机械制造基础 考试复习纲领

2-1 试分析习图2-4-1所示各零件加工所必须限制的自由度：a ）在球上打盲孔φB ，保证尺寸H ；b ）在套筒零件上加工φB 孔，要求与φD 孔垂直相交，且保证尺寸L ；c ）在轴上铣横槽，保证槽宽B 以及尺寸H 和L ；d ）在支座零件上铣槽，保证槽宽B 和槽深H 及与4分布孔的位置度。

a ）必须限制X 、Y 、Z 3个自由度。

b ）必须限制X 、Y 、X 、Z 4个自由度。

c ）必须限制Y 、Z 、X 、Z4个自由度。

d ）必须限制X 、Y 、X 、Y 、Z 5个自由度2-2 试分析习图2-4-2所示各定位方案中：① 各定位元件限制的自由度；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。

a ）车阶梯轴小外圆及台阶端面；b ）车外圆，保证外圆与内孔同轴；c ）钻、铰连杆小头孔，要求保证与大头孔轴线的距离及平行度，并与毛坯外圆同轴；d ）在圆盘零件上钻、铰孔，要求与外圆同轴。

YX Zb ） a ） YX Z习图 2-4-2c ）YXXZd ）XZ YX习图2-4-1d ）HZYBZXYXZc ）HLZBYXZa ）Hφ BφBL（φD ） b ） YXZa ）① 三爪卡盘限制X 、Y 、X 、Y 4个自由度；前后顶尖限制X 、Y 、Z 、X 、Y 5个自由度。

② X 、Y 、X 、Y4个自由度被重复限制，属过定位。

③ 去掉三爪卡盘，改为拨盘+鸡心卡拨动。

b ）① 圆柱面限制X 、Y 、X 、Y 4个自由度；端面限制Z 、X 、Y 3个自由度。

② X、Y2个自由度被重复限制，属过定位。

③ 在端面处加球面垫圈（参见图2-4-2）c ）① 大平面限制Z 、X 、Y3个自由度；圆柱销限制X 、Y 2个自由度；V 形块限制X 、Z2个自由度。

② X 自由度被重复限制，属过定位。

③ 将V 形块改为在X 方向浮动的形式。

d ）① 大平面限制Z 、X 、Y 3个自由度；固定V 形块限制X 、Y 2个自由度；活动V 形块限制Y 自由度。

② Y自由度被重复限制，属过定位。

③ 将两V 形块之一改为平板形式。

2-4 某工厂在齿轮加工中，安排了一道以小锥度心轴安装齿轮坯精车齿轮坯两大端面的工序，试从定位角度分析其原因。

齿轮零件在加工齿部时通常采用心轴安装，齿轮坯需要以基准孔及大端面定位，属于过定位（参见图2-23）。

1在过定位的情况下，为保证定位准确，要求齿轮坯的基准孔与大端面垂直。

采用小锥度心轴安装齿轮坯精车齿轮坯两大端面的目的，就是为了保证齿轮坯的基准孔与大端面垂直。

P199 试分析习图4-4-2所示的三种加工情况，加工后工件表面会产生何种形状误差？假设工件的刚度很大，且车床床头刚度大于尾座刚度。

a ） 在径向切削力的作用下，尾顶尖处的位移量大于前顶尖处的位移量，加工后工件外圆表面成锥形，右端止境大于左端直径。

b ） 在轴向切削力的作用下，工件受到扭矩的作用会产生顺时针方向的偏转。

若刀具刚度很大，加工后端面会产生中凹。

a ）b ）c ）习图4-4-2c）c）由于切削力作用点位置变化，将使工件产生鞍形误差，且右端直径大于左端直径，加工后零件最终的形状参见图4-34。

P200 三台车床上各加工一批工件的外圆表面加工后经测量若各批工件分别发现有下图所示的形状误差a锥形b腰鼓形c鞍形4-1 在铣床上加工一批轴件上的键槽，如习图4-4-1所示。

已知铣床工作台面与导轨的平行度误差为0.05/300，夹具两定位V 型块夹角o 90=α，交点A 的连线与夹具体底面的平行度误差为0.01/150，阶梯轴工件两端轴颈尺寸为mm 05.020±φ。

试分析计算加工后键槽底面对工件轴线的平行度误差（只考虑上述因素影响，并忽略两轴颈与mm 35φ外圆的同轴度误差）。

键槽底面对mm 35φ下母线之间的平行度误差由3项组成：① 铣床工作台面与导轨的平行度误差：0.05/300 ② 夹具制造与安装误差（表现为交点A 的连线与夹具体底面的平行度误差）：0.01/150 ③ 工件轴线与交点A 的连线的平行度误差：为此，首先计算mm 05.020±φ外圆中心在垂直方向上的变动量：07.01.07.07.00=⨯=⨯=d T ∆mm可得到工件轴线与交点A 的连线的平行度误差：0.07/150最后得到键槽底面（认为与铣床导轨平行）对工件轴线的平行度误差： 300/21.0150/07.0150/01.0300/05.0=++=P ∆横磨一刚度很大的工件（习图4-4-3），若径向磨削力为100N ，头、尾架刚度分别为50000 N/mm 和40000N/mm ，试分析加工后工件的形状，并计算形状误差。

F P10050300 习图4-4-3ABCDA 点处的支反力：100300100300=⨯=A F N D 点处的支反力：200300200300=⨯=D F N 在磨削力的作用下，A 点处的位移量：002.050000100==A ∆mm 在磨削力的作用下，D 点处的位移量：005.040000200==D ∆mm 由几何关系，可求出B 点处的位移量：0035.0300150)002.0005.0(002.0=⨯-+=B ∆mmC 点处的位移量：0045.0300250)002.0005.0(002.0=⨯-+=c ∆mm加工后，零件成锥形，锥度误差为0.001 mm 。

4-9 习图4-4-9为精镗活塞销孔工序的示意图，工件以止口面及半精镗过的活塞销孔定位，试分析影响工件加工精度的工艺系统的各种原始误差因素。

定位误差F设计基准定位基准 热变形对刀误差夹紧误差 菱形销导轨误差1） 影响孔径尺寸精度的因素：① 刀具调整（调整镗刀刀刃的伸出长度）；② 刀具磨损；③ 刀具热变形。

2） 影响销孔形状精度的因素：① 主轴回转误差；② 导轨导向误差；③ 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行；④ 机床热变形。

3） 影响销孔位置精度的因素：① 定位误差（设计基准（顶面）与定位基准（止口端面）不重合，定位止口与夹具定位凸台、菱形销与销孔的配合间隙等引起）；② 夹紧误差；③ 调整误差（夹具在工作台上的位置调整，菱形销与主轴同轴度的调整等）；④ 夹具制造误差；⑤ 机床热变形；⑥ 工作台运动方向与主轴回转轴线不平行。

4-8 在无心磨床上磨削圆柱销，直径要求为0040.08-φmm 。

每隔一段时间测量一组数据，共测得200个数据，列于表4X4-8，表中数据为7960+x （μm ）。

试：1） 画出R x -图；2） 判断工艺规程是否稳定； 3） 判断有无变值系统误差； 对R x -图进行分析。

表4-4-8组号 测量值 平均值极差 组号 测量值 平均值极差 x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 i xR i x 1 x 2 x 3 x 4 x 5 i xR i 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1030 37 31 35 36 43 35 21 20 2625 29 30 40 30 35 18 18 15 3118 28 33 35 43 38 25 11 21 2421 30 35 35 45 30 21 23 25 2529 35 30 38 35 45 18 28 19 2624.6 31.8 31.8 36.6 37.8 38.2 23.4 20.2 20.0 26.412 9 5 5 15 15 17 17 10 711 12 13 14 15 16 17 18 19 2026 22 28 24 29 38 28 30 28 3327 22 20 25 28 35 27 31 38 4024 20 17 28 23 30 35 29 32 3825 18 28 34 24 33 38 31 28 3325 22 25 20 34 30 31 40 30 3025.4 20.8 23.6 26.2 27.6 33.2 31.8 32.2 31.2 34.83 4 11 14 11 8 11 11 10 104-8 答案：1） 画出R x -图：① 计算各组平均值和极差，见表4-4-8；② 计算中心线和上下控制限（参考式（4-32）（4-33），表4-6）：x 图： 中心线 m )(88.28201μ∑===i x x CL上控制线 m )(825.3425.1058.088.282μ=⨯+=+=R A x UCL 下控制线 m )(935.2225.1058.088.282μ=⨯-=-=R A x LCL R 图：中心线 m )(25.10μ==R CL上控制线 m )(628.2125.1011.24μ=⨯==R D UCL 下控制线 0=LCL ③ 根据以上结果作出R x -图，如习图4-4-8ans 所示。

2）在x 图上，有多个点子越出控制限，可以判定工艺过程不稳定。

3）在x 图上，点子没有明显得变化趋势，无法判定有无变值系统误差。

4）在x 图上，第4点到第9点之间，点子出现较大波动（R 图亦如此），表明工艺系统在此期间出现异常。

从第12点以后，点子有上升趋势（x 图），值得密切注意，应继续采样观察。

P265 习图5-4-2所示a ）为一轴套零件，尺寸m m 3801.0-和m m 8005.0-已加工好，b ）、c ）、d ）为钻孔加工时三种定位方案的简图。

试计算三种定位方案的工序尺寸A 1 、A 2和 A 3。

1）图b ：基准重合，定位误差0=DW ∆，1.0101±=A mm ；2）图c ：尺寸A 2，10±0.1和005.08-构成一个尺寸链（见习解图5X4-2c ），其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A 2和005.08-是组成环，且A 2为增环，005.08-为减环。

由直线尺寸链极值算法基本尺寸计算公式，有：10= A 2－8，→A 2=18mm由直线尺寸链极值算法偏差计算公式： 0.1=ESA 2－（-0.05），→ESA 2=0.05mm;LCL =22.935UCL =34.825 CL =28.88 样组序号0 5101520x 图xUCL =21.628 CL =10.25 LCL =0习图4-4-8ans样组序号0 5101520R 图R c ） d ）a ）b ）习图5-4-2A 3 A 2A 1 10±0.1 8 0－0.0538 0 －0.1 习图5-4-3ansc ）A 210±0.18 0－0.05d ）A 3 38 0－0.110±0.18 0－-0.1=EIA 2－0，→EIA 2=-0.1mm 。

故：05.01.0218+-=A mm3）图d ：尺寸A 3，10±0.1，005.08-和构成一个尺寸链（见习解图5X4-2d ），其中尺寸10±0.1是封闭环，尺寸A 3，005.08-和01.038-是组成环，且01.038-为增环，A 3和005.08-为减环。