《机械制造技术基础》下册习题答案 2

第七章

7-1 定位、夹紧的定义是什么？定位与夹紧有何区别？

答：定位是使工件在机床上或夹具中占据一个正确位置的过程。而夹紧是对工件施加一定的外力，使工件在加工过程中保持定位后的正确位置且不发生变动的过程。

定位是确保工件的加工的正确位置，保证工件有好的定位方案和定位精度，定位后不能直接加工。而夹紧是保证工件的定位位置不变，定位在前，夹紧在后。保证加工精度和安全生产。

7-2 机床夹具由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？

解：机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导向装置、夹具体和其他装置或元件。 作用：(1) 定位元件 定位元件的作用是确定工件在夹具中的正确位置。

（2） 夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件夹紧夹牢，保证工件在加工过程中位置不变。 （3） 对刀及导向装置 对刀及导向装置的作用是迅速确定刀具与工件间的相对位置，防止

加工过程中刀具的偏斜。

（4） 夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有部分连接成一个整体。 （5） 其他装置或元件 按照工序的加工要求，有些夹具上还设置有如用作分度的分度元件、

动力装置的操纵系统、自动上下料装置、夹具与机床的连接元件等其他装置或元件。

7-3 什么叫六点定位原理？什么叫完全定位？

答：在机械加工中，用六个适当分布的定位支承点来分别限制工件的六个自由度,从而使工件在夹具中有唯一确定的正确位置，称为“六点定位原理”。

在工件实际装夹中，六个自由度被六个支承点完全限制的定位方式即为完全定位。

7-4 什么叫欠定位？为什么不能采用欠定位？试举例说明。

答：欠定位是由于工艺设计或者夹具设计上的疏忽，以至造成对必须加以限制的自由度而没有得到限制的不良结果，欠定位不能保证工件的加工精度，所以，欠定位是在任何情况下都不被允许的。例如，书上P195的图7-13中，若去除挡销，则工件绕着Z轴转动的自由度没有被限制，就无法满足加工要求。

7-5 辅助支承的作用是什么？辅助支承统与可调支承在功能和结构上的区别是什么？(课件有

详细说明)

解：辅助支承在夹具中仅起支承作用，用于增加工件的支承刚性和稳定性，以防止在切削时因切削力的作用而使工件发生变形，影响加工精度。 区别：

① 功能：可调支承的可调性完全是为了弥补粗基准面的制造误差而设计的,常用语毛坯表

面的定位。而辅助支承在夹具中仅起支承作用，不起定位作用，亦即不限制工件的自由度。 ② 结构：

7-6 试分析图7-120中的定位元件所限制的自由度，并判断有无过定位，对不合理的地方提出

改进意见。

解: a图中Z轴方向的两个V形块限定的自由度为：绕X轴的转动，沿X方向的移动，绕Y轴的转动，沿Y方向的移动；X轴方向的V形块限定的自由度为沿Z方向的移动，绕Z轴的转动。无过定位，是完全定位。

b图中X平面限定沿Z方向的移动，绕X轴转动，绕Y轴转动三个自由度；左边的V形块限定沿X方向的移动，沿Y方向的转动。为不完全定位，无过定位。

c图X平面限定沿Z方向的移动，绕X轴转动，绕Y轴转动三个自由度，左边短圆柱销限定沿X方向的移动，沿Y方向的移动两个自由度。右边的V形块限定了绕Z轴的转动和沿X方向的移动两个自由度。有过定位，可以吧右边的V形块换成削边销，只限定绕Z轴的转动。

7-7 试分析图7-121所示加工零件必须限制的自由度；选择定位基准和定位元件，并在途中示

意画出。图7-121a所示在小轴上铣槽，要求保证尺寸H和L；图7-121b所示在支座零件上加工两孔，保证尺寸 A和H。

答：a）中，用两个短V型块，确定四个自由度X,X,Z,Z，再在零件右端加一支承钉，限制一个自由度Y，不完全定位。

b）在零件底面加两个支承板限制X,Y,Z三个自由度，大孔处加一个削边销限制1个自由度X，最后在外圆弧处加一短V型块，限制两个自由度Y,Z，完全定位。

7-8 如图7-122所示，齿轮坯的内孔和外圆均已加工合格，其 错误！未找到引用源。，错误！

未找到引用源。。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸错误！未找到引用源。。忽略内孔与外圆同轴度公差，试计算该定位方案能否满足加工要求？若不能满足，应如何

改进？

解：由于工序定位基准不重合将产生基准不重合误差 错误！未找到引用源。

基准位移误差 错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。 因为 错误！未找到引用源。 因此该定位方案不能满足加工要求。

改进措施: 提高齿轮坯外圆的制造精度，增大V形块的夹角?、或者把键槽转成水平方向等都可以减小定位误差。

7-9 工件装夹如图7-123所示。现欲在

?(60?0.01)mm的圆柱工件上铣一平面，保证尺寸

h?(25?0.025)mm。已知90的V型块所确定的标准工件（?60mm）的中心距

安装面为(45?0.003)mm，塞尺厚度S?(3?0.002)mm。试求：①当保证对刀

误差为h公差（0.05mm）的三分之一时，夹具上安装对刀块的高度H为多少？②工件的定位误差为多少？

解：（1）对刀基本尺寸为25?45?70mm，

且，上下偏差分别为?0.051???0.0083mm，则， 32夹具上对刀块高度H为：

H?(70?0.0083)?(3?0.002)mm ?67?0.0063mm(2)△jb=△H=0.003*2=0.006mm

?Td?1?△jy=

?2?sin?2?

????10.02?? ??2?900?sin????2????0.02mm ???△d=△jb+△jy=0.006+0.02=0.026mm

7-10 在图7-124所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸54?0.14及对称度。现有三种定位方案，

分别如图7-124b、c、d所示。试计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优

方案（已知内孔与外圆的同轴度公差不大于0.02mm）。 答：b）图中，①尺寸H的定位误差，有

00.110.14?d?（-1）?0.21mm < ?0.047mm，

?2sin32②对称度的定位误差，又有

?d?0，故此方案能满足加工要求。

c）图中，①尺寸H的定位误差，有

Δjb=Td0.1+t=+0.02=0.07mm 22Dmax-dmin2而由于铣键槽时，心轴为水平放置，故：

Δjy==0.01-(0.03)=0.02mm

2Δd=Δjb+Δjy=0.09mm>0.047mm

故，该定位方案不能满足加工要求。 ②对称度的定位误差

Δjb=t=0.02mm Δjy=Dmax-dmin2=0.01-(0.03)=0.02mm

2Δd=Δjb+Δjy=0.04mm>0.03=0.01mm 3故，该定位方案不能满足加工要求。 d）图中，①尺寸H的定位误差，有

?jy?0，而?d?0，

②对称度的定位误差

Δd=0.10.03=0.05mm>=0.01mm 23故，该定位方案不能满足加工要求。 综上所述，应选择b方案为最优方案。

7-11 分析图7-125所示的夹紧力方向和作用点，并判断其合理性及如何改进。

解： a）不合理，夹紧力的作用点应该位于上斜面。

b）不合理，夹紧力的方向为箭头指向左，作用点在右端面。 c）不合理，夹紧力的方向指向左，作用点在右边轮廓线。 d）不合理，夹紧力指向左边，作用点在元件的右边。

7-12 指出图7-126所示各定位、夹紧方案及机构设计中不正确的地方，并提出改进意见。

解：图a）夹紧力的作用点未落在支承元件上，破坏了工件的定位。改进方法是使夹紧力的作用点落在支承元件上。

图b）夹紧力会使工件产生变形，影响加工精度。改进方法是在夹紧力作用的地方加辅助支承，以提高零件的刚度。

图c）图中的定位方案未欠定位，不能满足定位要求。改进方案为增加两个支承钉。 图d）同图a）一样夹紧力的作用点未落在支承元件上，破坏了工件的定位。改进方案为右边的夹紧元件下调对准左面的支承钉。

图e）该定位方案使工件上表面定位产生过定位，工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在盖板上增加一个自位支承。

图f）同图e)一样，工件的夹紧力作用点不确定。改进方案是在是将两个支承安装在一个自位支承上，如P198页图7-20-b所示。

第八章

8-1 试述影响加工精度的主要因素。

答：加工精度主要包含了三个方面：尺寸精度、形状精度、位置精度。而影响加工精度的主要因素包括：定位误差、安装误差，对刀误差，因机床精度、刀具精度、工艺系统弹性变形和热变形，以及残余应力等原因引起的过程误差。

图g）孔设计不合理，孔底部无锥面部分，加工困难。 改进方案：将孔改为通孔。

图h）螺纹孔一边为通孔，另一边为盲孔，加工时需反转零件，加工不便。 改进方案：将盲孔改为通孔，以便于一次加工成型。

9-4 试为图9-46所示三个零件选择粗、精基准。其中图a是齿轮，m=2,Z=37，毛坯为热轧棒料；

图b是液压缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出；图c是飞轮，毛坯为铸件。均为批量生产。 答：1）图a中，精基准选择齿轮的中心孔，粗基准选择两待加工表面中的一个。

2）图b中，精基准选择端面，粗基准选择不加工的外圆面。

3）图c中，以两不同直径的内孔互为精基准，用不加工的端面作为粗基准。

9-5 图9-47所示零件除错误！未找到引用源。孔外，其余表面均已加工好，试选择加工错误！

未找到引用源。孔时使用的定位基准。(图见教材)

解：

9-6 试提出图9-48所示成批生产零件的机械加工工艺过程（从工序到工步），并指出各工序的

定位基准。

答：第一步：铣削端面；翻转工件铣削另一平面；基准分别为端面，互为基准； 工步为：粗铣——半精铣——精铣

第二步 钻Φ20H7的中心孔，然后再钻三个均布Φ10H7的孔；基准均为外圆中心线； 工步为：钻Φ20H7——扩孔——粗铰——精铰 Φ10H7：钻孔——粗——精铰

第三步 插键槽，去毛刺；基准为Φ20H7孔的外圆；基准为端面。

9-7 如图9-49所示的毛坯，在铸造时内孔2与外圆1有偏心。如果要求获得：①与外圆有较高

同轴度的内孔，应如何选择粗基准？②内孔2的加工余量均匀，应如何选择粗基准？ 答：① 保证外圆内孔同轴度，则以外圆1表面为粗基准。

② 为了保证内孔2的加工余量均匀，则选择内孔2表面本身为粗基准。

9-8 图9-50所示为一锻造或铸造的轴坯，通常是孔的加工余量较大，外圆的加工余量较小。试

选择粗、精基准。（图见教材） 解：粗基准：外圆

精基准：孔

9-9 何谓“工序集中”“工序分散”？工序集中和工

序分散各有什么优缺点？目前的发展趋势是那一种？

答：1）工序集中是指在每道工序中所安排的加工内容多，则一个零件的加工就集中以在少数几道工序里完成，这样工艺路线短，工序少。

工序集中的优点是在一次装夹中，可以完成多个表面的加工，这样可以减少工件的安装误差，较好的保证这些表面之间的位置精度同时可以减少装夹的次数和辅助时间有利于缩短生产周期。可以减少机床的数量，并相应的减少操作工人，节省车间面积简化生产计划和生产组织工作。缺点是机床结构和调整复杂，精度虽然高，但是成本也高。

2）工序分散是指在每道工序中所安排的加工内容少，把零件的加工内容分散到很多工序里完成，则工艺路线长，工序多。

工序分散的优点是机床设备、工装、夹具等工艺装备的结构简单，调整比较容易，能快速的更换、生产不同的产品。对工人的技术水平要求低。 由于数控机床的应用越来越多工序集中的程度相应的提高。故目前发展趋势是向工艺集中发展。

9-10 试述机械加工过程中安排热处理工序的目的及其安排顺序。

答：按照其目的，热处理可分为预备热处理和最终热处理。

在零件机械加工过程的预备热处理阶段，①在粗加工前通常安排退火或正火，以消除毛坯制造时产生的内应力，改善工件材料力学性能和切削加工性能。②调质处理常安排在粗加工后，半精加工前进行，用于获得较好的综合力学性能，有利于消除粗加工中产生的内应力。③安排多次时效处理，是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

最终热处理包括：①淬火、渗碳淬火一般安排在半精加工和精加工之间，用于提高零件的硬度和耐磨性。②渗氮后的零件再进行精磨或研磨，用于提高零件表面的硬度、耐磨性、疲劳强度和耐腐蚀性。③表面处理一般安排在工艺路线最后，可以提高零件的抗腐蚀和耐磨性，并使表面美观。

9-11 什么是加工余量？影响加工余量的因素有哪些？确定余量的方法有哪几种？抛光、研磨等

光整加工的余量应如何确定？

解：加工过程中，从某一表面上切除的金属层厚度称为加工余量。 影响加工余量的因素有：

1）上工序的尺寸公差、形状公差和位置公差 2）上工序加工表面的粗糙度和表面缺陷层的深度 3）本工序的装夹误差

确定余量的方法：经验法、查表法、分析计算法。

对于抛光、研磨等光整加工工序，加工过程中只有表面粗糙度发生变化，其他量不变，因此，其双面余量为错误！未找到引用源。

9-12 CAPP从原理上讲有哪几种类型？

答：从原理上讲CAPP有检索式、派生式、创成式、综合式四种。

检索式CAPP系统常应用于生产批量较大，零件品种变化不大且相似程度高的场合。 派生式CAPP是建立在成组技术基础的CAPP系统，其基本原理是利用零件的相似性即相似的零件有相识的工艺过程。因此，一个新零件的工艺规程可以通过检索系统中已有的相似零件的工艺规程并加以筛选和编辑而成。 创成式CAPP系统也叫生成式CAPP。创成式CAPP中不存在标准工艺规程，但是他有一个收集有大量信息的数据库和储存工艺推理规则的规则库。当输入零件有关信息后，系统可以模仿工艺人员的抉择过程，应用各种工艺规程抉择规则，在没有人工干预的条件下，从无到有自动生成族零件的工艺规程。

综合式CAPP系统是将派生式、创成式与人工智能结合在一起综合而成的CAPP系统。这种系统既有派生式CAPP的可靠成熟、结构简单、便于使用和维护的优点，又有创成式CAPP能够存储、积累、应用工艺专家知识的优点。

9-13 什么是时间定额？单件时间定额包括哪些方面？举例说明各方面的含义。

答：时间定额是在一定条件下，规定完成一道工序所需的时间消耗量。

单件时间定额：pt?tm?ta?ts?tr

① 基本时间tm是直接改变工件的尺寸、形状相对位置、表面状态和材料性质等

工艺过程所消耗的时间，对机械加工来说，就是切削时间。

② 辅助时间ta是指为实现工艺过程所必须进行的各种辅助动作（如装卸工件、

开停机床、改变切削用量、进退刀具、测量工件等）所消耗的时间。 ③ 布置工作地时间ts是指为使加工正常进行，工人用于照管工作地（如更换刀

具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间。

④ 休息与生理需要时间tr是指工人在工作班内为恢复体力和满足生理上的需要

所消耗的时间。

9-14 数控加工工艺有何特点？

解：1）工艺内容明确具体。

2)工艺设计严密。 3)注重加工的适应性。

9-15 用调整法大批生产床头箱，如图9-51所示。镗孔时平面A、B已加工完毕，且以平面A定

位。与保证设计尺寸（205±0.1）mm，是确定工序尺寸H。 解：

尺寸链如下图所示：A1为增环，A2为减环，A0为封闭环。

A0=A1－A2

A2= A1-A0=355-205=150mm； ESA0=ESA1－EIA2；

EIA2= ESA1－ES0=+0.05mm－0.1mm=-0.05mm； EIA0= EIA1－ESA2；

ESA2= EIA1－EIA0=-0.05mm－（-0.1mm）=0.05mm； 校核：T0?T1?T2?0.1?0.1?0.2mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。 故，H=150±0.05mm

9-16 如图9-52所示工件成批生产时用端面B定位加工表面A（调整法），以保证尺寸

?0.02mm，试标注铣削表面A时的工序尺寸及上、下偏差。

100?0.02mm，且判断出

答：尺寸链如图所示，可知封闭环为A0?10A2和A3为增0环，A为减环，故有

1，则A?A?A?A?10?30?60?40mm A0?A2?A3?A13021,则 ESA0?ESA2?ESA3?EIA1ESA3?ESA0?ESA2?EIA1?0.2?0.05?(?0.05)??0.1mm

，则又有： EIA0?EIA2?EIA3?ESA1 EIA3?EIA0?EIA2?ESA1?0?0?0.05??0.05mm校核：T0?T1?T2?T3?0.05?0.10?0.05?0.20mm

经校核封闭环公差等于各组成环公差之和，尺寸链正确。

?0.1mm

故，A?403?0.05A3 A0 A2 A1

9-17 如图9-53所示工件，错误！未找到引用源。。因错误！未找到引用源。不便测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。

解：尺寸链如下图所示

其中错误！未找到引用源。为封闭环错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。为减环，

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