机械制造工程学课后作业答案

本文核心词：机械制造工程原理。

机械制造工程学课后作业答案

第一次作业（部分解答）：

1. 试画出下图所示切断刀的正交平面参考系的标注角度?o、?o、Kr、Kr?、?s（要求标出假定主运动方向vc、假定进给运动方向vf、基面Pr和切削平面Ps）

3. 如下图所示，镗孔时工件内孔直径为?50mm，镗刀的几何角度为?o?10?，?s?0?，若镗刀在安装时刀尖比工件中心高h?1mm，试检验镗刀的工作后角?o。 ?o?8?，Kr?75?。解答：

在背平面（切深剖面）P-P内：

?pe??p??p

sin?p?

2h2?1

??0.04 D50

?p?2.29?

cot?p?cot?0?cos?r?tan?s?sin?r

带入数值，求得：

?p?28.48?

?pe?28.48??2.29??30.77?

tan?oe?

tan(?o??o)cos?s

（1）

cos(?s??s)

tan?

o?tan?p?cos?r?tan2.29??cos75??0.01

?o?0.59?

tan?s?tan?p?sin?r?tan2.29??sin75??0.039

?s?2.21?

代入(1)式求得：tan?oe?0.151，

?oe?8.59?

第二次作业部分答案：

6. 试按下列条件选择刀具材料或编号。 ⑴ 45钢锻件粗车；（C. YT5(P30)） ⑵ HT200铸件精车；（A. YG3X(K01)） ⑶ 低速精车合金钢蜗杆；（B. W18Cr4V） ⑷ 高速精车调质钢长轴；（G. YT30(P01)） ⑸ 中速车削淬硬钢轴；（D YN10(P05)） ⑹ 加工冷硬铸铁。（ F．YG6X(K10)）

A．YG3X(K01) B．W18Cr4V C．YT5(P30) D．YN10(P05) E．YG8(K30) F．YG6X(K10) G．YT30(P01)

7．简要说明车削细长轴时应如何合理选择刀具几何角度（包括Kr、?s、?o、?o）？

1）Kr：细长轴刚性不足，取90°； 2）?s：取正刃倾角。（0~5°）

3）?o：刚性不足的情况下，前角应取正值，并根据不同的材质尽可能取较大的值。 4）?o：刚性不足的情况下，后角应取正值，并根据不同的材质尽可能取较小的值。

第四次作业部分解答：

4．在三台车床上分别用两顶尖安装工件，如下图所示，各加工一批细长轴，加工后经测量发现1号车床产品出现腰鼓形，2号车床产品出现鞍形，3号车床产品出现锥形，试分析产生上述各种形状误差的主要原因。

解答：

(a) 主要原因：工件刚性差，径向力使工件产生变形，“让刀”；误差复映。

（b）主要原因：工件回转中心（前后顶尖）与走刀方向（导轨）不平行，如：两顶尖在垂直方向不等高、机床导轨磨损等；工件刚性强，但床头、尾座刚性差；误差复映等。 (c) 主要原因：刀具的磨损；机床前后顶尖在水平方向偏移；误差复映等。 5．在车床上车削一批小轴，经测量实际尺寸大于要求的尺寸从而必须返修的小轴数占24％，小于要求的尺寸从而不能返修的小轴数占2％，若小轴的直径公差T?0.16mm，整批工件的实际尺寸按正态分布，试确定该工序的均方差?，并判断车刀的调整误差为多少？ 解答：

已知：T=0.16，可修复废品率=24%=0.24，不可修复废品率=2%=0.02

F(za)?0.5?0.24?0.26 F(zb)?0.5?0.02?0.48

查表：za

?0.71 zb?2.05

T??xa0.08??za????0.71

???

T

??xb0.08??zb????2.05

???

0.08??0.08??

?0.712.05

求出：

??0.039

??0.058

6、在自动车床加工一批小轴，从中抽检200件，若以0.01 mm为组距将该批工件按尺寸大

0.14

若图纸的加工要求为φ15??0.04mm，试求：

⑴绘制整批工件实际尺寸的分布曲线？ ⑵计算合格率及废品率？

⑶计算工艺能力系数，若该工序允许废品率为3%，问工序精度能否满足？ 解答：

x?

??

1

?(15.015?2?15.025?4????15.145?3)?15.0832200

1

?((15.015?15.0832)2?2?(15.025?15.0832)2?4???(15.145?15.0832)2?3)200?0.024

?0.14?15加工要求：?0.04， xmin?14.96， xmax?15.14

公差带中心：

xT?

14.96?15.14

?15.05

2

za?

x2?x

?

x1?x

?

.14?15.0.024

?2.37

zb?

?

.96?15.??5.13

0.024

?(za)?0.491?(zb)?0.5

合格率=0.5+0.491=0.991=99.1%； 废品率=1-0.991=0.9%

T0.14?(?0.04)??1.25 CP?6?6?0.024

第五次作业部分答案

3．切削加工时可以采用哪些措施减小加工表面粗糙度？

答：减小表面粗糙度值的办法有刀具几何参数，工件材料和加工因素等方面。

①刀具方面：

a减小主偏角，副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以降低残留面积高度，减小表面粗糙度值。

b适当增大前角，可减小变形，有利于减小表面粗糙度值。

c适当增大后角，可减少刀具与工件的摩擦和挤压，有利于减小表面粗糙度值。 d正值的刃倾角使切屑流向工件待加工表面，可以防止切屑拉毛已加工表面。

e车刀刃磨后，进行研磨，减小刀具的表面粗糙程度值，有利于减小表面粗糙度值。 ②工件材料：

塑性材料的塑性越大，切削变形越大，与刀具的粘接作用增加，表面粗糙度值增大。利用物理方法对材料进行退火、正火、时效、调质等办法能提高材料的力学性能，有利于减小表面粗糙度值。

③加工因素：

a进给量影响残留面积高度，进给量减小，表面粗糙度值减小。

b选择适当的切削速度，避开出现积屑瘤，有利于减小表面粗糙度值。

c选用适当的乳化液，增加润滑性能，减小刀具与工件的摩擦，有利于减小表面粗糙度值。

第六次作业答案

1．图示零件，毛坯为?35mm棒料，批量生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成。 机械加工工艺过程：①在锯床上下料；②车一端面钻中心孔；③调头，车另一端面钻中心孔；④将整批工件靠螺纹一边都车至?30mm；⑤调头车削整批工件的?18mm外圆；⑥车?20mm外圆；⑦在铣床上铣两平面，转90?后铣另外两平面；⑧车螺纹、倒角。

2．图示为在两顶尖间加工小轴小端外圆及台肩面2的工序图，试分析台肩面2的设计基准、定位基准及测量基准。

设计基准、定为基准、测量基准均为1面，基准重合。

3．试分析说明图中各零件加工主要表面时定位基准（粗、精）应如何选择？

1）以Φ180外圆为粗基准，加工Φ60外圆及左侧两端面；

2）以Φ60外圆为精基准，加工Φ180外圆、右侧大端面以及Φ40内孔，保证大端面与内孔的垂直度要求； 3）以内孔为精基准（心轴定位），加工Φ180外圆、Φ60外圆以及齿轮轮齿。

第七次作业答案：

0.018

1． 某铸件箱体的主轴孔设计要求为?180J6（?，在成批生产中加工顺序为：粗镗――?0.007）

半精镗――精镗――浮动镗，其各工序的加工余量和相应所达到的公差等级下表所示。

试查阅有关手册计算出各工序的基本尺寸和各工序尺寸及偏差，填入表内。

2、 在成批生产的条件下，加工下图所示零件，其工艺路线如下：①粗、精刨底面；②粗、精刨顶面；③在卧式镗床上镗孔。i粗镗、半精镗、精镗孔；ii将工作台准确地移动(80?0.03)mm后粗镗、半精镗、精镗?60H7孔。

试分析上述工艺路线有何不合理之处，并提出改进方案。

解答：不合理之处：不符合粗精分开的原则。

改进后的方案：① 粗刨底面；

② 粗刨顶面； ③ 粗镗Φ80孔； ④ 粗镗Φ60孔； ⑤ 精刨底面； ⑥ 精刨顶面；

⑦ 半精镗Φ80孔、Φ60孔； ⑧ 精镗Φ80孔、Φ60孔；

3、 如下图所示为被加工零件，要求保证尺寸6±0.1mm。由于该尺寸不便测量，只好通过测量尺寸L来间接保证。试求测量尺寸L及其上、下偏差，并分析有无假废品现象存在？

解答：尺寸链如图所示。 封闭环：L0?6?0.1 增环：L

L1?26?0.05 减环：L2?360?0.05 L?L0?L2?L1?16

ESL?ESL0?ESL1?EIL2??0.01

EIL?EIL0?EIL1?ESL2??0.05

?L?16

?0.01

?0.05

检验中如果L尺寸超差，可能出现假废品现象。此

时应同时检验L1 、L2尺寸，如果有超差，则为废品。

4、 下图所示为轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及各面，现许在铣床上铣出右端槽，并保证尺寸50及26?0.2mm，求试切调刀时的度量尺寸H、A及其上下偏差。 ?0.06mm解答:

尺寸链1如下图所示，

封闭环：26?0.2

0.1

依据尺寸链公式可求出：A?6??0.05

尺寸链2如右图所示

50?20

封闭环：50?0.06

0.02

依据尺寸链公式可求出：H?25??0.06

5．下图所示为箱体零件（图中只标注了有关尺寸），试分析计算：

⑴ 若孔O1、O2分别都以M面为基准镗孔时，试标注两镗孔工序的工序尺寸；

⑵ 检验孔距时，因(80?0.08)mm不便于测量，故选测量尺寸A1，试求工序尺寸A1及其上下偏差；

⑶ 若实测尺寸A1超差了，能否直接判断该零件为废品？

解答：

（1）以M为基准镗孔，工序尺寸L1、L2如右图所示，尺寸链如右中图所示。 封闭环：L0?80?0.08 反计算求L1、L2 TL0?0.16 TLM?

0.16

?0.08 2

取：TL1?0.1 TL2?0.06 L1为协调环，L2?50?0.03 求出：L1?130?0.05 （2）尺寸链如右下图所示。

封闭环：A0?80?0.08

?0.0175

增环：A2?A3?200

0.045 求出：A1?40??0.08

第八次作业答案：

⒈ 如图所示为被加工零件(仅注有关尺寸)，其工艺过程如下∶

0.18

工序1∶铣上下两端面至尺寸A1?25??0.10 mm;

工序2∶钻孔d，铣沉孔D至深A2；

0.01?0.24 工序3∶磨顶面至零件尺寸要求；(25?) ?0.05，100

试确定工序尺寸A2及磨削余量Z。

解答：

计算A2，提取右图尺寸链。

其中：封闭环A0

增环：A2， 减环：A1

?0.24

?100

0.01A3?25??0.05 0.18?25??0.10

根据极值法公式，求出：

计算Z，提取右图尺寸链。

其中：封闭环A0

增环：A2

0.35

A2?10??0.23

?0.24

?100

0.35?10??0.23， 减环：Z

根据极值法公式，求出：Z

0.23

?0??0.11， Zmin=0.11

2．下图（a）所示为轴套零件简图（图中只标注了有关的轴向尺寸），按工厂资料，其工艺过程的部分工序如图（b

）所示：工序Ⅴ，精车小端外圆、端面及台肩；工序Ⅵ，钻孔；工

序Ⅶ，热处理；工序Ⅷ，磨孔及底面；工序Ⅸ，磨小端外圆及肩面。试求工序尺寸A、B及其偏差。

解答：分析工艺过程，

?0.3

尺寸A0?5.5?0.3及B0?230分别为某尺寸链

封闭环。加工过程如右图所示，提取尺寸链（1）

?0.3

尺寸链（1）中：B0?230为封闭环。 ?0.1?0.1增环：C2?260，C3?260

减环：B

根据极值法公式，求得：B提取尺寸链（2），其中： 封闭环：A0?5.5?0.3

?0.1增环：C1?5.2?0.1，C3?260，A

?290?0.1

减环：B?29?0.1 根据极值法公式，

求得：

A?3.30?0.2

3．某零件的加工路线如图所示：工序Ⅰ，粗车小端外圆、轴肩及端面；工序Ⅱ，车大端外圆及端面；工序Ⅲ，精车小端外圆、轴肩及端面。

试校核工序Ⅲ精车小端外圆端面的`余量是否合适？若余量不够应如何改进？最小余量须

≥0。

解答：提取尺寸链（1）

Z5为封闭环。 Z5?20.5?20?0.5 ESZ5?0?(?0.1)?0.1 EIZ5??0.1?0??0.1

（1）

?Z5?0.5

?0.1

?0.1

4

提取尺寸链（2），Z4为封闭环。

Z4?20.5?52?50?22?0.5 ESZ4?0?0?(?0.2)?(?0.3)?0.5 EIZ4??0.1?0.5?0?0??0.6

0.5

?Z4?0.5??0.6

Z1

Z4min??0.1，不合理。

改进： 将尺寸 52?0.5

?530?0.5

（2）

4．图（a）所示为某零件简图，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偏差是否正确？如不正确应如何改正？

解答：

?0.40

如右图所示，A1?100，A2?100?0.1，A3?40?0.3

分析工艺过程，

?0.4尺寸A1?100及A3?400?0.3分别为某尺寸链封闭环。

分析加工过程，提取尺寸链（1）

（1）

尺寸链（1）中：

封闭环：A3?A30?400?0.3

0 增环：A31?40.30，A?10?0.122?0.1

减环：A21?10.40?0.2

按照尺寸链要求，A30?A31?A22?A21， 但是：40?40.3?10?10.4 需修改公称尺寸，将A21?10.4改为A21?10.3

?TA30?0.3，按照反计算，取：TA31?TA22?TA21?0.1

0 取A21为协调环，按照入体原则，取：A22?100?0.1，A31?40.3?0.1

由尺寸链公式，求出：

?0

.1

A21?10.30

分析加工过程，提取尺寸链（2）

尺寸链（2）中：

?0.4

封闭环：A1?A10?100 0 增环：A31?40.30?0.1，A22?10?0.1

减环：A21

?0.1

?10.30，A33?300?0.3

显然，A33尺寸不合理，现以A33为协调环，按尺寸链公式求出： ?0.3A?30 33?0.4

第九次作业答案

1．应用夹紧力的确定原则，分析下图所示夹紧方案，指出不妥之处并加以改正。

2．根据六点定位原理，分析下图所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。

解答：

??YZ（a）双顶尖部分定位，消除5个自由度，即：、、、、 ??

（b）部分定位，消除5个自由度，即：X、Y、Z、Y、Z ??

（c）部分定位，消除4个自由度，即：Y、Z、Y、Z

??

（d）长销小平面组合，部分定位，消除5个自由度，即：X、Y、Z、Y、Z ???

（e）完全定位，消除6个自由度，即：、、、X、Y、Z ??

（f）部分定位，消除5个自由度，即：、、、X、Y

3．根据六点定位原理，分析下图所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。如果属于过定位或欠定位，请指出可能出现什么不良后果，并提出改进方案。

解答：

??

（a）Y、Z两个自由度过定位，改进：（1）改为双顶尖定位，或（2）三爪卡

盘夹持部分缩短。

???

（b）短圆销大平面限制X、Y、Z、X、Y 5个自由度，V 型块限制Z、Z两

个自由度过定位，但弹性支撑的V 型块，释放了方向自由度。所以，属完全

定位。

（c）部分定位，消除5个自由度。

4．如下图所示，工件以A、B面定位加工孔?10H7，试计算尺寸(12?0.1)mm和

(30?0.1)mm的定位误差。

解答：

对于尺寸(30?0.1)mm：

?D?0

对于尺寸(12?0.1)mm：

?Y?0

?B?0.03?0.02?0.05 ?D??Y??B?0.05

?0.0210.007

5．一批工件如下图所示，以圆孔?20H7(0)mm用芯轴?20g6(??0.020)mm定位，在立

式铣床上用顶尖顶住芯轴铣槽。其中外圆?40h6(0?0.016)mm、?20H7内孔及两端面均已加工合格，外圆对内孔的径向跳动在0.02mm之内。要保证铣槽的主要技术要求为:

⑴槽宽b为12h9(0?0.043)； ⑵槽距端面尺寸为20h12(0?0.21)； ⑶槽底位置尺寸为34.8h11(0?0.16)；

⑷槽两侧对外圆轴线的对称度公差为0.1mm。 试分析其定位误差对保证各项技术要求的影响。

解答：

（1） 槽宽b：由刀具决定槽宽的尺寸精度，定位误差对此项精度没有影响。 （2） 槽距端面尺寸：基准重合。?D?0

?D??Y??B?

11

(0.021?0.013?0.02)??0.01622

1

?0.035??0.16

3

11

?0.02?0.01??0.1 23

（3） 槽底位置尺寸：

（4） 槽两侧对外圆轴线的对称度公差：?D?

第十次作业答案

1、有一批工件，如下图（a）所示。采用钻模夹具钻削工件上?5mm（O1）

和?8mm（O2）两孔，除保证图纸要求外，还要求保证两孔连心线通过?60?0.1mm

的轴线，其对称度公差为0.08mm。现采用图（b）、（c）、（d）所示三种定位方案，若定位误差不得大于工序公差的1/2。试问这三种定位方案是否都可行？（??90?）

解答：

（b）图：对于O2孔，?D2?

Td2sin

2

?

Td0.10.11

???0.121??0.25 2222sin45?Td0.10.11???0.021??0.1 ?2222sin45

对于O1孔，?D1?

Td2sin

2

?

（c）图：对于O2孔，?D2?

Td2sin

2

?

Td0.10.11???0.021??0.25 ?2222sin45Td0.10.11???0.121??0.1 ?2222sin45

对于O1孔，?D1?

Td2sin

?

2

Td0.1

??0.05 （d）图： ?D1??D2?22

Td0.11

通过中心的偏移量：?D???0.071??0.08

2sin45?22sin

2综上：只有b方案可行。

2．如下图所示，在工件上铣一键槽，其要求见图示，试计算各方案在尺寸

045?0.2mm及槽宽对称度方面的定位误差，并分析哪种定位方案正确？

解答：

（b）图，对尺寸45：

?D45??Y??B?

111

(0.021?0.013?0.1)??0.025?0.0795??0.2 223

对称度：?D对称?0

（c）图，对尺寸45：?D45??Y??B?0?

对称度：?D对称?

11

?0.025?0.0125??0.2 23

11

?0.1?0.05?T对称，T对称?0.05 23

1

（d）图，对尺寸45：?D45?0??0.2

3

111

对称度：?D对称??0.025??0.1?0.0625?T对称，T对称?0.05

223

1

（e）图，对尺寸45：?D45?0??0.2

3

11

对称度：?D对称??0.1?0.05?T对称，T对称?0.05

23

11

（f）图，对尺寸45：?D45??Y??B?0??0.025?0.0125??0.2

23

11

对称度：?D对称??0.1?0.05?T对称，T对称?0.05

23

各定位方案均不能满足要求。

3．在轴上铣一平面，工件定位方案如下图所示，试求尺寸A的定位误差。 解答：

?DA??Y?

0.5

?0.3tan45??0.654 ?

2sin45

0.1 0

4．下图所示为某铣键槽工序的加工要求：键宽8? 0mm、键槽深度尺寸76?0.1mm及 0键槽对φ80轴线对称度为0.2mm。已知轴径尺寸?80?0.1mm，试分别计算如图b、

图c所示两种定位方案的定位误差，并判断哪个方案更好。

解：①对于方案b：

定位误差：由于定位基准重合，故?Db?0 mm 对称误差：?对称b?②对于方案c： 定位误差：?Dc?

TD

(2

1Sin

TD0.1

??0.05 mm 22

2

?1)?

0.1

(2

1

?1)?0.021 mm 90?Sin

2

对称误差：?对称c?0 mm ③方案b中，

?对称bT对称

?

?0.0210.05

?0.21 ?0.25，方案c中，Dc?

T0.10.2

比较方案b及方案c中定位误差及对称误差的比值，方案c更好。

第十一次作业答案

1．图所示为CA6140车床主轴法兰盘装配图，根据技术要求，主轴前端法兰盘与床头箱端面间保持间隙在0.38～0.95mm范围内，试查明影响装配精度的有关零件上的尺寸，并求出有关尺寸的上下偏差。

解答：

0.95

A0?0.38~0.95?0??0.38

TA0?0.57

极值法求解：

0.57?TA1?TA2?0.12?0.12?TA5?

TA1?TA2?TA5?0.33

等公差法：TA1?TA2?TA5?0.11 取A2为协调环

00

A1?940,A?25,A?41?0.113?0.124?0.12?0.11A5?40

0.95

?0.38

3

245ESA0?ESA2?ESA3?ESA4?ESA5?EIA1?0.95?ESA2?0?0?0.11?(?0.11)

?ESA2?0.73

EIA0?EIA2?EIA3?EIA4?EIA5?ESA1?0.38?EIA2?(?0.12)?(?0.12)?0?0

?EIA2?0.62

0.73

?A2?24??0.62

经验法：取TA1?0.16,TA2?0.09,TA5?0.08

?0.08

A3?250A4?410A5?40?0.12,?0.12,

取A2为协调环 A1?940?0.16,

?0.95?ESA2?0?0?0.08?(?0.16)

?ESA2?0.71

?0.38?EIA2?(?0.12)?(?0.12)?0?0

?EIA2?0.62

0.71

?A2?24??0.62

～1.75mm2．图所示为齿轮箱部件，根据使用要求，齿轮轴肩与轴承端面间的轴向间隙应在1

之间范围内。若已知各零件的基本尺寸为A1?101mm、A2?50mm、A3?

A4?5mm、

（采用等公差法） A4?140mm。试确定这些尺寸的公差及偏差。解答：

?0.75

A0?1~1.75?10

TA0?0.75

极值法：TAi?取：

0.75

?0.15 5

?0.15?0.15

A1?1010,A2?500

A3?5

?0.15

,A4?140

0?0.15

取A5为协调环 求出：A5?50?0.15

概率法：

?0.755

?0.335?0.34

TAi?

TA0m

取：

?0.34?0.34

A1?1010,A2?500

305A3?50A4?1400?0.34,?0.34

取A5为协调环：

?0.34

A1?1010?101.17?0.17?0.34A2?500?50.17?0.17

A3?5?0.34?4.83?0.17

A4?1400.83?0.17?0.34?139

?0.75A0?10?1.375?0.375

A5?101.17?50.17?4.83?139.83?1.375?5.305

?A5?5.305?0.17?5

?0.475?0.135

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