机械制造工艺学(王先逵)第三章参考答案(部分)

差；并分析能否满足加工要求（要求定位误差不大于工件尺寸公差的 1/3） 。 （忽略内外圆同轴度误差） 。 解：以外圆定位有基准不重合误差和基准位置误差 根据第三版教材 P110 式（3-7） ，可得 基准位置误差： JW
Td 0.1 0.071 mm 2sin( / 2) 2sin 450
0.01 16 0.02 mm ，
3-6
图 3-95 所示工件， 用一面两孔定位加工 A 面， 要求保证尺寸 18±0.05 mm。 若两销直径为
试分析该设计能否满足要求？(要求工件安装无干涉现象，且定位误差不大于加工尺寸公差的 1/2)，若满足 不了，提出过改进办法。
解：根据第三版教材 P108 一面两孔定位误差的计算公式（3-5） ，可得
d 所示。计算三种不同定位方案的定位误差，并从中选择最优方案（已知内孔与外圆的同轴度误差不大于 0.02mm）
解： （1）V 形块定位情况 (图 b))，只计算槽深方向误差；
2
根据第三版教材 P110 式（3-8） ，可得
DW
Td 1 0.1 1 ( 1) ( 1) 0.0207 mm 2 sin( / 2) 2 sin 45
以外圆定位圆心为定位基准有基准不重合误差和基准位置误差无基准不重合误差但有基准位置误差005可以看出显然是采用v型块定位定位误差最小且小于对称度的公差要求
机械制造工艺学部分习题解答 3
第三章 机床夹具设计(第 3 版 P156-159)
3-1. 分析图 3-90 所示的定位方案，① 指出各定位元件分别限制了哪些自由度，② 判断有无欠定位与过定 位，③ 对不合制 6 个自由度，完全定位。 但实际上采用了底面、短锥销和 A 面的两个侧销，出现过定位。 可限制了 8 个自由度，上述定位方案不合理。 改进方法： 底平面：限制 3 个自由度； A 面的 2 点，限制 2 个自由度； 在左侧面或右侧面加 1 点，限制 1 个自由度即可。

x
解： 1）大平面限制3个自由度 z , x , y ；锥 销限制 5 个自由度 x, y, z , x, y ；两个 档销限制 2 个自由度 y, z ，存在过定 位。 2 ）改进：①将锥销改为浮动锥销，使 x 其只限制 , y 2个自由度；②将档销改 为浮动档销，使其只限制 z 自由度。见 图3-94a。
350 0.015
图3-93 a） 图3-93 b）
注：还有其他改进方法，如将V形块转90°或45°放置，也可以将定位误差 减小到尺寸公差的1/3。但此时会引起键槽对内孔对称度误差的较大，故不宜 采用。（方案②也存在此问题）
13
z
MMT 3-5 图3-94所示零件，锥孔和各平面均已加
0 0 工好，现在铣床上铣键宽为 b－Δ b 的键槽，要 求保证槽的对称线与锥孔轴线相交，且与A 0 面平行，并保证尺寸h－Δ h 。试问图示定位方 案是否合理？如不合理，如何改进？
MMT
机械制造工艺学习题解答（第三章）
3-1 分析图3-90所示定位方案： ①指出各定位元件所限制的自由度； 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。 1）图 a 过三通管中心O点打一孔，使孔轴线与管轴线Ox、Oz垂直相交 解：① V形块 A、B 组合限制 x , y, x, y 4 个自由度；V形块 C 本身限制 y , z z 2 个自由度 ，与V形块 A、B 组合一起限制 , z 2 个自由度 ② 无欠定位，无过定位
图3-96 c）
改进：1）顶销A、B做成浮动结构。
2）压板 C 右端开口缩短，使 螺母松开一点就能打开。
图3-96 d）
18
MMT 3-8
用鸡心夹头夹持工件车削外圆，如图 3-97 所示。已知工件直径 d=69mm（装夹部分与车削部分直径相同），工件材料为45钢，切削用 量 为 ap=2mm ， f=0.5mm/r 。 摩 擦 系 数 取 μ=0.2 ， 安 全 系 数 取 k=1.8 ， α=90°。试计算鸡心夹头上夹紧螺栓所需作用的力矩为多少？

把机械工艺学课后习题教材：王先逵 机械制造工艺学 机械工业出版社 2006.1第一章：1-4从材料的成形机理来分析，加工工艺方法可以分为哪几类？它们各有何特点？答：根据材料的成形机理，加工工艺方法可以分为去除加工，结合加工和变形加工。

去除加工又称分离加工，其特点是从工件上去除一部分材料成形；结合加工是一种堆积成形、分层制造方法，其特点是利用物理和化学的方法将相同材料或不同材料结合在一起而成形；变形加工又称流动加工，其特点是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能。

1-6什么是机械加工工艺过程？什么是机械加工工艺系统？答：机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程，其原意是指采用金属切削刀具或磨具来加工工件，使之达到所要求的形状、尺寸、表面粗糙度和力学物理性能，成为合格零件的生产过程。

由于制造技术的不断发展，现在所说的加工方法除切削和磨削外，还包括电加工、超声加工、电子束加工、离子束加工、激光束加工以及化学加工等几乎所有加工方法。

零件进行机械加工时，必须具备一定的条件，即要有一个系统来支持，称之为机械制造工艺系统，由物质分系统、能量分系统和信息分系统组成。

1-7什么是工序、安装、工位、工步和走刀？答：工序是指一个（或一组）工人在一个工作地点对一个（或同时对几个）工具连续完成的那一部分工艺过程；安装是指工序中每一次装夹下完成的那一部分工艺过程；工位是指工件的每一次安装中通过分度（或移位）装置使工件相对于机床床身变换加工位置的每一个加工位置上的工艺过程；工步是指工位中加工表面、切削刀具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的工艺过程；走刀是指在加工表面上切削一次所完成的工步内容。

1-8某机床厂年产CA6140车床2000台，已知每台车床只有1根主轴，主轴零件的备品率为14%，机械加工费品率为4%，试计算机床主轴零件的年生产纲领。

从生产纲领来分析，试说明主轴零件属于何种生产类型？其工艺有何特点？若1年按282个工作日，一月按26个工作日来计算，试计算主轴零件月平均生产批量。

3-1 机械加工表面质量包括哪些具体内容？机械加工表面质量，其含义包括两个方面的内容：1．加工表面层的几何形貌主要由以下几部分组成：⑴表面粗糙度；⑵波纹度⑶纹理方向⑷表面缺陷2．表面层材料的力学物理性能和化学性能表面层材料的力学物理性能和化学性能主要反映在以下三个方面：⑴表面层金属冷作硬化；⑵表面层金属的金相组织变化；⑶表面层金属的残余应力。

3-2为什么机器零件一般总是从表面层开始破坏的？加工表面质量对机器使用性能有哪些影响？一、机器零件的损坏，在多数情况下都是从表面开始的，这是由于表面是零件材料的边界，常常承受工作负荷所引起的最大应力和外界介质的侵蚀，表面上有着引起应力集中而导致破坏的微小缺陷，所以这些表面直接与机器零件的使用性能有关。

二、加工表面质量对机器的耐磨性、耐疲劳性、耐蚀性、零件配合质量都有影响(一)表面质量对耐磨性的影响1．表面粗糙度、波纹度对耐磨性的影响表面粗糙度值越小，其耐磨性越好；但是表面粗糙度值太小，因接触面容易发生分子粘接，且润滑液不易储存，磨损反而增加；因此，就磨损而言，存在一个最优表面粗糙度值。

2．表面纹理对耐磨性的影响圆弧状、凹坑状表面纹理的耐磨性好；尖峰状的表面纹理由于摩擦副接触面压强大，耐磨性较差。

在运动副中，两相对运动零件表面的刀纹方向均与运动方向相同时，耐磨性较好；两者的刀纹方向均与运动垂直时，耐磨性最差3．冷作硬化对耐磨性的影响加工表面的冷作硬化，一般都能使耐磨性有所提高。

(二)表面质量对耐疲劳性的影响1．表面粗糙度对耐疲劳性的影响表面粗糙度值越小，表面缺陷越少，工件耐疲劳性越好2．表面层金属的力学物理性质对耐疲劳性的影响表面层金属的冷作硬化能够阻止疲劳裂纹的生长，可提高零件的耐疲劳强度。

(三)表面质量对耐蚀性的影响1．表面粗糙度对耐蚀性的影响表面粗糙度值越大，耐蚀性能就越差。

2．表面层金属力学物理性质对耐蚀性的影响表面层金属力学物理性质对耐蚀性的影响当零件表面层有残余压应力时，能够阻止表面裂纹的进一步扩大，有利于提高零件表面抵抗耐蚀的能力。

（前后顶尖限制弹性夹头五个自由度：
无过定位，欠定位
机械制造工艺学王先逵课后答案
• F) 总体分析：共限制六个自由度
分体分析：底面三个支承钉，限制三个自由度：
后面两个支承钉，限制：
棱形销限制：
共限制六个自由度，无过定位，无欠定位
• E) 三个短V形块共限制六个自由度
• 分体分析：前后两块组合限制：
•
问题：定位方案1、2哪个较好？
定位方案2：用A面为主要定位基准；用棱形销给Φ30定位，限制左右 移动；用两支承钉给B或C面定位，限制前后机移械制动造工和艺学一王先个逵课转后答动案
第四章习题 4-5 I为主轴孔，加工时希望加工余量均匀，试选择加工主轴孔的粗、精基准
• 粗基准——以孔I为粗基准，加工与 导轨两侧接触的两平面———遵循 保证加工余量合理分配的原则
L4
L3
L2
L1
机械制造工艺学王先逵课后答案
第四章习题4-14：尺寸链计 算
L3
L
L1
L2
L4
解答提示：——可测量L或者L’；
L1=45
0 -0.05
L2=30
+0.025 0
L3=5+0.30
L4=0±0.25
L3
1) 测量L，则L1，L2，L3 ， L4和L 组成尺寸链；
L'
L3为封闭环，L1为增环，L，L2 ， L4为减环
d) 总体分析法：前后圆锥销——
分件分析法：前圆锥销——限制
；
浮动后圆锥销——限制
两者一起限制五个自由度
机械制无造工过艺学定王先位逵课，后欠答案定位
b) 前后顶尖——总体分析法：前后顶尖——
分件分析法：前顶尖限制——

wd
� �度称对槽键对②
wd
T%33 � 35T%56 � 31.0 � 60.0 � 20.0 � 50.0 � xa mx � 轴同t �
0�
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2 � T
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� �35 寸尺对①
� �度称对槽键对②
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�题问在存。系标 坐角直立建 y 为向方的度长杆连于直垂�x 为向方度长杆连沿�z 为向方线轴套钻沿设 8-3 。求要术技了证保�位定过了除消样这。 z 制限只�动移可向方 y 沿�体一 成联钉承支个两的面 A�制限板承支由 z�的动浮下上出做销 图 7-3 题 301.3 图 柱圆将�进改。度精工加响影�定稳不位定现出或具夹进不装 y 件工致导�位定过 和 z�题问在存。示所图如向方标坐 7-3 y 。节环动浮成计 设件元紧夹将�开分构机紧夹和板模钻将�件元位定置设上向 x 方位定欠在�进改。构结性刚了用采件元紧夹�体一为板模钻 与构机紧夹�位定欠上向方的面图于直垂在�题问在存 )d 。撑支助辅加增 并�动移位部工加向点用作的力紧夹将�块形 V 动活的动移 可向方位定过沿为改块形 V 边右将�进改。部中的差性刚在 用作力紧夹�位定过动移向方线心中杆连沿�题问在存 )c z 。齐对钉承支边左与钉螺紧 夹边右使�进改。位地有已坏破会�齐对有没钉承支边左与钉螺紧夹边右�题问在存 )b 。些短应持夹盘卡端左�进改。位定过生产会�长过持夹盘卡端左�题问在存 )a 6-3 。块形 V 边右掉去�进改。位定过 向方 y 。 y 制限块形 V 边右� y �x 制限块形 V 边左� y � x� z 制限板承支部底 )d 。尖顶端左掉去�进改。位定过 z y x 的向方 � � 有 。 � 制 限 尖 顶 端 右 � � 制 限盘卡� z�y� x 制限尖顶端左 )c y x x y z y 。位定过和位定欠无� � x � � � x 制限合组面端小和销柱圆长 )b y 。位定过和 位定欠无。 z� z 制限块形 V 短个一另� y �x � y � x 制限块形 V 短个两的线一成 )a 5-3 z� y� x )c �z � x )f z� x z� x� z� y )e y � x� z )b �x �z �y �x )d z � y� x� z� x )a y �下如度由自的制限要需件零定给中图各� �图视主�向方标坐的出给中图据根 4-3 。位定过是就制限复重件元位定具夹被度由自个一 有要只为因。位定过会能可也但�制限所件元位定的具夹被全完有没度由自个六的件工 3-3 。 �位定过�制限所 件元位定�上以个两或�个两被时同又度由自个某它其而� �位定欠�制限件元位定被有没 度由自的制限要需件工�中案方位定的确正不个一某在。现出时同能可位定过和位定欠 2-3 。求要工 加的件工足满能不位定欠而�求要工加的件工足满够能位定全完不�是别区的质本们它 1-3 案答题考思与题习

《机械制造工艺学》习题参考答案常同立、杨家武、佟志忠编著清华大学出版社第三章机床夹具设计3-1参考答案要点：工件装夹是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。

工件装夹的包含了定位、夹紧两个方面内涵。

工件一般可采用如下几种装夹方式：(1)直接装夹是将工件的定位基准面直接密切贴合在机床的装夹面上，不需找正即可完成定位，通过夹紧工件，使其在整个加工过程中保持正确位置。

(2) 找正装夹是利用可调整工具将工件夹持在机床上，并使机床作慢速运动，利用划针或千分表检测和调整工件的位置，使之处于正确位置的装夹方式。

(3)夹具装夹是将夹具预先安装在机床上并精确调整其位置，在机械加工过程中利用该夹具迅速而准确地装夹工件的方式。

3-2参考答案要点：夹具一般包含如下几个组成部分：（1）定位装置其作用是确定工件在夹具中的位置。

（2）夹紧装置其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中因受外力而产生位移，同时防止或减少震动。

(3) 连接元件其作用是使夹具与机床装夹面连接，并确定夹具对机床的相互位置。

(4) 对刀元件和导向元件对刀元件用于确定刀具在加工前正确位置。

(5) 夹具体是夹具的基座和基础件。

(6) 其它装置或元件主要有分度装置、排屑装置等。

3-3参考答案要点：夹具的分类方法比较多，1）机床夹具按应用范围、使用特点可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具等类型。

2）按照使用夹具的机床类型，夹具可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具等类型。

按照夹具的用途，可将夹具分为机床夹具、装配夹具、检测夹具等。

3）按照夹紧力的力源类型，夹具还可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电磁和电动夹具等。

机床夹具在生产中的作用：采用夹具装夹工件，不仅有助于保证工件的加工件质量、缩短辅助时间、提高生产效率、减轻工人劳动强度和降低对工人的技术水平要求，还能够扩大机床工艺范围和改变机床用途。

3-4参考答案要点：利用夹具装夹工件进行加工，产生加工误差的主要因素有：(1) 工件装夹误差；(2) 夹具对定误差；(3) 加工过程误差（理解基础上，适当展开，参看教材相应文字）3-5参考答案要点：六点定位原理是在进行工件定位分析时，通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全正确。