机械制造工艺学第二版1到6章答案.docx

1、1 机械制造工艺考试 救星 该文档由 1200110224 提供，仅供参考 （ 以下为要考的题目） l-11 在图 l-30 中，注有加工符号的表面为待加工表面，试分别确定应限制的自由度。 l-12 根据六点定位原理，试用总体分析法和分件分析分析法，分别分析图 1 31 中 6 种定位方案所限制的自由度，并分析是否有欠定位和过定位，其过定位是否允许？ 2 2-4 在车床上用两 顶尖装夹工件车削细长轴时，出现图 2-80a、 b、 c 所示误差是什么原因，分别可采用什么办法来减少或消除？ 答： a）主要原因是工件在切削力作用下弯曲变形，产生鼓形圆柱度误差。主要采用提高工件刚度的方法减小这类误差，

2、例如采用中心架或者跟刀架，减小切削力的作用点到支承之间的距离，以增大工件在切削时的刚度。 b）主要原因是机床在切削力作用下变形，产生马鞍形的圆柱度误差。主要采用提高机床部件刚度的方法减小这类误差，例如加工中采用支撑套，增大机床的刚度。 c）主要原因是机床导轨与主轴回转轴线不平行造成的误差。主要采用减 小导轨对主轴回转轴线的平行度误差来减小这类误差，或者采用校正装置补偿该误差产生的影响。 2-5 试分析在转塔车床上将车刀垂直安装加工外圆时，影响直径误差的因素中，导轨在垂直面内和水平面内的弯曲，哪个影响大？与卧式车床比较有什么不同？为什么？ 答： D:工件直径； Dy, Dz 工件直径误差； y:

3、导轨在水平面内的弯曲； z：导轨在垂直面内的弯曲； 车刀垂直安装时误差的敏感方向在垂直方向。因此导轨在垂直面内的弯曲对工件直径误差的影响较大 车刀垂直安装： z 方向为误差敏感方向 在卧式车床中： y 方向为误差敏感方向 2-8 设已知一工艺系统的误差复映系数为 0.25，工件在本工序前有圆度误差 0.45mm，若本工序形状精度规定允差 0.01mm，问至少进给几次方能使形状精度合格？ 解：已知 mgmg / ，为保证工序形状精度规定允差 0.01mm，则： 02.045.0 01.0 由于每进给一次，误差复映系数为： 325.00 nnn 时， 02.0016.0 因此至少进给 3 次方能使

4、形状精度合格。 3-10 横磨工件时 (图 3 83)，设横向磨削力 Fy=100N，主轴箱刚度 Ktj=5000N mm，尾座刚度Kwz=4000N mm，加工工件尺寸如图示，求加工后工件的锥度。 答：设主轴箱支反力为 tjF ，尾座支反力为 wzF tjF = NFy 33.33300100 tjY =mmKF tjtj 0 0 6.05 0 0 033.33 3 wzF = NFy 67.66300200 wzY =mmKF wzwz 016.0400067.66 零件锥度为： 1 5 0 0123 0 0 0 0 6.00 1 6.02 L YY tjwz3-5 采用粒度为 36 号的

5、砂轮磨削钢件外圆，其表面粗糙度要求为 ；在相同的磨削用量下，采用粒度为 60 号的砂轮可以使 ，这是为什么？ 答：砂轮的粒度越大，则砂轮的磨粒尺寸和磨粒间距就越小，在相同磨削条件下参与磨削的磨粒就越多，工件表面单位面积上刻痕越多，磨削表面的粗糙度值越小。 3-6 为什么提高砂轮 高速能减小磨削表面的粗糙度数值，而提高工件速度却得到相反结果。 答： 砂轮的速度越高，单位时间内通过被磨表面的磨粒数就越多，因而工件表面的粗糙度值就越小。砂轮速度越高，工件材料来不及形变，表层金属的属性变形减小，磨削表面的粗糙度值将明显减小。 工件速度表面粗糙度的影响刚好与砂轮速度的影响相反，增大工件速度时，单位时间内

6、通过被磨表面的磨粒数减小，表面粗糙度值将增大。工件速度增加，塑性变形增加，表面粗糙度值将增大。 3-19 试解释磨削淬火钢件，磨削表面层的应力状态与磨削深度的实验曲线。 答：淬火钢件表面为马氏 体。当磨削量很小时，温度影响很小，更没有金相组织变化，主要是冷态塑性变形的影响，故表面产生浅而小的残余压应力；当磨削量开始增大时，热塑性变形起了主导作用，表面产生很浅的残余拉应力；随着磨削量的增大，磨削热量导致钢件表面金相组织发生变化，表面淬火层的马氏体开始回火变为珠光体，密度增大体积减小，导致残余拉应力继续增大；随着磨削量的增加，表面热量增加，工件表面层温度超过相变温度，如果这时有充分的切削液，则表面

7、层将急冷形成二次淬火马氏体，表面产生了一薄层一次淬火层，下层是回火组织，导致表面残余压应力减小，直至产生表 面的压应力。 4-11 图 1 96所示小轴系大量生产，毛坯为热轧棒料，经过粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图纸要求。现给出各工序的加工余量及工序尺寸公差如表 1-27。毛坯的尺寸公差为 1.5mm。试计算工序尺寸，标注工序尺寸公差，计算精磨工序的最大余量和最小余量。 答：列表解： 注：毛坯尺寸圆整为 35； 精磨工序的最大余量为（ 0.1+0.013） /2=0.0565mm，精磨工序的最小余量为（ 0.1-0.033）/2=0.0335mm 4 4-12 欲在某工件上加工 72.5

8、 0.030 mm 孔，其材料为 45 钢，加工工序为：扩孔；粗镗孔；半精镗、精镗孔；精磨孔。已知各工序尺寸及公差如下： 精磨 72.5 0.030 mm； 精镗 71.8 0.0460 mm； 半精镗 70.5 0.190 mm； 粗镗 68 0.30 mm； 扩孔 64 0.460 mm； 模锻 孔 59 12- mm。 试计算各工序加工余量及余量公差。 答：列表解： 余量公差 =本道工序尺寸公差 +上道工序尺寸公差 4-14 在图 1 97 所示工件中， Ll=70 0.0250.050- mm， L2=6000.025- mm， L3=200.150 mm， L3不便直接测量，试重新给

9、出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。 L 1L 2L 3Lx答：作尺寸链图 , L3 为封闭环， Lx、 L2 为增环， L1 为减环。列表解： 解得 Lx= 10.0030 （测量尺寸）。 5 4-14 图 4-74 为某零件的一个视图，图中槽深为 5 3.00 mm，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸 ?试标出它们的尺寸及公差。 答： (1)若测量 L3，画尺寸链图， L0 为封闭环 , L2、 L 同 为增环， L1、 L3（待求）为减环。列表解： 公称尺寸 ES EI L2 45 0 -0.05 L 同 0 +0.025 -0.025 L1 30 0 -0.02

10、5 L3（待求） 10 +0.275 +0.1 L0 5 +0.3 0 测量尺寸 L3=10 1.0275.0 （ 2）若测量 L4，画尺寸链图， L0 为封闭环 , L2 为增环， L4 为减环。列表解： 公称尺寸 ES EI L2 90 0 -0.1 L4（待求） 85 +0.3 +0.1 L0 5 +0.3 0 测量尺寸 L4=85 1.03.0 5-11 设有一轴、孔配合，若轴的尺寸为 8000.10- mm，孔的尺寸为 800.200 mm，试用完全互换法和大数互换法装配，分别计算其封闭环公称尺寸、公差和分布位置。 答：装配尺寸链如图。 A0 为轴和孔装配后的间隙，封闭环； A1 轴

11、，减环； A2 孔，增环 (1) 完全互换法 A0=A2-A1=80-80=0 T0l=T1+T2=0.1+0.2=0.3mm 封闭环中间偏差 mm15.0)05.0(1.0120 封闭环上偏差 mmTES l 3.015.015.02000 封闭环下偏差 mmTEI l 015.015.02000 L 0L 3L 1 L 同L 2 L0L2L4A 0A 1A 26 A0= 3.00 mm，装配后间隙 100%在 A0 范围内 列表法解： 公称尺寸 ES EI A1 -80 +0.1 0 A2 80 +0.2 0 A0 0 +0.3 0 故： A3=0 mm300. （ 2）大数互换法 A0=

12、0 T0q= mmTT 224.02.01.0 222221 封闭环中间偏差 mm15.0)05.0(1.0120 封闭环上偏差 mmTES q 2 6 2.01 1 2.015.02000 封闭环下偏差 mmTEI q 0 3 8.01 1 2.015.02000 A0= 262.0038.00 mm， T0q 在正态分布下取值 6 时，装配后间隙在 T0q 范围内的概率为 99.73%，仅有 0.27%的装配结果超出 T0q，成为废品。 5-12 7 5-14 减速器中某轴上的零件的尺寸为 A1=40mm， A2=36mm， A3=4mm，要求装配后齿轮轴向间隙A0=+.+. mm，结构如

13、图 5-43 所示。试用极值法和统计法分别确定 A1, A2， A3 的公差及分布位置。 解： 尺寸链如上图所示， A0 为封闭环， A1 为增环，A2 和 A3 为减环，封闭环公称尺寸 A0=0 （ 1）采用极值法求解 （尺寸链反计算问题） 根据第二版教材 P231，按等公差原则进行初步分配，根据式（ 5-4） : Tav1 = T0/m 所以， Tav1=T0/3=0.15/3=0.05 由于 A3 为垫圈，便于加工，取 A3 为协调环。 根据加工的难易程度，取 T1=T2=0.062，则 T3=0.026，基本为 IT9 级精度。 A2 为外尺寸，按基轴制确 定极限偏差，则 A2 = 3

14、60.0620 mm， A1 为内尺寸，按基孔制确定极限偏差，则 A1 = 400+0.062mm。 计算协调环的公差和极限偏差： T3=T0-T1-T2=0.15-0.062-0.062=0.026mm。 由于： ES0=ES1-(EI2+EI3)，所以： EI3=ES1-EI2-ES0=0.062-(-0.062)-0.25=-0.126 由于： EI0=EI1-(ES2+ES3), 所以： ES3=EI1-ES2-EI0=0-0-0.1= - 0.1 所以： A3 = 40.1260.1 mm 。 （ 2）采用大数互换法（统计法）求解： 假定工艺过程稳定，各组成环和封闭环均符合正态分布，

15、根据第二版教材 P235 式（ 5-17） Tavq = T0m = 0.153 = 0.0866 mm 选取 A1 为协调环，按 IT11 级精度，取 T2=0.12mm， T3=0.06mm，由于 A2， A3 均为外尺寸，均按基轴制选择极限偏差，则 A2 = 360.120 mm， A3 = 40.060 mm。 确定各已知环的中间偏差： 0=0.175mm， 2=-0.06mm， 3=-0.03mm 计算协调环的公差： T1 = T02 T22 T32 = 0.152 0.122 0.062 = 0.067 mm 计算协调环中间偏差：由于： 0=1-(2+3)，所以 1=0+2+3=0

16、.175+(-0.06)+(-0.03)=0.085mm。 计算协调环的上下偏差： ES1=1+T1/2=0.085+0.067/2=0.1185mm EI1=1-T1/2=0.085-0.067/2=0.0515mm 所以，协调环 A1 的尺寸为： A1 = 40+0.0515+0.1185 mm。 由此可以看出，采用统计法进行尺寸链的反计算，可以增大组成环的公差，降低加工精度等级。 此外，尺寸链的反计算结果是不唯一的，要根据实际情况来确定。 5-15 如图 5-44 所示轴类部件，为保证弹性挡圈顺利装入，要求保持轴向间隙 0.410 0.050 mmA 。已知各组成环的基本尺寸 Al=32

17、.5mm， A2=35mm， A3=2.5mm。试用极值法和统计法分别确定各组成零件的上下偏差。 解： a)封闭环 A0= 0.410.050 mm ，封闭环公差 0 0 .4 1 0 .0 5 0 .3 6T 。 A2是增环， A1、 A3 是减环， 2 1 ， 131 封闭环基本尺寸为： 8 0 2 1 31 3 5 3 2 . 5 2 . 5 0miiiA A A A A 由计算可知，各组成环基本尺寸无误。 2)确定各组成环公差和极限偏差 计算各组成环平均极值公差 00110 . 3 6 0 . 1 23|av miiTTT m mm 以平均极值公差为基础，根据各组成环尺寸、零件加工难易

18、程度，确定各组成环公差。 3A 为一挡圈，易于加工和测量，故选 3A 为协调环。其余各组成环根据其尺寸和加工难易程度选择公差为： 120 .1 2 , 0 .1 6T m m T m m，各组成环公差等级约为 IT9。 2A 为内尺寸按基孔制（ H）确定其极限偏差： 0.162035A ， 1A 为外尺寸按基轴制（ h）确定其极限偏差： 01 0.1232.5A 。 封闭环的中间偏差 0 为 000 0 . 4 1 0 . 0 5 0 . 2 322E S E I mm 各组成环的中间偏差分别为 120 .0 6 , 0 .0 8m m m m 3)计算协调环极值公差和极限偏差 协调环 3A

19、的极值公差为： 3 0 1 2( ) 0 . 3 6 0 . 1 2 0 . 1 6 0 . 0 8T T T T 协调环 3A 的中间偏差为： 3 2 0 11 0 . 0 8 0 . 2 3 ( 0 . 0 6 ) 0 . 0 9miii 协调环 3A 的极限偏差 33ES EI、 分别为： 3333330 .0 80 .0 9 0 .0 5220 .0 80 .0 9 0 .1 322TESTEI 所以 ,协调环 3A 的尺寸和极限偏差为 : 0.053 0.132.5A mm 最后可得各组成环尺寸和极限偏差为 : 9 0 0 . 1 6 0 . 0 51 0 . 1 2 2 0 3 0

20、 . 1 33 2 . 5 , 3 5 , 2 . 5A A A b)统计法 2)确定各组成环公差和极限偏差 . 认 为 该 产 品 在 大 批 量 生 产 条 件 下 , 工 艺 过 程 稳 定 , 各 组 成 环 尺 寸 趋 近 正 态 分 布 , 0,1 00 ii eekk ,则各组成环平均平方公差为 : 0 0 . 3 6 0 . 3 6 0 . 2 11 . 7 3 23a v q TT m 2A 为一轴类零件 ,较其他零件相比较难加工 ,现选择较难加工零件 2A 为协调环 .以平均平方公差为基础 ,参考各零件尺寸和加工难易程度 ,从严选取各组成环公差 : 130 .2 4 , 0

21、 .1 6 ,T T m m其公差等级约为 IT12。由于 13,AA皆为外尺寸，其极限偏差按基轴制（ h）确定，则： 001 0 .2 4 3 0 .1 63 2 .5 , 2 .5AA各环中间偏差分别为： 0 1 30 . 1 7 5 , 0 . 1 2 , 0 . 0 8 ,mm 3)计算协调环公差和极限偏差： 2 2 2 2 2 22 0 1 3 0 . 3 6 0 . 2 4 0 . 1 6 0 . 2 1T T T T （只舍不进） 协调环 2A 的中间偏差为： 2 0 1 3 0 . 1 7 5 0 . 1 2 0 . 0 8 0 . 0 2 5 ,mm 协调环 2A 的上、下偏

22、差 11、EIES 分别为： 2 2 22 2 2110 .0 2 5 0 .2 1 0 .1 322110 .0 2 5 0 .2 1 0 .8 022E S TE I T 所以，协调环 0.132 0.8035A 最后可得各组成环尺寸分别为： 0 0 . 1 3 01 0 . 2 4 2 0 . 8 0 3 0 . 1 63 2 . 5 , 3 5 , 2 . 5A A A 6-3 图 2 96a 所示套筒零件上铣键槽，要保证尺寸 5400.14- mm 及对称度。现有三种定位方案，分别如图 b、c、 d 所示。试计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案 (已知内孔与外圆的同轴度

23、误差不大于 0.02mm)。 10 答：方案 (b)：对尺寸 0 14.054 ， 1s i n 4 5121.012s i n12T0d 不重合位定0.0207 对槽对称度， 0 方案 (c)： 对尺寸 0 14.054 ， 不重合位定 指定边接触（上母线）， 位 = 01.0)03.002.0(21e)TT(21D 心轴，式中 DT 为零件内孔公差， e 为心轴与内孔的最小间隙。 不重合 = dT21 = 1.021 不重合位定 =0.085 对槽对称度， 不重合位 0 方案 (d) ： 对尺寸 0 14.054 ， 不重合位定 =0+0=0 对槽对称度， 不重合位 0+dT21= 1.021 =0.05 01.03/03.0 方案 (b)最优。 2-4 图 2 97 所示齿轮坯，内孔和外圆已加工合格 (d=8000.1- mm， D=35 0.0250 mm)，现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸 H=38.50.20 mm。试分析采用图示定位方法能否满足加工要求 (要求定位误差不大于工件尺寸公差的 1 3)?若不能满足，应如何改进 ?(忽略外圆与内孔的同轴度误差 )