机械制造工艺学(第三版)王先逵-课后答案

第一章——分析结构工艺性第一章1-11题——确定加工图示待加工表面应限制的自由度数a)限制五个自由度保证尺寸l——限制沿X移动；绕X转动保证尺寸a——限制沿Z移动；保证孔轴线通过外圆轴线平面——限制沿Y移动保证孔轴线与底面垂直——限制绕Y转b)六个自由度都必须限制保证尺寸l——限制沿Y移动；保证尺寸h——限制沿Z移动；保证槽底与轴线平行——限制绕X，Y转动保证对称度——限制沿X移XYZXYc)限制六个自由度保证尺寸l，h，l2——限制三个移动；保证与基准A平行度——限制绕Z转动。保证与底面平行——限制绕X，Y转动。d)限制五个自由度保证尺寸l——限制沿X移动；保证与左孔的平行度——限制绕X，Y转动保证对称度——限制沿Y移动和Z转动；ZXYXY第一章1-12题a)总体分析法：三爪卡盘+固定后顶尖——限制分件分析法：三爪卡盘——；固定后顶尖——两者一起限制五个自由度无过定位，欠定位d)总体分析法：前后圆锥销——分件分析法：前圆锥销——限制；浮动后圆锥销——限制两者一起限制五个自由度无过定位，欠定位XYZYZYZYZYZYZXYZYZYZYZXYZXYXXb)前后顶尖——总体分析法：前后顶尖——分件分析法：前顶尖限制——；浮动后顶尖——限制两者一起限制五个自由度，无过定位，欠定位c)弹性夹头限制工件四个自由度：（前后顶尖限制弹性夹头五个自由度：无过定位，欠定位XYZYZXYZXYYYZZYYZZX•F)总体分析：共限制六个自由度分体分析：底面三个支承钉，限制三个自由度：后面两个支承钉，限制：棱形销限制：共限制六个自由度，无过定位，无欠定位•E)三个短V形块共限制六个自由度•分体分析：前后两块组合限制：•右侧Ｖ形块限制；与前后Ｖ形块组合限制：•无过定位，无欠定位YYZZXXYZXXZYYYZZXXXZZXYY第一章第一章补充题：根据工件加工技术条件，指出工件定位应限制的自由度并确定定位方案解：(a)为保证尺寸100,限制___；为保证对称度,限制___；为保证垂直度（或平行度）,限制____定位方案:(b)为保证尺寸15,限制___；为保证对称度,限制___；为保证垂直度,限制_____定位方案:(a)(b)第一章补充题：根据工件加工面的技术条件，指出工件定位应限制的自由度并确定定位方案第一章补充题：根据工件加工面的技术条件，指出工件定位应限制的自由度并确定定位方案2-3试分析在车床上加工时，产生下述误差的原因：1)在车床上镗孔时，引起被加工孔圆度误差和圆柱度误差。2）在车床三爪自定心卡盘上镗孔时，引起内孔与外圆同轴度误差；端面与外圆的垂直度误差。2-4在车床上用两顶尖装夹工件车削细长轴时，出现图3-80a,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第二章习题：2-3,2-4中心架与跟刀架2-11试说明磨削外圆时，使用死顶尖的目的是什么？哪些因素引起外圆的圆度和锥度误差2-12在车床或磨床上加工相同尺寸及相同精度的内外圆柱表面时，加工内孔表面的走刀次数往往多于外圆,试分析其原因第二章习题：2-11,2-12•2-14在卧式铣床上铣削键槽，经测量发现靠工件两端深度大于中间，且都比调整的深度尺寸小。试分析这一现象的原因。•2-15如图所示床身零件，当导轨面在龙门刨床上粗刨之后便立即进行精刨。试分析若床身刚度较低，精刨后导轨面将会产生什么样的误差？第二章习题：2-14,2-15第二章补充题：•假设工件的刚度极大，且车床头、尾架刚度K头>K尾，试分析下列三种加工情况下，加工表面会产生何种形状误差？•A)加工外圆面将产生左小右大的圆柱度误差•B）端面形状根据工件在切削力作用下的偏转和刀架偏转的相对角度变化而不同，形成内凹或者外凸端面，也可能没有平面度误差•C）工件的偏转角度随位置不同而不同，由此造成工件加工成鞍形，产生圆柱度误差第二章补充题：•外圆磨床加工带键槽的细长槽，机床的几何精度很高，且床头、尾架刚度K头>K尾，试分析只考虑工艺系统受力变形影响下，往复一次后，被加工轴颈在轴向和径向将产生何种形状误差？采取何措施可提高警惕加工后的形状精度？•1）轴向：下列三种形状误差的合成：工件刚度低而产生腰鼓形；K头>K尾而使靠近尾架处直径>靠近头架处直径；砂轮在轴颈两端超出量过大时，因砂轮与工件接触面积的变化使两端产生锥形；•2）径向：键槽使径向刚度不相等，产生圆度误差；键槽口塌陷•采取的措施：无进给多次走刀；控制砂轮超出量，并使砂轮在各处停留时间均匀；尽量磨削后再加工键槽第二章补充题：•加工通槽,试分析在只考虑工艺系统静误差影响的条件下,造成加工后通槽侧面与工件侧面A平行度误差的主要因素1.夹具左侧定位元件的定位表面与定向键槽侧面间的平行度误差2.夹具定位键与铣床工作台T形槽之间的配合间隙3.铣床工作台T形槽侧面对工作台燕尾槽导轨的平行度误差第二章补充题：•在车床上加工心轴，粗、精车外圆及台肩面，经检测发现外圆面有圆柱度误差，台肩面对外圆轴线有垂直度误差，试从机床几何误差的影响，分析产生以上误差的主要原因第二章补充题：分析：应限制的自由度数为：除沿Φ12轴线方向的移动外的其余5个自由度定位方案1：选用A面为主要定位基准，限制三个自由度（保证尺寸40以及加工孔轴线与底面平行）；以Φ30孔为第二基准，用短圆柱销定位，保证尺寸30；用棱形销给Φ10孔定位，保证加工孔轴线与工件的对称线垂直。图示零件的A、B、C面，Φ10H7及Φ30H7孔均已加工。试分析加工Φ12H时，选用哪些表面定位最合理？为什么？定位方案2：用A面为主要定位基准；用棱形销给Φ30定位，限制左右移动；用两支承钉给B或C面定位，限制前后移动和一个转动问题：定位方案1、2哪个较好？第四章习题4-5•粗基准——以孔I为粗基准，加工与导轨两侧接触的两平面———遵循保证加工余量合理分配的原则•精基准——以与导轨两侧接触的两平面为精基准，加工I孔和其它孔以及上顶面，遵循基准统一原则和基准重合原则I为主轴孔，加工时希望加工余量均匀，试选择加工主轴孔的粗、精基准第四章习题4-6：选择粗、精加工基准•A)图：以外圆面和左端面为粗基准加工A面和内孔，一次装夹完成，用机床精度保证垂直度公差；以内孔和A面为精基准加工外圆和另一端面•B)图：液压缸希望壁厚均匀，以不加工左端外圆和左端面为粗基准，（外圆面被夹持面长，限制了四个自由度）加工右端阶梯孔和端面；以已加工的孔和端面为精基准加工左端外圆和孔及环槽•C)图：以右孔和右端面（或内底面）为粗基准加工左端外圆（或者各外圆）、内孔和各端面（保证各表面相互位置要求的原则）；以已加工的左端外圆和端面为精基准加工右端面第四章习题4-6：选择粗、精加工基准第四章习题4-9：选择粗、精加工基准•1）加工中心上加工：原工艺安排没有遵循先加工平面，后加工孔的原则•2）在流水线上加工：底面作为定位基准，在精加工其它表面前应先精加工底面（基准）第四章补充题：选择粗、精加工基准分析：因为外圆加工余量小，根据加工余量合理分配的原则，以外圆为粗基准加工孔，保证外圆表面不会在加工过程中由于加工余量小而留下毛面；再以孔为精基准加工外圆，图示为一锻造或铸造的轴套，通常内孔加工余量较大，外圆的加工余量较小，试选择粗、精基准第四章习题4-13：尺寸链计算解：测量尺寸L4，四个尺寸组成的尺寸链中：封闭环为L3，增环：L2，L4；减环：L1mmLmmEIEImmESESmmLLLLLL1.0044443030_025.0(025.001.005.0015.03047046020L1L2L3L4第四章习题4-14：尺寸链计算解答提示：——可测量L或者L’；L1=450-0.05L2=30+0.0250L3=5+0.30L4=0±0.251)测量L，则L1，L2，L3，L4和L组成尺寸链；L3为封闭环，L1为增环，L，L2，L4为减环2)若测量L′，则2L1，L3和L′组成尺寸链；L3为封闭环，2L1为增环，L′为减环L1L2LL32L1L'L3L4第四章习题4-15：尺寸链计算,解答提示：——这是个公差分配的问题1)L1=40，L2=L3=15，L4=10组成尺寸链，工序2，3分别保证尺寸L2L3，工序1保证尺寸L1，因此L4为封闭环（间接保证的尺寸）2)将封闭环尺寸L4的公差分配给其它组成环：设TL1=TL2=TL3=0.103）将L1的公差按入体原则标注400-0.1，又设ES1=ES2EI1=EI24）画尺寸链图并计算ES1，ES2EI1，EI2第四章习题4-16：尺寸链计算解答提示：L1=15.250-0.05，L3=15+0.018+0.0075，L2=0±0.025L4=4+0.20和H组成尺寸链，直接可以保证的尺寸有L1，L2，L3，H；L4为封闭环（间接保证的尺寸）增环：L2，H；减环L1；L3既可看成增环也可是减环（因其基本尺寸=0）第四章习题4-18：尺寸链计算某零件的轴向尺寸如图a),轴向尺寸加工工序如图b),c),d，试校核工序图上标注的工序尺寸及公差是否正确（加工符号表示本道工序的加工面）解：先校核b)图上的工序尺寸：计算由a),b),c)图有关尺寸组成的尺寸链，L1=40.30-0.1L2=10.40-0.2L3=100-0.1L4=400-0.3因L3和L4是图纸上要求的尺寸，不必校核，因此校核工序尺寸L1或L2。现认可L1，校核L2第四章习题4-18：尺寸链计算画尺寸链图，确定封闭环L4（因该尺寸是在加工大端端面后自然形成的）解得L2=10.3+0.10，可知，原工序尺寸（10.40-0.2）不正确也可以认可L2，校核L12）校核d)图工序尺寸是否正确该工序是最后一道工序，与该工序尺寸有关的尺寸是L4和槽深L5=10+0.40解尺寸链得L6=30.-0.3-0.4可知，原工序尺寸（300-0.3）不正确链计算如图为箱体简图（图中只标有关尺寸），分析计算：（1）若两孔分别都以M面为基准镗孔时，试标注两孔的工序尺寸（2）检验孔距时，因80±0.08mm不便于直接测量,故选取测量尺寸为A1,试求工序尺寸A1及其上下偏差。解:(1)以M面定位加工，两孔的工序尺寸分别为50±0.1和L，计算工序尺寸L.在尺寸链，封闭环是80±0.08，其公差小于50的公差值，因此需重新分配公差解尺寸链得：L=130±0.04mm，50±0.04mmmmAmmEIEImmESESmmAAAAAA105.008.0116508.00008.005.00175.00175.008.0655.75.780解:(2)直接测量的尺寸为：A1，及两孔直径，尺寸80±0.08在测量工序中是间接得到的，因此是封闭环是80±0.08第四章补充题：尺寸链计算如图为活塞零件（图中只标注有关尺寸），若活塞销孔已加工好了，现欲精车活塞顶面，在试切调刀时，须测量尺寸A2，试求工序尺寸A2及其偏差。mm018.0054解：孔半径尺寸27，A2，110.6三尺寸组成尺寸链，且尺寸110.6在测量中是间接得到的，因此是封闭环，其余都是增环mmAmmEIEImmESESmmAA22041.005.0222226.8305.0005.0041.0009.005.06.83276.110第四章补充题：尺寸链计算mm021.0030mm3.008.0如图所示衬套，材料为20钢，内孔表面要求磨削后保证渗碳层厚度为，磨削前精镗工序的工序尺寸试求：精镗后热处理时渗碳层的深度尺寸及偏差。mm021.008.29解：设渗碳层的深度为t，画尺寸链图，封闭环为最后的渗碳层厚度，尺寸15为减环，其余为增环第六章习题6-3：定位误差计算:B方案:1)关于对称度的定位误差:Δdw=02)关于工序尺寸54的定位误差:Δdw=Δjw+Δjb=Td/2-Δdw=0.05-0.1×0.707=0.0207C方案:1)关于对称度的定位误差:Δdw=Δjw+Δjb=0.08Δjw=Dmax-dmin=0.06(考虑任意边接触)Δjb=0.02（考虑同轴度）定位面是内孔,工序基准是外圆轴线,不在同一要素上,两误差相加2)关于工序尺寸54的定位误差:Δdw=Δjw+Δjb=0.13Δjb=0.02+0.05=0.07Δjw=Dmax-dmin=0.062sin2dTD方案:1)关于对称度的定位误差:Δdw=Δjb=Td/2=0.052)关于工序尺寸54的定位误差:Δdw=0方案比较:1)由于C、D方案关于对称度的定位误差>对称度公差,不能用2)B方案：关于工序尺寸54的定位误差:Δdw=0.0207，只占该工序尺寸公差的15%；关于对称度的定位误差：Δdw=0，因此该方案可用关于同轴度误差引起的定位误差:如下图,工艺基准为孔的下母线,而定位基准为轴的中心线,若外圆及孔的尺寸无误差,则引起工序基准位置变化的原因为孔轴的同轴度误差,工序基准位置最大的变动量=T(同轴度公差值),即Δdw=Δjb=T;若考虑外圆和孔的尺寸的公差Td和TD,则Δjw=;Δjb=T+Td/2;Δdw=Δjb+Δjw2sin2dT第六章习题6-4：定位误差计算基准位置误差Δjw==0.0707Δjb=TD/2=0.0125Δdw=0.0832>0.2/32sin2dT01.080d025.0035D2.005.38H补充习题:定位误差计算以A面定位加工φ20H8孔，求:1)加工尺寸40±0.1mm的定位误差;2)若以A为基准标注工序尺寸,计算工序尺寸及其定位误差;解：1)平面定位：Δjw=0mm;设计基准B与定位基准A不重合，因此将产生基准不重合误差,(其计算应用尺寸链计算)Δdw=Δjw=0.05+0.1=0.15m2)设工序尺寸为L，则尺寸40,20,100及L组成尺寸链,且尺寸40为封闭环,L为减环,其余尺寸为增环解尺寸链得:L=80±0.025mm对于工序尺寸L,工序基准与定位基准重合,而平面定位,基准位置误补充习题:定位误差计算如下图所示，工件以d1外圆定位，加工φ10H8孔。已知：求加工尺寸40±0.15mm的定位误差。。0.03mmt0.15mm40H5530010.0056.02001.01mmdmmd如图为箱体简图（图中只标有关尺寸），若下孔已加工，分析计算：以M面为基准镗上孔时，定位误差的大小解:尺寸80的定位误差:Δdw=Δjb=0.2大于该尺寸的尺寸公差0.16!解决方法:计算工序尺寸L并重新分配公差解尺寸链得：L=130±0.04mm，50±0.04mm第六章习题6-1：选择粗、精加工基准分析定位方案：1）指出限制的自由度数；2）判断有无欠定位或过定位；3）对不合理的定位方案提出改进意见在O处钻孔a)三个V形块共限制六个自由度；为保证孔轴线过中心O应该限制六个自由度，因此无过定位和欠定b)长心轴+小平面限制五个自由度；为保证同轴度应限制四个自由度，无过定位和欠定位车外圆，保证外圆与孔同轴第六章习题6-1c)车阶梯轴外圆——前端固定顶尖限制三个移动，尾座活动顶尖与前端顶尖一起限绕X，Y转动；三爪卡盘也限制沿X，Y移动有过定位——沿X，Y移动；改进——去掉三爪卡盘能否去掉前端固定顶尖？？d)在圆盘上钻孔，保证孔与外圆同轴——平面限制沿Z移动，绕X、Y转动；左边固定V形块限制沿X，Y移动；右边活动V形块压紧无过定位和欠定位，但若同轴度要求高，可考虑用两块V形块自动定心第六章习题6-1e)钻铰连杆小头孔，保证与大头孔的距离及两孔平行度——平面限制沿Z移动，绕X，Y转动；短圆柱销限制沿X，Y移动；右边活动V形块限制沿X，Y移动；有过定位——沿X移动过定位；改进——V形块改成活动的2．如图所示CA6140车床主轴法兰盘装配图，根据技术要求，主轴前端法兰盘与床头箱端面间保持间隙在0.38~0.95mm范围内，试查明影响装配精度的有关零件上的尺寸，并求出有关尺寸的上、下偏差。