《機械制造基礎》自學考試 習題及解答 -第10-15章 金屬切削原理與刀具-特種加工與先進制造技術

目錄第1章緒論 2第2章金屬材料的力學性能 3第3章金屬的結構及結晶 5第4章鐵碳合金 7第5章鋼的熱處理 9第6章金屬材料與非金屬材料 12第7章鑄造 15第8章壓力加工 18第9章焊接 21第10章金屬切削原理與刀具 26第11章金屬切削機床 30第12章切削加工方法 32第13章機械加工工藝 36第14章機床夾具設計 42第15章特種加工與先進制造技術 47

第10章金屬切削原理與刀具1．名詞解釋主運動、進給運動、切削速度、進給量、切削深度、基面、切削平面、正交平面、積屑瘤、切削力、切削溫度、刀具壽命1）主運動：使工件與刀具產生相對運動以進行切削的最基本的運動。2）進給運動：使主運動能夠持續(xù)切除工件上多余的金屬，以便形成工件表面所需的運動。3）切削速度：切削刃選定點相對工件的主運動線速度。4）進給量：主運動每轉時工件與刀具沿進給方向的位移量。5）切削深度：待加工表面與己加工表面間的垂直距離。6）基面：過主切削刃選定點，垂直于該點切削速度方向的平面。7）切削平面：過主切削刃選定點，與工件加工表面相切的平面。8）正交平面：過切削刃選定點，與主切削刃在基面上的投影相垂直的平面。9）積屑瘤：在一定的切削速度范圍內切削鋼料、球墨鑄鐵或鋁合金等塑性金屬時，有時在刀具前刀面靠近切削刃的部位粘附著一小塊很硬的金屬，這就是切削過程中所產生積屑瘤。10）切削力：金屬切削加工時，刀具使工件材料變形轉變成切屑時所承受的力。11）切削溫度：前刀面與切屑接觸區(qū)內的平均溫度。12）刀具壽命：一把新刀（或重新刃磨過的刀具）從開始使用直至達到磨鈍標準所經歷的實際切削時間。2．簡答題（1）切削加工時，機械零件是如何形成的？在機床上通過刀具的刀刃和毛坯的相對運動再現母線或導線，可以有哪幾種方法？答：從幾何學觀點看，任何規(guī)則表面都可以看作是一條線（稱為母線）沿者另一條線（稱為導線）運動的軌跡。形成發(fā)生線的方法可歸納為4種，分別是軌跡法、成形法、相切法和展成法。（2）金屬切削刀具的材料應具備什么性能特點？答：1）高的硬度。2）高的耐磨性。3）足夠的強度和韌性。4）高的耐熱性（熱穩(wěn)定性）。5）良好的熱物理性能和耐熱沖擊性能。6）良好的工藝性能和經濟性。（3）刀具的工作角度和標注角度有什么區(qū)別？影響刀具工作角度的主要因素有哪些？答：以切削過程中實際的切削平面、基面和正交平面為參考平面所確定的刀具角度稱為刀具的工作角度。刀具的標注角度是制造和刃磨刀具所需要的，并在刀具設計圖上予以標注的角度。影響刀具工作角度的主要因素有：1）刀具安裝高度；2）刀具安裝偏斜；3）速度較高的橫向、縱向進給運動。（4）刀具前角、后角有什么作用？說明選擇合理前角、后角的原則。答：前角的功用：前角大小主要影響切削變形，切削力，切削熱，耐用度，散熱條件。選擇原則是在保證刀具耐用度的前提下，盡量選擇大的前角。確定前角時，還應考慮刀具材料的強度，韌性、工件材料的塑性，脆性、加工條件。后角的主要功用是：減少后刀面的摩擦，提高刀具的耐用度，提高加工質量。選擇原則是在不產生摩擦條件下盡量減小后角，主要取決于切削厚度。實際生產中應考慮切削厚度、加工精度、工件材料的強度硬度、塑性、彈性等、工藝系統(tǒng)剛度。（5）切削過程的三個變形區(qū)各有何特點？答：1）變形區(qū)1的特征主要是沿著滑移線的剪切變形和隨之而來的加工硬化。2）變形區(qū)2對于切削力、切削熱、積屑瘤的形成與消失，以及對刀具的磨損等都有直接影響。3）變形區(qū)3的接觸情況對已加工表面質量有很大影響，使得已加工表面產生粗糙度、加工硬化、殘余應力等。（6）切屑的種類有哪些？其變形規(guī)律如何？答：帶狀切屑，剪切滑移尚未達到斷裂程度；節(jié)狀切屑，局部剪切應力達到斷裂強度；粒狀切屑，剪切應力完全達到斷裂強度；崩碎切屑，未經塑性變形即被擠裂。（7）簡述積屑瘤的形成原因、影響因素及控制措施。答：當切屑沿著刀具的前刀面流出時，在一定的溫度與壓力作用下，與前刀面接觸的切屑底層金屬受到的摩擦阻力超過切屑本身的分子結合力時，就會有一部分金屬黏附在切削刃附近的前刀面上，形成積屑瘤。影響因素：1）在形成積屑瘤的過程中，金屬材料因塑性變形而被強化，積屑瘤的硬度比工件材料高，能代替切削刃進行切削，從而起到保護切削刃的作用。2）由于積屑瘤的存在增大了刀具實際工作前角，使切削輕快，因此，粗加工時，積屑瘤的存在是有益的。3）積屑瘤的頂端伸出刀刃之外，而且又不斷地產生和脫落，使實際切削深度和切削厚度不斷變化，影響尺寸精度并會導致切削力的變化，從而引起振動。4）有一些積屑瘤碎片黏附在工件已加工表面上，使工件表面變得粗糙?？刂拼胧?）調整切削速度，一般精車、精銑用高速切削；而當用高速鋼刀具拉削、鉸削和寬刀精刨時，則采用低速切削。2）選用適當的切削液對刀具進行冷卻潤滑。3）增大刀具前角，減小刀-屑接觸壓力。4）對塑性較高的材料（如低碳鋼）進行正火處理。（8）三個切削分力是如何定義的？各切削分力分別對加工過程有何影響？答：主切削力（切向力）方向與過渡表面相切并與基面垂直，是計算車刀強度、設計機床主軸系統(tǒng)、確定機床功率所必需的。進給抗力（軸向力）處于基面內并與工件軸線平行與進給方向相反的力，是設計進給機構，計算車刀進給功率所必需的。吃刀抗力（背向力、徑向力、切深抗力）處于基面內并與工件軸線垂直的力，是計算工件撓度、機床零件和車刀強度的依據。工件在切削過程中產生的振動往往與吃刀抗力有關。（9）切削熱是怎樣傳出的？影響切削熱傳出的主要因素有哪些？答：工件切削熱主要由切屑、工件及刀具傳出，周圍介質帶走的熱量很少。影響切削熱傳導的主要因素是工件和刀具材料的導熱系數以及切削條件的變化。工件材料的導熱系數較高時，大部分切削熱由切屑和工件傳導出去；反之，則刀具傳熱比重增大。隨切削速度的提高，由切屑傳導的熱量增多。切屑與刀具接觸時間的長短，也會影響刀具的切削溫度。若采用冷卻性能好的切削液，則切削區(qū)大量的熱將由切削液帶走。（10）刀具磨損過程有哪幾個階段？為何會出現這種規(guī)律？答：刀具磨損過程一般分為三個階段：1）初期磨損階段：新刃磨的刀具后刀面有粗糙不平及顯微裂紋等缺陷，而且切刃鋒利，與工件表面接觸面積較小，后刀面的凸出部分很快被磨平，刀具磨損較快。2）正常磨損階段：經初期磨損后刀具缺陷減少，進入比較緩慢的正常磨損階段。3）急劇磨損階段：當刀具的磨損達到一定限度后，切削力與切削溫度迅速升高，磨損速度急劇增加。這種規(guī)律是由于刀具表面的磨損程度不同，磨損速率也會不同。在初期磨損階段，刀具表面的磨損程度較低，磨損速率較快；在正常磨損階段，刀具表面的磨損程度較高，磨損速率較低；在急劇磨損階段，刀具表面的磨損程度較高，磨損速率又開始增加，最終到達終止磨損階段。（11）從刀具壽命出發(fā)，按什么順序選擇切削用量？從機床動力出發(fā)時，按什么順序選擇切削用量？答：從刀具壽命出發(fā)選擇切削用量：首先盡量選用大的切削深度，然后根據加工條件和加工要求選取允許的最大進給量，最后根據刀具使用壽命或機床功率允許的情況選取最大的切削速度。從機床動力出發(fā)選擇切削用量：如機床功率足夠，粗加工時切削速度不選太高，并盡可能選取較大的背吃刀量和進給量；如果機床功率不足，可以分兩次或多次加工將余量切完。精加工常選用較小的背吃刀量、進給量和較高的切削速度。（12）工件材料切削加工性為什么是相對的？用什么指標來衡量工件材料切削加工性？答：工件材料切削加工性是相對的，因為不同的工件材料有不同的加工性能，有些材料比較容易加工，有些材料比較難加工，因此對不同材料的加工性能進行比較時，只能是相對的。一般使用生產率和刀具壽命的表示方法，刀具壽命為T（min）時，切削某種材料所允許的切削速度。通常以切削正火狀態(tài)45鋼的v60作為基準，而把其它各種材料的v60同它相比，這個比值稱為材料的相對加工性。（13）切削液有何作用？如何選用？答：1）冷卻作用。2）潤滑作用。3）清洗和排屑作用。4）防銹作用。切削液的品種很多，性能各異，通常應根據加工性質、工件材料和刀具材料等來選擇合適的切削液，才能收到良好的效果。1）從加工要求方面考慮；2）從刀具材料方面考慮；3）從工件材料方面考慮；4）從加工方法方面考慮。3．分析題（1）分析各個因素影響切削力的原因，特別是切削深度和進給量對切削力的影響。答：1）切削深度和進給量。切削深度ap或進給量f加大，均使切削力增大。ap加大時，變形系數ξ不變，切削力成正比例增大。f加大時，變形系數ξ和摩擦因數μ降低，切削力不成正比例增大。因此，如從減小切削力和切削功率角度考慮，加大進給量比加大切削深度有利。2）工件材料。工件材料的物理力學性能、加工硬化程度、化學成分、熱處理狀態(tài)以及切削前的加工狀態(tài)等，都對切削力有影響。工件材料的強度、硬度越高，材料的剪切屈服強度就越高，則切削力愈大。工件材料沖擊韌性和塑性愈大，則強化系數較大，與刀具間的摩擦因數也較大，切削力大。灰鑄鐵及其他脆性材料，切削時一般形成崩碎切屑，刀屑間摩擦小，切削力較小。3）刀具幾何參數。前角。切削塑性材料時，前角增大，剪切角增加，切削變形系數減小，沿前刀面的摩擦力也減小，因此切削力降低。切削脆性材料時，由于變形小，加工硬化小，前角對切削力的影響不顯著。主偏角。對主切削力Fc影響不大（幅度不超過10%）。刃傾角。刃傾角λs對Fc的影響不大，但對Fp和Ff的影響較大。刀尖圓弧半徑。在一般的切削加工中，刀尖圓弧半徑rε對Fp和Ff的影響較大，對Fc的影響較小。4）刀具材料。與工件材料之間的親和性影響切削時產生的摩擦力大小，而影響切削力。在同樣切削條件下，陶瓷刀具切削力最小，硬質合金次之，高速鋼刀具的切削力最大。5）刀具磨損。當刀具主后刀面磨損后形成后角αo等于0、寬度為VB的窄小棱面時，主后刀面與工件過渡表面接觸面增大，作用于主后刀面的正壓力和摩擦力增大，導致Fc、Ff、Fp都增大。6）切削液。以冷卻作用為主的水溶液對切削力影響很小。潤滑作用強的切削油由于其潤滑作用，不僅能減小刀具與切屑、工件表面間的摩擦，而且能減小加工中的塑性變形，故能顯著降低切削力。（2）分析刀具磨損的主要原因。答：1）磨粒磨損。碳化物（Fe3C、TiC等）、氮化物（AlN、Si3N4等）和氧化物（SiO2、Al2O3等）等硬質點以及積屑瘤碎片等，在刀具表面刻劃出溝紋。2）粘結磨損。切屑、工件與前、后刀面之間，存在著很大的壓力和強烈的摩擦，形成新鮮表面接觸而發(fā)生冷焊粘結，刀具表面上的微粒逐漸被切屑或工件粘走。3）擴散磨損。高溫下，刀具表面與切出的工件、切屑新鮮表面接觸，刀具和工件、切屑雙方的化學元素互相擴散到對方去，改變了原來材料的成分與結構，削弱了刀具材料的性能，加速磨損過程。4）氧化磨損。當切削溫度達700~800C時，空氣中的氧便與硬質合金中的鈷及碳化鎢、碳化鈦等發(fā)生氧化作用，產生較軟的氧化物（如Co3O4、CoO、WO3、TiO2等）被切屑或工件擦掉而形成磨損。5）相變磨損。刀具材料（高速鋼）因切削溫度升高達到相變溫度（550~600°C）時，使金相組織發(fā)生變化，硬度降低而造成磨損。6）熱電磨損。切削區(qū)高溫作用下刀具與工件這兩種不同材料之間產生一種熱電勢，約1-20mv，在機床-工件-刀具-機床回路中產生一個微弱電流，會加速刀具磨損。（3）分析影響工件材料切削加工性的因素，改善工件材料切削加工性的途徑。答：影響工件材料切削加工性的因素：1）材料特性：材料的硬度、塑性、韌性、熱穩(wěn)定性、腐蝕性等，都會影響切削加工性。2）切削參數：切削參數，如切削速度、切削深度、進給速度、刀具材料、刀具尺寸、刀具懸距、刀具夾角等，都會影響切削加工性。3）機床特性：機床的精度、穩(wěn)定性、剛度、振動性等，都會影響切削加工性。改善工件材料切削加工性的途徑：1）改變材料特性：通過金屬熱處理等方法，改變材料的硬度、塑性、韌性、熱穩(wěn)定性、腐蝕性等，以提高工件材料的切削加工性。2）優(yōu)化切削參數：通過優(yōu)化切削參數，如切削速度、切削深度、進給速度、刀具材料、刀具尺寸、刀具懸距、刀具夾角等，來提高工件材料的切削加工性。3）改進機床特性：通過改進機床的精度、穩(wěn)定性、剛度、振動性等，來提高工件材料的切削加工性。

第11章金屬切削機床1．名詞解釋幾何精度、運動精度、傳動精度、定位精度、機床的剛度1）幾何精度：機床空載條件下，在不運動（機床主軸不轉或工作臺不移動等情況下）或運動速度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運動的精確程度。2）運動精度：機床空載并以工作速度運動時，主要零部件的幾何位置精度。3）傳動精度：機床傳動鏈各末端執(zhí)行元件之間運動的協(xié)調性和均勻性。4）定位精度：機床的定位部件運動到達規(guī)定位置的精度。5）機床的剛度：機床在外力作用下抵抗變形的能力。2．簡答題（1）金屬切削機床是如何分類的？按照機床的萬能性程度，機床可分為幾類？答：機床主要是按加工方法和所用刀具進行分類，根據國家制定的機床型號編制方法，機床分為11大類：車床、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床、銑床、刨插床、拉床、鋸床、其它機床。按照萬能性程度，機床可分為：1）通用機床（臥式車床、升降臺銑床）：加工范圍廣，通用性強；可完成一定尺寸范圍內的多種類型零件不同工序的加工；用于單件小批生產。2）專門化機床（絲桿車床、曲軸車床、凸輪軸車床）：工藝范圍較窄；是為加工一定尺寸范圍內的某一類零件的某一種（或少數幾種）工序而專門設計的機床。3）專用機床（如大量生產的汽車零件所用的各種鉆、鏜組合機床；機床主軸箱專用鏜床）：工藝范圍最窄；一般是為某特定零件的特定工序而設計制造的機床；用于大批量生產。（2）機床的技術性能一般有哪幾個方面？其含義是什么？答：一般來說，機床的技術性能包括：1）機床的工藝范圍。指在機床上加工的工件類型和尺寸，能夠加工完成何種工序，使用什么刀具等。2）機床的技術參數。包括：尺寸參數、運動參數與動力參數。尺寸參數，具體反映機床的加工范圍，包括主參數、第二主參數和與加工零件有關的其他尺寸參數。運動參數，機床執(zhí)行件的運動速度，例如主軸的最高轉速與最低轉速、刀架的最大進給量與最小進給量（或進給速度）。動力參數，機床電動機的功率，有些機床還給出主軸允許承受的最大轉矩等其他內容。（3）主軸部件、導軌、支承件及刀架應滿足哪些基本技術要求？答：主軸部件應滿足的要求：1）旋轉精度；2）剛度；3）抗振性；4）溫升與熱變形；5）精度保持性。導軌應滿足的要求：1）導向精度好；2）精度保持性好；3）足夠的剛度；4）低速運動平穩(wěn)；5）結構簡單，工藝性好。支承件應滿足的要求：1）具有足夠的剛度和較高的剛度質量比；2）具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗和阻尼，整機的低階頻率較高，各階頻率不至引起結構共振，不會因薄壁振動而產生噪聲；3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響??；4）排屑通暢，吊運安全，并具有良好的結構工藝性。刀架應滿足的要求：1）滿足工藝過程所提出的要求；2）在刀架、刀庫上要能牢固地安裝刀具；3）刀架、刀庫、換刀機械手應具有足夠的剛度，以使切削過程和換刀過程平穩(wěn)；4）可靠性高；5）換刀時間應盡可能縮短，以利于提高生產率；6）操作方便和安全。3．分析題（1）分析下列機床的名稱和主參數，并說明它們各具有何種通用或結構特性：CM6132；Z3040×16；MBG1432；MM7132A；XK5040；T6112；T4163B；B6050；Y3150E；L6120。答：CM6132：C是車床的意思，M是精密的意思，是機床通用特征代號，6是落地及臥式車床，是組別代號，1是單軸自動車床，是型別代號，32是一起的，指320mm，是加工能力的主要參數，該車床的最大工件回轉直徑是320mm。Z3040×16：Z是機床類別代號（鉆床類）；3是組別代號（搖臂鉆床組）；0是系別代號（搖臂鉆床系）；40是主參數（最大鉆孔直徑40mm）；16是第二主參數代號（最大跨距1600mm，用×分開）。MGB1432：M磨床（類代號），G高精度（通用特性代號），B半自動（通用特性代號）14萬能外圓磨床（組系代號），32最大磨削外徑320mm（主參數）。MM7132A：M磨床（類代號），M精密（通用特性代號），7平面及端面磨床組（組別代號），1臥軸矩臺平面磨床系（系別代號），32工作臺面寬度320mm，A第一次重大改進。XK5040：銑床（類代號），K數控（通用特性代號），50立式升降臺銑床（組系代號），40工作臺面寬度400mm（主參數）。T6112：臥式鏜床，最大鏜孔直徑120mm。T4163B：工作臺寬度為630mm單柱坐標鏜床、B為改進號。B6050：B表示刨床，60表示牛頭刨床，50表示工作臺行程的1/10，

最大刨削寬度1000mm。Y3150E：Y齒輪加工機床，滾齒機，3機床組代號（滾齒輪及銑齒機）；1機床系代號；50機場主參數代號（工作最大直徑500mm）。L6120：L拉床；6表示落地臥式；1表示是內拉床；20是拉床主參數，額定拉力，單位是“噸”。額定拉力20噸的臥式內拉床。（2）比較鑄鐵、花崗石、鋼板焊接幾種床身的優(yōu)缺點和應用場合。答：1）鑄鐵床身：一般支承件用灰口鑄鐵制成，在鑄鐵中加入少量合金元素如鉻、硅、稀土元素等可提高耐磨性。鑄造性能好，容易獲得復雜結構的支承件，內摩擦力大，阻尼系數大，使振動衰減的性能好。鑄件需要木模芯盒，制造周期長，有時產生縮孔、氣泡等缺陷，成本高，適于成批生產。2）花崗石床身：性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，阻尼系數大，耐磨性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強。缺點是結晶顆粒粗于鋼鐵的晶粒，抗沖擊性能差，脆性大，油和水等液體易滲入晶界中，使表面局部變形脹大，難于制作復雜的零件。3）鋼板焊接床身：制造周期短，剛性好；便于產品更新和結構改進；固有頻率比鑄鐵高；重量較鑄鐵輕?？拐裥员辱T鐵差。

第12章切削加工方法1．名詞解釋順銑、逆銑、刨削、粒度、砂輪的組織、砂輪的硬度、劃線、塹削、銼削1）順銑：主運動（銑刀旋轉）速度方向與進給運動（工件移動）方向相同的銑削。2）逆銑：主運動（銑刀旋轉）速度方向與進給運動（工件移動）方向相反的銑削。3）刨削：用刨刀對工件作水平相對直線往復運動的切削加工方法，主要用于零件的外形加工。4）粒度：磨粒的尺寸，對于顆粒尺寸大于40μm的磨料，稱為磨粒。對于顆粒尺寸小于40μm的磨料，稱為微粉。5）砂輪的組織：砂輪中結合劑、磨粒和氣孔三部分的比例。砂輪有三種組織狀態(tài)：緊密、中等、疏松。6）砂輪的硬度：指磨粒在磨削時從砂輪上脫落的難易程度。7）劃線：根據圖樣的尺寸要求，用劃線工具在毛坯或半成品工件上劃出待加工部位的輪廓線或作出基準的點、線的操作稱為劃線。8）塹削：使用手錘錘擊鏨子金屬進行切削加工的操作，稱為鏨削，又稱鑿削。它的工作范圍主要是去除毛坯上的凸緣、毛刺、分割材料、鏨削平面及油槽等，經常用于不便于機械加工的場合。9）銼削：用銼刀對工件表面進行切削加工，使工件達到所要求的尺寸、形狀和表面粗糙度的操作稱為銼削。2.簡答題（1）銑床有哪些主要類型？試述它們各自的工藝特點及應用。答：銑床主要分為臥式升降臺銑床、立式升降臺銑床、床身式銑床、龍門銑床等。1）升降臺銑床，具有可沿床身導軌垂直移動的升降臺的銑床，通常安裝在升降臺上的工作臺和滑鞍可分別作縱向、橫向移動；2）床身式銑床，工作臺不能升降，可沿床身導軌作縱向移動，銑頭或立柱可作垂直移動的銑床3）龍門銑床，床身水平布置，其兩側的立柱和連接梁構成門架的銑床。銑頭裝在橫梁和立柱上，可沿其導軌移動。通常橫梁可沿立柱導軌垂向移動，工作臺可沿床身導軌縱向移動。用于大件加工。（2）外圓表面的加工方法有哪些？答：一般來說，精度要求低的外圓使用普通車床切削加工；精度要求高的外圓使用數控車床切削加工或外圓磨床磨削加工；精度要求更高的外圓可以使用磨研或超精磨加工。（3）鉆床有哪些主要類型？試述它們各自的工藝特點及應用范圍。答：鉆床可分為臺式鉆床、立式鉆床、臥式鉆床、搖臂鉆床、中心孔鉆床、坐標鏜鉆床、深孔鉆床、銑鉆床等8種。1）臺式鉆床。機床主軸用電動機經一對塔輪以V帶傳動，刀具用主軸前端的夾頭夾緊，通過齒輪齒條機構使主軸套筒作軸向進給。臺式鉆床只能加工較小工件上的孔，結構簡單，體積小，使用方便，在機械加工和修理車間中應用廣泛。2）立式鉆床。在立式鉆床上，加工完一個孔后再加工另一個孔時，需要移動工件，使刀具與另一個孔對準，這對于大而重的工件操作很不方便，因此，立式鉆床僅適用于在單件、小批量生產中加工中、小型零件。3）搖臂鉆床。通過搖臂繞立柱的轉動和主軸箱在搖臂上的移動，使鉆床的主軸可以找正工件的待加工孔的中心。找正后，應將內外立柱、搖臂與外立柱、主軸箱與搖臂之間的位置分別固定，再進行加工。工件可以安裝在工作臺底座上。搖臂鉆床廣泛地應用于在單件和中、小批量生產中加工大、中型零件。搖臂鉆床的主參數是最大跨距。4）深孔鉆床。機床通常呈臥式的布局，因為被加工孔較深，而且工件往往又較長，為了便于排屑及避免機床過于高大及減少孔中心線的偏斜，加工時通常由工件的轉動來實現主運動，深孔鉆頭并不轉動，只作直線的進給運動。（4）拉削速度并不高，但拉削確是一種高生產率的加工方法，原因何在？答：拉刀是一種多齒刀具，沿著拉刀運動方向刀齒逐漸增加，從而一層層地從工件上切下余量，并獲得較高的尺寸精度和較好的表面質量。（5）萬能外圓磨床在磨削外圓柱面時需要哪些運動？答：萬能外圓磨床在磨削外圓柱面時，需要進行：1）砂輪的旋轉運動為主運動；2）工件的旋轉運動為圓周進給運動；3）工作臺縱向往復運動為縱向進給運動；4）砂輪架的橫向進給運動。（6）常用的砂輪有幾種類型？砂輪的特性由哪些要素組成？答：按所用磨料可分為普通磨料（剛玉和碳化硅等）砂輪和天然磨料超硬磨料和（金剛石和立方氮化硼等）砂輪。按形狀可分為平形砂輪、斜邊砂輪、筒形砂輪、杯形砂輪、碟形砂輪等。按結合劑可分為陶瓷砂輪、樹脂砂輪、橡膠砂輪、金屬砂輪等。砂輪的特性：1）磨料。常見的磨料有剛玉類、碳化物類、立方氮化硼類和金剛石類。2）粒度。3）結合劑。4）組織，即砂輪中結合劑、磨粒和氣孔三部分的比例。5）硬度。是指磨粒在磨削時從砂輪上脫落的難易程度。（7）鉗工加工的主要優(yōu)缺點及適用場合。答：優(yōu)點：加工靈活、可加工形狀復雜和高精度的零件、投資小。缺點：生產效率低和勞動強度大、加工質量不穩(wěn)定。適用場合：1）零件的加工制造。2）精密工具、夾具、量具的制造。3）機械設備的裝配、安裝、調試。4）機械設備的維護、檢修。（8）劃線的目的是什么？說明主要劃線工具的作用。選擇劃線基準應注意哪些問題？答：在鑄、鍛件毛坯上劃線可以用來確定加工面的位置和孔的中心，在半成品工件上劃線可以用來確定精加工表面或孔的位置，在鋼板或條狀材料上劃線可以供氣割、剪切、鋸割、機加工等使用。劃線平板，用鑄鐵鑄造，經時效處理、機械加工和刮削制成。安放時要平穩(wěn)牢固，上平面要保持水平。平面的各處要均勻使用，不許碰撞或敲擊其表面。V形鐵，采用HT200材質，一般成對使用。主要用于軸類檢驗、校正、劃線，也可用于檢驗工件垂直度、平行度。劃針，一般多用彈簧鋼絲端部淬火磨尖制成。要依靠鋼尺或直尺等導線工具而移動，并向外側傾斜為15°~20°，向劃線方向傾斜為45°~75°。劃線盤，用于立體劃線和工件位置的校正。兩端分為用來劃線的直頭端和用來劃正工件的位置彎頭端，劃線時，應注意劃針裝夾要牢固，伸出不宜過長，以免抖動。劃規(guī)，劃圓或劃弧線、等分線段及量取尺寸等操作時使用的工具。劃卡，也稱為單腳劃規(guī)，用來確定軸和孔的中心位置。使用方法：先劃出四條圓弧線，再在圓弧線中沖一樣沖點。樣沖，在劃好的線上沖眼用的工具，通常用工具鋼制成，尖端磨成60°左右，并經過熱處理，硬度高達55~60HRC。在劃圓時，需先沖出圓心的樣沖眼，利用樣沖眼作圓心，才能劃出圓線。也可以作為鉆孔前的定心。方箱，用鑄鐵制成的空心立方體，其六個面都經過精加工，相鄰的各面相互垂直。一般用來夾持、支承尺寸較小而加工面較多的工件。通過翻轉方箱，可在工件的表面上劃出相互垂直的線條。千斤頂，在平板上作支承工件劃線用的，它的高度可以調整，常用于較大或不規(guī)則工件的劃線找正，通常三個為一組。高度游標尺，能直接測量出高度尺寸，其讀數精度和游標卡尺一樣，可作為精密劃線量具。選擇劃線基準時應注意：劃線位置要準確，劃線精度要高，劃線線條要清晰，劃線方向要正確。（9）塹削主要用途在何處？答：塹削主要用于去除毛坯上的凸緣、毛刺、分割材料、鏨削平面及油槽等，經常用于不便于機械加工的場合。（10）套螺紋前圓桿頭部為什么要倒角？攻螺紋、套螺紋時為什么要經常反轉？答：1）去除可能存在的毛刺，保證操作安全；2）去除尖角，保證聯接可靠；3）裝配方便。反轉的作用原理：在攻螺紋或套螺紋時，由于工具不斷切削金屬，會產生大量的切削屑。如果不及時清除這些屑，就會堵塞螺紋的間隙，從而影響螺紋的質量和耐用性。因此，經常反轉可以有效避免切屑堵塞，保證螺紋的正常加工。另外，反轉還可以增加螺紋的力學強度和防松性。在反轉的時候，工具會向相反的方向移動，這樣就可以讓螺紋更加均勻地分布在工件上，從而增加了螺紋連接的力學強度和抗松散的能力，有效地提高了工件使用壽命。3．分析題（1）試分析逆銑和順銑、對稱銑削和不對稱銑削的工藝特征。答：逆銑：切屑厚度從0到最大，因刀刃不能刃磨絕對鋒利，故開始時不能立即切入工件，存在對工件擠壓與摩擦。工件出現加工硬化，降低表面質量。此外，刀齒磨損快耐用度降低，但無沖擊。適用于加工精度要求較高的零件。順銑：銑刀刀刃切入工件時，切屑厚度最大，逐漸減小到0。后刀面與已加工表面擠壓、摩擦小，刀刃磨損慢，沒有逆銑時的滑行，冷硬程度大為減輕，已加工表面質量較高，刀具壽命也比逆銑高。但刀齒切入時沖擊大。加工速度快，但精度較低，適用于精度要求不高的零件。對稱銑削：切入和切出的切削層厚度相同且最小，有較大的平均切削厚度。能避免銑刀切入時對工件表面的擠壓、滑行，工件表面粗糙度均勻，銑刀壽命高。在精銑機床導軌面時可保證刀齒在加工表面冷硬層下銑削，能獲得較高的表面質量。不對稱銑削：根據銑刀偏移位置不同又可分為不對稱逆銑和不對稱順銑。不對稱逆銑切入時切削厚度小，切出時最大，減小了沖擊，切削平穩(wěn)，刀具壽命和加工表面質量得到提高。適用于切削普通碳鋼和高強度低合金鋼。不對稱順銑時，刀齒切入時厚度較大，切出時厚度較小。適用于切削強度低，塑性大的材料（如不銹鋼、耐熱合金鋼等），可使切削速度提高40%~60%，并可減少硬質合金的熱裂磨損。（2）試分析比較銑平面、刨平面、車平面的工藝特征和應用范圍。答：在成批生產中，中小件加工大多采用銑削，大件加工則銑刨兼用，一般都是粗銑、精刨。而在單件小批生產中，特別是在一些重型機器制造廠中，刨平面仍被廣泛采用。因為刨平面不能獲得足夠的切削速度，有色金屬材料的平面加工幾乎全部都用銑削。1）銑平面。工藝特征：平面銑削分粗銑和精銑。精銑后的表面粗糙度可達Ra3.2~0.63μm，尺寸公差可達IT8~IT6，直線可達0.08~0.12mm/m。應用范圍：可加工各種不同形狀的平面、溝槽等。2）刨平面。工藝特征：平面刨削分粗刨和精刨，精刨后的表面粗糙度可達Ra3.2~1.6μm，兩平面間的尺寸公差等級可達IT8~IT7，直線度可達0.04~0.12mm/m。在龍門刨床上采用寬刀精刨，其表面粗糙度可達Ra0.8~0.4μm，直線度不超過0.02mm/m。應用范圍：刨削一般適于單件小批生產及修理工作中加工平面，可加工水平面、垂直面、直槽、V形槽、T形槽和燕尾槽等。3）車平面。工藝特征：容易保證回轉體的端面與其內圓表面、外圓表面的垂直度要求，且工藝簡單，效率較高。應用范圍：平面車削一般用于加工回轉體的端面。（3）分析在車床上鏜孔和在鏜床上鏜孔的異同和各自適合加工的零件特點。答：異同：都可進行通孔、盲孔的加工。車床車孔的精度不高，而且受工件的形狀限制，而鏜床鏜孔的精度高，不受工件形狀的限制。車床上鏜孔時，孔的數量較少，且主要用于回轉體零件的孔加工；鏜床上鏜孔主要是數個孔的孔系加工，且對孔的尺寸精度和位置精度要求也較高。適合加工的零件特點：車床鏜孔裝夾是圓的或規(guī)則等邊的方便，其它不規(guī)則的零件需做特殊的工裝。鏜床對不規(guī)則的或大的箱體類的車床難加工或不易加工的工件能很好加工。（4）對于相同直徑、相同精度等級的軸和孔，為什么孔的加工比較困難？答：因為孔的加工比較復雜，孔就是內表面，加工時刀具尺寸受限制、刀具剛性較差、散熱與排屑都處于不利狀態(tài)，因此，同樣得加工精度，對于孔來說，要用得加工工序就多于外圓表面。（5）試指出插齒、滾齒、磨齒可分別適用于下列哪種零件上的齒面加工：①外直齒圓柱齒輪；②外斜齒圓柱齒輪；③內直齒圓柱齒輪；④蝸輪；⑤齒條；⑥扇形齒輪；⑦人字齒輪。答：插齒：①外直齒圓柱齒輪；②外斜齒圓柱齒輪；③內直齒圓柱齒輪；⑤齒條；⑥扇形齒輪。滾齒：①外直齒圓柱齒輪；②外斜齒圓柱齒輪；④蝸輪；⑤齒條；⑥扇形齒輪。磨齒：①外直齒圓柱齒輪；②外斜齒圓柱齒輪；③內直齒圓柱齒輪；④蝸輪；⑤齒條；⑥扇形齒輪；⑦人字齒輪。

第13章機械加工工藝1.名詞解釋生產過程、工藝過程、工藝規(guī)程、工序、工位、工步、走刀、加工余量、工序余量、總余量、裝配、基本時間、輔助時間、生產成本、工藝成本、可變費用、不變費用1）生產過程：將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。2）工藝過程：在生產過程中，凡是改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程都稱為工藝過程。3）工藝規(guī)程：用表格的形式將機械加工工藝過程的內容書寫出來，成為指導性技術文件，就是機械加工工藝規(guī)程（簡稱工藝規(guī)程）。4）工序：一個或一組工人在一臺機床或一個工作地點，對同一個或同時對幾個工件所連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。5）工位：工件在機床上所占據的每一個位置稱為工位。6）工步：在加工表面不變、加工工具不變、切削用量（主要是切削速度和進給量）不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序，稱為工步。7）走刀：在一個工步內，若被加工表面需切除的余量較大，一次切削無法完成，則可分為幾次切削，每一次切削就稱為一次走刀，或稱為一個工作行程。8）加工余量：是指加工過程中所切除的金屬層厚度。加工余量可分為加工總余量和工序余量。9）工序余量：工序余量是相鄰兩工序的工序尺寸之差。10）總余量：加工總余量等于各工序余量之和。11）裝配：按照規(guī)定的程序和技術要求，將零件或部件進行配合和連接，使之成為成品或半成品的工藝過程，稱為裝配。12）基本時間：在工人的看管下，由機器設備自動完成工藝加工任務所消耗的時間（如機床加工的自動走刀時間）。13）輔助時間：為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間稱為輔助時間，如裝卸工件、啟動和停開機床、改變切削用量、測量工件等所消耗的時間。14）生產成本：制造一個零件或一臺產品時所必需的一切費用的總和。15）工藝成本：與工藝過程直接有關的費用，稱為工藝成本。16）可變費用：與零件的年產量有關的費用，它包括材料費（或毛坯費）、操作工人工資、機床電費、刀具費、通用夾具費、通用機床維護修理費、折舊費等。17）不變費用：與零件年產量無直接關系的費用，當年產量在一定范圍內變化時，全年的費用基本上保持不變。它包括調整工人的工資、專用機床折舊費、專用機床修理費、專用刀具費、專用夾具費等。2.簡答題（1）不同生產類型的工藝過程各有何特點？答：1）工件的互換性，單件生產，一般是配對制造，缺乏互換性，廣泛用鉗工修配；成批生產，大部分有互換性，少數用鉗工修配；大量生產，全部有互換性，某些精度較高的配合件用分組選擇裝配法。2）毛坯的制造方法，單件生產，鑄件用木模手工造型，鍛件用自由鍛，毛坯精度低，加工余量大；成批生產，部分鑄件用金屬模，部分鍛件用模鍛。毛坯精度及加工余量中等；大量生產，鑄件廣泛采用金屬模機器造型，鍛件廣泛采用模鍛以及其它高生產率的毛坯制造方法。3）機床設備，單件生產，通用機床，按機床種類及大小采用“機群式”排列；成批生產，部分通用機床和部分高生產率機床，按加工零件類別分工段排列；大量生產，廣泛采用高生產率的專用機床及自動機床，按流水線形式排列。4）夾具，單件生產，多用標準附件，極少采用夾具，靠畫線及試切法達到精度要求；成批生產，廣泛采用夾具，部分靠畫線法達到精度要求；大量生產，廣泛采用高生產率夾具及調整法達到精度要求。（2）零件結構工藝性主要涉及哪些方面？答：1）零件的總數；2）機械零件的平均精度；3）材料的需要量；4）機械零件各種制造方法的比例；5）產品裝配的復雜程度。（3）簡述粗、精基準的選擇原則。為什么在同一尺寸方向上粗基準通常只允許用一次？答：粗基準的選擇原則：1）余量均勻分配原則；2）保證相互位置要求原則（若主要要求保證加工面與不加工面間的位置要求，則應選不加工面為粗基準。若工件上有好幾個不加工面，則應選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準，以便于保證精度要求，使外形對稱。若零件上每個表面都要加工，則應選加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，產生工件廢品）；3）便于工件裝夾原則；4）不重復使用原則。精基準的選擇原則：1）基準重合原則；2）統(tǒng)一基準原則；3）互為基準原則；4）自為基準原則。因為粗基準未經加工，表面較為粗糙，在第二次安裝時，其在機床上或夾具中的實際位置與第一次安裝時不可能完全一致。因此，在一個尺寸方向上粗基準一般只允許使用一次。（4）選擇加工方法時應考慮哪些因素？答：1）生產率要求和經濟效益；2）工件材料的性質；3）工件的結構和尺寸。；4）生產類型；5）具體生產條件；6）特殊要求，如表面紋路方向的要求等。（5）機械加工工藝過程為什么通常劃分加工階段？各加工階段的主要作用是什么？答：零件加工時要劃分加工階段的原因如下：1）保證零件加工質量。工件在粗加工時，由于加工余量大，所受的切削力、夾緊力也大，將引起較大的變形，如不分階段連續(xù)進行粗精加工，則上述變形來不及恢復，將影響加工精度，所以，需要劃分加工階段，逐步恢復和修正變形，逐步提高加工質量。2）合理利用機床設備。粗加工要求采用剛性好、效率高而精度較低的機床，精加工則要求機床精度高。劃分加工階段后，可以充分發(fā)揮機床的性能，延長使用壽命。3）安排熱處理工序。粗加工階段之后，一般要安排去應力的熱處理，以消除內應力。精加工前要安排淬火等最終熱處理，其變形可以通過精加工予以消除。4）發(fā)現毛坯缺陷，保護精加工過的表面少受磕碰損壞。毛坯經粗加工階段后，缺陷即已暴露，可以及時發(fā)現和處理。同時，精加工工序安排在最后，可以避免加工好的表面在搬運和夾緊中受損傷。各加工階段的主要作用是：1）粗加工階段。主要是切除各表面上的大部分余量。2）半精加工階段。完成次要表面的加工，并為主要表面的精加工作準備。3）精加工階段。保證各主要表面達到圖樣要求。4）光整加工階段。對于精度要求很高（IT5級以上）、表面粗糙度要求很?。?.2μm以下）的表面，還需要進行光整加工階段。（6）簡述按工序集中原則、工序分散原則組織工藝過程的工藝特征，各適用于什么場合？答：工序集中就是指每道工序的加工內容很多，工藝路線短。其主要特點如下：1）可以采用高效機床和工藝裝備，生產率高。2）減少設備數量、操作工人數量和占地面積，節(jié)省人力、物力。3）減少工件安裝次數，利于保證表面間的位置精度。4）采用的工裝設備結構復雜，調整和維護較困難，生產準備工作量大。工序分散就是指每道工序的加工內容很少，甚至一道工序只含一個工步，工藝路線很長。其主要特點如下：1）設備和工藝裝備比較簡單，便于調整，容易適應產品的變換。2）對工人的技術要求較低。3）可以采用最合理的切削用量，減少機動時間。4）所需設備和工藝裝備的數目多，操作工人多，占地面積大。一般情況下，單件小批生產時，只能將工序集中，在一臺普通機床上加工出盡量多的表面；大批大量生產時，既可以采用多刀、多軸等高效、自動機床，將工序集中，也可以將工序分散后組織流水生產。批量生產應盡可能采用效率較高的半自動機床，使工序適當集中。（7）安排切削加工工序順序的原則。答：1）先基面后其它。用做精基準的表面首先要加工出來，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工（有時包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。2）先主后次。零件的加工應先安排加工主要表面，后加工次要表面。因為主要表面往往要求精度較高，加工面積較大，容易出廢品，所以應放在前階段進行加工，以減少工時浪費，而次要表面加工面積小，精度一般也較低，又與主要表面有位置要求，故應在主要表面加工之后進行加工。3）先粗后精。先安排粗加工，再安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。4）先面后孔。零件上的平面必須先進行加工，然后再加工孔。因為平面的輪廓平整，安放和定位比較穩(wěn)定可靠，若先加工好平面，就能以平面定位加工孔，保證孔和平面的位置精度。此外，也給平面上的孔加工帶來了方便，能改善孔加工刀具的初始工作條件。（8）機械加工的輔助工序主要有哪些？答：除檢驗工序外，其它輔助工序包括表面強化和去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。；（9）影響工序余量的因素有哪些？答：1）上工序的表面粗糙度Rya；2）上工序的表面缺陷層Da；3）上工序的尺寸公差Ta；4）上工序的形狀公差、位置公差ea；5）本工序的安裝誤差εb。（10）為了提高勞動生產率，在縮短基本時間方面可以采取哪些措施？答：1）提高切削用量（切削速度、進給量、切削深度等），減少加工余量，縮短刀具的工作行程；2）采用多刀、多刃進行加工（如以銑削代替刨削，采用組合刀具等）；3）采用復合工步，使多個表面加工基本時間重合（如多刀加工，多件加工等）。（11）成批生產條件下，單件時間定額由幾部分組成？各代表什么含義？答：完成零件的一道工序的時間定額稱為單件時間tp，它包括下列組成部分：基本時間tm；輔助時間ta；布置工作地時間ts；休息和自然需要時間tr。1）基本時間tm：指工人直接完成基本工藝加工，使勞動對象發(fā)生物理或化學變化所消耗的時間。2）輔助時間ta：為實現工藝過程所必須進行的各種輔助動作所消耗的時間稱為輔助時間，如裝卸工件、啟動和停開機床、改變切削用量、測量工件等所消耗的時間。3）布置工作地時間ts：為使加工正常進行，工人照管工作地（如更換刀具、潤滑機床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的時間稱為布置工作地時間，一般按作業(yè)時間的2％~7％估算。4）休息和自然需要時間tr：指工人在工作班時間內為恢復體力和滿足生理上的需要所消耗的時間，一般按作業(yè)時間的2％估算。（12）提高機械加工勞動生產率的工藝措施有哪些？答：1）縮短基本時間tm。提高切削用量（切削速度、進給量、切削深度等），減少加工余量，縮短刀具的工作行程；采用多刀、多刃進行加工（如以銑削代替刨削，采用組合刀具等）；采用復合工步，使多個表面加工基本時間重合（如多刀加工，多件加工等）。2）縮短輔助時間ta。使輔助動作實現機械化和自動化；使輔助時間與基本時間重疊。3）縮短布置工作地時間ts。主要是減少換刀次數、換刀時間和調刀時間。4）縮短準備與終結時間tbe。增大制造零件的批量；直接縮短準備與終結時間。（13）保證機器或部件裝配精度的方法有哪幾種？答：互換裝配法、選擇裝配法、修配法和調整法四種。3.分析計算題（1）某廠年產4105型柴油機1000臺，已知連桿的備品率為5%，機械加工廢品率為1%，試計算連桿的生產綱領。答：4105柴油機為4缸、缸徑105mm，每個氣缸有一組活塞連桿，所以它有4只連桿。N=Qn（1+a％）（1+b％）=1000×4×（1+5%）×（1+1%）=4242臺（2）題圖1所示的零件，單件小批生產時其機械加工工藝過程如下所述，試分析其工藝過程的組成（包括工序、工步、走刀、安裝）。在刨床上分別刨削六個表面，達到圖樣要求；粗刨導軌面A，分兩次切削；刨兩個越程槽；精刨導軌面A；鉆孔；擴孔；鉸孔；去毛刺。題圖1答：工序2個：1）刨削；2）鉆孔、擴孔、鉸孔、去毛刺。工步：1）刨表面1；2）刨表面2；3）刨表面3；4）刨表面4；5）刨表面5；6）刨表面6；7）粗刨導軌面A；8）刨越程槽1；9）刨越程槽2；10）精刨導軌面A；11）鉆孔；12）擴孔；13）鉸孔；14）去毛刺。走刀：工步7粗刨導軌面A，分2次走刀，其他工步，都是1次走刀。安裝：1）刨表面1；2）刨表面2；3）刨表面3；4）刨表面4；5）刨表面5；6）刨表面6；7）粗刨導軌面A；刨越程槽1；刨越程槽2；精刨導軌面A；8）鉆孔；擴孔；鉸孔；14）去毛刺。（3）欲在某工件上加工Φ72.50題表1工序名稱工序尺寸公差精磨Φ72.50精鏜Φ71.80半精鏜Φ70.50粗鏜Φ680擴孔Φ640模鍛孔Φ59-2答：工序名稱工序尺寸公差工序尺寸公差工序加工余量余量公差精磨72.50.0372.5-71.8=0.70.03+0.046=0.076精鏜71.80.04671.8-70.5=1.30.046+0.19=0.236半精鏜70.50.1970.5-68=2.50.19+0.3=0.49粗鏜680.368-64=40.3+0.46=0.76擴孔640.4664-59=50.46+3=3.46模鍛孔59+1-2（4）題圖2所示為齒輪軸截面圖，要求保證軸徑尺Φ28+0.008+0.024mm和鍵槽深t=40+0.16mm。其工藝過程為：1）車外圓至Φ28.5-0.10mm；2）銑鍵槽槽深至尺寸題圖2答：其尺寸鏈圖下圖所示。1）判斷各環(huán)的性質，封閉環(huán)為：t=40+0.16mm。增環(huán)為：14+0.0042）基本尺寸計算，H=14.25mm。3）偏差計算，0.16=ES（H）+0.012-（-0.05），ES（H）=0.098mm。0=EI（H）+0.004-0，EI（H）=-0.004mm。H=14.25-0.004（5）磨削一表面淬火后的外圓面，磨后尺寸要求為Φ60-0.03答：建立尺寸鏈,其中Z=0.3±0.05是尺寸鏈的封閉環(huán)；R2=30-0.0150mm，是尺寸鏈的減環(huán)；R解此尺寸鏈可得到：R1=30.3-0.05由此可求出淬火前精車的直徑工序尺寸為D1=60.6-0.1+0.07

第14章機床夾具設計1.名詞解釋六點定位原理、完全定位、不完全定位、欠定位、過定位、基準不重合誤差1）六點定位原理：用空間合理布置的六個支承點與工件接觸，分別限制工件的相應六個自由度，從而使工件在空間得到唯一確定位置的方法，稱為工件的六點定位原理。2）完全定位：工件的6個自由度完全被限制而在夾具中占有完全確定的唯一位置的定位，稱為完全定位。3）不完全定位：允許自由度限制少于6個的定位稱為“不完全定位”或“部分定位”。4）欠定位：按工序的加工要求，工件必須被限制的自由度而未予限制的定位，稱為欠定位。5）過定位：工件的同一自由度被兩個或兩個以上的支承點重復限制的定位，稱為過定位，也稱為重復定位。6）基準不重合誤差：在加工時，如果采用調整法來獲得加工尺寸時，經常會產生定位基準與設計基準不重合的問題，因此就會引入定位基準與設計基準不重合誤差，簡稱基準不重合誤差。2.簡答題（1）輔助支承為什么不能起定位作用？常用的輔助支承有哪幾種？答：在夾具設計中，有時為提高工藝系統(tǒng)中工件或夾具的剛性或穩(wěn)定性，以提高加工質量，保證加工要求，使用輔助支承。輔助支承鎖緊后就成為固定支承，能承受切削力。它不限制工件的自由度，不起定位作用，也不應破壞原定位。常用的輔助支承有：螺旋調節(jié)式結構、自位式輔助支承、推引式輔助支承等。（2）對刀裝置有何作用？有哪些結構形式？分別用于何種表面的加工？答：用調整法進行銑削加工時，為確定工件相對于刀具的位置，銑床夾具一般設置對刀裝置。1）圓形對刀塊，用于加工水平面；2）方形對刀塊，用于加工相互垂直的平面；3）直角對刀塊，側裝的直角對刀塊，用于加工臺階或鍵槽時對刀。（3）塞尺有何作用？常用標準塞尺結構形式有哪幾種？答：使用對刀塊對刀時，為免刀具與對刀塊直接接觸而損壞刀刃或造成對刀塊過早磨損，一般需要在對刀塊與刀具之間放置塞尺來校準它們之間的相對位置。塞尺有平塞尺和圓柱形塞尺兩種，塞尺的結構、尺寸已標準化，平塞尺厚度一般為1mm、2mm、3mm，圓柱形塞尺直徑常用3mm或5mm。（4）夾具設計有哪些要求？在設計夾具方案時，要考慮哪些主要問題？答：1）滿足使用要求，應保證工件裝夾時定位可靠、夾緊牢固，并能保證精度要求；2）良好的結構工藝性，所設計的夾具應便于制造、裝配、調整、維修，且便于加工中切屑的清理；3）使用安全省力，操作方便，有利于實現優(yōu)質、高產、低耗，改善勞動條件；4）應盡量使用標準件、通用件、借用件等，以提高標準化、通用化、系列化水平，降低生產成本。在設計夾具方案時，要考慮的問題：1）確定工件的定位方案，設計定位裝置；2）確定工件的夾緊方案，設計夾緊裝置；3）確定刀具的引導方式，選擇或設計導向元件或對刀元件；4）確定其他元件或裝置的結構形式，如定位鍵、分度裝置等；5）確定夾具的總體結構及夾具在機床上的安裝方式。（5）繪制夾具裝配圖時應注意哪些事項？夾具總圖上應標注哪些尺寸和位置公差？如何確定尺寸公差？答：在繪制夾具總圖時，主視圖取操作者面對機床所看到的夾具位置。用雙點劃線將工件的外形輪廓畫在各視圖相應的位置上，待加工面上的加工余量可用網紋線表示。在夾具總圖中，工件要看作透明體，不遮擋夾具任何線條。其余圖樣畫法和常規(guī)裝配圖相同。一般情況下，在夾具總裝配圖上應標注如下5種最基本的尺寸：1）夾具外形輪廓尺寸；2）工件與定位元件間的聯系尺寸；3）夾具與刀具的聯系尺寸；4）夾具與機床連接部分的尺寸；5）其他裝配尺寸。位置精度要求：1）定位元件之間或定位元件與夾具體底面間的位置要求，其作用是調整工件的加工面與工件的定位基準面之間的位置精度；2）定位元件、對刀元件與連接元件（定向鍵）或找正基準面間的位置精度；3）定位元件與對刀-導引元件之間的位置精度要求。確定尺寸公差包括：1）夾具中與工件尺寸有關的尺寸，工件的平均尺寸為其基本尺寸，注雙向對稱偏差；2）夾具的總誤差：包括定位、制造、調整等一般不超過工序公差的1/3；3）從夾具的可靠性和壽命著眼，須考慮夾具使用中的磨損補償。（6）車床夾具具有哪些結構類型？各有何特點？答：根據被加工工件定位基準和夾具的結構特點，分為4類：1）卡盤和夾頭式車床夾具，以工件外圓為定位基面，如三爪自定心卡盤及各種定心夾緊卡頭等。2）心軸式的車床夾具，以工件內孔為定位基面，如各種定位心軸（剛性心軸）、彈簧心軸等。3）以工件頂尖孔定位的車床夾具，如頂尖、撥盤等。4）角鐵和花盤式夾具，以工件的不同組合表面定位。（7）車床夾具與車床主軸的連接方式有哪幾種？如何保證車床夾具與車床主軸的正確位置關系？答：一般車床夾具在機床主軸上的安裝有兩種方式：1）對于徑向尺寸D小于140mm，或D<（2-3）d的小型夾具，一般通過錐柄安裝在車床主軸錐孔中，并用螺栓拉緊，這種連接方式定心精度較高。2）對于徑向尺寸較大的夾具，一般通過過渡盤與車床主軸連接。車床夾具與機床主軸的連接精度對工件加工表面的相互位置精度有決定性的影響，夾具的回轉軸線與車床的回轉軸線必須有較高的同軸度。（8）銑床夾具分哪幾種類型？各有何特點？試述銑床夾具的設計要點。答：1）直線進給式銑床夾具。這類夾具安裝在銑床工作臺上，在加工中隨工作臺按直線進給方式運動。按照在夾具中同時安裝工件的數目和工位多少分為單件加工、多件加工和多工位加工夾具。2）圓周進給式銑床夾具。多用在回轉工作臺或回轉鼓輪的銑床上，依靠回轉臺或鼓輪的旋轉將工件順序送入銑床的加工區(qū)域，實現連續(xù)切削。在切削的同時，可在裝卸區(qū)域裝卸工件，使輔助時間與機動時間重合，因此它是一種高效率的銑床夾具。3）靠模進給式銑床夾具。這是一種帶有靠模的銑床夾具，適用于專用或通用銑床上加工各種非圓曲面。按照進給運動方式可分為直線進給式和圓周進給式兩種。銑床夾具的設計要點：1）定位方案確定，應注意定位的穩(wěn)定性。盡量選加工過的平面為定位基面，定位元件要用支承板，且距離盡量遠一些，以提高定位穩(wěn)定性；用毛坯面定位時，定位元件要用球頭支承釘，可采用自位支承或輔助支承提高定位穩(wěn)定性，以避免加工時產生振動。2）夾緊機構剛性要好，有足夠的夾緊力，力的作用點要盡量靠近加工表面，并夾緊在工件剛性較好的部位，以保證夾緊可靠、夾緊變形小。對于手動夾具，夾緊機構應具有良好的自鎖性能。3）夾具的重心要盡可能低，夾具體與機床工作臺的接觸面積要大。因此夾具體的高度與寬度比一般為H/B≤1~1.25。4）切屑流出及清理方便。大型夾具應考慮排屑口、出屑槽；對不易清除切屑的部位和空間應加防護罩。加工時采用切削液時，夾具體設計要考慮切削液的流向和回收。（9）鉆床夾具分哪些類型？各類鉆模有何特點？答：1）固定式鉆模。特點是鉆模用螺釘壓板固定在機床上，用于在立式鉆床上加工單孔或在搖臂鉆床上加工位于同一方向上的平行孔系。由于它在機床上的位置固定，故所加工孔精度較高。2）回轉式鉆模。用于加工工件上同一圓周上平行孔系或加工分布在同一圓周上的徑向孔系。基本形式有立軸、臥軸和傾斜軸三種。工件一次裝夾中，靠鉆模依次回轉加工各孔，因此這類鉆模必須有分度裝置。使用方便、結構緊湊，在成批生產中廣泛使用。一般為縮短夾具設計和制造周期，提高工藝裝備的利用率，夾具的回轉分度部分多采用標準回轉工作臺。3）蓋板式鉆模。蓋板式鉆模沒有夾具體，只有一塊鉆模板，在鉆模板上除了裝鉆套外，還有定位元件和夾緊裝置。加工時，鉆模板蓋在工件上定位、夾緊即可。蓋板式鉆模的特點是定位元件、夾緊裝置及鉆套均設在鉆模板上，鉆模板在工件上裝夾，因此結構簡單、制造方便、成本低廉、加工孔的位置精度較高。常用于床身、箱體等大型工件上的小孔加工，對于中小批量生產，凡需鉆、擴、鉸后立即進行倒角、锪平面、攻螺紋等工步時，使用蓋板式鉆模也非常方便。加工小孔的蓋板式鉆模，因切削力矩小，可不設夾緊裝置。每次需從工件上裝卸，故鉆模的重量一般不超過10kg。4）滑柱式鉆模?；姐@模是帶有升降臺的通用可調夾具，多與組合機床或多軸箱聯合使用，在生產中應用較廣?；姐@模的平臺上可根據需要安裝定位裝置，鉆模板上可設置鉆套、夾緊元件及定位元件等。5）移動式鉆模。用在立式鉆床上，先后鉆削工件同一表面上的多個孔，屬于小型夾具，被加工的孔徑一般小于10mm。移動方式有兩種：一種是自由移動，讓鉆套去對準鉆頭；另一種是定向移動，用專門設計的導軌和定程機構來控制移動的方向和距離。6）翻轉式鉆模。在加工中，翻轉式鉆模一般用手進行翻轉。所以夾具和工件總重量不能太重，一般以不超過10kg為宜。主要用于加工小型工件分布在不同表面上的孔，它可以減少安裝次數，提高各被加工孔的位置精度，其加工批量不宜過大。3.分析題（1）根據六點定位原理，試分析題圖1所示a~l中各定位方案中定位元件所限制的自由度？有無過定位現象？如何改正？題圖1答：a.長夾持的三爪卡盤限制4個自由度，短支柱限制1個自由度；無過定位。b.長夾持的三爪卡盤限制4個自由度，固定頂尖限制3個自由度；有過定位現象；改正方法：將三爪卡盤夾持相對短一點，變成短夾持。c.三爪卡盤限制2個自由度，固定頂尖限制3個自由度；無過定位。d.三爪卡盤限制2個自由度，右固定頂尖限制3個自由度，左頂尖限制3個自由度；有過定位現象；改正方法：把三爪卡盤換成撥盤，右固定頂尖換成移動頂尖。e.右固定頂尖限制3個自由度，左頂尖限制3個自由度；有過定位現象；改正方法：右固定頂尖換成移動頂尖。f.長錐圓柱限制5個自由度；無過定位。g.短夾持的三爪卡盤限制2個自由度，中心架限制2個自由度；無過定位。h.左固定頂尖限制3個自由度，活動頂尖限制2個自由度；無過定位。i.大平面3限制3個自由度，V型塊1限制2個自由度，V型塊2限制2個自由度；有過定位現象；改正方法：V型塊2換成可移動的。j.大平面3限制3個自由度，V型塊1限制2個自由度，V型塊2限制2個自由度；有過定位現象；改正方法：V型塊2換成可移動的端面。k.大平面限制3個自由度，可移動的錐面限制2個自由度，可移動的V型塊限制1個自由度；無過定位。l.長V型塊限制4個自由度，V型塊端面限制1個自由度，小圓柱頂面限制1個自由度；無過定位。（2）分析題圖2所示定位方案，回答下面的問題。①帶肩心軸、手插圓柱銷各限制工件的哪些自由度？②該定位屬于哪種定位類型？③該定位是否合理，如不合理，請加以改正。題2圖答：①帶肩心軸為長心軸，限制z，z，y，y，x等5個自由度；手插圓柱銷限制y，x②定位屬于完全定位類型。③不合理。因為帶肩心軸和手插圓柱銷重復限制了