机械制造工程学课后作业答案

1. 试画出下图所示切断刀的正交平面参考系的标注角度o、o、Kr、Kr、s（要求标出假定主运动方向vc、假定进给运动方向vf、基面Pr和切削平面Ps）

3. 如下图所示，镗孔时工件内孔直径为50mm，镗刀的几何角度为o10，s0，若镗刀在安装时刀尖比工件中心高h1mm，试检验镗刀的工作后角o。 o8，Kr75。解答：

在背平面（切深剖面）P-P内：

pepp

sinp2h210.04 D50p2.29

cotpcot0cosrtanssinr

带入数值，求得：

p28.48

pe28.482.2930.77

tanoetan(oo)coss （1）

cos(ss)tanotanpcosrtan2.29cos750.01

o0.59

tanstanpsinrtan2.29sin750.039

s2.21

代入(1)式求得：tanoe0.151，

oe8.59

第二次作业部分答案：

6. 试按下列条件选择刀具材料或编号。 ⑴ 45钢锻件粗车；（C. YT5(P30)） ⑵ HT200铸件精车；（A. YG3X(K01)） ⑶ 低速精车合金钢蜗杆；（B. W18Cr4V） ⑷ 高速精车调质钢长轴；（G. YT30(P01)） ⑸ 中速车削淬硬钢轴；（D YN10(P05)） ⑹ 加工冷硬铸铁。（ F．YG6X(K10)）

A．YG3X(K01) B．W18Cr4V C．YT5(P30) D．YN10(P05) E．YG8(K30) F．YG6X(K10) G．YT30(P01)

7．简要说明车削细长轴时应如何合理选择刀具几何角度（包括Kr、s、o、o）？

1）Kr：细长轴刚性不足，取90°； 2）s：取正刃倾角。（0~5°）

3）o：刚性不足的情况下，前角应取正值，并根据不同的材质尽可能取较大的值。 4）o：刚性不足的情况下，后角应取正值，并根据不同的材质尽可能取较小的值。

第四次作业部分解答：

4．在三台车床上分别用两顶尖安装工件，如下图所示，各加工一批细长轴，加工后经测量发现1号车床产品出现腰鼓形，2号车床产品出现鞍形，3号车床产品出现锥形，试分析产生上述各种形状误差的主要原因。

解答：

(a) 主要原因：工件刚性差，径向力使工件产生变形，“让刀”；误差复映。

（b）主要原因：工件回转中心（前后顶尖）与走刀方向（导轨）不平行，如：两顶尖在垂直方向不等高、机床导轨磨损等；工件刚性强，但床头、尾座刚性差；误差复映等。 (c) 主要原因：刀具的磨损；机床前后顶尖在水平方向偏移；误差复映等。 5．在车床上车削一批小轴，经测量实际尺寸大于要求的尺寸从而必须返修的小轴数占24％，小于要求的尺寸从而不能返修的小轴数占2％，若小轴的直径公差T0.16mm，整批工件的实际尺寸按正态分布，试确定该工序的均方差，并判断车刀的调整误差为多少？ 解答：

已知：T=0.16，可修复废品率=24%=0.24，不可修复废品率=2%=0.02

F(za)0.50.240.26 F(zb)0.50.020.48

查表：za0.71 zb2.05

Txa20.08za0.71

Txb20.08zb2.05

0.080.08

0.712.05 求出：

0.039

0.058

6、在自动车床加工一批小轴，从中抽检200件，若以0.01 mm为组距将该批工件按尺寸大小分组，所测数据如下 尺寸间隔（mm） 自 到 零件数 ni 尺寸间隔（mm） 自 到 零件数 ni 15.01 15.02 15.03 15.04 15.05 15.06 15.07 15.02 15.03 15.04 15.05 15.06 15.07 15.08 0.14 2 4 5 7 10 20 28 15.08 15.09 15.10 15.11 15.12 15.13 15.14 15.09 15.10 15.11 15.12 15.13 15.14 15.15 58 26 18 8 6 5 3 若图纸的加工要求为φ150.04mm，试求：

⑴绘制整批工件实际尺寸的分布曲线？ ⑵计算合格率及废品率？

⑶计算工艺能力系数，若该工序允许废品率为3%，问工序精度能否满足？ 解答：

x1(15.015215.025415.1453)15.0832 2001((15.01515.0832)22(15.02515.0832)24(15.14515.0832)23)2000.0240.1415加工要求：0.04， xmin14.96， xmax15.14

公差带中心：

xT14.9615.1415.05

2

zax2xx1x15.1415.08320.0242.37

zb

14.9615.08325.13

0.024(za)0.491(zb)0.5

合格率=0.5+0.491=0.991=99.1%； 废品率=1-0.991=0.9%

T0.14(0.04)1.25 CP660.024第五次作业部分答案

3．切削加工时可以采用哪些措施减小加工表面粗糙度？

答：减小表面粗糙度值的办法有刀具几何参数，工件材料和加工因素等方面。

①刀具方面：

a减小主偏角，副偏角，增大刀尖圆弧半径，都可以降低残留面积高度，减小表面粗糙度值。

b适当增大前角，可减小变形，有利于减小表面粗糙度值。

c适当增大后角，可减少刀具与工件的摩擦和挤压，有利于减小表面粗糙度值。 d正值的刃倾角使切屑流向工件待加工表面，可以防止切屑拉毛已加工表面。

e车刀刃磨后，进行研磨，减小刀具的表面粗糙程度值，有利于减小表面粗糙度值。 ②工件材料：

塑性材料的塑性越大，切削变形越大，与刀具的粘接作用增加，表面粗糙度值增大。利用物理方法对材料进行退火、正火、时效、调质等办法能提高材料的力学性能，有利于减小表面粗糙度值。

③加工因素：

a进给量影响残留面积高度，进给量减小，表面粗糙度值减小。

b选择适当的切削速度，避开出现积屑瘤，有利于减小表面粗糙度值。

c选用适当的乳化液，增加润滑性能，减小刀具与工件的摩擦，有利于减小表面粗糙度值。

第六次作业答案

1．图示零件，毛坯为35mm棒料，批量生产时其机械加工工艺过程如下所述，试分析其工艺过程的组成。 机械加工工艺过程：①在锯床上下料；②车一端面钻中心孔；③调头，车另一端面钻中心孔；④将整批工件靠螺纹一边都车至30mm；⑤调头车削整批工件的18mm外圆；⑥车20mm外圆；⑦在铣床上铣两平面，转90后铣另外两平面；⑧车螺纹、倒角。

工序 1、下料 安装 工位 工步 1) 车一端面 2、车削 2 1 2）钻中心孔 3）车另一端面 4）钻另一中心孔 3、车螺纹端外圆至30mm 4、车削18mm外圆 5、车螺纹端外圆至20mm 1 1 1 1 1 1 1）车外圆 1）车外圆 1）车外圆 6、铣削平面 7、车螺纹 1 1 2 1 1）铣两平面 2）铣另两平面 1）车螺纹 2）倒角 2．图示为在两顶尖间加工小轴小端外圆及台肩面2的工序图，试分析台肩面2的设计基准、定位基准及测量基准。

设计基准、定为基准、测量基准均为1面，基准重合。

3．试分析说明图中各零件加工主要表面时定位基准（粗、精）应如何选择？

1）以Φ180外圆为粗基准，加工Φ60外圆及左侧两端面；

2）以Φ60外圆为精基准，加工Φ180外圆、右侧大端面以及Φ40内孔，保证大端面与内孔的垂直度要求； 3）以内孔为精基准（心轴定位），加工Φ180外圆、Φ60外圆以及齿轮轮齿。

第七次作业答案：

1． 某铸件箱体的主轴孔设计要求为180J6（0.007），在成批生产中加工顺序为：粗镗——

半精镗——精镗——浮动镗，其各工序的加工余量和相应所达到的公差等级下表所示。

试查阅有关手册计算出各工序的基本尺寸和各工序尺寸及偏差，填入表内。

工序名称 浮动镗孔 精镗孔 半精镗孔 粗镗孔 总余量 工序余量 mm 0.2 0.6 3.2 6 10 工序所能达到 公差等级 IT6 IT7 IT9 IT11 IT16 工序基本尺寸 Φ180 Φ179.8 Φ179.2 Φ176 Φ170 工序尺寸及偏差 0.0181800.007 0.026179.80.014 0.1179.20 0.251760 0.0181701.25

2、 在成批生产的条件下，加工下图所示零件，其工艺路线如下：①粗、精刨底面；②粗、精刨顶面；③在卧式镗床上镗孔。i粗镗、半精镗、精镗孔；ii将工作台准确地移动(800.03)mm后粗镗、半精镗、精镗60H7孔。

试分析上述工艺路线有何不合理之处，并提出改进方案。

解答：不合理之处：不符合粗精分开的原则。

改进后的方案：① 粗刨底面；

② 粗刨顶面； ③ 粗镗Φ80孔； ④ 粗镗Φ60孔； ⑤ 精刨底面； ⑥ 精刨顶面；

⑦ 半精镗Φ80孔、Φ60孔； ⑧ 精镗Φ80孔、Φ60孔；

3、 如下图所示为被加工零件，要求保证尺寸6±0.1mm。由于该尺寸不便测量，只好通过测量尺寸L来间接保证。试求测量尺寸L及其上、下偏差，并分析有无假废品现象存在？

解答：尺寸链如图所示。 封闭环：L060.1 增环：L

L1260.05

0 减环：L2360.05

LL0L2L116

ESLESL0ESL1EIL20.01

EILEIL0EIL1ESL20.05

L160.010.05L L0

检验中如果L尺寸超差，可能出现假废品现象。此L1 时应同时检验L1 、L2尺寸，如果有超差，则为废品。 L2 4、 下图所示为轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及各面，现许在铣床上铣出右端槽，并保证尺寸500.06mm及260.2mm，求试切调刀时的度量尺寸H、A及其上下偏差。 解答:

尺寸链1如下图所示，

封闭环：260.2

0.1依据尺寸链公式可求出：A60.05

0.05100 260.2 A 200.1 5000.1

尺寸链2如右图所示

500.06 H 2000.02 封闭环：50.06

0.02依据尺寸链公式可求出：H250.06

0

5．下图所示为箱体零件（图中只标注了有关尺寸），试分析计算：

⑴ 若孔O1、O2分别都以M面为基准镗孔时，试标注两镗孔工序的工序尺寸；

⑵ 检验孔距时，因(800.08)mm不便于测量，故选测量尺寸A1，试求工序尺寸A1及其上下偏差；

⑶ 若实测尺寸A1超差了，能否直接判断该零件为废品？

解答：

（1）以M为基准镗孔，工序尺寸L1、L2如右图所示，尺寸链如右中图所示。 封闭环：L0800.08 反计算求L1、L2 TL00.16 TLM0.160.08 2 取：TL10.1 TL20.06 L1为协调环，L2500.03 求出：L11300.05 （2）尺寸链如右下图所示。

封闭环：A0800.08

0.0175增环：A2A3200

L0 L1 L2 A2 0.045 求出：A1400.08

A1 A0

第八次作业答案：

A3

⒈ 如图所示为被加工零件(仅注有关尺寸)，其工艺过程如下∶ 工序1∶铣上下两端面至尺寸A1250.10 mm; 工序2∶钻孔d，铣沉孔D至深A2；

工序3∶磨顶面至零件尺寸要求；(250.05，100试确定工序尺寸A2及磨削余量Z。

0.010.240.18)

解答：

计算A2，提取右图尺寸链。

其中：封闭环A0 增环：A2， 减环：A10.24100

0.01A3250.05

0.18250.10

根据极值法公式，求出：

计算Z，提取右图尺寸链。

其中：封闭环A0 增环：A20.35A2100.23

0.24100

0.35100.23， 减环：Z

根据极值法公式，求出：Z0.2300.11， Zmin=0.11

2．下图（a）所示为轴套零件简图（图中只标注了有关的轴向尺寸），按工厂资料，其工艺过程的部分工序如图（b）所示：工序Ⅴ，精车小端外圆、端面及台肩；工序Ⅵ，钻孔；工

序Ⅶ，热处理；工序Ⅷ，磨孔及底面；工序Ⅸ，磨小端外圆及肩面。试求工序尺寸A、B及其偏差。

解答：分析工艺过程，

0.3尺寸A05.50.3及B0230分别为某尺寸链

封闭环。加工过程如右图所示，提取尺寸链（1）

C3B0C2B（1）0.3尺寸链（1）中：B0230为封闭环。 0.10.1增环：C2260，C3260

C3

C2C1AB减环：B

根据极值法公式，求得：B提取尺寸链（2），其中： 封闭环：A05.50.3

0.1增环：C15.20.1，C3260，A

2900.1

C3A0AC1B（2）减环：B290.1 根据极值法公式，

求得：

0A3.300.2

3．某零件的加工路线如图所示：工序Ⅰ，粗车小端外圆、轴肩及端面；工序Ⅱ，车大端外圆及端面；工序Ⅲ，精车小端外圆、轴肩及端面。

试校核工序Ⅲ精车小端外圆端面的余量是否合适？若余量不够应如何改进？最小余量须

≥0。

解答：提取尺寸链（1）

Z5为封闭环。 Z520.5200.5 ESZ50(0.1)0.1 EIZ50.100.1

2000.120.500.1（1）Z52000.1Z50.5

0.10.1

Z55000.2Z320.500.1Z4提取尺寸链（2），Z4为封闭环。

Z420.55250220.5 ESZ400(0.2)(0.3)0.5 EIZ40.10.5000.6

0.5Z40.50.6

2200.3Z25200.5Z15000.220.500.1Z4Z4min0.1，不合理。

改进： 将尺寸 520.502200.35200.55300.5

（2）

4．图（a）所示为某零件简图，其部分工序如图（b）、（c）、（d）所示。试校核工序图上所标注的工序尺寸及偏差是否正确？如不正确应如何改正？

解答：

0.400如右图所示，A1100，A2100.1，A3400.3

分析工艺过程，

0.40尺寸A1100及A3400.3分别为某尺寸链封闭环。

分析加工过程，提取尺寸链（1）

A3A22A21A31（1）尺寸链（1）中：

0封闭环：A3A30400.3

00 增环：A3140.30.1，A22100.1 0 减环：A2110.40.2

A1A2A3A33A22

A21A31按照尺寸链要求，A30A31A22A21， 但是：4040.31010.4 需修改公称尺寸，将A2110.4改为A2110.3

TA300.3，按照反计算，取：TA31TA22TA210.1

00 取A21为协调环，按照入体原则，取：A22100.1，A3140.30.1

由尺寸链公式，求出：

0.1A2110.30

分析加工过程，提取尺寸链（2）

A33A22A21A1尺寸链（2）中：

0.4封闭环：A1A10100 00 增环：A3140.30.1，A22100.1

减环：A2110.300.10，A33300.3

显然，A33尺寸不合理，现以A33为协调环，按尺寸链公式求出：

0.3A30 330.4

第九次作业答案

1．应用夹紧力的确定原则，分析下图所示夹紧方案，指出不妥之处并加以改正。

2．根据六点定位原理，分析下图所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。

解答：

Z（a）双顶尖部分定位，消除5个自由度，即：X、Y、、Y、Z （b）部分定位，消除5个自由度，即：X、Y、Z、Y、Z （c）部分定位，消除4个自由度，即：Y、Z、Y、Z

（d）长销小平面组合，部分定位，消除5个自由度，即：X、Y、Z、Y、Z （e）完全定位，消除6个自由度，即：X、Y、Z、X、Y、Z （f）部分定位，消除5个自由度，即：X、Y、Z、X、Y

3．根据六点定位原理，分析下图所示各定位方案中各定位元件所消除的自由度。如果属于过定位或欠定位，请指出可能出现什么不良后果，并提出改进方案。

解答：

 （a）Y、Z两个自由度过定位，改进：（1）改为双顶尖定位，或（2）三爪卡盘夹持部分缩短。

（b）短圆销大平面限制X、Y、Z、X、Y 5个自由度，V 型块限制Z、Z两

个自由度过定位，但弹性支撑的V 型块，释放了Z方向自由度。所以，属完全

定位。

（c）部分定位，消除5个自由度。

4．如下图所示，工件以A、B面定位加工孔10H7，试计算尺寸(120.1)mm和

(300.1)mm的定位误差。

解答：

对于尺寸(300.1)mm：

D0

对于尺寸(120.1)mm：

Y0

B0.030.020.05 DYB0.05

5．一批工件如下图所示，以圆孔20H7(00.0210.007)mm用芯轴20g6(0.020)mm定位，在立0式铣床上用顶尖顶住芯轴铣槽。其中外圆40h6(0.016)mm、20H7内孔及两端面均已加工合格，外圆对内孔的径向跳动在0.02mm之内。要保证铣槽的主要技术要求为:

⑴槽宽b为12h9(0.043)； ⑵槽距端面尺寸为20h12(0.21)； ⑶槽底位置尺寸为34.8h11(0.16)；

⑷槽两侧对外圆轴线的对称度公差为0.1mm。

试分析其定位误差对保证各项技术要求的影响。

000

解答：

（1） 槽宽b：由刀具决定槽宽的尺寸精度，定位误差对此项精度没有影响。 （2） 槽距端面尺寸：基准重合。D0

DYB11(0.0210.0130.02)0.01622（3） 槽底位置尺寸：

10.0350.163

（4） 槽两侧对外圆轴线的对称度公差：D第十次作业答案

110.020.010.1 231、有一批工件，如下图（a）所示。采用钻模夹具钻削工件上5mm（O1）

0和8mm（O2）两孔，除保证图纸要求外，还要求保证两孔连心线通过600.1mm的轴线，其对称度公差为0.08mm。现采用图（b）、（c）、（d）所示三种定位方案，若定位误差不得大于工序公差的1/2。试问这三种定位方案是否都可行？（90）

解答：

（b）图：对于O2孔，D2Td2sin2Td0.10.110.1210.25 2222sin45对于O1孔，D1Td2sin2Td0.10.110.0210.1 2222sin45Td0.10.110.0210.25 2222sin45Td0.10.110.1210.1 2222sin45（c）图：对于O2孔，D2Td2sin2对于O1孔，D1Td2sin2Td0.1（d）图： D1D20.05

22Td0.11 通过中心的偏移量：D0.0710.08

2sin4522sin2综上：只有b方案可行。

2．如下图所示，在工件上铣一键槽，其要求见图示，试计算各方案在尺寸

0450.2mm及槽宽对称度方面的定位误差，并分析哪种定位方案正确？

解答：

（b）图，对尺寸45：

D45YB111(0.0210.0130.1)0.0250.07950.2 223 对称度：D对称0

11（c）图，对尺寸45：D45YB00.0250.01250.2

2311对称度：D对称0.10.05T对称，T对称0.05

231（d）图，对尺寸45：D4500.2

3111对称度：D对称0.0250.10.0625T对称，T对称0.05

2231（e）图，对尺寸45：D4500.2

311对称度：D对称0.10.05T对称，T对称0.05

2311（f）图，对尺寸45：D45YB00.0250.01250.2

2311对称度：D对称0.10.05T对称，T对称0.05

23各定位方案均不能满足要求。

3．在轴上铣一平面，工件定位方案如下图所示，试求尺寸A的定位误差。 解答：

DAY

0.50.3tan450.654 2sin450.1 04．下图所示为某铣键槽工序的加工要求：键宽8 0mm、键槽深度尺寸760.1mm及 0键槽对φ80轴线对称度为0.2mm。已知轴径尺寸800.1mm，试分别计算如图b、

图c所示两种定位方案的定位误差，并判断哪个方案更好。

解：①对于方案b：

定位误差：由于定位基准重合，故Db0 mm 对称误差：对称b②对于方案c： 定位误差：DcTD(21SinTD0.10.05 mm 2221)0.1(211)0.021 mm 90Sin2对称误差：对称c0 mm ③方案b中，

对称bT对称0.050.0210.21 0.25，方案c中，DcT0.10.2比较方案b及方案c中定位误差及对称误差的比值，方案c更好。

第十一次作业答案

1．图所示为CA6140车床主轴法兰盘装配图，根据技术要求，主轴前端法兰盘与床头箱端面间保持间隙在0.38试查明影响装配精度的有关零件上的尺寸，并求出有～0.95mm范围内，关尺寸的上下偏差。

解答：

0.95A00.38~0.9500.38

TA00.57

极值法求解：

0.57TA1TA20.120.12TA5TA1TA2TA50.33

等公差法：TA1TA2TA50.11 取A2为协调环

00A1940,A25,A410.1130.1240.120.11A540A194 0.95A000.38

24 2500.12 4100.12 4 A2

A3 A4 A5 ESA0ESA2ESA3ESA4ESA5EIA10.95ESA2000.11(0.11)ESA20.73EIA0EIA2EIA3EIA4EIA5ESA10.38EIA2(0.12)(0.12)00EIA20.620.73A2240.62

经验法：取TA10.16,TA20.09,TA50.08

0.08A3250A4410A540 0.12,0.12,0取A2为协调环 A1940.16,0.95ESA2000.08(0.16)ESA20.71

0.38EIA2(0.12)(0.12)00EIA20.620.71A2240.62

2．图所示为齿轮箱部件，根据使用要求，齿轮轴肩与轴承端面间的轴向间隙应在1～1.75mm之间范围内。若已知各零件的基本尺寸为A1101mm、A250mm、A3A45mm、

A4140mm。试确定这些尺寸的公差及偏差。（采用等公差法）

解答：

0.75A01~1.7510

TA00.75

极值法：TAi取：

0.750.15 50.150.15A11010,A2500A3500.15,A414000.15

取A5为协调环

0求出：A550.15

概率法：

A1101 0.7550.3350.34

5

A250 TAiTA0mA4140 5 取：

0.340.34A11010,A2500A3 A0 A5 A350A414000.34,0.34取A5为协调环：

0.34A11010101.170.170.34A250050.170.17 A3500.344.830.17

A414000.34139.830.170.75A0101.3750.375A5101.1750.174.83139.831.3755.305A55.3050.175

0.4750.135