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1、机械制造技术基础部分习题参考解答第一章 绪 论1-1 什么是生产过程、工艺过程和工艺规程？答：生产过程从原材料（或半成品）进厂，一直到把成品制造出来的各有关劳动过程的总称为该工厂的过程。工艺过程在生产过程中，凡属直接改变生产对象的尺寸、形状、物理化学性能以及相对位置关系的过程。工艺规程记录在给定条件下最合理的工艺过程的相关内容、并用来指导生产的文件。1-2 什么是工序、工位、工步和走刀？试举例说明。答：工序一个工人或一组工人，在一个工作地对同一工件或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。工位在工件的一次安装中，工件相对于机床（或刀具）每占据一个确切位置中所完成的那一部分工艺过程。 工步在
2、加工表面、切削刀具和切削用量（仅指机床主轴转速和进给量）都不变的情况下所完成的那一部分工艺过程。走刀在一个工步中，如果要切掉的金属层很厚，可分几次切，每切削一次，就称为一次走刀。比如车削一阶梯轴，在车床上完成的车外圆、端面等为一个工序，其中，n, f, ap不变的为一工步，切削小直径外圆表面因余量较大要分为几次走刀。1-3 什么是安装？什么是装夹？它们有什么区别？答：安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。装夹特指工件在机床夹具上的定位和夹紧的过程。安装包括一次装夹和装夹之后所完成的切削加工的工艺过程；装夹仅指定位和夹紧。1-4 单件生产、成批生产、大量生产各有哪些工艺特征？答：单件生产
3、零件互换性较差、毛坯制造精度低、加工余量大；采用通用机床、通用夹具和刀具，找正装夹，对工人技术水平要求较高；生产效率低。大量生产零件互换性好、毛坯精度高、加工余量小；采用高效专用机床、专用夹具和刀具，夹具定位装夹，操作工人技术水平要求不高，生产效率高。成批生产的毛坯精度、互换性、所以夹具和刀具等介于上述两者之间，机床采用通用机床或者数控机床，生产效率介于两者之间。1-5 试为某车床厂丝杠生产线确定生产类型，生产条件如下：加工零件：卧式车床丝杠（长为1617mm，直径为40mm，丝杠精度等级为8级，材料为Y40Mn）；年产量：5000台车床；备品率：5%；废品率：0.5%。答：该丝杠加工属于成批
4、生产，不属于大批量生产。年生产纲领为：1-6 什么是工件的定位？什么是工件的夹紧？试举例说明。答：工件的定位使工件相对于机床占有一个正确的位置的过程。工件的夹紧将定位以后的工件压紧，使工件在加工过程中总能保持其正确位置。如在铣床上使用台虎钳装夹一个矩形工件，应该是先定位，后夹紧。1-7 什么是工件的欠定位？什么是工件的过定位？试举例说明。答：欠定位工件定位时应该限制的自由度没有限制的现象。过定位几个定位元件同时限制一个自由度的现象。如：采用三爪卡盘夹持短轴，夹持过短（短销）属于欠定位；用三爪卡盘和尾座顶尖装夹一个轴类工件，也属于过定位。1-8 试举例说明什么是设计基准、工艺基准、工序基准、定位
5、基准、测量基准和装配基准。答：设计基准设计图样上标注设计尺寸所依据的基准；工艺基准工艺过程中所使用的基准，包括工序、定位、测量和装配基准；工序基准在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准；定位基准在加工中用作定位的基准；测量基准工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准；装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准。工艺基准应可能和设计基准一致。（具体举例略）。1-9 有人说：“工件在夹具中装夹，只要有6个定位支承点就是完全定位”，“凡是少于6个定位支承点，就是欠定位”，“凡是少于6个定位支承点，就不会出现过定位”，上面这些说法都对吗？为什么？试举
6、例说明。答：上述说法都是不对的。工件在夹具中装夹， 6个定位支承点不能按要求布置，就不能限制6个自由度；少于6个定位支承点，不一定是欠定位，因为有些工件不需要限制6个自由度；如在平面磨床上用磁力吸盘装夹工件，只限制3个自由度即可满足加工要求。少于6个定位支承点，如果支承布局不合理，也可能出现过定位。1-10 分析图1-10所示工件（图中工件用细双点划线绘制）的定位方式，并回答以下问题：（1）各定位件所限制的自由度；（2）判断有无欠定位或过定位现象，为什么？图中加工面用粗黑线标出。图1-10a、b、d、e为车削工序，图1-10c为钻孔工序，图1-10f为镗A孔工序，图1-10g为钻大头孔工序，图
7、1-10h为铣两端面工序。答：a) 两顶尖限制x移动、y移动、z移动、y转动、z转动5个自由度；三爪卡盘限制x移动、z移动2个自由度；x移动、z移动重复限制，过定位。b) 长销限制y移动、z移动、y转动、z转动4个自由度；台肩左平面限制x移动、y转动、z转动3个自由度；y转动、z转动重复限制，过定位。c) 底平面限制z移动、x转动、y转动3个自由度，左边短V型块限制x移动、y移动2个自由度，右边可移动V型块限制了y移动；有过定位，定位方案可行。d) 两顶尖限制x移动、y移动、z移动、y转动、z转动5个自由度；鸡心夹只传动扭矩，不限制自由度，该定位方案可行。e) 两带齿顶尖限制x移动、y移动、z
8、移动、y转动、z转动5个自由度，并传动转矩，该定位方案可行。f) 底平面（3个钉）限制z移动、x转动、y转动3个自由度，侧面2个支承钉限制y移动、z转动2个自由度，共限制5个自由度，加工d孔，欠定位，在yoz平面方向应有一个钉，限制x移动。g) 底平面限制z移动、x转动、y转动3个自由度，左面短销限制x移动、y移动2个自由度，右面可移动短V型块限制z转动1个自由度，该定位方案合理可行。h) 在z方向两个短V型块限制了x移动、y移动、x转动、y转动4个自由度，x方向的短V型块限制了z移动、z转动2个自由度，该定位方案合理可行。习题1-10图1-11 分析图1-11所示工件为满足加工要求所限制的自
9、由度。先选定位基面，然后在定位基面上标出所限的自由度，其画法如图8所示。图中粗黑线为加工面。答：a)在圆柱上钻孔，需要限制除y转动之外的5个自由度，可选外圆表面为定位基面，用两短V型块定位限制4个自由度（x移动、z移动、x转动、z转动），在轴向设置一支承钉，限制y移动，即可满足加工要求。b) 车短圆柱套筒端面需限制除x转动的5个自由度，可用外圆表面定位，三爪卡盘装夹，长套筒限制y移动、z移动、y转动、z转动4个自由度，左端面挡块限制x移动，即可满足加工要求。c) 在轴上铣槽需要限制除x转动之外的5个自由度，用工件外圆表面定位，用两短V型块定位限制4个自由度（y移动、z移动、y转动、z转动），在
10、轴向左侧面或者右侧面设置一支承钉，限制x移动，即可满足加工要求。d) 在阶梯轴上钻孔需要限制除x转动之外的5个自由度，用工件小端外圆表面定位，用两短V型块定位限制4个自由度（y移动、z移动、y转动、z转动），在轴向左侧面或者右侧面设置一支承钉，限制x移动，即可满足加工要求。e) 在三角块形工件上加工两孔需要限制工件的6个自由度，可用底平面定位，限制z移动、x转动、y转动三个自由度，用左侧面（yoz平面）两支承钉定位限制x移动、z转动2个自由度；用xoz左侧或右侧一个支承钉定位限制y移动。习题1-11图机械制造技术基础部分习题参考解答第二章 金属切削过程2-1 什么是切削用量三要素？在外圆车削中
11、，它们与切削层参数有什么关系？答：切削用量三要素是指切削速度v、进给量f、背吃刀量ap（切削深度）。在外圆车削中，它们与切削层参数的关系是：2-2 确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要几个基本角度？试画图标出这些基本角度。答：确定外圆车刀切削部分几何形状最少需要7个基本角度：前角、后角、主偏角、副偏角、副前角、副后角和刃倾角，这些基本角度如下图所示（其中副前角、副后角不做要求）。2-3 试述刀具标注角度和工作角度的区别。为什么车刀作横向切削时，进给量取值不能过大？答：刀具标注角度是在静态情况下在刀具标注角度参考系中测得的角度；而刀具工作角度是在刀具工作角度参考系中（考虑了刀具安装误差和进给运动
12、影响等因素）确定的刀具角度。车刀作横向切削时，进给量取值过大会使切削速度、基面变化过大，导致刀具实际工作前角和工作后角变化过大，可能会使刀具工作后角变为负值，不能正常切削加工（P23）。2-4 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？答：（P24）(1) 高的硬度和耐磨性；(2) 足够的强度和韧性；(3) 高耐热性；(4) 良好的导热性和耐热冲击性能；(5)良好的工艺性。2-5 常用的硬质合金有哪几类？如何选用？答：（P26）常用的硬质合金有三类：P类（我国钨钴钛类YT），主要用于切削钢等长屑材料；K类（我国钨钴类YG），主要用于切削铸铁、有色金属等材料；M类（我国通用类YW），可以加工铸铁、
13、有色金属和钢及难加工材料。2-6 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？答：切削形成过程分为三个变形区。第一变形区切削层金属与工件分离的剪切滑移区域，第二变形区前刀面与切屑底部的摩擦区域；第三变形区刀具后刀面与已加工表面的摩擦区域。第一变形区的变形特点主要是：金属的晶粒在刀具前刀面推挤作用下沿滑移线剪切滑移，晶粒伸长，晶格位错，剪切应力达到了材料的屈服极限。2-7什么是积屑瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积屑瘤的产生？答：（P32-34）切削塑性材料又能形成带状切屑时在前刀面刀尖处粘附的三角形金属硬块是积屑瘤。它对加工过程的影响是：使刀具前角增大，切削厚度变化，加工表面粗糙度增大，
14、刀具寿命降低；粗加工时影响不大，精加工必须防止。控制积屑瘤的措施是正确选用切削速度（避开易产出积屑瘤的切削速度范围）、使用润滑性能好的切削液、增大刀具前角、适当提高工件材料硬度。2-8 试述影响切削变形的主要因素及影响规律。答：（P34）影响切削变形的主要因素是：工件材料：强度越高，切削变形系数越小；刀具前角：增大刀具前角，切削变形系数减小；切削速度：切削速度越大，切削变形系数越小；切削层公称厚度：厚度越大，切削变形系数越小。2-9 常用的切屑形态有哪几种？它们一般都在什么情况下生成？控制切屑形态有哪几种方法？答：（P34-36）常用的切屑形态有带状切屑、节状切屑、粒状切屑、崩碎切屑。带状切屑
15、：加工塑性金属时，在切削厚度较小、切速较高、刀具前角较大的工况条件下常形成此类切屑。节状切屑、粒状切屑：在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑。崩碎切屑：加工脆性材料，切削厚度越大越易得到这类切屑。控制切屑形态的方法：采用断屑槽、改变刀具角度（主偏角、前角和刃倾角）、调整切削用量（主要是f）。2-10 在CA6140型车床上车削外圆，已知：工件材料为灰铸铁，其牌号为HT200；刀具材料为硬质合金，其牌号为YG6；刀具几何参数为：o=10，o= o = 8，r=45，r=10，s=-10（对三向切削分力的修正系数分别为），r= 0.5mm；切削用量为：ap=3mm， f=0.4mm/r，vc=8m/min。试求切削力Fc、Ff、Fp及切削功率。解：根据已知条件，查教材p39表2-3，得到代入p39公式(2-20)，可得再根据p38公式(2-17)，可得切削功率2-11 影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。答：（P41-42）影响切削力的主要因素有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具磨损、切削液和刀具材
