机械制造工艺学第三版王先奎习题解答第三章

DW
tan1 d1max
d1min d2max 2L
d2min
tan1 0.01 0.01 0.0072 2 80
由此引起的加工误差：JG 120 tan1 0.0072 0.015
此值小于加工误差的1/2。
15
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
DW
tan1
D1max
d1min D2max 2L
d2min
tan1 0.04 0.04 0.0286 2 80
由此引起的加工误差：JG 120 tan1 0.0286 0.06
此值已大于加工误差。
2）改进：在工件一边上施加作用力，使工件孔与定位销保持单边接 触（如图示） ，此时转角定位误差：
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。
z
y
图3-96 c）
图3-96 d）
18
MMT3-8 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？
z
3
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
4）图d在圆盘零件上钻孔，保证孔与外圆同轴
解：①块个限自大制由平度面2 个限y 。自制由3个度自x由, y度；z活, x动, Vy形；块固限定制V形1
② 无欠定位，存在过定位，自由度
y
被重
复限制。（可能出现问题，见图3-90d1）
③ 改进：活动V形块改为平压块（图3-90d2）。
三种定位方案，分别如图3-92b、c、d所示。试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公差不
大于0.02mm）。 解：
b）尺寸54： ΔDW1=0.2×Td1=0.2×0.1=0.02
对称度：ΔDW2=0
c）尺寸54：
ΔDW1=(Dmax－d2min)+0.5×Td1 = 0.06+0.05=0.11
图3-94 a）
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MMT3-6 图3-95所示零件，用一面两孔定
位加工A面，要0 求保证尺寸18±0.05
mm。若两销直径为φ16－－00..0012mm，试 分析该设计能否满足要求（要求工
件安装无干涉，且定位误差不大于 工件加工尺寸公差的1/2。若满足不 了，提出改进办法。
F
图3-95
解：1）两销直径为φ16－－00..0012，两销中心距为80±0.015，不会发生干涉， 此时转角定位误差：
如图3-91d1所示；或平口钳，如图3-91d2 所示。
3）夹紧力方向与作用点如图3-91d1和图391d2所示。
F
F
F
图3-91 d）
图3-91 d1）
图3-91 d2）
9
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
（5）图 e 在支座零件上加工两通孔，保证尺寸 A 和 H。
解：1）必须限制的自由度－
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：①2 个V自形由块度A、y,Bz组，合与限V制形块x,
图3-90 d）
图3-90 d1）
图1-31 d2）
4
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
5）图e钻铰连杆零件小头孔，保证小 头孔与大头孔之间的距离及两孔的平 行度
解： ①圆形认块柱为大限销与平限制圆面制柱限2销制2个一个3自个起自由自限由度由制度x度,zxy）z, ,（y。x其；, y中固；定y 短可V ② 无欠定位，存在过定位，x自由度被 重复限制。
y
；端
② 无欠定位，存在过定位， x, y 2 个
自由度被重复限制。
③ 改进1：加球面垫圈（图3-90b1）。
改进2：改成可胀心轴（图3-90b2）。
图3-90 b）
图3-90 b1）
图3-90 b2）
2
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
3）图c车阶梯轴外圆
解：① 前 尖与顶三前尖爪顶限卡尖制盘一限3 起个制限自4个制由自度2由个x度自, y由x,,度zy。,xx后,,y顶y。；
②
无欠定位，存在过定位，x,
y,
x,
y
4
个自由度被重复限制。
图3-90 c）
③ 改进1：去掉前顶尖（图3-90c1）。
注：此种方法仅适于粗加工（仍存在过定位），不适于精加工。
改进2：去掉三爪卡盘，改成改成前后顶尖＋拨盘（图3-90c2）。
o z
x y
图3-90 c1）
o
x y
图1-31 c2）
x,
z,
x,
y, z
2）选择定位基准－左端面（3点）＋底面（2点）＋大孔（1点） 定位元件－支承板＋支承钉＋菱形销，如图3-91e1所示。
3）夹紧力方向与作用点如图3-91e1所示。
z
z
图3-91 e）
F
x
y
图3-91 e1）
10
MMT3-3 在图3-92所示套筒零件上铣键槽，要求保证尺寸54－00.14mm。现有
解：1）计算切削力： Fc

CFc

a
x p

f
y
vcn
KFc

2650 2 0.50.75 11
3151 (N)
2）切削力矩：3151×d/2
3）设鸡心卡螺钉夹紧力为Fj，则A、B点的正压力为0.707 F，作用 在工件上的摩擦力矩为：Mf=(1+2×0.707)F×μ×d/2=0.2414×F×d； 此力矩除以安全系数后应与切削力矩平衡：
ΔDW1=0.7×0.1=0.0707 A点相对于O点的变动量（基准不重合误差）：
ΔDW2=0.5×TD=0.5×0.025=0.0125 A点在垂直方向上的变动量，即定位误差等于上述两项误差之和：
ΔDW =ΔDW1＋ΔDW2 =0.0707＋0.0125=0.083
此值已大于工件尺寸公差的1/3，需要改进。
③ 改进：活动V形块改为活动V形块 （图3-90e1）。
图3-90 e）
图1-31 e1）
5
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
3-2 分析图3-91所示加工中零件必须限制的 自由度，选择定位基准和定位元件，并在图 中示意画出；确定夹紧力作用点的位置和作 用方向，并用规定的符号在图中标出。
（1）图 a 过球心打一孔。
o
x y
1:2000
F
z
图3-91 b1）
o
x y
F 图3-91 b2）
z
7
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
（3）图 c 在小轴上铣槽，保证尺寸 H 和 L。
解：1）必须限制的自由度－
y,
z,
x,
z
2）选择定位基准－外圆＋左端面 定位元件－V形块＋顶销，如图3-91c1
（或图3-91c2）所示。
解：1）必须限制的自由度－
x,
y,
z,
x,
y
2）选择定位基准－孔。 定位元件－小锥度心轴，如图3-91b1所示；
或可胀心轴，如图3-91b2所示。
3）夹紧力方向与作用点如图3-91b1和b2所示。
图3-91 b）
注：上述两种定位方式没有限制 x 方向移动自由度，该自由度要靠移动刀 具（两把刀同时切削两端面）确定。使用可胀心轴，可以增加一端面限制 x 方向移动自由度，但此时只能一把刀，车一个端面。
0.2414×F×d/k= 3151×d/2
可得：F=11748 (N)
4）根据螺旋夹紧力计算公式
Fj

d0
/
2
Fx L tan( 1)

r
tan2

Fx L
MS
7.4 tan(2.28 12.95) 7 0.2 3.4
可求出作用在夹紧螺栓上的力矩：
A
B
MS=39943 (N·mm)≈40(N·m)
图3-97
19
a）
b）
对称度：
ΔDW2= (Dmax－d2min) = 0.06
d）尺寸54：ΔDW1=0 对称度： ΔDW2= Td1 /2 = 0.05
显然 bБайду номын сангаас为最优方案。
c）
d）
图3-92
11
MMT3-4 图 3-93 所示齿轮坯，内孔和外圆已加工
合格（d = 80－00.1 mm，D = 35+00.025 mm），现
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MMT 3-4（续） 2）改进：
改进①：使用三爪卡盘定位夹紧（图3-93a）。 此时定位误差：ΔDW1=0＋0.0125=0.0125，满足要求。
改进②：采用活动“假销”定位（图3-93b，销子直径 3500.015）。
此时定位误差：ΔDW2=(0.015+0.025)+0.125=0.0525，满足要求。
改进：去掉三爪卡盘，改成改成前后顶尖＋拨盘（图3-96a1）。
o z
x y
图3-96 a1）
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MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
图3-96 b 解：1）夹紧力作用点位置不当，会产生
颠覆力矩，使工件发生翻转。
2）夹紧螺钉拧紧过程中，其端部与 工件之间摩擦可能会破坏工件定位。
改进：1）使夹紧螺钉轴线与支承钉 对齐；2）夹紧螺钉头部装压块（图 3-96b1）。
3500.0 1 5
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）
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MMT3-5 图3-94所示零件，锥孔和各平面均已加
工好，现在铣床0 上铣键宽为b－Δ0b 的键槽，要 求保证槽的对称线与锥孔轴线相交，且与A 面平行，并保证尺寸h－Δ0h 。试问图示定位方 x 案是否合理？如不合理，如何改进？
3）夹紧力方向与作用点如图3-91c1和图 3-91c2所示。
F
F
图3-91 c） F
图3-91 c1）
图3-91 c2）
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MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
（4）图 d 过轴心打通孔，保证尺寸 L。
解：1）必须限制的自由度－
x,
y,
x,
z
2）选择定位基准－外圆＋台肩面。 定位元件－V形块＋V形块本身端面，
y,
x,
A、B
组y 合4 个一自起由限度制；zV, 形z 块2 个C自本由身度限制
② 无欠定位，无过定位
A
C
B
图3-90 a）
1
MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
2）图b车外圆，保证外圆与内孔同轴
解：① 面限心制轴限3 个制自4个由自度由z度, xx,,
y,
x,
y 。
图3-96 b）
图3-96 b1）
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MMT图3-96 c
解：1）存在过定位（x 轴移动被重复限 x 制）。
2）夹紧力W会引起工件变形，加工 后变形恢复，影响精度。
x
改进：右面V形块改为活动V形块， 并在 x 方向施加夹紧力。
图3-96 d 解：1）顶销A、B不能同时压紧工件。
2）压板C右端开口太长，需整个螺 母退出后，才能打开。
解： 1销档）限销大制限平制5面个限2自个制由自3个度由自度x,由yy度,,zz,zx,，,x存,y y；在； 两过定锥 个
x
位。
2其）只改限进制：x①, y将 2锥个销自改由为度浮；动②锥将销档，销改使 为浮动档销，使其只限制 z 自由度。见 图3-94a。
z
y
图3-94
在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺
O
寸 H = 38.5+00.2 mm。试分析采用图示定位方法 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）。若不满足，应如何改进？ （忽略外圆与内孔的同轴度误差）
解：1）计算定位误差：
A
图3-93
工序基准为A
O点（外圆中心）在垂直方向上的变动量（基准位置误差）：
解：1）必须限制的自由度－
x,
y
2）选择定位基准－球面。 定位元件－锥孔座，如图3-91a1所示。
3）夹紧力方向与作用点如图3-91a1所示。
图3-91 a） F zF
y
图3-91 a1）
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MMT 机械制造工艺学习题解答（第三章）
（2）图 b 加工齿轮坯两端面，保证尺寸A及两端
面与内孔的垂直度。
3-7 指出如图3-96所示各定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方， 并提出改进意见。
图3-96 a
解：三后顶爪尖卡限盘制限制2 个4个自自由由度度xx, ,yy。, x, y ；
o x
z
x,
y
2个自由度被重复限制，存在过
定位，会引起工件或夹具变形，影响
y
图3-96 a）
加工精度。