机械制造技术基础典型例题(精心整理)

机械制造技术基础习题第1页，共9页1、试确定在批量生产条件下，上图所示阶梯轴的加工工艺过程。材料为45钢,表面硬度要求35-40HRC。请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。（7分）2、根据所给条件可知，该轴为一般精度和表面粗糙度要求的普通轴，材料为45钢，表面硬度要求35-40HRC，所以可通过调质处理达到（0.5分）。因两端φ20的轴颈要求同轴度0.02，所以应该以轴线作为外圆车削加工的定位粗、精基准（0.5分）。毛坯可采用热轧45钢棒料，尺寸为φ40×100经过锻造后形成（0.5分）。基本工艺过程为锻造-调质处理-粗车-半精车（0.5分）。其工序及相关内容如下表所示：批量生产45钢阶梯轴的加工工艺过程机械制造技术基础习题第2页，共9页2、试确定在单件小批量生产条件下，下图所示阶梯轴的加工工艺过程。材料为40Cr,表面硬度要求45-50HRC。请拟定工序，定位粗基准和精基准，工序内容，加工方法。（6分根据所给条件可知，该轴为具有较高精度和较低的表面粗糙度要求的精密轴，材料为40Cr钢,表面硬度要求45-50HRC，所以需通过淬火加中温回火达到（0.5分）。尽管两端φ50的轴颈没有同轴度要求,但因轴的长度为600，为便于加工和定位，应该以轴线和外圆作为外圆和端面车削加工的定位粗、精基准（0.5分）。毛坯可采用热轧40Cr钢棒料，尺寸为φ105×380经过锻造后形成（0.5分）。基本工艺过程为锻造-粗车-半精车-淬火+中温回火-粗磨-精磨（0.5分）。其工序及相关内容如下表所示：单件小批量生产40Cr钢阶梯轴的加工工艺过程机械制造技术基础习题第3页，共9页如上图所示，已知工件外径00.0250dmm，内孔直径0.025025Dmm，用V形块定位在内孔上加工键槽，要求保证工序尺寸0.2028.5Hmm。若不计内孔和外径的同轴度误差，求此工序的定位误差，并分析定位质量。解：（1）基准不重合误差0.01252DjbTmm（2）定位副制造不准确误差2sin(2)ddbT=0.01414mm（3）定位误差0.02660.027mmdwjbdb＝＝（4）定位质量0.027mmdw＝，T=0.2mm，由于13dwT定位方案可行。在车床加工一批孔，其设计尺寸为00.150mm，加工后内孔直径尺寸呈正态分布，其平均尺寸为49.96mm。均方根偏差为02.0mm。求：（1）试画出正态分布图；（2）计算常值系统性误差；（3）计算工序能力系数；（4）计算该批零件的合格率、废品率。Z1.802.003.03.23.44.0.机械制造技术基础习题第4页，共9页)(z0.46410.47720.498650.499310.499660.5.解：（1）作工件尺寸分布图（2）常值系统性误差049.9649.950.01xxmm（3）（3）工艺能力系数0.10.8333660.02pTC4）作标准变换，令maxmin5049.9620.0249.9649.930.02rlxxZxxZ查表，可得maxmin()(2)0.4772()(3)0.49865zz右图为一带键槽的内孔简图。孔径0.035085mm，键槽深度尺寸0.2090.4mm。其工艺过程为：1）精镗内孔至0.07084.8＋mm；2）插键槽至尺寸A3）热处理：淬火4）磨内孔至尺寸0.35085，同时保证键槽深度0.2090.4mm。画出尺寸链图，指出尺寸链中的增环，减环和封闭环，并求工序尺寸A及其公差和上下偏差。解：（1）求出直径尺寸07.008.84和035.0085的半径值及其公差，画出尺寸链图：（2）尺寸0.2090.4mm为封闭环，尺寸A、0.0175042.5mm为增环，尺寸0.035042.4mm为减环。（3）A0=∑A增-∑A减，则有90.4＝A+42.5-42.4ES0=∑ES增-∑EI减，则有ES（90.4）＝ES（A）+ES(42.5)-EI(42.4)EI0=∑EI增-∑ES减，则有EI（90.4）＝EI（A）+EI(42.5)-ES(42.4)于是A＝90.4+42.4-42.5＝90.3mmES（A）＝0.2＋0－0.0175＝0.1825mmEI（A）＝0＋0.035－0=0.035mmT（A）＝ES（A）－EI（A）＝0.1475＝0.148mm故：0.18250.035A90.3mm机械制造技术基础习题第5页，共9页(4)按入体原则标注0.14750.14800A90.33590.335mm3.分析如下图所示定位方案，回答如下问题：⑴带肩心轴、手插圆柱销各限制工件的哪些自由度？⑵该定位属于哪种定位类型？⑶该定位是否合理，如不合理，请加以改正。答案：1）带肩心轴限制X、Y、Z的直线移动和旋转运动四个自由度；手插圆柱销限制Y的直线移动，X的旋转运动。2）属于自为基准定位方式：目的是使小孔获得较均匀的加工余量，以提高孔本身的加工精度。3）不合理。因为带肩心轴和手插圆柱销重复限制了沿两孔中心线方向的自由度，即都限制了Y的直线移动。改进方法为将手插圆柱销改为削边销，削边销的长轴与图中Y轴相垂直，如图所示。6.简述建立装配尺寸链的过程。为什么要对装配尺寸链进行简化？如何简化？答：装配尺寸链是由各有关装配尺寸（零件尺寸和装配精度要求）组成的尺寸链。建立过程如下：首先明确封闭环：装配精度要求就是封闭环；再以封闭环两端的两个零件为起点，沿封闭环的尺寸方向分别找出影响装配精度要求的相关零件，直到找到同一个基准零件或同一基准面为止。因为机械产品的结构通常比较复杂，影响某一装配精度的因素很多，在查找该装配尺寸链时，在保证装配精度的前提下，可以忽略那些影响较小的因素，使装配尺寸链适当简化。在简化中遵循：装配尺寸链的组成环最少原则和装配尺寸链的方向性原则：在同一装配结构中，在不同的方向都装配精度要求时应按不同方向分别建立装配尺寸链。六、分析计算题1.如图所示工件成批加工时用端面用B定位加工表面A(用调整法)，以保证尺寸mm20.0010，试计算铣削表面A时的工序尺寸及上、下偏差。答：尺寸链如图所示，L0间接获得为封闭环，L3为工序尺寸在加工过程要使用，需要计算出来。经分析可知，L1，L3为循环，L2为减环。依据公式：L0=L1+L3-L2,可以得出L3=L0+L2-L1=10+60-30=40mmESL0=ESL1+ESL3-EIL2,可以得出ESL3=ESL0+EIL2-ESL1=0.2+0.05-0=0.25mmEIL0=EIL1+EIL3-ESL2,可以得出EIL3=EIL0+ESL2-EIL1=0+0.05+0=0.05mm所以L3=40-0.05+0.25mm2.加工一批尺寸为01.020的小轴外圆，若尺寸为正态分布，均方差σ=0.025，公差带中点小于尺寸分布中心0.03mm。试求：这批零件的合格率及废品率？解：正态分布曲线如图所示，依据分析计算如下：L2=60±0.05L1=30+0.05L0=10+0.2L3=？机械制造技术基础习题第6页，共9页ZA=(0.5T+a)/σ=(0.05+a)/σ=0.08/0.025=3.2F(ZA)=0.4993ZB=(0.5T-a)/σ=(0.05-a)/σ=(0.05-0.03)/0.025=0.8F(ZB)=0.2881合格率=F(ZA)+F(ZB)=78.74%不可修复废品率=[0.5-F(ZA)]%=0.82%可修复废品率=[0.5-F(ZB)]%=15.87%总废品率=100%-合格率=21.26%3.加工如图所示一轴及其键槽，图纸要求轴径为0032.030，键槽深度尺寸为00226，有关的加工过程如下：1）半精车外圆至01.06.30；2）铣键槽至尺寸A1；3）热处理；4）磨外圆至0032.030，加工完毕。求工序尺寸A1。解：AO是要通过加工保证的尺寸，是封闭环；A1是加工要使用的工序尺寸，需要计算出来，且为增唤；A3也为增环，A2为减环。A2=15.3-O.O50;A3=15-O.O160,A0=26-O.O20A0=A1+A3-A2,A1=A0+A2-A3=26+15.3-15=26.3mmESA0=ESA1+ESA3-EIA2,ESA1=ESA0+EIA2-ESA3=0-0.05=-0.05mmEIA0=EIA1+EIA3-ESA2,EIA1=EIA0+ESA2-EIA3=-02+0+0.016=-0.184mm所以A1=26.3-0.05-0.184mm4.磨削一表面淬火后的外圆面，磨后尺寸要求为mm。为了保证磨后工件表面淬硬层的厚度，要求磨削的单边余量为0.3±0.05，若不考虑淬火时工件的变形，求淬火前精车的直径工序尺寸。解：建立尺寸链如图所示，其中Z=0。3±0。05是尺寸链的封闭环；R2=300-0.015mm，是尺寸链的减环；R1是尺寸的增环，待求。解此尺寸链可得到；R1=30.3+0.035-0.05mm由此可求出淬火前精车的直径工序尺寸为；D1=60.6+0.07-0.1mm6.用无心磨床磨削一批销轴的外圆，整批工件直径尺寸服从正态分布，其中不可修复废品率为0.82%，实际尺寸大于允许尺寸而需修复加工的零件数占15.87%，若销轴直径公差mmT71.0，试确定代表该加工方法的均方根偏差为多少？dzezFzz022221)(解：解：∵若正态分布曲线与公差中心点重合的话，则可修废品与不可修废品率是对称分布的，但本题不是对称分布，并且可修废品率高，据此可以知道正态分布曲线顶峰偏离公差中心点且处于右端∴设偏移量为a∴有下式：ZA=(0.5T+a)/σ=(0.05+a)/σ不可修复废品率=[0.5-F(ZA)]%=0.82%→F(ZA)=0。4918→ZA=2.4ZB=(0.5T-a)/σ=(0.085-a)/σ可修复废品率=[0.5-F(ZB)]%=15.87%→F(ZB)=0.3413,ZB=1z122.2F(z)0.34130.47720.48612.444.50.49180.4999680.49999机械制造技术基础习题第7页，共9页所以:σ=0.05mm,a=0.035mm7.加工一批小轴外圆，若尺寸为正态分布，公差T=0.3mm均方差σ=0.025，公差带中点小于尺寸分布中心0.05mm。试求：这批零件的可修复废品率和不可修复废品率？dzezFzz022221)(解:依题意,正态分布曲线如图所示:ZA=(0.5T+a)/σ=F(ZA)=ZB=(0.5T-a)/σ=F(ZB)=合格率=F(ZA)+F(ZB)=不可修复废品率=[0.5-F(ZA)]%=可修复废品率=[0.5-F(ZB)]%=8.如图所示零件，A、B两端面已加工完毕。在某工序中车削内孔和端面C时，图中mmA020.0030，mmA010.0110。车削时以端面B定位，图样中标注的设计尺寸0A不便直接测量，如以端面A为测量基准测量孔深尺寸2A，试求2A的基本尺寸及其上下偏差。解:尺寸链如图所示:在该尺寸链中,A0为封闭环,A1为减环,A2为增环,按尺寸链计算公式有:基本尺寸:A2=A0+A1=30+10=40mm上偏差:ES2=ES0+EI1=0-0.1=-0.1mm下偏差:EI2=EI0+ES1=-0.2-0=-0.2mm因此,所求尺寸为A2=40-0.2-0.1mm16.机械加工中获得零件尺寸精度的方法有：（试切法）、定尺寸刀具法、调整法、自动控制法。17.机械装配的基本作业包括清洗、（联接）、平衡、校正及调整、验收试验等。24.安排装配顺序的一般原则是（先下后上）、先内后外、先难后易、先精密后一般、先重大后轻小。28.机器的装配精度一般包括零部件间的（位置精度）、配合精度、运动精度。9.互换装配法：零件按图纸公差加工，装配时不需要经过任何选择、修配和调节，就能达到规定的装配和技术要求，这种装配方法叫