机械制造工艺习题解

2、图所示a）为一轴
套零件，尺寸38
0 0.1
mm
和8 0 0.0 5
800 0.05
10
0.1
mm 已加工好，b）、
c）、d）为钻孔加 工时三种定位方案 的简图。试计算三
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
38 －00.1 a） A2
种定位方案的工序
尺寸A1 、A2和 A3。
c） 习图5.13
A1
b） A3
d）
800 0.05
不合格品
可修复的 不合格品
z左
x左 x
18 0.035 17.975 0.01
1
F（z左） F (1) 0.3413
17.945
17.965
x
18.000 18.005
z右
x右 x
18 17.975 0.01
2.5
T/2 T/2
F（z右） F (2.5) 0.4938
3σ
3σ
F左 0.5 F (z左 ) 0.5 0.3413 0.1587 F右 0.5 F (z右 ) 0.5 0.4938 0.0062 F总 F左 F右 16.49%
（1）工艺系统刚度 （1）误差复映系数
Ks
1
1
1
1
1
1
8000
KH KB 40000 10000
CFx f ZFy 2000 0.050.75 0.0264
Ks
8000
（2）齿轮毛坯加工直径尺寸的最大误差
d 2 (apmax apmin) 2 0.0264 [(105 1-100)/2 - (105 -1-100)/2] 0.0528
确定工序能力
Cp
T
6
0.035 0.58 0.67 0.06
工序能力四级，很差。
减少废品的改进措施
✓ 存在常值系统误差：调整机床（将分布中心调整至公 差带中心位置），消除常值系统误差
✓ 工序能力低下（四级）：更换成更高精度机床，减少 随机误差
单件小批量： 画线，使腔体加工后壁厚均匀。 若铸件上有主轴孔，以所主轴孔 的画线为基准，先加工主轴孔。 以主轴孔为精基准加工A,C,B面。 若铸件上无主轴孔，则以A，C 面的画线为基准加工A,C 面，再 以A,C面为精基准加工I孔，B面 及其它面。
xM 17.9825
计算常值系统误差 s xM - x 17.9825-17.975 0.0075
计算随机误差（尺寸分散范围）
R 6 6 0.01 0.06
R (0.06) T (0.035) 必然有不合格产品
△s x=17.975
xM=17.9825
画出分布曲线
求该批零件的不合格率 不可修复的
10
0.1
A1
38 －00.1 a） A2
b） A3
1）图b： 解：基准重合
c）
习图5.13
mm d）
2）图c：
解:
(1)列尺寸链
(2)判断各环性质
尺成寸 环1，0且±A0.21为是增封环闭，环8，00尺.05寸为A减2和环。800.05 是组
(3)由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，
有：
10= A2－8，→A2=18mm 由直线尺寸链极值算法偏差计算公式：
a 大平面限制 z、 x、 y 3个自由度；
xb、固活y定动自VV由形 形度块 块被限 限重x制制、复yx限、自制y由，度2属个。过自定由位度。；
c 将两V形块之一改为平板形式（或两V形块同步移 动）。
方案1
方案2
两V形块同步移动
方案3
第四章习题
1、假设工件的刚度极大，且车床刚度大于尾座 刚度，试分析如图所示的三种加工情况，加工 后工件表面会产生何种形状误差？
2 [(20 0.05) (20 0.05)]/ 150 2
0.0707/150
rmax rmin
A
3
2 2
(d max
dmin )
/ 150
2 [(20 0.05) (20 0.05)]/ 150 2
0.0707/150
5、 某箱体零件原有一精度很高的100mm孔，今分两道工序在镗床上进行扩孔加工。 （1）前一道工序镗床主轴与工作台有平行度误差=2º，采用工作台进给方式，一次走 刀。假设工艺系统刚度很高，刀尖位置准确调整到dc= 103mm，见图示。 （2）后一道工序加工时，镗床主轴与工作台平行，采用主轴进给方式。将刀尖准确调 整到105mm后，一次走刀加工。若工艺系统Ks=10000N/mm，f=0.10mm/r，ZFy=0.75， CFx=2100N/mm2。 求：经过这两道工序加工后孔的圆度误差
② 粗基准--液压油缸外圆没有功能要 求，与内孔未注位置公差要求。而孔B 是重要加工面，从保证其余量均匀的 角度出发，应选孔B的毛坯孔作定位粗 基准。
B
b）
又：若要求壁厚均匀呢？(讨论如下)
设内孔B与外圆之间有偏心:
加工后孔 的形状
以内孔B为基准 e
加工后孔 的形状
以外圆为基准 e
图c：
① 精基准—飞轮的设计基准是孔A。
a）车阶梯轴小外圆及台阶端面； b）车外圆，保证外圆与内孔同轴； c）钻、铰连杆小头孔，要求保证与大头孔轴线的距离及平行度，并与毛 坯外圆同轴； d）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。
a b
三爪卡盘限制
前后x、顶y尖、 限x、制y
xx、、 yy、、 zx、、 xy、4y个 5自个由自度由；度。
②
① ②只 必需 须须 限限 制制x、z y1、个自z由3度个自由度
b）必须限制 x、 y、 x、 z 4个自由度
c）必须限制 x、 z、 y、 z 4个自由度
y x
d）必须限制 x、 y、 x、 y、 z 5个自由度
2、 试分析习图2.43所示各定位方案中：a 各定位元件限制的自由度；b 判断 有无欠定位或过定位；c 对不合理的定位方案提出改进意见。
⑥ 磨环线标记面成（以另一端面为精基准）
卡头
φ？X8
⑦ 滚齿（内孔与环线标记面为精基准）
⑧ 剃齿（内孔与环线标记面为精基准）
⑨ 齿部氮化处理
图b：
① 精基准--液压油缸的设计基准是孔B。 按基准重合原则，应选孔B为精基准。 以B为精基准也可以方便地加工其他表 面，与统一基准原则相一致。故选孔B 为统一精基准。
35
A
150
（1）铣床工作台面与导轨的平行度误差：1=0.05/300
（2） V形块交点A的连线与夹具体地面的平行度误差： 1=0.01/150=0.02/300
（3）阶梯轴工件两端轴颈尺寸差导致不平行度误差：3
2 2
(d max
dmin )
/ 150
总的不平行度误差= 1+ 2+ 3=0.21/300 最大值： /150=0.105/150
7、 加工一批小轴，其直径尺寸要求为 1800.035 mm，加工后尺寸接近正态分布， 测量计算得一批工件直径尺寸的算术平均值 x 17.975m，m均方根
差 0.01mm 。试计算不合格品率，并分析不合格产品产生的可能原因，指出
减少不合格品的措施
小轴公差带中心 1800.035 17.9825 0.0175
Φd ΦD
按基准重合原则，应选孔A为精基
准。以A为精基准也可以方便地加
工其他表面，与统一基准原则相
A
一致。故选孔A为统一精基准。
tA
② 粗基准--为保证飞轮旋转时的平衡， 大外圆与不加工孔要求同轴，且
不加工内端面与外圆台阶面距离
应尽可能的均匀，故应不加工孔 及内端面作定位粗基准。
加工过程如下： 先以右端不加工表面直径为D的内孔和内端面作为粗基 准，加工左端面、直径为d的通孔、左端外圆、台阶面 及右端外圆；再以左端外圆（或内孔）作为精基准加工 右端面。
2
2
2
180
0.3
改善工件形状精度的工艺方法：
增大D；减小B；减小倾斜角；多 次进刀
50 100
3、试分析在车床上加工一批工件的外圆柱面产生如图所
示三种形状误差的主要原因
细长工件，刚度低
主轴 n
主轴 n
导轨
f
主轴 n B
导轨
f
f
A
O
4、 在铣床上用夹具装夹加工一批轴件上的键槽，如图示。已知铣床工作台面与导 轨的平行度误差为0.05/300，夹具两定位V形块夹角=90º，交点A的连线与夹具体 底面的平行度误差为0.01/150，阶梯轴工件两端轴颈尺寸为20±0.05mm。试分析 计算在只考虑上述因素影响时，加工后键槽底面对35mm下母线之间的平行度， 并估算最大值（不考虑两轴颈与35mm 外圆的同轴度误差）
0.1=ESA2－（-0.05），
环名
80 0.05
基本尺寸
A2 增环
10±0.1 减环
→ESA2=0.05mm; -0.1=EIA2－0，→EIA2=-0.1mm。
大批量与单件的区别： 由于铸件精度较高，不用画线。 加工用的粗精基准基本相同。
第5章 习题与思考题
1、试选择习图5.6示三个零件的粗﹑精基准。
其中a）齿轮，m＝2，Z＝37，毛坯为热轧
棒料； b）液压油缸，毛坯为铸铁件，孔 已铸出。c）飞轮，毛坯为铸件。均为批量 生产。图中除了有不加工符号的表面外， 均为加工表面。
根据误差复映原理，上道工序的圆度误差被复映到本道工序加工出的零件上。
误差复映系数：
CFx f ZFy 2100 0.100.75 0.0373
Ks
10000
本道工序加工后孔的圆度误差：
2 1 0.03730.0314 0.00112
6、 某车床各部件的刚度分别为KH=40000N/mm（头架），KT=20000N/mm（尾 座），KB=10000N/mm（刀架）。在此车床上用卡盘夹持，采用调整法加工一批齿 轮毛坯外圆，见图示。图样要求尺寸100±0.05mm，毛坯尺寸为105±1mm。 加工时走刀量f=0.05mm/r，走刀量指数ZFy=0.75，背吃刀量指数xFy=1，径向切削力 系数CFx=2000N/mm2。试计算按100mm的样件准确调刀后一次走刀加工，这批齿 轮毛坯加工直径尺寸的最大误差是多少？
习题与思考
1、试分析习图2.42所示各零件加工所必须限制的自由度 a）①在球面上铣平面 ②在球上打盲孔φB，保证尺寸H； b）在套筒零件上加工φB孔，要求与φD孔垂直相交，且保
证尺寸L； c）在轴上铣横槽，保证槽宽B以及尺寸H和L； d）在支座零件上铣槽，保证槽宽B和槽深H及与4分布孔的
位置度。
①
4个自由度被重复限制，属过定位。
c 方案1：去掉三爪卡盘，改为拨盘+鸡心卡头拨动。
方案 1
方案 2
三爪卡盘卡短
挡块
a b
端圆x、面柱y限面2制限个制自z由、x度、x、被y、重y x复、3限个y 制自4，由个属度自过。由定度位；。
c 在端面处加球面垫圈（参见图2-40）
a
b c
将大圆V形V平x柱形、块面销块自限限y限改由制制制为度xz在x被、、、重zxyx复、2、2个方限个yy自向制自3由个浮，由度自动属度。由的过；度形定；式位。。
均匀的余量，故选外圆表面为粗基准。
A
材料40cr, 形状大小类似的齿轮,某厂加工过程如下： a）
① 下料（留卡头8mm左右）
② 正火
③ 粗车各部，孔钻出，一端车出卡头尺寸φ？X8留余量1~1.5（外圆为粗基准）
④ 定性处理(即调质)
⑤ 精车：1）卡一端卡头，车另一端面外圆及孔成；（一次安装下加工的各表面， 相互之间位置精度高）2）调头车另一端面留磨量0.1~0.15,并车环线标记，倒 角
fw
解算：
（1）前一道工序镗床主轴与工作台有平行度误差=2º，采用工作台进给方式，一次走 刀。假设工艺系统刚度很高，刀尖位置准确调整到dc= 103mm。
本工序加工出的孔为椭圆形，圆度误差
1
dc
(1
cos )
/
2
103
(1
cos
2
3.14) 180
/
2
0.0314
fw
（2）后一道工序加工时，镗床主轴与工作台平行，采用主轴进给方式。将刀尖准确调 整到105mm后，一次走刀加工。若工艺系统Ks=10000N/mm，f=0.10mm/r，Zfz=0.75， Cfx=2100N/mm2。
nw
fc
fc
fc
2、 在平面磨床上用端面砂轮磨平板工件，为改善切削条件，减少
砂轮与工件的接触面积，常将砂轮倾斜一个角度，如图示。若
=2º。试分析磨削后的平面形状并计算平面度误差，提出改善工 件形状精度的工艺方法。
D=300
[ D ( D )2 ( B)2 ]sin 222
[300 ( 300)2 (100)2 ]sin 2 3.14
tA
A a）
B
A
tA
b）
c）
图a：
① 精基准--齿轮的设计基准是孔A。按基准重合原则，应选
tA
孔A为精基准。以A为精基准也可以方便地加工其他表面，
与统一基准原则相一致。故选孔A为统一精基准。
② 粗基准--齿轮各表面均需加工，不存在保证加工面与不
加工面相互位置关系的问题。在加工孔A时，以外圆定
位较为方便，且可以保证以孔A定位加工外圆时获得较