典型習(xí)題解答機(jī)械制造工藝學(xué)應(yīng)用實(shí)例

經(jīng)典習(xí)題和解答

第一章機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定

例1?1償1-1所示為定位螺釘?shù)牧慵D,毛坯為430mm的45鋼棒料，其小批生產(chǎn)的工藝過

程見表1?】?試在表中簡(jiǎn)要說明劃分工序，安裝、工步、工位、走刀的理由.

表1-1定位螺燈的工藝過程

工序號(hào)工序內(nèi)容，安裝，工位，工步所用設(shè)備劃分的理由

-一

1下料鋸床

2車（安裝一次）設(shè)備改變

（1＞車小端端面

⑵車巾25.4外圓普通車床加工面或刀具改變

（3）車小端外圓418X49.8

（4）車M12外圓.保持長(zhǎng)度38

（5）車外圓如6_2.MX12（包括兩次走刀）其中n、f不變

（6）倒角1X45。

（7）車螺紋M12—6g

⑻切斷

3車（調(diào)頭安裝一次）

相同的設(shè)備，但整

⑴車大端端面在同一臺(tái)車床上

批零件不連續(xù)加工.

（2）倒角30?

4錢六笊頭（安裝一次）每次加工兩對(duì)通

4式銃床

《用兩把彩刀和分度頭分三個(gè)工位進(jìn)行加工〉后，工件需轉(zhuǎn)過60°

5鉗工去毛剌鉗臺(tái)

6發(fā)黑熱處理工作地點(diǎn)改變

7檢驗(yàn)

圖

?1.2在成堆生產(chǎn)條件下，加工圖卜2所示之齒輪，毛坯為45鋼模鍛件，試按表1-2的加工

順序用數(shù)碼區(qū)分工序。、2、3、……）.安裝《一.二），I位（1,【）?及工步《（13

⑵,⑶.?一）.

*1-2齒就的加工腰序

及序加工內(nèi)容工序安裝工位工步

1在立鉆上鉆?！??2孔《陽(yáng)f20處）1—

2在同?立鉆上卷裁面A⑵

3在同一立站上倒角2X45'(3)

4潮頭.在同一立帖上倒角2X4$，二

1

5在拉床上拉邛?孔2

11

6在搖床上嫡一颼槽31

7在同一播床上插另一健侑（夾具回轉(zhuǎn)120,）1

8在多刀車床上粗車外包，自扃，端面B4復(fù)合

9在普通車床上幫車鉆4-3“5(1)

J0在同一車床上箱車蜻面B(2)

在談也機(jī)上說也6

(1)

(1)v=2Sin/min5mm.

11f?1.Omm/r

(2)

(2)v=35m/mint2.2mm.

f=O.5tnm/r

12在的工臺(tái)上去毛剌7

13檢驗(yàn)8

S

6

S

*

陽(yáng)IT

（例L3）試舉例闡明下列各組H勺概念、特點(diǎn)以及它們之間的區(qū)別：⑴零件尺寸鏈、

藝過程尺寸鏈，工藝系統(tǒng)尺寸鏈，裝配尺寸鏈；（2）封閉環(huán).構(gòu)成環(huán)，增環(huán).減環(huán)。

（解〕（D零件尺寸鏈：由單個(gè)零件上的若干尺寸聯(lián)系構(gòu)成的封閉及寸組合，稱為“零件

尺寸鏈”。零件設(shè)計(jì)時(shí)往往選最不重要的環(huán)作為封閉環(huán)。

工藝過程尺寸轉(zhuǎn)：零件按一定順序安排下的各個(gè)加工工序（包存檢驗(yàn)工序）中,先后獲

得的各工序尺寸所構(gòu)成的封閉尺寸組合?稱為“工藝過程尺寸鏈”。其封閉環(huán)往往是零件設(shè)計(jì)

圖上某一設(shè)計(jì)尺寸0

工藝系統(tǒng)尺寸鏈，在零件生產(chǎn)過程中某工序的工藝系統(tǒng)內(nèi)，由工件、刀具、夾具、機(jī)床

及加工誤差等有關(guān)尺寸所形成的封閉尺寸組合，稱為“工藝系統(tǒng)尺寸鞋:其封閉環(huán)一般是工

件的工序加工要求e

裝配尺寸倍I在機(jī)器設(shè)計(jì)或裝配過程中，由機(jī)器或部件內(nèi)若干相關(guān)零件構(gòu)成相互聯(lián)系的

封閉尺寸組合，稱為“裝配尺寸鏈”。其封閉環(huán)往往是裝配的技術(shù)要求。

<2）封閉環(huán)：在零件加工或機(jī)器裝配過程中，最后自然形成（即間接獲得或間接保證）的

尺寸,因此,一個(gè)尺寸鏈中只有一個(gè)封閉環(huán).

組成環(huán)：一個(gè)尺寸鏈中，除了封閉環(huán)以外的其他各環(huán)?都是“組成環(huán)”。它們是在加工或

裝配過程中直接得到的尺寸，

增環(huán)：在尺寸鏈中，當(dāng)其余組成環(huán)不變的情況下，將某一組成環(huán)增大，封閉環(huán)也隨之增

大?該組成環(huán)即稱為“增環(huán)工

減環(huán)：在尺寸鏈中，當(dāng)其余組成環(huán)不變的情況下，將某一組成環(huán)增大，封閉環(huán)卻隨之減

小，該組成壞即稱為“減環(huán)”。

【例1.4】如例圖1.4所示的毛壞，在鑄造時(shí)內(nèi)孔2與外圓1有偏心。如果要求獲

得：（1）與外圓有較高同軸度的內(nèi)孔，應(yīng)如何選擇粗基準(zhǔn)？（2）內(nèi)孔2的加工余量均勻，應(yīng)

如何選擇相基準(zhǔn)？

例圖1.4

【解】（1）用不需加工的外國(guó)1作粗基準(zhǔn)（用三爪卡盤夾持外圓1）加工內(nèi)扎2,此時(shí)

雖然加工余量不均勻，但內(nèi)孔與外圓同軸度較高,壁厚均勻、與外形對(duì)稱（見例圖（a））。

（2）如果要求內(nèi)孔的加工余量均勻，可用

四爪卡盤夾住外圓1,然后按內(nèi)孔2找正。此

時(shí)，加工余量均勻，但加工后的內(nèi)孔與外圓不

同軸，壁厚不均勻（見例圖（b））。

【例1.5]例圖1.5所示為一鍛造或鑄

造的軸套，通常是孔的加工余意較大，外圓的

加工余量較小。試選擇粗、精基準(zhǔn)。

【解】以外因?yàn)榇只鶞?zhǔn)加工孔，然后以

例圖1.5

孔為精基準(zhǔn)加工外圓，保證工件表面不會(huì)在加工過程中留下毛坯表面而造成廢品。

【例1.6】例圖1.6所示零件的A、8、。面，A10H7mm及#30H7mm孔均已加

Io試分析加工如OH7nm孔時(shí)，選用哪些表面定位最合理？為什么？

【例1?8】在例圖LH(a)中所示的偏心冬件中，表面A鬟求滲碳處理，滲碳層深度

規(guī)定為0.5?0.8mm,零件上與此有關(guān)的加工過程如下：

(1)精車4面，保證尺寸”6.2一3mm;

(2)滲碳處理，控制滲碳層深度為

(3)精磨A面，保證尺寸425.8」06mm；同時(shí)保證滲碳層深度達(dá)到規(guī)定的要求。

試確定H,的數(shù)值。

例圖1.8

【解】根據(jù)工藝過程，可以建立與加工過程有關(guān)的尺寸鏈如例圖1.8(b)所示。在尺

寸鏈中，RL13?l，.3mm,R2=12.9.2,^mm,H。=0.5個(gè)3mm。其中H。為經(jīng)過磨削

加工后，零件上滲碳層的深度，是間接獲得的尺寸，因而是尺寸鏈的封閉環(huán)。根據(jù)尺寸鏈

計(jì)算公式有

H。=R+凡一0

將數(shù)值代入，得

卬=0.7

0.3=0+ESH|-(-0.05)ESH1=0.25

0=-0.0084-EIHj-0EIH]=0.008

氏=07：溫mm

【例1.9]要求在軸上銃一個(gè)鍵槽，如例圖1.9所示。加工順序?yàn)楸鞠魍鈭A人二

銃鍵槽尺寸為A2;磨外圓A3=MO.；.O6mm,要求磨外圓后保證鍵槽尺

寸為N=62"3mm,求鍵槽尺寸A?。

【解】首先畫出尺寸鏈如例圖1.9(b)所示。在加工過程中，鍵槽尺寸N為封閉環(huán)，

例圖1.9

A2和華為增環(huán)，牛為減環(huán)。由計(jì)算可得

A,=62.25::喝mm=62.5二;*mm

(例1?1。)設(shè)某一零件圖上規(guī)定的外同直徑為中32,095mm滲碳深度為0.5?0.Xmm。

現(xiàn)為使此零件可和另一種零件同爐進(jìn)行滲碳，限定其二藝滲碳層深度為0.8?1.0mmo

試計(jì)算滲碳前車削工序的直徑尺寸及其上、下偏差？

［解］滲碳深度是間接保證H勺尺寸，應(yīng)為封閉環(huán)。并作出尺寸鏈計(jì)算圖。

車削外圓的半徑及公差R"為構(gòu)成環(huán)之一。

求R"：0.8=1+16-R*,Rnin=16.2mm

0.5=0.8+15.975-Rnax,Rmax=16.275mm

故車削工序的直徑尺寸及公差應(yīng)標(biāo)注為中32.55?O.15mm。

(例1.H)^一零件，材料為2CM3,其內(nèi)孔的加工次序如下：

(1)車內(nèi)孔中31.8;」4(2)鼠化，規(guī)定工藝氧化層深度為磨內(nèi)孔中32"需，規(guī)定保

證氧化層深度為0.1?0.3mm,試求氟化工序的工藝氧化層深度t4?

［解］按加工次序畫出形成鼠化層深度0.1?().3mm的尺寸鏈計(jì)算圖。

圖中().1?().3mm是最終形成日勺尺寸應(yīng)為封閉環(huán)。

⑸9產(chǎn)*

40JD175A402

JOOJ0.Io.

計(jì)算嚴(yán)0.3—tmax

0.l=tnln+15.9-16.0175

得^Lx=0.335mm

tBin=0.2175mm

故氟化工序的工藝氧化層深度tk=0.2175o0in5mmo

（例1.12）某小軸系成批生產(chǎn)，工藝過程為車、粗磨、精磨、鍍銘。所得尺寸應(yīng)為①

30：045mm，鍍層厚度為0.03?0.04mm。試求鍍格前精磨小軸的外徑尺寸及公差。

［解］列尺寸鏈如圖示，鍍銘后外徑尺寸中30：0451nm為封閉環(huán)

?30：J|HJ=N.

.Ai?乎8%02

{30=Aimax+0.08得{Aimax=29.92mm

30-0.045=A?m：n+0.08-0.02A|mjn=28.895mm

因此鍍銘前精磨小軸的外徑尺寸及公差大小為A尸629.92,025mm

0.04

（例1.13）某軸套的部分工藝過程為：粗磨內(nèi)孔到①154.76；mm,再滲氮，最終

精磨內(nèi)孔至（D155：0.04mm,單邊滲氮層深度規(guī)定為（）.3?。.5mm,試計(jì)算滲氮工序時(shí)

滲透深度。

［解］列尺寸鏈如圖，應(yīng)保證H勺滲碳層深度為封閉環(huán)0.6—1.0mm（雙邊）.

V----

.55,加/6竹不

-------------?

.到54.76,34t6

解尺寸鏈{1.0=154.76+0.04+tmax-155

0.6=154.76+tmin-（155+0.04）

{tmax=l.2mm

得tmin=0.88mm

因此滲碳工序口勺滲透深度」=0.44—0.6mm。

2

（例1.14）選擇題

1.在機(jī)械加工中直接變化工件日勺形狀，尺寸和表面性能使之變成所需零件日勺過程稱為

（D）o

A生產(chǎn)過程；B工藝過程；C工藝規(guī)程；D機(jī)械加工工藝過程。

2.編制零件機(jī)械加工工藝規(guī)程，編制生產(chǎn)計(jì)劃和進(jìn)行成本核算最基本的單元是（C）。

A工步；B工位；C工序；D安裝

3,工藝規(guī)程對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)，組織生產(chǎn)的作用很大。工藝文獻(xiàn)的形式重要決定于生產(chǎn)類型,

試指出下列多種生產(chǎn)類型大多采用哪種形式的_L藝文獻(xiàn)

⑴單件小批生產(chǎn)（A）;⑵成批生產(chǎn)（C）；（3）大批大量生產(chǎn)（B）

A工藝過程卡；B機(jī)械加工工序卡；C機(jī)械加工工藝卡。

4.確定毛坯種類及制造措施時(shí)，應(yīng)綜合考慮多種原因的影響，合理選用時(shí)重要應(yīng)使（D）。

A毛坯的形狀與尺寸盡量靠近成品H勺形狀與尺寸，因而減少加工工時(shí)，減少材料損耗

并節(jié)省加工成本；B毛坯制造以便，以節(jié)省毛坯成本；C加工后零件日勺物理機(jī)械性能

好；D零件的總成本低，且物理機(jī)械性能好。

5.為改善機(jī)器和零件日勺構(gòu)造工藝性，應(yīng)在滿足機(jī)器工作性能日勺前提下能采用優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、

低成本日勺措施制造，因此綜合評(píng)估工藝性的規(guī)定是〔（C,D）

A便于到達(dá)零件圖上規(guī)定日勺加工規(guī)定；B有助于減少加工、裝配的勞動(dòng)量;C注意使機(jī)

器和零件的構(gòu)造與生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)條件相適應(yīng)；D注意全面評(píng)價(jià)毛坯、加工、裝配和

維修的I整個(gè)工藝過程。

6.零件在加工過程中使用口勺基準(zhǔn)叫做（B,D）

A設(shè)計(jì)基準(zhǔn)；B工藝基準(zhǔn)；C裝配基準(zhǔn)；D定位基準(zhǔn)。

7.自為基準(zhǔn)是以加工面自身為精基準(zhǔn)，多用于精加工或光整加工工序，這是由于（C）

A符合基準(zhǔn)重疊原則；B符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；C保證加工面的余量小而均勻；D保

證加工面的I形狀和位置精度。

8.軸類零件定位用口勺頂尖孔是屬于（A,C）:

A精基準(zhǔn)；B粗基準(zhǔn)；C輔助基準(zhǔn)；D自為基準(zhǔn)。

第二章機(jī)械加工質(zhì)量

1.一批工件加工誤差時(shí)性質(zhì)分為哪幾類?試舉例闡明它們的概念以及它們之間的區(qū)

別？

［解I加工一批工件時(shí)，根據(jù)誤差出現(xiàn)的規(guī)律，加工誤差的性質(zhì)可分為兩大類；

（1）系統(tǒng)性誤差：依次加工一批工件時(shí)、加了誤差的大小和方向基本上保持不變或誤差

的善加匚時(shí)間?按一定的規(guī)律變化的,前若稱常值系統(tǒng)性促差，后者稱變值系統(tǒng)性誤差“

（2）隨機(jī)性誤差：誤差出現(xiàn)的大小或斤向作不規(guī)則地變化的。

例如機(jī)床、刀a未達(dá)熱乎狗時(shí)的熱變形是隨加工時(shí)間有規(guī)耕地變化的?故屬丁變值系統(tǒng)

性讀差“工藝系統(tǒng)達(dá)熱平衡后的熱變形所引起的加工誤差，一般可看作常值系統(tǒng)性誤差?但

由于加工余他、材料性質(zhì)等因素使實(shí)際上愉人的熱.母和散熱條件都為微小的波動(dòng),當(dāng)加工精

度要求很高時(shí)，這種波動(dòng)是不能忽略的.其影響常日隨機(jī)性，

2.何謂誤差敏感方向與誤差不敏感方向7試舉例闡明不一樣方向的原始誤差對(duì)加

工誤差影響程度有何不一樣？

［解］對(duì)加工精度影響最大的方向（即通過刀刃的加工表面的法向）稱為誤差的敏感方向.

對(duì)加工精度影響最小的方向（即通過刀刃的加工表面的切向）稱為誤差的不敏感方向.教材

中以車削為例分析了由于各種原始誤差的影響產(chǎn)生刀尖位移，從而引起加工后工件半徑的誤

差△R=&:os<p+條.式中6為原始誤差；：為原始誤差與加工表面法向的夾角。

3.在外圓磨床上加工（圖3-1），當(dāng)m=2n±.或n）R小時(shí)，若只考慮主軸回轉(zhuǎn)誤差的影

晌，試分析在圖中給定的兩種情況下，磨削后工件的外國(guó)應(yīng)是什么形狀？為什么？

圖3-1

二解」圖3-1（a）,由于主軸（砂輪軸）軸頸是圓的，加工后的工件形狀必然也是圓的。

磨外圓時(shí)，工件對(duì)砂輪的徑向壓力方向是一定的，總是把砂輪軸

頸推向主軸軸承固定的承載區(qū)上,主軸運(yùn)轉(zhuǎn)中是軸頸圓周上的各點(diǎn)與

軸承上的固定承載區(qū)連續(xù)接觸。因此，主軸的徑向跳動(dòng)只取決于軸頸

的圓度，與軸承的閱度無(wú)關(guān).

圖3-1（b）,由于砂輪軸頸不圓，必然引起主軸的徑向跳動(dòng)，加工

后的工件產(chǎn)生圓度誤差，其形狀與主軸相對(duì)于工件的轉(zhuǎn)速有關(guān).

當(dāng)如=2”時(shí)，由于砂輪主軸轉(zhuǎn)速快，主軸徑跳的撅率高.且直接

反映到被加工工件的外圓，加工后的工件形狀為多角形（圖3-1-1）.

圖3-1-1

若肌=%時(shí)，加工后工件的形狀類似主軸頸的橢圓形。

4.假設(shè)工件的剛度蝕大，且車床頭、尾率剛度試分析如例圖

3.4所示的三科加工情況，加工后工件表面會(huì)產(chǎn)生何種形狀誤差？

【解】由于工件剛度根大，粒工藝系統(tǒng)的交形王要由頭架、尾度和刀架刖度引起。

例圖（u）申，KA>KW,故加工表面呈左小行大的僮形，存在網(wǎng)住度誤差;

例圖3.4

例圖（b）中，工件端面的形狀根據(jù)工件在切削力作用下的編轉(zhuǎn)和刀架偏轉(zhuǎn)的相對(duì)角度

變化而不同，或形成內(nèi)凹端面，或形成外凸端面，亦或沒有平面度誤差；

例圖（c）情況下，工件的偏轉(zhuǎn)角隨刀具所在位置不同而不同，由此造成工件加工后的

圓柱度誤差，形成鞍形。

5.在車床上加工園盤件的端面時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)圓錐面（中凸或中凹）或端面凸輪似的

形狀（如螺旋面）,試從機(jī)床幾何誤差的影響分析導(dǎo)致圖3-2所示的端面幾何形狀誤差的I

原因是什么?

［解:產(chǎn)生圖3-2（a）,端面中凸或中凹的主要原因是橫進(jìn)給

刀架導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直?或橫導(dǎo)軌在水平面的不直發(fā)引

起的。

產(chǎn)生圖3-2（b）,端面凸輪狀的主要原因是主軸的軸向竄動(dòng),

或橫導(dǎo)軌在水平面的不直度,

圖3-2

6.何謂加工原理誤差？由于近似加工措施都將產(chǎn)生加工原理誤差，因而都不是完善

口勺加工措施，這種說法對(duì)嗎？

［解」在某些情況下，梟用近似加工方法（近似的傳動(dòng)方式或近似形狀的刀具），可使機(jī)

床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，刀具數(shù)量減少，加工簡(jiǎn)便且易實(shí)現(xiàn)，對(duì)保證零件的加工質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，

降低零件的加工成本是有利的.若采用理論上要求的精確的加工原理，需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的

機(jī)床和刀具,由于傳動(dòng)鏈的累積誤差及宓雜刀具的制造誤差，可能反而比近似加工的原理誤

是更大。因此不能認(rèn)為，一旦有原理誤差就不是一種完善的加工方法，而要看其對(duì)加工精度

實(shí)際影響的程度，當(dāng)包含原理誤差在內(nèi)的總加工誤差在規(guī)定的公差范圍內(nèi)就可以了。

7.為何機(jī)床部件附加載和卸載過程口勺靜剛度曲線既不重疊，又不封閉.旦機(jī)床部

件的剛度值遠(yuǎn)比其按實(shí)體估計(jì)tl勺要小得多？

［解］（1）圖中的剛度特性是曲線而不是直線，說明變形不單純是彈性變形，卸載曲線不

回原點(diǎn)（不封閉）說明有剩余變形，

加載、卸載過程的變形都要消耗摩擦功，因此加載、卸載曲線不重合，兩者所包圍的面

積為消耗的摩擦功和塑性變形所消耗的能量。

（2）機(jī)床部件（如刀架）的剛度若按實(shí)體外形尺寸來估計(jì)?般是很大的，實(shí)際上部件是

由.許多零件組成，部件受力后零件間首先要消除間臉然后零碎結(jié)合面間要產(chǎn)生接觸變形，部

件中間剛度最薄弱的零件本身也產(chǎn)生較大的變形。以上三種變形都疊加反映到部件變形上?部

件變形顯得較大，因而部小剛度就比我們想象的要小得多了.

8.像孔公差為0.1mm,該工序精度日勺均方差。=0O25mm.已知不能修復(fù)的廢品率

為0.5%,試求產(chǎn)品的合格率為多少？

［解］已知大于孔的最大尺寸（不可修復(fù)）的廢品率為

0?5%。（圖3-0-10）

則Qi=0.5—0.5%=49.5%,查表可知Zi=2.6.

求中心偏移值.Z產(chǎn))々產(chǎn)

.?.△o=Zi0-：=2,6X0,026-笄=0.015(mm)

cz

V7_zr/2^Ao0.1/2-0.015.,★主c

又?Z?---------------~-Q7O25-I"。查表Q?

(1.4)=0.4192；

產(chǎn)品合格率為QI+Q2=49.5%+41.92%=91.42%

圖3—0—1()

9.為何機(jī)器上許多靜止連接的J接觸表面（如車床床頭箱與床身接合面，過盈配合的軸

與孔表面等），往往都要求較小的表面粗糙度，而有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面又不能對(duì)粗糙度要求過小

（就?。.尋）？

［解］由于靜止連接的接觸表面的粗糙度影響接觸剛度及配合性質(zhì)，因此接觸表面要求有

較小的表面粗糙度。

對(duì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面，當(dāng)表面很光滑時(shí)，由于澗滑油被擠出?表面間分子親和力大，產(chǎn)生

“咬焊”作用。喪面間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)加劇磨損，所以磨損不但有機(jī)械作用，而且有分子作用。因

此有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面對(duì)粗糙度不能要求過小。因而零件表面粗糙度存在一個(gè)最佳范圍，它取決

于使用要求，工作條件及零件材料等。

1（）.為何有色金屬用磨削加工得不到小粗糙度?一般為獲得小粗糙度的加工表面應(yīng)采

用哪些加工措施?若需要磨削有色金屬，為減小表面粗糙度應(yīng)采用什么措施？

［解］由于有色金屬材料物性大,導(dǎo)熱好，故磨削時(shí)工件表面層的塑性變形大，溫升高,且磨

屑易堵塞砂輪，因此加工表面經(jīng)常磨不光。

通常采用高速精車或金鋼鏡的方法來加工小粗糙度的有色金屬零件。

若需要磨削有色金屬，可利用合金元素使有色金屬的韌性下降，以減小磨削表面的粗糙

度。

11.在網(wǎng)臺(tái)相同的自動(dòng)車床上加工一批小軸的外國(guó)，要求保證直徑”1士

0.02mm,第一臺(tái)加工1000件，其直徑尺寸按正態(tài)分布，平均值Ei■11.005mm,均方

爰004mm。第二臺(tái)加工SOO件.其直徑尺寸也按正態(tài)分布，且x2=11.015mm,

a,=0.0025mm0試求：

＜1)在同一圖上畫出兩臺(tái)機(jī)床加工的兩批工件的尺寸分布圖，并指出哪臺(tái)機(jī)床的精度

島？

(2)計(jì)算并比較哪臺(tái)機(jī)床的廢品率高，并分析其產(chǎn)生的諒因及提出改進(jìn)的辦法。

【解】?jī)膳_(tái)機(jī)床上加工的兩批小軸，其加工直徑的分布曲線如例用3.8所示。

(1)第一臺(tái)機(jī)床的精度

6?1=6x0,004=0.024nun

第二臺(tái)機(jī)床的精度

66=6x0.0025=0.015mm

所以，6”?V6s,故第二臺(tái)機(jī)床的精度高。

(2)第一臺(tái)機(jī)冰加工的小地，其直徑全部落在公差帶內(nèi)，故無(wú)廢品。

第二臺(tái)機(jī)床加工的小軸，有部分小軸的直徑落在公差帶外，成為可修復(fù)夜岫。

，/11.02-11.015\\

人(~^―)=八.0.0025)二弁⑵

行表3.1叫g(shù)A(2)=0.9542

廢品率為0.5-0.9542+2=2.28%

從例圖3.8可見，第二臺(tái)機(jī)床產(chǎn)生廢品的主要原因是刀具調(diào)整不當(dāng)，使一批工件尺寸

分布中心偏大于公整帶中心，從而產(chǎn)生可修廢品。

改進(jìn)的辦法是對(duì)第二臺(tái)機(jī)床的車刀重新冏整，使之再進(jìn)刀0.0075mm為宜。

12.在車床上加工一批光軸的外圓，加工后經(jīng)度量若整批工件發(fā)目前下列幾何形

狀誤差(圖示)。＜a＞鞍形，＜b＞喇叭形。試分另海班也詐產(chǎn)生上述誤差的多種原因？

解：對(duì)圖(a)：產(chǎn)生鞍形誤差的原因：(1)機(jī)床縱導(dǎo)軌在水平面內(nèi)不直；(2)導(dǎo)

軌扭曲或機(jī)床兩頂尖與縱導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)不平行；（3）加工粗而短工件時(shí)，由于機(jī)床剛

度沿床身縱向不一致；（4）加工長(zhǎng)軸時(shí)，開始因刀具熱伸長(zhǎng)，使加工直徑減小，熱平衡

后，又因刀具磨損使加工直徑增大。

對(duì)圖（b）：產(chǎn)生喇叭形誤差的原因：（1）機(jī)床導(dǎo)軌在水平面不直；（2）懸臂加

工，工件剛度隨長(zhǎng)度變化；（3）加工開始時(shí)，刀具因熱伸長(zhǎng)逐漸增大而使加工直徑減小。

13.在車床上加工心軸時(shí)（圖示），粗、精車外圓A及肩臺(tái)面B,經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)A

有圓柱度誤差，B對(duì)A有垂直度誤差。試從機(jī)床兒何形狀誤差日勺影響，分析產(chǎn)生以上誤

差的重要原因有哪些？

解：產(chǎn)生A面圓度誤差H勺重要原因是車床主軸回轉(zhuǎn)線的徑向跳動(dòng)。

產(chǎn)生A面圓柱度誤差日勺重要原因有：（1）車床導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度誤差；（2）主軸

回轉(zhuǎn)軸線的角向擺動(dòng)；（3）床身導(dǎo)軌和主軸回轉(zhuǎn)軸線在水平面內(nèi)不平行；（4）床身導(dǎo)

軌歐I扭曲。

產(chǎn)生B面對(duì)A面不垂直的重要原因有：（1）主軸回轉(zhuǎn)軸線的軸向串動(dòng)；（2）刀架

橫溜板導(dǎo)軌于主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直。

14.在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量一批小軸的外圓（計(jì)1000件），其最大尺寸Dmax=25.030mm,

最小尺寸Dmin=25.000mir，若整批工件尺寸為正態(tài)分布，圖紙規(guī)定該軸的外徑為中

25：瑞;mm,求這批零件的廢品有多少件？能否修復(fù)？（已知Q（2）=0.4772）

解：整批工件的I尺寸分散范圍為6。=Dmax-Dmin因此

均方差o=（Dmax-Dmin）/6=（）/6=0.005mm?

算術(shù)平均值D=（Dmax+Dmin）/2=（25.030+25.000）/2=25.015mm

按圖紙規(guī)定確定公差帶中心尺寸25：黑標(biāo)25.010±0.015mm

公差帶中心與分布中心偏移值J0=25.015-25.010=0.005nun

60.03

因此Z=2°,2一。由二2查表得Q（2）=0.4772

（70.005

廢品率=0.5-0.4772=0.C228廢品的件數(shù)N=0.0228X1000=23件

依題意分析廢品尺寸都偏大，屬于可修復(fù)廢品

15.選擇題

1）誤差的敏感方向是指產(chǎn)生加工誤差的工藝系統(tǒng)的原始誤差處在加工表面時(shí)（A）o

A法線方向（Y向）；B切線方向（Z向）；C軸線方向（Y向）。

2）車床主軸的幾何偏心（純徑向跳動(dòng)）使加工階梯軸時(shí)產(chǎn)生口勺誤差是（C）。

A圓度誤差；B端面平面度誤差；C加工面與裝夾面口勺同軸度誤差。

3）主軸具有純角度擺動(dòng)時(shí)，車削外圓得到的是（B）形狀，產(chǎn)生（F）誤差；伸出的孔

得到的是（A）形狀，產(chǎn)生（E）誤差。

A橢圓；B圓錐；C棱圓；D腰鼓形；E圓度；F圓柱度；G直線度。

4）車床主軸的純軸向竄動(dòng)對(duì)（B,C）加工有影響:

A車削內(nèi)外圓；B車削端平面；C卑削螺紋。

5）試指出下列刀具中，哪些刀具的制造誤差會(huì)直接影響加工精度（A,D,E,F）。

A齒輪滾刀；B外圓車刀；C.端面銃刀；D錢刀；E成形銃刀；F鍵槽銃刀；G內(nèi)圓

磨頭。

6）鑒別下列誤差原因所引起的加工誤差屬于何種誤差類型及誤差性質(zhì)：（1）夾具在機(jī)床

上H勺安裝誤差（C,D）;（2）工件的安裝誤差（C,F）;（3）刀具尺寸調(diào)整不精確引起的多次

調(diào)整誤差（A,F）;（4）車刀磨損發(fā)生在加工一批套筒日勺外圓（A,E）;（5）工件殘存應(yīng)力引

起的變形（B,C,F1

A尺寸誤差：B幾何形狀誤差；C互相位置誤差；D常值誤差；E變值規(guī)律性誤差；

F隨機(jī)誤差。

7）加工齒輪、絲杠時(shí)，試指出下列各狀況哪些屬于加工原理誤差（C,D,E）O

A傳動(dòng)齒輪的制造與安裝誤差；B母絲杠的螺距誤差；C用阿基米德滾刀切削漸開

線齒輪；D用模數(shù)銃刀加工漸開線齒輪；E用近似傳動(dòng)比切削螺紋。

8）測(cè)定機(jī)床部件靜剛度的試驗(yàn)曲線闡明（C）：

A機(jī)床部件日勺靜剛度是不變H勺；B機(jī)床部件的靜剛度是變化H勺，但與載荷無(wú)關(guān)；C

機(jī)床部件日勺靜剛度是隨載荷大小而變化日勺

9）研究工藝系統(tǒng)受力變形時(shí)，若以車床兩頂尖間加工光軸為例，試分別指出下列三種

條件下，由于切削過程受力點(diǎn)位置H勺變化引起工件何種形狀誤差：（1）只考慮機(jī)床變（C）；

⑵只考慮車刀變形（D）；（3）只考慮工件變形（B）。

A圓錐形；B腰鼓形；C馬鞍形（雙曲線）；D圓柱形。

10）工藝系統(tǒng)的熱變形只有在系統(tǒng)熱平衡后才能穩(wěn)定，可采用合適的工藝措施予以消減,

其中系統(tǒng)熱平衡的含義是（B）。

A機(jī)床熱平衡后；B機(jī)床與刀具熱平衡后；C機(jī)床刀具與工件都熱平衡后。

11）在臥式鏈床上，精像車床尾架長(zhǎng)孔時(shí)，為減小粗糙度一般應(yīng)先考慮采用哪種工藝措

施較有效（B）?

A.對(duì)工件材料先進(jìn)行正火，調(diào)質(zhì)等熱處理；B.增大刀尖圓弧半徑和減少付偏角；C.

使用潤(rùn)滑性能良好H勺切削液;D.采用很高的切削速度并配合較小日勺進(jìn)給量

12）磨削光軸時(shí)，若切削條件相似，哪種工件材料磨削后表面粗糙度?。˙）?

A.20鋼;B.45鋼；C.鑄鐵；D.銅

13）在平面磨床上精磨連桿端面時(shí)（工件材料45鋼），若磨削表面出現(xiàn)拉毛、劃傷等缺

陷，一般應(yīng)先考慮采用哪種工藝措施較有效（A,E）?

A.對(duì)的選用砂輪，檢查砂輪口勺硬度與否合適；B.精細(xì)修正砂輪及增長(zhǎng)光磨次數(shù)；C.減

少磨削深度及工件縱向進(jìn)給量，提高砂輪速度；D.磨削液與否有良好H勺冷卻性和流

動(dòng)性，供應(yīng)與否充足；E.磨削液與否清潔。

14）磨削淬火鋼時(shí)在下列工作條件下也許產(chǎn)生哪種形式日勺磨削燒傷：（1）在磨削條件（用

切削液）（A）;（2）重磨削條件（不用切削液）（C）;（3）中等磨削條件（B）

（4）輕磨削條件（D）o

A.淬火燒傷；B.回火燒傷；C.退火燒傷；D.不燒傷。

15）為保證小粗糙度磨削表面irj質(zhì)量及生產(chǎn)率，在下列多種影響原因中對(duì)磨削過程起支

配作用的重要是（C）：

A.具有精密加工日勺設(shè)備及環(huán)境；B.合理選用磨削用量；C.合理選用砂輪并精細(xì)修

正砂輪；D良好的冷卻和潤(rùn)滑。

16）光整加工措施的工藝特點(diǎn)重要是（A）

A.不用砂輪磨削，采用細(xì)粒度磨料或磨具進(jìn)行微量切削和擠壓、拋光，重要是提高

加工表面質(zhì)量；B.磨具和工件間有一定的壓力和復(fù)雜日勺相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)機(jī)床日勺成

形運(yùn)動(dòng)和工具精度有一定的規(guī)定；C.余量很小但能糾正前工序加工表面的形狀誤差

及互相位置誤差；D.生產(chǎn)效率較高，加工成本較低，多種生產(chǎn)批量均可使用口

17）表面冷壓強(qiáng)化工藝屬于卜.列何種加工措施（B）:

A精密加工工藝；B.無(wú)屑光整加工工藝；C.少切屑光整加工工藝

18）加工過程中若表面層以冷塑性變形為主，則表面層產(chǎn)生（B）應(yīng)力；若以熱塑性變

形為主，則表面層產(chǎn)生（A）應(yīng)力；若以局部高溫和相變?yōu)橹?，則加工后表面層產(chǎn)生

（A）應(yīng)力

A.拉應(yīng)力；B.壓應(yīng)力；C.無(wú)應(yīng)力層。

19）機(jī)械加工中的振動(dòng)，按其產(chǎn)生日勺原因可分為三種，試指出多種振動(dòng)類型的能量特性:

⑴自由振動(dòng)（B）；（2）受迫振動(dòng)（A）；（3）自激振動(dòng)（C）；

A.在外界周期性干擾力待續(xù)作用下H勺持續(xù)振動(dòng)；B.只有初始干擾力的作用、振動(dòng)

中再也沒有能量輸人，故為衰減振動(dòng)：C.維持振動(dòng)的交變力是振動(dòng)系統(tǒng)在自身運(yùn)動(dòng)

中激發(fā)出來的，從而引起系統(tǒng)的持續(xù)振動(dòng)。

20）動(dòng)剛度是衡量系統(tǒng)抗振性的重要指標(biāo)，一般應(yīng)以哪項(xiàng)參數(shù)作為系統(tǒng)動(dòng)剛度指標(biāo)（O?

A.不一樣阻尼下產(chǎn)生單位振幅日勺振動(dòng)時(shí).所需的激振力大??；B.不一樣頻率下產(chǎn)

生單位振幅H勺振動(dòng)時(shí)，所需H勺激振力大?。籆.諧振時(shí)的最小剛度值；D.固有頻率、

阻尼率、等效靜剛度k。

21）受迫振動(dòng)系統(tǒng)在共振區(qū)消振最有效的措施是（B）

A.增大系統(tǒng)剛度；B.增大系統(tǒng)阻尼；C.增大系統(tǒng)質(zhì)量。

22）試鑒別在下列切削加工過程中產(chǎn)生的振動(dòng)屬于何種振動(dòng)類型：（1）磨削時(shí)由于砂輪硬

度不均或局部堵塞引起日勺（B）;（2）內(nèi)圓磨削帶鍵槽的）內(nèi)孔（B）;（3）在車床上用

橫刀架割寬槽時(shí)（C）;（4）用寬砂輪，小進(jìn)給精磨外圓時(shí)（C）;（5）在滾齒機(jī)上滾

切齒輪時(shí)（B）;（6）刨削平板時(shí)，當(dāng)刨刀切到工件表面某處硬點(diǎn)時(shí)（A）;（7）用圓

鏢桿錢削細(xì)長(zhǎng)孔時(shí)（C）

A.自由振動(dòng)；B.強(qiáng)迫振動(dòng)；C.自激振動(dòng)

第三章機(jī)器的裝配工藝

【例4.1】例圖4.1(a)所示的齒輪箱部件，根據(jù)使用要求，齒輪軸肩與軸承端面間

的軸向間隙應(yīng)在1?1.75mm范圍內(nèi)。若已知各零件的基本尺寸為：>h=101mm,A?=

50mm,A3=A$=5mm,A4=140mm,采用互換法裝配，試確定這些尺寸的公差及偏

差。

例圖4.1

【解】裝配尺寸鏈如例圖4.1(b)所示，A1、A2為增環(huán)，A3、A4和A5為減環(huán),

間隙A。為封閉環(huán)。

由題意可知AOmftx=1-75mm,Agnlmm

而封閉環(huán)基本尺寸

Ao=(第+萬(wàn)2)-(第+篇+不5)=

(101+50)-(5+140+5)=1mm

故To=1.75-10.75mm

E^j=1.75-1=0.75mm

EI0=1-1=0mm

(1)極值法(采用等公差法)：

①計(jì)算各組成環(huán)的平均公差

T.L="=0.75_015

Lm5

由于A3、A$尺寸小又容易加工，可取T3=Ts=0.1mm;由于A>A?尺寸較大，

且為箱體件，加工較難，適當(dāng)放大公差為T|=T2=0.2mm。

②決定各組成環(huán)的偏差。取A,為協(xié)調(diào)環(huán)。由于A1、A?為內(nèi)尺寸，按基孔制標(biāo)注為

2

A,二10CJ-mmA2=50^mm

A3、As為外尺寸按基軸制標(biāo)注為

A3=A5=5.S.imm

③計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)公差及極限偏差。

=T-筋-丁-丁

T4O23-T$=

0.75-0.2-0.2-0.1-0.1=0.15mm

EI.=ESj+ESz-ESo-El3-EI5=

0.2+0.2+0.1+0.1-0.75=-0.15mm

ESj=EI4+T4=0mm

所以A4=14O.；.15mm

(2)概率法(等公差原則):

①計(jì)算各組成環(huán)平均公差

TTo0.75八Q.

T“.s==-y=-=0,34mm

按各環(huán)加工難易，以平均公差為基礎(chǔ)，確定各組成環(huán)公差，即

T]=0.46mmT2=0.34mmT3=T5=0.16mm

協(xié)調(diào)環(huán)公差T4按下式計(jì)算

恭=Z個(gè)

i■I

T4==0.43mm

②確定各環(huán)的上、下偏差。

對(duì)于A1、A?按“人體原則”確定為

+<6

A[=1012mmA2=50%"mm

A3、A$按“人體原則”標(biāo)注為

A3—=50.0.16mm

③計(jì)算協(xié)調(diào)環(huán)上、下偏差。各環(huán)的中間偏差為

△i=0.23mm=0.17mmA=="0.08mm△(,=0.375mm

△o=Za=0.23+0.17-0.08-0.08+

△4=0.375-0.23-0.17+0.08+0?08=0.135mm

ES*=&+母=0.135+唾=0.35mm

EI4=zi4--&=0.135-=-0.08mm

4乙

所以—140：；嗑mm

【例4.2】例圖4.2(a)所示為水泵的一個(gè)部件，其支架一端面距氣缸一端面的尺

寸A=501&mm,氣缸內(nèi)孔長(zhǎng)度A?=31胃<2慚，活塞長(zhǎng)度A3=19一mm,螺母內(nèi)

臺(tái)階的深度A,=11**mm,支架外臺(tái)階45=40'&mm°試求活塞行程長(zhǎng)度的公差T。。

技術(shù)條件要求To<3mm。

【解】首先繪出尺寸鏈簡(jiǎn)圖如例圖4.2(b)所示，活塞行程A。為封閉環(huán)，A?、A&、

As為增環(huán)，Ai、A3為減環(huán)。

封閉環(huán)的基本尺寸A。為

A。=g才，-￡元=(314-11+40)-(50+19)=13rnm

(1)極值法：

①計(jì)算封閉環(huán)的上、下偏差E4、Eb

略=X哈-SE1J=

(0.62+0.43+0)-(-0.62-0.52)=2.19mm

小(50,6?

■才式31.6').

(b)

例圖4.2

EI0=￡EL-VES；=(-0.62)-0=-0.62mm

②寫出封閉環(huán)的尺寸及公差

Ao=13：建mm

八譯二A。+略=15.19mm

A*=A。+EI0=12.38mm

To=E4-Elo=2.81<3mm

(2)概率法：

①計(jì)算封閉環(huán)的中間偏差A(yù)o

M

△o=￡2=(0.31+0.215-

0.31)-(-0.31-0.26)=0.785mm

②計(jì)算封閉環(huán)的公差To

"序=’

，(0.62)斗(0.62).(0.52)斗(0.43)4(0.62)1.268<3mm

③寫出封閉環(huán)的尺寸及公差

A。+△()土二

13+0.785土號(hào)筑=13.785±0.634mm

八8皿=13.785+0.634=14.419mm

Aa=13.785-0.634=13.151mm

兩種方法計(jì)算結(jié)果表明，活塞行程的變動(dòng)值沒有超過技術(shù)條件規(guī)定的3mm要求?

（例4.3）闡明裝配尺寸鏈中構(gòu)成環(huán)、封閉環(huán)（相依環(huán)）和公共環(huán)的含意。

〔解i細(xì)或環(huán)星時(shí)裝配精度發(fā)牛百接影響的那些零件或部件（總裝時(shí)部件作為一個(gè)整體進(jìn)

人總裝）上的尺寸或角度（直線尺寸鏈時(shí)是尺寸，一度尺寸鏈時(shí)是角度）。

封閉環(huán)是裝配之后形成的，而且這一環(huán)往往具有裝配精度要求的，

協(xié)調(diào)環(huán)（相依濟(jì)）是在根據(jù)裝配精度指標(biāo)確定組成環(huán)公差.標(biāo)注組成環(huán)基本尺寸及其偏

差時(shí)?為「簡(jiǎn)化試湊工作，可將一些比較難加工和不宜改變其公差的組成環(huán)的公差預(yù)先肯定

下來、只將極少數(shù)或一個(gè)比較容易加工或在生產(chǎn)上受限制較少的組成環(huán)作為試湊對(duì)象,這個(gè)

環(huán)稱為“協(xié)調(diào)環(huán)”（或“相依環(huán)”），意思是該環(huán)的尺寸相依于封閉環(huán)和其它組成環(huán)的尺寸及其

公差。

公共環(huán)是在并聯(lián)尺寸鏈中出現(xiàn)的。由于這個(gè)環(huán)（或幾個(gè)環(huán)），使得兩個(gè)以上尺寸鏈而相互

聯(lián)系起來形成并聯(lián)尺寸槌。這些環(huán)屬于不同尺寸蟾的共有環(huán)稱為公共環(huán)。公共環(huán)可以是各個(gè)

尺寸鏈的組成環(huán)，也可以在一個(gè)尺寸鏈中是封閉環(huán)，而在另一個(gè)尺寸鏈則是組成環(huán)，

（例4.4）何謂裝配尺寸鏈構(gòu)成最短原則？

「解〕裝配尺寸鏈中組成環(huán)數(shù)應(yīng)該以最少的為正確，即所謂最少壞數(shù)原則，或稱為最短路

線原則。若不符合此原則，將由于組成環(huán)數(shù)增多，所能分配到各環(huán)的公差減小，從而使零件

加工成本增加。

符合最短路線原則的那些尺寸，就是零件圖上應(yīng)該標(biāo)注的尺寸，稱為“設(shè)計(jì)尺寸”，每個(gè)

零件只能有一個(gè)尺寸參與裝配，它們都有一定的精度要求，是通過裝配尺寸鏈解算而規(guī)定的，

（例4.5）極值法解尺寸鏈與概率法解尺寸鏈有何不一樣?各用于何種狀況?

［解］極值解法是按誤差累積的兩個(gè)最不利情況?即各增環(huán)皆為最大極限尺寸（或最小極

限尺寸）而各減環(huán)皆為最小極限尺寸（或最大極限尺寸）的情況,來計(jì)算封閉環(huán)極限尺寸的

方法，封閉環(huán)公差的計(jì)算式為：

概率解法是應(yīng)用概率論原理來進(jìn)行尺寸鏈計(jì)算的一種方法。封閉環(huán)公差的計(jì)算式為：

Tg=JZkH>

把兩種解法的計(jì)算式作一比較?可以看出，（極值解法）是包括了封閉環(huán)尺

寸變動(dòng)的一切可能出現(xiàn)的尺寸，即尺寸出現(xiàn)在Tg范圍內(nèi)的概率為】00%,而T?=pW畫

（概率解法）在正態(tài)分布下的取值范圍是6T￡,尺寸落在這范圍內(nèi)的概率則一般是9