機械制造技術基礎(第2版)第五章課后習題答案

機械制造技術基礎部分習題參考解答第五章 工藝規(guī)程設計5-1 什么是工藝過程？什么是工藝規(guī)程？答：工藝過程零件進行加工的過程叫工藝過程；工藝規(guī)程記錄合理工藝過程有關內容的文件叫工藝規(guī)程，工藝規(guī)程是依據科學理論、總結技術人員的實踐經驗制定出來的。5-2 試簡述工藝規(guī)程的設計原則、設計內容及設計步驟。5-3 擬定工藝路線需完成哪些工作？5-4 試簡述粗、精基準的選擇原則，為什么同一尺長方向上粗基準通常只允許用一次？答：粗、精基準的選擇原則詳見教材P212-214。粗基準通常只允許用一次的原因是：粗基準一般是毛面，第一次作為基準加工的表面，第二次再作基準勢必會產生不必要的誤差。5-5 加工習題5-5圖所示零件，其粗、精基準應如何選擇（標有符號的為加工面，其余為非加工面）？習題5-5圖a)、b)、c)所示零件要求內外圓同軸，端面與孔軸線垂直，非加工面與加工面間盡可能保持壁厚均勻；習題5-5圖d)所示零件毛坯孔已鑄出，要求孔加工余量盡可能均勻。習題5-5圖解：按題目要求，粗、精基準選擇如下圖所示。5-6 為什么機械加工過程一般都要劃分為若干階段進行？答：機械加工過程一般要劃分為粗加工階段、半精加工階段、精加工階段和光整加工階段。其目的是保證零件加工質量，有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷并得到及時處理，有利于合理使用機床設備。5-7 試簡述按工序集中原則、工序分散原則組織工藝過程的工藝特征，各用于什么場合？5-8 什么是加工余量、工序余量和總余量？答：加工余量毛坯上留作加工用的材料層；工序余量上道工序和本工序尺寸的差值；總余量某一表面毛坯與零件設計尺寸之間的差值。5-9 試分析影響工序余量的因素，為什么在計算本工序加工余量時必須考慮本工序裝夾誤差和上工序制造公差的影響？5-10 習題5-10圖所示尺寸鏈中（圖中A0、B0、C0、D0是封閉環(huán)），哪些組成環(huán)是增環(huán)？那些組成環(huán)是減環(huán)？習題5-10圖解：如圖a)，A0是封閉環(huán)，A1, A2, A4, A5, A7, A8是增環(huán)，其余均為減環(huán)。如圖b)，可以分解為兩個尺寸鏈，藍色，A0是封閉環(huán)，A1是增環(huán)，A2，A3是減環(huán)。粉色：B0是封閉環(huán)，B1，B2，B3是增環(huán)，B4是減環(huán)。如圖c)，可以分解為兩個尺寸鏈，藍色，C0是封閉環(huán)，C1是增環(huán)，C2是減環(huán)；粉色：D0是封閉環(huán)，D1，D2是增環(huán)，D3是減環(huán)。5-11 試分析比較用極值法解尺寸鏈計算公式與用統(tǒng)計法解尺寸鏈計算公式的異同。答：極值法尺寸鏈計算公式：考慮誤差的最大、最小值，計算結果保證100%合格。優(yōu)點是計算方法簡單，直觀。所以，在已知封閉環(huán)公差時，求得的組成環(huán)公差較小。缺點對組成環(huán)公差要求嚴，制造困難，加工成本較高。而用統(tǒng)計法尺寸鏈計算公式：考慮誤差的實際分布情況，按照概率統(tǒng)計原理進行求解，其計算結果可以保證設定的合格率（99.73%）。優(yōu)點是當已知封閉環(huán)公差時，求得的組成環(huán)公差較大，降低了加工精度要求，生產成本較低。缺點是有少量不合格品。（注意此題改動較大，先前答案有誤?。?-12 習題5-12圖a為一軸套零件圖，習題5-12圖b為車削工序簡圖，習題5-12圖c給出了鉆孔工序三種不同定位方案的工序簡圖，要求保證習題5-12圖a所規(guī)定的位置尺寸（100.1）mm的要求。試分別計算工序尺寸A1、A2與A3的尺寸及公差。為表達清晰起見，圖中只標出了與計算工序尺寸A1、A2、A3有關的軸向尺寸。習題5-12圖解：方案一：定位基準與設計基準重合， A1=100.1mm方案二：尺寸鏈如左：封閉環(huán)為A0，A2為增環(huán)，A4為減環(huán)。A2=8+10=18；T0=0.2，T4=0.05T2=T0-T4=0.15由于ES0=ES2-EI4；所以ES2=ES0+EI4=0.05由于EI0=EI2-ES4；所以EI2=EI0+ES4=-0.1所以，mm方案三：尺寸鏈如左：封閉環(huán)為A0，A5為增環(huán)，A3，A4為減環(huán)。A3=38-8-10=20由于T0=Ti；T3=T0-T4-T5=0.2-0.05-0.1=0.05由于ES0=ES5-EI4-EI3；所以EI3=ES5-EI4-ES0=0-(-0.05)-0.1=0.05；由于EI0=EI5-ES4-ES3；所以ES3=EI5-ES4-EI0=-0.1-0-(-0.1)=0；所以，mm5-13 習題5-13圖為齒輪軸截面圖，要求保證軸徑尺寸和鍵槽深。其工藝過程為：1)車外圓至；2）銑鍵槽槽深至尺寸H；3）熱處理；4）磨外圓至尺寸。試求工序尺寸H及其極限偏差。 習題5-13圖解：如下圖所示，實際尺寸鏈如a)圖，求解尺寸鏈如b)圖所示，其中 , t為封閉環(huán)，求解H。A2和H為增環(huán)，A1為減環(huán)。； 由于可以得到，習題5-13圖尺寸鏈由于，所以，H=4.25由于，所以由于，所以所以：mm，驗證：TH=0.1025-14 加工習題5-14圖所示零件有關端面，要求保證軸向尺寸和mm。習題5-14圖b，c是加工上述有關端面的工序草圖，試求工序尺寸A1、A2、A3及其極限偏差。習題5-14圖解：如下圖所示，。A2和A4 , A5兩尺寸有關，, ；其中A4為封閉環(huán)，則A2=30，T2=0.4-0.3=0.1，ES2=0.4+(-0.3)=0.1，EI2=0，所以：m。A3和A5、A1兩尺寸有關，其中A5為封閉環(huán)，則A3=25，T3=0.3-0.1=0.2ES3=-0.1+0.3=0.2，EI3=0-0=0, 所以： 5-15 習題5-15圖是終磨十字軸端面的工序草圖。圖a是磨端面A工位，它以O1O1軸外圓面靠在平面支承上，限制自由度、以O2O2軸外圓支承在長V形塊上限制自由度和x, y轉動，要求保證工序尺寸C。圖b是磨端面B工位，要求保證圖示工序尺寸。已知軸徑，試求工序尺寸C及其極限偏差。 習題5-15圖解：如上圖尺寸鏈，A1為b)圖加工的O1O1的軸徑的一半，；A2為對稱度對尺寸C的影響，取一半，；A3為b)圖加工得到的外形高度的一半，；由于對稱度為加工要求保證的位置公差，工序尺寸C直接影響對稱度，故取A2為封閉環(huán)，則有：公稱尺寸：C=A1+A2+A3=66.47mm公差：T1=0.01 T2=0.05 T3=0.0175,由于，Ti=T0；所以，Tc=T2-T1-T3=0.05-0.01-0.0175=0.0225由于ES2=ESC-EI1-EI3；所以ESC=ES2+EI1+EI3=0.05+(-0.01)+(-0.0175)=0.0225由于EI2=EIC-ES1-ES3；所以EIC=EI2+ES1+ES3=0+0+0=0；所以：5-16 什么是生產成本、工藝成本？什么是可變費用、不變費用？在市場經濟條件下，如何正確運用經濟分析方法合理選擇工藝方案？答：生產成本、工藝成本、可變費用、不變費用定義詳見教材p242。在市場經濟條件下，產品的競爭除了功能、質量之外，就是價格的競爭，相同功能質量的產品，價格低才有較大的競爭能力，所以應想方設法降低生產成本及工藝成本。降低工藝成本的主要方法是增加生產批量，減少基本時間和輔助時間，減少準備終結時間，提高生產效率。5-17 試分析成組工藝的科學內涵和推廣應用成組工藝的重要意義。5-18 應用JLBM-1分類編碼系統(tǒng)為習題5-18圖所示零件進行編碼，并將其轉換為零件特征矩陣。 習題5-18圖5-19 試述用派生法進行計算機輔助工藝規(guī)程設計的方法步驟。5-20 在認真分析習題5-20圖所示車床尾座裝配關系的基礎上，繪制車床尾座部件的裝配工藝系統(tǒng)圖，標準件編號自定。5-21 什么是完全互換裝配法？什么是統(tǒng)計互換裝配法？試分析其異同，各適用于什么場合？答：完全互換裝配法采用極值法計算尺寸鏈，裝配時各組成環(huán)不需要挑選或修配，就能達到裝配精度要求的裝配方法。適用于大批大量或成批生產中裝配組成環(huán)較少、裝配精度要求不高的機器結構。統(tǒng)計互換裝配法采用統(tǒng)計法計算尺寸鏈，裝配時各組成環(huán)不需要挑選或修配，就能保證絕大部分能夠達到裝配精度要求的裝配方法。適用于大批大量或成批生產中裝配那些精度要求較高且組成環(huán)較多的機器結構。兩種方法相同點：裝配方法相同，裝配時不需要修配，拿來就裝。不同之處：完全互換法對組成環(huán)公差要求較嚴，制造困難，加工成本高，裝配合格率很高；統(tǒng)計互換法對組成環(huán)公差要求較不高，加工成本較低，但會出現(xiàn)少量不合格品。5-22 由于軸孔配合，若軸徑尺寸為，孔徑尺寸為，設軸徑與孔徑的尺寸均按正態(tài)分布，且尺寸分布中心與公差帶中心重合，試用完全互換法和統(tǒng)計互換法分別計算軸孔配合間隙尺寸及其極限偏差。解：尺寸鏈如上圖所示，其中A1為孔的直徑，A2為軸的直徑，A0為所求間隙，為封閉環(huán)。按極值法求解：A0=0，ES0=ES1-EI2=0.2-(-0.1)=0.3；EI0=EI1-ES2=0-0=0；所以，mm，T0=0.3mm。按概率法求解：由于 ，由于組成環(huán)均符合正態(tài)分布，則由于；ei=0；所以，mmmm所以：mm，概率法得到的封閉環(huán)公差小于極值法計算得到的公差。5-23 習題5-23圖所示減速器某軸結構的尺寸分別為：A1=40mm、A2=36mm、A3=4mm；要求裝配后齒輪端部間隙A0保持在0.100.25mm范圍內，如選用完全互換法裝配，試確定A1、A2、A3的極限偏差。 習題5-23圖 習題5-24圖解：參照例題5-4（p261-263）(1)計算封閉環(huán)基本尺寸：由于 A0=A1-A2-A3=40-36-4=0；mm；(2)計算封閉環(huán)公差：T0=0.25-0.1=0.15。(3)確定各組成環(huán)的公差：首先按等公差法初步確定各組成環(huán)公差，Tiavr=T0/3=0.15/3=0.05mm，考慮到A3容易加工，取A3為協(xié)調環(huán)，則A1和A2在同一尺寸間隔，取IT9級精度，T1=T2=0.062mm，則T3=0.15-0.062-0.062=0.026mm.(4)確定各組成環(huán)極限偏差：按照對稱原則：mm，按入體原則：mm由于ES0=ES1-EI2-EI3，所以：EI3=ES1-EI2-ES0=0.031-(-0.062)-0.25=-0.157由于EI0=EI1-ES2-ES3，所以：ES3=EI1-ES2-EI0=-0.031-0-0.1=-0.131所以，mm(5)校核封閉環(huán)的極限尺寸：A0max=A1max-A2min-A3min=40.031-(36-0.062)-(4-0.157)=0.25A0min=A1min-A2max-A3max=(40-0.031)-36-(4-0.131)=0.1符合要求。 5-24 習題5-24圖所示為車床刀架座后壓板與床身導軌的裝配圖，為保證刀架座在床身導軌上靈活移動，壓板與床身下導軌