机械制造技术基础(第2版)第五章课后习题答案

1 机械制造技术基础机械制造技术基础 部分习题参考解答部分习题参考解答 第五章第五章 工艺规程设计工艺规程设计 5 1 什么是工艺过程 什么是工艺规程 答 工艺过程答 工艺过程 零件进行加工的过程叫工艺过程 零件进行加工的过程叫工艺过程 工艺规程工艺规程 记录合理工艺过程有关内容的文件叫工艺规程 工艺规程是依据科记录合理工艺过程有关内容的文件叫工艺规程 工艺规程是依据科 学理论 总结技术人员的实践经验制定出来的 学理论 总结技术人员的实践经验制定出来的 5 2 试简述工艺规程的设计原则 设计内容及设计步骤 5 3 拟定工艺路线需完成哪些工作 5 4 试简述粗 精基准的选择原则 为什么同一尺长方向上粗基准通常只允许 用一次 答 粗 精基准的选择原则详见教材答 粗 精基准的选择原则详见教材 P212 214 粗基准通常只允许用一次的原因是 粗基准一般是毛面 第一次作为基准加工的粗基准通常只允许用一次的原因是 粗基准一般是毛面 第一次作为基准加工的 表面 第二次再作基准势必会产生不必要的误差 表面 第二次再作基准势必会产生不必要的误差 5 5 加工习题 5 5 图所示零件 其粗 精基准应如何选择 标有符号的为加工 面 其余为非加工面 习题 5 5 图 a b c 所示零件要求内外圆同轴 端面与孔 轴线垂直 非加工面与加工面间尽可能保持壁厚均匀 习题 5 5 图 d 所示零件毛坯孔 已铸出 要求孔加工余量尽可能均匀 习题 5 5 图 2 解 按题目要求 粗 精基准选择如下图所示 解 按题目要求 粗 精基准选择如下图所示 5 6 为什么机械加工过程一般都要划分为若干阶段进行 答 机械加工过程一般要划分为粗加工阶段 半精加工阶段 精加工阶段和光整 加工阶段 其目的是保证零件加工质量 有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理 有利于合理使用机床设备 5 7 试简述按工序集中原则 工序分散原则组织工艺过程的工艺特征 各用于 什么场合 5 8 什么是加工余量 工序余量和总余量 答 加工余量答 加工余量 毛坯上留作加工用的材料层 毛坯上留作加工用的材料层 工序余量工序余量 上道工序和本工序尺寸的差值 上道工序和本工序尺寸的差值 总余量总余量 某一表面毛坯与零件设计尺寸之间的差值 某一表面毛坯与零件设计尺寸之间的差值 5 9 试分析影响工序余量的因素 为什么在计算本工序加工余量时必须考虑本 工序装夹误差和上工序制造公差的影响 5 10 习题 5 10 图所示尺寸链中 图中 A0 B0 C0 D0是封闭环 哪些组成环 是增环 那些组成环是减环 3 习题 5 10 图 解 如图解 如图 a A0是封闭环 是封闭环 A1 A2 A4 A5 A7 A8是增环 其余均为减环 是增环 其余均为减环 如图如图 b 可以分解为两个尺寸链 蓝色 可以分解为两个尺寸链 蓝色 A0是封闭环 是封闭环 A1是增环 是增环 A2 A3是减环 是减环 粉色 粉色 B0是封闭环 是封闭环 B1 B2 B3是增环 是增环 B4是减环 是减环 如图如图 c 可以分解为两个尺寸链 蓝色 可以分解为两个尺寸链 蓝色 C0是封闭环 是封闭环 C1是增环 是增环 C2是减环 粉色 是减环 粉色 D0是封闭环 是封闭环 D1 D2是增环 是增环 D3是减环 是减环 5 11 试分析比较用极值法解尺寸链计算公式与用统计法解尺寸链计算公式的异 同 答答 极值法尺寸链计算公式 考虑误差的最大 最小值 计算结果保证极值法尺寸链计算公式 考虑误差的最大 最小值 计算结果保证 100 合合 格 优点是计算方法简单 直观 所以 在已知封闭环公差时 求得的组成环公差较格 优点是计算方法简单 直观 所以 在已知封闭环公差时 求得的组成环公差较 小 缺点对组成环公差要求严 制造困难 加工成本较高 小 缺点对组成环公差要求严 制造困难 加工成本较高 而用统计法尺寸链计算公式 考虑误差的实际分布情况 按照概率统计原理进行而用统计法尺寸链计算公式 考虑误差的实际分布情况 按照概率统计原理进行 求解 其计算结果可以保证设定的合格率 求解 其计算结果可以保证设定的合格率 99 73 优点是当已知封闭环公差时 优点是当已知封闭环公差时 求得的组成环公差较大 降低了加工精度要求 生产成本较低 缺点是有少量不合格求得的组成环公差较大 降低了加工精度要求 生产成本较低 缺点是有少量不合格 品 品 注意此题改动较大 先前答案有误 注意此题改动较大 先前答案有误 5 12 习题 5 12 图 a 为一轴套零件图 习题 5 12 图 b 为车削工序简图 习题 5 12 图 c 给出了钻孔工序三种不同定位方案的工序简图 要求保证习题 5 12 图 a 所规 定的位置尺寸 10 0 1 mm 的要求 试分别计算工序尺寸 A1 A2与 A3的尺寸及公 4 差 为表达清晰起见 图中只标出了与计算工序尺寸 A1 A2 A3有关的轴向尺寸 习题 5 12 图 解 解 方案一方案一 定位基准与设计基准重合 定位基准与设计基准重合 A1 10 0 1mm 方案二方案二 尺寸链如左 尺寸链如左 封闭环为封闭环为 A0 A2为增环 为增环 A4为减环 为减环 A2 8 10 18 T0 0 2 T4 0 05 T2 T0 T4 0 15 由于由于 ES0 ES2 EI4 所以 所以 ES2 ES0 EI4 0 05 由于由于 EI0 EI2 ES4 所以 所以 EI2 EI0 ES4 0 1 所以 所以 mm 0 05 20 1 18A 方案三方案三 尺寸链如左 尺寸链如左 封闭环为封闭环为 A0 A5为增环 为增环 A3 A4为减环 为减环 A3 38 8 10 20 由于由于 T0 Ti T3 T0 T4 T5 0 2 0 05 0 1 0 05 由于由于 ES0 ES5 EI4 EI3 所以 所以 EI3 ES5 EI4 ES0 0 0 05 0 1 0 05 由于由于 EI0 EI5 ES4 ES3 所以 所以 ES3 EI5 ES4 EI0 0 1 0 0 1 0 所以 所以 mm 0 30 05 20A 5 13 习题 5 13 图为齿轮轴截面图 要求保证轴径尺寸和键槽深 0 024 0 008 28mm 5 其工艺过程为 1 车外圆至 2 铣键槽槽深至尺寸 H 3 0 16 0 4mmt 0 0 10 28mm 热处理 4 磨外圆至尺寸 试求工序尺寸 H 及其极限偏差 0 024 0 008 28mm 习题 5 13 图 解 如下图所示 实际尺寸链如解 如下图所示 实际尺寸链如 a 图 求解尺寸链如图 求解尺寸链如 b 图所示 其中图所示 其中 t 为封闭环为封闭环 求解 求解 H 00 0120 16 10 0520 0040 14 25 14 4AAt A2和和 H 为增环 为增环 A1为减环 为减环 12 0 16 0 05 0 08 t TTT 由于由于可以得到 可以得到 ti TT 0 160 050 0080 102 H T 习题 5 13 图尺寸链 由于由于 所以 所以 H 4 25 21 tAHA 由于由于 所以 所以 21tH ESESESEI 21 0 160 012 0 05 0 098 Ht ESESESEI 由于由于 所以 所以 21tH EIEIEIES 21 00 00400 004 Ht EIEIEIES 所以 所以 mm 验证 验证 TH 0 102 0 098 0 004 4 25H 5 14 加工习题 5 14 图所示零件有关端面 要求保证轴向尺寸 和mm 习题 5 14 图 b c 是加工上述有关端面的工序草图 00 0 10 3 50mm 25mm 4 0 0 5 试求工序尺寸 A1 A2 A3及其极限偏差 6 习题 5 14 图 解 解 如下图所示 如下图所示 0 10 1 50A A2和和 A4 A5两尺寸有关 两尺寸有关 其中 其中 A4为封闭环为封闭环 则 则 0 4 40 5A 0 50 3 25A A2 30 T2 0 4 0 3 0 1 ES2 0 4 0 3 0 1 EI2 0 所以 所以 m 0 1 20 30A A3和和 A5 A1两尺寸有关 其中两尺寸有关 其中 A5为封闭环为封闭环 则 则 A3 25 T3 0 3 0 1 0 2 ES3 0 1 0 3 0 2 EI3 0 0 0 所以 所以 0 2 30 25A 5 15 习题 5 15 图是终磨十字轴端面的工序草图 图 a 是磨端面 A 工位 它以 O1O1轴外圆面靠在平面支承上 限制自由度 以 O2O2轴外圆支承在长 V 形块上z 限制自由度和 x y 转动 要求保证工序尺寸 C 图 b 是磨端面 B 工位 要求保 xy 证图示工序尺寸 已知轴径 试求工序尺寸 C 及其极限偏差 0 0 02 24 98mmd 习题 5 15 图 7 解 如上图尺寸链 解 如上图尺寸链 A1为为 b 图加工的图加工的 O1O1的轴径的一半 的轴径的一半 A2为为 0 10 01 12 49A 对称度对尺寸对称度对尺寸 C 的影响 取一半 的影响 取一半 A3为为 b 图加工得到的外形高度的一半 图加工得到的外形高度的一半 0 05 20 0A 由于对称度为加工要求保证的位置公差 工序尺寸 由于对称度为加工要求保证的位置公差 工序尺寸 C 直接影响对称直接影响对称 0 30 0175 53 98A 度 故取度 故取 A2为封闭环为封闭环 则有 则有 公称尺寸 公称尺寸 C A1 A2 A3 66 47mm 公差公差 T1 0 01 T2 0 05 T3 0 0175 由于由于 Ti T0 所以所以 Tc T2 T1 T3 0 05 0 01 0 0175 0 0225 由于由于 ES2 ESC EI1 EI3 所以 所以 ESC ES2 EI1 EI3 0 05 0 01 0 0175 0 0225 由于由于 EI2 EIC ES1 ES3 所以 所以 EIC EI2 ES1 ES3 0 0 0 0 所以 所以 0 0225 0 66 47C 5 16 什么是生产成本 工艺成本 什么是可变费用 不变费用 在市场经济条 件下 如何正确运用经济分析方法合理选择工艺方案 答 生产成本 工艺成本 可变费用 不变费用定义详见教材答 生产成本 工艺成本 可变费用 不变费用定义详见教材 p242 在市场经济条件下 产品的竞争除了功能 质量之外 就是价格的竞争 相同功在市场经济条件下 产品的竞争除了功能 质量之外 就是价格的竞争 相同功 能质量的产品 价格低才有较大的竞争能力 所以应想方设法降低生产成本及工艺成能质量的产品 价格低才有较大的竞争能力 所以应想方设法降低生产成本及工艺成 本 本 降低工艺成本的主要方法是增加生产批量 减少基本时间和辅助时间 减少准备降低工艺成本的主要方法是增加生产批量 减少基本时间和辅助时间 减少准备 终结时间 提高生产效率 终结时间 提高生产效率 5 17 试分析成组工艺的科学内涵和推广应用成组工艺的重要意义 5 18 应用 JLBM 1 分类编码系统为习题 5 18 图所示零件进行编码 并将其转换 为零件特征矩阵 8 习题 5 18 图 5 19 试述用派生法进行计算机辅助工艺规程设计的方法步骤 5 20 在认真分析习题 5 20 图所示车床尾座装配关系的基础上 绘制车床尾座部 件的装配工艺系统图 标准件编号自定 5 21 什么是完全互换装配法 什么是统计互换装配法 试分析其异同 各适用 于什么场合 答 完全互换装配法答 完全互换装配法 采用极值法计算尺寸链 装配时各组成环不需要挑选或采用极值法计算尺寸链 装配时各组成环不需要挑选或 修配 就能达到装配精度要求的装配方法 修配 就能达到装配精度要求的装配方法 适用于大批大量或成批生产中装配组成环较少 装配精度要求不高的机器结构 适用于大批大量或成批生产中装配组成环较少 装配精度要求不高的机器结构 统计互换装配法统计互换装配法 采用统计法计算尺寸链 装配时各组成环不需要挑选或修配 采用统计法计算尺寸链 装配时各组成环不需要挑选或修配 就能保证绝大部分能够达到装配精度要求的装配方法 就能保证绝大部分能够达到装配精度要求的装配方法 适用于大批大量或成批生产中装配那些精度要求较高且组成环较多的机器结构 适用于大批大量或成批生产中装配那些精度要求较高且组成环较多的机器结构 两种方法相同点 装配方法相同 装配时不需要修配 拿来就装 两种方法相同点 装配方法相同 装配时不需要修配 拿来就装 不同之处 完全互换法对组成环公差要求较严 制造困难 加工成本高 装配合不同之处 完全互换法对组成环公差要求较严 制造困难 加工成本高 装配合 格率很高 统计互换法对组成环公差要求较不高 加工成本较低 但会出现少量不合格率很高 统计互换法对组成环公差要求较不高 加工成本较低 但会出现少量不合 格品 格品 5 22 由于轴孔配合 若轴径尺寸为 孔径尺寸为 设轴 0 0 10 80mm 0 20 0 80mm 径与孔径的尺寸均按正态分布 且尺寸分布中心与公差带中心重合 试用完全互换法 和统计互换法分别计算轴孔配合间隙尺寸及其极限偏差 解 尺寸链如上图所示 其中解 尺寸链如上图所示 其中 A1为孔的直径为孔的直径 A2为轴的直径为轴的直径 0 2 10 80A 0 20 1 80A A0为所求间隙 为封闭环 为所求间隙 为封闭环 按极值法求解 按极值法求解 A0 0 ES0 ES1 EI2 0 2 0 1 0 3 EI0 EI1 ES2 0 0 0 所以 所以 9 mm T0 0 3mm 0 3 00 0A 按概率法求解 按概率法求解 由于由于 由于组成环均符合正态分布 由于组成环均符合正态分布 222 0 1 0 1 m i i T Ak TA k 2 0 1 1 1 i kk 则则 2222 012 0 20 10 2236T ATATA 由于由于 ei 0 0 1 2 m iiii i eT A 111 2 0 20 20 1ESEI 所以 所以 222 2 0 0 1 20 05ESEI 012 0 1 0 05 0 15 mm 000 20 150 2236 20 2618EST A mm 000 20 150 2236 20 0382EIT A 所以 所以 mm 概率法得到的封闭环公差小于极值法计算得到的公差 概率法得到的封闭环公差小于极值法计算得到的公差 0 2618 00 0382 0A 5 23 习题 5 23 图所示减速器某轴结构的尺寸分别为 A1 40mm A2 36mm A3 4mm 要求装配后齿轮端部间隙 A0保持在 0 10 0 25mm 范围内 如选用完全互换法装配 试确定 A1 A2 A3的极限偏差 习题 5 23 图 习题 5 24 图 解 参照例题解 参照例题 5 4 p261 263 1 计算封闭环基本尺寸 计算封闭环基本尺寸 由于由于 A0 A1 A2 A3 40 36 4 0 mm 0 25 00 1 0A 2 计算封闭环公差 计算封闭环公差 T0 0 25 0 1 0 15 3 确定各组成环的公差 首先按等公差法初步确定各组成环公差 确定各组成环的公差 首先按等公差法初步确定各组成环公差 Tiavr T0 3 0 15 3 0 05mm 考虑到 考虑到 A3 容易加工 取容易加工 取 A3 为协调环 为协调环 则则 A1 和和 A2 在同一尺寸间隔 取在同一尺寸间隔 取 IT9 级精度 级精度 T1 T2 0 062mm 则则 T3 0 15 0 062 0 062 0 026mm 10 4 确定各组成环极限偏差 确定各组成环极限偏差 按照对称原则 按照对称原则 mm 按入体原则 按入体原则