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机械制造技术基础习题课,机械制造技术基础,习题课,机械制造技术基础习题课,第二章 习题及答案,2-11 试分析习题图2.42所示各零件加工所必须限制的自由度： a）在球上铣平面，保证尺寸H；,答案：,1）只需限制沿Z轴的1个移动自由度。,2）加工特征：面、点的关系。故保证要求只需限制1个移动自由度。,机械制造技术基础习题课,b）在套筒零件上加工B 孔，要求与D孔垂直相交，且保证尺寸L；,答案：,1）为保证尺寸L,必须限制沿Y轴的1个移动自由度和绕Z、X轴转动的2个转动自由度（加工特征：线、面关系）,2)为保证与D 孔垂直相交,则必须限制沿X轴的1个移动自由度和绕X轴转动的1个转动自由度（加工特征：线、线关系）。,3）合计共需限制4个自由度。即沿X、Y轴的移动自由度和绕X、Z轴的转动自由度。,机械制造技术基础习题课,c）在轴上铣扁，保证尺寸H 和L；,答案：,1）为保证尺寸H,必须限制沿Z轴的移动自由度和绕X轴的转动自由度,共2个自由度（加工特征：面、线关系）。,2）为保证尺寸L,必须限制沿Y轴的移动自由度和绕X、Z轴的转动自由度,共3个自由度（加工特征：面、面关系）。,3）为保证尺寸H、L,合计共需限制4个自由度。即沿Y、Z轴的移动自由度和绕X、Z轴的转动自由度。,d）在支座零件上铣槽，保证槽宽 B 和槽深 H 及与 4 分布孔的位置度。,答案：,1）为保证槽深H，必须限制沿X轴的移动自由度和绕Y、Z轴的转动自由度（面、面关系）。,2）为保证槽宽及槽与4个分布孔的位置，必须限制沿Y轴的移动自由度和绕X轴的转动自由度（线、线关系)。,3）故，必须限制沿X、Y轴的2个移动自由度和绕Y、Z、X轴转动的3个转动自由度，共5个自由度。,机械制造技术基础习题课,213、试分析图2.43所示各定位方案中： 各定位元件限制的自由度； 判断有无欠定位或过定位； 对不合理的定位方案提出改进意见。 a）车阶梯轴小外圆及台阶端面；, 三爪卡盘限制Y、X2个移动自由度，前后顶尖限制除绕Z轴的主动以外的其余5个自由度。, X、Y的2个移动自由度被重复限制，属过定位。, 去掉三爪卡盘，改为拨盘+鸡心卡拨动。,机械制造技术基础习题课,b）车外圆，保证外圆与内孔同轴；, 圆柱面限制沿X、Y轴的移动和绕X、Y轴的转动共4个自由度；端面限制了沿Z轴的移动和绕X、Y轴的转动共3个自由度。, 绕X、Y轴的转动2个自由度被重复限制，属过定位。, 在端面处加球面垫圈，采用自位支承消除过定位。,机械制造技术基础习题课,c）钻、铰连杆小头孔，要求保证与大头孔轴线的距离及平行度，并与毛坯外圆同轴；, 大平面限制沿Z轴移动和绕X、Y轴转动共3个自由度；圆柱销限制沿X、Y轴的2个移动自由度；V形块限制沿X轴的移动和绕Z轴转动的2个自由度。, 自由度被重复限制，属过定位。, 将V形块改为在 方向浮动的定位形式。,机械制造技术基础习题课,d）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。, 大平面限制沿Z轴移动和绕X、Y轴转动共3个自由度；固定V形块限制沿X、Y轴的2个移动自由度；活动V形块限制沿Y轴的1个移动自由度。, 自由度被重复限制，属过定位。,将两V形块之一改为平板形式。,机械制造技术基础习题课,2-14 在习题图2-3所示工件上加工键槽，要求保证尺寸 和对称度0.03。现有3种定位方案，分别如图b，c，d所示。试分别计算3种方案的定位误差，并选择最佳方案。,机械制造技术基础习题课,分析：定位误差包括基准不重合和基准位置误差两项。本工序加工键槽，其键槽54的尺寸基准为下母线，位置度的基准为圆心。,b图定位方案： 1）对尺寸54而言，因用V形块定位，定位基准为圆心，故有基准不重合误差无基准位置误差。,2）根据书P36式（2.12）可知，其定位误差为：,3）对于对称度0.03的定位误差：,机械制造技术基础习题课,c图定位方案： 1）对尺寸54而言，因用销轴定位，定位基准为圆心，故即有基准不重合误差又有基准位置误差。,2）根据书P35式（2.8）可知，其基准位置误差为：,3）对于对称度0.03：,机械制造技术基础习题课,d图定位方案： 1）对尺寸54而言，因采用下母线定位，故无基准不重合误差但有基准位置误差。,2）54尺寸的基准位置误差为：,3）对于对称度0.03：,机械制造技术基础习题课,图b定位方案：对于尺寸 的定位误差：,，,，,，,对于对称度0.03：,图d定位方案：对于尺寸 的定位误差：,对于对称度0.03：,图c定位方案：对于尺寸 的定位误差：,选择最佳方案：,对于对称度0.03：,机械制造技术基础习题课,第四章 习题及答案,4-3 试分析图4.74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)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，右端直径大于左端直径。,机械制造技术基础习题课,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。,机械制造技术基础习题课,b：车后发现工件中部直径偏大，两头直径偏小其可能的原因: 工件刚度不足 ； 车床纵向导轨直线度误差.,4-5 试分析在车床上加工一批工件的外圆柱面后，产生如下图所示三钟形状误差的重要原因。,a：车后发现工件左端直径大于右端直径其可能的原因有: 车床纵向导轨直线度误差；刀具磨损。,c:车后发现工件A处直径比B处直径大其可能的原因有： 尾顶尖刚度不足； 导轨扭曲 ；车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行.,机械制造技术基础习题课,4-13 加工一批小轴，其直径尺寸要求为 ，加工后尺寸接近正态分布，测量计算得一批工件直径尺寸的算术平均值 ，均方根差 。试计算不合格品率，并分析不合格品产生的可能原因，指出减少不合格品的措施。,解：,1、根据题意加工后尺寸为正态可知，该加工系统无变质系统误差；,2、由设计尺寸得该尺寸的公差、理想尺寸及公差带范围为：,T=0.035mm,T=0.035mm,17.965mm,18mm,机械制造技术基础习题课,3、根据加工后的尺寸分散范围均方根误差、尺寸分散中心算术平均值，可知其分散范围并作图。,6=0.06mm,6=0.06mm,T=0.035mm,17.965mm,18mm,4、由上可得：,常=17.825-17.975=0.075mm,随=0.06mmT=0.035mm,Z1=(18-17.795)/0.01=2.5,Z2=(17.795-17.965)/0.01 =1,合格率=F1+F2 =0.4938+0.3413 =0.8351,废品率=1-0.8351=0.1649,机械制造技术基础习题课,5、原因分析：由于常值系统的出现和随机误差过大（分散范围超过公差范围）导致废品产生。,（1）常值系统误差：分散中心小于公差带中心，至使该批零件加工后绝大部分废品为不可修复废品（15.87%)。其产生原因主要为调刀位置不合理（可能在考虑加工时的刀具磨损预留量过大）所致。解决方法：刀具回调约0.038mm即可。,（2）随机误差：分散范围大于公差范围，至使该批零件加工后出现可修复和不可修复两类废品。产生原因可能主要为毛坯尺寸的误差过大和残余应力所致。解决方法：提高毛坯精度，对其进行热处理。,机械制造技术基础习题课,4-16 加工一批工件的外圆，图样要求尺寸为300.07mm，加工后测得本工序按正态分布，有8%不合格品，且其中一半为可修复不合格品。试分析该工序的工序能力。,解：已知工序能力为：Cp=T/6,故需求值。,根据z=(x-)/，因此，且由题意可知合格率为92%，且分散范围中心与公差带中心重合，故有：F(z)=0.42，查表可得：z=1.4,由题意可知（x-)=0.07，故可得：=0.05,由此可得：Cp=0.14/60.5=0.4670.67，为四级。工序能力很差，必须加以改进。,机械制造技术基础习题课,5-6 试选择习题图5.47示三个零件的粗精基准。其中a）齿轮，m=2，Z=37，毛坯为热轧棒料； b）液压油缸，毛坯为铸铁件，孔已铸出。c）飞轮，毛坯为铸件。均为批量生产。图中除了有不加工符号的表面外，均为加工表面。,第五章 习题及答案,机械制造技术基础习题课,图a： 精基准齿轮两端面的设计基准是孔A，要求保证端面与孔轴垂直。按基准重合原则，应选孔A为精基准。以A和某一端面为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则相一致。故选孔A和任意一个端面为统一精基准。,答案：, 粗基准齿轮各表面均需加工，不存在保证加工面与不加工面相互位置关系的问题。在加工孔A时，以外圆定位较为方便，且可以保证以孔A定位加工外圆时获得较均匀的余量，故选外圆表面为粗基准。,机械制造技术基础习题课,图b： 精基准液压油缸端面的设计基准是孔B。按基准重合原则，在端面加工时选孔B为精基准，以确保端面与孔B的垂直度精度；此外，以B为精基准还可以保证其他加工孔与B孔的同轴度精度，并符合统一基准原则。故选孔B为统一精基准。, 粗基准虽然液压油缸外圆没有功能要求，与孔B也没有严格的位置关系要求。但孔B是重要加工面和精基准面，因此，从保证液压缸壁厚均匀出发，可选择液压缸外圆毛坯孔作定位粗基准。,机械制造技术基础习题课,图c： 精基准飞轮的设计基准是孔C。按基准重合原则，应选孔C及外端面为精基准。同时，以孔C和外端面为精基准也可以方便地加工其他表面，与统一基准原则一致。故选孔C和外端面为统一精基准。, 粗基准根据不加工内圆与孔C同轴的要求以及为保证飞轮旋转时的平衡，大外圆与不加工孔要求同轴，且不加工内端面与外圆台阶面距离应尽可能的均匀，故应以不加工孔及内端面作定位粗基准加工孔C及外端面。,机械制造技术基础习题课,5-14 今加工一批直径为 ，Ra = 0.8mm，长度为55mm的光轴，材料为45钢，毛坯为直径280.3mm的热轧棒料，试确定其在大批量生产中的工艺路线以及各工序的工序尺寸、工序公差及其偏差。,答案：,确定工艺路线1：粗车半精车精车金刚石车,2.确定各工序余量：根据经验或查手册确定，精磨余量=0.1mm，粗磨余量=0.3mm，半精车余量=1.0mm，粗车余量=总余量（精磨余量+粗磨余量+半精车余量）=3（0.1+0.3+1.0）=1.6 mm。,或工艺路线2：粗车半精车粗磨精磨（该方法适 用于加工淬火钢，但有时也可用于加工未淬火刚件。）,机械制造技术基础习题课,3.各工序的工序尺寸、工序公差及其偏差,机械制造技术基础习题课,5-15 图5.48所示:a）为一轴套零件，尺寸 和 已加工好，b）、c）、d）为钻孔加工时三种定位方案的简图。试计算三种定位方案的工序尺寸A1 、A2和A3。,1）图b：基准重合，定位误差：,答案：,机械制造技术基础习题课,2）图c：尺寸A2、100.1和 构成一个尺寸链（其中尺寸100.1是封闭环，尺寸A2和 是组成环，且A2为增环， 为减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：,10= A28，A2=18mm,由直线尺寸链极值算法偏差计算公式：,0.1=ESA2（-0.05），ESA2=0.05mm; -0.1=EIA20， EIA2=-0.1mm。 故：,机械制造技术基础习题课,3）图d：尺寸A3、100.1、 和 构成一个尺寸链，其中尺寸100.1是封闭环，且 为增环，A3和 为减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：,10= 38（A3+8），A3=20mm,由直线尺寸链极值算法偏差计算公式，有： 0.1=0（EIA3+（-0.05），EIA3= -0.05mm; -0.1= -0.1(ESA3+0)，ESA3=0。故：,100.1,A3,机械制造技术基础习题课,5-17 加工习题图5-50所示一轴及其键槽，图纸要求轴径为 ，键槽深度尺寸为 ，有关的加工过程如下：,4）磨外圆至 ，加工完毕。 求工序尺寸A1 = ？,1）半精车外圆至,2）铣键槽至尺寸A1；,3）热处理；,机械制造技术基础习题课,建立尺寸链如图所示，其中， 是尺寸链的封闭环； 是尺寸链的减环； 是尺寸链的增环；A1也是尺寸链的增环，待求。解此尺寸链可得到