《机械制造工程原理》研讨题及答案

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可能性因素：
主要影响因素实验分析
• 为找出主要影响因素，可分别控制上述每 个因素，而相对固定其它因素进行实验分 析。如充分冷却；或在晚上加工，或在晚 上充分冷却下加工；工件不夹紧；调正磨 床床身，给予适当的预变形；或增加光磨 次数等。分别判断各因素的影响情况，再 加以综合分析给出结论。
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工业生产过程
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题：
• 在一杆状形工件铣键槽，要求保证 0 0 尺寸50 -0.02mm与34.8 -0.16mm，设 计该工件的定位方案，并进行定位 误差分析。
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解答
• 可用V型块对ф40外圆柱面定 位并用支承钉对右端面定位， 0 前者保证尺寸34.8 -0.16mm， 定位误差等于0.0033mm，后 者保证尺寸500-0.02mm，定位 误差等于0，定位误差符合要 求，因此，定位方案可行。
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题：
0.016
• 磨一批d＝ 120.043 mm销轴，工件尺 寸呈正态分布，工件的平均尺寸X ＝11.974，均方根偏差σ ＝0.005， 请分析该工序的加工质量。如何 加以改进。
XX


1.00
2.00
2.50
3.00
40
F
0.3413 0.4772 0.4938 0.4987
分析：
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7-16分析
• 本题中，尺寸343+0.05-0.25mm、A和1650+0.16mm 组成一尺寸链，尺寸343+0.05-0.25mm是该尺寸 链封闭环，两组成环均为增环。可算出工序尺 寸A为178-0.25-0.11mm。 • 当尺寸A实测没超差时，343+0.05-0.25mm合格。 • 当尺寸A实测超差时，有可能是假废品：比如A 为178.0mm,已超差，但两孔实测尺寸若小于 165.05mm，则尺寸343+0.05-0.25mm并没超差； 又比如A为177.7mm,已超差，但两孔实测尺寸 若大于165.05mm，则尺寸343+0.05-0.25mm并没 超差。
(机械加工工艺规程设计研讨课 )
ZZQ
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题：
• 如图所示齿轮的加工路线是： 第1工序粗加工左端凸缘面、左 端面、小外圆，并钻内孔；第2 工序粗加工右端面、齿顶圆， 并扩孔；第3工序精加工右端面、 齿顶圆及内孔；第4工序精加工 左端凸缘面、左端面、小外圆； 第5工序加工键槽；最后工序是 滚齿。试选择第1工序和滚齿工 序的定位方案，并简要说明所 选择的各个定位面是粗基准还 是精基准？以及选择的理由。
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题目
5
讨论：
（1）可使用钻模减少直径扩大， 还可使用直径稍小的钻头； • （2）废品率： 1-2*0.4521=9.58%； • （3）使平均值= 10.01-3*0.006=9.992； • （4）由Cp=T/61， 有T6，0.0033。
•
6
题目
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题图
8
问题：
• 磨床主轴与导轨是什么关系？ • 磨削力会产生什么样的变形？ • 中间加辅助支承有作用吗？
题：
• 量度切削变形的方法 有几种？
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解答
量度方法有两种： • 1.变形系数（简单，直观但结果近 似，从塑性压缩方面分析）。 • 2.剪切角（或剪应变）（复杂，结 果较精确，从剪切变形考虑）。 • 两种方法都有片面性，不能全面反 映金属切削过程的物理本质。
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Fra Baidu bibliotek：
• 切削灰铸铁时，刀具前刀面 的温度和刀具后刀面的温度 哪个高？
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解答
• 切削灰铸铁时，刀具后刀面的温 度比刀具前刀面的温度高。因为 灰铸铁是一种脆性材料，加工时 常产生崩碎切屑，不从刀具前刀 面流过，而刀具后刀面则与工件 已加工表面之间有摩擦，故温度 较高。
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题：
• 为什么对车床床身导轨在水 平面的直线度要求高于垂直 面的直线度要求？而对平面 磨床的床身导轨其要求则相 反呢？
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题：
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解答
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教材习题
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分析
• 本题目定位基准与设计基准不重合， 且两者之间的联系尺寸多达两个，基 准不重合误差达0.15mm，已超过要保 证的尺寸公差，因此，需要提高两个 联系尺寸的加工精度；或者，改用右 端面定位，此时，联系尺寸减为一个， 基准不重合误差减为0.05mm，此工序 的工序尺寸为：19.950+0.05mm。
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解答
• ① 对于车床，车削外圆时：导轨在水平面内的 误差∆y，引起工件在半径上的误差∆R，且∆R=∆y； 导轨在垂直面内的误差∆z，引起工件在半径上的 误差∆R′，且∆R′≈(∆z)2/2 R′； • 可见，导轨在水平面的误差对工件加工精度的影 响比在垂直面的误差影响大得多。 • ② 对于平面磨床，导轨在水平面内的误差∆y对 工件的加工误差没有影响；而在垂直面内的误差 ∆z直接引起工件在厚度上的误差。因此，平面磨 床床身导轨的垂直面直线度要求高于导轨的水平 面直线度要求。 37
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解答
• 第1工序的粗基准选右端面和 齿顶圆，理由是选大的面做 粗基准；滚齿工序的精基准 选内孔，理由是内孔的轴线 是轮齿的设计基准，选基准 重合。
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题：
• 如图所示零件，有关轴向尺寸 加工过程如下： • 1）精车A面（车平）； • 2）精车B面，保证A、B两面之 间距离尺寸A1； • 3）自C处切断，保证A、C两面 之间距离尺寸A2； • 4）在平面磨床上，以A面定位 磨C面，保证尺寸18±0.05； • 若已知切断时经济加工公差为 0.5，磨削时最小余量为0.1。 试用尺寸链极值法确定各工序 15 尺寸及偏差。
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7-12分析
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7-14分析
• 本题图中的定位符号有问题！ • 本题可理解为以工序尺寸A1 、A2和A3来保 证尺寸500-0.1mm、250-0.3mm和50+0.4mm。 • 尺寸500-0.1mm由工序尺寸A1保证，尺寸 250-0.3mm由工序尺寸A1和A3保证，而尺 寸50+0.4mm由工序尺寸A1 、A2和A3保证。 • 若将工序尺寸A1定为500-0.1mm，则可算 出工序尺寸A3为250+0.2mm，最后可算出 工序尺寸A2为300+0.1mm。
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• 方案一定位基准与设计基准重合，位置尺 寸10±0.1mm可直接保证，因此，工序尺 寸A1为：10±0.1mm； • 方案二定位基准与设计基准不重合，且两 者之间的联系尺寸为80-0.05mm，基准不重 合误差达0.05mm，可计算出工序尺寸A2为： 18.050-0.15mm； • 方案三定位基准与设计基准不重合，且两 者之间的联系尺寸多达两个，基准不重合 误差达0.15mm，可计算出工序尺寸A3为： 200-0.05mm 。
• 关键问题在于算术平均值 11.974不在公差带中心 11.9705。 • 算术平均值偏大，公差带上 限11.984仅比算术平均值大 2σ，而算术平均值比公差 带下限11.957大3.4σ。
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解答
• 忽略工件尺寸小于公差带下限而造 成的废品。废品率约等于2.28％。 • 改进措施：将算术平均值移至公差 带中心，即把砂轮向前移动Δ， Δ ＝0.0035mm。 此时，废品率很小， 可忽略。
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• 因无冷却液，磨削过程中被加工面产生中 凸的热变形。磨后冷却下来，产生中凹； • 车间内温度高于地面温度，磨床床身上、 下面的温差使床身呈中凸形。且因工件夹 紧在工作台上，随工作台变形（中凸）， 磨后被加工面呈中凹； • 因图示的定位支承点及夹压点位置关系所 产生的力矩，使工件产生中凸的夹紧变形。 磨完松夹后，弹性回复，加工面产生中凹； • 磨床床身导轨中凹； • 工件加工面加工前已有中凹，即产生误差 复映。
工业生产过程
(加工精度研讨课 )
ZZQ
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题目
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问题：
• 车刀磨损会产生什么形状的 工件？
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讨论：
• 三种形状误差均可能因导轨在水平面内的 直线度误差所引起。此外，锥形误差还可 能是由尾顶尖水平偏移引起的，或可能存 在主轴纯角度摆动，总之，这种误差的产 生原因都是主轴与导轨在水平面内不平行； 鞍形误差也可能是因刀具运动轨迹与工件 回转中心线空间交叉所至，即可能存在导 轨与主轴在铅垂平面内不平行，也可能是 机床受热变形（主轴箱发热引起床身导轨 凸起）引起的。
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7-18题分析
• 本题中，工序尺寸F与工序1和工序2的尺寸 50mm无关。 • 工序尺寸F和图纸要求的尺寸15±0.2mm，尺 寸100-0.3mm以及工序2的尺寸10.40-0.2mm组成一 尺寸链，尺寸15±0.2mm是该尺寸链封闭环， 工序尺寸F和尺寸10.40-0.2mm均为增环，尺寸 100-0.3mm为减环。 • 由于尺寸100-0.3mm和尺寸10.40-0.2mm两组成环 公差之和大于封闭环公差，工序尺寸F无解。 • 若尺寸100-0.3mm改为100-0.1mm，则可算出工序 尺寸F 为14.60+0.1mm。 31
求工序尺寸A1：
• 因为后面工序以A面定位磨C 面，保证尺寸18±0.05同时 要保证尺寸10±0.1，此两尺 寸与A1组成一尺寸链，尺寸 10±0.1是封闭环。解此尺寸 链可得：A1=8±0.05；
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求工序尺寸A2：
• 切断时经济加工公差为0.5，同时要保证磨削时 最小余量为0.1。磨削时最小余量即磨削工序得 到最大尺寸18.05，同时切断工序得到最小尺寸 时的余量。因此切断工序的最小尺寸为18.15， 切断工序的最大尺寸为18.65，故: A2=18.4±0.25。 • 这里，也可把18±0.05、 A2与磨削余量组成一 尺寸链。磨削时最大余量为0.1加上切断工序公 差和磨削工序公差= 0.7，即磨削余量 =0.4±0.3。是该尺寸链封闭环。解此尺寸链同 样可得： A2 =18.4±0.25。
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7-11分析
• 本题的工序尺寸是指长度尺寸。 • 后道工序虽可直接保证600-0.25mm尺寸，而尺寸 45±0.1mm的设计基准是右端面，其设计基准与 定位基准之间联系尺寸的公差不能大于自身的公 差，因此将加工右端面工序尺寸定为600-0.15mm； 则加工台肩的工序尺寸可算出为14.950-0.05mm。 • 前道工序加工左端面的公称尺寸是 60+1.5=61.5mm,公差可参考后道工序类似分析， 因此将加工左端面的工序尺寸定为61.50-0.05mm； 则加工台肩的工序尺寸可算出为56.50-0.05mm。