機(jī)械制造工藝學(xué)

1、（一）基本概念1.為什么說加緊不等于定位？ 解：工件的定位就是使同一批工件逐次放置到夾具中，都能占據(jù)同一位置。為了保持工件在定位過程中獲得既定的位置以及在加工過程中工件受到力的作用（如切利力、慣性力及重力等）而不發(fā)生移動(dòng)，就必須把工件夾緊。因此定位和夾緊有不同的概念。工件被夾緊而不動(dòng)了，并不能說它已定位了，還要看是否在夾具中都能占據(jù)同一位置 一般來說，定位是在夾緊之前實(shí)現(xiàn)的，但也有在夾緊過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，即邊定位邊夾緊，如三爪卡盤等定心夾緊機(jī)構(gòu)。 2. 為什么說六點(diǎn)定位原理只能解決工件自由度的消除問題，即解決定與不定”的矛盾，不能解決定位精度問題即不能解決“準(zhǔn)與不準(zhǔn)”的矛盾？ 解：六點(diǎn)定位原理

2、是把工件作為統(tǒng)一的整體來分析它在夾具中位置的確定和不確定。而不針對(duì)工件上某一具體表面。因此六點(diǎn)定位原理只是解決了工件自由度的消除問題。由于一批工件中，每個(gè)工件彼此在尺寸、形狀、表面狀況及相互位置上均有差異（在公差范圍內(nèi)的差異）。而在加工過程中某一工序加工要求都是針對(duì)工件的某一具體表面而言的。因此工件即使六點(diǎn)定位后，就一批工件來說每個(gè)具體表面都有自己不同的位置變動(dòng)量。即工件每個(gè)表面都有不同的位置精度。這就是說定位后，還存在準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確問題，還要進(jìn)行定位精度的分析與計(jì)算。3.試述基準(zhǔn)不重合誤差、基準(zhǔn)位置誤差和定位誤差的概念及產(chǎn)生的原因。 解：基準(zhǔn)不重合誤差：設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相對(duì)定位基準(zhǔn)在加工方向上的位置最

3、大變動(dòng)量?；鶞?zhǔn)位置誤差；定位基準(zhǔn)本身相對(duì)位置的最大變動(dòng)量定位誤差：由于工件定位所造成的加工面相對(duì)其設(shè)計(jì)（工序）基準(zhǔn)的位置誤差。定位誤差產(chǎn)生的原因：一是基準(zhǔn)位置誤差（由于定位元件和定位基準(zhǔn)本身有制造誤差而引起）；另一個(gè)是基準(zhǔn)不重合誤差（是由于定位基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的）。4.為什么計(jì)算定位誤差就是計(jì)算設(shè)計(jì)基準(zhǔn)（一批工件的）沿加工要求方向上的最大位置 解：由于采用調(diào)整法加工時(shí)，夾具相對(duì)刀具及切削成形運(yùn)動(dòng)的位置，經(jīng)調(diào)定后不再變動(dòng)。因此可以認(rèn)為加工面的位置是固定的。（因只研究定位誤美。實(shí)際上由于在加工一批工件過程中須多次重調(diào)以及工藝系統(tǒng)變形等因素的影響，加工面的位置會(huì)有變化。這在加工過程誤差中予

4、以考慮）。在這種情況下，加工面對(duì)其設(shè)計(jì)（或工序）基準(zhǔn)的位置誤差必然是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位置變動(dòng)所引起的。所以計(jì)算定位誤差就是計(jì)算設(shè)計(jì)（或工序）基準(zhǔn)（一批工件的）沿加工要求方向上的最大位置變動(dòng)量。5.工件裝夾在夾具中，凡是有六個(gè)定位支承點(diǎn)，即為完全定位，凡是超過六個(gè)定位支承點(diǎn)就是過定位，不超過六個(gè)定位支承點(diǎn)，就不會(huì)出現(xiàn)過定位。這種說法對(duì)嗎？為什么？ 解：凡是有六個(gè)定位支承點(diǎn)即為完全定位。對(duì)于這句話是否正確要作具體分析。完全定 位是指消除了工件中的全部六個(gè)自由度。因此有了六個(gè)定位支承點(diǎn)。還心須分析每個(gè)定位支承點(diǎn)是否獨(dú)立消除一個(gè)自由度，經(jīng)分析，工件的六個(gè)自由度若沒有全部被消除。就不能說完全定位?？赡苁乔范ㄎ?/p>

5、或是過定位。不超過六個(gè)定位支承點(diǎn)就不會(huì)出現(xiàn)過定位。這句話也要具體分析。經(jīng)分析若不發(fā)生重復(fù)限制某一個(gè)自由度的現(xiàn)象。這句話就對(duì)了，否則就是錯(cuò)的。6.不完全定位和過定位是否均不存在？為什么？解：不完全定位和過定位并不是不允許存在，要具體問題具體分析 不完全定位：有些工序中，按照加工要求有時(shí)并不要求工件完全定位，而只要求部分定位（即消除部分自由度），這是允許的。如果定位點(diǎn)少于加工要求所應(yīng)消除的自由度數(shù)。因而實(shí)際上某些應(yīng)予消除的自由度沒有消除，工件定位不足，這是不允許的稱為欠定位。 過定位：定位點(diǎn)多于應(yīng)消除的自由度數(shù)目。因而實(shí)際上有些定位點(diǎn)重復(fù)消除了同一個(gè)自由度。如果在定位基準(zhǔn)的精度和定位件精度（包括位

6、置精度）都很高的情況下，重復(fù)消除自由度不影響工件的正確定位，這是允許的。否則過定位將造成下列不良后果：（1）使接觸點(diǎn)（定位點(diǎn)）不穩(wěn)定，增加了同批工件在夾具中位置的不同一性；（2）增加了工件和夾具的夾緊變形；（3）致了工件不能順利地與定位件配合。因而，這種過定位是不允許的。7. 什么是輔助支承？使用時(shí)應(yīng)注意什么問題？舉例說明輔助支承的應(yīng)用。 解：輔助支承用來提高支承零件剛度，不是用作定位支承點(diǎn)。輔助支承在定位支承對(duì)工件定位后才參與支承，因此不起任何消除自由度的作用。所以各種輔助支承在每次卸下工件后，必須松開，裝上工件后再調(diào)整和鎖緊。8什么是自位支承（浮動(dòng)支承）？它與輔助支承的作用有何不同？ 解：

7、自位支承是指支承本身在定位過程中所處的位置。是隨工件定位基準(zhǔn)面位置的變化而自動(dòng)與之適應(yīng)。由于自位支承是活動(dòng)，因此它與輔助支承不同，盡管每一個(gè)自位支承與工件可能作三點(diǎn)或二點(diǎn)接觸，但是一個(gè)自位支承一般來說實(shí)質(zhì)上仍然只起一個(gè)定位支承點(diǎn)的作用。而輔助支承不起定位支承點(diǎn)的作用。9.在夾具中對(duì)一個(gè)工件進(jìn)行試切法加工時(shí)，是否還有定位誤差？為什么？ 解：定位誤差共兩項(xiàng)，基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差。逐件試切法，一般來說，能消除定位誤差，因?yàn)樵嚽蟹梢栽O(shè)計(jì)（或工序）基準(zhǔn)為測(cè)量基準(zhǔn)來進(jìn)行試切測(cè)量及調(diào)刀。消除了用調(diào)整法加工時(shí)所造成的定位誤差。10.有一批工件，如圖所示，采用鉆模夾具鉆削工件上5mm和8mm兩孔，除保

8、證圖紙尺寸要求，還要求保證兩孔聯(lián)心線通過600-0.10mm的軸線，其對(duì)稱度允差為0.08mm?，F(xiàn)采用如圖（b）、（c）、（d）三種定位方案，若定位誤差不得大于加工允差1/2。試問這三種定位方案是否都可行（=90）？ 11.有一批直徑為d0-Td軸類鑄坯零件，欲在兩端面同時(shí)打中心孔，工件定位方案如圖所示，試計(jì)算加工后這批毛坯上的中心孔與外圓可能出現(xiàn)的最大同軸度誤差，并確定最佳定位方案。 12.一批 d的軸件，欲銑一鍵槽，工件定位如圖所示，保證b、h55.5 0-0.05mm，槽寬對(duì)稱于軸的中心線，其對(duì)稱度公差為008m。試計(jì)算定位誤差。 解：圖示，h0（因?yàn)榛鶞?zhǔn)重合） 13.有一批不同直徑和公

9、差的軸類工件，外徑均已加工完畢，本道工序欲在軸端鉆削一個(gè)小孔或銑削一個(gè)槽，試問圖（a）（f）的定位誤差是否相同，為什么？（方框?yàn)楸镜拦ば蛞ＷC的尺寸，V形夾角a90） 解:因?yàn)槎ㄎ徽`差大小就是被加上尺寸的設(shè)計(jì)（工序）基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動(dòng)量。而圖中設(shè)計(jì)（工序）基準(zhǔn)均為零件外圓最低點(diǎn)，而加工尺寸方向?yàn)榇怪狈较?，因此設(shè)計(jì)（工序）基準(zhǔn)的最大變動(dòng)量計(jì)算公式為： Td:零件外圓公差；:V形塊夾角（ = 90）。本例因角均為90度，若Td相同，則定位誤差必相同。 因?yàn)閳D（a）、（b）、（d）、（e）Td均為01，所以定位誤差均相同（0.071），而圖（c）,Td為0.12；圖（f）Td為0.2，因

10、此定位誤差與圖（a）、（b）、（d）、（e）就不相同，分別為:0.085，0.141 14.有一批直徑為上的d 0-Td 的軸件欲銑一鍵槽，工件定位方案如圖所示，保證m和n。試計(jì)算各種定位方案尺寸m和n的定位誤差。 解:圖（a） n0（因?yàn)榛鶞?zhǔn)重合）m=Td/2（因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合） 圖（b）nTd/2（因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合，此為定心定位，定位基準(zhǔn)為軸心線0）；m0（因?yàn)榛鶞?zhǔn)重合） 圖（c）n0（因?yàn)榛鶞?zhǔn)重合）； mTd/2（因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為軸心線O）15.有一批圓柱形工件，直徑為，欲在其一端銑槽，要求槽對(duì)外圓軸心線對(duì)稱，定位方案如圖所示，試計(jì)算三種定位方案的定位誤差（V形塊夾角a90）。解：

11、圖（a）方案 圖（b）方案 圖（C）方案 0說明：銑刀位置按工件平均直徑調(diào)刀。一霎果農(nóng)定位誤差是對(duì)稱度誤差。16. 有一批套筒類工件，以圓孔在圓柱心軸上定位車外圓，如圖所示。要求保證內(nèi)外圓同軸度公差為0.06mm。如果心軸圓柱表面與中心孔同軸度公差為0.01mm，車床主軸徑向跳動(dòng)量為0.01mm，試確定心軸的尺寸和公差（已知圓孔直徑為mm）。 解：（如圖所示）設(shè)工件內(nèi)孔公差為TD；心軸公差為Td；配合最小間隙為min冊(cè)則 TDTdmin0.06一0.01一0.01；已知TD0.021， 所以Td十min0019 若考慮工件與心軸裝配方便起見，需要最小間隙，則心軸的尺寸和公差選30g6（）。17

12、. 有一批套類工件，定位如圖所示欲在其上銑一鍵槽，試分析計(jì)算各種定位方案中，尺寸H1、H2、H3的定位誤差。 （1）在可漲心軸上定位圖（b）。 （2）在處于垂直位置的剛性心軸上具有間隙定位（定位心軸直徑為) 。 （3）在處于水平位置的剛性心軸上具有間隙的定位（定位心軸直徑為、圖（c）。 （4）如果計(jì)及工件內(nèi)外圓同軸度(同軸度為t),上述三種定位方案中，尺寸H1、H2、H3的定位誤差又各為多少？ 解：（圖示） （1）H1Td/2（因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合）；H2Td/2（因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合）；H30（因?yàn)榛鶞?zhǔn)不重合）（2）由于孔和心軸間隙配合 所以基準(zhǔn)位置誤差為TD十eiH1TDeiTd/2 (其中Td為基準(zhǔn)

13、不重合誤差)。H2TDeiTd/2 （其中Td為基準(zhǔn)不重合誤差）。H3TDei （因?yàn)榛鶞?zhǔn)重合，只有基準(zhǔn)位置誤差）。（3）分兩種情況討論 1）單邊接(心軸固定在機(jī)床上，而工件因其自重而始終使圓孔壁與心軸上母線接觸） H1H2（TDei）/2Td/2，（既有基準(zhǔn)位置誤差，又有基準(zhǔn)不重合誤差）。 H3(TDei)/2（只有基準(zhǔn)位置誤差） 對(duì)一批各種不同直徑（由D到DTD)的圓孔和各種不同直徑（由dei到des）的心 軸相配而言，最小間隙量es始終是不變的常量。這個(gè)數(shù)值，可以在調(diào)整刀具尺寸（即決定對(duì)刀元件到定位心軸中心的尺寸）時(shí)預(yù)先加以補(bǔ)償，則es的影響便可消除。因此最后得出的定位誤差為： H2H2

14、（TD（esei）/2+Td/2 H3=TD+ （esei)/2 2）任意邊接觸（若每次裝卸工件時(shí)都得從機(jī)床上取下心軸，裝上工件后連同心軸一起裝夾到機(jī)床上人）。 H1H2TDeiTd/2；H3=TDei。任意邊接觸的基準(zhǔn)位置誤差為單邊接觸時(shí)的2倍。任意邊接觸時(shí)和固定單邊接觸不同，ei無法在調(diào)整刀具尺寸時(shí)預(yù)先予以補(bǔ)償，故要考慮ei的影響。（4）將上面所得的定位誤差值都加上t（除H3外）。18. 工件定位如圖（a）所示。試分析計(jì)算由于定位引起的被加工平面A與兩軸頸軸心連線O1O2的平行度誤差。若定位方案不能滿足平行度要求時(shí)，請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼亩ㄎ环桨?，并繪制簡(jiǎn)圖表示。（90） 解：圖示，當(dāng)兩軸頸中心距為

15、最小時(shí)，且軸頸O2為最大（或最?。?，而軸頸O1為最?。ɑ蜃畲螅r(shí)，定位誤差最大 若定位方案不能滿足平行度要求時(shí)，定位方案改進(jìn)如圖（b）。19. 在V形塊上定位，銑一批軸的鍵槽如圖所示。工件定位部分為中00.05mm外圓?，F(xiàn)已知銑床工作臺(tái)面與縱導(dǎo)軌的平行度公差為0.05/300，夾具兩V形塊的軸線與夾具體底面的平行度公差為0.01/150。若只考慮機(jī)床、夾具及工件定位三項(xiàng)誤差的影響時(shí)。試問鍵槽底面與工件兩端2000.05mm軸心線的平行度誤差為多少？ 解：圖示，最大的平行度誤差是三項(xiàng)誤差因素的累積。20. 在階梯軸上銑鍵槽，要求保證尺寸H、L。毛坯尺寸D160 00.14mm，d40 00.1m

16、m，D對(duì)子 d的同軸度公差為 0.04mm，定位方案如圖所示。試求 H、L尺寸的定位誤差（90）。解：圖示，右邊第一項(xiàng)為外圓D軸線的定位誤差，第二項(xiàng)為D對(duì)d的同軸度引起的誤差，第三項(xiàng)為外圓d軸線與H尺寸設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合誤差：21. 一批工件以圓孔（20H7）用心軸（20g6）定位，在立式銑床上用頂尖頂住心軸銑槽。定位簡(jiǎn)圖如圖219所示。其40h6外圓、20H7內(nèi)孔及兩端面均已加工合格，而且40h6外圓對(duì)20H7內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)在0.02mm之內(nèi)。今要保證銑槽的主要技術(shù)要求為： （1）槽寬b12h9（0-0.043）； （2）槽距一端面尺寸為 20h12（0-0.21）； （3）糟底位置尺寸為348

17、hll（0，-0.16）； （4）槽兩側(cè)面對(duì)外圓軸線的對(duì)稱度公差為0.10mm。試分析其定位誤差對(duì)保證各項(xiàng)技術(shù)要求的影響。 解：圖示，現(xiàn)逐項(xiàng)分析如下： （1）槽寬尺寸，由銑刀的相應(yīng)尺寸來保證。 （2）尺寸20h12（00.21），其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，且又是平面定位，故定位誤差0。 （3）槽底位置尺寸348hll（0，-0.16），其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓最低點(diǎn)，而定位基準(zhǔn)是圓心，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合，有基準(zhǔn)不重合誤差。由圖可知，其值為40h6（00.016）公差之半，即0.016/20008。 由于心軸與定位孔是間隙配合，故有基準(zhǔn)位置誤差，其值為最大間隙量： 心軸；孔 配合最大間隙量為0.0

18、210.0200.041 又因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)是內(nèi)孔中心，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是外圓最低點(diǎn)，故外圓對(duì)內(nèi)孔的徑向跳動(dòng)，也會(huì)引起設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的位移而產(chǎn)生定位誤差為0.02。 故000800410020069（4）槽兩側(cè)面的理論對(duì)稱中心線，就是外圓的軸線，這是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)是內(nèi)孔的軸線，由于外圓對(duì)內(nèi)孔有徑向跳動(dòng)，便是基準(zhǔn)不重合誤差，引起槽對(duì)稱中心線的偏移為式（a）；由于心軸與孔為間隙配合，其最大間隙為基準(zhǔn)位置誤差，引起槽對(duì)稱中心線的偏移為式（b）：22. 工件尺寸如圖(a)所示，400-0.03與350-0.02同軸度公差為0.02mm。欲鉆孔O，并保證尺寸300-0.1mm。試分析計(jì)算圖示各種定位方案的定位誤差。（

19、加工試工件軸線處于水平位置，V形塊均為90）。解：如圖示圖（b）定位基準(zhǔn)為35外圓最低點(diǎn)，而設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為40外圓的最低點(diǎn)，引起基準(zhǔn)不重合誤差：圖（c）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為40的最高點(diǎn)而40外圓與35外圓以軸線的同軸度相聯(lián)系，而以35外圓在V形塊上定位，引起定位誤差為：40直徑公差/2同軸度35軸線的定位誤差0.03/20.02十0.02/（2*sin45）0.039圖（d）同圖（c）0.039圖（e）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為40外圓最低點(diǎn)，而定位基準(zhǔn)為35軸線（定心定位），一起定位誤差為：40直徑公差/2同軸度0.03/20.020.035圖（f）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為40外圓最左母線而設(shè)計(jì)尺寸方向是水平線，定位基準(zhǔn)為30外圓軸線

20、（水平方向定位元件為V形塊），30軸線沿著水平方向的定位誤差為0，所以定位誤差為：40直徑公差/2同軸度0.03/20.020.035圖（g）（h）若工件因其自重而始終使外圓下母線與孔壁接觸，屬于單邊接觸，其定位誤差為：40直徑公差/2同軸35軸線定位誤差0.03/20.02（0.020.05）/20.07若考慮到最小間隙量始終使不便的常量。這個(gè)數(shù)值，可以在調(diào)整刀具尺寸時(shí)預(yù)先加以補(bǔ)償。其影響便課消除，則定位誤差為：0.03/20.020.02*（0.05-0.01）/20.065圖（j）屬于定心定位，上述第三項(xiàng)誤差為0，則定位誤差為：0.03/20.020.035。30. 工件定位如圖所示，欲

21、加工孔O，保證BTB/2和DTD/2，設(shè)M、P面互相垂直，試計(jì)算定位誤差。解：如圖所示B基準(zhǔn)位置誤差基準(zhǔn)不重合誤差0TAD基準(zhǔn)位置誤差基準(zhǔn)不重合誤差0TC31.工件定位如圖所示，加工M面要保證A0TA，工件定位基準(zhǔn)為底平面和孔O2，試計(jì)算其定位誤差。（孔O2直徑的公差為TD2，銷邊直徑公差為Td2，孔2和銷最小配合間隙為X2min）。解：如圖，孔O2配合間隙引起在A尺寸方向的定位誤差1（TD2Td2X2min）cosLL引起在A尺寸方向上的定位誤差：22（TL/2）cosLL引起在A尺寸方向上的定位誤差：32（Th/2）cos因此總的定位誤差（在A尺寸方向上）：123（TD2Td2X2min2

22、TL/2）cos2（Th/2）cos。32. 加工如圖所示零件，已加工好底面、側(cè)面及大孔2000.023mm。本工序加工兩空1000.03mm，保證尺寸300.05mm、250.05mm及兩孔中心聯(lián)線與A面平行度為0.1/100mm，若定位誤差應(yīng)控制在公差的1/3時(shí)，試分析計(jì)算圖示三種定位方案的定位誤差，并確定哪種方案可行。解：如圖：圖（b）對(duì)尺寸30及25來說，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為20孔的軸線，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，但因銷和孔為間隙配合，故有基準(zhǔn)位置誤差。對(duì)于兩孔中心線與A面平行度方面的定位誤差，只要按圖（e）連接O1O2，并假想成一面二銷定位，求算角。當(dāng)A面與20孔距離為最小時(shí)（40-0.05），

23、而夾具上圓銷與支承釘距離為最大時(shí)（40+0.02），間隙為2max，因?yàn)楣ぜ佑|支承釘，必然繞O1順時(shí)針轉(zhuǎn)，反之逆時(shí)針轉(zhuǎn)。圖（c）對(duì)于尺寸25來說設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，因有配合間隙，故有基準(zhǔn)位置誤差。對(duì)于尺寸30來說，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為20孔軸線，而定位基準(zhǔn)為A面，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)不重合，而定位基準(zhǔn)為已加工過的平面。其基準(zhǔn)位置，可認(rèn)為0。因此對(duì)于平行度來說，基準(zhǔn)重合。因此平行0。圖（d）對(duì)于尺寸25來說，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和定位基準(zhǔn)重合，雖然有配合間隙存在，但因工件A面的定位元件始終時(shí)使工件20孔壁與圓柱心軸下母線接觸，因此在尺寸25方向，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)變動(dòng)量為：250。對(duì)于尺寸30來說，也由于20孔壁始終與圓柱心