機械制造工藝學(xué)第3版王先奎習題解答4

1、機械制造工藝學(xué)部分習題解答 4第四章：機械加工精度及其控制（第3版P226-228）4-1車床床身導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)及水平面內(nèi)的直線度對車削圓軸類零件的加工誤差有何影響？影響 程度各有何不同？答：導(dǎo)軌在垂直平面內(nèi)的直線度引起的加工誤差發(fā)生在被加工表面的切線方向上，是非敏感誤差方 向，對零件的加工精度影響小；導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度引起的加工誤差發(fā)生在加工表面的法線上是 誤差敏感方向，對加工精度影響大。4-87題4-2圖）所引起的主軸回4-2試分析滾動軸承的外環(huán)內(nèi)滾道及內(nèi)環(huán)外滾道的形狀誤差（如圖 轉(zhuǎn)軸線的運動誤差，對被加工零件精度有什么影響？圖4-87題4衛(wèi)圖答：軸承內(nèi)外圈滾道的圓度誤差和波度對回轉(zhuǎn)

2、精度影響，對工件回轉(zhuǎn)類機床，滾動軸承內(nèi)圈滾道圓 度對回轉(zhuǎn)精度的影響較大，主軸每回轉(zhuǎn)一周，徑向圓跳動兩次。對刀具回轉(zhuǎn)類機床，外圈滾道對主軸 影響較大，主軸每回轉(zhuǎn)一周，徑向圓跳動一次。4-3試分析在車床上加工時，產(chǎn)生下述誤差的原因：1）在車床上鏜孔，引起被加工孔圓度誤差和圓柱度誤差；2）在車床三爪自定心卡盤上鏜孔，弓I起內(nèi)孔與外圓同軸度誤差；端面與外圓的垂直度誤差。答：1）在車床上鏜孔，引起加工孔的圓度誤差是主軸圓跳動、刀桿剛度不足，圓柱度誤差是車床 導(dǎo)軌在水平面和垂直面的直線度誤差。2）在車床三爪卡盤上鏜孔，工件同軸度誤差原因可能是工件裝夾誤差、主軸圓跳動；端面垂直度 誤差原因是主軸軸向圓跳動（

3、軸向竄動）。4-4在車床兩頂尖裝夾工件車削細長軸時，出現(xiàn)4-88 a, b, c,所示誤差原因是什么？可以用什么方法來減少或消除？答：a）是屬于工件在切削力的做用下發(fā)生變形（工件剛度不足），可以通過改變刀具的角度來減少徑向切削分力、或者加裝中心架或者跟刀架來減少變形。b）是機床受力變形所致（機床主軸和尾座的剛度不足），可以通過提高機床各部件的剛度來改變。c）由刀具磨損引起，可以采用耐磨刀具來切削，或較少單次切削深度來提高刀具耐磨性。4-5試分析在轉(zhuǎn)塔車床上將車刀垂直安裝加工外圓（圖4-89）時，影響直徑誤差的因素中，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的彎曲，哪個影響大？與臥式車床比較有什么不同？為什么？

4、答：如圖4-89所示轉(zhuǎn)塔車床的刀具安裝在垂直面內(nèi)，由于垂直面為誤差敏感方向，所以導(dǎo)軌垂直 面內(nèi)的彎曲對工件直徑誤差影響較大。而對于普通臥式車床，刀具安裝在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的彎曲對工件直徑誤差影響較大; 因為水平面是誤差敏感方向。4-8設(shè)已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25,工件在本工序前有圓度誤差0.45mm，若本工序形狀精度規(guī)定允許差 0.01，問至少進給幾次方能使形狀精度合格？答：根據(jù)教材（第3版，P184）式（4-22） g=&*m, & =C/k式中g(shù)為工件形狀誤差，為誤差復(fù)映系數(shù)，m為背吃刀量之差設(shè)為常數(shù)，需要進給 n次能夠達到形狀精度要求;總誤差復(fù)映系數(shù)為:則:二二-二二

5、-1 ；可以解得n=3.745 4.由式（4-22）可得到 Am= g/ & =0.45/0.25=1.84-9在車床加工絲杠，工件總長為2650mm，螺紋部分長L=2000mm，工件材料和母絲杠材料都是45鋼，加工時室溫為 20C，加工后工件溫暖升至 45 C,母絲杠溫升至 30C，試求工件全長由于熱變形 引起的螺距累積誤差。解：加工時機床母絲杠螺紋部分的熱伸長量為:HL-二工一 t i=llx 10-6 x 2000x05-20） = 055（imi）工件冷卻后的螺距累積誤差為：31 口二唱二 12M55 二羽岡（負號表示螺距因工作冷卻收縮而變短）。4-10橫磨工件時（圖4-91），設(shè)橫向

6、磨削力 Fp=100N，主軸箱剛度 ktj=5000N/mm，尾座剛度kwz=4000N/mm ， 加工工件尺寸如圖所示，求加工后工件的錐度。絶瘞頂尖:?.絶瘞頂尖鼻10井詬求圖4-91題4-10圖答：根據(jù)第3版教材P182公式，機床的總變形為I 40;假定工件剛度足夠大，工件變形忽略不計假定刀具的剛度很大丄：二二，刀具剛度的倒數(shù)為當 x=L=300mm 時， 張二血二FpdAJ二舊二0皈所以，加工后工件的錐度為:ymgr骯刃_ Ml伸_ 1350-11133 一 臨菇-115054-13在車床上加工一長度為 800mm，直徑為60mm的45鋼光軸?，F(xiàn)已知機床各部件的剛度分別為 ktj=900

7、00N/mm ，kwz=50000N/mm，kdj=40000N/mm，加工時的切削力 Fc=600N，F(xiàn)p=0.4Fc。試分析 計算一次進給后的工件軸向形狀誤差（工件裝夾在兩頂尖之間）。解：方法1:先單獨考慮機床和刀具的變形，不考慮工件的變形，工件加工后呈馬鞍形。根據(jù)第3版教材P182公式，機床的總變形為吟住忙壯4#Fp=0.4Fc=0.4*600=240N ;計算幾個特殊點的變形量:當x=0時,=0.00867 mm當x=L時,0.0138 TIDH1當x=L/2時,二 0100787 mun”聰訴唸弋）血#再單獨考慮工件的變形，工件變形以后為腰鼓形，工件的變形為Fp （LVk=3H L當

8、x=0或者x=L時，yg=0 ;當x=L/2時，工件的變形量最大，為計0.V2. LZJ白的盤電.MAjttWW?,4-1弓朮M#式中E二加加恤【二砒的代入上式可得:-2,01mm阿認開翩卿儷E貝1艦_哪R卅韜也0X10艱1碗曲將上述兩種變形曲線相應(yīng)的點疊加，即可以得到該工件加工時的變形曲線，由于工件的剛度較差, 容易變形，所以總體形狀誤差是腰鼓形。綜合：x=0 時，y0=0.00867mm , x=L 時，yL=0.0108mm ; x=L/2 時，ymax=2.01+0.00787=2.01787mm 故工件形狀誤差為：2(ymax-y0) =4.0184mm.方法2:對工藝系統(tǒng)總剛度求極

9、值尸樂閆+哉滬尹筈，令紳，可求出ymax令x=0，求出ymin。計算結(jié)果和方法1相同。4-14在臥式銃床上銃削鍵槽(如圖4-93),經(jīng)測量發(fā)現(xiàn)兩端深度要大于中間深度，且都比調(diào)整的深度尺寸小。試分析這一現(xiàn)象的原因。答：因工件兩端用頂尖固定在加工時零件整體受力變形，而工件兩端由于離頂尖近而剛度大受力 變形小切去部分比中間多固深度大于中間，且都比調(diào)整的尺寸小。4-16車削一批軸的外圓，其尺寸為(25 0.05)mm已知此工序的加工誤差分別曲線是正態(tài)分布，其標準差為d =0.025mm,曲線的頂峰位置偏于公差帶中值左側(cè)。試求零件的合格率，廢品率。工藝系統(tǒng) 經(jīng)過怎樣的調(diào)整可使廢品率減低。(該題缺少條件，

10、無法求解！若取x平均=24.98mm ,可解如下)答：公差帶中心為25mm，而分布平均值為 24.98mm，在公差帶中心左側(cè)。公差為：T=25.05-24.95=0.1mm ;工序能力系數(shù)計算：，三級工序能力，可能出現(xiàn)不合格產(chǎn)品。Y fc 5X1MI25合格品率計算：右邊：z仁(25.05-24.98)/0.025=2.8，查表 2-5, F(2.8)=0.4974 ;左邊：z2=(24.98-24.95)/0.025=1.2，查表 2-5, F(1.2)=0.3849 ;所以，合格品率為： F(2.8)+F(1.2)=0.8823=88.23% ;不合格品率為：1-0.8823=0.1177

11、=11.77%。工藝系統(tǒng)的調(diào)整是減小標準差d (減小隨機誤差)，使分布中心和公差中心盡可能重合。若a =0.01mm,其它條件不變。貝y：公差帶中心為25mm,而分布平均值為 24.99mm,在公差帶中心左側(cè)。工序能力系數(shù)Cp=0.6667不變，三級工序能力。合格品率計算：右邊： z1=(25.05-24.99).0.025=2.4，查表 2-5, F(2.4)=0.4918;左邊：z2=(24.99-24.95)/0.025=1.6，查表 2-5, F(1.6)=0.4452;所以，合格品率為：F(2.4)+F(1.6)=0.937=93.7% ;不合格品率為：1-0.937=0.063=6

12、.3%。14.Q5js25.0S446逍1分浙打:心圖4-17在無心磨床上用慣穿法磨削加工直徑為020的小軸，已知該道工序的標準差為0.003mm ,現(xiàn)從一批工件中任取 5件，測得其直徑，求的算術(shù)平均值為020.008mm，試求這批工件的最大尺寸和最小尺寸？答：Xmax=20.008+3 0.003=20.017 mmXmin=20.008-3 x 0.003=19.999n4-18有一批零件，其內(nèi)孔尺寸為1 mm，屬于正態(tài)分布。試求尺寸在 L；：mm之間的概率。答：假定內(nèi)孔尺寸中心和分布中心重合，貝Vx平均=70.015mm，按照3考慮，則d =0.005.在分布圖右邊 70.015至70.

13、03的概率約為50%,TaMIEMl由于 70.01 至 70.015 的概率為 F()=F(1)=0.3413 ,則所求概率為 0.5+0.3413=0.8413=84.13%。4-20加工一批零件，其外徑尺寸為 (28 0.6)mm已知從前在相同工藝條件下加工同類零件的標準差 為d =0.14mm試設(shè)計加工該批零件的 x-R圖。如該批零件尺寸如表 2-15,試分析該工序的工藝穩(wěn)定 性。表片巧 一批零件加工尺寸結(jié)果試件子尺寸/niin試件號尺寸/mm試洱號尺寸/mn試件號尺寸/mni試件號尺寸/mm28.10628.101128.2028.002128227.90727,80228.3R?2

14、8.102228.12S27.70828.101328.43IS2327.90428.00 |927.9514L27.01928-042428.06528.201027.427.862527-04-21在車床上加工一批工件的孔，經(jīng)測量時間尺寸小于要求的尺寸而必須返修的工件占22.4%，大于要求的尺寸而不能返修的工件數(shù)占1.4%，若孔的直徑公差 T=0.2mm，整批工件尺寸服從正態(tài)分布,試確定該工序的標準差 廳，并判斷車刀的調(diào)整誤差是多少？解：由于加工的孔，所以可以返修的不合格品在分布中心的左側(cè)，不能返修的不合格品在分布中 心的右側(cè)。左側(cè)：合格品率為：0.5-0.224=0.276=F(z1)，查表 2-5 可得：z1=0.754;右側(cè)：合格品率為：0.5-0.014=0.486=F(z2)，查表 2-5 可得：z2=2.2。設(shè)x0為隨機變量的平均值，即分布中心；Dmax為尺寸最大值，Dmin為尺寸最小值；公差T=Dmax-Dmin。貝V:左邊：乙仁(xO-Dmin)/ 廳=0.754 右邊：z2=(Dmax-xO)/ 廳=2.2所以：x0=0.754(T +Dmin=Dmax-2.2(r； (2.2+0.754)廳=Dmax-Dmin=T=0.2，可得：廳=0.0677mm 工序能力系數(shù)計算：Cp=T/(6 d )=0.4924五級工序，工序能力很差。