机械制造技术基础习题

1. 下图为车削工件端面的示意图，图上标注的进给运动是，主偏角

是 ，刀具后角是 ，已加工表面是 。

2、图2-4-5所示为在车床上车孔示意图，试在图中标出刀具前角、后角、主角、副偏角和

刃倾角。

答案

图3

3、图3所示为车外园示意图，试在图中标出刀具前角、后角、主角、副偏角和刃倾角。 答案：1——前角、2——后角、3——副偏角、4——主偏角、5——刃倾角

1-11 锥度心轴限制（ ）个自由度。

① 2 ② 3 ③ 4 ④ 5

1-12 小锥度心轴限制（ ）个自由度。

① 2 ② 3 ③ 4 ④ 5

1-13 在球体上铣平面，要求保证尺寸H（习图2-1-13），必须限制（ ）个自由度。

① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4 习图2-1-13 1-14 在球体上铣平面，若采用习图2-1-14所示方法定位，则实际限制（ ）个自由度。

① 1 ② 2 ③ 3 ④ 4

1-15 过正方体工件中心垂直于某一表面打一通孔，必须限制（ ）个自由度。 习图

2-1-14

① 2 ② 3 ③ 4 ④ 5

4. 分析题

4-1 试分析习图2-4-1所示各零件加工所必须限制的自由度：

a）在球上打盲孔φB，保证尺寸H；

b）在套筒零件上加工φB孔，要求与φD孔垂直相交，且保证尺寸L； c）在轴上铣横槽，保证槽宽B以及尺寸H和L；

d）在支座零件上铣槽，保证槽宽B和槽深H及与4分布孔的位置度。

4-2 试分析习图2-4-2所示各定位方案中：① 各定位元件限制的自由度；② 判断有无欠定位或过定位；③ 对不合理的定位方案提出改进意见。

a）车阶梯轴小外圆及台阶端面； b）车外圆，保证外圆与内孔同轴；

c）钻、铰连杆小头孔，要求保证与大头孔轴线的距离及平行度，并与毛坯外圆同轴； d）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。

4-3 在习图2-4-3所示工件上加工键槽，要求保证尺寸54 00.14和对称度0.03。现有3种定位方案，分别如图b，c，d所示。试分别计算3种方案的定位误差，并选择最佳方案。

3.00+Xb）

a）

c）

习图 2-4-2

d）

b£©

习图2-4-3

d£©

ZX

Y

d）

习图2-4-1

Xa）

b） c）

1． 图1为工件加工平面BD的三种定位方案,孔O1已加工,1,2,3为三个支钉,分析计算工序

尺寸A的定位误差,并提出更好的定位方案.

图1

4-4 某工厂在齿轮加工中，安排了一道以小锥度心轴安装齿轮坯精车齿轮坯两大端面的工序，试从定位角度分析其原因。

4-5 习图2-4-5所示为在车床上车孔示意图，试在图中标出刀具前角、后角、主角、副偏角和刃倾角。

图2-4-5

4-6 习图2-4-6所示零件，外圆及两端面已加工好（外圆直径D 50 0.1）。现加工槽 B ，要求保证位置尺寸 L 和 H 。试：

1）定加工时必须限制的自由度；

2）选择定位方法和定位元件，并在图中示意画出；

3）计算所选定位方法的定位误差。

习图2-4-6

4-7 习图2-4-7所示齿轮坯，内孔及外圆已加工合格

0.025

（D 35 0mm，d 80 0，现在插床上以0.1 mm）

.2调整法加工键槽，要求保证尺寸H 38.5 00 mm。试

计算图示定位方法的定位误差（忽略外圆与内孔同轴度误差）。——（对应知识点2.4.4） 习图 2-4-7

4-8 在车床上，切断工件时，切到最后时工件常常被挤断。试分析其原因。

4-9 试分析习图2-4-9所示零件在结构工艺性上有哪些缺陷？如何改进？

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 90o，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 20 0.05mm。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 35mm外圆的同轴度误差）。

习图4-4-1

4-1答案：

键槽底面对 35mm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 20 0.05mm外圆中心在垂直方向上的变动量： 0 0.7 Td 0.7 0.1 0.07mm

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： P 0.05/300 0.01/150 0.07/150 0.21/300

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。

a） b） c）

习图4-4-2

4-2

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，右端直径大于左端直径。

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。 4-6 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σ = 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。

4-6 答案：

① 分布图

② 工艺能力系数CP=0.2/（6×0.003）=1.1 ③ 废品率约为 50%

⑤ 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 在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为 20

0.1mm。若根据测量工序尺寸接近正

态分布，其标准差为 0.025mm计算不合格品率。 4-7

习图4-4-7ans

画出分布曲线图，可计算出不合格品率为21.055%

例1 有一批小轴，其直径尺寸要求为ø180 0.035mm,加工后尺寸属正态分布，测量计算得一批工件直径的算术平均值=17.975mm，均方根差=0.01mm。试计算合格品率，分析废品产生的原因，提出减少废品率的措施。

解：1、画尺寸分布区与于公差带间的关系图 2、设计尺寸可写作

￠

180 0.035 17.9825 0.0175

3、系统误差 ⊿

=X x 17.9825 17.975 0.0075 4、计算合格率和废品率

x1 T2 0.025

x1

0.0.01 2.5

A1 0.9876

x2 T2 0.01 A2 0.6826

合格品率为 A 2(A1 A2) 83.51

废品率为 1-A=16.49%

产生废品的原因：一是对刀不准，存在系统误差；二是本工序加工的精度较差。减少废品的有效措施是在消除系统误差基础上进一步改善工艺条件，使 减少至6 <T.

例：在两台自动切割机上加工工一批小轴的外园，要求保证直径ø11±0.02mm,第一台加工1000件，其直径尺按正态分布，平均值x1 11.005mm，均方差 1 0.004mm。第二台加工500件，其直径也按正态分布，且=x2 11.015mm， 1 0.0025=mm。试求： 1） 在同一图上画出两台机床加工的两批工件的尺寸分布图，并指出哪台机床的精度高？ 2） 计算并比较那台机床的废品率高，并分析其产生的原因及提出改进的办法。 解：两台机床加工的两批小轴，其加工直径分布曲线如下图所示； 1、 第一台机床的加工精度 6 1 6 0.004 0.024 第二机床的加工精度

6 2 6 0.002 50.015

所以，6 2 6 1，故第二台机床的加工精度高。

2、 第一台机床加工的小轴，其直径全部落在公差内，故无废品。第二台机床加工的小轴，

有部分直径落在公差带外，成为可修复废品。 A(

x1

0.0.01 1

x2 x

2

)

11.02 11.015

A(2)

0.0025

A(2) 0.9542

废品率为 0.5 0.9542 2 2.28

从图中可见，第二台机床产生废品的主要原因是刀具调整不当，使一批工件尺寸分布重心偏大于公差中心，从而产生可修复废品。

改进的办法是对第二机床的车刀重新调整，使之再进刀0.0075mm为宜。

例：在车床上车一批轴，要求为Φ250已知轴径尺寸误差按正待分布， 0.1mm。σ=0.02mm,问这批加工件合格品率是多少？不合格平率是多少?能否修复？ 解：1）标准化变化

Z=(x-x)/σ=(25-24.96)/0.02=2 2）偏大不合格平率为：0.5-

x=24.96mm,

F

2

=0.4772

F

2

=0.5-0.4772=2.28%（不可

修复的不合格品）

3）偏小不合格平率为：0.5-0.49865=0.00135=0.135%（可修复的不合格品）

4）合格品为：1-2.28%-0.135%=97.595%

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 1-22 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 1-24 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

4. 分析计算题

4-1 试选择习图5-4-1示三个零件的粗﹑精基准。其中a）齿轮，m=2，Z=37，毛坯为热轧棒料； b）液压油缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出。c）飞轮，毛坯为铸件。均为批量生产。图中除了有不加工符号的表面外，均为加工表面。

a）

b） 习图5-4-1

c）

4-1

1. 图a：① 精基准——齿轮的设计基准是孔A。按基准重合原则，应选孔A为精基准。以A为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔A为统一精基准。 ② 粗基准——齿轮各表面均需加工，不存在保证加工面与不加工面相互位置关系的问题。在加工孔A时，以外圆定位较为方便，且可以保证以孔A定位加工外圆时获得较均匀的余量，故选外圆表面为粗基准。

2. 图b：① 精基准——液压油缸的设计基准是孔B。按基准重合原则，应选孔B为精基准。以B为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔B为统一精基准。② 粗基准——液压油缸外圆没有功能要求，与孔B也没有位置关系要求。而孔B是重要加工面，从保证其余量均匀的角度出发，应选孔B的毛坯孔作定位粗基准。

3. 图c：① 精基准——飞轮的设计基准是孔C。按基准重合原则，应选孔C为精基准。以C为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔C为统一精基准。② 粗基准——为保证飞轮旋转时的平衡，大外圆与不加工孔要求同轴，且不加工内端面与外圆台阶面距离应尽可能的均匀，故应不加工孔及内端面作定位粗基准。

4-2 今加工一批直径为 25 0m，Ra = 0.8mm，长度为55mm的光轴，材料为45钢，.021m

毛坯为直径φ28±0.3mm的热轧棒料，试确定其在大批量生产中的工艺路线以及各工序的工序尺寸、工序公差及其偏差。 4-2

5. 确定工艺路线：粗车—半精车—粗磨—精磨

2. 确定各工序余量：根据经验或查手册确定，精磨余量=0.1mm，粗磨余量=0.3mm，半精车余量=1.0mm，粗车余量=总余量－（精磨余量+粗磨余量+半精车余量）=4－（0.1+0.3+1.0）=2.6 mm。

3. 计算各工序基本尺寸：精磨基本尺寸=24 mm，粗磨基本尺寸=（24+0.1）=24.1 mm，半精车基本尺寸=（24.1+0.3）=24.4 mm，粗车基本尺寸=（24.4+1.0）=25.4 mm。

4. 确定各工序加工经济精度：精磨IT6（设计要求），粗磨IT8，半精车IT11，粗车IT13。

5. 按入体原则标注各工序尺寸及公差：

00

精磨— 24 00.013mm，粗磨— 24.1 0.033mm，半精车— 24.4 0.13mm，粗车

— 25.4 0.33mm。

04-3 习图5-4-2所示a）为一轴套零件，尺寸38 0、c）、d）m已加工好，b）0.1mm和8 0.05m

为钻孔加工时三种定位方案的简图。试计算三种定位方案的工序尺寸A1 、A2和 A3。

b）

习图5-4-2

4-3答案：

1）图b：基准重合，定位误差 DW 0，A1 10 0.1mm；

2）图c：尺寸A2，10±0.1和8 0.05

0 构成一个尺寸链（见习解图5X4-2c），

其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A2和

08 0.05

是组成环，且

A2为增环，8 0.05

c）

习图5-4-3ans

d）

为

减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：

10= A2－8，→A2=18mm

由直线尺寸链极值算法偏差计算公式： 0.1=ESA2－（-0.05），→ESA2=0.05mm;

0.05-0.1=EIA2－0，→EIA2=-0.1mm。故：A2 18 0.1mm

03）图d：尺寸A3，10±0.1，8 0，其中尺寸.05和构成一个尺寸链（见习解图5X4-2d）00010±0.1是封闭环，尺寸A3，8 0且38 0A3和8 00.05和38 0.1是组成环，.1为增环，.05为减环。

由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：10= 38－（A3+8），→A3=28mm

由直线尺寸链极值算法偏差计算公式，有： 0.1=0－（EIA3+（-0.05）），→EIA3= -0.05mm;

0-0.1= -0.1－(ES A3+0)，→ESA3=0。故：A3 28 0.05mm

4-4 习图5-4-4所示轴承座零件， 30

0.03

mm孔已加工

好，现欲测量尺寸80±0.05。由于该尺寸不好直接测量，

故改测尺寸H。试确定尺寸H的大小及偏差。 4-4 答案：

尺寸80±0.05、H和半径R组成一个尺寸链，其中尺寸80±0.05是间接得到的，是封闭环。半径尺寸

0.0150.035

和H是增环。解此尺寸链可得到：H 30 R 15 0 0.05

4-5 答案：

建立尺寸链如习图5X4-5ans所示，其中A2 26 00.2，是尺寸链的封闭环；

00

是尺寸链的减环；R2 15 0是尺寸链的增环；A1也是尺寸链的增环，R1 15.3 0.05，.016，

待求。解此尺寸链可得到：

0.05

A2 26.3 0.184 mm

3、图5为某零件的加工路线图。工序Ⅰ：粗车小端外圆、肩面及端面；工序Ⅱ：车大外圆及端面；工序Ⅲ：精车小端外圆、肩面及端面。试校核工序Ⅲ精车端面的余量是否合适？若余量不够应如何改进？

解：Z3为封闭环

Z3=52+20.5-（50+22） Z3=0.5 ESZ3=0+0-(-0.2-0.3)=0.5

EIZ3=-0.5-0.1-(0+0)=-0.6(余量不够) 将尺寸520 0.5的下偏差改为“-0.3”

2、图3所示尺寸链中（图中Ao、Bo、Co、Do是封闭环），那些组成环是增环？那些组成

环是减环？

解： 图3

`

2、图3为齿轮轴截面图，要求保证轴径尺寸 28

0.024 0.008

0.164mm。其工艺过0mm和键槽深t=

28 0.10mm；2）铣键槽槽深至尺寸H；3）热处理；4）磨外圆至尺程为;1)车外圆至

0.024

28 0.008mm。试求工序尺寸H及其极限偏差。 寸

图3

1. 单项选择

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

1-7 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 1-15 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

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 2-5 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

习图4-2-5

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 钻头刃磨习图4-2-8

不对称

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

2-9 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

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

0.2

图5中零件，成批生产时用端面B定位加工表面A，以保证尺寸100，试标铣此缺口时的

工序尺寸及公差。

图 5-33

A 要求渗碳处理，渗碳层深度规定为 0.5～0.8mm。与此有关的加工过程如下：

1） 精车A面，保证直径 D1 38.40 0.1 ；

2）渗碳处理，控制渗碳层深度H1； (表面具有高的硬度和耐磨性) 3）精磨A面保证直径尺寸D1 38.40 0.016 ，同时保证规定的渗碳层深度。 试确定H1的数值

5-33