机械制造工艺学-重点习题解答

“机械制造工艺学”重点习题解答（2015-5-31）2-10 何谓毛坯余量？何谓工序余量？影响工序余量的因素有哪些？答：毛坯余量即加工总余量——毛坯尺寸与零件尺寸之差。

工序余量——相邻两工序基本尺寸之差。

影响工序余量的因素有：上工序的尺寸公差Ta ，上工序产生的表面粗糙度Ry 和表面缺陷层Ha ，上工序留下的空间误差ea ，本工序的装夹误差εb 四个部分。

2-13 在图4-73所示的工件中，0.02510.05070L --=mm ，020.02560L -=mm ，0.153020L +=mm ，不便直接测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。

解：尺寸链如左图所示，图中L3为封闭环，L1, L2, L4 为组成环，且 L1 为减环，L2, L4 为增环。

求L4的基本尺寸，由L3=(L2+L4)-L1 得 L4=L3+L1-L2=20+70-60=30mm由ES3=ES4+ES2-EI1 得 ES4=ES3-ES2+EI1=0.15-0+(-0.05)=0.1mm由EI3=EI4+EI2-ES1 得 EI4=EI3-EI2+ES1=0-(-0.025)+(-0.025)=0mm故测量尺寸应为0.14030L +=mm 。

2-14 图4-74为某零件的一个视图，图中槽深为+0.305m m ，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸？试标出它们的尺寸及公差。

解：[第一种方法] 测量键槽的槽低到外圆最远素线的距离，尺寸链如左图(a)所示；槽深L0为封闭环，外径L1为增环，测量尺寸L2为减环。

L2的公称尺寸为：L2=L1-L0=90-5=85由ES0=ES1-EI2 得 EI2=ES1-ES0=0-0.3=-0.3由 EI0=EI1-ES2得 ES2=EI1-EI0=-0.1-0=-0.1，所以0.120.385L --=mm 。

当然第一种测量方法较好。

[第二种方法] 测量键槽槽底到内孔壁的厚度，尺寸链如左图(b)所示；槽深+0.3005L =为封闭环，010.0545L -=为增环，200.025L =±为同轴度公差，0.0253030L +=, L2，L3，L4均为减环；求L4的尺寸及公差。

L4的公称尺寸为：L4=L1-L0-L2-L3=45-5-0-30=10mm ；由ES0=ES1-EI2-EI3-EI4，得 EI4=ES1-EI2-EI3-ES0=0-(-0.025)-0-0.3=-0.275；由EI0=EI1-ES2-ES3-ES4，得 ES4=EI1-ES2-ES3-EI0=-0.05-0.025-0.025-0= -0.1；所以0.140.27510L --=mm. （考虑同轴度的影响，把同轴度作为一个尺寸链进行计算！）2-20 何谓劳动生产率？提高机械加工劳动生产率的工艺措施有哪些？答：劳动生产率——单位时间内生产产品数量称为劳动生产率。

（P184-188）提高劳动生产率的措施有：1）缩短基本时间；2）减少辅助时间或者辅助时间与基本时间重叠；3）减少布置工作时间；4）减少准备时间和终结时间。

2-21 何谓时间定额？何谓单件时间？如何计算单件时间？答：（P183）时间定额——在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需要消耗的时间。

单件时间——完成一件产品所需要的基本时间、辅助时间、布置工作地时间和休息时间之和。

如何计算单件时间（P184式(4-24)）：T 单件=t 基+t 辅+t 布置+t 休。

补充习题： 2-X 如下图所示轴套零件的轴向尺寸，其外圆、内孔及端面均已加工。

已知00.1160L -=、00.05250L -=，要求保证3250.1L =±，试求：当以A 面定位钻直径为φ10mm 孔时的工序尺寸L 4及其偏差。

题2-X 图 题2-X 尺寸链图 解：尺寸链如上图所示，该尺寸链与L 1和孔径无关。

其中L 3为封闭环，L 2为增环，L 4为减环。

L4=L2-L3=50-25=25mm公差：由于T3=T2+T4，所以T4=T3-T2=0.2-0.05=0.15mm由ES3=ES2-EI4， 得 EI4=ES2-ES3=0-0.1=-0.1mm由EI3=EI2-ES4， 得 ES4=EI2-EI3=-0.05-(-0.1)=-0.05+0.1=0.05mm 所以，0050.1425L +-=mm ，检验：T4=ES4-EI4=0.05-(-0.1)=0.15；T2=0.05，T2+T4=T3=0.2mm 没有问题。

4-1 车床床身导轨在垂直平面内及水平面内的直线度对车削圆轴类零件的加工误差有何影响？影响程度各有何不同？答：导轨在垂直平面内的直线度引起的加工误差发生在被加工表面的切线方向上，是非敏感误差方向，对零件的加工精度影响小；导轨在水平面内的直线度引起的加工误差发生在加工表面的法线上是误差敏感方向，对加工精度影响大。

影响程度：根据教材（第3版P166）图406和公式（4-1）和（4-2），车床导轨垂直平面内的直线度对车外圆加工误差影响为：2()/z R z D ∆=∆，数值很小，可忽略不计。

车床导轨在水平面内的直线度对车外圆加工误差影响为：z R y ∆=∆，直线度误差影响明显。

4-8 设已知一工艺系统的误差复映系数为 0.25，工件在本工序前有圆度误差0.45mm ，若本工序形状精度规定允许差 0.01，问至少进给几次方能使形状精度合格？答：根据教材（第3版，P184）式（4-22）△g=ε×△m ，ε=C/k ；式中 △g 为工件形状误差，ε为误差复映系数，△m 为背吃刀量之差。

设ε为常数，需要进给 n 次能够达到形状精度要求；总误差复映系数为：123=......n n εεεεεε=总；由式（4-22）可得到△m=△g/ε=0.45/0.25=1.8由于0.01n n g m ε∆=∆≤，所以0.010.25 1.8n n n g m ε∆===∆，两边取对数，可以解得n =3.745≈4 .4-16 车削一批轴的外圆，其尺寸为Φ(25±0.05)mm ，已知此工序的加工误差分别曲线是正态分布，其标准差为σ=0.025mm ，曲线的顶峰位置偏于公差带中值左侧。

试求零件的合格率，废品率。

工艺系统经过怎样的调整可使废品率减低。

(该题缺少条件，无法求解！若取x 平均=24.98mm ，可解如下)答： 公差带中心为25mm ，而分布平均值为24.98mm ，在公差带中心左侧。

公差为：T=25.05-24.95=0.1mm ；工序能力系数计算：0.10.6667660.025p T C σ===⨯，三级工序能力，可能出现不合格产品。

合格品率计算：右边：z1=(25.05-24.98)/0.025=2.8，查表2-5，F(2.8)=0.4974；左边：z2=(24.98-24.95)/0.025=1.2，查表2-5，F(1.2)=0.3849；所以，合格品率为：F(2.8)+F(1.2)=0.8823=88.23%；不合格品率为：1-0.8823=0.1177=11.77%。

工艺系统的调整是减小标准差σ（减小随机误差），使分布中心和公差中心尽可能重合。

若Δ=0.01mm ，其它条件不变。

则：公差带中心为25mm ，而分布平均值为24.99mm ，在公差带中心左侧。

工序能力系数Cp=0.6667不变，三级工序能力。

合格品率计算：右边：z1=(25.05-24.99).0.025=2.4，查表2-5，F(2.4)=0.4918；左边：z2=(24.99-24.95)/0.025=1.6，查表2-5，F(1.6)=0.4452；所以，合格品率为：F(2.4)+F(1.6)=0.937=93.7%；不合格品率为：1-0.937=0.063=6.3%。

4-18 有一批零件，其内孔尺寸为0.0370+Φmm ，属于正态分布。

试求尺寸在0.030.0170++Φmm 之间的概率。

答：假定内孔尺寸中心和分布中心重合，则x 平均=70.015mm ，按照±3σ考虑，则σ=0.005.在分布图右边70.015至70.03的概率约为50%，由于70.01至70.015的概率为70.01570.01(1)0.34130.005F F -⎛⎫== ⎪⎝⎭， 则所求概率为0.5+0.3413=0.8413=84.13%。

5-7 为什么在切削加工中一般都会产生冷作硬化现象？答：（P240）切削加工过程中会产生的剧烈的塑性变形和弹性变形，其中塑性变形使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，进一步变形受到阻碍，这些都会使表面层金属的硬度增加，统称为冷作硬化（或称为加工硬化、强化）。

5-12 为什么磨削容易产生烧伤？如果工件材料和磨削用量无法改变，减轻烧伤现象的最佳途径是什么？答（P243-244）：磨削容易产生烧伤的原因是：磨削速度高、消耗功率大；砂轮磨粒导热性差，为天然负前角、磨削力大，磨削温度高。

如果工件材料和磨削用量无法改变，减轻烧伤最有效的方法是改善冷却条件，如选择内冷却砂轮或者开槽砂轮，使冷却液能够进入磨削区域；还需要合理选择砂轮硬度、结合剂和组织等。

5-16 机械加工中，为什么工件表层金属会产生残余应力？答：（教材P245-247）工件表层产生残余应力的原因是：（1）冷态塑性变形：机械加工时，工件表面受到挤压与摩擦，表层产生伸长塑变，基体仍处于弹性变形状态。

切削后，表层产生残余压应力，而在里层产生残余拉伸应力。

（2）热态塑性变形：机械加工时，切削或磨削热使工件表面局部温升过高，引起高温塑性变形。

表层产生残余拉应力，里层产生产生残余压应力；（3）金相组织变化：切削时产生的高温会引起表面的相变。

比容大的组织→比容小的组织→体积收缩，产生拉应力，反之，产生压应力。

5-22 什么是自激振动？它与强迫振动、自由振动相比，有哪些主要特征？答：（P253-255）机械加工过程中，在没有周期性外力（相对于切削过程而言）作用下，由系统内部激发反馈产生的周期性振动，称为自激振动，简称为颤振。

与强迫振动相比，自激振动具有以下特征：自激振动是在没有外力干扰下所产生的振动运动，这与强迫振动有本质的区别；自激振动的频率接近于系统的固有频率，这就是说颤振频率取决振动系统的固有特性。

这与自由振动相似（但不相同），而与强迫振动根本不同。

自由振动受阻尼作用将迅速衰减，而自激振动却不因有阻尼存在而迅速衰减。

6-4 装配尺寸链是如何构成的? 装配尺寸链封闭环是如何确定的? 它与工艺尺寸链的封闭环有何区别?（P278-279）答：(在机器的装配关系中），装配尺寸链由相关零件的尺寸或相互位置关系构成。