4单元综合复习八机械制造质量分析与控制.docx

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4单元综合复习八机械制造质量分析与控制

4单元综合复习（八）

第四章机械制造质量分析与控制

一、单向选择题：

1、原始误差是指产生加工误差的“源误差”，即（D）。

A、机床误差；B、夹具误差；C、刀具误差；D、工艺系统误差。

2、加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似刀刃轮廓进行加工而产生的误差，因此在生产中（C）。

A、不能采用；B、可以采用；C、误差允许，可广泛采用。

3、误差的敏感方向是（C）。

A、主运动方向；B、进给运动方向；

C、过刀尖的加工表面的法向；D、过刀尖的加工表面的切向。

4、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（A）。

A、轴承孔的圆度误差；B、主轴轴颈的圆度误差；

C、轴颈与轴承孔的间隙；D、切削力的大小。

5、在采用滚动轴承的主轴结构中，（B）不会影响主轴的回转精度。

A、滚动轴承外环滚道对其外圆的偏心；B、主轴轴颈的圆度；

C、滚动轴承内环滚道对其内孔的偏心；D、轴承座孔的圆度。

6、机床主轴产生轴向窜动时，对（C）的加工精度影响最大。

A、外圆；B、内孔；C、端面。

7、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，其最可能的原因是（B）。

A、车床主轴径向跳动；B、卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴；

C、刀尖与主轴轴线不等高；D、车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行。

8、在车床上就地车削（或磨削）三爪卡盘的卡爪是为了（D）。

A、提高主轴回转精度；B、降低卡爪装夹面的表面粗糙度；

C、提高装夹稳定性；D、保证卡爪装夹面与主轴回转轴线同轴。

9、外圆磨床上采用死顶尖是为了（Ｃ）。

Ａ、消除顶尖孔不圆度对加工精度的影响；　Ｂ、消除导轨不直度对加工精度的；

Ｃ、消除工件主轴运动误差对加工精度的影响；　Ｄ、提高工艺系统刚度。

10、车床上镗孔，若走刀方向在垂直平面内与主轴回转轴线不平行，则加工出的孔为（B）。

A、圆锥孔；B、双曲线孔；C.、圆柱孔。

11、对于卧式车床，影响加工精度最小的床身导轨误差是（B）误差。

A、水平面内的直线度；B、垂直面内的直线度；C、导轨间的平行度。

12、机床的传动链误差对于车（B）时的精度影响很大。

A、外圆；B、螺纹；C、内孔；D、端面。

13、为减小传动元件对传动精度的影响，应采用（B）传动。

A、升速；B、降速；C、等速；D、变速。

14、通常机床传动链的（C）元件误差对加工误差影响最大。

A、首端；B、中间；C、末端；D、两端。

15、工艺系统刚度等于工艺系统各组成环节刚度（D）。

A、之和；B、倒数之和；C、之和的倒数；D、倒数之和的倒数。

16、机床部件的实际刚度（D）按实体所估算的刚度。

A、大于；B、等于；C、小于；D、远小于。

17、工艺系统刚度表达式：

Kxt=Fy/y，其中y是（D）作用下的变形量。

A、Fy；B、Fy和Fx；C、Fy和Fz；D、Fy、Fx和Fz。

18、在车床两顶尖间加工一根长径比很大的光轴，工件刚性很差。

此时，由工艺系统刚度的影响所造成的加工误差，使工件呈（Ｃ）。

A、中凹马鞍形；B、锥形；C、腰鼓形；D、双曲面形。

19、误差复映系数ε的最佳值是（Ｃ）。

A、ε=1；B、ε＜1；C、ε＜＜1。

20、误差复映系数与工艺系统刚度成（Ｂ）。

Ａ、正比；　Ｂ、反比；　Ｃ、指数关系；　Ｄ、对数关系。

21、接触变形与接触表面名义压强成（A）。

Ａ、正比；　Ｂ、反比；　Ｃ、指数关系；　Ｄ、对数关系。

22、为了减小机床零部件的热变形，在零部件设计上应注意（Ｄ）。

Ａ、加大截面积；　Ｂ、减小长径比；　Ｃ、采用开式结构；　Ｄ、采用热对称结构。

23、磨削床身导轨面时，由于切削热的影响，会使加工后床身导轨面呈（Ａ　）误差。

A、中凹；B、中凸；C、都有可能。

24、工艺能力系数与零件公差（Ａ）。

Ａ、成正比；　Ｂ、成反比；　Ｃ、无关；　Ｄ、关系不大。

25、表面粗糙度的波长与波高比值一般（Ａ）。

Ａ、小于50；　Ｂ、等于50～200；　Ｃ、等于200～1000；　Ｄ、大于1000。

26、表面层加工硬化程度是指（Ｂ）。

Ａ、表面层的硬度；　Ｂ、表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比；

Ｃ、表面层的硬度与基体硬度之差；　Ｄ、表面层的硬度与基体硬度之比。

*27、强迫振动的频率与外界干扰力的频率（Ｄ）。

Ａ、无关；　Ｂ、相近；　Ｃ、相同；　Ｄ、相同或成整倍数关系。

*28、削扁镗杆的减振原理是（Ｄ）。

Ａ、镗杆横截面积加大；　Ｂ、镗杆截面矩加大；　

Ｃ、基于再生自激振动原理；Ｄ、基于振型偶合自激振动原理。

*29、自激振动的频率（Ｃ）工艺系统的固有频率。

Ａ、大于；　Ｂ、小于；　Ｃ、等于或接近于；　Ｄ、等于。

*30、试切n个工件，由于判断不准而引起的刀具调整误差为（Ｃ）。

Ａ、3

；　Ｂ、6

；　Ｃ、

；　Ｄ、

。

二、多向选择题：

1、主轴回转误差可以分解为（Ａ、Ｂ、Ｄ）等几种基本形式。

Ａ、径向跳动；　Ｂ、轴向窜动；　Ｃ、偏心运动；　Ｄ、角度摆动。

2、如习图4X2-5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（B、D）。

Ａ、主轴径向跳动；　Ｂ、三爪装夹面与主轴回转轴线不同轴；

Ｃ、刀杆刚性不足；Ｄ、车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行。

3、影响零件接触表面接触变形的因素有（Ａ、Ｂ、Ｃ）。

Ａ、零件材料；Ｂ、表面粗糙度；Ｃ、名义压强；Ｄ、名义面积。

4、在车床上车削光轴（习图4X2-7），车后发现工件A处直径比B处直径大，其可能的原因有（Ｂ、Ｃ）。

Ａ、刀架刚度不足；　Ｂ、尾顶尖刚度不足；

Ｃ、导轨扭曲；　Ｄ、车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行。

5、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（Ａ、Ｃ）。

Ａ、工件刚度不足；Ｂ、前后顶尖刚度不足；Ｃ、车床纵向导轨直线度误差；Ｄ、导轨扭曲。

6、如习图4X2-8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（Ｂ、Ｃ、Ｄ）。

Ａ、车床导轨与主轴回转轴线不平行；　Ｂ、钻头刃磨不对称；

Ｃ、尾座套筒轴线与主轴回转轴线不同轴；　Ｄ、刀具热变形。

7、机械加工工艺系统的内部热源主要有（Ａ、Ｂ）。

Ａ、切削热；　Ｂ、摩擦热；　Ｃ、辐射热；　Ｄ、对流热。

8、下列误差因素中属于常值系统误差的因素有（Ａ、Ｃ）。

Ａ、机床几何误差；　Ｂ、工件定位误差；　Ｃ、调整误差；　Ｄ、刀具磨损。

9、下列误差因素中属于随机误差的因素有（Ｂ、Ｃ、Ｄ）。

Ａ、机床热变形；　Ｂ、工件定位误差；

Ｃ、夹紧误差；　Ｄ、毛坯余量不均引起的误差复映。

10、从分布图上可以（Ａ、Ｂ、Ｃ）。

Ａ、确定工序能力；　Ｂ、估算不合格品率；

Ｃ、判别常值误差大小；　Ｄ、判别工艺过程是否稳定。

11、通常根据X-R图上点的分布情况可以判断（Ｂ、Ｄ）。

Ａ、有无不合格品；　Ｂ、工艺过程是否稳定；

Ｃ、是否存常值系统误差；　Ｄ、是否存在变值系统误差。

12、零件加工表面粗糙度对零件的（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）有重要影响。

Ａ、耐磨性；　Ｂ、耐蚀性；　Ｃ、抗疲劳强度；　Ｄ、配合质量。

13、影响切削残留面积高度的因素主要包括（Ａ、Ｂ、Ｃ）等。

Ａ、切削速度；　Ｂ、进给量；　Ｃ、刀具主偏角；　Ｄ、刀具刃倾角。

14、影响切削加工表面粗糙度的主要因素有（Ａ、Ｃ、Ｄ）等。

Ａ、切削速度；　Ｂ、切削深度；　Ｃ、进给量；　Ｄ、工件材料性质。

15、影响外圆磨削表面粗糙度的磨削用量有（A、B、C、D）。

Ａ、砂轮速度；　Ｂ、工件速度；　Ｃ、磨削深度；Ｄ　、纵向进给量。

16、消除或减小加工硬化的措施有（Ａ、Ｂ、Ｃ）等。

Ａ、加大刀具前角；　Ｂ、改善工件的切削加工性；

Ｃ、提高刀具刃磨质量；　Ｄ、降低切削速度。

17、避免磨削烧伤、磨削裂纹的措施有（Ａ、Ｃ、Ｄ）等。

Ａ、选择较软的砂轮；　　Ｂ、选用较小的工件速度；

Ｃ、选用较小的磨削深度；　　Ｄ、改善冷却条件。

※18、消除或减弱铣削过程中自激振动的方法有（Ａ、Ｂ、Ｄ）。

Ａ、提高工艺系统刚度；Ｂ、增大工艺系统阻尼；Ｃ、加大切削宽度；Ｄ、采用变速切削。

三、判断题：

1、在机械加工中不允许有加工原理误差。

　　（F）

2、主轴的径向跳动会引起工件的圆度误差。

　　（T）

3、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。

　　（T）

4、采用预加载荷的方法可以提高接触刚度。

　　（T）

5、磨削机床床身导轨，由于磨削热会使导轨最终产生中凸。

　　（F）

6、工件的内应力不影响加工精度。

　　（F）

7、切削过程中的热效应将使加工表面产生张应力。

　　（T）

8、只要工序能力系数大于1，就可以保证不出废品。

　　（F）

9、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。

　　（F）

10、零件表面粗糙度值越小，表面磨损越小。

　　（F）

11、零件表面残余应力为压应力时，可提高零件的疲劳强度。

　　（T）

12、粗糙表面易被腐蚀。

　　（T）

※13、在

中，只要没有点子越出控制限，就表明工艺过程稳定。

　（F）

*14、在车床上使用切断刀切断工件时的重叠系数等于0。

　　　（F）

*15、冲击式减振器特别适于低频振动的减振。

　　　（F）

四、填空题：

1、加工精度是零件加工后的实际几何参数（尺寸,形状和位置）与理想几何参数的符合程度。

2、工艺系统中凡是能直接引起加工误差的因素都称为原始误差。

3、误差敏感方向是对加工误差影响最大的那个方向（即通过刀刃的加工表面的法线方向）。

4、工艺系统的几何误差主要是机床几何误差、刀具误差、夹具误差、测量误差和调整误差。

5、机床几何误差主要有主轴回转误差、导轨误差和传动链误差。

6、主轴回转误差可分为纯径向跳动、纯轴向窜动、纯角度摆动。

7、系统性误差分为常值系统性误差和变值系统性误差。

8、研究加工精度的方法一般有两种，即因素分析法和统计分析法。

9、加工误差的统计分析法主要有分布曲线法和点图法。

10、机械加工表面质量的内容是表面层的几何形状误差和表面层金属的物理力学性能的变化。

11、表面粗糙度的形成原因大致可归纳为几何因数和物理因数这两个因数。

12、产生表面层残余应力的原因有冷态塑性变形、热态塑性变形、金相组织变化。

13、机械加工中，振动的类型有自由振动、强迫振动和自激振动三种。

※14、机床主轴是工件或刀具的安装基准和运动基准。

五、问答题：

1、原始误差可归纳为那几个方面？

答：

加工原理误差；工艺系统的几何误差；工艺系统受热变形引起的误差和工艺系统受热变

形引起的误差等四个方面。

2、试举例说明加工原理误差对加工精度的影响。

3、镗床上镗孔时，工作台进给（下左图所示），即工件直线进给运动，镗杆旋转运动。

导

轨在水平面、垂直面内的直线度误差对加工精度有何影响？

答：

孔径没有误差，有圆柱度误差。

轴线不直。

因为误差敏感方向不断变化。

4、若镗杆进给，即镗杆既旋转又移动（上右图所示），导轨误差对加工精度有无影响？

答：

不会产生孔的形状误差，但会产生孔的位置误差。

5、端铣时，若主轴回转轴线与工件进给方向不垂直，会产生何种加工误差？

作示意图。

答：

加工表面与定位底面不平行。

（图略）

6、何谓工艺系统？

何谓工艺系统的刚度？

何谓接触刚度？

答：

机械加工中，由机床、夹具、刀具和工件构成的一个相互联系的统一系统就是工艺系统；工艺系统整体抵抗变形的能力就称为工艺系统的刚度；连接表面间的接触变形称为接触刚度。

7、试写出工件受热时的热变形公式。

（均匀受热：

；不均匀受热：

。

）

*8、表面质量对机器零件使用性能的影响主要体现在那几个方面？

答：

主要体现在以下四个方面：

耐磨性、工作精度、疲劳强度和抗腐蚀性能。

教材：

4-4、答：

1、误差敏感方向就是指影响加工精度最大的方向（即通过刀刃的加工表面的法向）；

2、对车床来说，误差敏感方向是导轨在水平面内的直线度误差；而对于平面磨床、铣床及龙门刨床来说，误差敏感方向是导轨在垂直面内的直线度误差。

※4-6、（3）原因是：

尾顶尖刚度不足，导轨扭曲；采取措施：

1、提高机床部件刚度，减小受力变形；2、提高车床的安装精度，减小或避免导轨扭曲。

4-8、答：

1、磨削过程中套筒外层温度升高，外层金属受热膨胀，内层金属温度低，阻碍外层金属热伸长，这样，外层金属受到压应力，内层金属受到拉应力。

2、由于磨削温度较高，热膨胀造成的压力极大，当套筒材料的应变超出其弹性变化范围时，会使外层金属产生热塑性压缩变形。

冷却时，外层金属受内层金属的限制，不能收缩，产生残余拉应力，内层金属则产生压应力。

当用铣刀铣开套筒后，限制外层金属收缩的拉应力去除，外圆弧长度缩短，导致两个半圆环向外张开。

4-19、20、22。

六、分析计算题：

1、试分析图示的三种加工情况，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。

答：

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教材图4-11。

2、在铣床上加工一批轴件上的键槽，如图所示。

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

，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见图。

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，并忽略两轴颈与外圆的同轴度误差）。

答：

键槽底面对

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，计算

外圆中心在垂直方向上的变动量:

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：

3、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）。

答：

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。

中凹量可按教材P243第10行的公式计算：

mm

4、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。

答：

①分布图（见右图）

②工艺能力系数CP=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。

5、在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为

mm。

若根据测量工序尺寸接近正态分布其标准差为

mm，公差带中心小于分布曲线中心，偏差值为0.03mm。

试计算不合格品率。

答：

画出分布曲线图，可计算出不合格品率为21.2%（计算过程略）。

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

答：

A点处的支反力：

N

D点处的支反力：

N

在磨削力的作用下，A点处的位移量：

mm，

在磨削力的作用下，D点处的位移量：

mm，

由几何关系，可求出B点处的位移量：

mm，

C点处的位移量：

mm，

加工后，零件成锥形，锥度误差为0.001mm。

7、在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为mm。

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）。

1）画出

图；

2）判断工艺规程是否稳定；

3）判断有无变值系统误差；

4）对

图进行分析。

答：

1）画出

-R图：

①计算各组平均值和极差，见表4X4-8；

 ②计算中心线和上下控制限[参考式（4-32）（4-33），表4-6）]：

2）在

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

图上，点子没有明显的变化趋势，无法判定有无变值系统误差。

4）在

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（

图），值得密切注意，应继续采样观察。

教材：

4-11、答：

据题意，所指形状精度即为圆度误差，设其为X，则有

。

解之，得n=3，即最少应走3次刀，才能使形状精度合格。

4-13、答：

（1）∵公差带的中心为

mm，∴按题意，样本的平均值

mm；

（2）根据“6σ原则”及σ=0.025，求得

Xmax=24.99+3σ=24.99+0.075=25.065mm＞dmax=25.05mm,故会产生可修复的废品；

Xmin=24.99-3σ=24.99-0.075=24.925mm＜dmin=24.95mm，故会产生不可修复的废品。

（3）设总废品率为Q，则Q右是可修复的废品率，Q左是不可修复的废品率，经计算，得

可修复的废品率Q右=0.5-0.4918=0.0082=0.82%，

不可修复的废品率Q左=0.5-0.4452=0.0548=5.48%，

总废品率Q=Q右+Q左=0.82%+5.48%=6.3%，于是

产品的合格率S=1-6.3%=93.7%。

（4）因为工艺能力系数Cp=T/6σ=0.1/0.15≈0.67＜1,说明该工序的工艺能力不足，出现不合格品是肯定的。

如果重新调整机床，使分散中心（样本的平均值）与公差带的中心重合，则可减少废品率。

4-14、答：

根据“6σ原则”及σ=0.003，所求

Xmax=20.008+3σ=20.008+0.009=20.017mm；

Xmin=20.008-3σ=20.008-0.009=19.999mm。

4-15、答：

∵6σ≤T=0.03，∴σ≤0.03/6=0.005，取σ=0.005mm；

∵

，经计算，70.01到70.015的概率为0.3413（z=1），即34.13%；

70.03到70.015的概率为0.49865（z=3），即49.865%；

∴所求概率应是两者之和，即：

34.13%+49.865%=83.995%≈84%。

4-18、答：

设车削后能达到的表面粗糙度为H，按公式计算，得：

。