机械制造工艺学赵长发版自编经典习题答案

六、(10分)如下图零件，外圆、内孔及各轴向端面均已加工好，现铣出右端缺口，保证尺寸和26±0.2，试求调刀所用的工艺尺寸L和H。解：(1)尺寸L的尺寸链如图1所示。102620L50图1图2H20102620L50图1图2H205由尺寸链公式：26=L+50-10-200.2=ESL+0-(0-0.1)ESL=0.1-0.2=EIL-0.1-(0.05-0.1)EIL=-0.15L=611.015.0(2)尺寸H的尺寸链如图2所示。5为封闭环，H为增环，20为减环。根据尺寸链公式求得：H=0202.006.025B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×0.707=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=0.06D方案1)关于对称度的定位误差:Δdw=Δjb=Td/2=0.05,2)关于工序尺寸54的定位误差:Δdw=0方案比拟: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，因此该方案可用基准位置误差Δjw==0.0707Δjb=TD/2=0.0125Δdw=0.0832>0.2/3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良意见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位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c)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；改良——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，但假设同轴度要求高，可考虑用两块V形块自动定心e)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；改良——V形块改成活动的五、(10分)ｄ１＝,ｄ2＝，两外圆同轴度Φ0.02，V型块夹角α＝90°,试计算：(1)铣键槽时的定位误差。(2)假设键槽深度要求A=34.8，此定位方案可行否？解:(1)jb＝0.025＋0.02＝0.045jw＝＝0.015dw＝jb＋jw＝0.045＋0.015＝0.060(2)＝dw＝0.06故不能满足加工要求,此方案不可行8、根据六点定位原理,分析图中各工件需要限制哪些的自由度,指出工序基准,选择定位基准并用定位符号在图中表示出来。．、分析图所示的定位方案，指出各定位元件分别限制了哪些自由度，判断有无欠定位与过定位，并对不合理的定位方案提出改良意见。1.什么是生产过程，工艺过程和工艺规程？答：生产过程:机械产品从原材料开赛到成品之间各相互关联的劳动过程的总和工艺过程：在机械加工车间中，直接改变生产对象的形状，尺寸，相对位置性质等，使之成为成品或半成品的过程工艺规程：规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。2.什么是工序，安装，工步，行程和工位？答：工序：一个工人在一个工作地点，对一个工件所连续完成的那局部工艺过程安装：在一个加工工序中，有时需要对零件进行屡次装夹加工，工件经一次装夹所完成的那局部工序行程：有些工布，由于余量大，需要同一把刀对同一外表进行屡次切削，刀具对每切削一次工位：在多轴机床或多位机床上，工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的加工3.生产类型是根据什么划分的？常用的有那几张生产类型？它们各有哪些主要工艺特征？答：生产纲领，单件，成批，大量4.什么叫基准？工艺基准包括哪些方面？答：是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点线面。设计，工艺〔工序，定位，测量，装配〕。5.什么是加工工序余量和加工总余量？影响有哪些？答：某一个工序所切除的金属层厚度。加工外表到达所需的精度和外表质量而因切除的金属层厚度上工序外表粗糙度和缺陷层，上工序尺寸公差，形位公差，本工序的装夹误差6提高劳动生产率的工艺途径？答：缩短单件工时定额，采用高效的自动化加工及成组加工。缩短根本时间，缩短辅助时间，缩短工作地点效劳时间，缩短准备于终结时间，采用新工艺和新方法.7.尺寸链：在零件加工或机器装配过程中，相互联系并按一定顺序排列的封闭尺寸组合1.什么叫安装？为什么说定位与夹紧不是一回事？答：安装：将工件在机床或夹具中定位夹加紧的过程，两者不同得概念,先定位在夹紧。定位：确定工件在机床或夹具上占有正确位置的过程夹紧：工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作2.夹具有哪些局部组成?答：定位元件，夹紧装置，导向元件和对刀装置，连接元件，夹具体，其他元件。3.六点定位原理答：：工件在空间的六个自由度，可以用图中合理设置的六个承层点与其保持接触来限制，从而使工件在空间得到确定位置的方法4完全，不完全，欠，过定位，正常定位与非正常定位有哪些方面？答：I．完全定位—工件的六个自由度完全被限制2．不完全定位(局部定位)不完全定位—允许有一个或几个自由度不被限制。(由被加工零件的位置要求所决定)欠定位—工件应该限制的自由度而未被限制。欠定位不能保证加工精度是绝对不允许的。4．过定位过定位—工件的同一自由度被重复限制过定位：改变定位元件结构，提高定位基面之间及夹具定位元件工作外表之间的位置度。5。使用夹具加工工件时，产生加工误差的组成局部有哪些？答：工件安装误差，夹具对定误差，加工过程误差为何对车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于在垂直面内的直线度要求，而对平面磨床的床身导轨要求却相反呢?答：因为车床床身导轨水平面内的直线度与加工外表的法线方向一致，有直线度误差，将直接影响到加工外表的形状精度，所以水平面内的直线度误差要求高于垂直面内的。而平面磨床床身导轨在垂直面内的直线度与加工外表的法线方向一致，有直线度误差将直接影响到加工外表的形状精度，所以垂直面内的直线度要求高于水平面6.定位误差？哪些因素引起？答：由于定位不准确造成的某一工序基准在工序尺寸方向上相对于其理想位置的最大位移量。。由于对同一批工件说，刀具调整后位置是不动的，即被加工外表的位置相对于定位基准是不变的，因此定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因：⑴定位基准和工序基准不一致所引起的基准不重合误差ΔBC⑵由于定位副制造误差及配合间隙所引起的定位误差，即基准位移误差ΔJW15、工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求?答：⑴方向：①夹紧力的作用方向不破坏工件定位的准确性和可靠性②夹紧力方向应使工件变形尽可能小③夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小；⑵夹紧力作用点：①夹紧力作用点应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支撑面内②夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上③夹紧力作用点应尽可能靠近被加工外表；⑶夹紧力的大小：夹紧力的大小主要确定方法有经验类比和分析计算法。采用分析计算，一般根据切削原理求切削力F，算出惯心力，离心力，列出平衡方程式，算出理论夹紧力Q’，为平安起见，考虑平安系数K，因此实际夹紧力Q=KQ’，K取值范围1.5～3，粗加工2.5～3，精加工常见的定位方式、定位元件有哪些？答：⑴工件以平面定位：圆柱支承、可调支承、自位支承、辅助支承⑵工件以外圆定位：V形块、定位套、半园套、圆锥套⑶工件以圆孔定位：定位销、圆锥销、定位心轴⑷工件以组合外表定位：一面两销13、辅助支承与自位支承有何不同？答：辅助支承用来提高支承件零件刚度，不是用作定位支承点，不起消除自由度作用；自位支承是支承本身在定位过程中所处的位置，是随工件定位基准位置的变化而自动与之适应，但一个自位支承只起一个定位支承点的作用16、试分析3种根本夹紧机构的优缺点及其应用。答：根本夹紧机构有：⑴斜楔夹紧机构：结构简单，工作可靠，机械效率低，很少直接用于手动夹紧，常用在工件尺寸公差较小的机动夹紧机构中；⑵螺旋夹紧机构：螺旋升角小于斜楔的楔角，扩力作用远大于斜楔夹紧机构，结构也很简单，易于制造，夹紧行程大，扩力较大，自锁性能好，应用适合手动夹紧机构。但夹紧动作缓慢，效率低，不宜使用在自动化夹紧装置上；⑶偏心夹紧机构：操作方便，夹紧迅速，结构紧凑；缺点是夹紧行程小，夹紧力小，自锁性能差，因此常用于切削力不大，夹紧行程较小，振动较小的场合。21、钻床夹具分哪些类型？各类钻模有何特点？答：钻床夹具分为：1.固定式钻模：加工精度高，用于立式钻床上加工直径较大的单孔及同轴线的孔2.分度式钻模：有回转式和直线式分度，工件一次安装可顺序加工各孔。3.翻转式钻模：用于加工同一外表或不同外表上的孔，适合中小批量加工。4.盖板式钻模：没有夹具体，定位元件和夹紧装置直接安装在钻模板上，切屑易于去除。5.滑柱式钻模：夹具可调，操作方便，夹紧迅速，钻孔的垂直度和孔距精度不太高，合中等精度的孔和孔系加工。1.机械加工精度：零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的符合程度尺寸〔试切法，调整法，定尺寸刀具法，自动控制法〕；形状〔成形运动法，非〕；位置〔一次装夹获得法〕试切法：在零件加工过程中不断对已加工外表的尺寸进行测量，并相应调整刀具相对工件加工外表的位置进行试切，直到到达尺寸精度要求的加工方法。2.加工误差：零件加工后的实际几何参数对理想几何参数的偏离程度原始误差：造成零件加工后在尺寸，形状，位置加工误差的工艺因素。机床，夹具，刀具，；量具，装夹，测量，调整，原理工艺系统的受力变形，热变形，磨损和剩余应力3.机床主轴回转运动误差答:主轴的瞬间回转轴线相对其平均回转轴线，咋规定测量平面内的变动量。端面圆跳动，劲向圆跳动，角度摆动。影响：主轴的误差，轴承，轴承的间隙与轴承配合零件的误差及主轴的系统的劲向不等刚度和热变形。4机床的导轨误差：水平面：直线度造成圆柱度误差。垂直面：圆柱度〔小〕，被加工工件外表形成的形状误差。5传动链误差：内联系的传动链中首尾两端传动元件之间的相对运动的误差措施：尽可能减少传动链，减少个传动元件装配的几何偏心，提高装配精度。提高传动链末端的制造精度，6刀具的误差对加工精度影响：采用定尺寸刀具加工时，刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度。采用成形刀具，形状影响工件形状，采用展成刀具的刀刃形状，影响加工外表的形状误差。一般刀具，无影响，但刀容易磨损7工艺系统刚度单向静载测定法，三向静载测定法，工作状态测定法。影响因素：连接外表接触变形的影响，零件间的间隙和摩擦力的影响，部件中薄弱的零件。措施：合理的结果设计，提高连接外表的接触刚度，采用合理的撞装夹和加工方法8工艺系统受到热源的作用可能发生局部的伸缩，扭曲，弯曲等变形，进而引起刀具与工件之间的响度位置变化，造成加工精度的降低。措施：合理选择加工用量进而冷却润滑方式，严格控制温度变化，优化设计设备零部件结果，有效采用补偿措施。9剩余应力：原因：有金属内部的相邻组织发生了不均与的体积变化而产生的〔热加工，冷加工〕毛坯制造中产生，冷校直带来，切削加工中措施：合理设计零件结构，对工件进行热处理和时效处理，合理安排工艺过程。10保证和提高加工精度的主要方法：答:误差预防：减少原始误差或减少原始误差的影响误差补偿：在现有的表现误差条件下，通过分析，测量，进而建立数学模型，人为地再系统引进一盒附加的误差源使之与系统中现存的表现误差相抵消，以减少或消除零件的误差。减少或消除原始误差，补偿或抵消原始误差，转移原始误差，分化或均化原始误差。1.机械加工外表质量包括哪些方面？对机器使用性能有哪些影响？答：加工外表的几何形状误差〔外表粗糙度，波度，纹理方向〕和外表层得物理力学性能〔外表层金属的冷作硬化，金相组织变化，剩余应力〕。影响：外表粗糙度对耐磨行的影响〔u小，耐磨性好〕，外表纹理，冷作硬化提高耐磨性，外表质量对耐疲劳性的影响，对耐蚀性的影响，对零件配合质量的影响。2为什么机器上许多静止连接要求u小，而运动时u大？答：由于零件外表存在的微观不平度，所以两个零件外表相互接触时，外表越粗糙，有效接触的面积就小。在两个零件作相对运动时，开始阶段由于接触的面小，压强大，在接触点的凸峰处会产生弹性变形，塑性变形，等现象，事凸峰会快被磨平，会加速摩擦。3什么叫冷作硬化？切削加工中，影响冷硬的因素有哪些？答:机械加工过程中产生的塑性变形，使晶格扭曲、畸变，晶粒间产生滑移，晶粒被拉长，这些都会使外表层金属的硬度增加，统称为冷作硬化；〔1〕影响切削加工外表冷作硬化的因素有:1〕切削用量的影响2〕刀具几何形状的影响3〕加工材料性能的影响；〔2〕影响磨削加工外表冷作硬化的因素有:1〕工件材料性能的影响2〕磨削用量的影响3〕砂轮粒度的影响。47为什么同时提高砂轮速度和工件速可以防止产生磨削烧伤？答:加大工件的回转速度，磨削外表的温度升高，但其增长速度与磨削深度影响相比小得多；且回转速度越大，热量越不容易传入工件内层，具有减小烧伤层深度的作用。但增大工件速度会使外表粗糙度增长，为了弥补这一缺陷，可以相应提高砂轮速度。实践证明，同时提高砂轮速度和工件速度可以防止烧伤。5试述产生外表剩余应力的原因。答:1〕冷态塑性变形引起剩余应力2〕热态塑性变形引起剩余应力3)金相组织变化引起剩余应力。6.外表强化工艺的目的是什么？常用的强化方法有哪些？答:这里说的外表强化工艺是指通过冷压加工方法使外表层金属发生冷态塑性变形，以降低外表粗糙度值，提高外表硬度，并在表层产生压缩剩余应力的外表强化工艺；1〕喷丸强化2〕滚压强化。1.什么叫装配？它包括哪些内容？答:按规定的技术要求，将零件、组件和部件进行配合和连接，使之成为半成品或成品的工艺过程称为装配；装配不仅是零、组件、部件的配合和连接等过程，还应包括调整、检验、试验、油漆和包装等工作。2.零件精度和装配精度是什么关系？答:零件的精度决定了机器的装配精度，零件的精度要求取决于对机器装配精度的要求及装配方法3.装配精度包括哪些方面？影响装配精度的主要因素有哪些？答:〔1〕几何精度：1〕尺寸精度2〕相对位置精度〔2〕运动精度：1〕回转精度2〕传动链精度；因素有：1〕零件的加工精度2〕零件之间的配合及接触质量3〕力、热、内应力等所引起的零件变形4〕回转零件的不平衡。4.保证装配精度的主要方法哟哪几种？互换装配法，分组装配法，修配装配法，调整装配法.5.完全互换装配法和大多数互换装配法各有何特点，其应用场合是什么？答:完全互换装配法的特点有：装配质量稳定可靠，对装配工人的技术等级要求较低，装配工作简单、经济、生产率高，便于组织流水装配和自动化装配，又可保证零、部件的互换性，便于组织专业化生产和协作生产，容易解决备件供给。因此。只要各组成环的加工技术上有可能，且经济上合理时，应该尽量优先采用完全互换装配法，尤其在成批大量生产时更应如此；大多数互换装配法的特点和完全互换装配法的他点相似，只是互换程度不同。大多数互换装配法常应用于生产节拍不是很严格的成批生产中。6.什么事分组装配法？其特点和应用场合是什么？答:分组装配法是先将组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大假设干倍，使其能较经济地加工；然后，将各组成环按其实际尺寸大小分为假设干组，各对应进行装配，从而到达封闭环公差要求；特点及应用场合：分组装配法可降低对组成环的加工要求，而不降低装配精度。但是，分组装配法增加了测量、分组和配套工作。当组成环较多时，这种工作就会变得非常复杂。所以，分组装配法适用于成批大量生产中封闭环公差要求很严、尺寸链组成环很少的装配尺寸链中。7.什么是修配装配法？其特点和应用场合是什么？答:修配装配法是将尺寸链中各组成环的公差相对于互换装配法所求之值增大，使其能按该生产条件下较经济的公差制造，装配时去除补偿环〔预先选定的某一组成环〕局部材料以改变其实际尺寸，使封闭环到达其公差于极限偏差要求；特点及应用场合：修配装配法可降低对组成环的加工要求，利用修配补偿环的方法可获得较高的装配精度，尤其是尺寸链中环数较多时，其优点更为明显。在大批大量生产中很少采用修配法；在单件小批生产中那么广泛采用修配法；在中批生产中，一些封闭环要求较严的多环装配尺寸链大多采用修配法8.什么是调整装配法？它有哪三种形式？装配时用改变调整件在机器结构中的相对位置或选用适宜的调整件来到达装配精度的装配方法，称为调整装配法。动调整法、固定调整法和误差抵消调整法。机械加工中，加工阶段划分为〔粗加工〕、〔半精加工〕、〔精加工〕、〔光整加工〕到达装配精度的方法有〔互换法〕、〔调整法〕、〔修配法〕。3.加工精度包括〔尺寸〕、〔形状〕、〔位置〕三方面的内容.定位误差由两局部组成，其基准不重合误差是由〔定位基准〕与〔工序基准〕不重合造成的，它的大小等于〔两基准间尺寸〕的公差值.机床主轴的回转误差分为〔轴向跳动〕、〔径向跳动〕、〔角度摆动〕机械加工中获得工件形状精度的方法有〔轨迹法〕、〔成型法〕、〔展成法〕等几种.选择精基准应遵循以下四个原那么，分别是：〔基准重合〕、〔基准统一〕、〔互为基准〕、〔自为基准〕。为减少毛坯形状造成的误差复映，可采用如下三种方法，分别是：〔提高毛坯制造精度〕〔提高工艺系统刚度〕、〔屡次加工〕.为减少误差复映，通常采用的方法有：〔提高毛坯制造精度〕，〔提高工艺系统刚度〕，〔屡次加工〕外表质量中机械物理性能的变化包括〔加工外表的冷却硬化〕，〔金相组织变化〕，〔剩余应力〕机械加工中获得工件形状精度的方法有〔轨迹法〕，〔成型法〕，〔展成法.轴类零件、盘类零件和箱体类零件加工时，其常见的统一基准分别为：〔两中心孔连线〕、〔圆孔、端面〕、〔一面双孔用调整法对刀时引起工件的加工误差，可以看作为常值系统性误差一般机械零件的加工顺序为：〔先粗后精〕、〔先主后次〕、〔先基面后其他〕、〔先面后孔〕工艺系统是由〔机床〕、〔夹具〕、〔刀具〕、〔工件〕构成的完整系统.为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个外表的工步，称为(复合工步1外表粗糙度的影响因素有〔刀具几何度数〕、〔切削用量〕、〔充分冷却〕、〔工艺系统抗振性〕生产类型为〔单件小批〕生产时，极少采用夹具，一般用划线及试切法到达精度要求。9.工艺系统热变形和刀具磨损都属于工艺系统的〔动态〕误差，对工件加工误差而言，造成〔变值〕系统性误差。.装配尺寸链与装配技术要求有关的零部件因素〔尺寸〕与装配技术要求构成的封闭图形。.磨削淬火钢时，影响工件金相组织变化的主要因素是〔磨削温度〕，所以通常分为(回火〕烧伤、〔退火〕烧伤和〔淬火〕烧伤4.不完全互换法适用于〔2、5〕，修配法适用于〔3、4〕，固定调节法适用于〔1、5〕。①大批大量生产；②成批生产；③单件小批生产；④多环装配尺寸链；⑤少环装配尺寸分组选配法装配对零件的〔制造精度〕只要求可行，而可获得很高的装配精度分组选配法装配对零件的〔加工精度〕要求不高，而可获得较高的装配精度分组选配法装配对零件的〔加工制造精度〕要求不高，而可获得很高的装配精度。加工细长轴时，由刀具热变形引起的工件误差属于〔变值系统性误差〕基准位移误差是〔定位〕基准相对于〔起始〕基准