機械加工工藝及裝備習題參考答案(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 構包括夾具上的組件對刀具運動軌跡的干涉。②必須保證最小的夾緊變形。③要求夾具裝卸工件方便，輔助時間盡量短。數控加工夾具可使用氣動、液壓、電動等自動夾緊裝置實現快速夾緊，縮短輔助時間。④多件同時裝夾，提高效率。⑤夾具結構應力求簡單。⑥夾具應便于在機床工作臺上裝夾。（2）常用夾具：①數控車床夾具主要有三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤、花盤等。②數控銑床、加工中心使用的夾具有平口虎鉗、壓板T形螺釘、彎板、Ｖ形塊等。12答案組合夾具是由可以循環使用的標準的夾具零部件組裝成容易聯接和拆卸夾具。組合夾具的柔性大，適于單件小批生產，是一種標準化、系列化、通用化程度高的工藝裝備。組合夾具的元件和合件屬于標準零部件，已經實現了專業化生產，具有精度高、耐磨性好和完全互換性，在生產領域應用很方便。用組合夾具加工的工件，位置精度一般可達IT8～IT9，如果經精確調整，可以達到IT7級。T型槽系組合夾具的元件的分類、功用和組裝如下圖所示：圖385 T形槽系組合夾具組裝圖1—基礎件 2—支承件 3—定位件 4—導向件 5—夾緊件 6—緊固件 7—手柄件 8—分度合件第四章 機械加工工藝規程1答案機械制造工藝是指利用機械制造方法直接改變原材料的形狀、尺寸、相對位置和表面質量等，使其成為制造產品的加工過程的統稱。生產過程是將原材料轉變為成品的全過程。工藝過程是指在生產過程中直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質，使其成為成品或半成品的過程。工藝規程是規定產品或零件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。工序是指一個（或一組）工人在一個工作地（或一臺機床上）對同一個（或同時對幾個）工件所連續完成的那一部分工藝過程。工步是指在加工表面（或裝配時的連接表面）和加工（或裝配）工具不變的情況下，所連續完成的那一部分工序。走刀是在一個工步內，如果要切除的金屬層很厚，需要對同一表面進行幾次切削，這時刀具每切削一次稱作一次走刀。生產綱領是指在計劃期內企業應當生產的產品產量和進度計劃。計劃期為一年，所以生產綱領也稱年的總生產量。生產類型是企業生產專業化程度的分類。一般分為單件生產、成批生產和大量生產。生產批量是一次投入或產出的同一產品或零件數量，簡稱批量。工序尺寸是指本工序加工后應達到的尺寸。工序余量是指零件加工前后從加工表面切除的材料層厚度。毛坯余量是指各個工序余量的總和，也就是從毛坯變為成品的整個加工過程中，某一加工表面上所切除的金屬總厚度。粗基準是用毛坯上未經加工的表面作為定位基準。精基準是利用工件上已加工過的表面作為定位基準面。工序集中是將工件的加工集中在少數幾道工序內完成。工序分散是將工件的加工分散在較多的工序內完成。時間定額是在一定生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所消耗的時間。零件結構工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的方便性、可行性和經濟性，即零件的結構應方便于加工時工件的裝夾、對刀、測量，可以提高切削效率等。為了多快好省地把所設計的零件加工出來，就必須對零件的結構工藝性進行詳細的分析。2 答案生產類型的工藝特點如下表：工 藝 特 點生 產 類 型單件小批生產中 批 生 產大批量生產零件的互換性用修配法，缺乏互換性多數互換，部分修配全部互換，高精度配合采用分組裝配毛坯情況鍛件自由鍛造，鑄件木工手工造型，毛坯精度低鍛件部分采用模鍛，鑄件部分用金屬模，毛坯精度中等廣泛采用鍛模，機器造型等高效方法生產毛坯，毛坯精度高機床設備及其布置形式通用機床，機群式布置，也可用數控機床部分通用機床，部分專用機床，機床按零件類別分工段布置廣泛采用自動機床，專用機床，按流水線、自動線排列設備工藝裝置通用刀具、量具和夾具，或組合夾具，找正后裝夾工件廣泛采用夾具，部分靠找正裝夾工件，較多采用專用量具和刀具高效專用夾具，多用專用刀具，專用量具及自動檢測裝置對工人的技術要求需要技術熟練中等對調整工人的技術水平要求高，對操作工人技術水平要求低工藝文件僅要工藝過程卡工藝過程卡，關鍵零件的工序卡詳細的工藝文件，工藝過程卡、工序卡、調整卡等生產率較低中等高加工成本較高中等低3答案（1）保證工件加工表面與不加工表面的相互位置精度，選擇不加工表面作為粗基準對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，必須保證其不加工表面與加工表面的相互位置時，選擇不加工表面作為粗基準。如果零件上有多個不加工表面，應選擇其中與加工表面相互位置要求高的表面作為粗基準。圖416所示零件一般要求壁厚均勻，所以加工中的粗基準選擇方案一是正確的。圖417所示撥桿上有多個不加工表面，但保證加工f20mm孔與不加工表面f40mm外圓的同軸度（可以保證零件的壁厚均勻）是主要的，因此加工f20mm孔時應選f40mm外圓為粗基準。 圖416 粗基準選擇對加工工件的影響 圖417 撥桿粗基準的選擇（2）保證重要表面的余量均勻工件必須首先保證某重要表面的余量均勻，選擇該表面為粗基準。如床身的加工，床身上的導軌面是重要表面，要求導軌面的加工余量均勻。若精磨導軌時，先以床腳平面作為粗基準定位，磨削導軌面，如圖418（b）所示，導軌表面上的加工余量不均勻，切去的又太多，會露出較疏松的、不耐磨的金屬層，達不到導軌要求的精度和耐磨性。若選擇導軌面為粗基準定位，先加工床腳底面，然后以床腳底面定位加工導軌面，如圖418（a）所示，這就可以保證導軌面加工余量均勻。圖418 床身的加工（3）選擇余量最小的表面為粗基準選擇毛坯加工余量最小的表面作為粗基準，以保證各加工表面都有足夠加工余量，不至于造成廢品。如圖419所示，加工鑄造或鍛造的軸套，通常加工余量較小，并且孔的加工余量較大，而外圈表面的加工余量較小，這時就應該以外圈表面作為粗基準來加工孔。（4）選擇平整光潔的表面作為粗基準應該選擇毛坯上尺寸和位置可靠、平整光潔的表面作為粗基準，表面不應有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，這樣可減少定位誤差，并使工件夾緊可靠。（5）不重復使用粗基準在同一尺寸方向上粗基準只準使用一次。因為粗基準是毛坯表面，定位誤差大，兩次以上使用同一粗基準裝夾，加工出的各表面之間會有較大的位置誤差。圖420所示零件加工中，如第一次用不加工表面f30mm定位，分別車削f18H7mm和端面；第二次仍用不加工表面f30mm定位，鉆4f8mm孔，則會使f18H7mm孔的軸線與48mm孔位置即f46mm的中心線之間產生較大的同軸度誤差，有時可達2～3mm。因此，這樣的定位方案是錯誤的。正確的定位方法應以精基準f18mm孔和端面定位，鉆4f8mm孔。 圖419　軸套內孔加工基準的選擇 圖420 重復使用粗基準4答案（1）基準重合原則應盡量選擇加工表面的設計基準作為定位基準，這一原則稱為基準重合原則。用設計基準作為定位基準可以避免因基準不重合而產生的定位誤差。如圖413（a）、（b）、（c）所示，采用調整法銑削C面，則工序尺寸c的加工誤差TC不僅包含本工序的加工誤差Dj，而且還包含基準不重合帶來的誤差Ta。如果采用圖413（d）所示的方式安裝，則可消除基準不重合誤差。圖413 基準重合原則示意圖（2）基準統一原則盡可能采用同一個定位基準來加工工件上的各個加工表面，這稱為基準統一原則。例如，一般軸類零件加工的多數工序以中心孔定位；在圖412活塞加工的工藝過程中，多數工序以活塞的止口和端面定位；箱體零件采用一面兩孔定位，齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內孔及一端面為定位基準，均屬于基準統一原則。基準統一有利于保證工件各加工表面的位置精度，避免或減少因基準轉換而帶來的加工誤差。同時可以簡化夾具的設計和制造。（3）自為基準原則某些加工表面余量較小而均勻的精加工工序選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。如圖414所示，磨削車床導軌面用可調支承定位床身，在導軌磨床上用百分表找正導軌本身表面作為定位基準，然后磨削導軌，可以滿足精磨導軌面的余量小且均勻。還有浮動鏜刀鏜孔、珩磨孔、拉孔、無心磨外圓等，也都是自為基準定位。（4）互為基準原則某個工件上有兩個相互位置精度要求很高的表面，采用工件上的這兩個表面互相作為定位基準，反復進行加工，稱為互為基準?；榛鶞士墒箖蓚€加工表面間獲得高的相互位置精度，且加工余量小而均勻。如加工精密齒輪中的磨齒工序，先以齒面為基準定位磨孔，如圖415所示；然后以內孔定位，磨齒面，使齒面加工余量均勻，能保證齒面與內孔之間的較高的相互位置精度。 圖414 自為基準原則示意圖 圖415 互為基準定位的磨齒輪孔 1—推銷 2—鋼球 3—齒輪（5）準確可靠，便于裝夾的原則：所選精基準應保證工件定位準確，安裝可靠，裝夾方便，夾具結構簡單適用、操作方便。5答案以f110mm外圓表面A為粗基準，加工內孔。因無同軸度等公差要求，所以一次裝夾完成全部內孔加工。最后進行端面加工。6答案如圖445所示，零件毛坯為f35mm棒料，批量生產時其機械加工過程如下所述：在鋸床上切斷下料，車一端面鉆中心孔，調頭，車另一端面鉆中心孔，在另一臺車床上將整批工件一端外圓都車至f30mm及f20mm，調頭再用車刀車削整批工件的f18外圓，又換一臺車床，倒角，車螺紋。最后在銑床上銑兩平面，轉90176。后，銑另外兩平面。制定工藝規程卡和工序卡參見教材表416。習題 圖444 端蓋（題45圖） 圖445 軸類零件（題46圖）7答案（1）劃分加工階段的原因：①保證加工質量。粗加工時切除的余量大，切削力和夾緊力大，切削熱多，產生的加工誤差大。兩個加工階段之間的工件周轉期間長，要有充分的時間使工件冷卻和內應力重新分布，可以確保精加工階段糾正粗加工的加工誤差和精加工后質量的穩定。②合理使用機床設備。粗加工可使用功率大、精度較低的機床，以獲得較大的生產率。精加工切削力小，可使用高精度的機床加工，既確保加工質量，又有利于長期保護機床精度。③充分發揮熱處理工序的效果?？梢栽跈C械加工工序中插入必要的熱處理工序，使熱處理發揮充分的效果。如材料預備熱處理前安排粗加工，有利于消除粗加工產生的內應力，最終熱處理后再安排精加工可以去除淬火后的工件變形。④劃分了加工階段，帶來了兩個有利條件：第一是粗加工完各表面后，可及時發現毛坯的缺陷，及時報廢或修補；第二是精加工表面的工序安排在最后，可保護已加工表面少受損傷。（2）加工階段的劃分：在加工較高精度的工件時，如工序數較多，可把整個工藝路線分成如下幾個加工階段。①粗加工階段。高效率地去除各加工表面上的大部分余量。粗加工階段所能達到的精度較低，表面粗糙度大，主要任務是如何獲得高的生產率。②半精加工階段。目的是消除主要表面上經粗加工后留下的加工誤差，使其達到一定的精度，為進一步精加工做準備（保證精加工余量），同時完成一些次要表面的加工（鉆孔、攻螺紋、銑鍵槽等）。③精加工階段。該階段中的加工余量和切削用量都很小，其主要任務是保證工件的主要表面的尺寸、形狀、位置精度和表面粗糙度。④光整加工階段。對精度要求高、表面粗糙度要求小（公差等級≤表面粗糙度Ra≤mm）的零件，還要有專門的光整加工階段。包括珩磨、超精加工、鏡面磨削等方法，其加工余量極小，目的是進一步提高尺寸精度和減小表面粗糙度，一般不能用于提高形狀精度和位置精度。8答案（1）先粗后精。先安排粗加工工序，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工工序。（2）先主后次。零件的主要表面是加工精度和表面質量要求高的表面，它的工序較多，其加工質量對零件質量影響大，因此先加工。一些次要表面如緊固用的螺孔、鍵槽等，可穿插在主要表面加工之間和加工之后進行。（3）先基準，后其他。先用粗基準定位加工精基準表面，為其他表面的加工提供可靠的定位基準，然后再用精基準定位加工其他表面。如軸類零件一般以中心孔為精基準，所以先以外圓為粗基準加工中心孔，然后再以中心孔定位加工外圓柱面。（4）先面后孔。這是上一條原則的特例，因為對于箱體類零件，它的平面的輪廓尺寸大，用平面為精基準加工孔定位可靠，也容易實現，而先加工孔、再以內孔定位加工平面則比較困難。所以箱體零件一般先以主要孔為粗基準加工平面，再以平面為精基準加工孔系。9答案（1）前工序的表面粗糙度高度Ｈa和表面缺陷層厚度Da。為使加工后的表面沒有前工序留下的加工痕跡，應將前工序形成的Ｈa和Ｄa層切除。Ｈa和Ｄa應包括在加工余量內。（2）前工序的尺寸公差Ta。由于工序尺寸的公差是按“入體原則”標注，因此Ta值在工序尺寸的入體方向，如圖423所示，所以公差值Ｔa應包括在加工余量內。（3）前工序的位置誤差ra。是指不由尺寸公差Ta所控制的形位公差，如采用獨立原則或最大實體原則時，本工序通過切削加工修正前工序形成的這種誤差，所以ra值應包括在加工余量內。（4）工序的裝夾誤差eb。用來補償裝夾誤差對加工的影響。10答案（1）定位基準選擇（2）工序的劃分（3）工步的劃分（4）工序順序的安排（5）選擇合理的走刀路線11答案時間定額是在一定生產條件下，規定生產一件產品或完成一道工序所消耗的時間。它包括下列組成部分：（1）基本時間Ｔj基本時間是指直接改變生產對象的尺寸、形狀、相互位置、表面狀態或材料性質等工藝過程所消耗的時間。對切削加工而言，就是直接用于切除余量所消耗的時間（包括刀具的切出、切入時間），可以由計算確定。（2）輔助時間Tf輔助時間是指為實現工藝過程所必須進行的各種