机械制造装备设计第四章习题答案(关

机械装备设计课后习题与答案第⼀章习题与答案1、柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加⼯中⼼、柔性制造系统的柔化程度，其柔性表现在哪⾥？答：柔性化有两重含义，即产品结构柔性化和功能柔性化。

其中产品结构柔性化是指产品设计时采⽤模块化设计⽅法和机电⼀体化技术，只需对结构做少量重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满⾜市场需求的、具有不同功能的新产品。

功能柔性化是指只需进⾏少量调整或修改软件，就可以⽅便的改变产品或系统的运⾏功能，以满⾜不同的加⼯需要。

数控机床、柔性制造单元或系统具有较⾼的功能柔性化程度。

1.要实现机械制造装备的柔性化，不⼀定⾮要采⽤柔性制造单元或系统，组合机床及其组合成的⽣产线也可以设计成具有⼀定的柔性，完成⼀些批量较⼤、⼯艺要求较⾼的⼯件；2.普通机床可加⼯不同尺⼨和形状的⼯件；3.数控机床具有较⾼的柔性化程度，由单主轴发展成具有两根主轴，⼜在此基础上增设附加控制轴C轴控制功能。

4.加⼯中⼼拥有较⾼的柔性化程度，体现如⾃动换⼑等；5.柔性制造系统也拥有很⾼的柔性化程度，不同⼯件可以同时上线，实现混流加⼯。

2、哪些产品宜采⽤系列化设计⽅法？为什么？应该遵循哪四化原则？答：各规格产品具有相同的功能结构和相似的结构形式。

为了缩短产品的设计、制造周期，降低成本，保证和提⾼产品的质量。

产品系列化、零部件通⽤化、标准化、结构典型化。

3、机床夹具的作⽤是什么？有哪些要求？答：作⽤：1.保证加⼯精度；2.提⾼⽣产效率；3.扩⼤机床使⽤范围；4.减轻⼈⼯的劳动强度，保证安全。

要求：1.保证加⼯精度；2.夹具的总体⽅案应与⽣产纲领相适应；3.安全、⽅便、减轻劳动强度；4.排屑顺畅；5.机床夹具应有良好的强度、刚度和⼯艺性。

4、机床夹具的组成成分有哪些？那些不可缺少？答：1.定位元件及定位装置；2.夹紧原件及夹紧装置；3.夹具体；4.动⼒装置；5. 导向及对⼑元件；6.其他元件及装置。

第四章工业机器人设计思考题与习题1.工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？答：我国国家标准GT/T12643—1997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机,能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业”；将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”.2.工业机器人由哪几部分组成？并比较它与数控机床组成的区别.答：工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。

数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。

二者组成的区别主要在于机械本体,机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成，而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。

3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处？答：工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力,其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求.在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求；二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。

二者的主要不同之处有:机床是以直角坐标形式运动为主，而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低4.工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何？答:工业机器人的结构类型有如下四类:关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副，灵活性好,工作空间范围大(同样占地面积329情况下），但刚度和精度较低；球坐标型机器人，其特点是按球坐标形式动作（运动）,灵活性好,工作空间范围大，但刚度、精度较差;圆柱坐标型机器人，其特点是按圆柱坐标形式动作,灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好;直角坐标型机器人，其特点是按直角坐标形式动作，刚度和精度高,但灵活性差，工作空间范围小。

《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。

装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。

1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求 1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。

其柔性表现在哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。

数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。

在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。

组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。

1-7 对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。

工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。

仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。

辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。

1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？类型：创新设计、变型设计和模块设计 1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点? 系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。

优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。

2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。

3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。

4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。

《机械制造装备设计》第4版第一章习题参考答案1-1 机床应满足哪些基本要求？什么是人机关系？机床应具有的性能指标:1、工艺范围；2、加工精度；3、生产率和自动化；4、可靠性；人机关系：使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。

机床的信号指示系统的显示方式、显示器位置等都能使人易于无误地接受；机床的操纵应灵活方便，符合人的动作习惯，使操作者从接收信号到产生动作不用经过思考，提高正确操作的速度，不易产生误操作或故障。

机床造型应美观大方，色彩协调，提高作业舒适度。

另外，应降低噪声，减少噪声污染。

1-2 机床设计的内容和步骤是什么？机床设计大致包括总体设计，技术设计，零件设计，样机试制和试验鉴定四个阶段。

1-3 机床的总体方案拟定包括什么内容？机床总布局的内容和步骤是什么？总体设计：1、掌握机床的设计依据；2、工艺分析；3、总体布局；4、确定主要的技术参数机床总体布局：1、分配机床运动；2、选择传动形式和支承形式；3、安排操纵部位；4、拟定提高动刚度的措施。

1-4 机床分配运动的原则是什么？驱动型式如何选择？机床运动的分配应掌握四个原则：1、将运动分配给质量小的零部件；2、运动分配应有利于提高工件的加工精度；3、运动分配应有利于提高运动部件的刚度；4、运动分配应视工件形状而定。

机床的主传动按驱动电动机类型分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。

交流电动机驱动又分为单速电动机、双速电动机及变频调速电动机驱动。

机床传动的形式有机械传动，液压传动等。

机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于30级，它传递功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠，广泛用于通用机床中，尤其是中小型机床中。

缺点是有相对转速损失，工作中不能变速。

随着变频调速技术的迅速发展，变频调速—多楔带—齿轮传动组合的传动已成为机床主传动的主导形式。

液压无级变速传动平稳，运动换向冲击小，易于实现直线运动，适用于刨床、拉床、大型矩台平面磨床等机床的主运动中。

第4章练习题答案1. 单项选择1-1答案：①小于501-2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31-5 答案：③n1-6 答案：②1/5～1/21-7 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。

机械制造工艺学部分习题解答4第四章：机械加工精度及其控制（第3版P226-228）4-1车床床身导轨在垂直平面内及水平面内的直线度对车削圆轴类零件的加工误差有何影响？影响程度各有何不同？答：导轨在垂直平面内的直线度引起的加工误差发生在被加工表面的切线方向上，是非敏感误差方向，对零件的加工精度影响小；导轨在水平面内的直线度引起的加工误差发生在加工表面的法线上是误差敏感方向，对加工精度影响大。

4-2试分析滚动轴承的外环内滚道及内环外滚道的形状误差（如图4-87题4-2图）所引起的主轴回转轴线的运动误差，对被加工零件精度有什么影响？答：轴承内外圈滚道的圆度误差和波度对回转精度影响，对工件回转类机床，滚动轴承内圈滚道圆度对回转精度的影响较大，主轴每回转一周，径向圆跳动两次。

对刀具回转类机床，外圈滚道对主轴影响较大，主轴每回转一周，径向圆跳动一次。

4-3试分析在车床上加工时，产生下述误差的原因：1）在车床上镗孔，引起被加工孔圆度误差和圆柱度误差；2）在车床三爪自定心卡盘上镗孔，引起内孔与外圆同轴度误差；端面与外圆的垂直度误差。

答：1）在车床上镗孔，引起加工孔的圆度误差是主轴圆跳动、刀杆刚度不足，圆柱度误差是车床导轨在水平面和垂直面的直线度误差。

2）在车床三爪卡盘上镗孔，工件同轴度误差原因可能是工件装夹误差、主轴圆跳动；端面垂直度误差原因是主轴轴向圆跳动（轴向窜动）。

4-4在车床两顶尖装夹工件车削细长轴时，出现4-88a，b，c，所示误差原因是什么？可以用什么方法来减少或消除？答：a）是属于工件在切削力的做用下发生变形（工件刚度不足），可以通过改变刀具的角度来减少径向切削分力、或者加装中心架或者跟刀架来减少变形。

b）是机床受力变形所致（机床主轴和尾座的刚度不足），可以通过提高机床各部件的刚度来改变。

c）由刀具磨损引起，可以采用耐磨刀具来切削，或较少单次切削深度来提高刀具耐磨性。

4-5试分析在转塔车床上将车刀垂直安装加工外圆（图4-89）时，影响直径误差的因素中，导轨在垂直面内和水平面内的弯曲，哪个影响大？与卧式车床比较有什么不同？为什么？答：如图4-89所示转塔车床的刀具安装在垂直面内，由于垂直面为误差敏感方向，所以导轨垂直面内的弯曲对工件直径误差影响较大。

《机械制造技术基础》部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。

车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。

4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。

答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转，在F作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。

4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。

4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件，试计算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。

解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。

水平面内：0.0151500.002251000R y∆=∆=⨯=mm；垂直面内：227()0.025150/60 2.341021000zRR-∆⎛⎫∆==⨯=⨯⎪⎝⎭mm，非常小可忽略不计。

所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225R∆=mm。

4-5 在车床上精车一批直径为φ60mm 、长为1200mm 的长轴外圆。

第三章典型部件设计1.主轴部件应满足那些基本要求？答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。

主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。

旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。

主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。

主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。

主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。

主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。

2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。

（2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。

（3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。

（4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。

3.试述主轴静压轴承的工作原理答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。

静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。

所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。

第4章机床夹具设计原理1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。

机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；②减少辅助工时，提高劳动生产率；③扩大机床的使用范围，实现一机多能。

夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具；5）随行夹具。

2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。

划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。

3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置；3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件；6）其他元件及其他装置。

4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。

5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。

工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。

6.什么叫做六点定位原理？答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。

7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不会出现过定位，这种说法对吗，为什么？答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。