机械制造工程综合练习题

课堂讲评交流习题一分析下列定位方案限制的工件自由度，是否合理？如不合理，应如何改进？习题二在卧式铣床上，用三面刃铣刀加工如图L-T-1所示零件的缺口。

本工序为最后一道工序，试确定满足加工要求的定位方案（3工δ≤∆D ），即拟定定位方案，计算定位误差。

1．定位方案：根据工序加工要求，可以mm 002.030-Φ轴颈作为第一定位基准，用长V 形块限制ZY Z Y,,,四个自由度；同时以mm 022.0010+Φ孔为第二定位基准，采用轴向浮动的削边销限制工件的X一个自由度，以保证对称度的要求。

工件的X自由度按工序加工要求可限制可不限制，这里考虑到在不增加夹具复杂性的前提下，有利于减小夹紧力，故可用长V 形块的端面作为定位面，以工件大端的左侧端面为定位基准限制X一个自由度。

2．分析计算定位误差：尺寸8±0.02mm 由刀具的尺寸保证，与定位无关。

尺寸mm 075.009+的定位误差：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=∆1sin 12021.02αD ≤3075.0；如定位“V ”形块的设计夹角α=90˚，则有026.0145sin 12021.01sin 12021.002=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=∆αD >025.03075.0=， 定位误差较大，不符合要求；令定位“V ”形块的设计夹角α=120˚，则有023.0160sin 12021.01sin 12021.002=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=∆αD ≤025.03075.0=，符合要求；另外利用V 形块的对中性和轴向浮动的削边的对中作用，可保证对称度0.01的定位误差等于零，即：0=∆D 。

图L-T-1习题三定位误差的分析与计算如图L-T-2所示的定位方式，铣连杆的两个侧面，计算加工尺寸mm 3.0012+的定位误差。

解：1.计算B ∆ 加工尺寸3.0012+的工序基准是小头孔的轴线，定位基准是孔6720g H Φ的轴线，基准不重合。

B ∆=s δ=±0.05=0.12. 计算y ∆ 查表6720g H Φ,)(20720021.00+Φ=ΦH ,)(20620007.0020.0--Φ=Φg ；定位基准相对限位基准可任意方向移动，041.0)020.0(021.02minmax =--+=-=-±=∆ei ES d D Y3. 计算D ∆工序基准不在定位基面上，则：Y D ∆=∆+141.01.0041.0=+=∆B工件定位如图L-T-3所示，“V ”形块的夹角α=90°，工件外圆尺寸为mm 01.080-Φ。

若定位误差控制在工件尺寸公差的1/3内，试分析该定位方案能否满足要求？若达不到要求，应如何改进？绘图表示改进后的定位方案（15分）。

解．对于尺寸8设计基准是Φ80轴线，定位基准也是Φ80轴线，基准重合，0=∆B 。

工件存在制造公差，定位基准与限位基准不重合，基准位移误差：07.045sin 21.0sin 202=⨯==∆αD Y T >2.031⨯； 07.0=∆=∆Y D对于尺寸4只有水平方向的定位影响加工精度，设计基准与定位基准重合，0=∆B ；0=∆D 。

该定位方案达不到要求，应予改进。

（1）改进方案如图L-d-3所示。

此时对于尺寸8或4其定位误差均为：05.045cos 07.00=⨯=∆D <)(312.015.0⨯。

符合要求。

（2）对于尺寸8 因为2sin 21.02.031α⨯≤⨯，所以7496.0sin 2≥α，090>7496.0sin 21-≤α 故0180>α'697≥，因此α取120°就能满足要求。

由于标准“V ”块的夹角α=90°，在生产实际应用中一般取方案（1）为佳。

工件在α=90°的V 形块和一支承上定位，如图L-T-4所示。

定位误差是尺寸公差的1/3，试分析加工孔O 1时，能否满足加工要求？如定位不变，如何减少定位误差？图L-T-4解：分析，孔O1的位置由尺寸mm 004.090-和工件的对称轴线确定。

V 形块具有对中性，对称度的加工误差与定位无关。

尺寸mm 004.090-的定位误差：定位基准与工序基准不重合，定位基准与限位基准也不重合；工序基准在定位基面上，定位基准与工序基准的变动方向相同。

则：⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+=+=∆+∆=∆12sin1222sin 2αδδαδd d d B Y D mm 024.0145sin 1202.01290sin 1202.000=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⨯= 因定位误差是尺寸公差的1/3，则不能满足加工要求。

取V 形块的夹角α=120º则有：mm D 0215.01866.01202.0160sin 1202.00=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=∆ 再把尺寸002.060-Φ的精度提高为001.060-Φ，则有：mm D 011.01866.01201.0160sin 1201.00=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=∆，能满足加工要求。

凸轮轴导块铣槽的工序图，如图L-T-5所示，试设计定位方案，保证定位误差为零。

图L-T-5解：若使定位误差为零，必须使工序基准与定位基准重合，并控制定位基准与限位基准的配合公差，使配合间隙等于零，这样才能使定位误差为零。

选底面为第一定位基准，采用支承板定位，限制工件Z 、X 、Y 三个自由度；选33.007.24+Φ内孔为第二定位基准，采用长削边销定位，限制工件Y 、Z 两个自由度；选0074.05.60-Φ外圆为第三定位基准，采用浮动V 形块定位，限制工件X一个自由度。

属于完全定位，且基准重合，V 形块有良好的对中性，因此能保证定位误差为零。

习题七如图下所示零件，其端面和两孔均已加工，现采用一面两孔定位方案设计钻模加工孔。

要求此孔的轴线通过孔的中心，其对称度不得大于0.12mm 。

并且 轴线要与两定位孔的连心线成75º±50'的夹角。

1、两定位销间距尺寸2、两定位销直径尺寸3、若钻模的钻套轴心线与两定位销连心线的制造装配误差为75º图图L-T-5±10'。

问此定位方案能否保证75º±50'的加工精度（规定夹具误差只能占加工误差的三分之一，不考虑钻套的制造误差）？解：1、确定两销间距尺寸工件两定位孔尺寸：LD=50+0.1=50.05±0.05mmLd=50.05±(1/3×0.05)=50.05±0.017mm 。

2、确定圆柱销直径按对称度不大于0.06mm ，则：06.02max1≤X ；取圆柱销的配合公差带为ƒ7， ..06.0031.02041.0021.02020020.0041.07满足保证对称度的要求mm mmf ≤=+Φ=Φ-- 3、确定菱形销的尺寸 查表：b=4mm ，067.02034.01.02=+=+=LdLD a δδ0536.0max 2min 2min 2100536.0104067.022-==⨯⨯==d D ab X取菱形销的公差等级为IT6，IT6=0.009；最后取菱形销的尺寸为：mm 0540.00630.010--Φ；4、验算mm 036.008+Φ孔轴线与两定位孔连心线夹角能否满足75º±50'的要求。

'6.16'5031'700215.05.502)063.009.0()041.0021.0(2max 1max 2±=⨯±≤+±=±=⨯+++±=+±=∆±装配误差定位误差ααL X X tg±7'+(±10')=±17'，稍微大于±16'，还是能够满足孔轴线与两定位孔连心线夹角为75º±50'的要求的。

习题八、定位误差的分析与计算在套零件上铣键槽如图A-T-2所示，试计算各定位方案，尺寸mm 02.045-、键槽对称度0.05mm 的定位误差,并分析那种定位方案正确,有无更好的定位方案。

解：(一) 尺寸mm 02.045-的定位误差1、定位方案（b ）间隙心轴定位1）基准不重合误差ΔB 定位基准与工序基准不重合,ΔB=0125.0=s δ， 2）基准位移误差 定位基准与限位基准不重合,ΔY=017.02013.0021.02=+=+=dD i δδδ3）定位误差ΔD 工序基准不在定位基面上ΔD=ΔY+ΔB=0.0125+0.017=0.0295; 2、定位方案（c ）三爪（支承钉）卡盘装夹,定心夹紧1）基准不重合误差ΔB 定位基准与工序基准不重合,ΔB=0125.0=s δ， 2）基准位移误差 定位基准与限位基准重合, ΔY=0， 3）定位误差ΔD=ΔB=0.01253、定位方案（d ）“V ”块定位（侧面放置）1）基准不重合误差ΔB 定位基准与工序基准重合,ΔB=0， 2）基准位移误差 定位基准与限位基准重合, 0=∆Y ； 3）定位误差 ΔD=0。

4、定位方案（e ）“V ”块定位（一般放置）1）基准不重合误差ΔB 定位基准与工序基准重合,ΔB=0， 2）基准位移误差 定位基准与限位基准重合, ；Y 0=∆ 3）定位误差 ΔD=0。

5、定位方案（f ）双“V ”块等速移动定心夹紧1）基准不重合误差ΔB 定位基准与工序基准不重合,ΔB=0125.0=s δ， 2）基准位移误差 定位基准与限位基准重合, ；Y 0=∆ 3）定位误差 ΔD=ΔY=0.0125。

(二)对称度0.05的定位误差1、定位方案（b ）间隙心轴定位1）基准不重合误差ΔB 对称度0.05的定位基准与工序基准重合，ΔB=0， 2）基准位移误差ΔY 定位基准与限位基准不重合，定位基准可任意方向移动： ΔY=041.0020.0021.0max =+=-=ei ES X ；若定位基准只是单向向下的移动，对称度的位移误差等于零。

3）ΔD=ΔY=0.0412、定位方案（c ）三爪（支承钉）卡盘装夹,定心夹紧1）基准不重合误差ΔB 定位基准是mm 025.0050.050--φ外圆轴线，工序基准是mm 021.0000.025+φ内孔轴线，定位基准与工序基准不重合, 基准不重合误差应等于同轴度误差，即：ΔB=1.0=s δ，2）基准位移误差 定位基准与限位基准重合, ΔY=0，3）定位误差ΔD=ΔB=0.1。

3、定位方案（d ）“V ”块定位（侧面放置）1）基准不重合误差ΔB 定位基准与工序基准不重合，基准不重合误差应等于同轴度误差，即：ΔB=1.0=δ，2）基准位移误差 定位基准与限位基准重合, 0=∆Y ； 3）定位误差 ΔD=ΔB =0.1。