华南理工大学机械制造课后习题答案.pdf

第一次作业 2 汽车零件切削加工时，零件尺寸的获得方法有哪几种？ 试切法、静调整法、定尺寸刀具法、主动及自动测量控制法 3 汽车零件切削加工时，零件形状的获得方法有哪几种？ 轨迹法、成形刀具法、包络法 8 在大批大量和中批生产时，汽车零件尺寸采用什么方法获得？ 大批大量生产：静调整法、定尺寸刀具法、主动及自动测量控制法 中批生产：静调整法、定尺寸刀具法、主动测量控制法 第二次作业 1. 常用的工艺基准有哪几种？ 有工序基准、定位基准、测量基准、装配基准 在工序图上用来确定本道工序被加工表面加工尺寸、位置公差的基准，称为工序基准 在加工中确定工件在机床上或机床夹具中占有正确位置的基准，称为定位基准 测量时所采用的基准，即用来确定被测量尺寸、形状和位置的基准，称为测量基准 装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采用的基准，称为装配基准。 2. 何谓过定位？在何条件下允许过定位？ 同一自由度被不同定位元件重复限制，这种现象称为过定位。 在一般情况下，应该尽量避免过定位。但是如果发生了过定位，在定位基准之间和定位 元件之间的尺寸精度或位置精度很高的情况下，不发生定位不稳定或定位干涉，且对加 工精度的影响不超过工件加工允许的范围时，还是允许的。 在某些刚性较差的工件粗加工时， 为了增加工件支承刚性， 使工件加工时变形得到控制， 也能获得较好加工精度，有时还有意识的设置过定位元件。 3.1 为保证加工要求，应限制的自由度，称为第一类自由度 1） 在图所示连杆小头上钻通孔，欲保证： 钻孔直径D 小头孔D对端面 A 的垂直度t 小头孔D对小头不加工外圆壁厚的均匀性 建立如图所示坐标系： 钻孔直径D，由定尺寸刀具决定，不需要限制自由度 小头孔D对端面 A 的垂直度t，限制自由度X ? 、Y ? 小头孔D对小头不加工外圆壁厚的均匀性，限制X ? 、Y ? 综上所述，该工序需要限制自由度包括X ? 、Y ? 、X ? 、Y ? 2）减速器主动锥齿轮轴两端铣端面和钻中心孔。欲保证 轴向工序尺寸 47mm 和 300mm 轴两端面对轴线的垂直度 轴两端中心孔对未加工轴颈轴线的同轴度 建立如图所示坐标系： 轴向工序尺寸 47mm 和 300mm, 限制X ? ,Y ? ,Z ? 轴两端面对轴线的垂直度，限制Y ? ,Z ? 轴两端中心孔对未加工轴颈轴线的同轴度，限制Y ? ,Z ? ，Y ? ? ,Z ? 故本工序欲限制X ? ，Y ? ,Z ? ，Y ? ? ,Z ? 3）在汽车传动轴总成滑动叉上磨削两个平面，欲保证： 两个平面K及 Q 间的工序尺寸为 0 0.07 118mm 两平面K及 Q 对孔 0.027 0.017 239 + mm 轴线B的垂直度公差 0.1mm 两平面K及 Q 的对称中心平面对外圆 0 0.057 95 mm 轴线 A 的对称度公差 0.15mm 试分析第一类自由度 解：建立如图所示坐标系： 欲保证两个平面K及 Q 间的工序尺寸为 0 0.07 118mm，限制Z ? , ? Y,?X 欲保证两平面K及 Q 对孔 0.027 0.017 239 + mm 轴线B的垂直度公差 0.1mm，限制 ? Y, ? X 欲保证两平面K及 Q 的对称中心平面对外圆 0 0.057 95 mm 轴线 A 的对称度公差 0.15mm， ? Z， Y ? ? 故本工序欲限制的自由度为 ? X,Z ? , ? Z, ? Y,Y ? ? 4)如图所示活塞上镗削活塞销孔，欲保证 销孔直径 0.005 0.015 28 mm 销孔至活塞顶面间工序尺寸()560.08 mm 销孔对活塞裙部外圆的对称度公差 0.2mm 解：建立如图所示坐标系： 欲保证销孔直径 0.005 0.015 28 mm，由定尺寸刀具保证 欲保证销孔至活塞顶面间工序尺寸()560.08 mm，限制Z ? ， ? X 销孔对活塞裙部外圆的对称度公差 0.2mm，限制X ? ? ， ? Y 本工序限制自由度为X ? ? ，Z ? ， ? X， ? Y 3.2.5 连杆体在平面支承 6、 短圆柱销 1 和浮动短 V 形块 5 上定位时， 限制的自由度 解：建立如图所示坐标系： 平面支承 6 限制的自由度 ? Y、 ? Z、X ? ? 短圆柱销 1 限制的自由度 Z ? 、Y ? ? 浮动短 V 形块 5 限制 Y 方向自由度和短圆柱销 1 一起限制 ? X。 故该夹具系统限制 6 个自由度 3.2.8 汽车变速器壳体采用两种定位方案，方案在圆锥销 7、菱形圆锥销 14 和移 动式圆锥销 8 上定位；方案圆锥销 7、移动式圆锥销 8 和移动式菱形圆锥销 15 上定位 时，定位元件所限制的自由度，并说明那种方案较好 解：建立如图所示坐标系： 方案 圆锥销 7 限制自由度, ,X Y Z ? ? ? ? ? ，移动式圆锥销 8 限制自由度 ? Y， ? Z，菱形圆 锥销 14 限制 ? X 方案；圆锥销 7 限制自由度, ,X Y Z ? ? ? ? ? ，移动式圆锥销 8 限制自由度 ? Y， ? Z，移动式 菱形圆锥销 15 限制 ? X。 方案 较好。方案中限制 ? X通过移动式圆锥销 8 及移动式菱形圆锥销实现，由 于二者中没有一稳固的支撑点，故定位不够牢靠。 第三次作业 2.1 车削外圆表面时有哪几个切削运动？ 主运动是工件与刀具产生相对运动以进行切削的基本运动， 在车削外圆时主运动为工件 绕其轴线旋转的运动。 进给运动是使切削持续进行以形成所需要的工件表面的运动， 在车削外圆时， 进给运动 是车刀沿工件轴线移动。 2.2 车削加工中，可用于加工哪些表面？ 汽车发动机、变速器、转向机、主减速器等总成中诸多零件各种传动轴、齿轮、曲 轴和凸轮轴等的回转体表面的加工 进行外圆、内孔、端面、螺纹和内、外回转体成形等表面的加工 2.3 按加工精度和表面粗糙度，可划分为哪几种车削？各有哪些特点？ 粗车、半精车、精车、精细车 粗车是从毛坯表面上车掉较多的加工余量， 为保证粗车的生产率， 一般在一次工作行程 中尽可能采用较大的背吃刀量和进给量。 从毛坯表面进行粗车时， 为避免车削量的不均匀而 产生车削振动和保证较高的车刀寿命，车削时的切削速度较低。一般粗车时的经济精度为 IT11IT12 级，表面粗糙度为12.5 6.3m a R。一般可作为低精度表面的终加工，或高精度表 面的预加工. 半精车是介于精车和粗车之间的车削加工。 半精车的经济精度为 IT10IT8 级， 表面粗糙 度为6.3 3.2m a R,可以作为中等精度表面的终加工，或作为磨削或其他精加工工序的预加 工 精车一般作为较高精度表面的终加工。 为保证获得较高车削质量的表面， 一般采用较小 的进给量及背吃刀量和较高的车削速度，精车的经济精度为 IT8IT7 级，表面粗糙度为 3.2 0.8m a R.对于加工精度要求较高和表面粗糙度值小的表面，精车也可以作为精细加工 或其他光整加工的预加工。 精细车削是作为小的表面粗糙度值和高精度表面终加工。 为保证高的加工质量， 一般采 用高切削速度、小的进给量和背吃刀量，在精密车床上进行切削加工。精细车削精度可达 IT6IT7 级，表面粗糙度为0.8 0.2m a R。对于磨削加工性不好的有色金属零件的加工，常 采用精细车削。 3.7 简述麻花钻头的组成和主副切削刃的作用？ 标准麻花钻包括工作部分、柄部和颈部三部分。 柄部：用于与机床或夹具连接其夹持定位作用，并传递扭矩和轴向力。 颈部：位于工作部分和柄部之间，磨削柄部时，是砂轮的退刀槽 工作部分：由切削部分和导向部分组成。切削部分担负着切削工作，导向部分的功用是 钻头切入工件以后与孔壁接触起导向作用，同时也是切削部分后备部分。 主切削刃：完成切削功能 副切削刃：完成对孔壁的修整，增加其光洁度及尺寸精度 3.8 简述麻花钻和扩孔砖的区别。扩孔有哪些特点？ 麻花钻切削部分包括两个主切削刃、两个副切削刃和一个横刃，扩孔钻没有横刃，主切削刃 较多。扩孔特点： 1） 由于扩孔钻无横刃，可以避免横刃对切削不利影响，钻削时横刃处发生严重的挤压变形 和产生很大的轴向力，所以扩孔时可以采用比钻孔更大的进给量，生产率较高。 2） 扩孔时加工余量小，导向性好。 3.9 简述铰孔特点 1） 铰孔的加工余量小，一般粗铰为 0.150.35mm，精铰为 0.05mm0.15mm；铰孔加工精 度一般可达 IT7IT8 级，表面粗糙度可达1.60.14m a R 2） 铰孔的切削速度较低，以避免在铰削时切削刃上产生积削瘤而影响表面粗糙度 3.13 简述在汽车零件加工中拉削常用于加工哪些表面？ 内表面的拉削：圆孔、花键孔、键槽、方孔等异形孔；外表面的拉削小平面（连杆的侧平 面、分离平面、半圆孔等） 、大型平面（缸体平面） 、成形表面（制动凸轮等） 、齿轮轮齿、 曲轴轴颈等 3.14 在汽车箱体类零件轴承座镗孔中，常采用哪几种镗孔方式？各有何主要特点？ 刚性主轴镗孔和镗杆与主轴浮动联结的导向镗孔两种 刚性主轴镗孔：镗杆直径短而大，刚性强，镗杆上镗刀顺序镗削出左右缸套底孔，容易保证 孔直径尺寸和两轴间的同轴度工差要求 浮动镗刀镗孔： 用浮动镗刀精镗孔前，被镗孔必须满足以下基本技术要求： （1）孔的直线度要好，表面粗糙度值控制在 R3.2m 并且要求孔壁上不允许有明显 的走刀波纹。 （2）精镗余量不能太大，一般控制在 0.060.12mm 之内。 第四次作业 4.1 评定机械加工质量包括哪几方面内容？ 包括加工精度和表面质量两方面内容 4.2 机械加工精度包括哪些内容？试举例说明他们的概念 机械加工精度机械加工精度是指零件加工后的实际几何尺寸（尺寸、形状及各表面间的相互位置等参数） 与理想几何参数的接近程度。 加工精度包括尺寸精度、形状精度及位置精度。 尺寸精度是指零件的直径、 长度和表面间距离等尺寸的实际值和理想值的接近程度， 通过尺 寸公差进行表征 形状精度： 形状精度是指零件表面或线的实际形状与理想形状的接近程度。 国家标准中规定 用直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度作为评定形状精度的项目 位置精度： 位置精度是指零件表面或线的实际位置和理想位置的接近程度， 国家标准中规定 用平行度、垂直度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动作为评定位置精度的项目 4.6 何谓误差复映定律？如何运用这一定律解释： 1）为何加工要求高的表面需经要多次加工？ 2）为什么用静调整法加工一批工件时会产生尺寸分散？ 3）为什么精加工时采用小的进给量？ 由毛坯加工余量和材料硬度的变化引起切削力和工艺系统受力变形的变化， 因而产生工件的 尺寸、形状误差的现象，即毛坯误差被复映下来，只不过误差减少了很多，称为毛坯误差复 映规律。 1) 当表面分几次加工时，第一次的误差复映系数为 1 ，第二次的误差复映系数 2 ，第三次 的误差复映系数为 3 ， ，则该表面总的误差复映系数为： 123 1 n ni i = =? 因为每个误差复映系数均小于 1，故总的误差复映系数将是一很小的数值。这样，经过几 次工作行程的加工后，工件误差逐渐减少，从而达到所要求的加工精度。因此，精度要求高 的表面，需通过粗、精和精整加工几道工序完成。 2）应用静调整法加工，刀具相对于工件或机床夹具间的位置不变，根据误差复映定律，毛 坯误差会被复映到零件上，故加工后工件尺寸会产生分散。 3）根据误差复映定律，毛坯误差会传给工件，其中误差复映系数为： 0.75 c F s Cf k = 其中为与刀具几何角度有关的系数，一般取0.4 0.5； f进给量 p 背吃刀量 s k系统刚度 在精加工中，希望越小越好，故在精加工中，加工余量要小。 417 a）导轨在水平面内直线度误差，导轨形状如下图所示导轨在水平面内直线度误差，导轨形状如下图所示 Y Y o D R水平面水平面 导轨水平面内直线度导轨水平面内直线度 b）导轨在水平面内直线度误差，导轨形状如下图所示：）导轨在水平面内直线度误差，导轨形状如下图所示： c) 车床导轨与主轴回转轴线在水平面内平行度误差。 降低或消除上述误差措施： 1）选用合理的导轨形状和导轨组合形式，并在可能的条件下增加工作台与床身导轨的配合 长度 2）提高导轨的制造精度，主要是提高导轨的加工精度和配合接触精度。 3）选用适当的导轨类型。 第五次作业 61 何谓机械加工工艺规程？他在生产中起何作用？ 机械加工工艺规程是规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。 用来指导操作者操作和用于生产管理和工艺管理的技术文件。 63 简述粗、精基准的选择准则 粗基准选择准则：1）尽可能选用精度要求高的主要表面做粗基准，保证以后加工主要表面 时有足够且均匀的加工余量；2）用非加工表面做粗基准，使加工表面和非加工表面间的误 差最小；3）选做粗基准的表面，应尽可能平整；4）粗基准在同一尺寸方向上尽可能避免重 复使用。 精基准选择准则： 1）尽可能选用设计基准或工序基准作为定位基准，避免因基准不重合而产生的基准不重合 误差，即应遵循“基准