机械制造技术基础期课后作业答案复习过程

7-6试分析题7-6图中的定位元件所限制的自由度，判断有无欠定位或过定位, 并对方案中不合理处提出改进意见。

题7-6图答：
”件
¥型块2 a) V型块1限制了工件X，Y自由度;
V型块2限制了工件x y自由度;
zx y
V型块3限制了工件自由度;
定位方式属于完全定位。

b）
支承平面：Z，X，丫自由度；V形块1，V形块2：x, y。

；
不完全定位，无不合理处。

c）平面限制了Z，X，丫自由度；短定位销限制了X，Y自由度；固定V 型块限制了Z，X。

属于过定位。

将固定V型块改为活动V型块
4-3习图5-4-2所示a ）为一轴套零件，尺寸38 0」mm 和8mm 已加工好，b ）、 是封闭环，尺寸 A 和8 0.05是组成环，且A 为增环，8 0.05为减环。

由直线尺寸 链极值算法基本尺寸计算公式，有：
10= A 2— 8，F 2=18mm
由直线尺寸链极值算法偏差计算公式：
0.1=ESA —（ -0.05 ），— ESA=0.05mm; -0.1=EIA 2— 0，— EIA 2=-0.1mm 故： A 18 S:15 mm 3）图d :尺寸A B ，10±0.1，8
（
0.05
和构成一个尺寸链（见习解图5X4-2d ），其
中尺寸10± 0.1是封闭环，尺寸A 3，8 0.05和38 °.1是组成环，且38 °.1为增环， A 3和8 0.05为减环。

由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有： 10= 38 —
（A 3+8），— A=28mm
由直线尺寸链极值算法偏差计算公式，有：
0.1=0 —（ EIA 3+ （-0.05 ） ），— EIA 3= -0.05mm; -0.1= -0.1 — （ES A 3+0）， ~亠 ESA=0。

故：A 3 28 0.Q5 mm
三、计算题（本大题共计 10分。

） 如图示套筒零件，除缺口 B 外，其余表面均已加工，尺寸分别为
c ）、
d ）为钻孔加工时三种定位方案的简图 试计算三种定位方案的工序尺寸 答案：1）图b :基准重合，定位误差
A 10 0.1mm
2)图 c :尺寸 A 10± 0.1 和 8 0.05
尺寸链（见习解图5X4-2C ），其中尺寸10± 0.1 J.l si
—* i。

试分析当加工缺口
B 保证尺寸小宀山时，有几种定位方
A 、A 和 A3。

A 2
A 3
C ） d ）
习图5-4-2
DW 0
，
构成一个
C ）
d )
案？计算出各种定位方案的工序尺寸，并选择其最佳方案。

关键点:
图是: 第一种方案：（本关键点3分）如果可以的话，以D面为定位基准。

则工序尺寸为：800.2mm
第二种方案：（本关键点3分）
以C面定位，则工序尺寸为X c=70.；。

尺寸链
（8。

°.2）%
第三种方案：（本关键点3 分）
15 0.1
以A面定位，则工序尺寸为X A=330.05。

尺寸链图是：
显然，T V T15+T40+T X A，该尺寸链没有意义。

也就是说，Xx
以A面定位时，无论如何加工，无法达到图样尺寸，（8 00.2）
5-13、如图所示。

已知工件的相关尺寸L 1
70 0.050 , L 2 6O O O .O 25 , L 3 20。

°.15，
L 3不便
测量。

试重新给出可以测量的尺寸，并标注该测量尺寸及偏差。

（ 10分）
即：8o 02
（ mm 。

综合考虑上述三种情况，可能第二种方案比较可行。

（结论1分）
0 15 0
40 0.15
0.1
1 、（尺寸链
重新绪出的测量尺寸为即大直径孔的深度尺寸，由工艺尺寸链團分析知封闭环£—20严憎环©丸於诈
减环犷
解尺寸卡旌= S十上4 -乙1
L A= 30
M
* 仝—
吊（L T）= EX（5"疋3 （匸 A 曰（5〉
/（匚）.0.10
1 ■ —
&（― n（5）十討〔匚门一出（LJ
・・石-汕严（5分）
5-4.在两台相同的自动车床上加工一批小轴的外圆，要求保证直径©11 ±0.02mm第一台加工1000件，其直径尺寸按正态分布，平均值X!=11.005mm均方差1=0.004mm第二台加工500件，其直径尺寸也按正态分布，且x2=11.015mm 2
=0.0025mm 试求：
（1）哪台机床的精度高？
（2）加工中有无变值系统误差和常值系统误差，有无废品产生？如有，可否修复？并分析其产生的原因及提出改进的方法。

（1）第一台机床的精度6(T 1=6X 0.004=0.024mm
T 0.04 ’ “
C p1 1.67
6 1 0.024
（1分）
第二台机床的精度6(T 2=6X 0.0025=0.015mm
C P2
0.04
0.015
2.67 T
(1 分)
所以，6 （T 2 <6 C 1 ,故第二台机床的精度高。

工序能力均足够
（1分）
2）呈正态分布，无变值系统误差，但均有常值系统误差（1分）
第一台机床加工的小轴，其直径全部落在公差内，故无废品。

（1分）
第二台机床加工的小轴，有部分小轴的直径落在公差带外，成为可修复废品。

（1分）
从可见，第二台机床产生废品的主要原因是刀具调整不当，使一批工件尺寸分布中心偏大于公差中心，从产生可修废品。

x2max 50.015 （50 0.025 3 0.004） 0.028mm
x2min 50.015 （50 0.025 3 0.004） 0.002mm
改进的办法是对第二台机床的车刀重新调整，使之再进給0.002〜0.028 mm为宜。

（2分）
一、试分析图中的各定位方案中定位元件所限制的自由度？判断有无欠定位或过定位？是否合理？如何改进？
x z
答：图（a）的三个V型块各限制工件的2个自由度，共同完成工件的六个自由度（即X、Y、
Z、X、Y、Z ）的限制，属于完全定位，无欠定位和过定位，合理。

图（
e ）的底平面限制了
3个自由度（即Z 、X 、丫）、圆柱销限制了 2个自由度（即X 、Y ）、
V 型块限制了 2个自由度（即 X 、Z ），三个元件共限制了 7个自由度，出现了重复限制
X 自由度的情况，属于过定位，不合理。

其改进办法是：将
V 型块改为挡销限制1个Z 自
由即可。

5下图所示连杆在夹具中定位， 定位元件分别为支承平面 1、短圆柱销2和固定短V 形块3。

试分析图中所示定位方案的合理性并提出改进方法。

答:底面限制
y x z ，短销限制x y ，左侧V 型块由于是固定的，很难保证和
工件接触，因而实现不了定位功能，属于欠定位。

改进：把左侧
V 型块变成可移动的。

(e)
|
1-支承平面 2-短圆柱销
3-固定短V 形块
图（C）的前顶尖限制了三个自由度（即X、Y、Z ）、后顶尖限制了二个自由度（即X、丫八
三爪卡盘限制了二个自由度（即X、Y），三个定位元件共限制了7个自由度，出现了过
定位，不合理。

其改进办法是：①取掉三爪卡盘即可；②将前顶尖改为一个挡销即可。

图（d ）的端面限制了三个自由度
（即Z 、X 、Y 八 左边的V 型块限制了二个自由度 （即X 、
Y ），两个定位元件共限制了 定
位，合理。

5个自由度，还有一个 Z 自由度未限制，此定位属于不完全
且不完全定位
图（b）圆柱表面限制了4个自由度（即X、Y、X、Y ）、端面限制了Z 一个自由度,
还的一个Z 自由度未限制，属于不完全定位，无欠定位和过定位，合理。

图2滚切直齿圆柱齿轮传动原理图答：
母线：渐开线，由展成法形成，需要一个复合的表面成型运动，可分解为滚刀旋转运动和工件旋转运动；
导线：直线，由相切法形成，需要两个独立的成形运动，即滚刀旋转运动和滚刀沿工件的轴
向运动
展成运动传动链：滚刀----4----5——6-----7-----工件，滚刀旋转运动和工件
旋转运动
之间保持严格的相对运动关系，属于内联系传动链；
主运动传动链：电动机-----1----2 -------------- 3----4---- 滚刀，与动力源直接相连，属
于外联系传动链；
进给运动传动链：工件-----7-----8 --------- 9-----10——刀架升降丝杠，工作台
为间接动力源，属于外联系传动链
11根据以下给定的刀具几何角度，在正交平面静止参考系中，画出75 rK 15 o
8 o
o ， 5 s ，15 rK外圆车刀的几何角度，并指出刀具的前刀面、后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃及刀尖的位置。

图2所示为齿轮孔的局部图，设计尺寸是：孔
4O 00.05 mm 需淬硬，键槽尺寸深度为
46o O.3O mm 。

孔和键槽的加工顺序是：1）镗孔至39.6。

0.10 mm 。

2）插键槽，工序尺寸为A 。

3）淬火热处理。

4）磨内孔至 4O O O.O5mm ，同时保证 4O O O " mm （假设磨孔和镗孔时的同
轴度误差很小，可忽略）。

试求插键槽的工序尺寸及其公差。

解：（1）由题意，列尺寸链如图所示。

A
19.8O
O.O5
O.3
2O O
O.O25
46(
（2）解尺寸链，可得插键槽工序尺寸及公差为:
尺寸46O O.3为封闭环，解之得
A 45.85°
O.23
1.如图所示为齿轮孔的局部图，设计尺
寸是：孔40°OO5mm 需淬硬，键槽尺 寸深度为46°O.3O mm 。

孔和键槽的加工 顺序是：1）镗孔至39.6O O.1O mm 。

2）
插键槽，工序尺寸为A。

3）淬火热处理。

4）磨内孔至4O o005mm,同时保证4000.05mm （假设磨孔和镗孔时的同轴度误差很小，可忽略）。

试求插键槽的工序尺寸及其公差。

（7分）
解：按加工路线作出如图四环工艺尺寸链。

其中尺寸46为要保证的封闭环，A和20为增
环,19.8为减环。

按尺寸链基本公式进行计算：
A
2Ot025
■16腐
-----------------------------------------
基本尺寸：46 （20 A） 19.8
偏差：+0.30 =什0.025 + △ sA) —0 △ sA= 0.275
+0= (0 + A xA) —( +0.05) ••• △ xA = 0.050
因此A的尺寸为：45.8 爲
按入体”原则，A也可写成：45.800.225
2如下图所示轴套零件的轴向尺寸，其外圆、内孔及端面均已加工。

试求：当以B面定位钻直径为0 10mm孔时的工序尺寸A1及其偏差。

（要求画出尺寸链图）
A2=60
A4=25
Al=?
解：如图A1:封闭环；A2、A4:增环；A3:减环
A2 60°0.1,A3 5000.05,A4 25 0；
A仁A2+A4-A3=60+25-50=35
ES A1= ES A2 +ES A4-EI A3=0+0.1-(-0.05)=0.15
EI A1 = El A2 +EI A4+ES A3=-0.1-0.1-0=-0.2
1.如图所示工件成批加工时用端面用
B 定位加工表面 A （用调整法），以保证尺寸
10°
0.20mm ,
试计算铳削表面A 时的工序尺寸及上、下偏差。

L0=L1+L3-L2,可以得出 L3=L0+L2-L1=10+60-30=40mm
ESL0=ESL1+ESL3-EIL2,
可以得出
ESL3=ESL0+EIL2-ESL1=0.2+0.05-0=0.25mm EIL0=EIL1+EIL3-ESL2, 可以得出 EIL3=EIL0+ESL2-EIL1=0+0.05+0=0.05mm
所以 L3=40-0.05+0.25mm
3.
加工如图所示一轴及其键槽， 图纸要求轴径为 300
0.032，键槽深度尺寸
为26002
，有关的加
工过程如下：
1）半精车外圆至30.60
0.1
； 2）铳键槽至尺寸 A1; 3）热处理；4）磨外圆至3000.032，加工完毕。

求工序尺寸A1。

解：AO 是要通过加工保证的尺寸，是封闭环； A1是加工要使用的工序尺寸，需要计算出
来，且为增唤；A3也为增环，A2为减环。

A2=15.3 -O .O 50;A3=15 -O .O 160,A0= 26-O .O 20
A0=A1+A3-A2,A 仁A0+A2-A3=26+15.3-15=26.3mm
ESA0= ESA1+ ESA3- EIA2, ESA1= ESA0+ EIA2- ESA3=0-0.05=-0.05mm EIA0= EIA1+ EIA3- ESA2, EIA1= EIA0+ ESA2- EIA3=-02+0+0.016=-0.184mm
所以 A1=26.3-0.05-0.184mm
所求 A1及其偏差为: A1= 35
0.15 0.20
L0= 10+°
.2
L 仁 30 +0.05
L2=60 ± 0.05
答：尺寸链如图所示, L0间接获得为封闭环，L3为工序尺寸在加工过程要使用，需要 计算出来。

经分析可知,
L1，L3为循环，L2为减环。

依据公式:
L3= ？
< -----
4.
磨削一表面淬火后的外圆面，磨后尺寸要求为
■- ... mm 。

为了保证磨后工件表面淬硬层
的厚度，要求磨削的单边余量为 0.3 ± 0.05，若不考虑淬火时工件的变形，求淬火前精车的
直径工序尺寸。

- ____ 5J
1. X
鲨眦
4
解：建立尺寸链如图所示，其中
Z=0。

3± 0。

05是尺寸链的封闭环；R 2=3O °-o.oi5mm ，是尺
寸链的减环；R1是尺寸的增环，待求。

解此尺寸链可得到；
R1=30.3+0.035-0.05mm
由此可求出淬火前精车的直径工序尺寸为；
D1=60.6+0.07-0.i mm
5. 如图所示一批小轴零件，部分加工过程如下:
基本尺寸:A 2=A 0+A 1 =30+10=40mm 上偏差:ES 2=ES 0+El 1=0-0.仁-0.1mm 下偏差:EI 2=EI 0+ES 1=-0.2-
0=-0.2mm 因此，所求尺寸为A 2=40-0.2-0.1mm
1.半精车端面A B,保证两者之间的尺寸
A = 49 6°0.i mm ； 2.调头，以A 面为基准半精车端面 C,保证总长度 80 0.05 ；
0.20
3.热处理; 8.如图所示零件, A 、B 两端面已加工完毕。

在某工序中车削内孔和端面 C 时，图中
A 30 0
0.mm ，A 10°0.1°mm 。

车削时以端面B 定位，图样中标注的设计尺寸
A 0不便直接测量,
如以端面A 为测量基准测量孔深尺寸 A 2，试求A 2的基本尺寸及其上下偏差。

1、在滚齿机上加工直齿圆柱要调整哪几条传动链？画出传动原理图并写出传动链。

O
(1)主运动滚刀的旋转运动为主运动。

传动链：电动机M —1—2—uv —3—4—B11
(2)展成运动是滚刀与工件之间的啮合运动，是一个复合运动。

即B11和B12。

此时，滚刀转一转，工件转过一个齿。

传动链：滚刀一4—5—ux—6—7—工件
(3)轴向进给运动为了形成渐开线齿面，滚刀还需作轴向进给运动A2。

传动链：工件一7—8—uf—9—10—刀架升降丝杠
4-2什么是逆铣？什么是顺铣？试分析其工艺特点。

在实际的平面铣削生产中，目前多采用哪种铣削方式？为什么？
答:
逆铣：铣刀主运动方向与工件进给运动方向相反时称为逆铣；
顺铣：铣刀主运动方向与工件进给运动方向相同时称为顺铣。

逆铣时，刀齿的切削厚度从零增加到最大值，切削力也由零逐渐增加到最大值,避免了刀齿因冲击而破损的可能。

但刀齿开始切削时，由于切削厚度很小，刀齿要在加工表面上滑行一小段距离，直到切削厚度足够大时，刀齿才能切入工件，此时，刀齿后刀面已在工件表面的冷硬层上挤压、滑行产生了严重磨损，因而刀具使用寿命大大降低，且使工件表面质量也变差；此外，铣削过程中，还存在对工件上抬的垂向切削分力Fen,它会影响到工件夹持的稳定性，使工件产生周期性
振动,影响加工表面的粗糙度。

顺铣时，刀齿切削厚度从最大开始，因而避免了挤压、滑行现象；同时，垂向铣削分力Fen始终压向工件，不会使工件向上抬起，因而顺铣能提高铣刀的使用寿命和加工表面质量。

但由于顺铣时渐变的水平分力Fet与工件进给运动的方向相同，而铣床的进给丝杆与螺母间必然有间隙。

实际的平面铣削生产中，多采用顺铣。

顺铣的最大缺点是进给丝杆与螺母间有间隙，多数铣床纵向工作台的丝杆螺母有消除间隙装置，即使没有消除间隙的装置，则当水平分力Fet较小时，工作台进给可以采用丝杆驱动。

同时，顺铣避免了逆铣过程中的挤压、滑行问题，还能提高铣刀的使用寿命和加工表面质量。

4-3 为什么顺铣时，如工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置，将会产生工作台窜动？
答：
由于顺铣时渐变的水平分力Fet与工件进给运动的方向相同，而铣床的进给丝杆与螺母间必然有间隙，若工作台上无消除丝杠螺母机构间隙的装置，当水平分力Fet变得足够大，间隙由最大变为零的过程中，工作台就会突然向前窜动，整过过程表现为振动。