第3章-机械加工工艺路线期末考试试题

例题3.1 在成批生产条件下，加工如例题3.1图所示零件，其机械加工工艺过程如下所述：

⑴在车床上加工整批工件的小端端面、小端外圆（粗车、半精车）、台阶面、退刀槽、小端孔（粗车、精车）、内外倒角； ⑵调头，在同一台车床上加工整批工件的大端端面、大端外圆及倒角； ⑶在立式钻床上利用分度夹具加工四个螺纹孔； ⑷在外圆磨床上粗、精磨120h6外圆。

试列出其工艺过程的组成，并确定各工序的定位基准，画出各工序的工序简图，用符号基准面，用数字注明所消除的不定度（自由度）数，其它用文字说明、工艺过程分析到工步。

标明加工面，

标明定位

例题3.1图

解：工序I车，（见例题3.1解答图a），一次安装，工步为：(1)车端面； (2)粗车外圆；(3)车台阶面；(4)车退刀槽；(5)粗车孔；(6)半精车外圆； (7)精车孔； (8)外圆倒角； (9)内圆倒角。

工序Ⅱ车（见例题3.1解答图b），一次安装，工步为：(1)车端面；(2)车外圆；(3)车内孔；(4)倒角。 工序Ⅲ钻（见例题3.1解答图c），一次安装，4个工位，工步为：(1)钻4个孔；(2)攻4个螺纹孔。 工序Ⅳ磨（见例题3.1解答图d），一次安装，工步为：(1)粗磨外圆；(2)精磨外圆。

例题 3.2 指出例题3.2图零件结构工艺性不合理的地方，并提出改进建议。

例题3.2图

答：例题3. 2图a 底面较大，加工面积较大，加工量较大且不易保证加工质量，建议减少底面加工面的尺寸，如开一通槽。例题图3.2b 中孔的位置距直壁的尺寸太小，钻孔时刀具无法切入，安装也不方便，故应该增大其距离。

例3.6 试拟定例题3.6图所示小轴的单件小批生产和大批大量生产的机械加工工艺规程，并分析每种方案的工艺过程组成。

例题3.6图

解：零件的机械加工工艺规程如例题3.6表a和b所示。

工序 1 例题3.6表a 阶梯轴加工工艺过程（单件小批生产） 工序内容 所用设备 车一端端面，打中心孔 调头车另一端面，打中心孔 车大端外圆及倒角 调头车小端外圆及倒角 铣键槽、去毛刺 例题3.6表 b 阶梯轴加工工艺过程（大批大量生产） 工序内容 铣端面，打中心孔 车大端外圆及倒角 调头车小端外圆及倒角 铣键槽 去毛刺 车床 2 3 车床 铣床 工序 1 2 3 4 5 所用设备 铣端面打中心孔机床 车床 车床 键槽铣床 钳台 从表中可看出，随零件生产类型的不同，工序的划分及每一个工序所包含的加工内容是不同的。在例题表3.6a中，车完一个工件的大端外圆和倒角后，立即调头车小端外圆及倒角，这是一个工序。而在例题表3.6b中，是在车完一批工件的大端外圆和倒角后再调头车小端外圆和倒角，加工内容没有连续进行，

故是两个工序。另外，去毛刺的工作在单件小批生产中由铣工在加工后顺便进行。而在大批大量生产中，由于生产率较高，铣工忙于装卸工件及操作机床，因此，需另设一道工序来专门清除毛刺。

例3.7 试拟订例题3.7图所示零件加工的工艺路线。

例题3.7图

分析：该零件属于典型的轴类零件。零件使用性能没有提出特殊要求，材料为 40Cr，且生产10件属于单件小批生产，故可以采用热扎圆钢下料；其中主要加工面有28h6、Ra0.4外圆，25h6、Ra0.4外圆，32f7、Ra1.6外圆，左端齿形面、8级精度、齿顶和分度圆表面粗糙度为Ra3.2和Ra1.6，根据加工精度和表面粗糙度选择即可；此外，各外圆对轴线有0.03mm的跳动要求，例题图3.7中已给出中心孔要求，加工中采用轴线作为定位基准，在一次安装中加工多个表面，此项要求很容易满足；大多数表面的热处理为调质处理，不需考虑热处理对加工顺序的影响，对于齿形有淬火要求，故齿形精加工宜选择磨削类方法。

解：该零件的工艺路线如下：下料→车端面、钻顶尖孔→粗车→调质处理→半精车→滚齿→齿面淬火→配钻销孔→铣键槽→珩齿→粗磨28h6、25h6、32f7外圆→精磨28h6、25h6外圆→检验→入库。

常见错误解析：在做本题时，经常会将“车端面、钻顶尖孔”这一工序漏掉。主要原因在于对于安排加工顺序的原则理解不够，尤其是“基准先行”；实际上轴类零件加工中，“车端面、钻顶尖孔这一工序体现了“基准先行”和“先面后孔”两个原则。

例3.8 试拟订例题3.8图所示零件成批生产的工艺路线，并指出各工序的定位基准。

分析：该零件属于典型的盘类零件。零件使用性能没有提出特殊要求，材料为 HTl50，属于成批生产，故毛坯采用铸造毛坯；其中主要加工面有20H7、Ra1.6孔，310H7、Ra1.6孔，根据加工精度和表面粗糙度选择即可。中心轴线为设计基准，且20H7、Ra1.6孔精度较高，因此可以作为主要定位基准面。

答：该零件的工艺安排如例题3.8表所示。

工序 1 2 3 4 5 例题3. 8表 零件成批生产的工艺路线 工序内容 车端面、钻、扩、铰20H7基准孔 车另一端面及外圆 插键槽 钻、扩、铰310H7孔 检验 定位基准 外圆、端面 内孔和端面 内孔和端面 内孔和端面 第一道工序采用外圆面作为定位基准，其他工序则均采用20H7孔及一个端面作为定位基准。

常见错误解析：在第一道工序时往往对于20H7孔只进行钻削，然后即以其定位加工其他表面。主要原因是认为加工中一定要划分加工阶段。其实对于一个结构相对简单而且没有热处理要求的零件而言，加工阶段的划分是相对也是比较模糊的；比如在加工基准时，往往为了保证定位精度，基准面的精度一般要求较高，以保证加工质量，是不是就不满足划分加工阶段的原则了，其实不然。问题的出现仍然是因为没能很好地对所学知识融会贯通，缺少灵活运用的能力。

例3.10 例题3.10图a所示工件，成批生产时以端面B定位加工表面A，保证尺寸100注铣此缺口时的工序尺寸及公差。

0.20mm，试标

例题3.10图

解：分析：表面A的位置尺寸是由C面标注的。表面C为表面A的设计基准。铣缺口的定位基准为B面，故设计基准与定位基准不重合，需进行工艺尺寸换算。工序尺寸应由B面标出。

①确定封闭环。 设计尺寸1000.20mm在铣缺口工序中间接得到，故为封闭环。

②建立工艺尺寸链，并查找组成环和判别增、减环。建立工艺尺寸链图如例图3.10 b)所示。其中，L3和L2为增环，L1为减环。

③计算中间工序尺寸及偏差 由竖式法(如例题3.10表) 求解该尺寸链得：

0.10L3400.05mm。

环的名称 L1 (减环) L2 (增环) L3 (增环) 基本尺寸 -60 30 40 上偏差 +0.05 +0.05 0.10 下偏差 -0.05 0 0.05

10 0.2 0 例题3.11 在例题3.11图a中所示的偏心零件中，表面A要求渗碳处理，渗碳层深度规定为0.5～0.8mm，

L0 26.200.1mm；零件上与此有关的加工过程如下：（1）精车A面，保证尺寸（2）渗碳处理，控制渗碳层深度

为H1；（3）精磨A面，保证尺寸25.80.016mm；同时保证渗碳层深度达到规定的要求。试确定H1的尺寸及公差。

0

0解：根据工艺过程，可建立尺寸链如例题3.11图b所示。在尺寸链中， R113.10.05mm， 0.3R212.90mm。其中H0为经过磨削加工后，零件上渗碳层的深度，是间接获得的尺0.008mm， H00.50寸，因而是尺寸链的封闭环。H1、R2为增环，R1为减环。由竖式法（如例题3.11表）计算可得：

0.25H10.70.008mm。

环的名称 R1(减环) R2(增环) H1(增环) H0 基本尺寸 -13.1 12.9 0.7 0.5 上偏差 +0.05 0 +0.25 +0.3 下偏差 0 -0.008 +0.008 0 例题3.12 加工如例题3.12图所示轴套零件，其部分工序如下： 工序5 精车小端外圆、端面及肩面； 工序10 钻孔； 工序15 热处理； 工序20 磨孔及底面；

工序25 磨小端外圆及肩面。试求工序尺寸A、B及其极限偏差。

解：由轴套零件加工工序可知,设计尺寸230和L020.3mm和5.50.3mm是间接获得的尺寸为封闭环，分别以L010.3230mm

5.50.3mm为封闭环建立工艺尺寸链如例题3.12解答图。

0.3 (1) 以L01230为封闭环建立尺寸链如例题3.12解答图a所示，L1、L2增环，B为减环。由竖式法(如例题

3.12解答表a)计算可得：B环的名称 2900.1mm。

基本尺寸 -29 26 26 23 上偏差 +0.1 +0.1 +0.1 +0.3 下偏差 0 0 0 0 B (减环) L1 (增环) L2 (增环) L01 (2) 以L0205.50.3为封闭环建立尺寸链如例题解图3.12b）所示，A、L3、L2增环，B为减环。由竖式法(如例

题3.12解答表b)计算可得：A3.30.2mm。

环的名称 基本尺寸 -29 3.3 5.2 26 5.5 00上偏差 +0.1 0 +0.1 +0.1 +0.3 下偏差 0 -0.2 -0.1 0 -0.3 B (减环) A L3 (增环) L2 (增环) L02 故 A3.30.2mm，B290.1mm 。

3.8 写出小批生产题3.8图所示螺钉零件的机械加工工艺过程(包括工序、 安装、工步、走刀、工位)，工件的毛坯为圆棒料。

工序 安装 工 步 (1)车端面A (2)车外圆E (3)车螺纹外径D (4)车端面B (5)倒角F (6)车螺纹 (7)切断 (1)车端面C (2)倒棱G (1)铣六方（复合工步） 走刀 1 1 3 1 6 1 1 1 3 工位 1 车削 1 （三爪卡盘） 2 车削 3 铣削 1 （三爪卡盘） 1 （旋转夹具） 3 2000.01mm，长度为50mm的光轴，材料为45钢，表面粗糙度3.9在小批生产条件下，加工一批直径为

为Ra0.2μm，试确定其加工方法。（提示：粗车－半精车－粗磨－精磨－研磨）

3.10 编写题3.10图所示的盘状零件在单件小批生产和中批生产时的工艺路线，工件材料为Q235。

题3.10图

（解：单件小批生产的工艺过程如题解3.10 表a，中批生产的工艺过程如题解3.10 表b。）

题解3.10表 a 单件小批生产的工艺过程

工序 工序内容 0.0741 车端面C及外圆φ200mm，镗孔600mm，内孔倒角；调头，车端面A，内孔倒角，车φ96mm外圆，车端面B 2 插键槽 3 划线 4 钻孔、去毛刺 工序 工序内容 0.0741 车端面C，镗孔600mm，内孔倒角 2 车外圆φ200mm、φ96mm外圆、端面A、B，内孔倒角 所用设备 车床 插床 平台 钻床 所用设备 车床 车床（胀力心轴） 题解3.10表 b 中批生产的工艺过程

3 4 5 拉键槽 拉床 钻孔 钻床（钻模） 去毛刺 钳工台 3.11 试拟定题3.11图所示零件的机械加工工艺路线(包括工序名称、加工方法、定位基准)，已知该零件毛坯为铸件(孔未铸出)，成批生产。（答案：该零件的机械加工工艺路线如题解3.11表所示。）

题3.11图 题解表3.11 工序号 0 1 工序名称 铸 车 工序简图 工序内容 铸—清砂—退火—检验 三爪自定心卡盘夹持 粗、精车A 粗、精镗孔φ36mm，成 倒角 2 铣 铣大端面 铣小端面 3 钻、扩、铰 钻--扩--铰孔φ15mm，成 4 插 插键槽10mm 5 钳 去毛刺，倒棱边 6 检验 按图样要求检验 3.19 题3.19图为在齿轮上加工内孔和键槽的有关尺寸，其加工顺序如下： 0.025（1）拉内孔至D153.750mm；

（2）拉键槽保证尺寸x，这时的工序尺寸只能从留有磨削余量的内孔下母线标注；

（3）热处理（不考虑热处理后内孔的变形误差）；

0.03（4）磨内孔，保证设计尺寸D540mm，考虑到磨孔后的中心（磨孔时是以齿轮节圆来定位的）

不可能与拉孔中心重合，设同轴度误差为0.03mm，即e=0±0.03mm。试求拉键槽的工序尺寸x。

（答案：x58.5200.16mm。）

题3.19图

3.20 一个零件如题3.20图a所示。设加工此零件端面的有关尺寸如题3.20图b、c所示，零件经过这些工序的加工后，轴向尺寸符合零件图的要求。试确定各工序的轴向尺寸H2、H3、H4。（答案：

0.100.2H2140mm；H3300.2mm；H4220.3mm。）

3.21 题3.21图所示为某轴径衬套，内孔

0.20.300.041450mm的表面需经渗氮处理，渗氮层深度要求为0.3~0.5mm（即单边为

mm，双边为

0.40.60mm）。其加工顺序如下：

0.04144.760工序1：初磨孔至mm，Ra0.8μm。

工序2：渗氮，渗氮的深度为l。

0.041450工序3：终磨孔至mm，Ra0.8μm。

并保证渗氮深度为0.3～0.5mm，试求终磨前渗氮层深度t及其公差。 （答案：双边渗氮深度t0.320.880mm。）

3.22 如题3.22图a所示，以工件底面1为定位基准，镗孔2，然后以同样的定位基准，镗孔3。设计尺寸250.05mm不是直接获得的，试分析：

(1)加工后，如果A10.200.4600mm，A2350.2mm，尺寸250.05是否能得到保证?

0.4(2)如果在加工时确定

0.20.4A1的尺寸为600mm，A2为何值时才能保证尺寸250.05mm的精度?

（答案：建立工艺尺寸链如题3.22 图b所示。其中A0当A2=350.05-0.2250.40.050.425为封闭环。（1）尺寸0.05mm得不到保证。（2）

mm，可保证

0.4250.05mm。）

3.23 采用火花磨削方法加工某齿轮轴的端面如题3.23图a所示，其前后有关的工序为：(1) 精车工序，以精车过的A面为基准精车B面，保持工序尺寸L1；精车C面，保持工序尺寸L2。(2) 在热处理后的磨削工序中，对B面进行磨削，控制磨削余量为Z=0.1±0.02mm要求满足设计尺寸450.17mm，2330.5mm。

00求车削工序的尺寸L1和L2。（答案：L145.080.13mm；L2232.880.46mm。）

00

题3.23图

3.24 针阀体零件的工件图和部分加工工序如题3.24a～d图所示。在第三道工序精磨端面时有多尺寸保证问题。由于端面要求高，其精加工安排在最后。但只能标注一个尺寸，其它尺寸则要通过换算来间接保证。试求工序尺寸L和精磨余量Z的数值。（答案：精磨余量Z0.180.05mm；工序尺寸L250.02mm。）

0.07

3.25 如题3.25图a所示的轴类零件，在卧式铣床上，采用调整法且用两把铣刀组合在一起同时加工两个槽。当此工序以大端端面为轴向定位基准时，根据零件图重新标注工序尺寸A。（答案：A560.3mm）

0

3.26 某零件的最终尺寸要求如题3.26图a所示，其加工顺序如题3.26图b所示。求钻孔工序尺寸F。（答案：F14.650.05mm）

3.27 题3.27图为某轴承套的几个工序加工简图。其中工序1为加工外圆及端面，工序2为加工内孔，

0.1工序3为加工外圆及端面。求工序中端面的加工余量Z。（答案：Z0.40.3mm）

题3.27图

3.28 题3.28图a为轴套零件图，图b为车削工序图，图c为钻孔两种定位方案的工序简图。钻孔时为保证设计尺寸10±0.1。(1) 试计算这两种定位方案的工序尺寸A1及A2；(2)确定钻孔时更好的定位方

0.050案，并计算该方案的工序尺寸。（答案：(1) A1180.10mm；A2200.05mm。（2）定位方案如题3.44解答

图所示，A3100.1mm。）

题3.28图