40954機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題、試題及答-習(xí)題解答

24-2

試分析滾動(dòng)軸承的外環(huán)內(nèi)滾道及內(nèi)環(huán)外滾道的形狀誤差（圖4-87a、b）所引起主軸回轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)誤差，對(duì)被加工零件精度有什么影響？答：1）圖a（軸承的外環(huán)內(nèi)滾道形狀誤差）①車床：由于切削力方向基本不變，對(duì)加工精度沒(méi)有影響。②鏜床：由于切削力方向在360°內(nèi)變動(dòng)，影響加工零件圓度誤差。2）圖b（軸承的內(nèi)環(huán)外滾道形狀誤差）①車床：由于切削力方向基本不變，影響加工零件圓度誤差。②鏜床：由于切削力方向在360°內(nèi)變動(dòng)，對(duì)加工精度沒(méi)有影響。a）外環(huán)內(nèi)滾道形狀誤差b）內(nèi)環(huán)外滾道形狀誤差圖4-874-3試分析在車1

在車加工時(shí)，產(chǎn)生下述誤差的原因：鏜孔時(shí)，引起被加工孔圓度誤差和圓柱度誤差。2

在車床自定心卡盤(pán)上鏜孔時(shí)，引起內(nèi)孔與外圓同軸度誤差；端面與外圓的垂直度誤差。答：1）車床鏜孔造成圓度誤差原因：①車床主軸徑向跳動(dòng)；②毛坯誤差復(fù)映車床鏜孔造成圓柱度誤差原因：①車床主軸徑向跳動(dòng)；②車床主軸傾角擺動(dòng)；③車床導(dǎo)軌直線度誤差；④車床導(dǎo)軌與主軸回轉(zhuǎn)軸線不平行；⑤毛坯誤差復(fù)映；⑥刀具磨損；⑦刀具、工件或機(jī)床熱變形（注：后兩項(xiàng)在加工孔很大，很長(zhǎng)，或工件材料很難加工情況下顯著）2）引起內(nèi)孔與外圓同軸度誤差原因：①定心卡盤(pán)裝夾面與車床主軸回轉(zhuǎn)軸線不同軸；②毛坯誤差復(fù)映引起端面與外圓垂直度誤差原因：①定心卡盤(pán)裝夾面與車床主軸回轉(zhuǎn)軸線不同軸；②車床主軸傾角擺動(dòng)；③車床橫向?qū)к壷本€度誤差；④車床橫向?qū)к壟c車床主軸回轉(zhuǎn)軸線不垂直；⑤毛坯誤差復(fù)映；⑥刀具磨損；⑦刀具、工件或機(jī)床熱變形（注：后兩項(xiàng)在加工孔很大，很長(zhǎng)，或工件材料很難加工情況下顯著）34-4

在車 用兩頂尖裝夾并車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)，出現(xiàn)圖4-88a、b、c４所示的三種誤差，原因是什么？分別采用什么辦法來(lái)減少或消除？答：1）圖a：①工件剛度不足；減小措施：加中心架或跟刀架；減小背吃刀量ap和進(jìn)給量f；增大刀具主偏角。②車床導(dǎo)軌直線度誤差；減小措施：更換（或維修）機(jī)床。2圖b：①車床前后頂尖剛度不足；減小措施：加大前后頂尖剛度；調(diào)整切削用量和刀具角度，使由于工件剛度不足引起的變形與前后頂尖剛度不足引起的變形相抵消。②車床導(dǎo)軌直線度誤差；減小措施：更換（或維修）機(jī)床。3圖c：①車床縱向?qū)к壟c前后頂尖連線不平行；減小措施：調(diào)整后頂尖位置，使縱向?qū)к壟c前后頂尖連線平行。②車床導(dǎo)軌

；減小措施：更換（或維修）機(jī)床。③刀具熱變形或工件熱變形；減小措施：選擇合適切削用量，加冷卻液，減小刀具和工件熱變形。④后頂尖剛度不足；減小措施：加大后頂尖剛度。a）b）c）圖4-884M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-5

試分析在轉(zhuǎn)塔車

將車刀垂直安裝加工外圓（圖4-89）時(shí)，影響

直徑誤差的因素中，導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)和水平面內(nèi)的彎曲，哪個(gè)影響大？與臥式車床比較有什么不同？為什么？圖4-89轉(zhuǎn)塔刀架座答：1）導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)的彎曲影響大；2與臥式車床相比完全不同，臥式車床加工，導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的彎曲對(duì)直徑誤差影響大；3其原因是兩者誤差敏感方向不同：本題（圖4-89）誤差敏感方向?yàn)榇怪狈较?；而臥式車床誤差敏感方向?yàn)樗椒较颉?M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）b）圖4-90a）4-6

在磨削錐孔時(shí)，用檢驗(yàn)錐度的塞規(guī)

檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只在塞規(guī)中部接觸或在塞規(guī)兩端接觸（圖4-90）。試分析造成誤差的各種因素。答：1）圖a（中間接觸）：①磨床導(dǎo)軌直線度誤差；②砂輪換向處，未越出加工面（換向處砂輪停留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，使錐面兩端被多磨去一些）；③誤差復(fù)映（光磨次數(shù)不足）。2）圖b（兩端接觸）；①磨床導(dǎo)軌直線度誤差；②砂輪修正不規(guī)矩（中間大，兩頭?。?；③導(dǎo)軌

；④誤差復(fù)映（光磨次數(shù)不足）。6M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-7

如果被加工齒輪分度圓的直徑D

=100

mm，滾齒機(jī)滾切傳動(dòng)鏈中最后一個(gè)交換齒輪的分度圓直徑d

=200

mm，分度蝸輪副的降速比為1：96。若此交換齒輪的齒距累積誤差ΔF

=0.12

mm，試求由此引起的工件的齒距偏差是多少？解：最后一個(gè)交換齒輪的轉(zhuǎn)角誤差：200

/

20.12

0.0012(弧度)

0.069d2Δ

ΔF

960Δ

Δ

1

0.000719

0.0000125(弧度)由此引起的工件轉(zhuǎn)角誤差：此轉(zhuǎn)角誤差對(duì)應(yīng)的齒距累積誤差：ΔF

0

Δ0

D

0.0000125

100

0.00125

(mm)7M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-8設(shè)已知一工藝系統(tǒng)的誤差復(fù)映系數(shù)為0.25，工件在本工序前有圓度誤差0.45mm。若本工序形狀精度規(guī)定允差0.01mm，問(wèn)至少進(jìn)給幾次方能使形狀精度合格？8解：n

次進(jìn)給的誤差復(fù)映系數(shù)為：n

1

2

n

0.25nn

次進(jìn)給后工件誤差為：W

b

n

0.45

0.25n將有關(guān)數(shù)據(jù)代入：0.01

0.45

0.25n可得到：n

=2.75，取n

=3即進(jìn)給3

次，可使工件形狀精度合格。M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-9

在車加工絲杠，工件總長(zhǎng)為2650

mm，螺紋部分的長(zhǎng)度L=2000mm，工件材料和母絲杠材料都是45鋼，加工時(shí)室溫為20℃，加工后工件溫升至45℃，母絲杠溫升至30℃。試求工件全長(zhǎng)上由于熱變形而引起的螺距累積誤差。解：查手冊(cè)，45鋼的線膨脹系數(shù)為：11.59×10－6

(1/℃)工件絲杠與車床母絲杠材料相同，線膨脹系數(shù)也相同。由于熱變形而引起的螺距累積誤差，實(shí)質(zhì)上是由于工件絲杠與車床母絲杠溫差而引起的熱伸長(zhǎng)量之差，即：ΔS

ΔT

L

11.59106

(45

30)

2000

0.3477

(mm)9M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）圖4-91FAFBAB4-10

橫磨工件時(shí)（圖4-91），設(shè)橫向磨削力Fp

=

100N，主軸箱剛度ktj=5000N/mm，尾座剛度kwz=4000N/mm，加工工件尺寸如圖4-91所示，求加工后工件的錐度。解：A處受力：FA

=

Fp×100/300=33.3

(N)B處受力：FB

=

Fp×200/300=66.7

(N)A處位移：XA

=

FA/50000=0.00067

(mm)B處位移：XB

=

FB/40000=0.00167

(mm)加工后出現(xiàn)錐度（左小右大）形狀誤差為：30010S

X

A

100

0.00067

(mm)

0.67

(μm)

2

XBM

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-11

試說(shuō)明磨削外圓時(shí)，使用固定頂尖的目的是什么？哪些因素引起外圓的圓度和錐度誤差（圖4-92）。解：1）使用固定頂尖的目的：為避免工件主軸回轉(zhuǎn)誤差影響加工精度。

2引起外圓圓度誤差因素：①前后頂尖錐面誤差；②前后頂尖孔錐面誤差；③前后頂尖不同軸。3引起外圓錐度誤差因素：①機(jī)床縱向?qū)к壟c前后頂尖連線不平行；②單爪撥盤(pán)傳動(dòng)力影響；③前后頂尖剛度不一致。圖4-9211M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-12

在車床或磨 加工相同尺寸及相同精度的內(nèi)、外圓柱表面時(shí)，加工內(nèi)孔表面的進(jìn)給次數(shù)往往多于外圓面，試分析其原因。解：與外圓加工相比，加工內(nèi)孔的刀具（砂輪）剛度?。欢`差復(fù)映系數(shù)與工藝系統(tǒng)剛度成反比；又多次進(jìn)給誤差復(fù)映系數(shù)等于各次進(jìn)給誤差復(fù)映系數(shù)的乘積。故要消除毛坯誤差，加工內(nèi)孔表面的進(jìn)給次數(shù)往往多于外圓面。124-13

在車 加工一長(zhǎng)度為800mm、直徑為60mm的45鋼光軸?，F(xiàn)已知機(jī)床各部件的剛度分別為ktj

=90000

N/mm，kwz

=50000

N/mm，kdj

=40000

N/mm，加工時(shí)的切削力

Fc

=

600N，F(xiàn)p

=

。試分析計(jì)算一次進(jìn)給后的工件軸向形狀誤差（工件裝夾在兩頂尖之間）。解：工藝系統(tǒng)變形為微小量，可只考慮誤差敏感方向（x方向）的變形；切削力是定值，刀具引起的變形為常量，不影響工件形狀誤差；只需考慮由于切削力作用點(diǎn)位置變化引起的機(jī)床變形（參考圖4-29）：

tj

wz

L

k1

L

z21

z

2

Lxjc

FP

k圖4-29變形隨受力點(diǎn)變化規(guī)律xt

j

xw

z

ΔxA′B′CC′FpzLAFABFBxz當(dāng)z

=L=800時(shí)，變形量最大：500000wzmax

0.4

600

0.00048

FPxL

時(shí)，變形量最?。簁kwzktj

kwz當(dāng)z

tj

wzmin0.4

600

0.00017k

k

900000FPx

工件形狀誤差：Δ=2(xmax－xmin)=0.00062

(mm)13M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）圖4-93xy4-14

在臥式銑

銑削鍵槽（圖4-93），經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)工件兩端深度大于中間，且都比調(diào)整的深度尺寸小。試分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因。解：（1）由于工藝系統(tǒng)變形引起在切削力的作用下，機(jī)床前后頂尖、刀具及工件均會(huì)產(chǎn)生變形（y方向的變形與切削力方向相反），故比調(diào)整的深度要小。又由于切削力作用點(diǎn)改變，引起變形量發(fā)生改變：前后頂尖變形：在工件兩端大，工件中間位置??；工件變形：兩端變形小，中間變形大；3刀具變形：兩端和中間同樣大?，F(xiàn)鍵槽中間深度小，說(shuō)明中間位置變形大，主要由于工件變形引起，即在本例系統(tǒng)中，工件是剛度薄弱環(huán)節(jié)。（2）由于導(dǎo)軌在垂直面內(nèi)直線度誤差引起14M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-15

圖4-94所示為床身零件。當(dāng)導(dǎo)軌面在龍門刨

粗刨之后便立即進(jìn)行精刨。試分析若床身剛度較低，精刨后導(dǎo)軌面將會(huì)產(chǎn)生什么樣的誤差？解：粗刨時(shí)產(chǎn)生較多熱量，導(dǎo)軌面受熱膨脹，基體部分溫度較低，有阻止導(dǎo)軌面膨脹的傾向，承受拉應(yīng)力；導(dǎo)軌面膨脹受阻，產(chǎn)生壓應(yīng)力。粗刨之后立即進(jìn)行精刨，將會(huì)部分破壞壓應(yīng)力層，使內(nèi)應(yīng)力不再平衡。內(nèi)應(yīng)力重新分配，將使床身發(fā)生變形，導(dǎo)軌面產(chǎn)生中凹的形狀誤差。圖4-9415M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）24.89525.045

x(z)24.9724.95

25分布曲線25.05不合格品SΔ

=0.030.025z

x

x

24.95

24.97

0.8查正態(tài)分布表，得到：F(z)=0.2881

陰影部分面積：A=0.5－0.2881=0.2119即不合格品率：Δ=0.2119=21.19%2）降低不合格品率的措施：①重新對(duì)刀，使分布中心盡量接近公差帶中心；②調(diào)整機(jī)床，減小工件誤差分散范圍。4-16

車削一批軸的外圓，其尺寸為φ25±0.05mm。已知此工序的加工誤差分布曲線是正態(tài)分布曲線，其標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.025mm，曲線的頂峰位置偏于公差帶中值的左側(cè)0.03mm。試求零件的

和廢品率。工藝系統(tǒng)經(jīng)過(guò)怎樣的調(diào)整可使廢品率降低？解：1）畫(huà)出分布曲線，如圖示。左面陰影部分為不合格品率。作標(biāo)準(zhǔn)化變量：16M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）n

54-17

在無(wú)心磨

用貫穿法磨削加工φ20mm的小軸，已知該工序的標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.003mm?，F(xiàn)從一批工件中任取五件，測(cè)量其直徑，求得算術(shù)平均值為φ20.008mm。試估算這批工件的最大尺寸及最小尺寸。解：以±3σ作為尺寸分散范圍，樣本平均值的分散范圍為：x

3

20.008

3

0.003

20.008

0.004樣本與總體尺寸分布x3σLmaxLmin樣本均值分布總體分布3

3

nn3σ其最大、最小值分別為20.012和20.004，也即總體的平均值最大、最小值可能為20.012和20.004。若總體的平均值為20.012，則工件最大尺寸為：20.012＋3×0.003=20.021

(mm)若總體的平均值為20.004，則工件最小尺寸為：20.004－3×0.003=19.995

(mm)17M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）4-18

有一批零件，其內(nèi)孔尺寸為φ70+0.03mm，屬正態(tài)分布。試求尺寸在φ70+0.03mm之間的概率。0＋0.010.005

1x

x

70.01

70.015z

70.070.03

x(z)A1A270.01570.01分布曲線查正態(tài)分布表，得到：F(z)=0.3413，該值即為陰影部分A1的面積。陰影部分A2的面積顯見(jiàn)為0.5?？纱_定尺寸在φ70+0.03mm之間的概率為：＋0.01P

=0.3413+0.5

=0.8413

=84.13%18解：以±3σ作為尺寸分散范圍，得到：σ=0.05。畫(huà)出分布曲線，如圖示。作標(biāo)準(zhǔn)化變量：4-19

在自上加工一批尺寸為φ8±0.09mm的工件，機(jī)床調(diào)整完后試車50件，測(cè)得尺寸列于表4-50中。試?yán)L制分布曲線圖、直方圖，計(jì)算工序能力系數(shù)和廢品率，并分析誤差產(chǎn)生的原因。表4-15

一批零件加工尺寸結(jié)果試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm17.920117.970217.895318.000418.02427.970127.982227.992328.012417.92837.980137.991238.000338.024427.96547.990147.998248.010348.045437.98057.995158.007258.022357.960447.98868.005168.022268.040367.795457.99578.018178.040277.957377.988468.00488.030188.080287.795387.994478.02798.060197.940297.985398.002488.065107.935207.972307.992408.015498.017解：1）確定分組數(shù)、組距、組界、組中值①按表3-2初選分組數(shù)k′=7③確定分組數(shù)k：k

=R/d

+1=77

1

8.08

7.795

0.0475

，取整，d′→0.048k

1

xmin②確定組距d：d

xmax19④確定各組組界、組中值，統(tǒng)計(jì)各組頻數(shù)，如下表組號(hào)1234567組界7.771~7.8197.819~7.8677.867~7.9157.915~7.9637.963~8.0118.011~8.0598.059~8.107組中值7.79457.84257.89057.93857.98658.03458.0825頻數(shù)2016251332）計(jì)算樣本平均值和標(biāo)準(zhǔn)差：1nn

i1x

xi

7.988412ni1ix

x

0.05373n

1s

7.771

7.8678.059x3）畫(huà)直方圖與分布曲線圖（分布曲線圖按正態(tài)分布處理）y（頻數(shù)）-7.8197.9637.915

8.0118.107分布曲線8.09（公差帶）7.91

8.0直方圖與分布曲線圖204）計(jì)算工序能力系數(shù)：P

0.5586

6

0.05373

T

0.18C5）計(jì)算不合格品率：PK6

0.053736

T

2S

0.18

2(8

7.9884)

0.486C0.053731

x1

x

7.91

7.9884

1.460.053732

x2

x

8.09

7.9884

1.89①左面陰影部分：作標(biāo)準(zhǔn)化變量：z②右面陰影部分：作標(biāo)準(zhǔn)化變量：zx(z)分布曲線7.9884（公差帶）7.91

8.0

8.09分布曲線與公差帶A1A2Δ=0.0722＋0.0294=0.1016=10.16％6）分析誤差產(chǎn)生的原因：主要是工序能力不足（CP=0.558），應(yīng)找出原因，加以改進(jìn)。查正態(tài)分布表得到

F(z)=0.4278，陰影部分面積：A1=0.5－0.4278=0.0722查正態(tài)分布表得到

F(z)=0.4706，陰影部分面積：A2=0.5－0.4706＝0.0294不合格品率為兩部分陰影面積之和，故不合格品率：21表4-16

一批零件加工尺寸結(jié)果試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm試件號(hào)尺寸/mm128.10628.101128.201628.002128.10227.90727.801228.381728.102228.12327.70828.101328.431827.902327.90428.00927.951427.901928.042428.06528.201028.261527.842027.862527.80解：1）取樣組容量為5，計(jì)算各樣組平均值與極差，如下表4-20

加工一批零件，其外徑尺寸為φ28±0.6mm。已知從前在相同工藝條件下加工同類零件的標(biāo)準(zhǔn)差為0.14mm，試設(shè)計(jì)加工該批零件的x－R圖。如該批零件尺寸如表4-16，試分析該工序的工藝穩(wěn)定性。組號(hào)測(cè)量值平均值極差x1x2x3x4x5128.1027.9027.7028.0028.2027.980.5228.0027.8028.1027.9528.2628.0420.46328.2028.3828.4327.9027.8428.150.59428.0028.1027.9028.0427.8627.980.24528.1028.1227.9028.0627.8027.9960.3222

LCL

02）計(jì)算中心線和控制限x

圖中心線：x

28.030

R圖中心線：R

0.4222

UCL

x

A2

R

28.030

0.58

0.422

28.275x圖控制限：

LCL

x

A

R

28.030

0.580.422

27.785R圖控制限：UCL

D1

R

2.110.422

0.890123x

圖樣組序號(hào)45LCL＝27.085UCL＝28.275xiUR＝0.890123樣組序號(hào)45R

＝0.422RiR

圖x

R

圖x＝28.030作x－R圖（右圖）判斷穩(wěn)定性：根據(jù)所作x－

R圖，可以判斷工藝過(guò)程穩(wěn)定。注：本題只供練習(xí)使用，不能作為真正的控制圖使用，因x－R

控制圖要求大樣本，

(一般要求樣本容量n

≥100)而本題樣本容量只有25，無(wú)法得到準(zhǔn)確判斷。23M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第四章）分布曲線-3σ03σx(z)0.2需要修復(fù)不合格品ΔS=0.048z1不可修復(fù)廢品z24-21

在車

加工一批工件的孔。經(jīng)測(cè)量，實(shí)際尺寸小于要求的尺寸而必須返修的工件數(shù)占22.4％，大于要求的尺寸而不能返修的工件數(shù)占1.4％。若孔的直徑公差T＝0.2mm，整批工件尺寸服從正態(tài)分布，試確定該工序的標(biāo)準(zhǔn)差σ，并判斷車刀的調(diào)整誤差是多少？解：1）畫(huà)出分布曲線，如圖示。左面陰影部分為需要返修的不合格品率(22.4%)，可得到：F(z)=0.5－0.224=0.276。查正態(tài)分布表可得：z1=0.76σ右面陰影部分為不能返修的廢品率，有：F(z)=0.5－0.014=0.486。查正態(tài)分布表可得：z2=2.2σ由(0.76＋2.2)σ=T=0.2可求出：σ=0.068(mm)2）調(diào)整誤差：ΔS=T/2－z1=0.1－0.76×0.068=0.048

(mm)24M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第五章）5-3

車削一鑄鐵零件的外圓表面，若進(jìn)給量f

=0.40mm/r，車刀刀尖圓弧半徑rε=3mm，試估算車削后表面粗糙度的數(shù)值。解：最大殘留面積高度：ε8

r

8

3R

0.4

0.4

0.0067

(mm)

6.7

(μm)max

f

2由于鑄鐵零件塑性變形對(duì)粗糙度影響較小，此值可近似為Rz值。5-2為什么機(jī)器零件一般總是從表面層開(kāi)始破壞的？答：表面層是機(jī)器零件的邊界，常承受由于工作負(fù)荷而引起的最大應(yīng)力和外界介質(zhì)的侵蝕，表面層上的微小缺陷（如微小裂紋、凹坑、軟質(zhì)點(diǎn)等）又會(huì)引起局部應(yīng)力集中、腐蝕等，因此機(jī)器零件一般總是從表面層開(kāi)始破壞。255-4

高速精鏜45鋼工件的內(nèi)孔時(shí)，采用主偏角κr=75°、副偏角κr′=15°的鋒利尖刀，當(dāng)加工表面粗糙度要求Ra=3.2~6.3μm時(shí)，問(wèn)：（1）在不考慮工件材料塑性變形對(duì)表面粗糙度影響的條件下，進(jìn)給量f

應(yīng)選擇多大合適？23分析實(shí)際加工表面表面粗糙度與計(jì)算值是否相同，為什么？進(jìn)給量f

越小，表面粗糙度值是否越小？r

r解：（1）最大殘留面積高度：f

f

fRmax

cot

cot

cot

75

cot15

4在不考慮工件材料塑性變形及其他因素對(duì)表面粗糙度影響的條件下，根據(jù)Ra值定義，有（參見(jiàn)右圖）：ba

cdefRmaxRmax2殘留面積高度與Ra值關(guān)系Ra

=(Sabc+Scde)/f

=Rmax/4=f

/16（Sabc與Scde為三角形面積）可求出：f

=0.0512~0.1008(mm/r)2實(shí)際加工表面表面粗糙度與計(jì)算值不同，實(shí)際切削加工有塑性變形等因素影響（會(huì)引起積屑瘤和鱗刺等）。3理論上講，進(jìn)給量f

越小，表面粗糙度值越小。但實(shí)際切削加工中因?yàn)橛兴苄宰冃蔚纫蛩赜绊?，進(jìn)給量f

小到一定程度后對(duì)降低表面粗糙度不再起作用。26M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第五章）5

采用粒度為36

號(hào)的砂輪磨削鋼件外圓，其表面粗糙度要求為

Ra=1.6μm；在相同的磨削用量下，采用粒度為60號(hào)的砂輪可使Ra減小為0.2μm，這是為什么？答：砂輪粒度越大，表示砂輪中磨粒越小，單位體積內(nèi)的磨粒數(shù)越多，也即在相同的磨削用量下，單位時(shí)間內(nèi)參與磨削的磨粒數(shù)越多，致使磨削表面粗糙度減小。6為什么提高砂輪速度能減小磨削表面的粗糙度數(shù)值，而提高工件速度卻得到相反的結(jié)果？答：砂輪速度越高，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)就越多，刻痕的等高性越好，因而工件表面粗糙度值越小。工件速度對(duì)表面粗糙度的影響剛好相反，增大工件速度，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)被磨表面的磨粒數(shù)減少，刻痕等高性變差，表面粗糙度值將增大。27M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第五章）8為什么切削速度越大，硬化現(xiàn)象越?。慷M(jìn)給量增大，硬化現(xiàn)象增大？答：增大切削速度有兩方面因素影響加工硬化：1刀具與工件的作用時(shí)間減少，使塑性變形擴(kuò)展深度減小，因而冷硬層深度減?。?

溫度增高，弱化傾向增大，冷硬程度降低。進(jìn)給量增大，切削力也增大，表層金屬的塑性變形加劇，冷硬程度增大。5-14

磨削外圓表面時(shí)，如果同時(shí)提高工件和砂輪的速度，為什么能夠減輕燒傷且又不會(huì)增大表面粗糙度？答：增大工件回轉(zhuǎn)速度vw，熱量不容易傳入工件內(nèi)層，具有減小燒傷層深度的作用。且在相同材料去除率條件下，提高工件轉(zhuǎn)速可以減小背吃刀量ap，從而減小磨削熱和磨削溫度，更有利于減輕燒傷。增大工件速度vw會(huì)使表面粗糙度值增大，為此可以相應(yīng)提高砂輪速度vs，既能減輕燒傷又不會(huì)增大表面粗糙度。28M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第五章）5-18

磨削淬火鋼時(shí)，因冷卻速度不均勻，其表層金屬出現(xiàn)二次淬火組織（馬氏體），在表層稍下深處出現(xiàn)回火組織（近似珠光體的托氏體或索氏體）。試分析二次淬火層及回火層各產(chǎn)生何種殘余應(yīng)力。解：二次淬火層組織為馬氏體，其密度較小，比容較大；而回火層組織為托氏體或索氏體，比容較?。唤鹣嘟M織變化，使表層膨脹，受到里層金屬阻礙，產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，里層則產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。29M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第五章）圖5-575-19

試解釋磨削淬火鋼件，磨削表面層的應(yīng)力狀態(tài)與磨削深度的實(shí)驗(yàn)曲線（圖5-57）。解：磨削淬火鋼件時(shí)，磨削表面會(huì)產(chǎn)生很高的溫度，表層較深處（圖中0.01～0.05mm）將發(fā)生回火，淬火馬氏體轉(zhuǎn)變成近似珠光體的托氏體或索氏體，比容減小，體積縮小，受到里層金屬阻礙，產(chǎn)生拉伸殘余應(yīng)力。最表層（0～0.01mm）由于冷卻速度快，會(huì)產(chǎn)生二次淬火馬氏體，其比容較里層回火組織大，因而產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力。305-27

在車削時(shí)，當(dāng)?shù)毒咛幱谒轿恢脮r(shí)振動(dòng)較強(qiáng)（圖5-58a）；若將刀具反裝（圖5-58b），或采用前后刀架同時(shí)切削（圖5-58c），或設(shè)法將刀具沿工件旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)過(guò)某一角度時(shí)（圖5-58d），振動(dòng)可能會(huì)減弱或

。試分析和解釋上述四種情況的原因。動(dòng)。圖a滿足此條件，振動(dòng)較強(qiáng)；圖b和圖d改變切削力方向，使α

不再落入β角內(nèi)，破壞了耦合條件；圖c則使兩切削力相平衡，合力數(shù)值接近于0。c）a）

b）圖5-57解：圖示振型耦合模型中k1為小剛度主軸，其與x軸夾角α落在切削力

F與x軸夾角β之內(nèi)將引起自激振車床刀架振型耦合模型Fmcbd

ax1x1x2x2βk2k1αxβFFFβ

Fd）31M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第五章）5-28

試分析、比較下列刀具結(jié)構(gòu)中哪一種對(duì)減振有利？為什么？（參）考圖5-59）解：圖b和圖d對(duì)減振有利。因?yàn)榈稐U剛度較低，可以降低切削厚度變化效應(yīng)（再生效應(yīng)的作用，因而有利于提高切削過(guò)程穩(wěn)定性。圖5-59a）b）c）d）32M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第六章）2）大數(shù)互換法計(jì)算平均值：ΔM

=(50+0.1)－(50－0.05)=0.156-10

現(xiàn)有一軸、孔配合，配合間隙要求為0.04～0.26mm，已知軸的尺寸為φ50mm，孔的尺寸為φ50+0.20mm。若用完全互換裝配法進(jìn)行裝配，能否保證裝配精度要求？用大數(shù)互換裝配法裝配能否保證裝配精度要求？解：設(shè)軸的直徑尺寸為d，孔的直徑尺寸為D，配合間隙為Δ。三者構(gòu)成尺寸鏈如圖示，其中Δ為封閉環(huán)，D為增環(huán)，d為減環(huán)。0－0.10

01）完全互換法計(jì)算，可得：Δ

=

0+0.30不能保證裝配精度要求。0d

T

2

0.12

0.22

0.22DT

2公差：T

因此有：Δ

=0.15±0.11，剛好為0.04～0.26mm，滿足要求。d=φ50－0.10D=φ50+0.20Δ軸孔裝配尺寸鏈33M

M

T機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第六章）2）大數(shù)互換法計(jì)算平均值：ΔM

=(80+0.1)－(80－0.05)=0.156-11設(shè)有一軸、孔配合，軸的尺寸為φ80mm，孔的尺寸為φ80+0.20mm。試用完全互換裝配法和大數(shù)互換裝配法裝配，分別計(jì)算其0封閉環(huán)公稱尺寸、公差和分布位置。解：設(shè)軸的直徑尺寸為d，孔的直徑尺寸為D，配合間隙為Δ。三者構(gòu)成尺寸鏈如圖示，其中Δ

為封閉環(huán)，D

為增環(huán)，d

為減環(huán)。0—

0.101）完全互換法計(jì)算，可得：Δ

=0+0.300d

T

2

0.12

0.22

0.22DT

2公差：T

d=φ80－0.10D=φ80+0.20Δ軸孔裝配尺寸鏈因此有：Δ=0.15±0.11=0+0.26+0.04346-12

在CA6140車床尾座套筒裝配圖中，各組成環(huán)零件的尺寸如圖6-48所示，若分別按完全互換裝配法和大數(shù)互換裝配法裝配，試分別計(jì)算裝配后螺母在頂尖套筒內(nèi)的軸向圓跳動(dòng)量。圖6-480

1

T

2

T

2

3

0.12

0.1732

3T

2公差：T

平均尺寸：A0M

=A1M－(A2M+A3M)=60.05－(56.95+2.95)=0.15故有：A0

=0.15±0.0865，螺母串動(dòng)量為0.0635～0.2365mm。解：1）建立尺寸鏈（圖6-48a），其中尺寸A0是間接保證的，是封閉環(huán)，尺寸A1是增環(huán)，尺寸A2和A3是減環(huán)。2）完全互換法計(jì)算：基本尺寸：A0

=A1－(A2+A3)=0；偏差計(jì)算：ESA0A0=

0.1－(－0.1－0.1)

=

0.3；EI

=

0－(0+0)

=

0；故有：A

=0+0.3

=0.15±0.150

0A00

1A

601020

1A

57

03

0

1A

30圖6-48a螺母在頂尖套筒內(nèi)的軸向圓跳動(dòng)量為0～0.3mm。3）大數(shù)互換法計(jì)算：假設(shè)各環(huán)接近正態(tài)分布356-13

現(xiàn)有一活塞部件，其各組成零件的有關(guān)尺寸如圖6-49所示，試分圖6-49TA0

1.4

0.3

0.4

0.15

0.2

0.7842

2

2

2平均尺寸：0MA

=

(31.2+11.075＋39.9)

－49.85=

32.325別按極值公差公式和統(tǒng)計(jì)公差公式計(jì)算活塞行程的極限尺寸。解：1）建立尺寸鏈（圖6-49a、b），圖a中尺寸A0是封閉環(huán)，圖b中尺寸AS是封閉環(huán)。2）極值法計(jì)算：A0

=

32+0.85

，A

=13+1.1=

13.45±0.65(mm)－0.2

S

－0.23）統(tǒng)計(jì)公差公式計(jì)算：假設(shè)k0

=1，ki

=1.4，尺寸鏈a中，公差：1A

=50A04A

=405A

=19AS圖6-49b圖6-49aA00—0.3A2=31+0.40A3=11+0.1500－0.20－0.25有：A0

=32.325±0.392尺寸鏈a

中，公差：TAS 0.7842

(1.4

0.25)2

0.86SM36平均尺寸：

A

=

32.325－18.875=

13.45有：

A

=

13.45±0.43，即按統(tǒng)計(jì)公差公式計(jì)算S最小行程為13.02mm，最大行程為13.88mm。M

M

T圖6-506-14

器中某軸上零件的尺寸為A1=40mm，A2=36mm，A3=4mm，0要求裝配后齒輪軸向間隙A

=0＋0.25mm，其結(jié)構(gòu)如圖6-50所示。試用極+

0.1值法和統(tǒng)計(jì)法分別確定A1、A2、A3的公差及其分布位置。解：A1、A2、A3和A0構(gòu)成尺寸鏈（如圖示），其中尺寸A0是封閉環(huán)。1）極值法計(jì)算：平均公差：Tm

=T0

/3=0.15/3=0.05按加工難易程度調(diào)整：取T1

=0.08，T2

=

0.05，T3

=

0.02令A(yù)3

為調(diào)節(jié)環(huán)，按入體原則確定A1、A2偏差＋0.08A

=40

，A

=36

，已知A

=0＋0.251

0

20—0.050

+

0.13解尺寸鏈，可求出：A

=4—0.10－0.12機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第六章）3，

A

=

4最終有：A1

=40＋0.08，A

=360

20－0.05—0.10－0.1237M

M

T平均尺寸：0.175=40.006－35.96－A3M圖6-501A

=

40＋0.12，A

=

362

—0.080按加工難易程度調(diào)整：取T1

=0.12，T2

=

0.08，T3

=

0.04令A(yù)3

為調(diào)節(jié)環(huán)，按入體原則確定A1、A2偏差：0m

0.15

0.87n

1

3T0T

可求出：A3M

=3.871，得到：A3

=3.871±0.02=4—0.109－0.149機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第六章）0已知：A

=0＋0.25+0.1，解尺寸鏈3，

A

=

4最終有：A1

=40＋0.12，A

=360

20－0.08—0.109－0.1496-14（續(xù)）2）統(tǒng)計(jì)法計(jì)算：假定各環(huán)接近正態(tài)分布，則平均公差：38M

M

T圖6-516-15圖6-51所示為軸類部件，為保證彈性擋圈順利裝入，要求保持軸0

1

2向間隙A

=0++0.41mm。已知各組成環(huán)公稱尺寸A

=32.5mm，A

=35mm，0.05A3=2.5mm，試用極值法和統(tǒng)計(jì)法分別確定各組成零件上、下極限偏差。解：A1、A2、A3和A0構(gòu)成尺寸鏈（如圖示），其中尺寸A0是封閉環(huán)。1）極值法計(jì)算：平均公差：Tm

=T0/3=0.36/3=0.12按加工難易程度調(diào)整：取T2

=0.18，T1

=

0.12，T3

=

0.06令A(yù)3

為調(diào)節(jié)環(huán)，按入體原則確定A1、A2偏差＋0A

=32.5

，A

=35

，已知：A

=0＋0.4101

－0.12

20.180+

0.053解尺寸鏈，可求出：A

=2.5—0.05－0.11機(jī)械制造工藝學(xué)習(xí)題解答（第六章）最終有：

A

=

32.5＋，A

=

35

，

A

=

2.50.18

—0.0510