工艺设计知识点

机械制造工艺学（上）思考题及参考答案1、什么叫生产过程，工艺过程，工艺规程？答：生产过程：从原材料变成成品的劳动过程的总和。工艺过程：在生产过程中，直接改变生产对象的形状、尺寸、性能及相对位置关系的过程。工艺规程：在具体生产条件下，将最合理的或较合理的工艺过程，用文字按规定的表格形式写成的工艺文件。2、某机床厂年产CA6140卧式车床2000台，已知机床主轴的备品率为15%，机械加工废品率为5%。试计算主轴的年生产纲领，并说明属于何种生产类型，工艺过程有何特点？若一年工作日为280天，试计算每月(按22天计算)的生产批量。解：生产纲领公式N=Qn(1+α)(1+β)=12000（1＋15％）（1＋5％）=2415台/年查表属于成批生产,生产批量计算:241522189.75280NAnF(件)3、结合具体实例，说明什么是基准、设计基准、工艺基准、工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。答：基准：是用来确定生产对象的点或面，包括设计基准和工艺基准，设计基准：在零件图上标注设计尺寸所采用的基准。工艺基准：在零件的工艺过程中所采用的基准叫做工艺基准。按其场合不同，可分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。工序基准：在工序图中，用以确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置所采用的基准。定位基准：加工时，用以确定工件在机床上或夹具中的正确位置；测量基准：加工中或加工后，测量工件形状尺寸采用的基准；装配基准：装配时用以确定零件或部件在产品上相对位置所采用的基准。举例：（a）如一阶梯轴零件，Φ60外圆的设计基准是Φ40外圆的中心线(b)如图的工序图中,加工ΦD孔,A为本工序的工序基准4、工件装夹的含义是什么?在机械加工中有哪几种装夹工件的方法?简述各种装夹方法的特点及应用场合。（答：工件的装夹包括定位和夹紧。定位的任务，使工件能够始终在机床或夹具中占有正确的位置；夹紧的任务，这一正确的位置在加工过程中不因切削力、惯性力、重力的作用而发生改变装夹的方法特点应用场合直接找正装加工精度要求不高，生产率较低单件小批生产夹划线找正装夹加工表面复杂，加工精度要求不太高，生产率低单件中小批生产的铸件加工夹具装夹无需划线和找正，定位精度高，操作简单，生产率高用于成批和大量生产中5、“工件夹紧后,位置不动了，其所有自由度就都被限制了”，这种说法对吗?为什么？答：这种说法是错误的，例如用电磁吸盘夹紧工件，如图，通电时，电磁吸盘将工件吸紧，从而实现工件的夹紧，但工件只限制x（旋转）、y（旋转）、z（移动）三个自由度。6、什么是六点定位原理？什么是完全定位与不完全定位？什么是欠定位与过定位？各举例说明。答：六点定位原理：在夹具中采用合理的六个定位支承点，与工件的定位基准相接触，来限制工件的六个自由度，称为六点定位原理。完全定位：工件的六个自由度全部被限制而在夹具中占有完全确定的位置。不完全定位：没有全部限制在六个自由度，但也能满足加工要求的定位。欠定位：根据加工要求，工件必须限制的自由度没有达到全部限制的定位。过定位：工件在夹具中定位时，若几个定位支承重复限制同一个或几个自由度。各举例说明：（a）在长方体上加工不通孔，属完全定位（b）在长方体上加工一通槽，y不需限制，属不完全定位（c）铣销轴上的一不通槽，只限制工件的四个自由度，X未限制，属欠定位（d）一面两销定位，X，两个圆柱销重复限制，导致工件孔无法同时与两销配合，属过定位情况。7、“工件在定位后夹紧前,在止推定位支承点的反方向上仍有移动的可能性,因此其位置不定”,这种说法是否正确?为什么?答：不正确，保证正确的定位时，一定要理解为工件的定位表面一定要与定位元件的定位表面相接触，只要相接触就会限制相应的自由度，使工件的位置得到确定，至于工件在支承点上未经夹紧的缘故。8、根据六点定位原理,分析图中各工件需要限制哪些的自由度,指出工序基准,选择定位基准并用定位符号在图中表示出来。解：该工件为圆柱（√）（√）（√）（×）（×）（√）（×）（×）（√）（√）（√）（√）（√）（×）（×）（√）（√）（√）（√）（×）（√）（√）（×）（√）（√）（√）（×）（×）（√）（√）9、分析图所示的定位方案，指出各定位元件分别限制了哪些自由度，判断有无欠定位与过定位，并对不合理的定位方案提出改进意见。解：该方案出现过定位，改进措施；（1）去掉三爪卡盘；（2）将前顶尖换为一支承。d)该方案出现过定位，右边V形块改为可浮动，使工件与V形块得两边都能接触。e)该方案出现过定位，将右边V形块改为x可移动5-10、什么是机床夹具？举例说明夹具在机械加工中的作用。答：机床夹具：是在机床上用以装夹工件连续切削顺利进行的一种工艺装备。机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；②减少辅助工时，提高劳动生产率；③扩大机床的使用范围，实现一机多能。举例：用V形块，用三爪卡盘，顶尖可很好的保证工件的定位精度，以及工件相对于刀具和机床的位置精度。如图a.b11、机床夹具通常由哪几部分组成？答：机床夹具的组成部分：1.定位元件2．夹紧元件3．对刀和导引元件4．夹具体5．其它零件及装置12、常见的定位方式、定位元件有哪些？答：⑴工件以平面定位：圆柱支承、可调支承、自位支承、辅助支承⑵工件以外圆定位：V形块、定位套、半园套、圆锥套⑶工件以圆孔定位：定位销、圆锥销、定位心轴⑷工件以组合表面定位：一面两销13、辅助支承与自位支承有何不同？答：辅助支承用来提高支承件零件刚度，不是用作定位支承点，不起消除自由度作用；自位支承是支承本身在定位过程中所处的位置，是随工件定位基准位置的变化而自动与之适应，但一个自位支承只起一个定位支承点的作用。14、什么是定位误差?试述产生定位误差的原因。答：定位误差：是由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差，由于对同一批工件说，刀具调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，因此定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因：⑴定位基准和工序基准不一致所引起的基准不重合误差ΔBC⑵由于定位副制造误差及配合间隙所引起的定位误差，即基准位移误差ΔJW15、工件在夹具中夹紧时对夹紧力有何要求?答：⑴方向：①夹紧力的作用方向不破坏工件定位的准确性和可靠性②夹紧力方向应使工件变形尽可能小③夹紧力方向应使所需夹紧力尽可能小；⑵夹紧力作用点：①夹紧力作用点应靠近支承元件的几何中心或几个支承元件所形成的支撑面内②夹紧力作用点应落在工件刚度较好的部位上③夹紧力作用点应尽可能靠近被加工表面；⑶夹紧力的大小：夹紧力的大小主要确定方法有经验类比和分析计算法。采用分析计算，一般根据切削原理求切削力F，算出惯心力，离心力，列出平衡方程式，算出理论夹紧力Q’，为安全起见，考虑安全系数K，因此实际夹紧力Q=KQ’，K取值范围1.5～3，粗加工2.5～3，精加工1.5～2，由于加工中切削力随刀具的磨钝、工件材料性质和余量的不均匀等因素变化，因而实际生产中常采用类比的方法估算夹紧力。16、试分析3种基本夹紧机构的优缺点及其应用。答：基本夹紧机构有：⑴斜楔夹紧机构：结构简单，工作可靠，机械效率低，很少直接用于手动夹紧，常用在工件尺寸公差较小的机动夹紧机构中；⑵螺旋夹紧机构：螺旋升角小于斜楔的楔角，扩力作用远大于斜楔夹紧机构，结构也很简单，易于制造，夹紧行程大，扩力较大，自锁性能好，应用适合手动夹紧机构。但夹紧动作缓慢，效率低，不宜使用在自动化夹紧装置上；⑶偏心夹紧机构：操作方便，夹紧迅速，结构紧凑；缺点是夹紧行程小，夹紧力小，自锁性能差，因此常用于切削力不大，夹紧行程较小，振动较小的场合。17、如图所示零件以平面3和两个短V形块1、2进行定位，试分析该定位方案是否合理?各定位元件应分别限制哪些自由度？如何改进？答：第一定位基准平面3：，，第二定位基准V形块1：，，第三定位基准V形块2：，，该方案出现过定位，改进方案如图所示：18、根据六点定位原理，分析图5-45所示各种定位方案中定位元件所限制的自由度情况。解：前顶尖限制：，，后顶尖限制：，小锥度芯轴限制的自由度：，，，，三爪卡盘限制：，中心架限制：，长芯轴限制：，，，凸台圆环面限制：定位板限制：，，活动锥销限制：，19、有一批直径为mm5002.0的轴类工件，铣工件键槽的定位方案如图5-46a、b、c所示。试计算各种定位方案下影响尺寸A、B的定位误差各为多少？解：方案（a）：1．加工方向：竖直2．工序基准：尺寸A为下母线，尺寸B为中心线3．工序基准在加工尺寸方向的最大变动量，由合成法得：)sin11(22sin222TdTdTdJWBCADW2sin20TdJWBCBDW2sin2Td方案（b）：1．加工方向：竖直2．工序基准：尺寸A为下母线，尺寸B为中心线3．工序基准在加工尺寸方向的最大变动量，由合成法得202TdTdJWBCADW000JWBCBDW方案（c）：1．加工方向：竖直2．工序基准：尺寸A为下母线，尺寸B为中心线3．工序基准在加工尺寸方向的最大变动量，由合成法得：/21(1)2sinDWABCJWTd/0sin22DWBBCJWTd2sin2Td20、一批图5-47a所示工件，采用钻床夹具钻销工件上两小孔，除保证图样尺寸要求外，还需保证两孔的连心线通过mm6001.0的轴线，其偏移量公差为0.08mm。现可采用如图5-47b、c、d三种方案。若定位误差不得大于加工允差的1/2，试问这三种定位方案是否可行（α=90）？解：方案（b）：1210.111(1)(1)0.020.12sin20.70712DWTdo2210.111(1)(1)0.120.252sin20.70712DWTdo100.082DWmmmm对称度方案（c）：1210.111(1)(1)0.120.12sin20.70712DWTdo2210.111(1)(1)0.020.252sin20.70712DWTdo100.082DWmmmm对称度方案（d）：120.1110.050.10.252222DWTdDWoo20.110.070.08.2sin20.70712DWTd对称度由此看来，只有图b定位方案可以，其定位误差满足要求。21、钻床夹具分哪些类型？各类钻模有何特点？答：钻床夹具分为：1.固定式钻模：加工精度高，用于立式钻床上加工直径较大的单孔及同轴线的孔2.分度式钻模：有回转式和直线式分度，工件一次安装可顺序加工各孔。3.翻转式钻模：用于加工同一表面或不同表面上的孔，适合中小批量加工。4.盖板式钻模：没有夹具体，定位元件和夹紧装置直接安装在钻模板上，切屑易于清除。5.滑柱式钻模：夹具可调，操作方便，夹紧迅速，钻孔的垂直度和孔距精度不太高，合中等精度的孔和孔系加工。22、用钻模装夹，在一批铸铁工件上加工mmH812孔。先用88.11H麻花钻钻孔，再用高速钢机用铰刀铰孔达到要求。试确定各快换钻套导引孔直径的基本尺寸和极限偏差。答：查刀具标准手册知88.11H麻花钻上偏差为0，钻套导引孔直径基本尺寸Φ11.8，其精度等级与偏差为Φ11.8F3，由公差表查得Φ11.8铰孔用标准铰刀，其尺寸的上偏差为+0.010故铰套孔与基本尺寸Φ12.01其精度与偏差选定Φ12.01G7，故铰用钻套的内径尺寸为Φ035009012。。。23、钻模板的形式有几种？哪种的工作精度最高？答：钻模板的形式：1固定式2铰链式3可卸式；其中固定式的工作精度最高。24、试分析分度装置的功用、类型及其应用范围？答：分度装置功用：当工件一次装夹后，需要按一定角度或一定距离加工一组平面。类型：回转分度装置和直线移动分度装置应用范围：回转分度装置：主要加工有一定回转角度要求的孔系，槽或多面体。直线移动分度装置：主要加工有一定距离要求的平等孔系