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1、机械制造技术基础习题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20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40100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
2、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50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105380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
3、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mm，内孔直径mm，用V形块定位在内孔上加工键槽，要求保证工序尺寸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 mm（2）定位副制造不准确误差 = 0.01414mm（3）定位误差 （4）定位质量 ，T=0.2mm，由于 定位方案可行。在车床加工一批孔，其设计尺寸为mm，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mm。求：（1）试画出正态分布图；（2）计算常值系统性误差；（3）计算工序能力系
4、数；（4）计算该批零件的合格率、废品率。Z1.802.003.03.23.44.0.0.46410.47720.498650.499310.499660.5.解：（1）作工件尺寸分布图（2） 常值系统性误差 mm（3） （3）工艺能力系数 4）作标准变换，令查表，可得右图为一带键槽的内孔简图。孔径mm，键槽深度尺寸mm。其工艺过程为：1）精镗内孔至mm；2）插键槽至尺寸A3）热处理：淬火4）磨内孔至尺寸，同时保证键槽深度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）求出直径尺寸和的半径值及其公差，画出尺寸链图： （2）尺寸mm为封闭环，尺寸A
5、、mm为增环，尺寸mm为减环。（3）A0=A增-A减，则有90.4A + 42.5-42.4ES0=ES增-EI减，则有ES（90.4）ES（A）+ES(42.5)-EI(42.4)EI0=EI增-ES减，则有EI（90.4）EI（A）+EI(42.5)-ES(42.4)于是A90.4 + 42.4 - 42.590.3mmES（A）0.200.01750.1825mmEI（A）00.0350 = 0.035mm T（A）ES（A）EI（A）0.14750.148mm故： (4)按入体原则标注 3.分析如下图所示定位方案，回答如下问题：带肩心轴、手插圆柱销各限制工件的哪些自由度？该定位属于哪种
6、定位类型？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
7、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 ，试计算铣削表面A时的工序尺寸及上、下偏差。L2=600.05L1=30+0.
8、05L0= 10+0.2L3=？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=0.25mmEIL0=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.加工一批尺寸为的小轴外圆，若尺寸为正态分布，均方差=0.02
9、5，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：ZA=(0.5T+a)/=(0.05+a)/=0.08/0.025=3.2F(ZA)=0.4993ZB=(0.5T-a)/=(0.05-a)/=(0.05-0.03)/0.025=0.8F(ZB)=0.2881合格率= F(ZA)+ F(ZB)=78.74%不可修复废品率=0.5- F(ZA)%=0.82%可修复废品率=0.5- F(ZB)%=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 ，键槽深度尺寸为 ，有关的加工过程如
10、下：1）半精车外圆至 ；2）铣键槽至尺寸A1；3）热处理；4）磨外圆至，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=-0.05mmEIA0= EIA1+ EIA3- ESA2, EIA1= EIA0+ ESA2- EIA3=-02+
11、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0.30.05，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。30。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 6. 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
12、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，试确定代表该加工方法的均方根偏差为多少？z122.2F(z)0.34130.47720.48612.444.50.49180.4999680.49999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：ZA=(0.5T+a)/=(0.05+a)/不可修复废品率=0.5- F(ZA)%= 0.82%F(ZA)=0。4918ZA=2.4ZB=(0.5T-a)/=(0.0
13、85-a)/可修复废品率=0.5- F(ZB)%=15.87%F(ZB)=0.3413, ZB=1所以:=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=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？z122.2F(z)0.34130.47720.48612.42.62.70.49180.49530.4965解:依题意,正态分布曲线如图所示:ZA=(0.5T+a)/= F(ZA)=ZB=(0.5T-a)/= F(ZB)=合格率= F(ZA)+ F(ZB)=不可修复废品率=0.5- F(ZA)
14、%=可修复废品率=0.5- F(ZB)%=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，。车削时以端面B定位，图样中标注的设计尺寸不便直接测量，如以端面A为测量基准测量孔深尺寸，试求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=40-0.2-0.1mm16.机械加工中获得零件尺寸精度的方法有：（试切法）、定尺寸
15、刀具法、调整法、自动控制法。17.机械装配的基本作业包括清洗、（联接）、平衡、校正及调整、验收试验等。24.安排装配顺序的一般原则是（先下后上）、先内后外、先难后易、先精密后一般、先重大后轻小。28.机器的装配精度一般包括零部件间的（位置精度）、配合精度、运动精度。9. 互换装配法：零件按图纸公差加工，装配时不需要经过任何选择、修配和调节，就能达到规定的装配和技术要求，这种装配方法叫互换装配法。10.组合机床：是选用预先设计制造好的标准化及通用化的零件部件组成的专用机床，可以同时从几个方向采用多把刀具对一个或几个零件进行切削，它是实现工序集中的最好途径，是提高生产率的有效设备。14.工艺系统刚度：是以切削力和在该力方向上（误差敏感方向）引起的刀具和工件之间相对变形位移的比值。21.刀具耐用度：耐用度是指刀具在两次刃磨之间，对工件进行切削
