机械制造技术基础张国军第6章学后评量参考答案.docx
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机械制造技术基础张国军第6章学后评量参考答案
学后评量参考答案
1.轴类零件有何功用和技术要求？
答：
轴类零件主要用来支承回转运动的传动零件（如齿轮），并用于传递运动和扭矩。
轴类零件的技术要求：
（1）尺寸精度：
对于同一根轴而言，轴颈的尺寸精度要求比较高，轴头的尺寸精度一般要求较低；精密轴颈为IT5级、重要轴颈为IT6～IT7级、一般轴颈为IT8～IT9。
（2）几何公差：
轴头相对于轴颈的同轴度、端面对轴线的垂直度，通常用径向圆跳动衡量。
普通精度轴的径向圆跳动为0.01～0.03mm,高精度轴的径向圆跳动为0.001～0.005mm；轴颈的圆度、圆柱度。
一般应将其限制在尺寸公差范围内，当精度要求较高时，零件图上应单独标注其允许的偏差。
（3）表面结构：
表面结构应与表面工作要求相适应。
轴头的表面结构为Ra2.5～0.63μm；轴颈的表面结构为Ra0.63～0.16μm。
2.轴类零件材料和毛坯的选择有何要求？
答：
根据轴的工作场合，选用合适的材料：
一般精度，选中碳钢；中等精度、转速较高，选合金结构钢；高转速、重载荷，选低碳合金钢；高精度、高转速，选氮化钢。
轴类零件的毛坯常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。
一般光轴或外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料；外圆直径相差较大或较重要的轴常采用锻件；某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸件。
3.轴类零件常用的装夹方法有哪些？
各有何特点及应用？
答：
轴类零件常用的装夹方法、特点及应用见下表：
常用装夹方法
特点
应用
三爪卡盘
三爪卡盘可同时移动，自动定心，装夹迅速方便
长径比小于4，截面为圆形，六方体的中、小型工件加工
双顶尖
定心正确，装夹稳定
长径比为4～15的实心轴类零件的加工
双顶尖中心架
支爪可调，增加工件刚性
长径比大于15的细长轴工件粗加工
一夹一顶跟刀架
支爪随刀具一起运动，无接刀痕
长径比大于15的细长轴工件半精加工、精加工
4.简述轴类零件常用的加工方法？
答：
轴类零件常用的加工方法：
（1）车削外圆柱面：
根据加工要求和切除余量多少的不同，可分粗车、半精车、精车、精细车。
（2）车削端面和台阶：
常使用45°弯头刀、或左右偏刀进行车削。
（3）切槽和切断：
轴类零件内、外表面上的沟槽一般用相应的成形车刀，通过横向进给实现。
（4）车削圆锥面：
轴类零件上圆锥面的车削方法有转动小滑板车削圆锥面、偏移尾座车削圆锥面、靠模法车削圆锥面。
（5）车削螺纹：
在车床上按螺距调整机床，用螺纹车刀加工出螺纹。
（6）车削成形表面：
采用双手控制法、成形法、仿形法和专用法进行车削。
（7）轴类零件的磨削加工：
以砂轮作为切削工具进行切削的加工方法。
多应用在淬硬外圆表面的加工，一般半精加工之后进行，也可在毛坯外圆表面直接进行磨削加工。
（8）轴类零件的精密加工：
轴类零件的尺寸精度在IT6以上，工件表面结构在0.4µm以上，就要采用精密加工，常用的精密加工方法有超精加工、研磨、抛光、镜面磨削。
5.轴类零件通常品质检验哪些项目？
答：
轴类零件通常品质检验的项目有：
轴径的检测、台阶尺寸的检测、圆锥面的检测、三角螺纹的检测、几何公差的检测、硬度的检测、表面结构的检测。
6.主轴的机械加工工艺路线大致过程是如何安排的？
答：
主轴的机械加工工艺路线大致过程是：
备料--正火--切端面和钻中心孔--粗车--调质--半精车--精车—表面淬火--粗、精磨外圆表面--磨内锥孔。
6.试编制下图所示轴成批生产时的加工工艺？
答：
参考工艺：
车端面，取总长，钻中心孔-----车外圆，车槽、倒角----车螺纹、铣键槽、去毛刺---粗磨外圆---渗碳淬火---精磨外圆
7.圆锥的检测方法有哪些？
答：
（1）角度和锥度的检验方法：
用万能角度尺检测，可测量0～320°范围内的任何角度；用角度样板检测，主要用在成批和大量生产时的检测；用涂色法检测，用于检验标准圆锥或配合精度要求高的圆锥面；用正弦规检测。
（2）圆锥尺寸的检测：
圆锥的大、小端直径可用圆锥界限量规来测量。
8.三角外螺纹的测量方法有哪些？
采用哪种方法较为方便？
答：
三角外螺纹的测量方法有单项测量法和综合测量法两种。
单项测量法包括：
用游标卡尺测量螺纹的大径；用钢直尺、游标卡尺或螺距规测量螺距；用螺纹千分尺测量、三针测量等方法测量中径。
综合测量法是采用螺纹量规对螺纹各主要部分的使用精度同时进行综合检验的一种测量方法。
这种方法效率高，使用方便，能较好地保证互换性，广泛应用于对标准螺纹或大批量生产螺纹时的测量。
9.套类零件有何功用和技术要求？
答：
套类零件应用范围很广。
如支承旋转轴及其轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机上的气缸套以及液压缸、车床尾座导向套等。
套类零件通常起支承或导向作用。
套类零件的技术要求有：
（1）孔的技术要求。
孔的直径尺寸精度一般为IT7,精密轴套取IT6;气缸、液压缸通常取IT9。
（2）外圆表面的技术要求。
外径尺寸精度通常取IT6～IT7。
（3）几何公差。
①内孔的形状精度应控制在孔径公差以内，有些精密套筒应控制在孔径公差的1/2～1/3，甚至更严。
②如果套类零件是装入机座合件后再进行最终加工，则其内、外圆柱间的同轴度要求可以低些；如果最终加工是在装入机座前完成的，则同轴度要求较高，一般为0.01～0.05mm。
③套类零件的端面若在工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷，但在装配或加工中作为定位基准．则端面与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.02～0.05mm。
（4）表面结构。
为保证套类零件内孔的表面结构为Ra0.16～2.5μm，要求高的表面结构为Ra0.04μm。
外径的表面结构为Ra0.63～3.2μm。
10.套类零件材料和毛坯的选择有何要求？
答：
套类零件一般用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。
有些滑动轴承采用双金属结构，以离心铸造法在钢或铸铁套筒内壁上浇铸巴氏合金等轴承合金材料，这既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。
对于一些强度和硬度要求较高的套类零件，可选用优质合金钢（如38CrMoA1A,18CrNiWA）。
套类零件的毛坏选择与其材料、结构、尺寸及生产批量有关。
孔径小的套类零件一般选择热轧或冷拉棒料，也可采用实心铸件；孔径较大的套类零件常选择无缝钢管或带孔的铸件和锻件。
大批量生产时，采用冷挤压和粉末冶金等先进毛坯制造工艺。
11.套类零件的主要工艺问题是指哪些问题？
答：
套筒零件的主要加工表面是内孔和外圆。
如何保证内孔加工精度和表面结构要求，以及内孔和外圆表面之间相互位置精度是套筒零件加工的主要工艺问题，尤其是薄壁深孔的加工是套类零件加工中的关键技术。
12.试分析钻孔、扩孔、铰孔三种加工方法的不同？
答：
钻孔属于粗加工，主要用于质量要求不高的孔的终加工，也可作为质量要求较高孔的预加工。
是在实体上加工出孔，是孔进一步精加工的前序。
扩孔是用扩孔钻对工件上已钻出、铸出或锻出的孔进行扩大加工。
扩孔可在一定程度上校正原孔轴线的偏斜，扩孔属于半精加工。
扩孔常用作铰孔前的预加工，对于质量要求不高的孔，扩孔也可作孔加工的最终工序。
铰孔是应用较普遍的对中、小直径孔进行精加工的方法之一，它是在扩孔或半精镗孔的基础上进行的。
可以手工操作，也可在机床上进行。
13.从加工工艺角度看，套类零件有哪两种加工顺序？
答：
套类零件的加工顺序一般有两种情况：
第一种情况是把外圆作为终加工方案，这就是从外圆粗加工开始，然后粗、精加工内孔，最后终加工外圆。
这种方案适用于外圆表面是最重要表面的套类零件加工；第二种情况是把内孔作为终加工方案，这就是从内孔粗加工开始，然后粗、精加工外圆，最后终加工内孔。
这种方案适用于内孔表面是最重要表面的套类零件加工。
14.简述套类零件常用的加工方法？
答：
套类零件的外圆表面加工方法根据精度要求可选择车削和磨削。
内孔表面的加工方法则比较复杂，选择时要考虑零件结构特点、孔径大小、长径比、表面结构和加工精度要求以及生产规模等各种因素。
常用的有：
钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉削加工、磨削加工等。
15.套类零件常用品质检验有哪些项目？
答：
套类零件常用品质检验项目有：
孔径的检测、形状精度的检测（孔的圆度误差测量和孔的圆柱度误差测量）、位置精度的检测、表面结构的检测。
16.试编制下图所示套成批生产时的加工工艺？
答：
参考工艺：
车端面取总长---钻孔---半精车、精车内表面----半精车、精车外表面—钻、锪￠6孔---去毛刺、检验
17.孔径的测量方法有哪些？
孔的形状精度和位置精度如何检测？
答：
孔径的测量方法有：
如果孔的精度要求较低，可用钢直尺、游标卡尺测量。
精度要求较高时常用塞规、内径千分尺、内测千分尺、内径百分表等测量量具检测。
孔的形状精度检测：
（1）孔的圆度误差测量。
一般用内径百分表或内径千分表测量。
测量前应根据被测孔的尺寸值，借助环规或外径千分尺将内径百分表调到零位，然后将测量头放入孔内，在孔的各个方向上测量并读数，那么在测量截面内读取的最大值与最小值之差的一半即为单个截面的圆度误差。
按上述方法测量若干个截面，取其中最大的误差作为该圆柱孔的圆度误差。
（2）孔的圆柱度误差测量。
可用内径百分表在孔的全长上，取前、中、后各段测量几个截面的孔径尺寸。
比较各个截面测量出的最大值与最小值，然后取其最大值与最小值之差的一半即为孔全长的圆柱度误差。
孔的位置精度检测：
（1）径向圆跳动检测：
用内孔作为基准，把工件套在精度很高的心轴上，再将心轴安装在偏摆仪的两顶尖间；用百分表检验套的外圆，百分表在工件转动一周所得的读数差，即为该截面的圆跳动误差，取各截面上测量得到的最大差值，就为该工件的径向圆跳动误差。
不能装夹在心轴上测量径向圆跳动的套类零件，可把工件放在V形架上轴向定位，以外圆为基准来检验。
测量时，用杠杆式百分表的测杆插入孔内，使测杆圆头接触内孔表面，转动工件。
百分表在工件旋转一周中的最大读数差，就是工件的径向圆跳动误差。
（2）端面圆跳动检测：
把工件放在V形架上轴向定位，以外圆为基准来检验；将杠杆百分表的测量头靠在需测量的端面上，工件转动一周，百分表的最大读数差即为测量面上被测直径处的端面圆跳动。
按上述方法在若干个不同直径处进行测量，其跳动量的最大值即为该工件的端面圆跳动误差。
（3）端面对轴线垂直度的检测：
首先要测量端面圆跳动是否合格，如合格，再测量端面对轴线的垂直度；对于精度要求较低的工件可用刀口直角尺或游标卡尺尺身侧面透光检查；对精度要求较高的工件，当端面圆跳动合格后，再把工件安装在V形架的小锥度心轴上，并放在精度很高的平板上。
测量时，将杠杆式百分表的测量头从端面的最内一点沿径向向外拉出，百分表指示的读数差就是端面对内孔轴线的垂直度误差。
18.平面类零件有何功用和技术要求？
答：
平面类零件是机器的基础零件，支承机器上各种部件的全部重量，与各部件紧密连接，使部件间相对位置得以固定，有的还为运动部件导向。
主要技术要求：
（1）平面的形状精度主要是指平面度，有的平面还有母线直线度的精度要求。
（2）平面的位置精度平面与其它表面之间常有位置关系的要求，主要是垂直度和平行度。
19.平面类零件材料和毛坯的选择有何要求？
答：
平面类零件所用毛坯一般为铸件，常用牌号为HT200.便于铸造形状复杂的平面类零件，成本低，抗振性、切削性能好。
20.如何选择平面加工的方法？
答：
选择平面加工路线时，主要的限制条件有加工平面的表面结构要求、形位精度要求、工件材料的切削加工性以及工艺装备条件等。
平面的加工方法主要有车削、铣削、刨削、拉削和磨削等。
对精度要求很高的平面，可用刮研、研磨等方法进行光整加工。
其中，铣削与刨削是常用的粗加工方法，而磨削是常用的精加工方法。
21.简述常用的平面加工方法？
答：
常用的平面加工方法：
（1）平面铣削加工：
用圆柱铣刀加工平面的方法叫周铣法；用面铣刀加工平面的方法叫端铣法。
加工时，周铣法形成顺铣和逆铣两种不同的铣削方式，端铣法形成了对称铣、不对称顺铣、不对称逆铣三种不同的铣削方式。
在选择铣削方法时，要充分注意它们各自的特点，选取合理的铣削方式，以保证加工质量及提高生产率。
（2）平面刨削加工：
刨削是最普遍的平面加工方法之一。
它的主运动为刀具或工件的直线往复运动，进给运动是由工件或刀具完成的间歇性的与主运动方向垂直的直线运动。
刨削所用的机床和刀具结构较简单，通用性较好，适应性强。
刨削的加工精度一般可达IT8～IT7，表面结构可控制在Ra6.3～1.6μm，且刨削加工可保证一定的相互位置精度。
当在龙门刨床上采用较大的进给量进行平面的宽刀精刨时，平面度公差可达0.02mm/1000mm，表面结构可控制在Ra1.6～0.8μm。
刨削加工生产率较低，一般仅用于单件小批生产。
但在龙门刨床上加工狭长平面时，可进行多件或多刀加工，生产率有所提高。
（3）平面磨削加工：
表面质量要求较高的各种平面的半精加工和精加工，常采用平面磨削方法。
平面磨削常用的机床是平面磨床，砂轮的工作表面可以是圆周表面，也可以是端面。
用砂轮周边磨削，砂轮与工件接触面积小，发热量小，冷却和排屑条件好，可获得较高的加工精度和较小的表面结构值，但生产率较低。
用砂轮的端面磨削，因砂轮与工件的接触面积大，磨削力增大，发热量增加，而冷却、排屑条件差，加工精度及表面质量低于周边磨削方式，但生产率较高。
当采用砂轮周边磨削方式时，磨床主轴按卧式布局；当采用砂轮端面磨削方式时，磨床主轴按立式布局。
平面磨削时，工件可安装在作往复直线运动的矩形工作台上，也可安装在作圆周运动的圆形工作台上。
（4）平面的光整加工：
是继精加工之后的工序，可使零件获得较高的精度和较细的表面结构。
包括：
刮削、研磨等。
22.端铣与周铣，逆铣与顺铣各有何特点？
应用如何？
答：
逆铣：
铣刀主运动方向与进给运动方向之间的夹角为锐角。
刀齿切削厚度由零逐渐增大，切削力由零逐渐增大，避免了刀齿因冲击而破损。
但刀齿切入工件前，都要先在工件已加工表面上滑行一段距离，加剧磨损，使刀具使用寿命降低，且使工件表面质量变差。
铣削过程中，铣刀对工件上抬的分力Fcn影响工件夹持的稳定性。
顺铣：
铣刀主运动方向与进给运动方向之间的夹角为钝角。
刀齿切削厚度从最大开始，因而避免了挤压、滑行现象，提高了铣刀的使用寿命和加工表面质量。
.铣刀工作刀刃对工件的垂直方向的铣削分力Fcn始终压向工件，工件夹持稳定。
.渐变的水平分力Fct与工件进给运动方向相同，会引起工作台窜动。
因而，铣床纵向工作台的丝杆螺母有消除间隙装置，采用顺铣是适宜的，否则，最好采用逆铣。
对称铣：
面铣刀安装在与工件对称的位置上，即面铣刀中心线在铣削接触弧深度的对称位置上，切入的切削层与切出的切削层对称，平均的公称切削厚度较大。
即使每齿进给量fz较小，也可使刀齿在工件表面的硬化层下工作。
因此，常用于铣削淬硬钢或精铣机床导轨，工件表面粗糙度均匀，刀具寿命较高。
不对称逆铣：
这种铣削方式在切入时公称切削厚度最小，切出时公称切削厚度较大。
由于切入时的公称切削厚度小，可减小冲击力而使切削平稳，并可获得最小的表面结构，如精铣45钢，Ra值比不对称顺铣小一半。
用于加工碳素结构钢、合金结构钢和铸铁，可提高刀具寿命1～3倍；铣削高强度低合金钢（如16Mn）可提高刀具寿命l倍以上。
不对称顺铣：
面铣刀从较大的公称切削厚度处切入，从较小的公称切削厚度处切出，切削层对刀齿压力逐渐减小，金属粘刀量小，在铣削塑性大，冷硬现象严重的不锈钢和耐热钢时，可较显著地提高刀具寿命。
23.平面类零件通常品质检验有哪些项目？
答：
平面类零件通常品质检验的项目有：
直线度误差、平面度误差。
24.床身为什么要进行时效处理？
时效处理的方法有哪些？
答：
由于床身结构比较复杂，壁厚不均匀，铸造时因各部分冷却速度不一致，会引起收缩不均匀而产生较大的残余内应力，床身全部冷却后内应力处于暂时平衡。
当切削加工从毛坯表面切去一层金属后，引起内应力的重新分布，使床身变形。
内应力是造成零件变形、精度不稳定的主要因素。
因此，在铸造之后必须安排时效处理设法把它消除到最小程度。
时效处理最常用的方法有两种：
（1）自然时效将铸件自然地放置在室外几个月甚至几年，经受风雨和气温变化的影响，使内应力逐渐消失。
自然时效周期长，占地面积也比较大。
（2）人工时效将床身平整地放在烘板上，四周均匀受热，以100～500℃/h的速度加热到550±15℃，保温6～8h，再以30℃/h的速度降低到350℃后随炉冷却。
一般精度机床的床身在粗加工后，经过一次人工时效处理即可，而精度较高的及有特殊要求的机床床身，需经过2～3次的人工时效处理。
25.床身导轨表面淬火主要有哪些方法？
答：
床身导轨常用的表面淬火方法：
火焰淬火、高频淬火、中频淬火、超音频淬火、工频电接触淬火。
26.箱体类零件有何功用和技术要求？
答：
箱体类零件是将机器或部件中的轴、套、轴承、齿轮及其他零件连成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定运动的基础零件。
因此，箱体类零件的加工质量，直接影响机器的性能、精度和寿命。
箱体类零件的技术要求
（1）孔的尺寸精度。
主要孔的尺寸公差为IT6，其余孔为IT7～IT6。
孔的几何形状精度未作规定。
一般应控制在尺寸公差范围内，要求高的应不超过孔公差的1/2～1/3。
（2）孔与孔的位置精度。
一般同轴上各孔的同轴度约为最小孔尺寸公差的1/2。
一般轴线平行度公差在全长取0.03～0.1mm。
（3）孔与平面的位置精度。
孔和箱体安装基面的平行度要求，决定了轴与安装基面的位置关系。
这项精度在装配中关系较大。
而不同的装配关系则有不同的安装要求。
（4）平面的精度。
规定底面（基面）必须平直，一般平面度公差在0.03～0.1mm范围内。
（5）表面结构。
一般要求主要孔的表面结构Ra值为0.4μm，其余各纵向孔的表面结构Ra值为1.6μm,孔的内端面表面结构Ra值为3.2μm,装配基准面和定位基准面表面结构Ra值为0.63～3.2μm，其他平面的表面结构Ra值为3.2～6.3μm。
27.箱体类零件材料和毛坯的选择有何要求？
答：
箱体类零件有复杂的内腔，一般选用HT200～HT400的各种牌号的灰铸铁。
对一些要求较高的箱体也有用耐磨合金铸铁〔MTCrMCu-300）的。
箱体毛坯制造方法有两种，一种是采用铸造法，另一种是采用焊接法。
如金属切削机床的箱体，由于形状较为复杂，一般都采用铸铁铸造；对于动力机械中的某些箱体及减速器壳体等，由于要具备结构紧凑、形状复杂、体积小、质量轻等特点，因此通常采用铝合金压力铸造；对于承受重载和冲击的工程机械、锻压机床的一些箱体，可采用铸钢或钢板焊接；某些简易箱体为了缩短毛坯制造周期，也常常采用钢板焊接而成。
28.减速机箱体如何选择定位基准？
答：
（1）粗基准的选择箱体类零件粗基准的选择基本要求：
保证各加工面都有加工余量，且主要孔的加工余量应均匀；保证装入箱体内的运动件与箱壁有足够的间隙。
箱体类零件通常是以箱体上的主要孔作为粗基准，如果毛坯精度较高，可直接用夹具以毛坯孔定位，在小批生产时，通常先以主要孔为划线基准；也可以某些不加工的台阶面或者以互为基准的平面作为粗基准。
（2）精基准的选择箱体类零件的精基准比较好确定，通常都以设计安装基准面为工艺基准面．零件结构不同或批量不同可能稍有变化，但还是以平面为基准才能使加工工艺更简单。
选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件的装夹方便，通常从基准统一原则出发，选择装配基准面作为精基准；或者以一个平面和该平面上的两个孔定位，称为一面两孔定位。
29.箱体类零件安排加工顺序时应遵守哪些原则？
答：
箱体类零件安排加工顺序时应遵循的原则有：
（1）基面先行。
用作精基准的表面（装配基准面或底面及该面上的两个孔）优先加工。
（2）先粗后精。
先安排粗加工，后安排精加工。
（3）先面后孔。
加工顺序为先加工平面，以加工好的平面定位，再来加工孔。
30.简述箱体类零件的加工方法？
答：
箱体类零件的加工方法:
（1）平面加工。
通常采用粗刨-精刨或粗刨-半精刨-磨削或粗铣-精铣或粗铣-磨削（可分粗磨和精磨）等方案。
其中，刨削生产率低，多用于特殊结构构的零件或中小批生产。
铣削生产率比刨削高，多用于大平面或中批以上生产。
当生产批量较大时；可采用组合铣和组合磨的方法来对箱体类零件各平面进行多刃、多面同时铣削或磨削，其效率很高。
（2）孔加工。
箱体类零件上孔加工可用粗镗（扩）-精镗（铰）或粗镗（钻、扩）--半精镗（粗铰）-精镗（精铰）方案。
对于精度在IT6、表面结构Ra值小于1.6μm的高精度轴孔（如主轴孔），则须进行精细镗或珩磨、研磨等光整加工。
对于箱体类零件上的孔系加工，当生产批量较大时，可在组合机床上采用多轴、多面、多工位和复合刀具等方法来提高生产率。
31.箱体类零件品质检验通常检测哪些项目？
答：
箱体类零件品质检验项目包括加工表面的表面结构、孔和平面的几何公差、孔的尺寸精度、孔系的相互位置精度等。
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