机械制造技术基础习题答案

《机械制造技术基础》习题课
4-16 加工一批工件的外圆，图样要求尺寸为 Φ30±0.07mm，加工后测得本工序按正态分布，有 8%不合格品，且其中一半为可修复不合格品。试分析 该工序的工序能力。 解：已知工序能力为：Cp=T/6σ,故需求σ值。 根据z=(x-μ)/σ，因此，且由题意可知合格率 为92%，且分散范围中心与公差带中心重合，故有： F(z)=0.42，查表可得：z=1.4 由题意可知（x-μ)=0.07，故可得：σ=0.05 由此可得：Cp=0.14/6×0.5=0.467≤0.67， 为四级。工序能力很差，必须加以改进。
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； ① 大平面限制沿Z轴 移动和绕X、Y轴转动共 3个自由度；圆柱销限 制沿X、Y轴的2个移动 自由度；V形块限制沿 X轴的移动和绕Z轴转 动的2个自由度。
② X 自由度被重复限制，属过定位。 ③ 将V形块改为在 X 方向浮动的定位形式。
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b）车外圆，保证外圆与内孔同轴；
① 圆柱面限制沿X、Y轴的移动和绕X、Y轴的转动共4 个自由度；端面限制了沿Z轴的移动和绕X、Y轴的转动 共3个自由度。 ② 绕X、Y轴的转动2个自由度被重复限制，属过定位。 ③ 在端面处加球面垫圈，采用自位支承消除过定位。
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2—13、试分析图2.43所示各定位方案中：① 各定位 元件限制的自由度；② 判断有无欠定位或过定位；③ 对不合理的定位方案提出改进意见。 a）车阶梯轴小外圆及台阶端面；
① 三爪卡盘限制Y、 X2个移动自由度，前 后顶尖限制除绕Z轴 的主动以外的其余5 个自由度。
② X、Y的2个移动自由度被重复限制，属过定位。 ③ 去掉三爪卡盘，改为拨盘+鸡心卡拨动。
图c：① 精基准——飞 轮的设计基准是孔C。按 基准重合原则，应选孔C 及外端面为精基准。同 时，以孔C和外端面为精 基准也可以方便地加工 C 其他表面，与统一基准 原则一致。故选孔C和外 端面为统一精基准。
t C
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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。
答案：
1）为保证槽深H， 必须限制沿X轴的移 动自由度和绕Y、Z 轴的转动自由度 （面、面关系）。 2）为保证槽宽及槽与4个分布孔的位置，必须限制沿Y 轴的移动自由度和绕X轴的转动自由度（线、线关系)。 3）故，必须限制沿X、Y轴的2个移动自由度和绕Y、Z、 X轴转动的3个转动自由度，共5个自由度。
c）在轴上铣扁，保证尺寸H 和L；
答案：
1）为保证尺寸H,必须 限制沿Z轴的移动自由 度和绕X轴的转动自由 度,共2个自由度（加工 特征：面、线关系）。 2）为保证尺寸L,必须限制沿Y轴的移动自由度和绕X、 Z轴的转动自由度,共3个自由度（加工特征：面、面关 系）。 3）为保证尺寸H、L,合计共需限制4个自由度。即沿Y、 Z轴的移动自由度和绕X、Z轴的转动自由度。
6σ =0.06mm
x 17.975mm
17.945 mm ~ 18.005 mm
4、由上可得： △常=17.825-17.975=0.075mm
△随=0.06mm＞T=0.035mm Z1=(18-17.795)/0.01=2.5
T=0.035mm
17.965mm
X 17.9825mm
18mm
17 .945 mm
x 17.975mm
6σ =0.06mm
18 .005 mm
Z2=(17.795-17.965)/0.01 =1 合格率=F1+F2 =0.4938+0.3413 =0.8351 废品率=1-0.8351=0.1649
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5、原因分析：由于常值系统的出现和随机误差过
DW j .b j . w 0.05 ( Dmax d min ) 0.11
1）对尺寸54而言，因用销轴定位，定位基准为圆 心，故即有基准不重合误差又有基准位置误差。 2）根据书P35式（2.8）可知，其基准位置误差为：
j . w Dmax d1min 0.03 ( 0.03) 0.06mm
，
DW Dmax d1 min 0.03 (0.03) 0.06
对于对称度0.03： DW
，
Dmax d1 min 0.03 (0.03) 0.06
图d定位方案：对于尺寸 5400.14 的定位误差：
DW 0.5 Td 0.5 0.1 0.05
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；
答案：
1）为保证尺寸L,必须限 制沿Y轴的1个移动自由 度和绕Z、X轴转动的2个 转动自由度（加工特征： 线、面关系） 2)为保证与φD 孔垂直相交,则必须限制沿X轴的1个移 动自由度和绕X轴转动的1个转动自由度（加工特征： 线、线关系）。 3）合计共需限制4个自由度。即沿X、Y轴的移动自由 度和绕X、Z轴的转动自由度。 《机械制造技术基础》习题课
答案：
图a：① 精基准——齿轮两 端面的设计基准是孔A，要求 保证端面与孔轴垂直。按基准 重合原则，应选孔A为精基准。 以A和某一端面为精基准也可 以方便地加工其他表面，与统 一基准原则相一致。故选孔A 和任意一个端面为统一精基准。
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 圆时获得较均匀的余量，故选外圆表面为粗基准。
T=0.035mm
17.965mm 18mm
2、由设计尺寸得该尺寸的公差、理想尺寸及公差带范 围为：T=0.035mm X 18 (18 0.035 ) 17.9825 mm 17.965 mm ~ 18 mm
2
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3、根据加工后的尺寸分散范围——均方根误差、尺寸 分散中心——算术平均值，可知其分散范围并作图。
3）对于对称度0.03：
DW 0.5 Td 0.5 0.1 0.05mm
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选择最佳方案：
540.14 的定位误差： 图b定位方案：对于尺寸 0
DW 0.2 Td 0.2 0.1 0.02
，
对于对称度0.03：DW 0
540.14的定位误差： 图c定位方案：对于尺寸 0
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第五章 习题及答案
5-6 试选择习题图5.47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。
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2-14 在习题图2-3所示工件上加工键槽，要求保证尺 寸 540.14 和对称度0.03。现有3种定位方案，分别如图b， 0 c，d所示。试分别计算3种方案的定位误差，并选择最 0.03 A 佳方案。
Õ ¨ £ ¦ 32+0.03£ 0 © 54 -0.14
0
90¡ ã
0 Õ £ ¦ 60 -0.1£ ¨ ©
对于对称度0.03： DW 0.5 Td 0.5 0.1 0.05
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第四章 习题及答案
4-3 试分析图4.74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？假设工件的刚度很大， 且车床床头刚度大于尾座刚度。
a)在径向切削力的作用下， 尾顶尖处的位移量大于前顶 尖处的位移量，加工后工件 外圆表面成锥形，右端直径 大于左端直径。
1）对尺寸54而言，因用V形块定位，定位基准 为圆心，故有基准不重合误差无基准位置误差。 2）根据书P36式（2.12）可知，其定位误差为：
DW 0.2 Td 0.2 0.1 0.02mm
3）对于对称度0.03的定位误差：DW 0
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c图定位方案：
3）对于对称度0.03：DW
Dmax d1 min 0.03 (0.03) 0.06
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d图定位方案：
1）对尺寸54 而言，因采用下 母线定位，故无 基准不重合误差 但有基准位置误 差。
2）54尺寸的基准位置误差为：
DW 0.5 Td 0.5 0.1 0.05mm
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图b：① 精基准——液 压油缸端面的设计基准 是孔B。按基准重合原则， t B 在端面加工时选孔B为精 基准，以确保端面与孔B 的垂直度精度；此外， 以B为精基准还可以保证 其他加工孔与B孔的同轴 B 度精度，并符合统一基 准原则。故选孔B为统一 b） 精基准。 ② 粗基准——虽然液压油缸外圆没有功能要求，与孔 B也没有严格的位置关系要求。但孔B是重要加工面和精 基准面，因此，从保证液压缸壁厚均匀出发，可选择液 压缸外圆毛坯孔作定位粗基准。 《机械制造技术基础》习题课
大（分散范围超过公差范围）导致废品产生。
（1）常值系统误差：分散中心小于公差带中心，至 使该批零件加工后绝大部分废品为不可修复废品 （15.87%)。其产生原因主要为调刀位置不合理 （可能在考虑加工时的刀具磨损预留量过大）所致。 解决方法：刀具回调约0.038mm即可。 （2）随机误差：分散范围大于公差范围，至使该批 零件加工后出现可修复和不可修复两类废品。产生原 因可能主要为毛坯尺寸的误差过大和残余应力所致。 解决方法：提高毛坯精度，对其进行热处理。
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c）由于切削力作用 b)在轴向切削力的作用下， 点位置变化，将使工 工件受到扭矩的作用会产生顺 件产生鞍形误差，且 时针方向的偏转。若刀具刚度 右端直径大于左端直 很大，加工后端面会产生中凹。 径。