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机械制造课后题答案

机械制造技术基础课后答案——汽车工程系

1.2何谓切削用量三要素？

怎样定义？

如何计算？

答：

切削用量三要素：

切削速度 Vc、进给量 f、背吃刀量 ap；

切削速度 Vc：

主运动的速度，大多数切削加工的主运动采用回转运动。

回旋体（刀具或工件）上外圆或

内孔某一点的切削速度计算公式如下：

𝜋𝑑𝑛

m/s 或 m/min

式中d——工件或刀具上某一点的回转直径（mm）;

n—— 工件或刀具的转速（r/s 或 r/min）。

进给量 f：

进给速度 Vf 是单位时间的进给量，单位是 mm/s （mm/min）。

进给量是工件或刀具每回转一周时两者沿进给运动方向的相对位移，单位是 mm/r（毫米/转）。

对于刨削、插削等主运动为往复直线运动的加工，虽然可以不规定进给速度却需要规定间歇进给量，其

单位为 mm/d.st（毫米/双行程）。

对于铣刀、铰刀、拉刀、齿轮滚刀等多刃切削工具，在它们进行工作时，还应规定每一个刀齿的进给量

fz，季后一个刀齿相对于前一个刀齿的进给量，单位是 mm/z（毫米/齿）。

Vf = f .n = fz . Z . n mm/s 或 mm/min

背吃刀量 ap:

对于车削和刨削加工来说，背吃刀量 ap 为工件上已加工表面和待加工表面的垂直距离，单

位 mm。

外圆柱表面车削的切削深度可用下式计算：

𝑝 =

dw ‒ dm

对于钻孔工作

ap =

上两式中

dm——为已加工表面直径 mm； d𝑤——为待加工表面直径 mm。

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1.3刀具切削部分有哪里结构要素？

试给这些要素下定义。

（1）前刀面:

前刀面 Ar 是切屑流过的表面。

根据前刀面与主、副切屑刃相毗邻的情况分：

与主切屑刃

毗邻的称为主前刀面；与副切屑刃毗邻的称为副前刀面。

（2）后刀面:

后刀面分为主后刀面与副后刀面。

主后刀面 Aa 是指与工件加工表面相面对的刀具表面。

副

后刀面是与工件已加工表面相面对的刀具表面。

（3）切屑刃：

切削刃是前刀面上直接进行切削的边锋，有主切削刃和副切屑刃之分。

主切削刃指前刀面

与主后刀面相交的锋边；副切削刃指前刀面与副后刀面相交的锋边。

（4）刀尖：

刀尖可以是主、副切削刃的实际交点，也可以是主副两条切削刃连接起来的一小段切削刃，

它可以是圆弧，也可以是直线，通常都称为过渡刃。

1.7确定一把单刃刀具切削部分的几何形状最少需要哪几个基本角度？

前角 γo αo主偏角 κr

1 2

刃倾角 λs.

1.12刀具切削部分材料应具备哪些性能？

为什么？

答：

切削加工是，由于变形与摩擦，刀具承受了很大的压力和很高的温度。

作为刀具材料应满足一下基本性能要求：

高度硬度和耐磨性；足够的强度和韧性；高的耐热性；良好的工艺性；良好的经济性；

1.13普通高速钢有哪几种牌号，它们主要的物理，机械性能如何，适合于作

什么刀具？

1 钨钢典型牌号为 W18Cr4V（简称 W18）. 有良好的综合性能在 600℃时其高温硬度为 HRC48.5，可

以制造各种刀具。

淬火时过热倾向小；含钒量少，磨加工性好；碳化物含量高，塑性变形抗力大；但碳

化物分布不均匀，影响薄刃刀具或小截面刀具的耐用度；强度和韧性显得不够；热塑性差，很难用作热

成形方法制造的刀具（如热轧钻头）。

钨钼钢

典型牌号为 W6Mo5Cr4V2（简称 M2）。

碳化物分布细小均匀，具有良好的机械性能，抗弯

强度比 W18 高 10%~15%，韧性高 50%~60%。

可做尺寸较小、承受冲击力较大的刀具热塑性能特别好，更适

用于制造热轧钻头等；磨加工性好，目前各国广为应用。

1.14常用的硬质合金有哪些牌号，它们的用途如何，如何选用？

答：

（1）YG（K）类，即 WC-Co 类硬质合金；牌号有 YG6、YG3X、YG6X，此类合金韧性、磨削性、导热性

较好，较适于加工产生崩卒切屑、在冲击切削国作用在刃囗附近的脆性材料，如铸铁、有色金属及其合

金以及导热系数低的不锈钢和对刃口韧性要求高的钢料等。

（2）YT（P）类，即 WC-TiC-Co 类硬质合金；牌号有 YT5、YT14、YT30，此类合金有较高的硬度和耐

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磨性，抗粘结扩散能力和抗氧化能力好；但抗弯强度、磨削性能和导热系数下降低温脆性大、韧性差。

适于高切削钢料。

（3）YW（M）类，即 WC-TiC-TaC-Co 类硬质合金；牌号有 YW1、YW2，既可用于加工铸铁，也可加工

钢，因而又有通用硬质合金之称。

附加：

请绘画图 1.11（Page 9,重要，掌握）

2.2

（1）带状切屑外形呈带状;

（2）挤裂切屑切屑上与前刀面接触的一面较光滑,其背面局部开裂成节状;

（3）单元切屑切屑沿厚度断裂成均匀的颗粒状;

（4）崩碎切屑切屑层几乎不经过塑性变形就产生脆性崩裂,切屑呈不规则的细粒状.

塑性高的材料不易断裂,易形成带状切屑. 当塑性变形尚未达到断裂点就被切离时出现了带状切屑,变形

后达到断裂就形成挤裂切屑或单元切屑. 在切削脆性材料时,容易产生崩碎切屑.

2.7

切削合力分为主切削力 Fz, 切深抗力 Fy, 进给抗力 Fx, 这样能更好地研究切削力的计算和变化规

律,它直接影响刀具,机床,夹具的设计和使用.

主切削力 Fz:

它是最大的一个分力,它消耗了切削总功率的 95%左右,是设计与使用刀具的主要依据,

并用于验算机床﹑夹具主要零部件的强度和刚度以及机床电动机功率.

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切深抗力 Fy:

它不消耗功率,但在机床—工件—夹具—刀具所组成的工艺系统刚性不足时,是造成振

动的主要因素.

进给抗力 Fx:

它消耗了总功率 5%左右,它是验算机床进给系统主要零部件强度和刚性的依据.

2.8

答：

当切削用量 ap，f 和 vc 增大时，变形和摩擦加剧，切削功增大，切削温度提高。

但背吃刀量 ap 增

大后，切削与刀具接触面积以相同比例增大，散热条件显著改善，进给量 f 增大，切削与前刀面接触长

度增加，散热条件有所改善；切削速度增高，虽使切削力减少，但切削与前刀面接触长度减短，散热较

差。

2.11

答：

刀具耐用度是指刃磨后的刀具从开始至磨损量达到磨钝标准为止所用时间的切削时间，用 T 分钟表

示。

刀具耐用度还可以用达到磨钝标准所经过的切削路程 Lm 或加工出的零件数 N 表示。

（1）最高生产率耐用度 Tp，所确定的 Tp 能达到最高生产率。

（2）最低生产成本耐用度 Tv，所确定的耐用度能保证加工成本最低，亦即使加工每一个零件的成本最

低。

2.13 什么叫工件材料的切削加工性？

评定材料切削加工性有哪些指标？

如何

改善材料的切削加工性？

答：

1、工件材料的切削加工性是指工件材料被切削成合格零件的难易程度。

2、主要指标：

（1）刀具耐用度指标；

（2）加工表面粗糙度指标；

3、改善材料切削加工性的措施：

（1）调整化学成分；

（2）材料加工前进行合适的热处理；

（3）选择加工性好的材料状态；（4）其它

2.14 切削液有什么作用？

有哪些种类？

如何选用？

答：

１、作用：

冷却作用；润滑作用；洗涤与防锈作用。

2、种类：

水溶液、切屑油、乳化液、极压切屑油和极压乳化液。

3、选用：

（1）、水溶液主要起冷却作用，故水溶液就是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切屑液。

常用的有

电解水溶液和表面活性水溶液。

前者主要用在磨屑、钻孔和粗车的等情况；后者常用于精车、精铣和铰

孔等。

（2）、切屑油主要起润滑作用，种类多种多样，普通切屑、攻丝可用机油；在精加工有色金属和铸铁

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时常选用煤油或煤油与矿物油的混合物；普通孔或深孔精加工可用煤油或煤油与机油的混合物；在螺纹

加工时，多采用蓖麻油或豆油等。

（3）、乳化液是在切屑加工中使用的比较广的切屑液，生产中使用的乳化液是由乳化剂和水配制成的，

浓度低的乳化液含水比例多，主要起冷却作用，适用于精加工和磨屑；浓度高的乳化液主要起润滑作用，

适用于精加工。

（4）、极压切屑油和极压乳化液是指在切屑油或乳化液中加入硫、氯、磷和极压添加剂，能在高温下

提高冷却和润滑的效果的特别液体。

主要用在精加工、关键工序和难加工材料切屑中等。

2.17前角有什么功用？

如何进行合理选择？

答：

1、功用：

前角主要影响切削过程中的变形和摩擦，同时又影响刀具的锋利程度和刃口强度。

2、前角的合理选择应由以下三方面要求决定：

（1）工件材料：

工件材料的强度、硬度低，塑性大，前角应取大值；反之应取较小的前角。

（2）刀具材料：

刀具材料强度韧性高，前角可取大值，反之则取小值。

（3）加工工艺：

粗加工时，前角应取较小的值，而精加工时，可取较大的值

2.21什么叫合理的切削用量?

它和刀具使用寿命、生产率和加工成本有什么

关系？

答：

1、合理的切削用量是指合理选择切削用量参数 ap、f、vc，使切削满足设定要求。

2、关系：

切削用量选低时，会延长使用寿命、降低生产效率、增加生产成本；切削用量选高时，会

加速刀具磨损，缩短使用寿命、降低加工质量，增加磨刀时间和磨刀费用，提高生产效率和增加生产成

本。

3.7在 CA6140 型卧式车床上车削下列螺纹：

米制螺纹 P=3mm；P=8mm，K=2

英制螺纹 α=42 牙/in

模数螺纹 m=4mm，K=2

米制螺纹 P=48mm

写出其传动路线表达式，并说明车削这些螺纹时，可开用的主轴转速范围及其

理由。

解：

1.米制螺纹 P=3mm;p=8mm,k=2.

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P=3mm 时,由 L=7U 基*U 倍得,取 U 基=12/7,U 倍=1/4.

主轴转速范围可选 10~1400 r/min.

传动路线如下:

主轴 VI

5833631002536

5833100753621

25362815

36253548

→ M 5

P=8mm，K=2 时,需扩大机构,取 U 扩=4 时,取 U 基=8/7,U 倍=1/2.

主轴转速范围可选 40~125 r/min.

传动路线如下:

主轴 VI

588050442633

262050445833

63100253225

10075362836

361835

254528

2.英制螺纹 a=4*1/2 牙/in

当 a=4*1/2 牙/in 时,由 a=7/4*U 基/U 倍得,取 U 基=9/7,U 倍=1.

主轴转速范围可选 10~1400 r/min.

传动路线如下:

主轴 VI

58336310028

58331007536

362835

253528

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3.模数螺纹 m=4mm,k=2.

m=4mm,k=2 时,m=7/（4*k）*U 基*U 倍,取 U 基=8/7,U 倍=1,U 扩=4.

主轴转速范围可选 40~125 r/min.

传动路线如下:

主轴 VI

588050442633

262050445833

64100253225

10097362836

362835

253528

4.米制螺纹 P=48mm.

P=48mm 时,由 L=7U 基*U 倍得,取 U 基=12/7,U 倍=1,U 扩=4.

主轴转速范围可选 40~125 r/min.

传动路线如下:

主轴 VI

588050442633

262050445833

63100253625

10075362136

362835

253528

3.8

1）证明 f 横≈0.5f 纵

解:

F 纵=1（主轴）×

100

×u 基×

×u 倍×

×∏×2.5×12

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F 纵﹦0.71×u 基×u 倍

F 横=1（主轴）×

100

×u 基×

×u 倍×

×5

F 横=0.355×u 基×u 倍

所以 f 横≈0.5f 纵

2）计算主轴高速转动时能扩大的螺纹倍数,并进行分析

3）分析车削径节螺纹时的传动路线,列出运动平衡式,说明为什么此时能车削

出标准的径节螺纹

解：

径节螺纹的导程排列的规律与英制螺纹相同，只是含有特殊因子 25.4∏。

车削径节螺纹时，可采用

英

制螺纹的传动路线，但挂轮需换为

100

，其运动平衡式为 LDP=1（主轴）×

100

u基

×u 倍×12

由于式中

100

≈

25.4

∏

所以只需变换 u 基和 u 倍可车削出常用的螺纹径节。

4）当主轴转速分别为 40、160 及 400r/min 时，能否实现螺距扩大 4 及 16 倍？

为什么？

解:

由扩大导程可知:

当主轴转速为 10-32r/min 时,u 扩=16

当主轴转速为 40-125r/min 时,u 扩=4

则当转速为 40r/min 时,可实现螺距扩大 4 倍,当转速为 160r/min 和 400r/min 时都不能实现.

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5）为什么用丝杠和光杠分别担任切削螺纹和车削进给的传动？

如果只用其中

一个，既切削螺纹又传动进给，将会有什么问题？

解:

丝杠：

丝杠能带动大拖板作纵向移动，用来车削螺纹。

光杠 :

机动进给时传递运动。

通过光杠可把进给箱的运动传递给溜板箱，使刀架作纵向或横向进给运动。

丝杠是车床中主要精密件之一，一般不用丝杠自动进给，以便长期保持丝杠的精度。

如果只用其中一个

就会影响它的精度.

6）为什么在主轴箱中有两个换向机构？

能否取消其中一个？

溜板箱内的换向

机构有什么用处？

解:

主轴箱的两个换向机构分别是为主轴的正反转与刀架的横纵向进给.为完成各种加工工序,工件的旋转

运动和刀具的进给是必须的,所以其中任何一个都不能少.溜板箱中的换向机构是用来变换纵横走刀方向

的.

7）说明 M3，M4 和 M5 的功用？

是否可取消其中之一？

解：

离合器 M3 可使 XII 和 XIV 接合或脱离,M4 可使 XIV 和 XVII 轴接合或脱离,两离合器接合或脱离情况

不同时可用于车削不同螺纹.车削米制螺纹时,M3、M4 都要脱离；车制英制螺纹时，M3 接合，M4 脱离。

可控制 XVII 和 XVIII 接合或脱离。

每个离合器都有自己特有的功用，不可减少。

8）溜板箱中为什么要设置互锁机构？

解：

为了避免损坏机床，在接通机动进给或快速移动时，开合螺母不应该闭合。

反之，合上开合螺母时，

就不允许接通机动进给和快速移动。

所以，溜板箱要设互锁机构。

3.9

3.24

5.2什么叫工序、工位和工步？

（1）工序：

一个（或一组）工人，在一个固定的地点（一台机床或一个钳工台），对一个在（或同

时对几个）工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。

它是工艺过程的基本单元，又是生产计划和

成本核算的基本单元。

（2）工位：

为了减少工序中装夹次数，常采用回转工作台或回转夹具，是工件在一次安装中，可先

后在机床上占有不同的位置进行连续加工，每一个位置所完成的那部分工序，称为一个工位。

（3）工步：

工步是工序的组成单位。

在被加工表面、切削用量（指切削速度。

背吃刀量）、切削刀具

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均保持不变的情况下所完成的那部工序，称工步。

5.3什么叫基准？

粗基准和精基准选择原则有哪些？

答：

零件图上或实际的零件上，用来确定一些点、线、面位置时所依据的那些点、线、面称为基准。

粗基准选择原则：

（1）选择要求加工余量小而均匀的重要表面为基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。

（2）某些表面不需加工，则应选择其中与加工表面有相互位置精度要求的表面为粗基准。

（3）选择比较平整、光滑、有足够大面积的表面为粗基准，不允许有浇、冒口的残迹和飞边，以确

保安全、可靠、误差小。

（4）粗基准在一般情况下只允许在第一道工序中使用一次，尽量避免重复使用。

精基准选择原则：

（1）基准重合的原则。

尽量选择工序基准（或设计基准）为定位基准。

（2）基准不变原则。

尽可能使各个工序的定位基准相同。

（3）互为基准，反复加工的原则。

当两个表面互为位置精度要求较高时，则两个表面互为基准反复

加工，可以不断提高定位基准的精度，保证两个表面之间互为位置精度。

（4）自为基准的原则。

当精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，可选择加工表面本身为精基

准，以保证加工质量和提高生产率。

（5）应能使工件装夹稳定可靠、夹具简单。

一般常采用面积大、精度较高和粗糙度较低的表面为精

基准。

5.4零件加工表面加工方法的选择应遵循哪些原则？

答：

1）首先根据被加工表面的质量要求，确定其最终精加工方法；然后再根据加工经济精度，依次确定

前面工序或工步的加工方法。

2）确定加工方法时要考虑工件材料的性质。

3）选择加工方法时要考虑到生产类型。

4）选择加工方法时要考虑工件的结构特点和表面特点。

5）选择加工方法时要考虑工厂现有设备情况和技术条件。

5.8什么叫工序集中？

什么叫工序分散？

什么情况下采用工序集中？

什么情

况下采用工序分散？

答：

（1）工序集中是指在每道工序中安排有较多的加工内容，而多刀同时加工的集中称为工艺集中，

多刀或多面依次加工的集中称为组织集中；而工序分散则相反。

（2）在单件小批量生产中，一般采用通用设备和工艺装备，尽可能在一台机床上完成较多的表面加

工，尤其是对重型零件的加工，为减少装夹和往返搬运的次数，多采用工序集中的原则。

要大批、大量

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工序号

工序名称

工作地点

车端面、钻中心孔

锯床

车外圆

车床

车外圆

车床

铣平面

铣床

倒角、车螺纹

车床

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生产中，常采用高效率的设备和工艺装备，如多刀自动机床、组合机床及专用机床等，采用工序集中加

工。

（3）有的工件因结构关系，各个表面不便于集中加工，如活塞、连杆等可采用效率高，结构简单的

专用机床和工艺装备，按工序分散的原则进行生产。

5.14毛坯为 φ35mm 棒料，批量生产时其机械加工过程如下所述，试分析其

工艺过程的组成。

在锯床上切断下料，车一端面钻中心孔，调头，车另一端面钻中心孔，在另一台车床上将整批工件

螺纹一这都车至 φ30mm，调头再调车刀车削整批工件的 φ18mm 外圆，又换一台车床车 φ20mm 的外圆，

在铣床上铣两平面，转 90 度后，铣另外两平面。

最后，车螺纹，倒角。

5.19 在加工 5.38 所示零件时，图样要求保证尺寸6 ± 0.1𝑚𝑚，因这一尺寸不

便于测量，只能通过度量尺寸 L 来间接保证，试求工序尺寸 L 及其公差。

解

（1）尺寸

𝐴0 =

𝑘

𝑚

∑ 𝐴𝐼 ‒ ∑

𝐴𝐼

∵

𝐼 = 1

𝐼 = 𝑘 + 1

6=L+26-36

∴L=16mm

（2）公差

𝑘

𝑚

𝐸𝑆0 =

∑ 𝐸𝑆𝐼 ‒ ∑

𝐸𝐼𝐼

∵

𝐼 = 1

𝐼 = 𝑘 + 1

0.1-ESx+0.05-（-0.05）

∴ESx=0

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𝐸𝐼0 =

𝑘

𝑚

∑ 𝐸𝐼𝐼 ‒ ∑

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𝐸𝑆𝐼

∵

𝐼 = 1

𝐼 = 𝑘 + 1

𝐿𝛿𝐿 = 16 ‒ 0.05mm，

-0.1=-0.05+ EIx-0

∴EIx=-0.05mm

所求工序尺寸为0

公差𝑇𝑥 = 𝐸𝑆𝑥 ‒ 𝐸𝐼𝑥 = 0—（ ‒ 0.05） = 0.05𝑚𝑚

5.23试判别图 5.41 中各尺寸链哪些是增环？

哪些是减环？

（a）增环：

A1 、A3、A5；减环：

A2、A4 .

（b）增环：

B2 、B4、B6；减环：

B1 、B3、B5.

（c）增环：

C1 、C2 、C4 、C7 、C9 、C10 、C11 ；

减环：

C3 、C5 、C6 、C8.

6.2什么是定位？

简述工件定位的基本原理。

答：

工件在机床上加工时，为保证加工精度和提高生产率，必须使工件在机床上相对刀具占有正确的位

置，这个过程称为定位。

用正确分布的六个支撑点来限制工件的六个自由度，使工件在夹具中得到正确位置的规律，称为六

点定位原理。

6.9根据六点定位原理，分析 6.52 中所示各定位方案中各定位元件所消除的

自由度。

答：

（a）挡块消除了 x 的移动，三爪卡盘消除了 y、z 的移动。

（b）三爪卡盘消除了 y、z 的移动，顶尖消除了 x 的移动和 y、z 的转动。

（c）顶尖消除了 x 的移动和 y、z 的转动，另外一个定位元件消除了 y、z 的移动。

（d）顶尖消除了 x 的移动，另外一个定位元件消除了 y、z 的移动和 y、z 的转动。

（e）中心架消除了 y、z 的移动和 y、z 的转动。

（f）该定位元件消除了 x、y、z 的移动和 y、z 的转动。

（g）同（d）。

（h）该定位元

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