机加工质量分析与控制.doc
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第4章练习题
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50②等于50～200③等于200～1000④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
1-3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
1-5试切n个工件，由于判断不准而引起的刀具调整误差为（）。
①3②6③④
1-6精加工夹具的有关尺寸公差常取工件相应尺寸公差的（）。
①1/10～1/5②1/5～1/3③1/3～1/2④1/2～1
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
1-14接触变形与接触表面名义压强成（）。
①正比②反比③指数关系④对数关系
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
1-21加工塑性材料时，（）切削容易产生积屑瘤和鳞刺。
①低速②中速③高速④超高速
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
1-23削扁镗杆的减振原理是（）。
①镗杆横截面积加大②镗杆截面矩加大③基于再生自激振动原理
④基于振型偶合自激振动原理
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
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
2-4影响零件接触表面接触变形的因素有（）。
①零件材料②表面粗糙度③名义压强④名义面积
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（）。
习图4-2-5
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
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（）。
B
A
习图4-2-7
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（）。
习图4-2-8
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
2-14影响切削残留面积高度的因素主要包括（）等。
①切削速度②进给量③刀具主偏角④刀具刃倾角
2-15影响切削加工表面粗糙度的主要因素有（）等。
①切削速度②切削深度③进给量④工件材料性质
2-16影响外圆磨削表面粗糙度的磨削用量有（）。
①砂轮速度②工件速度③磨削深度④纵向进给量
2-17消除或减小加工硬化的措施有（）等。
①加大刀具前角②改善工件的切削加工性③提高刀具刃磨质量④降低切削速度
2-18避免磨削烧伤、磨削裂纹的措施有（）等。
①选择较软的砂轮②选用较小的工件速度③选用较小的磨削深度④改善冷却条件
2-19消除或减弱铣削过程中自激振动的方法有（）。
①提高工艺系统刚度②增大工艺系统阻尼③加大切削宽度④采用变速切削
3.判断题
3-1零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。
∨
3-2零件表面粗糙度值越小，表面磨损越小。
×
3-3零件表面残余应力为压应力时，可提高零件的疲劳强度。
∨
3-4粗糙表面易被腐蚀。
∨
3-5在机械加工中不允许有加工原理误差。
×
3-6工件的内应力不影响加工精度。
×
3-7主轴的径向跳动会引起工件的圆度误差。
∨
3-8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。
∨
3-9采用预加载荷的方法可以提高接触刚度。
∨提示：
参考图4-31。
3-10磨削机床床身导轨时，由于磨削热会使导轨产生中凸。
×
提示：
磨削时导轨面温度升高，床身底部温度偏低，床身会上弯。
磨平后冷却，导轨面将产生中凹。
3-11只要工序能力系数大于1，就可以保证不出废品。
×
3-12在中，只要没有点子越出控制限，就表明工艺过程稳定。
×
3-13切削过程中的热效应将使加工表面产生张应力。
∨
3-14在车床上使用切断刀切断工件时的重叠系数等于0。
×
3-15冲击式减振器特别适于低频振动的减振。
×
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，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。
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）。
习图4-4-1
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，首先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：
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。
习图4-4-2
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，右端止境大于左端直径。
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。
FP
100
50
300
习图4-4-3
A
B
C
D
4-3横磨一刚度很大的工件（习图4-4-3），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。
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。
4-4曾有人提出一种在工作状态下测量工艺系统静刚度的方法，其过程如下：
如习图4-4-4所示，在车床顶尖间装夹一根刚度很大的轴，在轴靠近前、后顶尖及中间位置预先车出三个台阶，尺寸分别为H11、H12、H21、H22、H31、H32。
经过一次走刀后，测量加工后的台阶尺寸分别为h11、h12、h21、h22、h31、h32。
试：
1）说明用此方法测量工艺系统静刚度的原理；2）如何由上面的数据确定工艺系统刚度？
3）说明该方法的优缺点。
H11
h11
H12
h12
H21
H21
H22
H22
H32
H32
H31
H31
习图4-4-4
1）工艺系统刚度分别为依据误差复映原理。
2）前、中、后3处的误差复映系数分别为：
前、中、后3处的工艺系统刚度分别为：
忽略工件的变形，工艺系统刚度主要取决于头架刚度ktj、尾架刚度kwj和刀架刚度kdj。
并且有：
解上面的方程可得到：
3）优点：
可反映工作状态下的系统刚度。
缺点：
工艺系统存在许多影响加工误差的因素，实验中不可能将这些因素全部排除，会使实验结构存在较大误差。
有时这种误差可能大到使实验结果不可信的程度。
4-5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）。
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。
中凹量可按式（4-24）计算：
mm
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=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。
12
11.99。
分布曲线
（公差带）
答案：
①分布图
习图4-4-6ans
②工艺能力系数CP=0.02/（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
4-7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。
20
19.95。
（公差带）
19.9
分布曲线
19.98
不合格品率
答案：
②工艺能力系数CP=0.1/（6×0.025）=0.67，工艺能力很差。
③求废品率，查表得F（z）=0.2881
废品率Q＝0.5-0.288＝21.2%
4-8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）。
试：
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；
对图进行分析。
表4-4-8
组号
测量值
平均值
极差
组号
测量值
平均值
极差
x1
x2
x3
x4
x5
Ri
x1
x2
x3
x4
x5
Ri
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
30
37
31
35
36
43
35
21
20
26
25
29
30
40
30
35
18
18
15
31
18
28
33
35
43
38
25
11
21
24
21
30
35
35
45
30
21
23
25
25
29
35
30
38
35
45
18
28
19
26
24.6
31.8
31.8
36.6
37.8
38.2
23.4
20.2
20.0
26.4
12
9
5
5
15
15
17
17
10
7
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
26
22
28
24
29
38
28
30
28
33
27
22
20
25
28
35
27
31
38
40
24
20
17
28
23
30
35
29
32
38
25
18
28
34
24
33
38
31
28
33
25
22
25
20
34
30
31
40
30
30
25.4
20.8
23.6
26.2
27.6
33.2
31.8
32.2
31.2
34.8
3
4
11
14
11
8
11
11
10
10
答案：
1）画出图：
①计算各组平均值和极差，见表4-4-8；
②计算中心线和上下控制限（参考式（4-32）（4-33），表4-6）：
图：
中心线
上控制线
下控制线
R图：
中心线
上控制线
下控制线
③根据以上结果作出图，如习图4-4-8ans所示。
LCL=22.935
UCL=34.825
CL=28.88
样组序号
0
5
10
15
20
x图
x
UCL=21.628
CL=10.25
LCL=0
习图4-4-8ans
样组序号
0
5
10
15
20
R图
R
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，点子没有明显得变化趋势，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。
4-9习图4-4-9为精镗活塞销孔工序的示意图，工件以止口面及半精镗过的活塞销孔定位，试分析影响工件加工精度的工艺系统的各种原始误差因素。
定位误差
F
设计基准
定位基准
热变形
对刀误差
夹紧误差
菱形销
导轨误差
答案：
1）影响孔径尺寸精度的因素：
①刀具调整（调整镗刀刀刃的伸出长度）；②刀具磨损；③刀具热变形。
2）影响销孔形状精度的因素：
①主轴回转误差；②导轨导向误差；③工作台运动方向与主轴回转轴线不平行；④机床热变形。
影响销孔位置精度的因素：
①定位误差（设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）不重合，定位止口与夹具定位凸台、菱形销与销孔的配合间隙等引起）；②夹紧误差；③调整误差（夹具在工作台上的位置调整，菱形销与主轴同轴度的调整等）；④夹具制造误差；⑤机床热变形；⑥工作台运动方向与主轴回转轴线不平行。
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