机械制造工艺学练习题及解析答案ppt课件

机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 机械制造工艺学习题课 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 一 机械制造工艺14 图1 2所示零件 毛坯用 35mm棒料 其机械加工工艺过程如下所述 试分析其工艺过程的组成 1 在锯床上切断下料 35mm 125 2 在车床上车端面 打中心孔 3 在一台车床上将整批工件都车至 30mm外圆及 20mm外圆 第一刀车至 24mm 第二刀车至 20mm 车螺纹 倒角 4 在车床上车 18mm外圆及端面 5 在铣床立式转台上铣两平面 将立式转台转900 铣另外两个平台 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 全部 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 与机械加工工艺过程有关的基本概念工序 一个 或一组 工人 在一台机床 或一个工作地点 对一个 或同时对几个 工件所连续完成的那部分工艺过程称为工序 说明 工序是工艺过程的最基本单元划分工序的主要依据是 工作地是否改变和加工是否连续完成工序包括 安装 工位 工步工位 为了完成一定的工序内容 一次装夹工件后 工件与夹具或设备的可动部分一起 相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 工步 在一个安装或工位中 加工表面 切削工具和切削用量中的转速与进给量均不变的条件下所连续完成的那部分工艺过程 说明 三要素 加工表面 切削工具 切削用量中的转速与进给量中的一个发生变化 就认为是另一工步 复合工步 为提高生产率 常采用 几把刀具 同时分别加工几个表面 这种工步称为复合工步 走刀 有些工件 由于余量大 需要用同一刀具在同一转速及进给量下 对同一表面进行多次切削 这每一次切削就称为走刀 注 切深可以不一样 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 解 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 与基准及基准选择有关的概念基准 零件上用来确定其他点 线 面位置的那些点 线或面 基准 设计基准工艺基准 工序基准 定位基准 测量基准 装配基准定位基准 在加工中使工件在机床或夹具上占有正确的位置所采用的基准 注意 作为基准的点 线 面在工件上不一定具体存在 而常由某些具体的表面来体现 孔的中心 轴心线 基面 选择定位基准就是选择恰当的定位基面 作为基准 可以是没有面积的点和线或很小的面积 但在工件上体现这些点 线 面的基面总是有一定面积 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 定位基面的形式 粗基面 精基面精基面 辅助精基面 基本精基面粗基面 用作定位的表面 是没有加工过的毛坯面 精基面 用作定位的表面 是已加工过的表面 辅助精基面 作为定位的表面 只是为满足工艺需要 而在工件上专门设计的表面 而非零件的工作表面 基本精基面 作为定位的表面 既是定位表面 也是工作表面 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 粗基准 面 的选择原则两个出发点 是保证各加工表面有足够的余量 是保证不加工表面的尺寸和位置符合图样要求 原则 尽可能选用精度要求高的主要表面工作为粗基准 面 选不加工表面作为粗基面 选毛坯制造中 尺寸和位置比较可靠 平整光洁 面积较大的表面作粗基面 不能有飞边 浇面 冒面或其它缺陷粗基准在同一尺寸方向上应尽可能避免重复使用若为精制毛坯面 相应的加工要求不高 重复装夹产生的加工误差在允许的范围之内 则粗基准可重复使用 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 精基准 面 的选择原则 出发点 应考虑减少定位误差 装夹方便 准确原则 基准重合原则应尽可能选用设计基准或工序基准为定位基准 基准重合 定位误差为零 最终工序 定位基准与设计基准重合 中间工序 定位基准与工序基准重合 基准统一原则 基准单一 基准不变原则 应尽可能选用同一组定位基准加工各个表面 这样有利于保证各表面间的位置公差 减少夹具的种类 互为基准 反复加工原则自为基准原则 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 应选择面积大 尺寸与形状公差较小 表面粗糙度较小的表面使夹具结构简单 操作方便 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 15 试分析图1 3中各零件加工主要表面时定位基准 粗 精基准 应如何选择 C 解 主要表面 32H7 20H7 小大头孔的上下平面粗基准 大头外圆弧 小头外圆弧 平面精基准 加工过的大小头孔 加工过的平面 C 连杆 毛坯为模锻件 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 D 解 主要表面 25 0 020 粗糙度3 2 侧平面 粗糙度6 3 粗基准 82外圆 上平面 C表面 侧平面 精基准 加工过的底平面 两销孔 d 轴承座 毛坯为铸件 其余 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 E 解 主要表面 500 0270 法兰平面 粗糙度均为3 2 粗基准 80 上平面 法兰左平面 内侧 精基准 50孔 加工过的上平面和法兰平面 e 轴承座 毛坯为铸件 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 16 图1 4所示零件的A B C面 10H7及 30H7孔均已加工过 试分析加工 12H7孔时 选用哪些表面定位最合理 为什么 答 选用A表面 10H7 30H7孔定位最合理基准重合且 30 圆柱销 10 菱形销 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 与工序余量有关的概念外表面 轴 的最小 最大公称余量的计算公式 Zimin Zi 1min Aimax Zi TAi 1最小工序余量 上工序的最小工序尺寸与本工序的最大工序尺寸之差 本工序公称余量与上工序尺寸公差之差 Zimax Ai 1max Aimin Zi TAi最大工序余量 上工序的最大工序尺寸与本工序的最小工序尺寸之差 本工序的公称余量与本公序的尺寸公差之和 Zi Zimin TAi 1 Ai 1 Ai公称余量 本工序的最小余量与上工序的尺寸公差之和 上工序的基本尺寸与本工序的基本尺寸之差 Tzi Zimax Zimin TAi TAi 1工序余量公差 本工序的最大与最小工序余量之差 本工序的尺寸公差与上工序的尺寸公差之和 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 内表面 孔 的最小 最大公称余量的计算公式 Zi Ai Ai 1 Zimin TAi 1工序间余量 本工序的基本尺寸 上工序的基本尺寸 本工序的最小余量 上工序的余量公差 Zimax Aimax Ai 1min Zi TAi工序间最大余量 本工序的最大极限尺寸 上工序的最小极限尺寸 本工序公称余量 本工序余量公差 Zimin Aimin Ai 1max Zi TAi 1工序间最小余量 本工序的最小极限尺寸 上工序的最大极限尺寸 本工序的公称余量 上工序的余量公差 Tzi Zimax Zimin TAi TAi 1本工序的余量公差 本工序的最大余量 本工序的最小余量 本工序的尺寸公差 上工序的尺寸公差 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 20 试计算小轴 图1 8 大端外圆表面加工中各道工序的工序尺寸及公差 已知 零件材料为普通精度得热轧圆钢 工件夹在顶尖上加工 零件的加工过程如下 1 下料 2 车端面 钻中心孔 3 粗车各面 4 精车各面 5 热处理 6 研磨中心孔 7 磨外圆 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 解 1 拟订该表面的工艺路线 题给 2 查表或计算各工序的加工余量及经济精度 Z磨 0 3 h6 0 013 Z精 0 9 h8 0 039 Z总 32 28 4 h13 0 28 由机械加工工艺手册 毛坯直径 l d 80 28 4 所以d毛 32 热扎毛坯 2 3 确定各工序尺寸及公差 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 21 如图1 9所示套筒材料为45钢 采用下述工艺过程进行加工 粗镗 半精镗 热处理 磨削 试确定 500 0250mm孔的各工序尺寸及公差 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 解 1 拟订该表面的工艺路线 题给 2 查表或计算各工序的加工余量及经济精度 Z磨 0 4 由题知 D磨 50 则D精镗 50 0 4 49 6D粗 48 查表确定各工序的经济精度 磨后 H7 0 025 精镗后 H10 0 100 粗镗后 H13 0 34 3 确定各工序尺寸及公差 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 83 在车床上采用调整法加工图示阶梯轴 加工时 以端面1定位 先加工端面3 保证尺寸150 0 05而后加工端面2 加工端面2时以端面1调整刀具 试计算调整尺寸x 解 1 建立尺寸链如图 2 判断封闭环和增减环 封闭环N 100 0 05 增环 150 减环 x 3 计算 公称尺寸为 150 100 50故 调整尺寸X为50 0 05 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 84 如果更改上题加工过程 在上工序加工出尺寸100 0 05 本工序以面2定位 加工端面1 试计算本道工序的调整尺寸x应为多少才能保证尺寸150 0 05 若无法满足 应采取什么措施 解 更改加工过程后 150 0 05为封闭环这时 150 0 05 100 0 1不符合封闭环的公差 所有组成环公差之和的原则 则采取措施 1 减少100 0 05的公差 2 增加150 0 05的公差 3 更改加工方法 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 85 套筒零件轴向设计尺寸如图所示 在本道工序中加工内孔A以及底平面B 为能用普通量具度量 需换算出工序尺寸A 试求A 解 1 建立尺寸链如图 2 判断封闭环和增减环 8 0 2为图纸所给尺寸 在此测量方法下为封闭环 A1为本工序的工序尺寸 为减环 400 08为上工序得到的尺寸 为增环 3 计算 公称尺寸 A1 40 8 320 0 08 bb 0 08 0 2 0 aa 0 2故 尺寸A1为32 0 2 0 08 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 86 如图所示零件 镗孔时为安装方便 定位稳定可靠 选择表面A为定位基准 试求调刀尺寸L 封闭环 100 0 2 增环L 80 0 08 减环 280 0 15计算得 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 88 p22 图示a 为套筒零件图 b 为车削工序图 c 为钻孔时的三种定位方案的加工简图 钻孔时为保证设计尺寸mm 试计算三种定位方案得工序尺寸 a 零件图b 车外圆及端面c 钻孔 方案一方案二方案三 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 57 设在某机床上加工一批轴的外圆 其尺寸为 20 0 1 已知该工序的尺寸分布为正态分布 其均方根偏差 0 025 若公差带的中点相对曲线中线向左偏了0 03mm 见图 试求此工序加工时的合格率和废品率 解 0 1 0 025xA 2 0 03 0 05 0 03 0 08xB 2 0 03 0 05 0 03 0 02ZA xA 3 2ZB xB 0 8查表得 ZA 0 4993 ZB 0 2881合格率 49 93 28 81 78 74 废品率 100 78 74 21 26 常值系统误差 0 03 随机误差6 0 15 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 对于不同z值的F z 可由表4 4查出 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 58 加工一批工件的外圆 图中要求尺寸为 26 0 07mm 若加工尺寸安正态分布 加工后发现有8 的工件为废品 且一半废品中的尺寸小于下偏差 试确定该工序所能达到的加工精度 解 0 14 z 92 z 2 46 0 46即 0 07 0 46故 0 07 1 75 0 046 6 0 04 0 24该工序所能够达到的加工精度为0 24 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 59 在车床上车销一批小轴 经测量实际尺寸大于要求尺寸 从而必须返修的小轴为24 小于要求尺寸而不能返修的为2 小轴的直径公差为 0 16mm 整批工件的实际尺寸安正态分布 试确定该工序的均方差 并判断车刀的调整误差为多少 解 0 16 2 0 08 Za 50 2 48 Zb 50 24 26 Za 2 0571 Zb 0 7065Zb 0 08 0 7065Za 0 08 2 05710 16 0 7065 2 0571 所以 0 16 0 7065 2 0571 0 057896 0 58 2 057 0 058 0 08 0 039答 为0 058 车刀的调整误差为0 039 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 60 在自动机床上加工一批小轴 从中抽检200件 若以0 01mm为组距 将该批工件安尺寸大小分组 所测到的数据如下表 见习题集 若图纸的加工要求为 15 0 04 0 14mm 试求 1 绘制该批工件的实际分布曲线 2 计算合格率及废品率 3 计算工艺能力系数 若该工序允许废品率为3 问工序精度能否满足4 分析产生废品的原因 并提出改进方案 解 0 14 0 04 0 18X 15 0832 0 024181811 6 0 14509Cp 6 0 18 0 14509 1 2406因为 1 1 24 1 33 所以 工艺能力为二级 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 公差带中心为 15 05 15 0832 15 05 0 0332合格率和废品率为 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 二 夹具部分13 试确定下列图中加工带有 符号的表面所需限制的自由度 1 解 需限制的自由度 X移动 X转动 Y移动 Y转动 Z转动 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 2 解 需限制的自由度 X移动 X转动 Y转动 Z移动 Z转动 注意 首先要建立坐标系 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 3 解 需限制的自由度 X转动 Y转动 Z移动 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 15 根据六点定位原理分析图2 3中各定位方案的定位元件所消除的自由度 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 件加工时所需限制的自由度 X移动 X转动 Y移动 Y转动 Z转动 在图示情况下限制的自由度 X移动 X转动 Y移动 Z移动 Z转动 Y转动未限制改进 将其中一边的挡销换成挡块 2 解 该零件所需限制的自由度数 X移动 Y移动 Y转动 Z移动 Z转动 在图示情况下限制的自由度为 Y移动 Y转动 Z移动 Z转动 X移动未限制 改进 三爪卡盘端夹持长度缩短 并加一挡块 限制X移动 Y移动 Z移动 右端改用活动顶尖 限制Y转动 Z转动 a 20 判断图2 8定位的合理性 并加以改进 b 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 3 待加工面 2 d要求 1 A1 2 LZ移动过定位 改进 圆柱销改为削边销 削边方向如图 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 已加工面 M N P 孔A待加工面 B C孔要求 1 L L 2 B垂直N C垂直M定位方式 1 台阶面 2 定位销 3 固定V形块解 需要限制的自由度为 X移动 X转动 Y移动 Y转动 Z转动这里销与V形块在X移动方向发生干涉 台阶面N与大平面M在Z移动方向过定位改进 固定V形块改为活动V形块 或将圆柱销改为菱形销 注意菱形销的削边方向 台阶面改为辅助支承 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 21 根据加工要求确定所需限制的自由度 并确定定位方式和定位元件 1 已加工面 M D 待加工面 2 d及沉头座 加工要求 1 H 2 B 3 壁厚均匀 解 所需限制的自由度 X移动 X转动 Y移动 Y转动 Z移动 Z转动 定位方式 平面 外圆柱面定位 定位元件 定位套筒 活动V块 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 2 等腰三角形板状铸件待加工面 孔要求 1 H 2 孔位于对顶角平分线 解 所需限制的自由度 X移动 X转动 Y转动 Z移动 Z转动 定位方式 平面 外圆柱面 定位元件 支承板 不带槽与带槽 支承钉 活动V型块 兼作夹紧 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 29 有一批d 60 0 012 0 032mm的轴件 欲铣一键槽 工件定位如图2 17所示 保证b 10 0 015 0 065mm h 55 50 0 05mm 键宽对称于轴的中心线 其对称度公差为0 08mm 试计算定位误差 解 1 槽宽b的尺寸由铣刀保证故 db 02 尺寸h的工序基准为圆柱面下母线 与定位基准重合故 Z B 03 此种定位方法所引起的槽的对称度误差为1 2 dmax dmin 1 2 d 1 2 0 032 0 012 0 010 01 1 2 1 5 0 08所以此种定位方案合理 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 30 图2 18所示零件 以 500 0 2为基准 在 90 V型块中定位 铣平面 试计算尺寸A1 A2 A3的定位误差 500 0 2与 800 0 2同轴 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 31 已知套筒零件如图所示用心轴 30 0 22 0 008mm定位车外圆 求内外圆的同轴度的定位误差 解 内外圆同轴度的定位误差为 D 2 d 2 最小间隙 2 0 5 0 023 0 014 0 008 0 0225同轴度误差R 0 0225 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 32 右图套筒零件以内孔在圆柱销定位 要求保证原始尺寸A及槽与工件轴线的对称度 已知 定位孔与定位销配合为 20H7 g6 20H7 20 0 023 20g6 20 0 020 0 007外圆C的尺寸为 50 0 035 0 018求 A Da 仅考虑工件自然下坠与定位销接触的情况 B 夹紧工件时 手扶住套筒情况下槽的对称度误差 C 夹紧工件时 手不扶住工件 让其自然下坠与定位销接触的情况下槽的对称度误差 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 解 A DA 0 5 D D 外 0 5 0 023 0 013 0 017 0 0265 B 对称度误差 D D 最小间隙 0 023 0 013 0 007 0 043 C 对称度误差 0 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 36 图示箱体零件 要求镗A孔采用一面两销的定位方式 定位销孔2 20 0 05试确定 1 定位销的中心距的公差 2 定位销的直径与公差 按g6 选取 3 尺寸H B和C的定位误差 4 孔A对M面的垂直度定位误差 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 解 1 定位销的中心距为250 其公差取孔距公差的三分之一 1 3 0 05 0 0167所以 定位销的中心距公差为 250 0 0167 2 定位销的直径为 20圆柱销按g6查取 为 20 0 007 0 02菱形销 b 4 B d 2 18d2max D2min X2min D2min 2ab D2min 20 2 0 05 0 0167 4 20 19 973按g6查取 则菱形销的尺寸 19 973 0 007 0 02即 20 0 034 0 047 机械制造技术习题课陈靖芯2008年6月 机械制造工艺学 3 尺寸H的定位误差为 dwh 0尺寸B的定位误差为 a 菱形销放于C孔 dwB D1 d1 1 0 021 0 013 0 007 0 041 b 菱形销放于B孔 dwB D1 d1 2 LD 0 041 2 0 05 0 141同理可得 尺寸C的定位误差 菱形销放于C孔 dwc 0 141菱形销放于B孔 dwc 0 041 4 孔A对M面的垂直度误差 tg D1 D2 d1