机械制造技术基础习题答案

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
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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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，
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
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。
A b£ ©
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¦ Õ 32 -0.01 -0.03 c£ ©
《机械制造技术基础》习题课 d£ ©
分析：定位误差包 括基准不重合和基 准位置误差两项。 本工序加工键槽， 其键槽54的尺寸基 准为下母线，位置 度的基准为圆心。
DW j . b j . w
b图定位方案：
Td 1 1 2 sin 2
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
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d）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。 ① 大平面限制沿Z轴 移动和绕X、Y轴转动 共3个自由度；固定V 形块限制沿X、Y轴的 2个移动自由度；活 动V形块限制沿Y轴的 1个移动自由度。
②
Y 自由度被重复限制，属过定位。
③将两V形块之一改为平板形式。
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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：
0 54 图b定位方案：对于尺寸 0.14 的定位误差：
DW 0.2 Td 0.2 0.1 0.02
，
对于对称度0.03：DW 0
0 54 图c定位方案：对于尺寸 0.14的定位误差：
a：车后发现工件左端直径大于右端直径其可能的原因 有: 车床纵向导轨直线度误差；刀具磨损。 b：车后发现工件中部直径偏大，两头直径偏小其可能 的原因: 工件刚度不足 ； 车床纵向导轨直线度误差. c:车后发现工件A处直径比B处直径大其可能的原因有： 尾顶尖刚度不足； 导轨扭曲 ；车床纵向导轨与主轴回 转轴线不平行. 《机械制造技术基础》习题课
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：
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。
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。
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。
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
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。
4-13 加工一批小轴，其直径尺寸要求为 180 0.035 mm ， 加工后尺寸接近正态分布，测量计算得一批工件直径 尺寸的算术平均值 x 17.975mm ，均方根差 0.01mm 。 试计算不合格品率，并分析不合格品产生的可能原因， 指出减少不合格品的措施。
解：
1、根据题意加工后尺寸为正态可知，该加工系统无变 质系统误差；
2-14 在习题图2-3所示工件上加工键槽，要求保证尺 寸 540 和对称度0.03。现有3种定位方案，分别如图b， 0.14 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
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0 ¦ Õ 60 -0.1 £ ¨ £ ©
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。
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
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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
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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。
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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。