工艺学课后习题及答案

机械制造工艺学复习题及参考答案

第一章

1.1什么叫生产过程、工艺过程、工艺规程 ？

答案：

生产过程是指从原材料变为成品的劳动过程的总和。

在生产过程中凡属直接改变生产对象的形状、尺寸、性能及相对位置关系的过程，称为工艺过程。

在具体生产条件下，将最合理的或较合理的工艺过程，用文字按规定的表格形式写成的工艺文件，称为机械加工工艺规程，简称工艺规程。

1.3结合具体实例，说明什么是基准、设计基准、工艺基准、工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。

答案：

基准是指用以确定生产对象几何要素间的几何关系所依据的点、线、面。

设计基准是指在零件图上标注设计尺寸所采用的基准。

工艺基准是指在零件的工艺过程中所采用的基准。

在工序图中，用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置所采用的基准，称为工序基准。

在加工时，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所采用的基准，称为定位基准。 在加工中或加工后，用以测量工件形状、位置和尺寸误差所采用的基准，称为测量基准。 在装配时，用以确定零件或部件在产品上相对位置所采用的基准，称为装配基准。

1.6什么是六点定位原理？什么是完全定位与不完全定位？什么是欠定位与过定位？各举例说明。

答案：

六点定位原理：在夹具中采用合理布置的6个定位支承点与工件的定位基准相接触，来限制工件的6个自由度，就称为六点定位原理。

完全定位：工件的6个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的唯一位置，称为完全定位。

不完全定位：没有全部限制工件的6个自由度，但也能满足加工要求的定位，称为不完全定位。

欠定位：根据加工要求，工件必须限制的自由度没有达到全部限制的定位，称为欠定位。 过定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承重复限制同一个或几个自由度，称为过定位。

（举例在课本page12、13）。

1.10何谓零件、套件、组件和部件？何谓套装、组装、部装、总装和装配？

答案：

零件是组成机器的最小单元，它是由整块金属或其它材料构成的。

套件是在一个零件上，装上一个或若干个零件构成的。它是最小的装配单元。 组件是在一个基准零件上，装上若干套件而构成的。

部件是在一个基准零件上，装上若干组件、套件和零件构成的。部件在机器中能完成一定的、完整的功用。

将零件装配成套件的工艺过程称为套装。

将零件和套件装配成组件的工艺过程称为组装。

将零件、套件和组件装配成部件的工艺过程称为部装。

将零件、套件、组件和部件装配成最终产品的工艺过程称为总装。

装配就是套装、组装、部装和总装的统称。

第二章

2.2对零件图的结构工艺性分析的内容和作用是什么？

答案：

零件尺寸要合理：（1）尺寸规格尽量标准化；（2）尺寸标注要合理。

零件结构要合理：（1）零件结构应便于加工；（2）零件结构应便于量度；（3）零件结构应有足够的刚度。

2.5粗、精基准选择的原则是什么？

答案：

粗基准的选择原则：（1）重要表面余量均匀原则；（2）工件表面间相互位置要求原则；（3）余量足够原则；（4）定位可靠原则；（5）不重

复使用原则。

精基准的选择原则：（1）基准重合原则；（2）统一基准原则；（3）自为基准原则；（4）互为基准反复加工原则；（5）定位可靠性原则。

2.6决定零件的加工顺序时，通常考虑哪些因素？

答案：

机械加工工序：（1）先几面后其他；（2）先粗后精；（3）先主后次。

热处理工序：（1）预备热处理；（2）最终热处理；（3）去应力处理。

辅助工序包括工件的检验、去毛刺、去磁、清洗和涂防锈油等。

2.7何谓工序分散、工序集中？各在什么情况下采用？

答案：

工序分散是将零件各个表面的加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序所包含的加工内容却很少。主要用于缺乏专用设备的企业，在大

批量生产中利用原有卧式机床组织流水线生产。

工序集中则相反，零件的加工只集中在少数几道工序里完成，而每道工序所包含的加工内容却很多。适用于一般情况下的单件小批量生产，多应

用于卧式车床，在成批生产中，应尽可能采用多刀半自动车床、转塔车床等效率较高的机床使工序集中。（page35）

2.8试述总余量和加工余量的概念，说明影响加工余量的因素和确定余量的方法。 答案：

总余量：在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，称为加工总余量（毛坯余量），即某加工表面上切除的金属总

厚度。

加工余量：在切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工表面上所必须切除的金属层厚度，称为加工余量。加工余量分为总余量和工序余

量两种。

加工余量的数值，一般与毛坯的制造精度有关，目前一般采用经验估计的方法，或按照技术手册等资料推荐的数据为基础，并结合生产实际情况

确定其加工余量的数值。

2.10成批生产图2-36所示的零件。其工艺路线为：（1）粗、精刨底面；（2）粗、精刨顶面；（3）在卧式镗床上镗孔，先粗镗，在半精镗、精

镗?85H7孔，将工作台准确地移动（85±0.03）mm ，再粗镗、半精镗?65H7孔。试分析上述工艺路线有无缺陷？提出解决方案。

答案：

（提示：粗精加工要分开）。

2.13何谓工艺尺寸链？如何判定工艺尺寸链的封闭环和增、减环？

答案：

工艺尺寸链：尺寸链是指由相互联系的按一定顺序排列的封闭尺寸组，在零件的加工过程中，由有关尺寸组成的尺寸链称为工艺尺寸链。

判定工艺尺寸链的封闭环和增、减环：（1）封闭环，根据尺寸链的封闭性，封闭环是最终被间接保证精度的那个环，尺寸链的封闭环是由零件

的加工工艺过程所决定的。

（2）增环，当其余各组成环不变，凡因其增大（或减小）而封闭环也相应增大（或减小）的组成环称为增环。

（3）减环，当其余各组成环不变，凡因其增大（或减小）而封闭环也相应减小（或增大）的组成环称为减环。

2.16图2-39所示的零件，在镗孔D ≒1000 _0(+0.3)mm的内径后，再铣端面A ，得到要求尺寸为540 _(-0.35)0，问工序尺寸B 的基本尺寸及上、下

偏差应为多少？

答案：

根据题意画出尺寸链图，根据尺寸链判断孔尺寸D ≒1000 _0(+0.3)mm半径500 _0(-0.15)为减环，尺寸540 _(-0.35)0为增环，尺寸B 为封闭环，

尺寸B 的上偏差≒增环上偏差－减环下偏差≒0－0≒0，尺寸 B 的下偏差≒增环下偏差－减环上偏差≒－0.35－0.15≒－0.5，所以B ≒40 _(-0.5)0

。

2.17图2-40中零件，成批生产时用端面B 定位加工表面A ，以保证尺寸10 _0(+0.2)，试

标注铣此缺口时的工序及公差。

答案：

根据尺寸链图判断尺寸10 _0(+0.2)为封闭环，尺寸25 _0(+0.06)为增环，缺口尺寸A 为减环，尺寸A 的下偏差≒增环上偏差－封闭环上偏差≒0－

0≒0，尺寸A 的上偏差≒增环下偏差封－封闭环下偏差≒0.06－0.2≒－0.14。所以A ≒15 _(-0.14)0。

第三章

3.3什么是原始误差？影响机械加工精度的原始误差有哪些？

答案：

零件工艺系统中各方面的误差都有可能造成工件的加工误差，凡是能直接引起加工误差的各种因素都称为原始误差。

影响机械加工精度的原始误差有：加工原理误差；工件装夹误差；工艺系统静误差；调整误差；工艺系统动误差；度量误差。

3.4什么是加工原理误差？是否允许存在加工原理误差？

答案：

加工原理误差是指采用了近似的成形运动或近似的刀刃轮廓进行加工而产生的误差。 采用近似的成形运动或近似的刀削刃轮廓，虽然会带来加工原理误差，但往往可简化机构或刀具形状，或可提高工作效率，有时因机床结构或刀

具形状的简化而使近似加工的精度比使用准确切削刃轮廓及准确成形运动进行加工所得到的精度还要高。因此，有加工原理误差的加工方法在生产

中仍在广泛使用。

3.5什么是主轴回转误差，机床主轴回转误差对零件加工精度有何影响？

答案：

所谓主轴回转误差是指主轴实际回转轴线相对于其理想回转轴线的漂移。

主轴回转误差对零件加工精度的影响：主轴的径向圆跳动会使工件产生圆度误差；主轴的轴向窜动会使车出的端面与圆柱面不垂直或加工出的端

面近似为螺旋面，在加工螺纹时使螺距产生周期误差；主轴的倾角摆动不仅影响加工表面的圆度误差，而且影响工件表面的圆柱度误差。

3.6影响机床主轴回转误差的因素有哪些？

答案：

影响机床主轴回转误差的因素有：轴承的误差、轴承的间隙、与轴承配合零件的误差以及主轴转速等多种因素。

3.10影响机床部件刚度的因素有哪些？为什么机床部件的刚度值远比其按实体估计的要小？

答案：

影响机床部件刚度的因素主要有：连接表面间的变形；薄弱零件的变形；零件表面间摩擦力的影响；接合面的间隙。

在工艺系统的受力变形中，机床的变形最为复杂，且通常占主要成分。由于机床部件刚度的复杂性，很难用理论公式来计算，一般都用实验方法

来测定。机床部件的刚度曲线不是线性的，其刚度不是常数，一般取曲线两端点连线的斜率来表示其平均刚度，因此，机床部件的刚度值远比其按

实体估计的要小。

3.11如何减小工艺系统受力变形对加工精度的影响？

答案：

一方面采取适当的工艺措施减小载荷及其变化；

另一方面是采取提高工艺系统的刚度的措施：合理设计零部件结构、提高联接表面的刚度。

3.12什么是误差复映现象？误差复映系数的含义是什么？减小误差复映有哪些工艺措施？

答案：

毛坯误差部分的反映在工件上的现象叫做“误差复映现象”，并称ε＝Δg/Δm 为误差复映系数。其中Δg 为工件误差，Δm 为毛坯误差，由于Δg

通常小于Δm ，所以ε是一个小于1的正数，它定量的反映了毛坯误差加工后减小的程度。 减小差复映的工艺措施有：增加走刀次数，提高加工精度；将毛坯分组，使一次调整中加工的毛坯余量比较均匀，减小力的变化。

第四章

4.1一般轴类零件加工的典型工艺路线是什么？为什么这样安排？

答案：

一般轴类零件加工的典型工艺路线是：正火—车端面、钻顶尖孔—粗车各表面—精车各表面—铣花键、键槽等—热处理—修研顶尖孔—粗磨外圆

—精磨外圆—检验。

为了尽可能降低加工成本，在保证加工质量的前提下提高加工效率。

4.2试分析主轴加工工艺过程中如何体现“基准统一”、“基准重合”、“互为基准”的原则？它们在保证主轴的精度要求中起什么作用？

答案：

采用顶尖孔作为定位基准（空心轴用孔口倒角或者用带有中心孔的锥堵代替中心孔），这样，可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外

园表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。

采用支承轴径定位，因为支承轴径既是装配基准，也是各个表面相互位置的设计基准，这样符合基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容

易保证关键表面间的位置精度。

主轴通孔的加工不能安排在最后，所以安排工艺路线时不可能用主轴本身的中心孔作为统

一的基准，而要使用中心孔和外圆表面互为基准，这样

可以避免引起变形。

4.4为什么箱体加工常采用统一的精基准？试举例比较采用“一面两孔”或“几个面”组合定位两种方案的优缺点及其适用场合？

答案：

保证主要加工表面（主要支承轴的轴径）的加工余量均匀，同时定位基准面应形状简单、加工方便，以便保证定位质量和夹紧可靠。此外，精基

准的选择还与生产批量的大小有关。

采用“一面两孔”的定位方式在各种箱体加工中的应用十分广泛，例如（page115），“一面两孔”定位夹具，这种定位方式，夹具结构简单，

装卸工件方便，定位稳定可靠，并且在一次装夹中，可以加工除定位面以外的所有5个平面和孔系，也可以作为从粗加工到精加工大部分工序的定

位基准，实现“基准统一”。

采用“几个面”组合定位，零件的装配基准通常也是整个零件上各项主要技术要求的设计基准，因此选择装配基准作为定位基准，不存在基准不

重合误差，并且在加工时箱体开口一般朝上，便于安装调整刀具、更换导向套、测量孔径尺寸、观察加工情况和加注切削液等。例如（page115）

吊架镗模结构，由于加工中吊架需要反复装卸，加工辅助时间长，不易实现自动化，而且由于吊架的刚性较差，加工精度也会受到影响，所以这种

定位方式只适合于生产批量不大或无中间孔壁的简单箱体。（page114、115）

4.6保证箱体平行孔系孔距精度的方法有哪些？各适用于哪种场合？

答案：

保证箱体平行孔系孔距精度的方法有：（1）找正法，这种方法加工效率低，通常只适用于单件小批量生产；

（2）坐标法，这种方法的加工精度取决于机床坐标的移动精度，实际上就是坐标测量装置的精度，因此这种方法只适用于坐标测量装置的精度

高的机床进行加工；

（3）镗模法这种方法加工精度高，生产效率也高。在成批和大批零生产中，多采用镗在镗床上加工孔系，在小批生产中，当零件形状比较复杂

，精度要求较高时，也常采用此法。

4.7齿轮的典型加工工艺过程由哪几个加工阶段所组成？

答案：

齿轮的典型加工工艺过程为：毛坯制造—齿坯热处理—齿坯加工—轮齿加工—轮齿热处理—轮齿主要表面精加工—轮齿的精加工。

4.8常用的齿形加工方法有哪些？各有什么特点？应用在什么场合？

答案：

仿形法：（1）铣齿，加工精度及生产率较低，一般精度在9级以下；（2）拉齿，加工精度和生产率都较高，但拉刀制造困难，成本高，故只在

大量生产时使用，主要用于拉内齿轮。

展成法：（1）滚齿，通常能加工6～10级精度齿轮，最高能达4级，生产率较高，通用性

好，常用以加工直齿、斜齿的外啮合圆柱齿轮和涡轮；

（2）插齿，通常能加工7～9级精度齿轮，最高能达6级，生产率较高，通用性好，适用于加工内外啮合齿轮、扇形齿轮、齿条等；（3）剃齿，能

加工5～7及精度齿轮，生产率高，主要用于齿轮滚、插等加工后、淬火前齿面的加工；（4）冷挤齿，能加工6～8级精度齿轮，生产率比剃齿高，

成本低，多用于齿形淬硬前的精加工，以代替剃齿，属于无切削加工；（5）珩齿，能加工6～7级精度齿轮，多用于经过剃齿和淬火后齿形的精加

工；（6）磨齿，加工精度高，能加工3～7级精度齿轮，但生产效率低，加工成本高，多用于齿形淬硬后的精加工。

第五章

5.2机床夹具通常由哪几部分组成？各起和作用？

答案：

机床夹具的组成部分：（1）、定位元件（定位装置），定位元件与工件的定位基面相接处，用于确定工件在夹具中的正确位置。

（2）、夹紧元件（夹紧装置），夹紧元件的作用是将工件压紧夹牢，使工件在加工过程中保持夹具中的既定位置。

（3）、对刀与引导元件，对刀元件用于确定刀具在加工前处于正确位置，引导元件用于确定刀具位置并引导刀具进行加工。

（4）其它元件级装置，有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位件等。

5.3常见的定位方式、定位元件有哪些？

答案：

工件以平面定位：固定支承，包括支承钉、支承钉；可调支承，自位支承，辅助支承。 工件以外圆定位：V 形块，定位套，半园套，圆锥套。

工件以圆孔定位：定位销；圆锥销；定位心轴，包括圆柱心轴，圆锥心轴

工件以组合表面定位：平面与平面组合、平面与孔组合、平面与外圆柱面组合、平面与其他表面组合、锥面与锥面组合等。

5.4辅助支承与自位支承有何不同？

答案：

辅助支撑是在工件实现定位后才参与支承的定位元件，不起支承作用，只能提高工件加工时刚度或起辅助定位作用。

自位支承又称浮动支承，在定位过程中，支承本身所处的位置随工件定位基准面的变化而自动调整并与之相适应。尽管每一个定位置与工件间可

能是二点或三点接触，但实质上仍然只起一个定位只承担的作用，只限制工件的一个自由度，常用于毛坯表面、断续面、阶梯表面定位。

5.7试分析三种基本夹紧机构的优缺点及其应用。

答案：

斜楔夹紧机构：结构简单，工作可靠，但由于它的机械效率低，很少直接用于手动夹紧，

而常用在工件尺寸公差较小的机动夹紧机构中。

螺旋夹紧机构：螺旋升角小于斜楔的楔角，螺旋夹紧机构的扩力作用远大于斜楔夹紧机构，结构也很简单，制造容易，夹紧行程大，扩力比大，

自锁性能好，尤其适合于手动夹紧机构。但夹紧动作缓慢，效率低，不宜使用在自动化夹紧装置上。

偏心夹紧机构：操作方便，夹紧迅速，结构紧凑；缺点是夹紧行程小，夹紧力小，自锁性能差，因此常用于切削力不大、夹紧行程较小，振动较

小的场合。

第六章

6.1钻床夹具分哪些类型？各类钻模有何特点？

答案：

钻床夹具分为：

（1）固定式钻模：在机床上的位置一般固定不动，加工精度高，主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔及同轴线的孔，或摇臂钻床上加工轴

线平行的孔系。

（2）分度式钻模：有回转式和直线式分度，回转式钻模应用较多，可实现工件一次安装，经夹具分度机构转位可顺序加工各孔。

（3）翻转式钻模：主要用于加工小型工件同一表面或不同表面上的孔结构上比回转式钻模简单，适合中小批量工件的加工，加工时一般手动翻

转，稍大工件时必须设计专门的托架，以便翻转夹具。

（4）盖板式钻模：没有夹具体，定位元件和夹紧装置直接安装在钻模板上，结构简单，切屑易于清除，适用于加工小孔，可不设夹紧装置。

（5）滑柱式钻模：夹具可调，操作方便，夹紧迅速；钻孔的垂直度和孔距精度不太高，适合于中等精度的孔和孔系加工。

6.3钻模板的形式有几种？哪种的工作精度最高？

答案：

钻模板的形式有：（1）固定式；（2）铰链式；（3）可卸式。其中固定式的工作精度最高。

6.8镗床夹具可分为几类？各有何特点？其应用场合是什么？

答案：

按其所使用的机床不同，镗床夹具可分卧式和立式两类；

按其导向支架的布置形式，可分为双支承镗模、和无支承镗模3类。

双支承镗模：镗模的两个支承分别设置在刀具的前方和后方，镗孔的位置精度主要取决于镗模支架上镗套孔之间的位置精度，而不受机床工作精

度的影响，通用性好，适用于批量加工，可用于低精度机床加工高精度零件。

单支承镗模：镗杆在镗模中只有一个镗套引导，镗杆与机床主轴刚性连接，即镗杆插入机床主轴的莫氏锥孔中，并保证镗套中心与主轴轴线重合

，机床主轴的回转精度影响工件镗孔精度，通用性较差，适用于精度高的机床批量加工。 无支承镗模：工件在刚度好、精度好的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔时，夹具上不设镗模支承，加工孔的尺寸和位置精度由

镗床保证。无支承夹具只需设计定位、夹紧装置和夹具体即可。适用于在刚度好、精度好的金刚镗床、坐标镗床或数控机床、加工中心上镗孔。（

page171、172）