機械設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)大題

三、分析題1、在車床上車削外圓，請指出工藝系統(tǒng)產(chǎn)生下列主要原始誤差對工件精度的影響（作圖說明）。1）車削細長軸外圓時的刀具磨損（工件采用兩頂尖定位）2）機床主軸箱和尾架剛性不足（工件采用兩頂尖定位）3）車削剛性不足工件的外圓（工件采用兩頂尖定位）4）工件軸向熱伸長受阻（工件采用兩頂尖定位）5）機床縱向?qū)к壟c主軸不平行（工件采用兩頂尖定位）6）機床橫手板導(dǎo)軌與主軸不平行（工件采用兩頂尖定位）7）工件毛坯橫截面呈橢圓（工件采用三爪卡盤定位）2、采用一端面和孔定位，另一端面夾緊，磨削薄壁套筒外圓。磨削表面呈現(xiàn)馬鞍狀。試分析主要原因，并提出改進措施。3、圖1為兩種典型的鏜孔方式，試回答：1）分別說明它們所需要的主運動和進給運動（直接在圖上標出并加以說明）。2）若僅考慮鏜桿剛度的影響，試分析兩種情況下所加工孔的形狀誤差。（a）車床上鏜孔（b）鏜床上鏜孔Q（a）主運動：工件旋轉(zhuǎn)運動Vw進給運動：刀具直線運動f。（b）主運動：刀具旋轉(zhuǎn)運動V；進給運動：工件的直線運動f,或者刀具的直線運動f'⑥（a）孔的圓度誤差主要取決于機床主軸的回轉(zhuǎn)精度。（b淇中，工件進給影響尺寸精度，刀具進給使得鏜桿的懸伸長度變化，因此鏜桿的受力變形時變化的,使得孔產(chǎn)生形狀誤差（靠近主軸箱處的孔徑大，原理主軸箱處的孔徑小）。4、圖2為兩種工件的工序定位夾緊示意圖，試分析圖中定位元件所限制的自由度，并判斷有無過定位或欠定位現(xiàn)象，若有，請?zhí)岢龈倪M方案。(b)（a）(b)滾齒（a）長芯軸：X,Y,X,Y支承板：Z,X,Y

過定位：X,Y；改進：Q將長芯軸改為短芯軸，Q或者下底面支承板改為限制一個自由度的支撐(小支承板或多點浮動支承，如球面多點浮動)。(b)右端面支撐：Y,X,Z右活動頂尖：Z,X左活動頂尖：起夾緊作用。5、試確定圖2(a)、(b)所示零件相關(guān)加工工序的定位夾緊方案，并寫出定位元件的名稱及約束自由度的類型(假設(shè)其他表面已加工)。I150圖2(a)銑床上加工圖2(a)銑床上加工0,02A6、在外圓磨床上加工(如圖)，當nl=n2,若只考慮主軸回轉(zhuǎn)誤差的影響，試分析在圖中給定的兩種情況下，磨削后工件的外圓應(yīng)是什么形狀？為什么？((((7、在車床上加工芯軸時，粗，精車外圓A及肩臺面B,經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)A有圓柱度誤差，B對A有垂直度誤I嚴/差。試從機床幾何誤差的影響，分析產(chǎn)生以上誤差的I匚一主要原因有哪些？［解］產(chǎn)生A面圓柱度誤差的主要原因是車床主軸回轉(zhuǎn)軸線的徑向跳動。產(chǎn)生A面圓柱度誤差的主要原因有：（1）床身導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差；（2）床身導(dǎo)軌和主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)不平行；（3）床身導(dǎo)軌的扭曲；（4）主軸回轉(zhuǎn)軸線的角向擺動。產(chǎn)生B面對A面不垂直的主要原因有：（1）主軸回轉(zhuǎn)軸線的軸向竄動；（2）刀架橫溜板導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直。8、在車床的三爪卡盤上精鏜一批薄壁銅套的內(nèi)孔，工作以二上-定位，用調(diào)整法加工，試分析影響鏜孔的尺寸，幾何形狀，及孔對已加工外圓二孑二的同軸度誤差的主要因素有哪些項目？并分別指出這些因素產(chǎn)生的加工誤差的性質(zhì)屬于哪一類?66120［解］影響孔徑尺寸精度的因素：（1）鏜刀的尺寸調(diào)整誤差一一常值系統(tǒng)誤差；（2）鏜刀的磨損一一變值規(guī)律性誤差；（3）銅套的均勻熱變形（加工后孔縮?。┮灰怀Ｖ迪到y(tǒng)誤差；影響孔幾何形狀精度的因素：圓度誤差：（1）薄壁銅套的夾緊變形一一隨機誤差；（2）車床主軸的徑向跳動——常值系統(tǒng)誤差。圓柱度誤差：（1）機床導(dǎo)軌的幾何誤差（縱導(dǎo)軌在水平面不直；前后導(dǎo)軌扭曲；縱導(dǎo)軌與機床主軸不平行）一一常值系統(tǒng)誤差；（2）機床主軸的擺動一一常值系統(tǒng)誤差；（3）工件的剛度在縱向變化引起變形不均一一常值系統(tǒng)誤差。影響孔二二■對外圓二y的同軸度誤差的因素:(1)基準不符誤差(□二二-與二二1的同軸度誤差)一一隨機誤差;工件外圓二匚〕■■--的形狀誤差引起工件安裝誤差一一隨機誤差；三爪卡盤的制造和安裝誤差一一常值系統(tǒng)誤差。8、長絲杠外圓表面磨削后形狀為圓錐(靠近頭架部位尺寸小)。試分析主要原因，并提出改進措施。長絲杠外圓表面磨削常采用縱向進給磨削方式，磨削熱較多，使得砂輪隨著軸向進給熱膨脹現(xiàn)象越來越明顯，造成靠近頭架部位切除的工件材料多，故磨削后形狀為圓錐。措施：提高冷卻效果，往復(fù)多次走刀。絲杠為細長軸類零件，剛性較砂輪架，機床的頭架與尾架低，且機床頭架處剛度較尾架處高，因此工件在尾架處受力變形(讓刀)大于頭架處，故磨削后形狀為圓錐。措施：提高工件中間，尾架處部位剛度。加工過程中存在在誤差復(fù)映現(xiàn)象。措施：往復(fù)多次走刀。8、若加工圖3所示零件，試問如何選擇粗、精基準(標有符號的為加工面，其余為非加工面)。10、車床尾架的結(jié)構(gòu)如下圖所示，判斷加工外圓時，是否會產(chǎn)生自激振動。如果會，則可采取什么措施提高工藝系統(tǒng)的抗振性而防止或消除自激振動？11、試根據(jù)圖示的加工要求，選擇合理的定位方案。要求：在圖中畫出定位元件2?說明各定位元件的作用12、齒輪箱部件如圖所示，為保證齒輪軸的軸向竄動量，試以尺寸鏈最小環(huán)原則標注裝配尺寸鏈。13、試從結(jié)構(gòu)工藝性觀點出發(fā)，修改下列各圖。四、一對孔軸配合件均需鍍鉻，鍍鉻層厚度應(yīng)控制在0.01±0.002mm（零件鍍層后不再加工），裝配后應(yīng)滿足配合要求①30H7/f7（即配合間隙為0.020—0.062mm）問：軸在鍍鉻前的工序尺寸應(yīng)該為多少？

五、圖示軸套零件，在車床上已加工好外圓，內(nèi)孔及各面，現(xiàn)須在銑床上銑出右端槽，并保證尺寸以才：二及26±0.2,試求調(diào)整尺寸H和A（基本尺寸及上下偏差）。六、工件定位的兩種方案如圖所示，要求加工上表面BD，距孔01的尺寸為A（A=20±0.15,V型塊夾角90度）1、分析兩種定位方法中各定位元件所限制的自由度；2、計算兩種定位方法的定位誤差，哪種方案較好？ZZG⑵ZG(Z)0.50.19151.00.34130.60.22571.50.43320.70.25802.00.47720.80.28812.50.49380.90.31593.00.49865七、在自動車床上加工一批軸套零件，其孔徑為①25±0.03,已知該工序的加工誤差按正態(tài)分布，其均方差為0.1，加工后實際尺寸分布中心比公差帶中心小0.02mm。試指出該批零件的常值系統(tǒng)誤差及隨機誤差，并計算合格率與廢品率。附：正態(tài)分布曲線下的面積函數(shù)八、有一批小軸，其直徑尺寸要求知18omm，加工后-0.035尺寸屬正態(tài)分布，測量計算得一批工件直徑的算術(shù)平均值x=17.975mm，均方根差b=0.01mm。（1）試畫出尺寸分布曲線與公差帶間的關(guān)系圖，計算合格品率及廢品率并分析可修復(fù)性。

求系統(tǒng)誤差，分析其產(chǎn)生系統(tǒng)誤差的原因，找出改進的措施。計算工序能力系數(shù)。1z2附表°八薔'2dzz1.001.502.002.503.00°(z)0.34130.43320.47720.49380.49865【解】(1)畫尺寸分布曲線與公差帶間的關(guān)系如圖所示,作標準化變化，令TOC\o"1-5"\h\zx-X18-17.975cr

z===2.5右b0.01旦二17?975-17?965二1b0.01查表得：0(2.5)=0.4938，0(1)=0.3413偏大不合格率P=0-5—°(2.5)=0.5—0.4938=0.62%，這些不合格品可修復(fù)。大偏小不合格率P=0.5—°⑴二0.5—0.3413=15.86%，這些不合格品不可修復(fù)。小廢品率為P=0.62%+15.86%=16.48%合格率為P=1—0.62%—15.86%=83.52%(2)A=X—匯=17.975-(18—0.035/2)=—0.0075mm公產(chǎn)生廢品的原因：是對刀不準，x比公差帶中心尺寸小，存在系統(tǒng)誤差0.0075mm,車刀位置調(diào)得稍稍靠近機床主軸中心了.改進措施：再把車刀位置調(diào)遠離機床中心線一個系統(tǒng)誤差=0.0075mm的距離。從而消除常值系統(tǒng)誤差存在。⑶工序能力系數(shù)C值系統(tǒng)誤差存在。⑶工序能力系數(shù)CP=6b0.0356x0.01=0.583九、在兩臺相同的自動車床上加工一批小軸的外園，要求保證直徑Qll±0.02mm,第一臺加工1000件，其直徑尺寸按正態(tài)分布，平均值X1=11.005mm，均方差Ol=0.004mm。第二臺加工500件，其直徑尺寸也按正態(tài)分布，平均值X2=11.015mm，均方差O2=0.0025mm。試求：在同一圖上畫出兩臺機床加工兩批工件的尺寸分布圖，并指出哪臺機床的工序精度高？計算并比較哪臺機床的廢品率高，并分析其產(chǎn)生的原因以及提出改進的方法。表標準正態(tài)分布概率密度積分值

Z0.40.811.6233.20.15540.28810.34130.44520.47720.498650.49931【解】繪圖第一臺機床：60l=6X0.004=0.024mm，第二臺機床:602=6X0.0025=0.015mm,602v6o1,第二臺機床精度高第一臺機床加工直徑范圍(0.005-0.012,0.005+0.012)全部在公差帶以內(nèi)，故無廢品。第二臺機床：Z=(x—X)/b=(11.02-11.015)/0.0025=2,做2)=0.4772廢品率=0.5-0.4772=2.28%(可修復(fù)廢品)第二臺機床產(chǎn)生廢品的原因是刀具調(diào)整不當，車刀應(yīng)重新調(diào)整退刀11.015-11=0.015mm十、如圖所示，本工序在鏜床上鏜①40孔。要求保證尺寸50±0.1,若以M面作為定位基準，試求其定位誤差？若要求定位誤差W1/3工件公差，問此定位方案是否合適？如不允許，如何改進？十一、某機床主軸部件的局部裝配關(guān)系如圖所示，為保證彈簧檔圈A3能順利裝入，要求軸向間隙A工=0.05—0.42mm，已知Al=32.5,A2=35,A3=2.5(es=0,ei=—0.12)(標準件)，試以概率法確定A1,A2兩尺寸。

十二、擬定圖示零件的機械加工工藝路線，包括工序名稱，加工方法和定位基準。已知該工件的毛坯為鑄件（孔未鑄出），生產(chǎn)規(guī)模為成批生產(chǎn)。十三、如圖所示為在套類工件圓柱面上銑鍵槽的工序簡圖。已知：工件內(nèi)孔尺寸為，外圓尺寸為〕二；定位元件心軸尺寸為二，公差為二:。用間隙配合定位心軸定位，軸向夾緊，屬于任意邊接觸。求工序尺寸*、宀的定位誤差？十四、零件的設(shè)計要求如圖所示，試確定指定加工面的定位夾緊方案，說明各定位元件的作用，并計算（A）圖所示零件的定位誤差，以校核定位方案的合理性。

十五、工件定位如圖3所示，本工序欲鉆孔O和O，并保證尺寸A和A。已知：1212d=QlOOomm，d=?60omm，e=0.02mm，A=100omm，-0.042-0.0171-0.04A=30omm。試分析計算該定位的定位誤差，并判斷能否滿足工序要求。若不滿足要-0.30求，應(yīng)如何改進？十六、按圖4所示定位方式銑軸鍵槽，要求保證尺寸A。已知：軸徑d=?16omm,B=10+0-3mm,a=45°，T=0.1mm。求此工序的定位誤差，并判斷能-0.110A否滿足工序要求。

十七、如圖所示的定位方式在階梯軸上銑槽，V型塊的V型角a=90。試分析定位元件所限制的自由度，計算加工尺寸74±0.1mm的定位誤差，并判斷該定位方案是否合理?！窘狻竣?1+3分)列式計算：L=C+?+d外園/2-d軸/2sin45」，其中：L=74±0.1,C為調(diào)刀尺外園軸寸，△為小中心與大外園中心的距離(不同軸)，d外園、d軸分別為大小軸段直徑。(外園軸定位誤差計算：(5分)△dw(L)=T(^)+T(d)/2+T(d)/(2sin45)外園軸=0.02+0.074/2+0.062/(2sin45)=0.100847mm△dw(L)=0.100847〈T(L)=0.2,(約一半)，該定位方案基本能滿足要求，不夠合理，改善措施：提高工件制造精度(外園尺寸精度、同軸精度)、V形塊大外園定位。(3分)十八、如圖所示的定位方式銑削連桿的兩個側(cè)面，試分析定位元件所限制的自由度，計算加工尺寸12o.3mm的定位誤差，并判斷該定位方案是否合理。0

【解】列式計算：L=S—C—△，其中：L=12o.3mm,S=65±0.05mm,C為調(diào)刀尺寸，△為0心軸中心與孔中心距離。定位誤差計算：△的最大變動量T(A)=(0.013+0.021)/2=0.017mmdw(L)=T(A)+T(S)=0.017+0.1=0.117mm△dw(L)=0.117vT(L)=0.3,(約1/3)，該定位方案能滿足要求。十九、零件A、B、C、D、E各面要求如圖所示。前道工序加工左端A、B、C三個端面及肩胛面，其中以E定位加工A,以A為測量基準加工B,以B為測量基準加工C,本工序以E為測量基準加工D,保證設(shè)計尺寸為10±0.1,同時要求保證10±0.4和35±0.2兩個尺寸。試求各道工序需要保證的工序尺寸(用圖表跟蹤法求解，附加5分)。二十、CA6140車床尾架部分要求如圖所示。為了使各零件按經(jīng)濟精度制造，現(xiàn)采用修配法裝配，若選端蓋為修配件，試按修配件最小原則確定A2的相關(guān)要求，已知T(A2)=0.1,其余要求如圖所示。二十一、圖所示為車床前后兩頂尖的不等高裝配簡圖，已知:要求裝配后，尾座頂尖中心線和主軸中心線同軸度公差A(yù)二0+0