第4章机械加工质量分析与控制练习题和答案_机械制造技术基础

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50 ② 等于50～200 ③ 等于200～1000 ④ 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（ ）。

① 3σ ② 6σ ③ n σ3 ④ n σ

6

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（ ）。

① 1/10～1/5 ② 1/5～1/3 ③ 1/3～1/2 ④ 1/2～1

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（ ）。

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（ ）。

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（ ）。 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（ ）。

习图

4-2-5

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。

3-10 磨削机床床身导轨时，由于磨削热会使导轨产生中凸。

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R

x-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300，夹具两定位V型块夹角o

90

=

α，交点A的连线与夹具体底面的平行度误差为150，阶梯轴工件两端轴颈尺寸为mm

05

.0

20±

φ。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mm

35

φ外圆的同轴度误差）。

习图4-4-1

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。

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50000 N/mm和40000N/mm，试分析加工后工件的形状，并计算形状误差。

a） b） c）

习图4-4-2

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H 11、H 12、H 21、H 22、H 31、H 32。经过一次走刀后，测量加工后的台阶尺寸分别为h 11、h 12、h 21、h 22、h 31、h 32。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。

习图4-4-4

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

）。

4-6 在无心磨床上磨削销轴，销轴外径尺寸要求为φ12±。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X = ，均方根偏差为S = 。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。

习

图

4-7 在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为0

1.020-φmm 。若根据测量工序尺寸接

近正态分布，其标准差为025.0=σmm ，公差带中心小于分布曲线中心，偏差值为0.03 mm 。试计算不合格品率。

4-8 在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为0

040.08-φmm 。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R x -图；

2） 判断工艺规程是否稳定； 3） 判断有无变值系统误差；

对R x -图进行分析。

表4-4-8

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。

第4章练习题答案

1. 单项选择

1-1答案：①小于50

1-2答案：④表面层的硬度与基体硬度之差与基体硬度之比1-3答案：④工艺系统的精度

1-4答案：③过刀尖的加工表面的法向

3

1-5 答案：③n

1-6 答案：② 1/5～1/2

1-7 答案：①轴承孔的圆度误差

1-8答案：②卡爪装夹面与主轴回转轴线不同轴

1-9答案：④保证三爪卡盘卡爪面与主轴回转轴线同轴1-10答案：②降速

1-11 答案：②末端

1-12 答案：④倒数之和的倒数

1-13 答案：④远小于

1-14 答案：②反比

1-15 答案：②反比

1-16 答案：④被切屑所带走

1-17 答案：①传给工件

1-18 答案：④采用热对称结构

1-19 答案：①成正比

1-20 答案：③消除工件主轴运动误差对加工精度的影响

1-21 答案：②中速

1-22 答案：④相同或成整倍数关系

1-23 答案：④基于振型偶合自激振动原理

1-24 答案：④等于或接近于

2. 多项选择

2-1答案：①试切法②调整法③定尺寸刀具法④自动控制法

2-2答案：①耐磨性②耐蚀性③抗疲劳强度④配合质量

2-3答案：①径向跳动②轴向窜动③倾角摆动

2-4 答案：①零件材料②表面粗糙度③名义压强

2-5 答案：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

2-6 答案：①工件刚度不足③车床纵向导轨直线度误差

2-7 答案：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 答案：①切削热②摩擦热

2-9 答案：②尾座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 答案：①机床几何误差③调整误差

2-11 答案：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 答案：①确定工序能力②估算不合格品率③判别常值误差大小

2-13 答案：②工艺过程是否稳定④是否存在变值系统误差

2-14 答案：②进给量③刀具主偏角

2-15 答案：①切削速度③进给量④工件材料性质

2-16 答案：①砂轮速度②工件速度③磨削深度④纵向进给量

2-17 答案：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2-18 答案：①选择较软的砂轮③选用较小的磨削深度④改善冷却条件

2-19 答案：①提高工艺系统刚度②增大工艺系统阻尼④采用变速切削

3. 判断题

3-1 答案：∨

3-2 答案：×

3-3 答案：∨

3-4 答案：∨

3-5 答案：×

3-6 答案：×

3-7 答案：∨

3-8 答案：∨

3-9 答案：∨提示：参考图4-31。

3-10 答案：× 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，3-11 答案：× 导轨面将产生中凹。

3-12 答案：×

3-13 答案：∨

3-14 答案：×

3-15 答案：×

4. 分析题

4-1答案：

键槽底面对mm 35φ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：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）：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mm 05.020±φ外圆中心在垂直方向上的变动量：07.01.07.07.00=?=?=d T ?mm 可得到工件轴线与交点A 的连线的平行度误差：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： 300/21.0150/07.0150/01.0300/05.0=++=P ?

4-2 答案：

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。

4-3 答案：

A 点处的支反力：100300100

300=?=A F N D 点处的支反力：200300

200

300=?=

D F N 在磨削力的作用下，A 点处的位移量：

002.050000

100

==

A ?mm 在磨削力的作用下，D 点处的位移量：

005.040000

200

==

D ?mm 由几何关系，可求出B 点处的位移量：

0035.0300150

)002.0005.0(002.0=?-+

=B ?mm

C 点处的位移量：

0045.0300

250

)002.0005.0(002.0=?-+

=c ?mm

加工后，零件成锥形，锥度误差为0.001 mm 。

4-4答案：

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：

323132311222122212121112111,,H H h h H H h

h H H h h --=--=--=εεε

前、中、后3处的工艺系统刚度分别为：

3

32211,,εεεC

k C k C k =

== 忽略工件的变形，工艺系统刚度主要取决于头架刚度k tj 、尾架刚度k wj 和刀架刚

度k dj 。并且有：

dj

wj dj wj tj dj tj k k k k k k k k k k 111141*********+=++=+= 解上面的方程可得到：

dj

wj wj tj dj dj

tj k k k k k k k k k k 11141412121111321-=???

? ??+-=-= 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 答案：

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：

0784.0400

8522401018252=????=??≈

'-H L y θ?αmm

4-6 答案： ① 分布图

② 工艺能力系数C P =（6×）=

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

4-7 答案：

画出分布曲线图，可计算出不合格品率为%（参见思考题4-13，计算过程略） 4-8 答案：

1） 画出R x -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）： x 图： 中心线 m)(88.2820

1μ∑===i x x CL

上控制线 m)(825.3425.1058.088.282μ=?+=+=R A x UCL

下控制线 m)(935.2225.1058.088.282μ=?-=-=R A x LCL R 图：中心线 m)(25.10μ==R CL

上控制线 m)(628.2125.1011.24μ=?==R D UCL 下控制线 0=LCL

③ 根据以上结果作出R x -图，如习图4-4-8ans 所示。

2）在x 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x 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x 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（x 图），值得密切注意，应继续采样观察。

= = 样组序号

= =0

习图4-4-8ans

样组序号 R 图

4-9 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。

3）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。