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制造工程制造工程基础基础 作业作业 11:定位分析、定位误差计算、加工精定位分析、定位误差计算、加工精 度度-参考答案参考答案 发布日期：发布日期：2017.05.06 递交截止日期：递交截止日期：2017.05.15 作业题：作业题： 问题问题 1： 根据下述各题的定位方案，分析限制的自由度，是否属于过定位或欠定位， 若定位不合理时又应如何改进。 （分析过程参见课件中的定位方案分析方法，将 分析过程描述清楚，给出相应结论） a、 齿轮毛坯在心轴上定位，完成插齿加工，见图 1.（a） ； b、钻铰连杆零件小头孔，保证小头孔与大头孔之间的距离及两孔平行度，见图 1.(b)； c、 在立式铣床上加工宽度为 b 的槽（其余各面均已加工） ， 要求槽的底面和两侧 面分别和工件的底面和侧面平行，并保证图中所示尺寸，见图1.(c)； d、车阶梯轴外圆，见图1.(d)。 图 1.(a) 图 1.(b) (a) 答： 图 1.（a） ： （1）总体分析： 齿坯加工中，需要限制的自由度为： ，X 、Y ，X ，Y ，共四个自由度； 分析实际定位方案，限制X 、Y ，Z ，共三个自由度，但是从工件的加工要求 看，齿坯X ，Y 也必须限制，否则加工的工件齿形与齿坯中心轴孔不平行，导 致不能工作，因此该定位方案属于欠定位； （2）单件分析每一个定位元件限制自由度情况： 定位方案中，定位元件为短圆柱心轴和小平面，其中： 短圆柱心轴限制X 、Y ； 小平面限制Z ； 由上述分析可知，定位方案中不存在过定位。 （3） 改进方案：将短圆柱心轴改为长圆柱心轴，或者将小平面改为大平面。 图 1.（b） （1）总体分析： 加工小头孔，应该限制五个自由度：X 、Y ，X ，Y ，Z ，保证两孔的平行度 和孔距。 分析实际定位方案，现有定位方案限制了六个自由度，没有欠定位。 （2）单件分析每一个定位元件限制自由度情况， 现有定位方案有三个定位元件 平面限制了Z 和X ，Y 长心轴限制了X 、Y ，X ，Y 短 V 块限制了X 和Z ，所以本方案有过定位， （3）改进方案： 将长心轴改为短心轴，同时释放短V 型块沿X 向的移动自由度，可加弹簧或 导轨。 图 1.（c） ： （1）总体方案分析： 加工不通槽，应该限制六个自由度。 现有定位方案限制了六个自由度，所以本定位方案没有欠定位。 （2）单件分析每一个定位元件限制自由度情况： 现有定位方案有三个定位元件： 平面限制了Z 和X ，Y ， 长销限制了X 、Y ，X ，Y 支承钉和长销配合限制了Z 平面和长销有重复限制的自由度，所以，存在有过定位。 （3）改进方案：长销改短销 图 1.（d） 先建好坐标系，车床坐标系有标准 Z X Y h a b c 长销长销 平面平面 图 1.（c） 图 1. (d) Z X Y （1）总体分析： 如图所示，加工表面为阶梯轴外圆,需要限制5 个自由度，即： X 、Y 、Z 、X 、Y 分析实际定位方案，限制了 5个自由度，没有欠定位 （2）单件分析每一个定位元件限制自由度情况： 方案中，定位元件有三爪卡盘、前顶尖、后顶尖，其中： 前顶尖限制了X 、Y 、Z ； 后顶尖与前顶尖组合使用，限制了Z 、X 、Y ； 三爪卡盘限制了X 、Y ； 由上述分析可知，该定位方案中X 、Y 、Z 被重复限制，属于过定位方案。 （3）改进方案：去掉前顶尖。 问题问题 2： 某托脚零件，一孔及一端面 A 已加工，今要加工另一端面 B，而且 B 面与 A面垂直度公差为0.02mm。定位方案如图2 所示，C 是一个辅助支承，试分析 （1） 定位、夹紧方案是否合理？若不合理，如何改进？（按照定位方案分析方 法进行分析） （2） 分析定位方案改进后加工端面 B 的定位误差？ 图 2 答： （1）定位原理分析 A、总体分析： 加工端面 B 除了 X、Z 向移动、绕 Y 的转动自由度不需要限制，其他都需 要限制，实际定位方案限制了沿 X、Y、Z 的移动自由度和绕 X、Y、Z 的转动 自由度，没有欠定位。 B、单件分析： 定位 A面的端面：限制了 X 向移动自由度、绕 Y、Z 的转动自由度 底部大平面：限制了 Z 向移动自由度，绕 X、Y的转动自由度 长销：限制了 X、Y向移动自由度，绕 X、Y的转动自由度 所以 X 向移动自由度、绕 X、Y转动自由度都重复限制了，有过定位。 C、改进方案： C 因为要求 B 面与 A面垂直，所以应该选 A面为主要定位面，限制 X 向移动自由 度、绕 Y、Z 的转动自由度，去掉底部大平面和长销，改为长的带台肩面的菱形 销，限制 Y、Z 向的移动自由度和绕 X 的转动自由度；在辅助支承上方增加夹紧 力，以减小切削部分的振动和变形。 （2）切削 B 面的工序尺寸是400.08，其定位误差为18孔和销的制造公差造 成的，假设改进方案后，菱形销的直径公差和圆柱销的公差一样，查表 H7 为 0.018mm，h6 为 0.011mm，当孔最大、销最小时，孔销接触点在远离 B 面时， 工序尺寸最小，孔最大、销最小，孔销接触点在靠近 B 面时，工序尺寸最大， 所以定位误差为 0.0180.0110.029mm 该定位方案能够满足定位要求。 问题问题 3： 图 3(a)所示套类工件铣键槽， 要求保证尺寸940.20，分别采用图(b)所示的定 位销定位方案和图(c)所示的 V 形槽定位方案，分别计算定位误差并且对两种定 位方案进行比较。 图 3 -0.11 -0.60 所以，采用定位销定位，尺寸940.20 的定位误差为： 用 V型块定位，计算方法见书中360 页尺寸 H2 的推导，定位误差为： 940.20可能出现的最小尺寸情况可能出现的最小尺寸情况： 定位销尺寸最大60-0.11 销的尺寸：60 孔的尺寸：60 外圆尺寸：100 O1 O2 12 0.11 2 OO Amin 1000.20 2 孔尺寸最小60，外圆尺寸最小100-0.2 940.20 O1 O2 12min 1000.201000.200.11 222 AOO 销的尺寸：60 孔的尺寸：60 外圆尺寸：100 定位销尺寸最小60-0.60 O1 O2 12 0.60 2 OO max13 1001000.600.30 2222 AOO O1 O2 O3 131223 0.600.30 22 OOOOO O Amax 100 2 孔尺寸最大60+0.30，外圆尺寸最大100 940.20 940.20可能出现的最可能出现的最大大尺寸情况尺寸情况： maxmin 1000.600.301000.200.11 22222 0.495 AA 从上面的计算结果可知：从上面的计算结果可知：V型块的定位精度高于定位销的定位精度。型块的定位精度高于定位销的定位精度。 问题问题 4： 高速精镗一钢件内孔，镗刀主偏角 45 r ，副偏角20 r ，加工表面粗 糙度要求为残留面积最大高度mRH2 . 3)( max ，问： （1）当不考虑工件材料塑性变形对表面粗糙度的影响时，计算应采用的进给量 f。 （2）分析实际加工出来的表面粗糙度和计算求得的是否能相同？为什么？ （3）是否进给量越小，加工表面的粗糙度就越低？ 解答： （1） 如图所示， 3.2452012 rr fHctgctgctgctgm （2） 不完全相同， 因为影响表面粗糙度的因素还有塑性变形、 摩擦等因素影响， 是