机械设计技术基础大题

三、分析题1、在车床上车削外圆，请指出工艺系统产生下列主要原始误差对工件精度的影响（作图说明）。1）车削细长轴外圆时的刀具磨损（工件采用两顶尖定位）2）机床主轴箱和尾架刚性不足（工件采用两顶尖定位）3）车削刚性不足工件的外圆（工件采用两顶尖定位）4）工件轴向热伸长受阻（工件采用两顶尖定位）5）机床纵向导轨与主轴不平行（工件采用两顶尖定位）6）机床横手板导轨与主轴不平行（工件采用两顶尖定位）7）工件毛坯横截面呈椭圆（工件采用三爪卡盘定位）2、采用一端面和孔定位，另一端面夹紧，磨削薄壁套筒外圆。磨削表面呈现马鞍状。试分析主要原因，并提出改进措施。3、图1为两种典型的镗孔方式，试回答：1）分别说明它们所需要的主运动和进给运动（直接在图上标出并加以说明）。2）若仅考虑镗杆刚度的影响，试分析两种情况下所加工孔的形状误差。（a）车床上镗孔（b）镗床上镗孔Q（a）主运动：工件旋转运动Vw进给运动：刀具直线运动f。（b）主运动：刀具旋转运动V；进给运动：工件的直线运动f,或者刀具的直线运动f'⑥（a）孔的圆度误差主要取决于机床主轴的回转精度。（b淇中，工件进给影响尺寸精度，刀具进给使得镗杆的悬伸长度变化，因此镗杆的受力变形时变化的,使得孔产生形状误差（靠近主轴箱处的孔径大，原理主轴箱处的孔径小）。4、图2为两种工件的工序定位夹紧示意图，试分析图中定位元件所限制的自由度，并判断有无过定位或欠定位现象，若有，请提出改进方案。(b)（a）(b)滚齿（a）长芯轴：X,Y,X,Y支承板：Z,X,Y

过定位：X,Y；改进：Q将长芯轴改为短芯轴，Q或者下底面支承板改为限制一个自由度的支撑(小支承板或多点浮动支承，如球面多点浮动)。(b)右端面支撑：Y,X,Z右活动顶尖：Z,X左活动顶尖：起夹紧作用。5、试确定图2(a)、(b)所示零件相关加工工序的定位夹紧方案，并写出定位元件的名称及约束自由度的类型(假设其他表面已加工)。I150图2(a)铣床上加工图2(a)铣床上加工0,02A6、在外圆磨床上加工(如图)，当nl=n2,若只考虑主轴回转误差的影响，试分析在图中给定的两种情况下，磨削后工件的外圆应是什么形状？为什么？((((7、在车床上加工芯轴时，粗，精车外圆A及肩台面B,经检测发现A有圆柱度误差，B对A有垂直度误I严/差。试从机床几何误差的影响，分析产生以上误差的I匚一主要原因有哪些？［解］产生A面圆柱度误差的主要原因是车床主轴回转轴线的径向跳动。产生A面圆柱度误差的主要原因有：（1）床身导轨在水平面内的直线度误差；（2）床身导轨和主轴回转轴线在水平面内不平行；（3）床身导轨的扭曲；（4）主轴回转轴线的角向摆动。产生B面对A面不垂直的主要原因有：（1）主轴回转轴线的轴向窜动；（2）刀架横溜板导轨与主轴回转轴线不垂直。8、在车床的三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，工作以二上-定位，用调整法加工，试分析影响镗孔的尺寸，几何形状，及孔对已加工外圆二孑二的同轴度误差的主要因素有哪些项目？并分别指出这些因素产生的加工误差的性质属于哪一类?66120［解］影响孔径尺寸精度的因素：（1）镗刀的尺寸调整误差一一常值系统误差；（2）镗刀的磨损一一变值规律性误差；（3）铜套的均匀热变形（加工后孔缩小）一一常值系统误差；影响孔几何形状精度的因素：圆度误差：（1）薄壁铜套的夹紧变形一一随机误差；（2）车床主轴的径向跳动——常值系统误差。圆柱度误差：（1）机床导轨的几何误差（纵导轨在水平面不直；前后导轨扭曲；纵导轨与机床主轴不平行）一一常值系统误差；（2）机床主轴的摆动一一常值系统误差；（3）工件的刚度在纵向变化引起变形不均一一常值系统误差。影响孔二二■对外圆二y的同轴度误差的因素:(1)基准不符误差(□二二-与二二1的同轴度误差)一一随机误差;工件外圆二匚〕■■--的形状误差引起工件安装误差一一随机误差；三爪卡盘的制造和安装误差一一常值系统误差。8、长丝杠外圆表面磨削后形状为圆锥(靠近头架部位尺寸小)。试分析主要原因，并提出改进措施。长丝杠外圆表面磨削常采用纵向进给磨削方式，磨削热较多，使得砂轮随着轴向进给热膨胀现象越来越明显，造成靠近头架部位切除的工件材料多，故磨削后形状为圆锥。措施：提高冷却效果，往复多次走刀。丝杠为细长轴类零件，刚性较砂轮架，机床的头架与尾架低，且机床头架处刚度较尾架处高，因此工件在尾架处受力变形(让刀)大于头架处，故磨削后形状为圆锥。措施：提高工件中间，尾架处部位刚度。加工过程中存在在误差复映现象。措施：往复多次走刀。8、若加工图3所示零件，试问如何选择粗、精基准(标有符号的为加工面，其余为非加工面)。10、车床尾架的结构如下图所示，判断加工外圆时，是否会产生自激振动。如果会，则可采取什么措施提高工艺系统的抗振性而防止或消除自激振动？11、试根据图示的加工要求，选择合理的定位方案。要求：在图中画出定位元件2•说明各定位元件的作用12、齿轮箱部件如图所示，为保证齿轮轴的轴向窜动量，试以尺寸链最小环原则标注装配尺寸链。13、试从结构工艺性观点出发，修改下列各图。四、一对孔轴配合件均需镀铬，镀铬层厚度应控制在0.01±0.002mm（零件镀层后不再加工），装配后应满足配合要求①30H7/f7（即配合间隙为0.020—0.062mm）问：轴在镀铬前的工序尺寸应该为多少？

五、图示轴套零件，在车床上已加工好外圆，内孔及各面，现须在铣床上铣出右端槽，并保证尺寸以才：二及26±0.2,试求调整尺寸H和A（基本尺寸及上下偏差）。六、工件定位的两种方案如图所示，要求加工上表面BD，距孔01的尺寸为A（A=20±0.15,V型块夹角90度）1、分析两种定位方法中各定位元件所限制的自由度；2、计算两种定位方法的定位误差，哪种方案较好？ZZG⑵ZG(Z)0.50.19151.00.34130.60.22571.50.43320.70.25802.00.47720.80.28812.50.49380.90.31593.00.49865七、在自动车床上加工一批轴套零件，其孔径为①25±0.03,已知该工序的加工误差按正态分布，其均方差为0.1，加工后实际尺寸分布中心比公差带中心小0.02mm。试指出该批零件的常值系统误差及随机误差，并计算合格率与废品率。附：正态分布曲线下的面积函数八、有一批小轴，其直径尺寸要求知18omm，加工后-0.035尺寸属正态分布，测量计算得一批工件直径的算术平均值x=17.975mm，均方根差b=0.01mm。（1）试画出尺寸分布曲线与公差带间的关系图，计算合格品率及废品率并分析可修复性。

求系统误差，分析其产生系统误差的原因，找出改进的措施。计算工序能力系数。1z2附表°八蔷'2dzz1.001.502.002.503.00°(z)0.34130.43320.47720.49380.49865【解】(1)画尺寸分布曲线与公差带间的关系如图所示,作标准化变化，令TOC\o"1-5"\h\zx-X18-17.975cr

z===2.5右b0.01旦二17・975-17・965二1b0.01查表得：0(2.5)=0.4938，0(1)=0.3413偏大不合格率P=0-5—°(2.5)=0.5—0.4938=0.62%，这些不合格品可修复。大偏小不合格率P=0.5—°⑴二0.5—0.3413=15.86%，这些不合格品不可修复。小废品率为P=0.62%+15.86%=16.48%合格率为P=1—0.62%—15.86%=83.52%(2)A=X—汇=17.975-(18—0.035/2)=—0.0075mm公产生废品的原因：是对刀不准，x比公差带中心尺寸小，存在系统误差0.0075mm,车刀位置调得稍稍靠近机床主轴中心了.改进措施：再把车刀位置调远离机床中心线一个系统误差=0.0075mm的距离。从而消除常值系统误差存在。⑶工序能力系数C值系统误差存在。⑶工序能力系数CP=6b0.0356x0.01=0.583九、在两台相同的自动车床上加工一批小轴的外园，要求保证直径Qll±0.02mm,第一台加工1000件，其直径尺寸按正态分布，平均值X1=11.005mm，均方差Ol=0.004mm。第二台加工500件，其直径尺寸也按正态分布，平均值X2=11.015mm，均方差O2=0.0025mm。试求：在同一图上画出两台机床加工两批工件的尺寸分布图，并指出哪台机床的工序精度高？计算并比较哪台机床的废品率高，并分析其产生的原因以及提出改进的方法。表标准正态分布概率密度积分值

Z0.40.811.6233.20.15540.28810.34130.44520.47720.498650.49931【解】绘图第一台机床：60l=6X0.004=0.024mm，第二台机床:602=6X0.0025=0.015mm,602v6o1,第二台机床精度高第一台机床加工直径范围(0.005-0.012,0.005+0.012)全部在公差带以内，故无废品。第二台机床：Z=(x—X)/b=(11.02-11.015)/0.0025=2,做2)=0.4772废品率=0.5-0.4772=2.28%(可修复废品)第二台机床产生废品的原因是刀具调整不当，车刀应重新调整退刀11.015-11=0.015mm十、如图所示，本工序在镗床上镗①40孔。要求保证尺寸50±0.1,若以M面作为定位基准，试求其定位误差？若要求定位误差W1/3工件公差，问此定位方案是否合适？如不允许，如何改进？十一、某机床主轴部件的局部装配关系如图所示，为保证弹簧档圈A3能顺利装入，要求轴向间隙A工=0.05—0.42mm，已知Al=32.5,A2=35,A3=2.5(es=0,ei=—0.12)(标准件)，试以概率法确定A1,A2两尺寸。

十二、拟定图示零件的机械加工工艺路线，包括工序名称，加工方法和定位基准。已知该工件的毛坯为铸件（孔未铸出），生产规模为成批生产。十三、如图所示为在套类工件圆柱面上铣键槽的工序简图。已知：工件内孔尺寸为，外圆尺寸为〕二；定位元件心轴尺寸为二，公差为二:。用间隙配合定位心轴定位，轴向夹紧，属于任意边接触。求工序尺寸*、宀的定位误差？十四、零件的设计要求如图所示，试确定指定加工面的定位夹紧方案，说明各定位元件的作用，并计算（A）图所示零件的定位误差，以校核定位方案的合理性。

十五、工件定位如图3所示，本工序欲钻孔O和O，并保证尺寸A和A。已知：1212d=QlOOomm，d=©60omm，e=0.02mm，A=100omm，-0.042-0.0171-0.04A=30omm。试分析计算该定位的定位误差，并判断能否满足工序要求。若不满足要-0.30求，应如何改进？十六、按图4所示定位方式铣轴键槽，要求保证尺寸A。已知：轴径d=©16omm,B=10+0-3mm,a=45°，T=0.1mm。求此工序的定位误差，并判断能-0.110A否满足工序要求。

十七、如图所示的定位方式在阶梯轴上铣槽，V型块的V型角a=90。试分析定位元件所限制的自由度，计算加工尺寸74±0.1mm的定位误差，并判断该定位方案是否合理。【解】⑴(1+3分)列式计算：L=C+©+d外园/2-d轴/2sin45」，其中：L=74±0.1,C为调刀尺外园轴寸，△为小中心与大外园中心的距离(不同轴)，d外园、d轴分别为大小轴段直径。(外园轴定位误差计算：(5分)△dw(L)=T(^)+T(d)/2+T(d)/(2sin45)外园轴=0.02+0.074/2+0.062/(2sin45)=0.100847mm△dw(L)=0.100847〈T(L)=0.2,(约一半)，该定位方案基本能满足要求，不够合理，改善措施：提高工件制造精度(外园尺寸精度、同轴精度)、V形块大外园定位。(3分)十八、如图所示的定位方式铣削连杆的两个侧面，试分析定位元件所限制的自由度，计算加工尺寸12o.3mm的定位误差，并判断该定位方案是否合理。0

【解】列式计算：L=S—C—△，其中：L=12o.3mm,S=65±0.05mm,C为调刀尺寸，△为0心轴中心与孔中心距离。定位误差计算：△的最大变动量T(A)=(0.013+0.021)/2=0.017mmdw(L)=T(A)+T(S)=0.017+0.1=0.117mm△dw(L)=0.117vT(L)=0.3,(约1/3)，该定位方案能满足要求。十九、零件A、B、C、D、E各面要求如图所示。前道工序加工左端A、B、C三个端面及肩胛面，其中以E定位加工A,以A为测量基准加工B,以B为测量基准加工C,本工序以E为测量基准加工D,保证设计尺寸为10±0.1,同时要求保证10±0.4和35±0.2两个尺寸。试求各道工序需要保证的工序尺寸(用图表跟踪法求解，附加5分)。二十、CA6140车床尾架部分要求如图所示。为了使各零件按经济精度制造，现采用修配法装配，若选端盖为修配件，试按修配件最小原则确定A2的相关要求，已知T(A2)=0.1,其余要求如图所示。二十一、图所示为车床前后两顶尖的不等高装配简图，已知:要求装配后，尾座顶尖中心线和主轴中心线同轴度公差A二0+0