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习题
1-4根据六点定位原理,分析图示各图的定位方案并判断各定位元件分别限制了那些自由度?
a)三爪卡盘:
Y、Z的移动自由度;
浮动顶尖与三爪卡盘组合后限制Y、Z的转动自由度;
b)固定顶尖限制XYZ的移动自由度;
后浮动顶尖与前顶尖组合后限制Y、Z的转动自由度
c)定位元件为心轴,限制Y、Z的移动自由度和Y、Z的转动自由度
d)左端固定锥销,限制XYZ的移动自由度;
右端浮动锥销与固定锥销组合后限制Y、Z的转动自由度
e)Y轴方向两短V形块组合,限制X、Z的移动自由度和转动自由度(4个自由度);
X轴方向一短V形块,限制Y的移动自由度和转动自由度
f)两块条形支撑板,限制X、Y的转动自由度和Z的移动自由度;
两个支承钉限制X的移动自由度和Z的转动自由度。
1-3在图中,注有粗糙度符号的表面为待加工表面,试分别确定应限制的自由度。
a)上图:
X、Y、Z的移动自由度; a)下图:
X、Y的转动自由度
b)左图:
X、Y、Z的移动自由度; b)右图:
X、Y、Z的转动自由度
c)左图:
X、Y、Z的移动自由度; c)右图:
X、Y、Z的转动自由度
d)上图:
X、Y的移动自由度; a)下图:
X、Y的转动自由度
2-5图示零件,锥孔和各平面均已加工好,现在铣床上铣键宽为b0-Δb的键槽,要求保证槽的对称线与锥孔轴线相交,且与A面平行,还要求保证尺寸h0-Δh。
图示定位方案是否合理?
如不合理,应如何改进?
2-3在图a所示套筒零件上铣键槽,要求保证尺寸540-0.14mm及对称度。
现有三种位方案,分别如图b、c、d所示。
试计算三种不同定位方案的定位误差,并从中选择最优方案(已知内孔与外圆的同轴度误差不大于0.02mm)。
第三章加工误差分析
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3-1在车床上用两顶尖装夹工件车削细长轴时,出现图3-80a、b、c所示误差是什么原因,分别可采用什么办法来减少或消除?
答:
a)误差原因:
1)由于细长轴工件的刚性差,在加工过程中因受力变形而使加工出的工件呈两端细中间粗的鼓形。
随着切削力作用点位置变化,在两端,工件刚度最大,变形最小,切去的金属层厚;中间工件刚度最小,变形最大,切去的金属层薄。
2)误差复映
减小误差的措施:
使用中心架或跟刀架,提高工件的刚度,比如改为反向进给,使工件由轴向受压变为轴向受拉。
b)误差原因:
1)机床的刚性较差。
随着切削力作用点位置变化,在两端,机床变形较大,切去的金属层薄;中间机床变形较小,切去的金属层厚。
因此因工件受力变形而使加工出的工件呈两端粗、中间细的鞍形。
2)误差复映
减小误差的措施:
1)提高机床部件的刚度,减小载荷及其变化
2)减小误差复映系数或减小毛坯形状误差
c)误差原因:
1)机床导轨与主轴不平行
2)主轴回转误差中的倾角摆动
3)尾座偏移(前后顶尖连线与导轨扭曲)
减小误差的措施:
合理选择切削用量和刀具几何参数,并给以充分冷却和润滑,以减少切削热。
提高导轨副的导向精度。
1分析图2-94所列定位方案:
①指出各定位元件所限制的自由度;②判断有无欠定位或过定位;③对不合理的定位方案提出改进意见。
a)过三通管中心打二孔,使孔轴线与管轴线ox、oz垂直相交;X方向一短V形块:
Z移动自由度和Z转动自由度
Z方向两块短V形块组合:
X,Y移动自由度和X,Y转动自由度
无过定位和欠定位
b)车外圆,保证外圆与内孔同轴
长销小平面,限制X、Y、Z移动和X、Y转动
无过定位或欠定位
c)车阶梯轴外圆
卡盘限制X、Y移动,左顶尖限制X、Y、Z移动,右固定顶尖与左顶尖组合限制X、Y转动动、Z转动
过定位X、Y、Z移动,去掉左顶尖或去掉卡盘并改右顶尖为浮动顶尖。
d)在圆盘零件上钻孔,保证孔与外国同轴
低面限制X、Y转动动、Z移动。
左V形块限制X、Y移动
右V形块限制Y移动
过定位Y移动,在左V形块y向做导向槽
e)钻铰连杆零件小头孔,保证小头孔与大头孔之间的距离及两孔的平行度。
左销钉限制X、Y移动
低面限制X、Y转动动、Z移动。
右V形块限制X移动、Z转动
过定位X移动,改进:
去掉V形块上的销,在x方向用导向槽
第三章加工误差分析
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3-3在磨削锥孔时,用检验锥度的塞规着色检验,发现只在塞规中部接触或在塞规的两端接触(见图示)。
试分析造成误差的各种因素。
解:
塞规只在中部接触:
工件受力变形引起
工件只在两端接触:
机床受力变形引起
第三章加工误差分析
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3-2试分析在转塔车床上将车刀垂直安装加工外圆时,影响直径误差的因素中,导轨在垂直面内和水平面内的弯曲,哪个影响大?
与卧式车床比较有什么不同?
为什么?
解:
D:
工件直径;ΔDy,ΔDz工件直径误差;Δy:
导轨在水平面内的弯曲;Δz:
导轨在垂直面内的弯曲;
车刀垂直安装时误差的敏感方向在垂直方向。
因此导轨在垂直面内的弯曲对工件直径误差的影响较大
车刀垂直安装:
z方向为误差敏感方向
在卧式车床中:
y方向为误差敏感方向
3-4设已知一工艺系统的误差复映系数为0.25,工件在本工序前有椭圆度0.45mm,若本工序形状精度规定允差0.01mm,问至少走刀几次方能使形状精度合格?
解:
第三章加工误差分析
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3-5横磨工件时,设横向磨削力Fy=100N,主轴箱刚度ktj=5000N/mm,尾座刚度kwz=4000N/mm,加工工件尺寸如图示,求加工后工件的锥度。
解:
3-6 车削一批轴的外圆,其尺寸为925土0.05mm,已知此工序的加工误差分布曲线是正态分布,其标准差σ=0.025mm,曲线的顶峰位置偏于公差带中值的左侧,偏差△=+0.03mm。
试求零件的合格率,废品率。
工艺系统经过怎样的调整可使废品率降低?
解:
3-7在无心磨床上用贯穿法磨削加工Ø20mm的小轴,已知该工序的标准差σ=0.003mm。
现从一批工件中任取5件,测量其直径,求得算术平均值为Ø20.008mm。
试估算这批工件的最大尺寸及最小尺寸是多少?
解:
3-8有一批零件,其内孔尺寸为
mm,属正态分布。
试求尺寸在
mm之间的概率。
3-9有一批工件的测量值分布如表所示,试画出测量值的正态分布直方图。
解:
-6 车削一批轴的外圆,其尺寸为925土0.05mm,已知此工序的加工误差分布曲线是正态分布,其标准差σ=0.025mm,曲线的顶峰位置偏于公差带中值的左侧,偏差△=+0.03mm。
试求零件的合格率,废品率。
工艺系统经过怎样的调整可使废品率降低?
解:
第一章习题与思考
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1-11在图示的工件中,L1=70-0.025-0.050mm,L2=600-0.025mm,L3=200+0.15mm,L3不便直接测量,试重新给出测量尺寸,并标注该测量尺寸的公差。
1-10欲在某工件上加工Φ72.5+0.030mm孔,其材料为45钢,加工工序为:
扩孔;粗镗孔;半精镗、精镗孔;精磨孔。
已知各工序尺寸及公差如下:
精磨:
Φ72.50+0.03mm;粗镗Φ680+0.3mm;精镗:
Φ71.80+0.046mm;
扩孔:
Φ640+0.46mm;半精镗:
Φ70.50+0.19mm;模锻孔:
Φ59+1-2mm。
试计算各工序余量及余量公差。
解:
各工序余量及余量公差计算见下表:
工序名称
工序间尺寸
工序间尺寸公差
工序间余量
余量公差
精磨
72.5
0.03
72.5-71.8=0.7
0.03+0.046=0.076
精镗
71.8
0.046
71.8-70.5=1.3
0.046+0.19=0.236
半精镗
70.5
0.19
70.5-68=2.5
0.19+0.3=0.49
粗镗
68
0.3
68-64=4
0.3+0.46=0.76
扩孔
64
0.46
64-59=5
0.46+3=3.46
模锻孔
59
+1
-2
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-9图示小轴系大量生产,毛坯为热轧棒料,经过粗车、精车、淬火、粗磨、精磨后达到图纸要求。
现给出各工序的加工余量及工序尺寸公差如表所示。
毛坯的尺寸公差为±1.5mm。
试计算工序尺寸,标注工序尺寸公差,计算精磨工序的最大余量和最小余量。
工序名称
加工余量(mm)
工序尺寸公差(mm)
工序名称
加工余量(mm)
工序尺寸公差(mm)
粗车
3.00
0.210
粗磨
0.40
0.033
精车
1.10
0.052
精磨
0.10
0.013
解:
工序名称
工序间余量
工序间尺寸公差
(入体原则)
工序间尺寸
工序尺寸
精磨
0.10
0-0.013
30
Φ300-0.013
粗磨
0.40
0-0.033
30.10
Φ300-0.033
精车
1.10
0.052
30.50
Φ30.500-0.052
粗车
3.00
0.210
31.60
Φ31.600-0.210
热轧棒料
±1.5
34.60
Φ34.60±1.5
精磨:
Zmin=30.1-0.033-30=0.067mm
Zmax=30.1-(30-0.013)=0.113mm
余量公差:
Tz=Zmax-Zmin=Ta+Tb=0.113-0.067=0.013+0.033
1-8图示箱体零件,有两种工艺安排如下:
1)在加工中心上加工:
粗、精铣底面;粗、精铣顶面;粗镗、半精模、精螳φ80H7孔和φ60H7孔;粗、精铣两端面。
2)在流水线上加工:
粗刨、半精刨底面,留精刨余量;粗铣、精铣两端面;粗镗、半精镗φ80H7孔和φ60H7孔,留精镗余量;粗刨、半精刨、精刨顶面;精镗φ80H7孔和φ60H7孔;精刨底面。
试分别分析上述两种工艺安排有无问题,若有问题提出改进意见。
答:
1)对于精度要求较高的零件,不要把粗精加工集中在一个工序中完成。
应粗精加工分开。
根据基准先行原则,铣端面工序应安排在镗孔之前。
半精铣端面和顶面可达精度要求。
2)根据基准先行原则,先精刨底面,以此为精基准定位加工孔。
-7试分别选择所示各图的粗、精基准(其中图a为齿轮零件简图,毛坯为模锻件;图b为液压缸体零件简图,毛坯为铸件;图c为飞轮,毛坯为铸件)。
答:
a)以左端面为粗基准加工A面。
以A面为精基准加工左端面(互为基准,反复加工,保证平行度t1和距离要求),以A面为精基准加工内孔,保证垂直度t2,以内孔为精基准加工齿轮,保证尺寸要求。
b)以外圆为粗基准加工内孔和端面。
以最大直径的内孔和端面为精基准定位加工销孔,如果要保证销孔与毛坯外形对称,还要用外圆限制饶内孔轴线回转的自由度。
1-6图示为车床主轴箱体的一个视图,图中I孔为主轴孔,是重要孔,加工时希望加工余量均匀。
试选择加工主轴孔的粗、精基准。
保证工件某重要表面的余量均匀,应选择该表面的毛坯面为粗基准。
因此选择主轴孔为粗基准装夹工件(直接找正装夹,按毛坯孔找正),加工该孔。
精基准的选择按照自为基准原则,选择主轴孔为精基准,用浮动镗刀块镗孔或铰孔等方法加工该孔。
这样可以保证加工面与加工前的孔同轴,加工余量均匀。
1-2试分析图所示零件有哪些结构工艺性问题并提出正确的改进意见。
解:
1)键槽设置在阶梯轴90°方向上,需两次装夹加工。
将阶梯轴的两个键槽设计在同一方向上,一次装夹即可对两个键槽加工。
2)车螺纹时,螺纹根部易打刀;且不能清根。
留有退刀槽,可使螺纹清根;操作相对容易,可避免打刀。
3)两端轴颈须磨削加工,因砂轮圆角而不能清根。
留有退刀槽,磨削时可以清根。
1-1某机床厂年产CA6140车床2000台,已知机床主轴的备品率为14%,机械加工废品率为4%,试计算机床主轴的年生产纲领并说明属于何种生产类型,工艺过程有何特点?
若一年工作日为282天,试计算每月(按26天计算)的生产批量。
解:
(1)机床主轴的年生产纲领
机床主轴属于中型机械,查表属于大批生产的生产类型。
(2)工艺过程特点
a)采用模锻制造毛坯,毛坯精度高,加工余量小。
b)采用专用机械加工设备流水线生产
c)采用专用工装
d)采用详细的工艺规程,用工序卡、操作卡及调整卡管理生产。
(3)批量
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