机械设计技术基础大题

三、分析题

1、在车床上车削外圆，请指出工艺系统产生下列主要原始误差对工件精度的影响（作图说明）。

1) 车削细长轴外圆时的刀具磨损（工件采用两顶尖定位） 2) 机床主轴箱和尾架刚性不足（工件采用两顶尖定位） 3) 车削刚性不足工件的外圆（工件采用两顶尖定位） 4) 工件轴向热伸长受阻（工件采用两顶尖定位）

5) 机床纵向导轨与主轴不平行（工件采用两顶尖定位） 6) 机床横手板导轨与主轴不平行（工件采用两顶尖定位） 7) 工件毛坯横截面呈椭圆（工件采用三爪卡盘定位）

2、采用一端面和孔定位，另一端面夹紧，磨削薄壁套筒外圆。磨削表面呈现马鞍状。试分析主要原因，并提出改进措施。

3、图1为两种典型的镗孔方式，试回答：

1) 分别说明它们所需要的主运动和进给运动（直接在图上标出并加以说明）。 2) 若仅考虑镗杆刚度的影响，试分析两种情况下所加工孔的形状误差。

○

1(a) 主运动：工件旋转运动V w ； 进给运动：刀具直线运动f 。 (b) 主运动：刀具旋转运动V ； 进给运动：工件的直线运动f ，或者刀具的直线运动f ’ ○

2(a)孔的圆度误差主要取决于机床主轴的回转精度。 (b)其中，工件进给影响尺寸精度，刀具进给使得镗杆的悬伸长度变化，因此镗杆的受力变形时变化的，使得孔产生形状误差 （靠近主轴箱处的孔径大，原理主轴箱处的孔径小） 。 4、图2为两种工件的工序定位夹紧示意图，试分析图中定位元件所限制的自由度，并判断有无过定位或欠定位现象，若有，请提出改进方案。

(a) 长芯轴：Y X Y X ,,, 支承板：Y X Z

,,

(a) 车床上镗孔

(b) 镗床上镗孔

(b)

(a) 滚齿

过定位：Y X

,；改进：○1将长芯轴改为短芯轴，○2或者下底面支承板改为限制一个自由

度的支撑（小支承板或多点浮动支承，如球面多点浮动）。

(b) 右端面支撑：Z X Y ,,

右活动顶尖：X Z

,

左活动顶尖：起夹紧作用。

5、试确定图2(a)、(b)所示零件相关加工工序的定位夹紧方案，并写出定位元件的名称及约束自由度的类型（假设其他表面已加工）。

6、 在外圆磨床上加工(如图)，当n1=n2,若只考虑主轴回转误差的影响，试分析在图中给定的两种情况下，磨削后工件的外圆应是什么形状？为什么？

7、 在车床上加工芯轴时，粗，精车外圆A 及肩台面B ，经检测发现A 有圆柱度误差，B 对A 有垂直度误差。试从机床几何误差的影响，分析产生以上误差的

砂

轮

轴

工

件

砂

轮

轴

工件

((

图2(a) 铣床上加工

孔

主要原因有哪些？

[解]产生A面圆柱度误差的主要原因是车床主轴回转轴线的径向跳动。

产生A面圆柱度误差的主要原因有：

（1）床身导轨在水平面内的直线度误差；

（2）床身导轨和主轴回转轴线在水平面内不平行；

（3）床身导轨的扭曲；

（4）主轴回转轴线的角向摆动。

产生B面对A面不垂直的主要原因有：

（1）主轴回转轴线的轴向窜动；

（2）刀架横溜板导轨与主轴回转轴线不垂直。

８、在车床的三爪卡盘上精镗一批薄壁铜套的内孔，工作以定位，用调整法加工，试分析影响镗孔的尺寸，几何形状，及孔对已加工外圆的同轴度误差的主要因素有哪些项目？并分别指出这些因素产生的加工误差的性质属于哪一类？

[解]影响孔径尺寸精度的因素：

（1）镗刀的尺寸调整误差——常值系统误差；

（2）镗刀的磨损——变值规律性误差；

（3）铜套的均匀热变形（加工后孔缩小）——常值系统误差；

影响孔几何形状精度的因素：

圆度误差：

（1）薄壁铜套的夹紧变形——随机误差；

（2）车床主轴的径向跳动——常值系统误差。

圆柱度误差：

（1）机床导轨的几何误差（纵导轨在水平面不直；前后导轨扭曲；纵导轨与机床主轴不平行）——常值系统误差；

（2）机床主轴的摆动——常值系统误差；

（3）工件的刚度在纵向变化引起变形不均——常值系统误差。

影响孔对外圆的同轴度误差的因素：

（1）基准不符误差（与的同轴度误差）——随机误差；

（2）工件外圆的形状误差引起工件安装误差——随机误差；

（3）三爪卡盘的制造和安装误差——常值系统误差。

8、长丝杠外圆表面磨削后形状为圆锥（靠近头架部位尺寸小）。试分析主要原因，并提出改进措施。

(1)长丝杠外圆表面磨削常采用纵向进给磨削方式，磨削热较多，使得砂轮随着轴向进给热膨胀现象越来越明显，造成靠近头架部位切除的工件材料多，故磨削后形状为圆锥。措施：提高冷却效果，往复多次走刀。

(2)丝杠为细长轴类零件，刚性较砂轮架，机床的头架与尾架低，且机床头架处刚度较尾架处高，因此工件在尾架处受力变形（让刀）大于头架处，故磨削后形状为圆锥。措施：提高工件中间，尾架处部位刚度。

(3)加工过程中存在在误差复映现象。措施：往复多次走刀。

8、若加工图3所示零件，试问如何选择粗、精基准（标有符号的为加工面，其余为非加工面）。

(a) (b)

9、根据六点定位原理分析下列各图各定位零件所限制的自由度。

10、车床尾架的结构如下图所示，判断加工外圆时，是否会产生自激振动。如果会，则可采取什么措施提高工艺系统的抗振性而防止或消除自激振动？ 11、试根据图示的加工要求，选择合理的定位方案。要求： 1. 在图中画出定位元件 2.说明各定位元件的作用

12、齿轮箱部件如图所示，为保证齿轮轴的轴向窜动量，试以尺寸链最小环原则标注装配尺寸链。

13、试从结构工艺性观点出发，修改下列各图。 四、一对孔轴配合件均需镀铬，镀铬层厚度应控制在0.01±0.002mm （零件镀层后不再加工），装配后应满足配合要求Φ30H7 / f7（即配合间隙为0.020—0.062mm ） 问：轴在镀铬前的工序尺寸应该为多少？