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机械制造技术基础 习题课 机械制造技术基础 习题课 机械制造技术基础 习题课 第二章习题及答案 2 11试分析习题图2 42所示各零件加工所必须限制的自由度 a 在球上铣平面 保证尺寸H 答案 1 只需限制沿Z轴的1个移动自由度 2 加工特征 面 点的关系 故保证要求只需限制1个移动自由度 机械制造技术基础 习题课 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 答案 1 为保证尺寸L 必须限制沿Y轴的1个移动自由度和绕Z X轴转动的2个转动自由度 加工特征 线 面关系 2 为保证与 D孔垂直相交 则必须限制沿X轴的1个移动自由度和绕X轴转动的1个转动自由度 加工特征 线 线关系 3 合计共需限制4个自由度 即沿X Y轴的移动自由度和绕X Z轴的转动自由度 机械制造技术基础 习题课 c 在轴上铣扁 保证尺寸H和L 答案 1 为保证尺寸H 必须限制沿Z轴的移动自由度和绕X轴的转动自由度 共2个自由度 加工特征 面 线关系 2 为保证尺寸L 必须限制沿Y轴的移动自由度和绕X Z轴的转动自由度 共3个自由度 加工特征 面 面关系 3 为保证尺寸H L 合计共需限制4个自由度 即沿Y Z轴的移动自由度和绕X Z轴的转动自由度 机械制造技术基础 习题课 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 答案 1 为保证槽深H 必须限制沿X轴的移动自由度和绕Y Z轴的转动自由度 面 面关系 2 为保证槽宽及槽与4个分布孔的位置 必须限制沿Y轴的移动自由度和绕X轴的转动自由度 线 线关系 3 故 必须限制沿X Y轴的2个移动自由度和绕Y Z X轴转动的3个转动自由度 共5个自由度 机械制造技术基础 习题课 2 13 试分析图2 43所示各定位方案中 各定位元件限制的自由度 判断有无欠定位或过定位 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 三爪卡盘限制Y X2个移动自由度 前后顶尖限制除绕Z轴的主动以外的其余5个自由度 X Y的2个移动自由度被重复限制 属过定位 去掉三爪卡盘 改为拨盘 鸡心卡拨动 机械制造技术基础 习题课 b 车外圆 保证外圆与内孔同轴 圆柱面限制沿X Y轴的移动和绕X Y轴的转动共4个自由度 端面限制了沿Z轴的移动和绕X Y轴的转动共3个自由度 绕X Y轴的转动2个自由度被重复限制 属过定位 在端面处加球面垫圈 采用自位支承消除过定位 机械制造技术基础 习题课 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 大平面限制沿Z轴移动和绕X Y轴转动共3个自由度 圆柱销限制沿X Y轴的2个移动自由度 V形块限制沿X轴的移动和绕Z轴转动的2个自由度 自由度被重复限制 属过定位 将V形块改为在方向浮动的定位形式 机械制造技术基础 习题课 d 在圆盘零件上钻 铰孔 要求与外圆同轴 大平面限制沿Z轴移动和绕X Y轴转动共3个自由度 固定V形块限制沿X Y轴的2个移动自由度 活动V形块限制沿Y轴的1个移动自由度 自由度被重复限制 属过定位 将两V形块之一改为平板形式 机械制造技术基础 习题课 2 14在习题图2 3所示工件上加工键槽 要求保证尺寸和对称度0 03 现有3种定位方案 分别如图b c d所示 试分别计算3种方案的定位误差 并选择最佳方案 机械制造技术基础 习题课 分析 定位误差包括基准不重合和基准位置误差两项 本工序加工键槽 其键槽54的尺寸基准为下母线 位置度的基准为圆心 b图定位方案 1 对尺寸54而言 因用V形块定位 定位基准为圆心 故有基准不重合误差无基准位置误差 2 根据书P36式 2 12 可知 其定位误差为 3 对于对称度0 03的定位误差 机械制造技术基础 习题课 c图定位方案 1 对尺寸54而言 因用销轴定位 定位基准为圆心 故即有基准不重合误差又有基准位置误差 2 根据书P35式 2 8 可知 其基准位置误差为 3 对于对称度0 03 机械制造技术基础 习题课 d图定位方案 1 对尺寸54而言 因采用下母线定位 故无基准不重合误差但有基准位置误差 2 54尺寸的基准位置误差为 3 对于对称度0 03 机械制造技术基础 习题课 图b定位方案 对于尺寸的定位误差 对于对称度0 03 图d定位方案 对于尺寸的定位误差 对于对称度0 03 图c定位方案 对于尺寸的定位误差 选择最佳方案 对于对称度0 03 机械制造技术基础 习题课 第四章习题及答案 4 3试分析图4 74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 假设工件的刚度很大 且车床床头刚度大于尾座刚度 a 在径向切削力的作用下 尾顶尖处的位移量大于前顶尖处的位移量 加工后工件外圆表面成锥形 右端直径大于左端直径 机械制造技术基础 习题课 b 在轴向切削力的作用下 工件受到扭矩的作用会产生顺时针方向的偏转 若刀具刚度很大 加工后端面会产生中凹 c 由于切削力作用点位置变化 将使工件产生鞍形误差 且右端直径大于左端直径 机械制造技术基础 习题课 b 车后发现工件中部直径偏大 两头直径偏小其可能的原因 工件刚度不足 车床纵向导轨直线度误差 4 5试分析在车床上加工一批工件的外圆柱面后 产生如下图所示三钟形状误差的重要原因 a 车后发现工件左端直径大于右端直径其可能的原因有 车床纵向导轨直线度误差 刀具磨损 c 车后发现工件A处直径比B处直径大其可能的原因有 尾顶尖刚度不足 导轨扭曲 车床纵向导轨与主轴回转轴线不平行 机械制造技术基础 习题课 4 13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 并分析不合格品产生的可能原因 指出减少不合格品的措施 解 1 根据题意加工后尺寸为正态可知 该加工系统无变质系统误差 2 由设计尺寸得该尺寸的公差 理想尺寸及公差带范围为 T 0 035mm T 0 035mm 17 965mm 18mm 机械制造技术基础 习题课 3 根据加工后的尺寸分散范围 均方根误差 尺寸分散中心 算术平均值 可知其分散范围并作图 6 0 06mm 6 0 06mm T 0 035mm 17 965mm 18mm 4 由上可得 常 17 825 17 975 0 075mm 随 0 06mm T 0 035mm Z1 18 17 795 0 01 2 5 Z2 17 795 17 965 0 01 1 合格率 F1 F2 0 4938 0 3413 0 8351 废品率 1 0 8351 0 1649 机械制造技术基础 习题课 5 原因分析 由于常值系统的出现和随机误差过大 分散范围超过公差范围 导致废品产生 1 常值系统误差 分散中心小于公差带中心 至使该批零件加工后绝大部分废品为不可修复废品 15 87 其产生原因主要为调刀位置不合理 可能在考虑加工时的刀具磨损预留量过大 所致 解决方法 刀具回调约0 038mm即可 2 随机误差 分散范围大于公差范围 至使该批零件加工后出现可修复和不可修复两类废品 产生原因可能主要为毛坯尺寸的误差过大和残余应力所致 解决方法 提高毛坯精度 对其进行热处理 机械制造技术基础 习题课 4 16加工一批工件的外圆 图样要求尺寸为 30 0 07mm 加工后测得本工序按正态分布 有8 不合格品 且其中一半为可修复不合格品 试分析该工序的工序能力 解 已知工序能力为 Cp T 6 故需求 值 根据z x 因此 且由题意可知合格率为92 且分散范围中心与公差带中心重合 故有 F z 0 42 查表可得 z 1 4 由题意可知 x 0 07 故可得 0 05 由此可得 Cp 0 14 6 0 5 0 467 0 67 为四级 工序能力很差 必须加以改进 机械制造技术基础 习题课 5 6试选择习题图5 47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 第五章习题及答案 机械制造技术基础 习题课 图a 精基准 齿轮两端面的设计基准是孔A 要求保证端面与孔轴垂直 按基准重合原则 应选孔A为精基准 以A和某一端面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和任意一个端面为统一精基准 答案 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 机械制造技术基础 习题课 图b 精基准 液压油缸端面的设计基准是孔B 按基准重合原则 在端面加工时选孔B为精基准 以确保端面与孔B的垂直度精度 此外 以B为精基准还可以保证其他加工孔与B孔的同轴度精度 并符合统一基准原则 故选孔B为统一精基准 粗基准 虽然液压油缸外圆没有功能要求 与孔B也没有严格的位置关系要求 但孔B是重要加工面和精基准面 因此 从保证液压缸壁厚均匀出发 可选择液压缸外圆毛坯孔作定位粗基准 机械制造技术基础 习题课 图c 精基准 飞轮的设计基准是孔C 按基准重合原则 应选孔C及外端面为精基准 同时 以孔C和外端面为精基准也可以方便地加工其他表面 与统一基准原则一致 故选孔C和外端面为统一精基准 粗基准 根据不加工内圆与孔C同轴的要求以及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 故应以不加工孔及内端面作定位粗基准加工孔C及外端面 机械制造技术基础 习题课 5 14今加工一批直径为 Ra 0 8mm 长度为55mm的光轴 材料为45钢 毛坯为直径 28 0 3mm的热轧棒料 试确定其在大批量生产中的工艺路线以及各工序的工序尺寸 工序公差及其偏差 答案 确定工艺路线1 粗车 半精车 精车 金刚石车 2 确定各工序余量 根据经验或查手册确定 精磨余量 0 1mm 粗磨余量 0 3mm 半精车余量 1 0mm 粗车余量 总余量 精磨余量 粗磨余量 半精车余量 3 0 1 0 3 1 0 1 6mm 或工艺路线2 粗车 半精车 粗磨 精磨 该方法适用于加工淬火钢 但有时也可用于加工未淬火刚件 机械制造技术基础 习题课 3 各工序的工序尺寸 工序公差及其偏差 机械制造技术基础 习题课 5 15图5 48所示 a 为一轴套零件 尺寸和已加工好 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 基准重合 定位误差 答案 机械制造技术基础 习题课 2 图c 尺寸A2 10 0 1和构成一个尺寸链 其中尺寸10 0 1是封闭环 尺寸A2和是组成环 且A2为增环 为减环 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 机械制造技术基础 习题课 3 图d 尺寸A3 10 0 1 和构成一个尺寸链 其中尺寸10 0 1是封闭环 且为增环 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 38 A3 8 A3 20mm 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 ESA3 0 ESA3 0 故 10 0 1 A3 机械制造技术基础 习题课 5 17加工习题图5 50所示一轴及其键槽 图纸要求轴径为 键槽深度尺寸为 有关的加工过程如下 4 磨外圆至 加工完毕 求工序尺寸A1 1 半精车外圆至 2 铣键槽至尺寸A1 3 热处理 机械制造技术基础 习题课 建立尺寸链如图所示 其中 是尺寸链的封闭环 是尺寸链的减环 是尺寸链的增环 A1也是尺寸链的增环 待求