机械制造技术基础期课后作业答案

7 6 试分析题 7 6 图中的定位元件所限制的自由度 判断有无欠定位或过定位 并对方案中不合理处提出改进意见 题 7 6 图 答 a V 型块 1 限制了工件 自由度 X Y V 型块 2 限制了工件 自由度 V 型块 3 限制了工件 自由度 定位方式属于完全定位 b V型块1 V型块2 V型块3 V型块1V型块2圆柱销 支承平面 V型块1 V型块2 V型块3 V型块1V型块2圆柱销 支承平面 支承平面 自由度 V 形块 1 V 形块 2 Z X Y yx 不完全定位 无不合理处 c 平面限制了 自由度 短定位销限制了 自由度 固定Z X Y X Y V 型块限制了 Z X 属于过定位 将固定 V 型块改为活动 V 型块 4 34 3 习图习图 5 4 25 4 2 所示所示 a a 为一轴套零件 尺寸 为一轴套零件 尺寸和和已加工好 已加工好 mm38 0 1 0 mm8 0 05 0 b b c c d 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 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 z x y z 序尺寸序尺寸 A A1 1 A A2 2和和 A A3 3 答案 1 图 b 基准重合 定位误差 0 DW mm 1 010 1 A 2 图 c 尺寸 A2 10 0 1 和构成一个 0 05 0 8 尺寸链 见习解图 5X4 2c 其中尺寸 10 0 1 是封闭环 尺寸 A2和是组成环 且 A2为增 0 05 0 8 环 为减环 由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式 有 0 05 0 8 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 05 0 1 02 18 A 3 图 d 尺寸 A3 10 0 1 和构成一个尺寸链 见习解图 5X4 2d 0 05 0 8 其中尺寸 10 0 1 是封闭环 尺寸 A3 和是组成环 且为增 0 05 0 8 0 1 0 38 0 1 0 38 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 0 05 0 8 38 A3 8 A3 28mm 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 ES A3 0 ESA3 0 故 mm 0 05 0 3 28 A 三 计算题 本大题共计 10 分 如图示套筒零件 除缺口 B 外 其余表面均已加工 尺寸分别为 试分析当加工缺口 B 保证尺 寸时 有几种定位方案 计算出各种定位方 案的工序尺寸 并选择其最佳方案 c d a b 习图 5 4 2 A3 A2A1 10 0 18 0 0 05 38 0 0 1 c A2 10 0 1 8 0 0 05 d A3 38 0 0 1 10 0 18 0 0 05 关键点 第一种方案 本关键点 3 分 如果可以的话 以 D 面为定位基准 则工序尺寸为 mm 8 20 0 第二种方案 本关键点 3 分 以 C 面定位 则工序尺寸为Xc 尺寸链图是 Xc 7 10 20 8 20 0 第三种方案 本关键点 3 分 150 10 以 A 面定位 则工序尺寸为XA 尺寸链图是 33 050 10 显然 T8 T15 T40 TXA 该尺寸链没有意义 也就是说 XA 以 A 面定位时 无论如何加工 无法达到图样尺寸 8 20 0 即 mm 8 20 0 15 0 10 综合考虑上述三种情况 可能第二种方案比较可行 400 150 结论 1 分 5 135 13 如图所示 已知工件的相关尺寸 如图所示 已知工件的相关尺寸 025 0 050 0 1 70 L 0 025 0 2 60 L 不便不便 15 0 03 20 L 3 L 测量 试重新给出可以测量的尺寸 并标注该测量尺寸及偏差 测量 试重新给出可以测量的尺寸 并标注该测量尺寸及偏差 1010 分 分 1 尺寸链图 5 4 在两台相同的自动车床上加工一批小轴的外圆 要求保证直径 11 0 02mm 第一台加工 1000 件 其直径尺寸按正态分布 平均值 11 005mm 均方差 0 004mm 第二台加工 500 件 其直径尺寸也按正态分 1 x 1 布 且 11 015mm 0 0025mm 试求 2 x 2 1 哪台机床的精度高 2 加工中有无变值系统误差和常值系统误差 有无废品产生 如有 可否修 复 并分析其产生的原因及提出改进的方法 1 第一台机床的精度 6 6 0 004 0 024mm 1 P1 1 T0 04 C1 67 60 024 1 1 分 分 第二台机床的精度 6 6 0 0025 0 015mm 2 P2 2 T0 04 C2 67 60 015 1 1 分 分 所以 6 6 故第二台机床的精度高 工序能力均足够 21 1 1 分 分 2 呈正态分布 无变值系统误差 但均有常值系统误差 1 1 分 分 第一台机床加工的小轴 其直径全部落在公差内 故无废品 1 1 分 分 第二台机床加工的小轴 有部分小轴的直径落在公差带外 成为可修复废 品 1 1 分 分 从可见 第二台机床产生废品的主要原因是刀具调整不当 使一批工件尺 寸分布中心偏大于公差中心 从产生可修废品 002mm 0 004 0 3025 0 50 015 50 x 028mm 0 004 0 3025 0 50 015 50 x 2min 2max 改进的办法是对第二台机床的车刀重新调整 使之再进給 0 002 0 028 mm 为 宜 2 2 分 分 一 试分析图中的各定位方案中定位元件所限制的自由度 判断有无欠定位或过定位 是一 试分析图中的各定位方案中定位元件所限制的自由度 判断有无欠定位或过定位 是 否合理 如何改进 否合理 如何改进 x z 答 图答 图 a 的三个的三个 V 型块各限制工件的型块各限制工件的 2 个自由度 共同完成工件的六个自由度 即个自由度 共同完成工件的六个自由度 即X Y Z X Y Z 的限制 属于完全定位 无欠定位和过定位 合理 的限制 属于完全定位 无欠定位和过定位 合理 图图 e 的底平面限制了的底平面限制了 3 个自由度 即个自由度 即Z X Y 圆柱销限制了 圆柱销限制了 2 个自由度 即个自由度 即X Y V 型块限制了型块限制了 2 个自由度 即个自由度 即X Z 三个元件共限制了 三个元件共限制了 7 个自由度 出现了重个自由度 出现了重 复限制复限制X 自由度的情况 属于过定位 不合理 其改进办法是 将自由度的情况 属于过定位 不合理 其改进办法是 将 V 型块改为挡销限制型块改为挡销限制 1 个个Z 自由即可 自由即可 5 下图所示连杆在夹具中定位 定位元件分别为支承平面 1 短圆柱销 2 和固定短 V 形块 3 试分析图中所示定位方案的合理性并提出改进方法 1 支承平面 2 短圆柱销 3 固定短 V 形块 答 底面限制 短销限制 左侧 V 型块由于是固定的 很难保证和 z x y y x 工件接触 因而实现不了定位功能 属于欠定位 改进 把左侧 V 型块变成可移动的 图图 C 的前顶尖限制了三个自由度 即的前顶尖限制了三个自由度 即X Y Z 后顶尖限制了二个自由度 即 后顶尖限制了二个自由度 即X Y 三爪卡盘限制了二个自由度 即 三爪卡盘限制了二个自由度 即X Y 三个定位元件共限制了 三个定位元件共限制了 7 个自由度 出个自由度 出 现了过定位 不合理 其改进办法是 现了过定位 不合理 其改进办法是 取掉三爪卡盘即可 取掉三爪卡盘即可 将前顶尖改为一个挡销即将前顶尖改为一个挡销即 可 可 图图 d 的端面限制了三个自由度 即的端面限制了三个自由度 即Z X Y 左边的 左边的 V 型块限制了二个自由度 即型块限制了二个自由度 即 X Y 两个定位元件共限制了 两个定位元件共限制了 5 个自由度 还有一个个自由度 还有一个Z 自由度未限制 此定位属于自由度未限制 此定位属于 不完全定位 合理 不完全定位 合理 且不完全定位 图 图 b 圆柱表面限制了 圆柱表面限制了 4 个自由度 即个自由度 即X Y X Y 端面限制了 端面限制了Z 一个自由度 一个自由度 还的一个还的一个Z 自由度未限制 属于不完全定位 无欠定位和过定位 合理 自由度未限制 属于不完全定位 无欠定位和过定位 合理 图 2 滚切直齿圆柱齿轮传动原理图 答 母线 渐开线 由展成法形成 需要一个复合的表面成型运动 可分解为滚刀旋转运动和 工件旋转运动 导线 直线 由相切法形成 需要两个独立的成形运动 即滚刀旋转运动和滚刀沿工件的 轴向运动 展成运动传动链 滚刀 4 5 6 7 工件 滚刀旋转运动和工件 旋转运动 之间保持严格的相对运动关系 属于内联系传动链 主运动传动链 电动机 1 2 3 4 滚刀 与动力源直接相连 属 于外联系传动链 进给运动传动链 工件 7 8 9 10 刀架升降丝杠 工作台 为间接动力源 属于外联系传动链 11 根据以下给定的刀具几何角度 在正交平面静止参考系中 画出 75 rK 15 o 8 o o 5 s 15 rK 外圆车刀的几何角度 并指出刀具的前刀面 后刀面 副 后刀面 主切削刃 副切削刃及刀尖的位置 图 2 所示为齿轮孔的局部图 设计尺寸是 孔mm 需淬硬 键槽尺寸深度为 05 0 0 40 mm 孔和键槽的加工顺序是 1 镗孔至mm 2 插键槽 工序尺寸为 30 0 0 46 10 0 0 6 39 A 3 淬火热处理 4 磨内孔至mm 同时保证mm 假设磨孔和镗孔时 05 0 0 40 05 0 0 40 的同轴度误差很小 可忽略 试求插键槽的工序尺寸及其公差 解 1 由题意 列尺寸链如图所示 2 解尺寸链 可得插键槽工序尺寸及公差为 A 05 0 0 8 19 025 0 0 20 3 0 0 46 尺寸为封闭环 解之得 3 0 0 46 23 0 0 85 45 A 1 1 如图所示为齿轮孔的局部图 设计尺 寸是 孔mm 需淬硬 键槽尺 05 0 0 40 寸深度为mm 孔和键槽的加工 30 0 0 46 顺序是 1 镗孔至 mm 2 插键槽 工序尺寸 10 0 0 6 39 为 A 3 淬火热处理 4 磨内孔至 mm 同时保证 05 0 0 40 mm 假设磨孔和镗孔时的同 05 0 0 40 轴度误差很小 可忽略 试求插键 槽的工序尺寸及其公差 7 分 解 解 按加工路线作出如图四环工艺尺寸链 其 中尺寸 46 为要保证的封闭环 A 和 20 为增环 19 8 为减环 按尺寸链基本公式进行计算 基本尺寸 偏差 0 30 0 025 sA 0 sA 0 275 0 0 xA 0 05 xA 0 050 因此 A 的尺寸为 按 入体 原则 A 也可写成 2 如下图所示轴套零件的轴向尺寸 其外圆 内孔及端面均已加工 试求 当以 B 面定位 钻直径为 10mm 孔时的工序尺寸 A1 及其偏差 要求画出尺寸链图 46 19 8 20 A 0 275 0 050 45 8 0 225 0 45 8 解 如图 A1 封闭环 A2 A4 增环 A3 减环 1 0 1 0 0 05 0 0 1 0 254 503 602 AAA A1 A2 A4 A3 60 25 50 35 ESA1 ESA2 ESA4 EIA3 0 0 1 0 05 0 15 EIA1 EIA2 EIA4 ESA3 0 1 0 1 0 0 2 所求 A1 及其偏差为 A1 15 0 20 0 35 1 如图所示工件成批加工时用端面用 B 定位加工表面 A 用调整法 以保证尺寸 试计算铣削表面 A 时的工序尺寸及上 下偏差 mm 20 0 0 10 L2 60 0 05 L1 30 0 05 L0 10 0 2 L3 答 尺寸链如图所示 L0 间接获得为封闭环 L3 为工序尺寸在加工过程要使用 需 要计算出来 经分析可知 L1 L3 为循环 L2 为减环 依据公式 L0 L1 L3 L2 可以得出 L3 L0 L2 L1 10 60 30 40mm ESL0 ESL1 ESL3 EIL2 可以得出 ESL3 ESL0 EIL2 ESL1 0 2 0 05 0 0 25mm EIL0 EIL1 EIL3 ESL2 可以得出 EIL3 EIL0 ESL2 EIL1 0 0 05 0 0 05mm 所以 L3 40 0 05 0 25mm 3 加工如图所示一轴及其键槽 图纸要求轴径为 键槽深度尺寸为 有关的 0 032 0 30 0 02 26 加工过程如下 1 半精车外圆至 2 铣键槽至尺寸 A1 3 热处理 4 磨外圆至 加工完 0 1 0 6 30 0 032 0 30 毕 求工序尺寸 A1 解 AO 是要通过加工保证的尺寸 是封闭环 A1 是加工要使用的工序尺寸 需要计算出 来 且为增唤 A3 也为增环 A2 为减环 A2 15 3 O O50 A3 15 O O160 A0 26 O O20 A0 A1 A3 A2 A1 A0 A2 A3 26 15 3 15 26 3mm ESA0 ESA1 ESA3 EIA2 ESA1 ESA0 EIA2 ESA3 0 0 05 0 05mm EIA0 EIA1 EIA3 ESA2 EIA1 EIA0 ESA2 EIA3 02 0 0 016 0 184mm 所以 A1 26 3 0 05 0 184mm 4 磨削一表面淬火后的外圆面 磨后尺寸要求为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 0 3 0 05 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 解 建立尺寸链如图所示 其中 Z 0 3 0 05 是尺寸链的封闭环 R2 300 0 015mm 是尺 寸链的减环 R1 是尺寸的增环 待求 解此尺寸链可得到 R1 30 3 0 035 0 05mm 由此可求出淬火前精车的直径工序尺寸为 D1 60 6 0 07 0 1mm 5 如图所示一批小轴零件 部分加工过程如下 1 半精车端面 A B 保证两者之间的尺寸 A1 mm 2 调头 以 A 面为基准半精车端面 C 保证总长度 A2 3 热处 1 0 0 6 49 05 0 20 0 80 理 8 如图所示零件 A B 两端面已加工完毕 在某工序中车削内孔和端面 C 时 图中 车削时以端面 B 定位 图样中标注的设计尺寸不便直接测 mmA 0 20 0 0 30 mmA 0 10 0 1 10 0 A 量 如以端面 A 为测量基准测量孔深尺寸 试求的基本尺寸及其上下偏差 2 A 2 A 解 尺寸链如图所示 在该尺寸链中 A0为封闭环 A1为减环 A2为增环 按尺寸链计算公式有 基本尺寸 A2 A0 A1 30 10 40mm 上偏差 ES2 ES0 EI1 0 0 1 0 1mm 下偏差 EI2 EI0 ES1 0 2 0 0 2mm 因此 所求尺寸为 A2 40 0 2 0 1mm 1 在滚齿机上加工直齿圆柱要调整哪几条传动链 画出传动原理图并写出传动 链 1 主运动 主运动 滚刀的旋转运动为主运动 滚刀的旋转运动为主运动 传动链 电动机传动链 电动机 M 1 2 uv 3 4 B11 2 展成运动 展成运动 是滚刀与工件之间的啮合运动 是一个复合运动 即是滚刀与工件之间的啮合运动 是一个复合运动 即 B11 和和 B12 此时 滚刀转一转 工件转过一个齿 此时 滚刀转一转 工件转过一个齿 传动链 滚刀传动链 滚刀 4 5 ux 6 7 工件工件 3 轴向进给运动 轴向进给运动 为了形成渐开线齿面 滚刀还需作轴向进给运动为了形成渐开线齿面 滚刀还需作轴向进给运动 A2 传动链 工件传动链 工件 7 8 uf 9 10 刀架升降丝杠刀架升降丝杠 4 2 什么是逆铣 什么是顺铣 试分析其工艺特点 在实际的平面铣削生产中 目前多采用哪种铣削方式 为什么 答 逆铣 铣刀主运动方向与工件进给运动方向相反时称为逆铣 顺铣