机械制造工艺学习题参考解答（部分）

第一章

1－8何谓六点定位原理？何谓“欠定位”？何谓“过定位”？举例说明之。

答：P.16，采用6个按一定规则布置的约束点，可以限制工件的6个自由度，实现完全定位，称为六点定位原理。（P.17图1－12b））；

根据工件加工面的位置、尺寸要求必须限制的自由度没有得到全部限制，

称为欠定位, 欠定位是不允许的。（P.21,图1－16）

同一个自由度被两个或两个以上约束点约束，称为过定位(或称定位干涉)。在一定条件下过定位是允许的。（P.21,图1－17，P.22，图1－18）

1-9在图示的加工工件中，试分别确定应限制的自由度。

答：a)应限制、、、、5个自由度。

底面1限制了、、，（用支承钉或平板）

外圆2限制了、，（用扁V形铁，自动定心）

(b) 应限制全部6个自由度

槽1（用短圆销）限制，平面2（用支承钉）

限制，外圆面3（用厚

V形铁）限制、、、

(c) 限制所有6个自由度

平面1限制（三个支承钉或平板）、、

平面2限制（用支承条）、，

平面3限制（一个支承钉）。

(d) 应限制全部6个自由度。

底面1限制（用支承板）、、，

孔2限制（用短圆销）、，

外圆弧3限制（用扁V形铁，可移动的）。

1-10 根据六点定位原理，分析各图示定位

方案，并判断各定位元件分别限制了哪些

自由度？

答：

(a)左端卡盘限制、，右端尾顶尖

限制、、，共限制5个自由度；

(b)左端顶尖限制、、 ，右端滑动

顶尖限制、，共限制5个自由度；

(c)心轴+开口弹性套限制、 、、

4个自由度；

(d)左端圆锥销限制、、 ，右端滑

动圆锥销限制、，共限制5个自由度；

(e)左侧两个短V形块限制、、、

4个自由度，右侧一个短V形块限制、2个自由度，共限制6个自由度，完全定位；

(f) 底面两块长支撑板限制 、、，侧面下端两个支撑钉限制、，侧面上端菱形销限制，共限制6个自由度，完全定位。

第四章

4－3简述机械加工工艺规程的设计原则、步骤和内容。

答：P.12。优质、高生产率、低成本、利用现有生产条件和减轻工人劳动强度；

步骤与内容（10项标题，简写）.

4-4 试分析图示零件有哪些结构工艺性问题并提出正确的改正意见。

答：修改意见：

(1) 螺纹处有退刀槽、倒角；

(2) 两处轴颈（Ra0.4）处有砂轮越程槽，并取一致的尺寸；

(3) 两处键槽应在同一侧面且尺寸（宽度）一致，一处（小端）可做成一头通槽；

(4) 凡是装配零件处端面（包括前螺纹端面）都应有倒角（共加四处）；

(5) 装零件处应有轴向定位结构（加大直径处的台阶）；少一处装轴承的台阶；

(6) 两端有顶尖孔。

4-6试分别选择图示各零件的粗、精基准。

答：(a) 齿轮：（1）粗基准为外圆和左端面；

（2）精基准是外圆和右端面；

（3）以内孔、右端面为基准加工齿轮齿面。

c)飞轮：（1）以不加工内面为粗基准。右端内孔及内段粗定位，加工小端外圆、端面等；

（2）加工后的小端外圆及端面为精基准，加工大端外圆等。4

4-8 在大批量生产条件下，加工一批直径为mm，长度为58mm的光轴，其表面粗糙度Ra<0.16µm，材料为45钢，试安排其加工路线。

答：加工路线：车端面打中心孔粗车半精车热处理粗磨精磨超精加工

4-9图1—95所示箱体零件，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、

半精镗、精镗≯80H7孔和≠60H7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、半精镗声80H7孔和≠60H7孔，留精镗

余量；粗刨、半精刨、精刨顶面；精镗声80H7孔和j560H7孔

；精刨底面。

试分别分析上述两种工艺安排有无问题，若有问题请提出改进意见。

答：(1)应粗精分开；

(2) 应精刨底面后再精镗H7和H7孔。

1-18图1—96所示小轴系大量生产，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1-27。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。

答：列表解：

注：毛坯尺寸圆整为35；

精磨工序的最大余量为（0.1+0.013）/2=0.0565mm，精磨工序的最小余量为（0.1-0.033）/2=0.0335mm

1-19欲在某工件上加工¢72.5mm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—¢72.5mm； 精镗—¢71.8mm； 半精镗—¢70.5mm；粗镗—¢68mm； 扩孔—¢64mm； 模锻孔—¢59mm。

试计算各工序加工余量及余量公差。

答：列表解：

余量公差=本道工序尺寸公差+上道工序尺寸公差

1-20 在图1—97所示工件中，Ll=70mm，L2=60 mm，L3=20mm，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。

答：作尺寸链图, L3为封闭环，Lx、L2为增环，L1为减环。列表解：

解得Lx=（测量尺寸）。

1-21 图4-74为某零件的一个视图，图中槽深为5mm，该尺寸不便直接测量，为检验槽深是否合格，可直接测量哪些尺寸?试标出它们的尺寸及公差。

答：(1)若测量L3，画尺寸链图，L0为封闭环, L2’、L同为增环，L1’、L3（待求）为减环。列表解：

测量尺寸L3=10

（2）若测量L4，画尺寸链图，L0为封闭环, L2为增环，L4为减环。列表解：

测量尺寸L4=85

4-16图4-76所示小轴的部分工艺过程为：车外圆至¢30.5mm，铣键槽深度为H，热处理，磨外圆至¢30mm。设磨后外圆与车后外圆的同轴度公差为¢0.05mm，求保证键槽深度为4mm的铣槽深度H。

答：画尺寸链图，L0为封闭环, H、L2为增环，L1、L同为减环。列表解：

铣槽尺寸H==4.2675

4-17一批小轴其部分工艺过程为：车外圆至¢20.6mm，渗碳淬火，磨外圆至¢20mm。试计算保证淬火层深度为0.7～1.0mm的渗碳工序渗入深度t。

答：画尺寸链图，L0为封闭环, t、L2为增环，L1为减环。

列表解：

铣槽尺寸t=

第二章

2-1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。

图a)过三通管中心o打一孔，使孔轴线与管轴线ox、oz垂直相交；

图b) 车外圆，保证外圆与内孔同轴；

图c) 车阶梯轴外圆；

图d) 在圆盘零件上钻孔，保证孔与外圆同轴；

图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。

答：a)合理，三个短V型块各限制2个自由度，完全定位；

b)合理，内孔长心轴限制、、、四个自由度，小端面限制自由度；

c)过定位，左、右顶尖各限制3个自由度，左端卡盘（短）限制2个自由度，可将左端顶尖去除；

d)合理，底面限制、、自由度，左端V型块限制、自由度，右端V型块起夹紧作用；

e)过定位，底面限制、、自由度，左端圆柱销、自由度，右端V型块限制、自由度，向过定位。将右端V型块改为沿x方向自由移动方式，仅定位。

2-2 分析图2—95所列加工中零件必须限制的自由度，选择定位基准和定位元件，并在图中示意画出；确定夹紧力作用点的位置和作用方向，并用规定的符号在图中标出。

图a) 过球心打一孔；

图b) 加工齿轮坯两端面，要求保证尺寸A及两端面与内孔的垂直度；

图c) 在小轴上铣槽，保证尺寸H和L；

图d) 过轴心打通孔，保证尺寸L；

图e) 在支座零件上加工两通孔，保证尺寸A和H。

答：(a) 限制、2个自由度；

(b) 限制、、、、5个自由度；

(c) 限制、、、、5个自由度；

(d) 限制、、、、5个自由度；

(e) 限制、、、、、6个自由度。

2-3图2—96a所示套筒零件上铣键槽，要保证尺寸54mm及对称度。现有三种定位方案，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)。

答：方案(b)：对尺寸， 0.0207

对槽对称度，

方案(c) 对尺寸，

指定边接触（上母线），=，式中为零件内孔公差，e为心轴与内孔的最小间隙。

==

=0.085

对槽对称度， 0

方案(d) 对尺寸， =0+0=0

对槽对称度， 0+==0.05

方案(b)最优。

2-4图2—97所示齿轮坯，内孔和外圆已加工合格(d=80mm，D=35mm)，现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸H=38.5mm。试分析采用图示定位方法能否满足加工要求(要求定位误差不大于工件尺寸公差的1／3)?若不能满足，应如何改进?(忽略外圆与内孔的同轴度误差)

答： ===0.0707，

==

两者无关， =0.0832，定位方案不合理。

用自定心V型块，或提高外圆或内孔的加工精度。

2-7指出图2-100所示各定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方，并提出改进意见。

答：（a）不合理，超定位，卡盘可夹得短一些；

（b）不合理，夹紧力位置方向破坏定位；

（c）不合理，水平方向过定位（右端V型块可改为可水平移动），夹紧力作用点在零件刚度差的位置；

（d）不合理，由于零件的尺寸误差，容易造成钻模版上的两个固定夹紧点仅有一个起作用，没有达到增加钻模板刚度的目的，另外零件的误差反映到钻模套上，从而影响钻孔精度。

2-9 图2—102所示为一钻斜孔钻模，工件上斜孔的位置

由尺寸A、B及角度α确定。若钻模上工艺孔中心到定位

面距离为H，试确定夹具上调整尺寸x的数值。

答：

第三章

3-1 车床床身导轨在垂直平面内及水平面内的直线度对车削圆轴类零件的加工误差有什么影响，影响

程度各有何不同?

答：导轨水平面内直线度影响，；导轨垂直平面内直线度影响，，对于车外圆，影响可忽略；

3-3试分析在车床上加工时，产生下述误差的原因：

1)在车床上镗孔时，引起被加工孔圆度误差和圆柱度误差。

2)在车床三爪自定心卡盘上镗孔时，引起内孔与外圆不同轴度；端面与外圆的不垂直度。

答：（1）主轴轴线摆动、径向跳动，或导轨不直、扭曲，或导轨与主轴轴线不平行；

（2）三爪定心轴线与主轴回转轴线不同轴，或主轴轴线轴向窜动，或中导轨与主轴轴线不垂直。

3-4 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)细长轴零件，刚度不够，采用跟刀架等措施；

(b)车床刚度不足，采用跟刀架等措施；

(c)刀具磨损大，或导轨与主轴轴线不平行。

3-6 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3-82所示)。试分析造成误差的各种因素。

答：（a）主轴砂轮头刚度不足，造成孔中间材料磨的多，

两端材料磨的少，塞规中部着色；

(b) 砂轮锥角不正确或导轨扳动的角度不正确，造成塞规端部着色；

（c）砂轮回转中心与工件回转中心不等高。

3-8 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?

答： 不符合

不符合

符合，至少走三刀。

3-10横磨工件时(图3—83)，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。

答：设主轴箱支反力为，尾座支反力为

= =

= =

零件锥度为：

3-16车削一批轴的外圆，其尺寸为ф25±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。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?

答：补充：曲线顶峰位置偏于公差带中值的左侧0.003mm.

画分布图（略）

计算, 工艺能力不足，产生不合格品。

合格率：

调整尺寸分布中心与公差中心重合，减少背吃刀量：0.003/2=0.0015mm

合格率：0.4772*2=95.44%

3-18有一批零件，其内孔尺寸为ф70mm，属正态分布。试求尺寸在ф70mm之间的概率。

答：设

画正态分布图（略）

尺寸在之间的概率为：

3-19在自动机上加工一批尺寸为ф8±0.09mm的工件，机床调整完后试车50件，测得尺寸如下(表3—14)：

试绘制分布曲线图、直方图，计算工序能力系数和废品率，并分析误差产生的原因。

答：试件号42的尺寸改为7.928

（1） 找出最大值8.080，最小值7.795

（2） 数据分组 8.080-7.895=0.185 组数k取7 0.285 组距为0.0475，取0.047，确定组界，计算频数、频率密度

（3） 画直方图，计算、S，用S来估计σ

（4）计算工艺能力系数、废品率，并分析误差产生原因。

3-21在车床上加工一批工件的孔，经测量实际尺寸小于要求的尺寸而必须返修的工件数占22.4%，大于要求的尺寸而不能返修的工件数占1.4%，若孔的直径公差T=0.2mm，整批工件尺寸服从正态分布，试确定该工序的标准差σ，并判断车刀的调整误差是多少?

答：转化为合格率

查表z1=2.2

查表z2=0.74

合格率：1-0.224-0.014=77.46%

画分布图

解得

让尺寸分布中心与尺寸公差带中心重合，车刀调整误差为0.05/2=0.025mm（偏大方向调）

z1’= 合格率：0.43*2=0.86=86%

第五章

5-2 装配工艺规程包括哪些主要内容?经过哪些步骤制定的?

答：P269-271页。装配工艺规程的主要内容：

1）分析产品图样，划分装配单元，确定装配方法。

2）拟定装配顺序，划分装配工序。

3）计算装配时间定额。

4）确定各工序装配技术要求、质量检查方法和检查工具。

5）确定装配时零、部件的输送方法及所需要的设备和工具。

6）选择和设计装配过程中所需的工具、夹具和专用设备。

制定装配工艺规程的步骤：

1）研究产品的装配图及验收技术条件

2）确定装配方法与组织形式

3）划分装配单元，确定装配顺序

4）划分装配工序

5）编制装配工艺文件

6）制定产品检测与试验规范

5-6保证装配精度的方法有哪几种?各适用于什么装配场合?

答：P281页。保证产品装配精度的方法有：互换法、选择法、修配法和调整法。

互换法适用场合：完全互换法多用于高精度的少环尺寸链或低精度的多环尺寸链的大批大量生产装配中；大数互换法适用于大批大量生产，组成环较多，装配精度要求又较高的场合。

选择法适用场合：装配精度要求高，而组成环较少的成批或大批量生产。

修配法适用场合： 修配装配法适用于单件小批生产中装配那些组成环数较多而装配精度又要求较高的机器结构。

调整法适用场合：可动调整法和误差抵消调整法应用于小批生产；固定调整法应用于大批量生产的场合。

5-9何为装配单元?为什么要把机器划分成许多独立装配单元?

答：P271-272页。为缩短机器装配周期，把机器分成若干独立的装配单元，以便使许多装配工作同时平行进行。是评定机器结构装配性的重要指标。机器结构应能划分成独立的组件、部件等。首先按组件或部件分别进行装配，然后进行总装。独立部件装配完后，可专门进行部件试验，合格后再送总装。

机器划分成许多独立装配单元优点：

（1）可组织平行装配作业，缩短装配周期，多厂协作；

（2）部件调整与试验，合格品进入总装，减少整机装配工作量，提高整机质量；

（3）机器局部结构改进影响最小，便于机器改型设计，有利于产品改进与更新换代；

（4）有利于机器维修，方便大型重型机器的包装、运输。

5-11设有一轴、孔配合，若轴的尺寸为¢80mm，孔的尺寸为¢80mm，试用完全互换法和大数互换法装配，分别计算其封闭环公称尺寸、公差和分布位置。

答：装配尺寸链如图。

A0为轴和孔装配后的间隙，封闭环；A1轴，减环；A2孔，增环

(1) 完全互换法

A0=A2-A1=80-80=0 T0l=T1+T2=0.1+0.2=0.3mm

封闭环中间偏差

封闭环上偏差

封闭环下偏差

A0=mm，装配后间隙100%在A0范围内

列表法解：

故：A3=0

（2）大数互换法

A0=0 T0q=

封闭环中间偏差

封闭环上偏差

封闭环下偏差

A0=mm，T0q在正态分布下取值6时，装配后间隙在T0q范围内的概率为99.73%，仅有0.27%的装配结果超出T0q，成为废品。

5-14减速机中某轴上零件的尺寸为A1=40mm，A2=36mm，A3=4mm，要求装配后齿轮轴向间隙，A0=0mm，结构如图5-47所示。试用极值法和统计法分别确定A1、A2、A3的公差及其分布位置。

答：A0为封闭环，A1增环，A2、A3减环

（1） 极值法

T0=0.15mm，T0/3=0.05mm，选易加工A3为协调环

分配公差取T1=0.07mm，T2=0.06mm，（按尺寸和加工难易）T3=T0-T1-T2=0.02mm

A1为内尺寸、A2为外尺寸，A1按基孔制，A2按基轴制：A1=40，A2=36

，，

上偏差

下偏差

A3=4

列表法解：

故：A3=4

(2) 大数法（统计法）

基本尺寸校核同上。

计算平均公差：，（0.0866）

选难加工A1为协调环，分配公差T2=0.10mm, T3=0.03mm

A2、A3均为外尺寸，A2=36 A3=4

，，

计算（0.1077只舍不进）

上偏差

下偏差

A1=40, A2=36， A3=4

机械制造工艺学习题参考解答（部分）