机械制造技术基础期课后作业答案之欧阳与创编

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。

时间：2021.03.08 创作：欧阳与 题7-6图

答： 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；

V型块3限制了工件 自由度； z z 定位方式属于完全定位。 b）

支承平面：Z，X，Y自由度；V

形块1，V形块

x2：,y。；

不完全定位，无不合理处。

c）平面限制了Z，X，Y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。

欧阳与创编 2021.03.08

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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，尺寸和

080.05mm0380.1mm已加工好，b）、c）、d）为钻孔加工时三

种定位方案的简图。试计算三种定位方案的工序尺寸A1 、A2和 A3。

0

10±0.1 8 －0.05 A1 A2 A3 A2 8 0 －0.05 答案：1）图b：基准重合，定位误差DW0，A1100.1mm； a） 38 －0 0.1 b）

10±0.1 0 10±0.1 8 －0.05 A3 c） 习图5-4-2 d） 2）图c：尺寸A2，10±0.1和

080.050 38 －0.1 构成一个尺寸链（见习解图

c） d）

5X4-2c），其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A2和

080.05是组成环，且A2为增环，

08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= A2－8，→A2=18mm

由直线尺寸链极值算法偏差计算公式： 0.1=ESA2－（-0.05），→ESA2=0.05mm; -0.1=EIA2－0，→EIA2=-0.1mm。故：

0.05A2180.1mm

080.053）图d：尺寸A3，10±0.1，和构成一个尺寸链

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（见习解图5X4-2d），其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A3，和

080.05080.05和

0380.1是组成环，且

0380.1为增环，A3

为减环。由直线尺寸链极值算法基本尺寸计

算公式，有：10= 38－（A3+8），→A3=28mm

由直线尺寸链极值算法偏差计算公式，有： 0.1=0－（EIA3+（-0.05）），→EIA3= -0.05mm;

-0.1= -0.1－(ES A3+0)，→ESA3=0。故：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B保证尺寸

。试分析当加工缺口

时，有几种定位方案？计算出各

0A3280.05mm

种定位方案的工序尺寸，并选择其最佳方案。 关键点：

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：800.2mm。

第二种方案：（本关键点3分） 以C面定位，则工序尺寸为

Xc=70.2。尺寸链0.1欧阳与创编 2021.03.08

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图是： （800.2） Xc

第三种方案：（本关键点3分）

150.1

0以A面定位，则工序尺寸为是：

XA=330.10.05。尺寸链图

显然，T8以A面定位时，无论如何加工，无法达到图样尺寸， （80即

150.1

00.2）

800.2：（mm）。

综合考虑上述三种情况，可能第二种方案比较可行。 400.15 （结论1分）

5-13、如图所示。已知工件的相关尺寸

0.025L1700.0500，

L26000.025，

0.15L3200，L3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）

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1、(尺寸链

图)

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φ11±0.02mm，第一台加工1000件，其直径尺寸按正态分布，平均值x1=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 6σ1=6×0.004=0.024mm

CP1T0.041.67610.024（1分）

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第二台机床的精度 6σ2=6×0.0025=0.015mm

CP2T0.042.67620.015（1分）

所以 ，6σ2<6σ1,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。

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？

答：图(a)的三个V型块各限制工件的2个自由度，共

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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)的底平面限制了圆柱销限制了了

3个自由度（即Z、X、Y）、

2个自由度（即X、Y）、V型块限制

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。 1-支承平面 2-短圆柱销

y x zx答：底面限制，短销限制 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。

图(C)的前顶尖限制了三个自由度（即X、Y、Z）、

3-固定短V形块

后顶尖限制了二个自由度（即X制了二个自由度（即X、Y）、三爪卡盘限

、Y），三个定位元件共限制

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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。

Z图(d)的端面限制了三个自由度（即、X、Y）、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5

Z个自由度，还有一个自由度未限

制，此定位属于不完全定位，合理。 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；

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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8o

，

o 5

s

，

15

rK外圆车刀的几何

75

rK

15

o

，

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

0.300.05464000mm需淬硬，键槽尺寸深度为mm。孔和键

0.1039.60槽的加工顺序是：1）镗孔至mm。2）插键

槽，工序尺寸为A。3）淬火热处理。4）磨内孔至

0.050.05400400mm，同时保证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 0.05 19.80欧阳与创编 2021.03.08 0.025200欧阳与创编 2021.03.08

（2）解尺寸链，可得插键槽工序尺寸及公差为：

0.3460尺寸为封闭环，解之得：A45.8500.23

1． 如图所示为齿轮孔的局部图，0.05400设计尺寸是：孔mm需

淬0硬，键槽尺寸深度为.30460mm。孔和键槽的加工顺序是：1）镗孔至0.1039.60mm。2）插键槽，工序尺寸为A。3）淬火热处0.05400mm，理。4）磨内孔至0.05400同时保证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。（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： 基本尺寸：

偏差： +0.30＝(+0.025＋△ sA)－0 ∴△ sA＝0.275

+0＝(0＋△ xA)－（+0.05）∴△ xA＝0.050

因此A的尺寸为：

0.27545.80.0500.22545.80按“入体”原则，A也可写成：

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φ10mm孔时的工序尺寸A1及其偏差。（要求画出尺寸链图）

解：如图 A1:封闭环；A2、A4:增环；A3:减环 A1=A2+A4-A3=60+25-50=35

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ESA1= ESA2 +ESA4-EIA3=0+0.1-(-0.05)=0.15 EIA1= EIA2 +EIA4+ESA3=-0.1-0.1-0=-0.2

0.1535 所求 A1及其偏差为：A1=0.20

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0.200mm，试计算铣削表面A

时的工序尺寸及上、下偏差。

L3=？ L0= 10+0.2 L1=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： L0=L1+L3-L2,可以得出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

03000.032，键槽深度尺寸为2602，有关的加工过程如下：

L3=L0+L2-L1=10+60-

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1）半精车外圆至30.6；2）铣键槽至尺寸A1；3）热

00.1处理；4）磨外圆至30A1。

00.032，加工完毕。求工序尺寸

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.O50;A3=15-O.O160,A0=26-O.O20

A0=A1+A3-A2,A1=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

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。

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；R2=300-0.015mm，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

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由此可求出淬火前精车的直径工序尺寸为；

D1=60.6+0.07-0.1mm

5.如图所示一批小轴零件，部分加工过程如下：1.半

0.1精车端面A、B，保证两者之间的尺寸A1=49.60

mm；2.调头，以A面为基准半精车端面C，保证总长

0.05度A2= 80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A03000.20mm，A10100.10mm。

车削时以端面B定位，图样中标注的设计尺寸A0不便直接测量，如以端面A为测量基准测量孔深尺寸A2，试求A2的基本尺寸及其上下偏差。

解:尺寸链如图所示:在该尺寸链中,A0为封闭环,A1为减环,A2为增环,按尺寸链计算公式有: 基本尺寸:A2=A0+A1=30+10=40mm 上偏差:ES2=ES0+EI1=0-0.1=-0.1mm 下偏差:EI2=EI0+ES1=-0.2-0=-0.2mm 因此,所求尺寸为A2=40-0.2-0.1mm

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。

（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

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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—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—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，

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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Fcn，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Fcn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Fct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Fct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Fct与工件进给运动

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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Fct 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。

6、顺铣与逆铣相比较，其优点是[A ]。 A.工作台运动稳定 B.刀具磨损减轻 C.散热条件好 D.生产效率高

时间：2021.03.08 创作：欧阳与 欧阳与创编 2021.03.08