机械制造工程学课后作业答案.pdf
第一次作业（部分解答）：1.试画出下图所示切断刀的正交平面参考系的标注角度九、a。、K,、K；、入,（要求标 出假定主运动方向巳、假定进给运动方向v/、基面和切削平面尸,）3.如下图所示，链孔时工件内孔直径为四加，链刀的几何角度为九二10。，尢=0,a。=8，Kr=75。若镶刀在安装时刀尖比工件中心高力=加加，试检验镶刀的工作后角a,。(1)tanaetan(x0+0o)cos2is cosQs+仇)t a n0o=t a nOp-co sKr=t a n2.2 9 xco s750=0.01e。=0.59t a n0s=t a nGp-sinKr=t a n2.2 9 x sin75=0.039仇=2.2 1代入式求得：tanae=0.151,a 生=8.59第二次作业部分答案：6.试按下列条件选择刀具材料或编号。45钢锻件粗车；(C.YT 5(P30)H T 200 铸件精车；(A.YG3X(K01)低速精车合金钢蜗杆；(B.W18 Cr4V)(4)高速精车调质钢长轴；(G YT 30(P01)中速车削淬硬钢轴；(D YN10(P05)(6)加工冷硬铸铁。(F.YG6X(K10)A.YG3X(K01)B.W18 Cr4V C.YT 5(P30)D.YN10(P05)E.YG8(K30)F.YG6X(K10)G.YT 30(P01)7.简要说明车削细长轴时应如何合理选择刀具几何角度(包括K,、a)？1)Kr：细长轴刚性不足,取90；2)儿：取正刃倾角。(05)3)yo：刚性不足的情况下，前角应取正值，并根据不同的材质尽可能取较大的值。4)a“：刚性不足的情况下，后角应取正值，并根据不同的材质尽可能取较小的值。第四次作业部分解答：4.在三台车床上分别用两顶尖安装工件，如下图所示，各加工一批细长轴，加工后经测量 发现1号车床产品出现腰鼓形，2号车床产品出现鞍形，3号车床产品出现锥形，试分析 产生上述各种形状误差的主要原因。(a)(b)(c)解答：(a)主要原因：工件刚性差，径向力使工件产生变形，“让刀”；误差复映。(b)主要原因：工件回转中心(前后顶尖)与走刀方向(导轨)不平行，如：两顶尖在 垂直方向不等高、机床导轨磨损等；工件刚性强，但床头、尾座刚性差；误差复映等。(c)主要原因：刀具的磨损；机床前后顶尖在水平方向偏移；误差复映等。5.在车床上车削一批小轴，经测量实际尺寸大于要求的尺寸从而必须返修的小轴数占24%,小于要求的尺寸从而不能返修的小轴数占2%,若小轴的直径公差了=0.16川用，整批工件 的实际尺寸按正态分布，试确定该工序的均方差o,并判断车刀的调整误差为多少？解答：已知：T=0.16可修复废品率=24%=0.24,不可修复废品率=2%=0.02尸()=0.50.24=0.26户)=0.5-0.02=0.48查表：%=0.71 Zb=2.050.08-=071 o&=2_T人I-AX。2 0.08+A Qn.Zb=-=-=z.u?o o cy0.08 A 0.08+A0.712.05求出：A=0.039o=0.0586、在自动车床加工一批小轴，从中抽检200件，若以0.01 mm为组距将该批工件按尺寸大 小分组，所测数据如下尺寸间隔(mm)各件数尺寸间隔(mm)零件数自到Hi自到Hi若图纸的加工要求为（P 试求:15.0115.02215.0815.095815.0215.03415.0915.102615.0315.04515.1015.111815.0415.05715.1115.12815.0515.061015.1215.13615.0615.072015.1315.14515.0715.082815.1415.153绘制整批工件实际尺寸的分布曲线？计算合格率及废品率？计算工艺能力系数，若该工序允许废品率为3%,问工序精度能否满足？解答：-1x=x(15.015x2+15.025x4+200+15.145x3)15.0832a=x(15.015-15.08 32 x2+(15.025-15.08 32 x4+-+(15.145-15.08 32x3)。0.024加工要求:妫5%,Xmin=1496,/ax=15.14公差带中心:14.96+614-JC叵2.37 0.0242xx-xZh14.96-15.083?5.130.024M金)=0.491合格率=0.5+0.491=0.991=99.1%；废品率=1-0.991=0.9%o（|）（4）=。.5二工叽1.256(56 x 0.024第五次作业部分答案 3.切削加工时可以采用哪些措施减小加工表面粗糙度？答：减小表面粗糙度值的办法有刀具几何参数，工件材料和加工因素等方面。刀具方面：a减小主偏角，副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以降低残留面积高度，减小表面粗糙 度值。b适当增大前角，可减小变形，有利于减小表面粗糙度值。c适当增大后角，可减少刀具与工件的摩擦和挤压，有利于减小表面粗糙度值。d正值的刃倾角使切屑流向工件待加工表面，可以防止切屑拉毛已加工表面。e车刀刃磨后，进行研磨，减小刀具的表面粗糙程度值，有利于减小表面粗糙度值。工件材料：塑性材料的塑性越大，切削变形越大，与刀具的粘接作用增加，表面粗糙度值增大。利 用物理方法对材料进行退火、正火、时效、调质等办法能提高材料的力学性能，有利于减小 表面粗糙度值。加工因素：a进给量影响残留面积高度，进给量减小，表面粗糙度值减小。b选择适当的切削速度，避开出现积屑瘤，有利于减小表面粗糙度值。c选用适当的乳化液，增加润滑性能，减小刀具与工件的摩擦，有利于减小表面粗糙度 值。第六次作业答案1.图示零件，毛坯为。35冽加棒料，批量生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工 艺过程的组成。机械加工工艺过程：在锯床上下料；车一端面钻中心孔；调头，车另一端面钻中心孔;将整批工件靠螺纹一边都车至（|）30mm;调头车削整批工件的M 8 mm外圆；车（|）20/%加 外圆；在铳床上铳两平面，转90后铳另外两平面；车螺纹、倒角。工序安装工位工步1、下料2、车削211）车端面2）钻中心孔3）车另一端面4）钻另一中心孔3、车螺纹端外圆至（|）3（77/72111）车外圆4、车削（|）18 mm外圆111）车外圆5、车螺纹端外圆至（|）20m机111）车外圆6、铳削平面121）铳两平面2）铳另两平面7、车螺纹111）车螺纹2）倒角2.图示为在两顶尖间加工小轴小端外圆及台肩面2的工序图，试分析台肩面2的设计基准、定位基准及测量基准。设计基准、定为基准、测量基准均为1面，基准 重合。3.试分析说明图中各零件加工主要表面时定位基准（粗、精）应如何选择？1）以0180外圆为粗基准，加工060外圆及左侧两端 面；2）以060外圆为精基准，加工0180外圆、右侧大端 面以及040内孔，保证大端面与内孔的垂直度要求；3）以内孔为精基准（心轴定位），加工。180外圆、060 外圆以及齿轮轮齿。第七次作业答案:1.某铸件箱体的主轴孔设计要求为（|）18 0J 6（方器），在成批生产中加工顺序为：粗镣半精锋精锋浮动钱，其各工序的加工余量和相应所达到的公差等级下表所示。试查阅有关手册计算出各工序的基本尺寸和各工序尺寸及偏差，填入表内。工序名称工序余量mm工序所能达到 公差等级工序基本尺寸工序尺寸及 偏差浮动键孔0.2IT 60180(plo 0_o.o o 7精镇孔0.6IT 70179.8i p 7c Q+0*026半精镶孔3.2IT 90179.201792俨粗健孔6IT 110176(H 76T5总余量10IT 160170(|)170 1.2 52、在成批生产的条件下，加工下图所示零件，其工艺路线如下：粗、精刨底面；粗、精刨顶面；在卧式镶床上镶孔。i粗链、半精链、精键孔；ii将工作台准确地移动（80 0.03）相加后粗锋、半精锋、精锋。607孔。试分析上述工艺路线有何不合理之处，并提出改进方案。解答：不合理之处：不符合粗精分开的原则。改进后的方案：粗刨底面；粗刨顶面；粗锋。80孔；粗镇060孔；精刨底面；精刨顶面；半精镇。80孔、060孔；精锋。80孔、060孔;3、如下图所示为被加工零件，要求保证尺寸60.lmmo由于该尺寸不便测量，只好通过 测量尺寸L来间接保证。试求测量尺寸L及其上、下偏差，并分析有无假废品现象存在？解答：尺寸链如图所示。封闭环：及二60.1增环：LL1=26 0.05减环：2=36o.o 5L-Lq+Z2 L1 16ESL=ESh-ESLi+EIL2=-0.01EIL=EIL0-EILi+ESL2=-0.05 7-1 二一.1 L 一 10-0.05检验中如果L尺寸超差，可能出现假废品现象。此 时应同时检验&、Z2尺寸，如果有超差，则为废品。4、下图所示为轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及各面，现许在铳床上铳出右端槽,并保证尺寸5,06加加及26 0.2mm,求试切调刀时的度量尺寸、A及其上下偏差。解答：尺寸链1如下图所不，封闭环：26 0.2依据尺寸链公式可求出：A=6XIO；005 I 26 0.2.-,A420 0.14-1 50。/尺寸链2如右图所示 260.290 013 30-0.06200.025H封闭环：5 1依据尺寸链公式可求出：H=2525.下图所示为箱体零件(图中只标注了有关尺寸)，试分析计算：若孔Q、Q分别都以面为基准锋孔时，试标注两锋孔工序的工序尺寸；检验孔距时，因(800.08)根加不便于测量，故选测量尺寸A,试求工序尺寸A及其上 下偏差；若实测尺寸4超差了，能否直接判断该零件为废品？解答：(1)以M为基准键孔，工序尺寸心、心如右 图所示，尺寸链如右中图所示。封闭环：及=800.08反计算求L i、LTLq=0.16取：TU=0.1 TL,=0.06匕为协调环，=500.03求出：Lr=1300.05(2)尺寸链如右下图所示。封闭环：Ao=8OO.O8增环：A2=A3=2 Oo 0175求出:Al=40牒A,Ao8Q0-H。8 k 6-hOG第八次作业答案:1.如图所示为被加工零件（仅注有关尺寸），其工艺过程如下：工序1：铳上下两端面至尺寸A1=25%：mm;工序2：钻孔d,铳沉孔D至深A2；工序3：磨顶面至零件尺寸要求；（252嚷,10/4）试确定工序尺寸A2及磨削余量Zo解答：计算42,提取右图尺寸链。其中：封闭环A）=10消24增环:a2,A3=25L减环：Ai=25.；o根据极值法公式，求出：A.2=10+0.23计算Z,提取右图尺寸链。其中：封闭环4=10 丁增环：A2=10：东，减环：Z根据极值法公式，求出：Z=Ot o n Zmin=o.ll2.下图（a）所示为轴套零件简图（图中只标注了有关的轴向尺寸），按工厂资料，其工艺 过程的部分工序如图（b）所示：工序V,精车小端外圆、端面及台肩；工序VI,钻孔；工序vn,热处理；工序vni,磨孔及底面；工序ix,磨小端外圆及肩面。试求工序尺寸4、b及 其偏差。0.1根据极值法公式，求得:提取尺寸链(2),其中：封闭环：Ao=5.5 0.3增环：Ci=5.2 0.1,03=26/1,A减环：B=2 901根据极值法公式，求得：A=3.3?o.2(2)3.某零件的加工路线如图所示：工序I,粗车小端外圆、轴肩及端面；工序H,车大端外 圆及端面；工序m,精车小端外圆、轴肩及端面。试校核工序in精车小端外圆端面的余量是否合适？若余量不够应如何改进？最小余量须20。工序I解答：提取尺寸链(1)工序IIIZ5为封闭环。Z5=2 0.5 2 0=0.5ESZ5=0-(-0.1)=0.1(1)EIZ5=-0.1-0=-0.120%,z5=0.5%提取尺寸链(2),Z4为封闭环。z3 LZ4=2 0.5+52502 2=0.5ESZ4=0+0-(-0.2)-(-0.3)=0.5：ZZ4=-0.1-05-0-0=-0.650,Z4=0.51：Z4min=-0.1,不合理。改进：将尺寸 52o,5 n 53o,54.图(a)所示为某零件简图，其部分工序如图20.5。2 2 52工(2)(b)、(c)、(d)所示。试校核工序图上所T标注的工序尺寸及偏差是否正确？如不正确应如何改正？(b)工序05(d)工序15解答：如右图所示,4=104,=A3=40）3分析工艺过程，尺寸4=10,4及4=4010.3分别为某尺寸链封闭环。尺寸链（1）中:封闭环：A3=A3Q=4Oo,3增环：A31=4O.3o,1,A2 2=1Oo,1减环：A21=1O.4oO2按照尺寸链要求，A30=A31+A22-A21，但是：4040.3+10-10.4需修改公称尺寸，将人21=104改为421=103,/=0.3，按照反计算，取：T431=TA22=TA2l=0.1取A2 1为协调环，按照入体原则，取：A2 2=1Oo.i，A31=4O.3o1由尺寸链公式，求出：A21=10.31分析加工过程，提取尺寸链（2）尺寸链（2）中:封闭环：a=a10=io r4增环：41=40.3。，42=10。减环：A2 1=10.3$1 A33=3Oo,3显然，433尺寸不合理，现以人33为协调环，按尺寸链公式求出:加=30常第九次作业答案1.应用夹紧力的确定原则，分析下图所示夹紧方案，指出不妥之处并加以改正。2.根据六点定位原理，分析下图所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。kJ日照解答:(a)双顶尖部分定位，消除5个自由度，即：X Y Z Y、Z(b)部分定位，消除5个自由度，即:X、Y、Z、Y、Z(c)部分定位，消除4个自由度，即：V、7、V、2(d)长销小平面组合，部分定位，消除5个自由度，EP：X Y.Z.Y.Z(e)完全定位，消除6个自由度，即：又、亍、2、X、丫、之(f)部分定位，消除5个自由度，即：支、7、7、X、V3.根据六点定位原理，分析下图所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。如果属于 过定位或欠定位，请指出可能出现什么不良后果，并提出改进方案。解答：(a)Y,2两个自由度过定位，改进：(1)改为双顶尖定位，或(2)三爪卡 盘夹持部分缩短。(b)短圆销大平面限制9、V、之、X、Y 5个自由度，V型块限制2、2两 个自由度过定位，但弹性支撑的V型块，释放了Z方向自由度。所以，属完全 定位。(O部分定位，消除5个自由度。4.如下图所示，工件以A、B面定位加工孔M0/77,试计算尺寸(120.1)加加和(30 0.1)加加的定位误差。解答：对于尺寸(300.V)mm：o=0对于尺寸(12 0.1)mm：Ay=0b 0.03+0.02=0.05d=Ay+Ag=0.055.一批工件如下图所示，以圆孔帽。“7G用芯轴(|)2 0g6(：；歌曲/w定位，在立 式铳床上用顶尖顶住芯轴铳槽。其中外圆。46(0.016)帆机、20”7内孔及两端面均已加 工合格，外圆对内孔的径向跳动在0.021加之内。要保证铳槽的主要技术要求为：槽宽。为1幼9(),043)；槽距端面尺寸为2(d2(o.2 i)；槽底位置尺寸为34.8/11(0016)；槽两侧对外圆轴线的对称度公差为0.1掰2 o试分析其定位误差对保证各项技术要求的影响。解答：(1)槽宽b：由刀具决定槽宽的尺寸精度，定位误差对此项精度没有影响。(2)槽距端面尺寸：基准重合。Ao=0d+Ae=-(0.02 1+0.013+0.02)+-x 0.016(3)槽底位置尺寸：2 2=0.035ix0.163(4)槽两侧对外圆轴线的对称度公差：M=9x0.02=0.01 1x0.12 3第十次作业答案1、有一批工件，如下图(a)所示。采用钻模夹具钻削工件上05相根(0.)和(|)8根根(02)两孔，除保证图纸要求外，还要求保证两孔连心线通过帕。乂mm 的轴线，其对称度公差为0.08 mm。现采用图(b)、(c)、(d)所示三种定位方案，若定位误差不得大于工序公差的1/2o试问这三种定位方案是否都可行？(a=90)(d)解答:综上：只有b方案可行。(b)图：对于。2孔,A 02TdTd0.10.10.12 11x0.12(d)图：、D=,72 _ _T01一亍一:0.05诵时中心的偏能昌.人 Td0.1A(F71、1 vC OR八D、.a2 sin22 sin45二-2,2.如下图所示，在工件上铳一键槽一，其要求见图示，试计算各方案在尺寸 45*mm及槽宽对称度方面的定位误差，并分析哪种定位方案正确？W(f)解答：(b)图，对尺寸45：。45=Ay+As J(o 02 1+0.013+0.1)+1 X0.02 5=0.0795 1 x0.22 2 3对称度：二。(c)图，对尺寸 45：AD45=Ay+AB=0+ix 0.02 5=0.012 5:7对称,对称=0.05(d)图，对尺寸 45：AD4S=0ix0.23对称度：。对称=；X 0.02 5+|X 0.1=0.062 5；T对称，4懒=0.05(e)图，对尺寸 45：Aw45-0 对称，T对称=0.05(f)图，对尺寸 45：八。45=Ay+A5=0+Lx0.02 5=0.012 5 对称，/对称=0.05各定位方案均不能满足要求。3.在轴上铳一平面，工件定位方案如下图所示，试求尺寸A的定位误差。解答：Am=Ay=05+0.3 tan 45=0.654 2 sin 454.下图所示为某铳键槽工序的加工要求：键宽8嘤则、键槽深度尺寸76尢mm及 键槽对(P 80轴线对称度为0.2mm。已知轴径尺寸於。1mm,试分别计算如图b、图c所示两种定位方案的定位误差，并判断哪个方案更好。定位误差：由于定位基准重合，故卤=0 mm对称误差：A对称)=，=-=0.05 mm 2 2对于方案c：定位误差：Dc=T d(1-1)=01(1-1)=0.02 1 mm2 a 2 90Sin Sin-2 2对称误差：*愀；=0 mm方案b中，今吧=吧=0.2 5,方案c中，戊=021=0.21T对称 0.2 T 0.1比较方案b及方案c中定位误差及对称误差的比值，方案c更好。第十一次作业答案1.图所示为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0.380.95,初点范围内，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。解答：Ao=0.38 0.95=0鬣TA0=0.57极值法求解：0.57=TAi+TA2+0.12+0.12+TA5.TAi+TAz+TAs=0.33等公差法：TA】二必2=四5=0.11取A?为协调环Ai=94011,A3=25 oj2,A4=41()j2A5=*uESAo=ESA2+ESA3+ESA4+ESA5-EIAj.0.95=ESA2+0+0+0.11-(-0.11):.ESA2=0.73EIAo=EIA2+EIA3+EIA4+EIA5-ESAx 0.38=EIA 2+(-0.12)+(-0.12)+0-0.EIA 2=0.62 A C 4+0.73.A=24+o,62经验法：取 TA 1=0.16,TA2=0.09,TA 5=0,08取 A2为协调环 A1=94O,16,A3=25 o,12,A4=41o.12,A5=4.0.95=ESA2+0+0+0.08-(-0.16).ESA2=0.710.38=EIA2+(-0.12)+(-0.12)+0-0HA 2=0.62A?=2 4+0,622.图所示为齿轮箱部件，根据使用要求，齿轮轴肩与轴承端面间的轴向间隙应在1 1.75M加 之间范围内。若已知各零件的基本尺寸为4=10如机、A2=50mm 4=4=5加加、A-140nmo试确定这些尺寸的公差及偏差。（采用等公差法）解答：A。=1 1.75=1产IA0=0.75极值法：TAi=0.15 5取.A1=1O1；015，A2=5O；015.A3=50.15,A4=14Ooo15取As为协调环求出：As=5 oi5 概率法：ta 0.75 -n id1A；=,_=x 0.335 b 0.34m 5A pn p+0.34 a uc+0.34Ax=lOlo,A2=5OoH-V A3=5,A4=l%4取As为协调环：Ai=101；34=101170.17A2=50炉=50.170.17A3=5：34=4.830.17A4=140034=139.830.17Ao=1/5=1.375 0.375As=10117+50.17-4.83-139.83-1.375=5.305As=5.305 0.17=5：；
