。

2）前、中、后3处的误差复映系数分别为：
323132311222122212121112111,,H H h h H H h
h H H h h --=--=--=εεε
前、中、后3处的工艺系统刚度分别为：
3
32211,,εεεC
k C k C k =
== 忽略工件的变形，工艺系统刚度主要取决于头架刚度k tj 、尾架刚度k wj 和刀架刚度k dj 。

并且有：
dj
wj dj
wj tj dj
tj k k k k k k k k k k 111141*********+=++=+= 解上面的方程可得到：
dj wj wj
tj dj dj
tj k k k k k k k k k k 11141412121111321-=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛+-=-= 3）优点：可反映工作状态下的系统刚度。

缺点：工艺系统存在许多影响加工误差的因素，实验中不可能将这些因素全部排除，会使实验结构存在较大误差。

有时这种误差可能大到使实验结果不可信的程度。

4-5 答案：
工件单面受热会产生翘曲变性，磨平后工件冷却下来，将使导轨产生中凹。

中凹量可按式（4-24）计算：
0784.0400
8522401018252=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅≈'-H L y θ
∆αmm 4-6 答案：
① 分布图
习图4-4-6ans
② 工艺能力系数C P =0.2/（6×0.003）=1.1
③ 废品率约为 50%
④ 产生废品的主要原因是存在较大的常值系统误差，很可能是砂轮位置调整不当所致；改进办法是重新调整砂轮位置。

4-7 答案：
习图4-4-7ans 12 11.99分布曲线 （公差带）
20
19.95。

（公差带） 19.9 分布曲线 19.98 不合格品率
画出分布曲线图，可计算出不合格品率为21.2%（参见思考题4-13，计算过程略） 4-8 答案：
1） 画出R x -图：① 计算各组平均值和极差，见表4-4-8；
② 计算中心线和上下控制限（参考式（4-32）（4-33），表4-6）：
x 图： 中心线 m)(88.2820
1μ∑===i x x CL
上控制线 m)(825.3425.1058.088.282μ=⨯+=+=R A x UCL
下控制线 m)(935.2225.1058.088.282μ=⨯-=-=R A x LCL
R 图：中心线 m)(25.10μ==R CL
上控制线 m)(628.2125.1011.24μ=⨯==R D UCL
下控制线 0=LCL ③ 根据以上结果作出R x -图，如习图4-4-8ans 所示。

2）在x 图上，有多个点子越出控制限，可以判定工艺过程不稳定。

3）在x 图上，点子没有明显得变化趋势，无法判定有无变值系统误差。

4）在x 图上，第4点到第9点之间，点子出现较大波动（R 图亦如此），表明工艺系统在此期间出现异常。

从第12点以后，点子有上升趋势（x 图），值得密切注意，应继续采样观察。

4-9 答案：
1） 影响孔径尺寸精度的因素：① 刀具调整（调整镗刀刀刃的伸出长度）；② 刀具磨损；
③ 刀具热变形。

2） 影响销孔形状精度的因素：① 主轴回转误差；② 导轨导向误差；③ 工作台运动方
向与主轴回转轴线不平行；④ 机床热变形。

3） 影响销孔位置精度的因素：① 定位误差（设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）
不重合，定位止口与夹具定位凸台、菱形销与销孔的配合间隙等引起）；② 夹紧误差；③ 调整误差（夹具在工作台上的位置调整，菱形销与主轴同轴度的调整等）；④ 夹具制造误差；⑤ 机床热变形；⑥ 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行。

LCL =22.935 UCL =34.825 CL =28.88 样组序号 0 5 10 15 20 x 图 x UCL =21.628 CL =10.25
LCL =0 习图4-4-8ans 样组序号 0 5 10 15 20 R 图 R。