第4章_部分习题解答

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1、机械制造技术基础部分习题参考解答第四章机械加工质量及其控制4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转， 而车 床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？解：主轴回转精度主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精 度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩 擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转 可消除主轴回转产生的误差。4-2在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产 生椭圆形误差的原因。答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作

2、用方向随主轴的回转而回转，在F作用下, 主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径 向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要 求？答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面 内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为 0.015/1000mm在垂直面内的直线度 误差为0.025/1000mm,欲在此车床上车削直径为 60mm、长度为150mm的工件，试计 算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。解

3、：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向， 导轨垂直面是误差不敏感方向。0 015水平面内：150 =0.00225 mm；1000(Az)2垂直面内：R =2R卷150 /60心4 1mm，非常小可忽略不计#所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差 上R =0.00225 mm。#4-5在车床上精车一批直径为 60mm、长为1200mm的长轴外圆。已知：工件材 料为45钢；切削用量为：Vc=120m/min, ap=0.4mm, f =0.2mm/r;刀具材料为YT15。在刀 具位置不重新调整的情况下加工 50个工件后，试计算由刀具尺寸磨损引起的加工误差 值

4、。解：根据p145公式(4-2)，NB : NB0 KBl根据题意，切削50个工件的切削长度：IpD 1200 501000f查 p155表 4-1 得，YT15 刀具切 45 钢时，NB(=8 pm, Knb=8 pm/km;12008汇兀汇60乂汇50则 NB 802460 pm =0.46mm10000000工件直径增大至：60+2x 0.46=60.92mm, 直径误差0.92mm。4-6成批生产习题4-6图所示零件，设A、B两尺寸已加工至规定尺寸，今以底面 定位镗E孔，试求此镗孔工序由于基准不重合引起的定位误差。习题4-6图解：假定孔E的中心至定位面距离为F Tf/2,则F和A、B、

5、C组成一直线尺寸链, F为封闭环，A、C为增环，B为减环。F =A -B + C封闭环公差b二Tf二Ta Tb Tc，这是基准不重合误差，假定定位基准制造误差为 0，则定位误差为：九二w二Tf4-7按习题4-7图所示方式定位在立式铣床上铣槽，其主要技术要求为:(1) 槽宽 b=12：.043 mm。(2) 槽距尺寸I nZOmm。(3) 槽底位置尺寸为 34.800.16mmo(4) 槽两侧面对外圆轴线的对称度公差e=0.01mm。已知：外圆尺寸*4000.016 mm与内孔尺寸2000.021 mm均已加工至规定尺寸，内外圆#的径向圆跳动公差值为0.02mm。试分析计算该工序的定位误差#习题

6、4-7图解：(1)在工件轴向I =20；.2imm,定位基准与设计基准重合，无定位误差。(2)在工件径向：h =34.8；16 mm定位误差分析：定位基准与设计基准不重合，并有内外圆的径向跳动公差T(c)=0.02；* 40 T(c)二0016 0.02 =0.028 mm2 2工件用内孔和心轴定位，并处于水平心轴位置，按p158公式(4-4)则定位误差为:1w =2(Td Td *s)其中 TD=0.021mm，定位心轴 20g6 =20；.027 mm， Td=0.013mm；2 二 Dmin -dmax =20-(20-0.007) = 0.007mm,代入上式可得1(0.0210.01

7、3 0.007) =0.0205 mm2所以，径向定位误差为：认jw =0.028 0.020 0.0485mm 键槽对称度e=0.01mm的影响分析：外圆轴线是键槽对称度的基准轴线，故对称度对 h方向尺寸定位误差没有影响。4-8习题4-8图所示为铣键槽工序的加工要求，已知轴径尺寸 = 8000.1mm，试分别 计算习题4-8图b、c两种定位方案的定位误差。b)习题4-8图解：图b)定位误差分析:在y方向：没有基准转换误差，考虑定位元件无制造误差，则在y方向定位误差为 0。在x方向：工件外圆公差T. = 0.1mm对键槽加工有影响，：dw = 7 /2 = 0.05mm， 由于对称度要求为0.

8、2, x向定位误差小于对称度要求，故该方案符合要求。图c)定位误差分析：按教材p160图4-15 b)的分析结果公式(4-7),定位误差为必匕 br1弓sn90r+0.0207lmm4-9 习题4-9图所示齿轮坯在V形块上定位插齿槽，要求保证工序尺寸H =38.502 mm0已知：d = 80aimm, D =350025 mm。若不计内孔与外圆同轴度误差 的影响试求此工序的定位误差。解：如习题4-9图所示，外圆公差Td=0.1mm；内孔公差：TD=0.025mmo由外圆公差引起的工件中心的变化量可按教材 p160公式(4-17)计算：:dwTd-1 =041 = 0.02071mm2 |ts

9、in(： /2)2 sin(900 / 2)考虑外圆和内孔无同轴度误差，所以孔的公差变化引起的定位误差为：-dw - Td = 0.025 = 0.0125 mm2 2所以，该工序尺寸H的定位误差为：.)dw(H) ；如 *dw2 =0.03321mm。4-10按习题4-10图所示方式定位加工孔 2000.045 mm，要求孔对外圆的同轴度公差 为*0.03mm。已知：d =l*60；14mm, b =(300.07)mm。试分析计算此定位方案的定位误 差。习题4-9图习题4-10图解：如习题 4-10 图所示,Td = 0.14mm, T .=0.045mm, Tb d0.14mm ,只考虑

10、V型块定位时，定位误差按教材p160公式(4-17)计算：dw _yTd ；12 sin(g/2)0.1412 | sin(90 /2)-1：= 0.02899mm#当尺寸b变化时，在x方向产生的误差为:dw公二Tb =0.14mm两部分作用几何和为实际的定位误差,dw 円护爲：dw ：0.028992 0.142 =0.1430 mm4-11习题4-11图所示工件以大外圆表面及端面M作定位表面，在小外圆上铣键槽, 要保证尺寸 H、L。已知：A=55；15mm, 4 =40；.12口口，d600o.1emm，大、小外圆 的同轴度误差t = 0.05mm, ： =90o，试分析计算该工序的定位误

11、差。A#习题4-11图解：该题与4-9题类似，不过要考虑在直径方向同轴度的影响。Td1=0.12mm； Td2=0.16mm。外圆d2产生的定位误差按教材p160公式(4-17)计算:dw -d 2Tl12 sin(： /2)丄01651 = 0.03314mm2 sin(900/2)外圆d1产生的定位误差为： Sw二Td1 /2二0.06mm； 同轴度产生的定位误差为：=dw_t = 0.05mm； 所以，该工序工位误差为:* ： dw 二 ： dw -d2：dw/1：dw_t = 0.14314mm。4-12习题4-12图所示工件采用V形块(夹角-=90)定位，加工两个直径为 10mm的小

12、孔。已知：外圆直径尺寸d =t38000.1mm，内孔尺寸D = 500.2 mm，内孔与外 圆的同轴度误差t =0.05mm,内孔中心线是工序尺寸R的工序基准，-30。试分析计算加工01孔的定位误差习题4-12图解：根据题意，Td=0.1mm, TD=0.2mm。定位误差分为几个部分。 外圆引起的定位误差按教材p160公式(4-17)计算：ATd1. I 0.11CCCC4hw1 = 一 |一1 1=I0一1 = 0.02071mm2 sin(a/2)一 2 sin(90/2)一同轴度引起的定位误差为：厶血=t =0.05mm。考虑到R和B没有误差，所以01的定位误差与O相同；定位误差为Sw

13、 - dw1 =dW2 =0.02071 0.05 = 0.07071mm。4-13在三台车床上分别加工三批工件的外圆表面，加工后经测量，三批工件分别 产生了如习题4-13图所示的形状误差，试分析产生上述形状误差的主要原因。解：产生图a)的原因主要是：工件刚性差，而机床刚性很好；产生图b)的原因主要是：工件刚性好，但机床主轴、尾座刚性均较差；产生图c)的原因主要是：工件和机床主轴刚性都很好，但机床尾座刚性较差。刀具 磨损有一定的影响，但磨不了这么快；磨损影响在切削多个工件才能反映出来。4-14在外圆磨床上磨削习题4-14图所示轴类工件的外圆 厶若机床几何精度良好, 试分析磨外圆后A-A截面的形

14、状误差，要求画出A-A截面的形状，并提出减小上述误 差的措施。习题4-14图解：若工件刚性差，机床刚度好，A-A截面尺寸会增大；若工件刚性好，机床主轴、 尾座刚性差，则A-A截面尺寸也会变大；若上述两种情况都发生，则 A-A截面尺寸还 是会直径增大，形状误差不明显。改进措施是增大机床主轴、尾座的刚度，增加工件的刚度。4-15 知某车床的部件刚度分别为： k主轴=5000N/mm； k刀架=23330 N/mm，k尾座 =34500N/mm。今在该车床上采用前、后顶尖定位车一直径为050；2口口的光轴，其径向 力Fp=3000N,假设刀具和工件的刚度都很大，试求：1）车刀位于主轴箱端处工艺系统

15、的变形量；2）车刀处在距主轴箱1/4工件长度处工艺系统的变形量；3）车刀处在工件 中点处工艺系统的变形量；4）车刀处在距主轴箱3/4工件长度处工艺系统变形量；5） 车刀处在尾架处工艺系统的变形量。完成计算后，再徒手画出该轴加工后的纵向截面的 状。解：4-16按习题4-16a）图的装夹方式在外圆磨床上磨削薄壁套筒A,卸下工件后发现工件呈鞍形，如习题4-16b）图所示，试分析产生该形状误差的原因。习题4-16图解：产生上述图b）形状误差的主要原因是：磨床主轴和尾座刚度不足，当砂轮移动 到主轴或者尾座处时，出现让刀现象，所以造成在工件两端直径增大。4-17在卧式铣床上按习题4-17图所示装夹方式用铣刀A铣键槽，经测量发现，工#件右端处的槽深大于中间的槽深，试分