第三版机械制造工艺学第二章习题解答

机械制造工艺学部分习题解答2
第二章：机械加工工艺规程设计（第3版P94）
2-1何谓机械加工工艺规程？工艺规程在生产中起何作用？
概念题，见教材P25.
2-2简述机械加工工艺过程卡和工序卡的主要区别以及它们的应用场合？
概念题，见教材P25.
2-3简述机械加工工艺过程的设计原则、步骤和内容。

见教材P25-31.
2-4试分析图所示零件有哪些结构工艺性问题并提出正确的改进意见。

解：1）键槽设置在阶梯轴90°方向上，需两次装夹加工。

将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上，一次装夹即可对两个键槽加工。

2）车螺纹时，螺纹根部易打刀；且不能清根。

设置退刀槽，可使螺纹清根；操作相对容易，可避免打刀。

3）两端轴颈须磨削加工，因砂轮圆角而不能清根；设置退刀槽，磨削时可以清根。

2-7何谓经济精度？选择加工方法时应考虑的主要问题有哪些？
答：（P34）经济精度——在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人，不延长加工时间）所能保证的加工精度和表面粗糙度。

选择加工方法时应考虑（P35）：根据零件表面、零件材料和加工精度以及生产率要求，考虑本厂现有的工艺条件，考虑加工经济精度等因素。

2-8在大批量生产条件下，加工一批直径为，长度为58mm的光轴，其表面粗糙度，材料为45钢，试安排其加工路线。

答：粗车——半精车——粗磨——精磨——精密磨削。

2-9图4-71所示箱体零件的两种工艺安排如下：
(1)在加工中心上加工：粗、精铣底面；粗、精铣顶面；粗镗、半精镗、精镗Φ80H7孔和60H7孔；粗、精铣两端面。

(2)在流水线上加工：粗刨、半精刨底面，留精刨余量；粗、精铣两端面；粗镗削、半精镗Φ80H7孔和60H7孔，留精镗余量；粗刨、半精刨、精刨顶面；精镗Φ80H7孔和60H7孔；精刨底面。

试分别分析上述两种工艺安排有无问题，若有问题请提出改进意见。

答：(1)应在先加工底面、顶面之后，加工两端面，因为底面、端面是定位表面，定位表面加工之后，再进行镗孔。

按照制度工艺规程的原则应该是先面后孔、基准先行，故应把粗、精铣两端面放到镗孔的前面。

(2)孔加工时，应以底面作基准，所以底面的精加工应放到镗孔加工之前。

2-10何谓毛坯余量？何谓工序余量？影响工序余量的因素有哪些？
答：毛坯余量即加工总余量——毛坯尺寸与零件尺寸之差。

工序余量——相邻两工序基本尺寸之差。

影响工序余量的因素有：上工序的尺寸公差Ta ，上工序产生的表面粗糙度Ry 和表面缺陷层Ha ，上工序留下的空间误差ea ，本工序的装夹误差εb 四个部分。

2-11图2-76所示小轴系大量生产，毛坯为热轧棒料，经过粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图样要求。

现给出各工序的加工余量及工序尺寸公差，见表2-26毛坯的尺寸公差为±1.5mm 。

试计算工序尺寸，标注工序尺寸公差，计算精磨工序的最大余量和最小余量。

解：该题主要是工序尺寸及公差的计算，参照教材P47-48，将计算过程列表表示。

工序名称
工序余量/mm 工序工序基本尺寸/mm 工序尺寸标注/mm 精度/mm 表面粗糙度Ra 精磨
0.10h60.230φ30h6粗磨
0.40h8 1.2530+0.1=30.1φ30.1h8精车
1.10h9 6.330.1+0.4=30.5φ30.5h9粗车
3.00h1212.530.5+1.1=31.6φ31.6h12毛坯(热轧)±1.531.6+3.00=3
4.6φ34.6±1.5
上述表中4个工序尺寸已经符合入体原则（因为计算机打印不方便），h 公差上偏差为0，下偏差不为0。

已知精磨工序余量Z b =0.10mm ，T b =0.013mm ，前道工序粗磨公差T a =0.033mm ，根据教材P44图2-17的几何关系，可得
Z max =Z b +T b =0.10+0.013=0.113mm ；
Z min =Z b -T a =0.10-0.033=0.067mm;
T Z =T a +T b =0.033+0.013=0.046mm 。

2-13在图4-73所示的工件中，，，，不便直接测量，试重新给出测量尺寸，并标注该测量尺寸的公差。

解：尺寸链如左图所示，图中L3为封闭环，L1,L2,L4为组成环，且L1为减环，L2,L4为增环。

求L4的基本尺寸，由L3=(L2+L4)-L1得L4=L3+L1-L2=20+70-60=30mm
由ES3=ES4+ES2-EI1
得ES4=ES3-ES2+EI1=0.15-0+(-0.05)=0.1mm 由EI3=EI4+EI2-ES1
得EI4=EI3-EI2+ES1=0-(-0.025)+(-0.025)=0mm 故测量尺寸应为mm 。

2-14图4-74为某零件的一个视图，图中槽深为+0.305m m ，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸？试标出它们的尺寸及公差。

解：[第一种方法]测量键槽的槽低到外圆最远素线的距离，尺寸链如左图(a)所示；
槽深L0为封闭环，外径L1为增环，测量尺寸L2为减环。

L2的公称尺寸为：L2=L1-L0=90-5=85
由ES0=ES1-EI2得EI2=ES1-ES0=0-0.3=-0.3
由EI0=EI1-ES2得ES2=EI1-EI0=-0.1-0=-0.1，所以0.120.385L -
-=mm 。

当然第一种测量方法较好。

[第二种方法]测量键槽槽底到内孔壁的厚度，尺寸链如左图(b)所示；
槽深+0.3005L =为封闭环，0
10.0545L -=为增环，200.025L =±为同轴度公差，0.02530
30L +=,L2，L3，L4均为减环；求L4的尺寸及公差。

L4的公称尺寸为：L4=L1-L0-L2-L3=45-5-0-30=10mm ；
由ES0=ES1-EI2-EI3-EI4，得EI4=ES1-EI2-EI3-ES0=0-(-0.025)-0-0.3=-0.275；
由EI0=EI1-ES2-ES3-ES4，得ES4=EI1-ES2-ES3-EI0=-0.05-0.025-0.025-0=-0.1；
所以0.140.27510L --=mm.（考虑同轴度的影响，把同轴度作为一个尺寸链进行计算！
）2-15某齿轮零件，其轴向设计尺寸如图4-75所示，试根据下述工艺方案标注各工序尺寸的公差：
1）车端面1和4；2）以端面1为轴向定位基准车端面3，直接测量端面4和端面3之间的距离；
3）以端面4为轴向定位基准车端面2，直接测量端面1和端面2之间的距离（提示：属于公差分配问题）。

解：根据题意，尺寸链上图所示，在图中A0为封闭环，A3为增环，A1，A2为减环。

A1，A2的公称尺寸，mm.由于
按大致IT11级精度考虑，T3=0.16，则T1=T2=0.07；
取A1，A2为对称公差，，计算A3的上下偏差。

由于ES0=ES3-EI1-EI2，可得ES3=ES0+EI1+EI2=0.15-0.035-0.035=0.08；
由于EI0=EI3-ES1-ES2，可得EI3=EI0+ES1+ES2=-0.15+0.035+0.035=-0.08；所以，mm 。

2-16图4-76所示小轴的工艺过程为：车外圆至00.130.5-Φmm ，铣键槽深度为0
H T H +，热处理，磨削外圆至0.0360.01530+
+Φmm 。

设磨削后外圆与车后外圆的同轴度公差为，求保证键槽深度为0.204+mm 的铣槽深度0H T H +。

解：尺寸链如上右图所示，需考虑同轴度公差的影响因素。

图中L0为封闭环，L2，L3，L4为增环，L1为减环。

已知，，
，，求解L4。

由于L0=L2+L3+L4-L1，所以，L4=L0+L1-L2-L3=4.25；
由于ES0=ES2+ES3+ES4-EI1，
所以，ES4=ES0+EI1-ES2-ES3=0.2+(-0.05)-0.025-0.018=0.107；
由于EI0=EI2+EI3+EI4-ES1，
所以，EI4=EI0+ES1-EI2-EI3=0+0-(-0.025)-0.0075=0.0175；
所以，mm
2-17一批小轴其部分工艺过程为：车外圆至mm，渗碳淬火，磨外圆至mm。

试计算保证淬火层深度为0.7～1.0mm的渗碳工序渗入深度t。

解：尺寸链如图4-16相同（按半径建立尺寸链），图中L3为封闭环，L2，L4为增环，L1为减环。

已知，，求解L4。

由于L3=L2+L4-L1，所以，L4=L1+L3-L2=10.3+0.7-10=1；
由于ES3=ES2+ES4-EI1，所以，ES4=ES3+EI1-ES2=0.3+(-0.02)-0=0.28；
由于EI3=EI2+EI4-ES1，所以，EI4=EI3+ES1-EI2=0+0-(-0.01)=0.01；
所以，mm
4-18图4-77a所示为某零件轴向尺寸简图，其部分工序如图b、c、d所示。

试校核工序图上所标注的工序尺寸及公差是否正确，如有错误，应如何改正？
解：尺寸链如上图所示，在图中为增环，为封闭环，求减环A2的尺寸。

公称尺寸：A2=A1-A0=40-10=30mm；
由ES0=ES1-EI2得到EI2=ES1-ES0=0-0.4=-0.4；
由EI0=EI1-ES2得到ES2=EI1-EI0=-0.3-0=-0.3；
所以，mm，图d)中标注的尺寸是不对的，应标注计算出来的A2的尺寸。

2-19拟用数控镗床加工某箱体的孔系，该箱体O1,O2孔的位置尺寸如图4-78所示，试确定镗孔顺序，
并计算有关坐标尺寸及坐标尺寸公差。

解：镗孔的顺序应该是先镗孔O1，然后根据坐标尺寸镗孔O2，可根据上图尺寸链求出坐标尺寸及公差，上述尺寸链是一个平面尺寸链的问题。

已知：A2=18，R1=121.125±0.05，
A1=R1*cosα=119.78mm；其对称公差为：T1=TR*cosα=0.0494
A2的对称公差为：T2=TR*sinα=0.00743
所以，mm;mm。

2-20何谓劳动生产率？提高机械加工劳动生产率的工艺措施有哪些？
答：劳动生产率——单位时间内生产产品数量称为劳动生产率。

（P184-188）提高劳动生产率的措施有：1）缩短基本时间；2）减少辅助时间或者辅助时间与基本时间重叠；3）减少布置工作时间；4）减少准备时间和终结时间。

2-21何谓时间定额？何谓单件时间？如何计算单件时间？
答：（P183）时间定额——在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需要消耗的时间。

单件时间——完成一件产品所需要的基本时间、辅助时间、布置工作地时间和休息时间之和。

如何计算单件时间（P184式(4-24)）：T单件=t基+t辅+t布置+t休
2-22何谓生产成本与工艺成本？两者有何区别？比较不同工艺方案的经济性时，需要考虑哪些因素？
答：（P188）生产成本——包括两部分费用，一部分费用与工艺过程直接有关，另一部分费用与工艺过程不直接有关（例如行政人员工资、厂房折旧费、照明费、采暖费等）。

工艺成本——与工艺过程直接有关的费用。

工艺成本约占零件生产成本的70％-75％。

比较工艺方案的经济性时需要考虑的因素：生产类型、工时定额、机床及工艺装备的折旧等，在保证加工质量和生产效率的前提下、尽可能降低工艺成本。

2-26成组技术最适于哪些生产类型的工厂采用？它能提高生产率的原因何在？
答：（P199-208）成组工艺最适合那些中等批量生产类型的企业应用。

它提高生产率的原因是采用了依据相似原理的成组工艺，扩大了零件的生产批量（成为大批大量生产），按成组工艺布置机床，减少了零件的搬运和等待时间，所以可以提高生产效率。

2-28何谓CAPP？一个CAPP系统一般包括哪几个组成部分？
答：（P208-）CAPP是指用计算机辅助编制零件的加工工艺规程。

CAPP系统一般包括文件读入识别部分、数据处理分析部分、CAPP数据库、输出显示等部分组成。

2-29样件法与创成法CAPP在原理上有何异同？各有何优缺点？各适合于何种场合？
答：（P208-212）
样件法CAPP——在成组技术基础上，将同一零件族中所有零件合成主样件，再按主样件制订出适合本厂的典型工艺规程。

创成法CAPP——利用对各种工艺决策制定的逻辑算法语言自动地生成工艺规程。

样件法CAPP原理简单，易于实现，编制的工艺规程适合特定（已有同类产品）的工厂和产品。

创成法CAPP，如CAPP专家系统，更符合实际，具有较大的灵活性和适应性，可弥补样件法的不足。