机械制造工艺习题解.ppt

习题与思考1 试分析习图2 42所示各零件加工所必须限制的自由度 a 在球面上铣平面 在球上打盲孔 B 保证尺寸H 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 c 在轴上铣横槽 保证槽宽B以及尺寸H和L 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 只需须限制1个自由度 必须限制3个自由度 b 必须限制4个自由度 c 必须限制4个自由度 d 必须限制5个自由度 x y 2 试分析习图2 43所示各定位方案中 a各定位元件限制的自由度 b判断有无欠定位或过定位 c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 b 车外圆 保证外圆与内孔同轴 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 d 在圆盘零件上钻 铰孔 要求与外圆同轴 a三爪卡盘限制4个自由度 前后顶尖限制5个自由度 b4个自由度被重复限制 属过定位 c方案1 去掉三爪卡盘 改为拨盘 鸡心卡头拨动 方案1 三爪卡盘卡短 挡块 方案2 a圆柱面限制4个自由度 端面限制3个自由度 b2个自由度被重复限制 属过定位 c在端面处加球面垫圈 参见图2 40 a大平面限制3个自由度 圆柱销限制2个自由度 V形块限制2个自由度 b自由度被重复限制 属过定位 c将V形块改为在方向浮动的形式 a大平面限制3个自由度 固定V形块限制2个自由度 活动V形块限制自由度 b自由度被重复限制 属过定位 c将两V形块之一改为平板形式 或两V形块同步移动 方案1 两V形块同步移动 方案2 方案3 第四章习题 1 假设工件的刚度极大 且车床刚度大于尾座刚度 试分析如图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 2 在平面磨床上用端面砂轮磨平板工件 为改善切削条件 减少砂轮与工件的接触面积 常将砂轮倾斜一个角度 如图示 若 2 试分析磨削后的平面形状并计算平面度误差 提出改善工件形状精度的工艺方法 D 300 50 100 改善工件形状精度的工艺方法 增大D 减小B 减小倾斜角 多次进刀 3 试分析在车床上加工一批工件的外圆柱面产生如图所示三种形状误差的主要原因 主轴 n 导轨 f n 主轴 f 细长工件 刚度低 4 在铣床上用夹具装夹加工一批轴件上的键槽 如图示 已知铣床工作台面与导轨的平行度误差为0 05 300 夹具两定位V形块夹角 90 交点A的连线与夹具体底面的平行度误差为0 01 150 阶梯轴工件两端轴颈尺寸为 20 0 05mm 试分析计算在只考虑上述因素影响时 加工后键槽底面对 35mm下母线之间的平行度 并估算最大值 不考虑两轴颈与 35mm外圆的同轴度误差 1 铣床工作台面与导轨的平行度误差 1 0 05 300 2 V形块交点A的连线与夹具体地面的平行度误差 1 0 01 150 0 02 300 3 阶梯轴工件两端轴颈尺寸差导致不平行度误差 总的不平行度误差 1 2 3 0 21 300最大值 150 0 105 150 150 35 A A rmax rmin 5 某箱体零件原有一精度很高的 100mm孔 今分两道工序在镗床上进行扩孔加工 1 前一道工序镗床主轴与工作台有平行度误差 2 采用工作台进给方式 一次走刀 假设工艺系统刚度很高 刀尖位置准确调整到dc 103mm 见图示 2 后一道工序加工时 镗床主轴与工作台平行 采用主轴进给方式 将刀尖准确调整到 105mm后 一次走刀加工 若工艺系统Ks 10000N mm f 0 10mm r ZFy 0 75 CFx 2100N mm2 求 经过这两道工序加工后孔的圆度误差 解算 1 前一道工序镗床主轴与工作台有平行度误差 2 采用工作台进给方式 一次走刀 假设工艺系统刚度很高 刀尖位置准确调整到dc 103mm 本工序加工出的孔为椭圆形 圆度误差 2 后一道工序加工时 镗床主轴与工作台平行 采用主轴进给方式 将刀尖准确调整到 105mm后 一次走刀加工 若工艺系统Ks 10000N mm f 0 10mm r Zfz 0 75 Cfx 2100N mm2 根据误差复映原理 上道工序的圆度误差被复映到本道工序加工出的零件上 误差复映系数 本道工序加工后孔的圆度误差 6 某车床各部件的刚度分别为KH 40000N mm 头架 KT 20000N mm 尾座 KB 10000N mm 刀架 在此车床上用卡盘夹持 采用调整法加工一批齿轮毛坯外圆 见图示 图样要求尺寸 100 0 05mm 毛坯尺寸为 105 1mm 加工时走刀量f 0 05mm r 走刀量指数ZFy 0 75 背吃刀量指数xFy 1 径向切削力系数CFx 2000N mm2 试计算按 100mm的样件准确调刀后一次走刀加工 这批齿轮毛坯加工直径尺寸的最大误差是多少 1 工艺系统刚度 1 误差复映系数 2 齿轮毛坯加工直径尺寸的最大误差 7 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 并分析不合格产品产生的可能原因 指出减少不合格品的措施 小轴公差带中心计算常值系统误差计算随机误差 尺寸分散范围 画出分布曲线求该批零件的不合格率 确定工序能力减少废品的改进措施存在常值系统误差 调整机床 将分布中心调整至公差带中心位置 消除常值系统误差工序能力低下 四级 更换成更高精度机床 减少随机误差 单件小批量 画线 使腔体加工后壁厚均匀 若铸件上有主轴孔 以所主轴孔的画线为基准 先加工主轴孔 以主轴孔为精基准加工A C B面 若铸件上无主轴孔 则以A C面的画线为基准加工A C面 再以A C面为精基准加工I孔 B面及其它面 大批量与单件的区别 由于铸件精度较高 不用画线 加工用的粗精基准基本相同 1 试选择习图5 6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5章习题与思考题 B 图a 精基准 齿轮的设计基准是孔A 按基准重合原则 应选孔A为精基准 以A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为统一精基准 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 下料 留卡头8mm左右 正火粗车各部 孔钻出 一端车出卡头尺寸 X8留余量1 1 5 外圆为粗基准 定性处理 即调质 精车 1 卡一端卡头 车另一端面外圆及孔成 一次安装下加工的各表面 相互之间位置精度高 2 调头车另一端面留磨量0 1 0 15 并车环线标记 倒角磨环线标记面成 以另一端面为精基准 滚齿 内孔与环线标记面为精基准 剃齿 内孔与环线标记面为精基准 齿部氮化处理 材料40cr 形状大小类似的齿轮 某厂加工过程如下 图b 精基准 液压油缸的设计基准是孔B 按基准重合原则 应选孔B为精基准 以B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B为统一精基准 粗基准 液压油缸外圆没有功能要求 与内孔未注位置公差要求 而孔B是重要加工面 从保证其余量均匀的角度出发 应选孔B的毛坯孔作定位粗基准 B 又 若要求壁厚均匀呢 讨论如下 图c 精基准 飞轮的设计基准是孔A 按基准重合原则 应选孔A为精基准 以A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为统一精基准 粗基准 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 故应不加工孔及内端面作定位粗基准 加工过程如下 先以右端不加工表面直径为D的内孔和内端面作为粗基准 加工左端面 直径为d的通孔 左端外圆 台阶面及右端外圆 再以左端外圆 或内孔 作为精基准加工右端面 D d 2 图所示a 为一轴套零件 尺寸mm和mm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 解 基准重合mm 2 图c 解 1 列尺寸链 2 判断各环性质尺寸10 0 1是封闭环 尺寸A2和是组成环 且A2为增环 为减环 3 由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式 有 10 A2 8 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 EIA2 0 EIA2 0 1mm 故 mm A2 10 0 1 3 图d 解 1 列尺寸链 2 判断各环性质10 0 1是封闭环 为增环 A3和为减环 3 列竖式计算 10 0 1 A3 故 mm 环名 基本尺寸 增环 减环 减环A3 减环 8 0 05 0 封闭环 10 0 1 0 1 20 0 05 0 增环 38 0 0 1 20 3 加工习图所示一批零件 有关的加工过程如下 1 以A面及 60外圆定位 车 40外圆及端面D B 保证尺寸 2 调头 以D面及 40外圆定位 车A面 保证零件总长为 钻 20通孔 镗 25孔 用测量方法保证孔深为 3 以D面定位磨削A面 用测量方法保证 25孔深尺寸为 加工完毕 求尺寸 解 1 按加工顺序 列尺寸链 2 判断各环性质为磨A面间接得到 因此为封环 其余环性质判断如图 3 计算 1 2 3 4 磨端面间接得到 环名 基本尺寸 增环 减环 增环 增环 25 0 1 0 封闭环 45 0 0 5 45 1 0 1 0 35 减环 25 1 0 0 15 故 解 1 列尺寸链 2 判断各环性质键盘槽深h为磨外圆间接得到 故为封闭环 其余各环性质见图示 3 计算 环名 基本尺寸 增环 减环 增环A1 减环R 15 3 0 05 0 封闭环h 26 0 0 2 26 3 0 05 0 184 增环r 15 0 0 016 故 注意 尺寸折半相应的公差也要折半 5 今磨削一表面淬火后的外圆面 磨后尺寸要求为B mm 为了保证磨后工件表面淬硬层的厚度 要求磨削的单边余量为t 0 3 0 05mm 若不考虑淬火时工件的变形 求淬火前精车的直径工序尺寸A 解 1 列尺寸链 2 判断各环性质精车后的直径尺寸A及磨削后的直径尺寸B为直接保证 余量t为间接保证 故t为封闭环 A为增环 B为减环 3 计算 故 1 图6 25所示为双联转子泵的轴向装配关系图 要求在冷态情况下轴向间隙为0 05 0 15mm 已知A1 41mm A2 A4 17mm A3 7mm 分别采用完全互换法和大数互换法装配时 试确定各组成零件的公差和极限偏差 1 列尺寸链2 判断各环性质A0为封闭环 A1为增环 A2 A3 A4均为减环3 验算基本尺寸A0 41 17 7 17 0 所以4 确定各组成环的公差及上下偏差T0 0 15 0 05 0 1先平均分配 Ti T0 n 1 0 1 4 0 025调整 本例中隔板A3易于加工 易于测量 故作为协调环 令T1 0 05 T4 T2 0 018按入体原则标注 5 计算协调环公差及上下偏差 要求轴向间隙为0 05 0 15mm已知A1 41mm A2 A4 17mm A3 7mm 一 完全互换法 1 列尺寸链2 判断各环性质A0为封闭环 A1为增环 A2 A3 A4均为减环3 验算基本尺寸A0