机械制造技术基础(第2版)第五章课后习题答案

机械制造技术基础(第2版)第五章课后习题答案工艺规程设计5-1什么是工艺过程？什么是工艺规程？答：工艺过程――部件进行加工的过程叫工艺过程；工艺规程――记录合理工艺过程有关内容的文件叫工艺规程，工艺规程是依据科学理论、总结技术人员的实践经验拟定出来的。5-2试简述工艺规程的设计原则、设计内容及设计步骤。5-3拟定工艺路线需完成哪些工作？5-4试简述粗、精基准的选择原则，为什么同一尺长方向上粗基准平时只赞同用一次？答：粗、精基准的选择原则详见教材P212-214。粗基准平时只赞同用一次的原因是：粗基准一般是毛面，第一次作为基准加工的表面，第二次再作基准必定会产生不用要的误差。5-5加工习题5-5图所示部件，其粗、精基准应如何选择（标有符号的为加工面，其他为非加工面）？习题5-5图a)、b)、c)所示部件要求内外圆同轴，端面与孔轴线垂直，非加工面与加工面间尽可能保持壁厚均匀；习题

5-5

图d)所示部件毛坯孔已铸出，要求孔加工余量尽可能均匀。习题5-5图解：按题目要求，粗、精基准选择以以下图所示。5-6为什么机械加工过程一般都要划分为若干阶段进行？答：机械加工过程一般要划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。其目的是保证部件加工质量，有利于提前发现毛坯弊端并获取及时办理，有利于合理使用机床设备。5-7试简述按工序集中原则、工序分别原则组织工艺过程的工艺特色，各用于什么场合？5-8什么是加工余量、工序余量和总余量？答：加工余量――毛坯上留作加工用的资料层；工序余量――上道工序和本工序尺寸的差值；总余量――某一表面毛坯与部件设计尺寸之间的差值。5-9试解析影响工序余量的因素，为什么在计算本工序加工余量时必定考虑本工序装夹误差和上工序制造公差的影响？5-10习题5-10图所示尺寸链中（图中A0、B0、C0、D0是封闭环），哪些组成环是增环？那些组成环是减环？23习题5-10图解：如图a)，A0是封闭环，A1,A2,A4,A5,A7,A8是增环，其他均为减环。如图b)，可以分解为两个尺寸链，蓝色，A0是封闭环，A1是增环，A2，A3是减环。粉色：B0是封闭环，B1，B2，B3是增环，B4是减环。如图c)，可以分解为两个尺寸链，蓝色，C0是封闭环，C1是增环，C2是减环；粉色：D0是封闭环，D1，D2是增环，D3是减环。5-11试解析比较用极值法解尺寸链计算公式与用统计法解尺寸链计算公式的异同。答：极值法尺寸链计算公式：考虑误差的最大、最小值，计算结果保证100%合格。优点是计算方法简单，直观。所以，在已知封闭环公差时，求得的组成环公差较小。弊端对组成环公差要求严，制造困难，加工成本较高。而用统计法尺寸链计算公式：考虑误差的实质分布情况，依据概率统计原理进行求解，其计算结果可以保证设定的合格率（99.73%）。优点是当已知封闭环公差时，求得的组成环公差较大，降低了加工精度要求，生产成本较低。弊端是有少量不合格品。（注意此题改动较大，先前答案有误！）5-12习题5-12图a为一轴套部件图，习题5-12图

b

为车削工序简图，习题

5-12

图

c

给出了钻孔工序三种不相同定位方案的工序简图，要求保证习题

5-12

图a所规定的地址尺寸（10±0.1）mm的要求。试分别计算工序尺寸A1、A2与A3的尺寸及公差。为表达清楚起见，图中只标出了与计算工序尺寸1、A2、A3有关的轴向尺寸。4习题5-12图解：方案一：定位基准与设计基准重合，A1=10±0.1mm方案二：尺寸链如左：封闭环为A0，A2为增环，A4为减环。A2=8+10=18；T0=0.2，T4=0.05T2=T0-T4=0.15由于ES0=ES2-EI4；所以ES2=ES0+EI4=0.05由于EI0=EI2-ES4；所以EI2=EI0+ES4=-0.1所以，0.0520.118A-=mm方案三：尺寸链如左：封闭环为A0，A5为增环，A3，A4为减环。A3=38-8-10=20由于T0=∑Ti；T3=T0-T4-T5=0.2-0.05-0.1=0.05由于ES0=ES5-EI4-EI3；所以EI3=ES5-EI4-ES0=0-(-0.05)-0.1=0.05；由于EI0=EI5-ES4-ES3；所以ES3=EI5-ES4-EI0=-0.1-0-(-0.1)=0；所以，030.0520A-=mm5-13习题5-13图为齿轮轴截面图，要求保证轴径尺寸0.0240.00828mmφ+和键槽深0.1604mmt+=。其工艺过程为：1)车外圆至00.1028mmφ-；2）铣键槽槽深至尺寸H；3）热5办理；4）磨外圆至尺寸0.0240.00828mmφ+。试求工序尺寸H及其极限误差。习题5-13图解：以以下图所示，实质尺寸链如a)图，求解尺寸链如b)图所示，其中0.0120.1610.0520.004014.25,14,4AAt-===,t为封闭环，求解H。A2和H为增环，A1为减环。120.16,0.05,0.08tTTT===；由于tiTT=可∑以获取，0.160.050.0080.102HT=--=习题5-13图尺寸链由于21tAHA=+-，所以，H=4.25由于21tHESESESEI=+-，所以210.160.012(0.05)0.098HtESESESEI=-+=-+-=由于21tHEIEIEIES=+-，所以2100.00400.004HtEIEIEIES=-+=-+=-所以：0.0980.0044.25H+-=mm，考据：TH=0.1025-14加工习题5-14图所示部件有关端面，要求保证轴向尺寸000.10.350mm,25mm--和4.005+mm。习题5-14图b，c是加工上述有关端面的工序草图，试求工序尺寸A1、A2、A3及其极限误差。6习题5-14图解：以以下图所示，010.150A-=。A2和A4,A5两尺寸有关，0.4405A+=,050.325A-=；其中A4为封闭环，则A2=30，T2=0.4-0.3=0.1，ES2=0.4+(-0.3)=0.1，EI2=0，所以：0.*****A=m。A3和A5、A1两尺寸有关，其中A5为封闭环，则A3=25，T3=0.3-0.1=0.2ES3=-0.1+0.3=0.2

，EI3=0-0=0,

所以：

0.23025A=5-15习题5-15图是终磨十字轴端面的工序草图。图a是磨端面A工位，它以O1O1轴外圆面靠在平面支承上，限制自由度z、以O2O2轴外圆支承在长V形块上限制自由度,,xy和x,y转动，要求保证工序尺寸C。图b是磨端面B工位，要求保证图示工序尺寸。已知轴径

00.0224.98mmdφ-=，试求工序尺寸C及其极限误差。习题5-15图7解：如上图尺寸链，A1为b)图加工的O1O1的轴径的一半，010.0112.49A-=；A2为对称度对尺寸C的影响，取一半，0.05200A=；A3为b)图加工获取的外形高度的一半，30.0*****.98A-=；由于对称度为加工要求保证的地址公差，工序尺寸C直接影响对称度，故取A2为封闭环，则有：公称尺寸：C=A1+A2+A3=66.47mm公差：T1=0.01T2=0.05T3=0.0175,由于，ΣTi=T0；所以，0.0175=0.0225由于ES2=ESC-EI1-EI3；所以ESC=ES2+EI1+EI3=0.05+(-0.01)+(-0.0175)=0.0225

由于

EI2=EIC-ES1-ES3

；所以

EIC=EI2+ES1+ES3=0+0+0=0

；所以：0.0225066.47C=5-16什么是生产成本、工艺成本？什么是可变花销、不变花销？在市场经济条件下，如何正确运用经济解析方法合理选择工艺方案？答：生产成本、工艺成本、可变花销、不变花销定义详见教材p242。在市场经济条件下，产品的竞争除了功能、质量之外，就是价格的竞争，相同功能质量的产品，价格低才有较大的竞争能力，所以应想方想法降低生产成本及工艺成本。降低工艺成本的主要方法是增加生产批量，减少基本时间和辅助时间，减少准备终结时间，提高生产效率。5-17试解析成组工艺的科学内涵和实行应用成组工艺的重要意义。5-18应用JLBM-1分类编码系统为习题5-18图所示部件进行编码，并将其变换为部件特色矩阵。8习题5-18图5-19试述用派生法进行计算机辅助工艺规程设计的方法步骤。5-20在认真解析习题5-20图所示车床尾座装置关系的基础上，绘制车床尾座部件的装置工艺系统图，标准件编号自定。5-21什么是完好互换装置法？什么是统计互换装置法？试解析其异同，各适用于什么场合？答：完好互换装置法――采用极值法计算尺寸链，装置时各组成环不需要优选或修配，就能达到装置精度要求的装置方法。适用于大批大批或成批生产中装置组成环较少、装置精度要求不高的机器结构。统计互换装置法――采用统计法计算尺寸链，装置时各组成环不需要优选或修配，就能保证绝大部分可以达到装置精度要求的装置方法。适用于大批大批或成批生产中装置那些精度要求较高且组成环很多的机器结构。两种方法相同点：装置方法相同，装置时不需要修配，拿来就装。不相同之处：完好互换法对组成环公差要求较严，制造困难，加工成本高，装置合格率很高；统计互换法对组成环公差要求较不高，加工成本较低，但会出现少量不合格品。5-22由于轴孔配合，若轴径尺寸为00.1080mmφ-，孔径尺寸为0.20080mmφ+，设轴径与孔径的尺寸均按正态分布，且尺寸分布中心与公差带中心重合，试用完好互换法和统计互换法分别计算轴孔配合缝隙尺寸及其极限误差。解：尺寸链如上图所示，其中A1为孔的直径0.*****A=，A2为轴的直径020.180A-=，A0为所求缝隙，为封闭环。按极值法求解：A0=0，ES0=ES1-EI2=0.2-(-0.1)=0.3；EI0=EI1-ES2=0-0=0；所以，0.3000A=mm，T0=0.3mm。按概率法求解：由于0())TA201,1,1ikkξ===，则0()0.2236TA===由于m

01[()/2]iiiiieTA

ξ；=?=?+ei=0∑；111()/2(0.20)/20.1ESEI?=+=+=

；222()/2(0(0.1))/20.05ESEI?=+=+-=-；所以0120.1(0.05)0.15?=?-?=--==?+=+=mm

，TA所以：0.*****.03820A=mm

，概率法获取的封闭环公差小于极值法计算获取的公差。5-23习题5-23图所示减速器某轴结构的尺寸分别为：A1=40mm、A2=36mm、A3=4mm；要求装置后齿轮端部间隙A0保持在0.10～0.25mm范围内，如采用完好互换法装置，试确定A1、A2、A3的极限误差。习题5-23图习题5-24图解：参照例题5-4（p261-263）(1)计算封闭环基本尺寸：由于A0=A1-A2-A3=40-36-4=0；0.2500.10A=mm；(2)计算封闭环公差：T0=0.25-0.1=0.15。(3)确定各组成环的公差：第一按等公差法初步确定各组成环公差，Tiavr=T0/3=0.15/3=0.05mm，考虑到A3简单加工，取A3为协调环，则A1和A2在同一尺寸间隔，取IT9级精度，T1=T2=0.062mm，则T3=0.15-0.062-0.062=0.026mm.(4)确定各组成环极限误差：依据对称原则：020.06236h936A-==mm，按入体原则：140js9400.031A==±mm10由于ES0=ES1-EI2-EI3，所以：EI3=ES1-EI2-ES0=0.031-(-0.062)-0.25=-0.157由于EI0=EI1-ES2-ES3，所以：ES3=EI1-ES2-EI0=-0.031-0-0.1=-0.131所以，0.*****.1574A--=mm(5)校核封闭环的极限尺寸：A0max=A1max-A2min-A3min=40.031-(36-0.062)-(4-0.157)=0.25A0min=A1min-A2max-A3max=(40-0.031)-36-(4-0.131)=0.1吻合要求。5-24习题5-24图所示为车床刀架座后压板与床身导轨的装置图，为保证刀架座在床身导轨上灵便搬动，压板与床身下导轨面间缝隙须保持在0.1～0.3mm范围内，如采用修配法装置，试确定图示修配环A与其他各有