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（ ）。
3?6?① 3? ② 6? ③ ④
nn
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
习图4-2-5
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
B A
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4-2-7 习图4-2-8
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x?R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0.05/300，夹具两定位V型块夹角??90o，交点A的连线与夹具体底面的平行度误差为0.01/150，阶梯轴工件两端轴颈尺寸为?20?0.05mm。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?35mm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。
a） b） c）
习图4-4-2
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 FP C D 100 300 习图4-4-3
50
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H11、H12、H21、H22、H31、H32。经过一次走刀后，测量加工后的台阶尺寸分别为h11、h12、h21、h22、h31、h32。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。
H21 H11 H21 H12 H22 H31 H22 H31 h11 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±0.01。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 = 11.99，均方根偏差为S = 0.003。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。
H32 H32 h12 04-7 在车床上加工一批小轴的外圆，尺寸要求为?20?0.1mm。若根据测量工序尺寸接近正
态分布，其标准差为??0.025mm，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。
04-8 在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为?8?0.040mm。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x?R图；
2） 判断工艺规程是否稳定； 3） 判断有无变值系统误差； 对x?R图进行分析。
表4-4-8
组号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x1 30 37 31 35 36 43 35 21 20 26 x2 25 29 30 40 30 35 18 18 15 31 测量值 x3 18 28 33 35 43 38 25 11 21 24 x4 21 30 35 35 45 30 21 23 25 25 x5 29 35 30 38 35 45 18 28 19 26 平均值 极差 Ri 12 9 5 5 15 15 17 17 10 7 组号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 x1 26 22 28 24 29 38 28 30 28 33 x2 27 22 20 25 28 35 27 31 38 40 测量值 x3 24 20 17 28 23 30 35 29 32 38 x4 25 18 28 34 24 33 38 31 28 33 x5 25 22 25 20 34 30 31 40 30 30 平均值 极差 Ri 3 4 11 14 11 8 11 11 10 10 xi 24.6 31.8 31.8 36.6 37.8 38.2 23.4 20.2 20.0 26.4 xi 25.4 20.8 23.6 26.2 27.6 33.2 31.8 32.2 31.2 34.8
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。
热变形 对刀误差 夹紧误差 设计基准 定位误差 菱形销 F 定位基准 导轨误差
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：③
n
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?35mm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：0.05/300 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）：0.01/150
③ 工件轴线与交点A的连线的平行度误差：
为此，首先计算?20?0.05mm外圆中心在垂直方向上的变动量：?0?0.7?Td?0.7?0.1?0.07mm
可得到工件轴线与交点A的连线的平行度误差：0.07/150
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：
?P?0.05/300?0.01/150?0.07/150?0.21/300
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：FA?D点处的支反力：FD?300?100?100N 300300?200?200N 300在磨削力的作用下，A点处的位移量：
?A?100?0.002mm 50000200?0.005mm 40000(0.005?0.002)?150?0.0035mm
300(0.005?0.002)?250?0.0045mm
300在磨削力的作用下，D点处的位移量：
?D?由几何关系，可求出B点处的位移量：
?B?0.002?C点处的位移量：
?c?0.002?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：
h?hh?hh?h?1?1112,?2?2122,?1?3132
H11?H12H21?H22H31?H32前、中、后3处的工艺系统刚度分别为：
CCC k1?,k2?,k3??1?2?3 忽略工件的变形，工艺系统刚度主要取决于头架刚度ktj、尾架刚度kwj和刀架刚度kdj。
并且有：
111??k1ktjkdj1111??? k24ktj4kwjkdj111??k3kwjkdj 解上面的方程可得到：
111??ktjk1kdj121?11????kdjk22??4ktj4kwj111??kwjk3kdj?? ?? 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：
y????L2???8H1?10?5?22402?5??0.0784mm
8?4004-6 答案：
① 分布图
分布曲线 11.9912 （公差带） 习图4-4-6ans ② 工艺能力系数CP=0.2/（6×0.003）=1.1 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致；改进办法是重新调整砂轮位置。 4-7 答案：
分布曲线 不合格品率 19.98 19.9 19.95 习图。4-4-7ans （公差带） 20 画出分布曲线图，可计算出不合格品率为21.2%（参见思考题4-13，计算过程略）
4-8 答案：
1） 画出x?R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 CL?x??xi?28.88(?m)
120上控制线 UCL?x?A2R?28.88?0.58?10.25?34.825(?m) 下控制线 LCL?x?A2R?28.88?0.58?10.25?22.935(?m) R图：中心线 CL?R?10.25(?m)
上控制线 UCL?D4R?2.11?10.25?21.628(?m) 下控制线 LCL?0
③ 根据以上结果作出x?R图，如习图4-4-8ans所示。 x UCL=34.825 CL=28.88 LCL=22.935 0 5 10 15 20 R 样组序号 UCL=21.628 x 图 CL=10.25 LCL=0 0 5 10 15 20 样组序号 R 图
习图4-4-8ans
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。 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。
第4章机械加工质量分析与控制练习题和答案-机械制造技术基础知识讲解
