機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)第4章_部分習(xí)題解答

1、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)部分習(xí)題參考解答第四章 機(jī)械加工質(zhì)量及其控制41什么是主軸回轉(zhuǎn)精度？為什么外圓磨床頭夾中的頂尖不隨工件一起回轉(zhuǎn)，而午 床主軸箱中的頂尖則是隨工件一起回轉(zhuǎn)的？解：主軸回轉(zhuǎn)精度一一主軸實(shí)際回轉(zhuǎn)軸線與理想回轉(zhuǎn)軸線的差值表示主軸回轉(zhuǎn)精 度，它分為主軸徑向圓跳動、軸向圓跳動和角度擺動。車床主軸頂尖隨工件回轉(zhuǎn)是因?yàn)檐嚧布庸ぞ缺饶ゴ惨蟮停S工件回轉(zhuǎn)可減小摩 擦力：外圓磨床頭夾中的頂尖不隨工件一起回轉(zhuǎn)是因?yàn)槟ゴ布庸ぞ纫蟾?，頂尖不轉(zhuǎn) 可消除主軸冋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差。4-2在鏗床上鏗孔時（刀具作旋轉(zhuǎn)主運(yùn)動，工件作進(jìn)給運(yùn)動），試分析加工表面產(chǎn) 生橢圓形誤差的原因。答：在鉉床上錐孔時，由于切削力F的

2、作用方向隨主軸的回轉(zhuǎn)而回轉(zhuǎn)，在F作用下, 主軸總是以支承軸頸某一部位與軸承內(nèi)表面接觸，軸承內(nèi)表而圓度誤差將反映為主軸徑 向圓跳動，軸承內(nèi)表面若為橢圓則鋰削的工件表面就會產(chǎn)生橢圓誤差。4-3為什么臥式車床床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度要求高于垂直而內(nèi)的直線度要 求？答：導(dǎo)軌在水平面方向是誤差敏感方向，導(dǎo)軌垂直面是誤差不敏感方向，故水平面 內(nèi)的直線度要求高丁垂直面內(nèi)的直線度要求。44某車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差為0.015/1000mm,在垂直面內(nèi)的直線度誤差為0.025/1 OOOnun,欲在此午床上午削直徑為p60mm、長度為150mm的匸件，試計(jì)算被加工工件由導(dǎo)軌兒何誤差引起的圓柱度誤差C解

3、：根據(jù)pl52關(guān)于機(jī)床導(dǎo)軌誤差的分析，可知在機(jī)床導(dǎo)軌水半面是誤差敏感方向, 導(dǎo)軌垂直面是誤差不敏感方向。水平而內(nèi)：AR = Ay =x 150 = 0.00225 nun:1000垂直面內(nèi)：AR=（衆(zhòng)=|f0.025 x5o /6o -234 xlOmm非常小可忽略不計(jì)° <1000J所以，該工件由導(dǎo)軌兒何誤差引起的圓柱度誤差A(yù)R= 0.00225mnio4-5在車床上荊車一批直徑為060mm、長為1200imn的長軸外圓。己知：工件材 料為45鋼：切削用最為：vc=120ni/niin» ap=0.4nun, f =0.2nun/r;刀具材料為YT15。在刀 具位置

4、不重新調(diào)整的情況下加工50個工件后，試計(jì)算由刀具尺寸磨損引起的加工誤差 值。解：根據(jù)pl45公式(42),+根據(jù)題意，切削50個工件的切削長度:l = Dxx501000f查 pl55 表 41 得，YT15 刀具切 45 鋼時，NBo=8|un, KNB=8gm/km；則曲站1層1爲(wèi)"吶円初nm2工件直徑增大至：604-2X0.46=60.92mni,直徑誤差0.92mm。4-6成批生產(chǎn)習(xí)題46圖所示零件，設(shè)A、B兩尺寸已加工至規(guī)定尺寸，今以底面 定位鐐E孔，試求此鋰孔工序由于基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。習(xí)題46圖解：假定孔E的中心至定位面距離為F±1f/2,則F和A、B、

5、C組成一直線尺寸鏈, F為封閉環(huán)，A、C為增環(huán)，B為減環(huán)。F=AE+C封閉環(huán)公差»=耳=£ +百+花，這是基準(zhǔn)不重合誤差，假泄'定位呈準(zhǔn)制造誤差為 0,則定位誤差為：鈿=4力+厶卅=耳4-7按習(xí)題47圖所示方式定位在立式銃床上銃槽，其主要技術(shù)要求為：(1) 槽寬 b = 12%W3mmo(2) 槽距尺寸1 = 20爲(wèi)mm。(3) 槽底位置尺寸為h = 34.8 16nuiio(4) 槽兩側(cè)面對外圓軸線的對稱度公差e = 0.01 mm,已知：夕卜圓尺寸04Ool6nun與內(nèi)孔尺寸020口 mm均己加工至規(guī)定尺寸，內(nèi)外圓 的徑向圓跳動公差值為0.02nuno試分析計(jì)算

6、該工序的定位誤差。3#習(xí)題47圖解：(1)在工件軸向1 = 20人mm定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，無定位誤差。(2)在工件徑向:h = 34.8%l6 imn定位誤差分析:定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，并有內(nèi)外圓的徑向跳動公差T(c)=0.02：#其中 lb=0.021mm,定位心軸20g6=20 nun, Tcf=0.013mm；A; =- dnwx = 20 - (20 - 0.007) = 0.007 nun,代入上式可得工件用內(nèi)孔和心軸定位，并處于水平心軸位置，按pl58公式(44)則定位誤差為:九=-Cd +E +,)所以，徑向定位誤差為：鈿= +泗= 0.028+ 0.0205 =0.04

7、85 nun(3)鍵槽對稱度e=0.01nun的影響分析：外圓軸線是鍵槽對稱度的基準(zhǔn)軸線，故對稱度對h方向尺寸定位誤差沒有影響。4-8習(xí)題48圖所示為銃鍵槽工序的加工要求，已知軸徑尺寸 = 80,111111,試分別 計(jì)算習(xí)題48圖b、c兩種定位方案的定位誤差。*9卜El 0.2 以 Ia)c)習(xí)題48圖解：圖b)定位誤差分析：在y方向：沒有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差，考慮定位元件無制造誤差，則在y方向定位誤差為On在x方向：工件外圓公差1；= 0.1 nun對鍵槽加工有影響，亠"=1；/2 = 0.05 1皿】, 由于對稱度要求為0.2, x向定位誤差小于對稱度要求，故該方案符合要求。)定位誤差

8、分析:4按教材P160圖4-15 b)的分析結(jié)果公式(4-7),定位誤差為1 11_ 011 11sin(a/2)1sin(90°/2)=0.02071 nun4-9習(xí)題49圖所示齒輪坯在V形塊上定位插齒槽，要求保證工序尺寸 H=38.° 2muo已知：d = 0；inm, D = °35叫nm。若不計(jì)內(nèi)孔與外圓同軸度誤差 的影響試求此工序的定位誤差。解：如習(xí)題49圖所示，外圓公差TcrO.liiini：內(nèi)孔公差：lb=0.025nuno由外圓公差引起的工件中心的變化量可按教材P160公式(447)計(jì)算:chvlsin(a/2)1 =0.02071 nun考慮外圓

9、和內(nèi)孔無同軸度誤差，所以孔的公差變化引起的定位誤差為:3仔警0325mm所以，該工序尺寸H的定位誤差為：(hY(HW“ + dW2 = °°3321mm。4-10按習(xí)題4-10圖所示方式定位加工孔叫晌，要求孔對外圓的同軸度公差 為0.03niin o已知：d = 60 14nnn, b = (30± 0.07)nim o試分析計(jì)算此定位方案的定位誤 差。習(xí)題49圖習(xí)題410圖解：如習(xí)題 410 圖所示,T； = 0.14imn,=0.045mm,卞=0.14mm ,只考慮V型塊定位時，定位誤差按教材pl60公式(4-17)計(jì)算：A. v = 11 =|"

10、1 = 0.02899mm2 sin(a/2) J 2 sin(90°/2) 當(dāng)尺寸b變化時，在x方向產(chǎn)生的誤差為：=0.14 mm兩部分作用兒何和為實(shí)際的定位誤差，亦=7At-y + aL-x = V0028992 + 0.142 = 0.1430 nun4-11習(xí)題411圖所示工件以大外圓表而及端而M作定位表面,在小外圓上銃鍵槽, 要保證尺寸 H、Lo 已知：A= 55j 15nnii, dj = 40111111, (L = 60 16nim » 大、小外圓 的同軸度誤差t = 0.05mm,倂90。，試分析計(jì)算該工仔的定位誤差。習(xí)® 4-11圖解；該題與4

11、9題類似，不過要考慮在直徑方向同軸度的影響。Tdi =0.12mm: Td2=O16nun。外圓&產(chǎn)生的定位誤差按教材P160公式(4-17)計(jì)算：_11sin(90° / 2)<hT-di=i/2 = 006 imm 心=0.05 nun：= 0.03314 nun=互2 Lsin(a/2)外圓dl產(chǎn)生的定位誤差為：同軸度產(chǎn)生的定位誤差為：A 所以，該工序工位誤差為：血二九七+厶鈕知+亠=°14314mm。習(xí)題412圖4-12習(xí)題412圖所示工件采用V形塊(夾角2 = 90。)定位，加工兩個直徑為0 10mm的小孔。已知：外圓直徑尺寸d = 80!min,內(nèi)

12、孔尺寸D = 50°2nim,內(nèi)孔與外 圓的同軸度誤差t =0.05111111,內(nèi)孔中心線是工序尺寸R的工序基準(zhǔn)，0 = 30。試分析計(jì) 算加工O孔的定位誤差。6解：根據(jù)題意，Td=O.lnun, Ib=0.2mm。定位誤差分為幾個部分。 外圓引起的定位誤差按教材P160公式(4-17)計(jì)算：U12 I sin(90°/2)=0.02071mm九嚴(yán)互一2 sin(a/2)同軸度引起的定位誤差為：Adw2 = t = 0.05 nmio考慮到R和0沒有誤差，所以6的定位誤差與O相同：定位誤差為亦=chri + *<2 = 0.02071 + 0.05 = 0.0707

13、1 mm o4-13在三臺車床上分別加工三批匚件的外圓表面，加工后經(jīng)測量，三批工件分別 產(chǎn)生了如習(xí)題413圖所示的形狀誤差，試分析產(chǎn)生上述形狀誤差的主要原因。習(xí)® 4-13圖解：產(chǎn)生圖町的原因主要是：工件剛性差，而機(jī)床剛性很好;產(chǎn)生圖b）的原因主要是：匸件剛性好，但機(jī)床主軸、尾座剛性均較差；產(chǎn)生圖C）的原因主要是：工件和機(jī)床主軸剛性都很好，但機(jī)床尾座剛性較差。刀具 磨損有一定的影響，但磨不了這么快；磨損影響在切削多個工件才能反映出來。4-14在外圓磨床上磨削習(xí)題414圖所示軸類工件的外圓0,若機(jī)床兒何精度良好, 試分析磨外圓后A-A截面的形狀誤差，要求畫出A-A截面的形狀，并提出減小

14、上述誤 差的措施。習(xí)題414圖解：若工件剛性差，機(jī)床剛度好，AA截面尺寸會增大；若工件剛性好，機(jī)床主軸、 尾座剛性差，則AA截面尺寸也會變大；若上述兩種情況都發(fā)生，則AA截面尺寸還 是會直徑增大，形狀誤差不明顯。改進(jìn)措施是增大機(jī)床主軸、尾座的剛度，增加工件的剛度。415 知某車床的部件剛度分別為：k tWl=5000N/min： k刀聖=23330 N/nim, k砂 -34500N/mm,今在該午床上采用前、后頂尖定位午直徑為050九mm的光軸，其徑向 力Fp=3000N,假設(shè)刀具和工件的剛度都很大，試求：1）車刀位于主軸箱端處工藝系統(tǒng) 的變形量；2）車刀處在葩主軸箱1/4工件長度處工藝系統(tǒng)

15、的變形量；3）車刀處在工件 中點(diǎn)處工藝系統(tǒng)的變形最；4）午刀處在距主軸箱3/4工件長度處工藝系統(tǒng)變形量：5） 車刀處在尾架處工藝系統(tǒng)的變形量。完成計(jì)算后，再徒手畫出該軸加工后的縱向截面的 狀。解：4-16按習(xí)題4-16a）圖的裝夾方式在外圓磨床上磨削薄壁套筒A,卸下工件后發(fā)現(xiàn) 工件呈鞍形，如習(xí)題4-16b）圖所示，試分析產(chǎn)生該形狀誤差的原因。7Ab)解：產(chǎn)生上述圖b）形狀誤差的主要原因是：磨床主軸和尾座剛度不足，當(dāng)砂輪移動 到主軸或者尾座處時，出現(xiàn)讓刀現(xiàn)象，所以造成在工件兩端直徑增大。4-17在臥式銃床上按習(xí)題417圖所示裝夾方式用銃刀A銃鍵槽，經(jīng)測星發(fā)現(xiàn)，工答：如習(xí)題417圖，產(chǎn)生誤差的主要

16、原因是銃床主軸剛性不足，當(dāng)銃刀移向主軸時, 出現(xiàn)主軸讓刀現(xiàn)象，故造成工件中部艷變淺，而右邊一開始進(jìn)刀深度是夠得，當(dāng)銃刀移 向主軸時，主軸讓刀，槽深變淺。改進(jìn)措施是增大銃床主軸的剛性。4-18何謂誤差復(fù)映？誤差復(fù)映系數(shù)的大小與哪些因素有關(guān)？解：在切削加工時，待加工表面有什么樣的誤差已加工表面必然出現(xiàn)同樣性質(zhì)的誤 差就是誤差復(fù)映現(xiàn)象。CrpfyKFp C£ =k系k系由上述公式可以看出，誤差復(fù)映系數(shù)與工藝系統(tǒng)剛度、和進(jìn)給量f切削速度等有 關(guān)。4-19在-車床上車一短粗軸圓柱表面。已知：工藝系統(tǒng)剛度k舷=20000N/mm,毛坯 待加工面相對頂尖孔中心偏心誤差為2mm,毛坯最小背吃刀量ap

17、mulnun , C即fv/K那=1500N/mm,問第一次走刀后，加工表面相對頂尖孔中心的偏心誤差是多 大？至少需耍切幾次切削才能使加工表面相對頂尖孔中心的偏心誤差控制在0.01mm以 內(nèi)？解：已知：C=1500N/nun> k =20000N/mm.亠価匸面=e = 2 mm：根據(jù)pl68公式(4-16)和公式(4-17), £=亠加他=£恃加丄曲 k集可以導(dǎo)出：亠加丁面=f仙|工面=20000 x2 =mm；由于系統(tǒng)剛度不變，第2次加工：心十訣5 =號心5 = 0.01125mm第 3 次加工：= AI；L|ftl2 = 2x0.01125 = 0.0008nu

18、n答：需要3次走刀才能將偏心誤差控制在0.01mm以內(nèi)。4-20為什么提高工藝系統(tǒng)剛度首先要從提高薄弱環(huán)節(jié)的剛度入手才有效？試舉一 實(shí)例說明。答：由于薄弱環(huán)節(jié)是影響機(jī)床剛度的主要因素之一，所以從提高薄弱環(huán)節(jié)的剛度入 手才有較好的效果。機(jī)床的薄弱環(huán)節(jié)如機(jī)床導(dǎo)軌中的楔鐵就是如此。4-21如果臥式午床床身鑄件頂部和底部殘留有床應(yīng)力，床身中間殘留有拉應(yīng)力, 試用簡圖畫出粗刨床身頂而后床身頂面的縱向截面形狀，并分析其原因。422習(xí)題4-22圖所示板狀框架鑄件，壁3薄，壁1和壁2厚，用直徑為D的立銃 刀銃斷壁3后，E坯中的內(nèi)應(yīng)力耍重新分布，問斷口尺寸D將會變大還是變??？為什么？習(xí)題422圖解：未切口時，殘

19、余內(nèi)應(yīng)力的分布是1、2受拉，3受壓；當(dāng)切口后，壓力取消，1、2拉力釋放，內(nèi)應(yīng)力重新平衡，故切口將會變寬。4-23在轉(zhuǎn)塔車床上加工一批套筒的內(nèi)孔和外圓，問內(nèi)外圓同軸度誤差服從什么分 布？答：加工零件的批量較大時，內(nèi)外圓同軸度誤差一般服從正態(tài)分布。4-24用調(diào)整法車削一批小軸的外圓，如果千刀的熱變形影響顯著，使畫出這批工 件尺寸誤差分布曲線的形狀，并簡述其理由。習(xí)題424插圖10答：調(diào)整法加工小軸外圓，當(dāng)加工工件批量較大時，尺寸分布應(yīng)為正態(tài)分布。如果 車刀出現(xiàn)熱變形，屬于系統(tǒng)誤差，則發(fā)生變化，如上圖所示，但分布曲線的形狀不發(fā) 生變化。4-25車一批外圓尺寸要求為20%.mm的軸。已知：外圓尺寸按正

20、態(tài)分布，均方 根偏差<7 = 0.025 nun，分布曲線中心比公差帶中心大0.03mm。試計(jì)算加工這批軸的合格 品率及不合格品率。習(xí)題4_25插圖解：分析如上圖所示，參照pl84例題44的方法。 x = 19.95, <7 = 0.025 ,轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，19.98-19.90 = =20-19.98=0 8圧 O0.025"<70.025合格品率為：P =做3.2) + 諷0.8) =0.49931 402881 勻 8.741%不合格品率為：1P=21.259%其中：0.50(0.8)=21.19%是可以修復(fù)的；0.5p(3.2)=0.069%是不能

21、修復(fù)的。4-26在口動午床上加工一批軸件，耍求外徑尺寸為20±0.1)nun,已知均方根偏 差b = 0.02mm,試求此機(jī)床的工序能力等級？解：匸件公差為T=0.2,根據(jù)pl86公式(4-28),TCp=0.2=-1.66676x0.02根據(jù)pl86表46,該工序能力等級為1級，匸藝能力足夠，允許有一定的異常波動。4-27為什么機(jī)器零件一般都是從表面層開始破壞？答：機(jī)器零件失效的形式為疲勞破壞、滑動磨損和滾動磨損。滑動磨損和滾動磨損 是從表層開始，疲勞破壞也是從表層開始。表層的殘余應(yīng)力和冷作硬化使零件表面出現(xiàn) 微小裂紋和缺陷，在載荷、摩擦作用下，這些微小裂紋和缺陷會逐漸擴(kuò)展，導(dǎo)致機(jī)器零 件失效破壞。4-28試以磨削為例，說明磨削用最對磨削表面粗糙度的影響。答：在磨削過程中，適當(dāng)減小砂輪磨粒的粒度，減