机械制造技术基础典型例题(精心整理)

1、试确定在批量生产条件下，上图所示阶梯轴的加工工艺过程。

材料为45钢,表面硬度要求35-40HRC。

请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。

（7分）2、根据所给条件可知，该轴为一般精度和表面粗糙度要求的普通轴，材料为45钢，表面硬度要求35-40HRC，所以可通过调质处理达到（0.5分）。

因两端φ20的轴颈要求同轴度0.02，所以应该以轴线作为外圆车削加工的定位粗、精基准（0.5分）。

毛坯可采用热轧45钢棒料，尺寸为φ40×100经过锻造后形成（0.5分）。

基本工艺过程为锻造-调质处理-粗车-半精车（0.5分）。

其工序及相关内容如下表所示：批量生产45钢阶梯轴的加工工艺过程2、试确定在单件小批量生产条件下，下图所示阶梯轴的加工工艺过程。

材料为40Cr,表面硬度要求45-50HRC。

请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。

（6分根据所给条件可知，该轴为具有较高精度和较低的表面粗糙度要求的精密轴，材料为40Cr钢,表面硬度要求45-50HRC，所以需通过淬火加中温回火达到（0.5分）。

尽管两端φ50的轴颈没有同轴度要求,但因轴的长度为600，为便于加工和定位，应该以轴线和外圆作为外圆和端面车削加工的定位粗、精基准（0.5分）。

毛坯可采用热轧40Cr钢棒料，尺寸为φ105×380经过锻造后形成（0.5分）。

基本工艺过程为锻造-粗车-半精车-淬火+中温回火-粗磨-精磨（0.5分）。

其工序及相关内容如下表所示：单件小批量生产40Cr钢阶梯轴的加工工艺过程如上图所示，已知工件外径00.0250d φ-=mm ，内孔直径0.02525D φ+=mm ，用V 形块定位在内孔上加工键槽，要求保证工序尺寸0.228.5H +=mm 。

若不计内孔和外径的同轴度误差，求此工序的定位误差，并分析定位质量。

解：（1）基准不重合误差 0.01252Djb T ∆==mm （2）定位副制造不准确误差 2sin(2)ddb T α∆== 0.01414mm（3）定位误差0.02660.027mm dw jbdb ∆∆+∆≈＝＝（4）定位质量 0.027mm dw ∆＝ ，T =0.2mm ，由于13dwT ∆< 定位方案可行。

在车床加工一批孔，其设计尺寸为00.150-Φmm ，加工后内孔直径尺寸呈正态分布，其平均尺寸为49.96mm 。

均方根偏差为02.0=σmm 。

求：（1）试画出正态分布图；（2）计算常值系统性误差；Z 1.80 2.00 3.0 3.2 3.4 4.0.)(z ϕ0.4641 0.4772 0.49865 0.49931 0.499660.5.解：（1）作工件尺寸分布图（2）常值系统性误差049.9649.950.01x x δ=-=-=mm（3）（3）工艺能力系数 0.10.8333660.02p T C σ===⨯ 4）作标准变换，令max min5049.9620.0249.9649.930.02r l x xZ x x Z σσ--===--===查表，可得max min ()(2)0.4772()(3)0.49865z z ϕϕϕϕ====右图为一带键槽的内孔简图。

孔径0.035 085φ+mm ，键槽深度尺寸0.2090.4+mm 。

其工艺过程为： 1）精镗内孔至 0.07084.8φ＋mm ；2）插键槽至尺寸A3）热处理：淬火4）磨内孔至尺寸0.35 085φ+，同时保证键槽深度0.2090.4+mm 。

画出尺寸链图，指出尺寸链中的增环，减环和封闭环，并求工序尺寸A 及其公差和上下偏差。

解：（1）求出直径尺寸07.008.84+φ和035.0085+φ的半径值及其公差，画出尺寸链图：（2）尺寸0.2090.4+mm 为封闭环，尺寸A 、0.017542.5+mm 为增环，尺寸0.03542.4+mm 为减环。

（3）A 0=∑A 增-∑A 减，则有90.4＝A + 42.5-42.4ES 0=∑ES 增-∑EI 减，则有ES （90.4）＝ES （A ）+ES(42.5)-EI(42.4) EI 0=∑E I 增-∑E S 减，则有EI （90.4）＝EI （A ）+EI(42.5)-ES(42.4) 于是A ＝90.4 + 42.4 - 42.5＝90.3mmES （A ）＝0.2＋0－0.0175＝0.1825mmEI （A ）＝0＋0.035－0 = 0.035mmT （A ）＝ES （A ）－EI （A ）＝0.1475＝0.148mm故： 0.18250.035A 90.3mm ++=(4)按入体原则标注 0.14750.1480 0A 90.33590.335mm ++== 3.分析如下图所示定位方案，回答如下问题：⑴带肩心轴、手插圆柱销各限制工件的哪些自由度？⑵该定位属于哪种定位类型？⑶该定位是否合理，如不合理，请加以改正。

答案：1）带肩心轴限制X 、Y 、Z 的直线移动和旋转运动四个自由度；手插圆柱销限制Y 的直线移动，X 的旋转运动。

2）属于自为基准定位方式：目的是使小孔获得较均匀的加工余量，以提高孔本身的加工精度。

3）不合理。

因为带肩心轴和手插圆柱销重复限制了沿两孔中心线方向的自由度，即都限制了Y 的直线移动。

改进方法为将手插圆柱销改为削边销，削边销的长轴与图中Y 轴相垂直，如图所示。

6.简述建立装配尺寸链的过程。

为什么要对装配尺寸链进行简化？如何简化？答：装配尺寸链是由各有关装配尺寸（零件尺寸和装配精度要求）组成的尺寸链。

建立过程如下：首先明确封闭环：装配精度要求就是封闭环；再以封闭环两端的两个零件为起点，沿封闭环的尺寸方向分别找出影响装配精度要求的相关零件，直到找到同一个基准零件或同一基准面为止。

因为机械产品的结构通常比较复杂，影响某一装配精度的因素很多，在查找该装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可以忽略那些影响较小的因素，使装配尺寸链适当简化。

在简化中遵循：装配尺寸链的组成环最少原则和装配尺寸链的方向性原则：在同一装配结构中，在不同的方向都装配精度要求时应按不同方向分别建立装配尺寸链。

六、分析计算题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 mm 20.0010+，试计算铣削表面A 时的工序尺寸及上、下偏差。

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L3=L0+L2-L1=10+60-30=40mmESL0=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+0.25mm2.加工一批尺寸为01.020-φ的小轴外圆，若尺寸为正态分布，均方差σ=0.025，公差带中点小于尺寸分布中心0.03mm 。

试求：这批零件的合格率及废品率？ 解：正态分布曲线如图所示，依据分析计算如下：L2=60±0.05L1=30+0.05L0= 10+0.2 L3=？Z A =(0.5T+a)/σ=(0.05+a)/σ=0.08/0.025=3.2F(Z A )=0.4993 Z B =(0.5T-a)/σ=(0.05-a)/σ=(0.05-0.03)/0.025=0.8F(Z B )=0.2881 合格率= F(Z A )+ F(Z B )=78.74%不可修复废品率=[0.5- F(Z A )]%=0.82% 可修复废品率=[0.5- F(Z B )]%=15.87%总废品率=100%-合格率=21.26%3.加工如图所示一轴及其键槽，图纸要求轴径为0032.030-φ ，键槽深度尺寸为00226- ，有关的加工过程如下：1）半精车外圆至01.06.30-φ ；2）铣键槽至尺寸A1；3）热处理；4）磨外圆至0032.030-φ，加工完毕。

求工序尺寸A1。

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.O20A0=A1+A3-A2,A1=A0+A2-A3=26+15.3-15=26.3mmESA0= 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=26.3-0.05-0.184mm4.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；R 2=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由此可求出淬火前精车的直径工序尺寸为； D1=60.6+0.07-0.1mm6. 用无心磨床磨削一批销轴的外圆，整批工件直径尺寸服从正态分布，其中不可修复废品率为0.82%，实际尺寸大于允许尺寸而需修复加工的零件数占15.87%，若销轴直径公差mm T 71.0=，试确定代表该加工方法的均方根偏差σ为多少？dzez F zz ⎰-==022221)(σπϕ解：解：∵若正态分布曲线与公差中心点重合的话，则可修废品与不可修废品率是对称分布的，但本题不是对称分布，并且可修废品率高，据此可以知道正态分布曲线顶峰偏离公差中心点且处于右端∴设偏移量为a∴有下式：Z A =(0.5T+a)/σ=(0.05+a)/σ不可修复废品率=[0.5- F(Z A )]%= 0.82%→F(Z A )=0。

4918→Z A =2.4 Z B =(0.5T-a)/σ=(0.085-a)/σ可修复废品率=[0.5- F(Z B )]%=15.87%→F(Z B )=0.3413, Z B =1 所以:σ=0.05mm,a=0.035mm7. 加工一批小轴外圆，若尺寸为正态分布，公差T=0.3mm 均方差σ=0.025，公差带中点小于尺寸分布中心0.05mm 。

试求：这批零件的可修复废品率和不可修复废品率？dzez F zz ⎰-==022221)(σπϕ解:依题意,正态分布曲线如图所示:Z A =(0.5T+a)/σ= F(Z A )= Z B =(0.5T-a)/σ= F(Z B )=合格率= F(Z A )+ F(Z B )=不可修复废品率=[0.5- F(Z A )]%=可修复废品率=[0.5- F(Z B )]%=8.如图所示零件，A 、B C 时，图中mmA 020.0030-=，mmA 010.0110-=。